DE2746578A1 - Digitalgesteuerter schaltregler - Google Patents
Digitalgesteuerter schaltreglerInfo
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Description
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Digitalgesteuerter Schaltregler
Die Erfindung betrifft einen digitalgesteuerten Schaltregler mit einer Schalteinrichtung zwischen einem Eingangs- und Ausgangsanschluß,
einer Zeitsteuereinrichtung zur Bereitstellung einer Modulationsperiode für den Schaltregler und mit einer
Regeleinrichtung für das Leitintervall der Schalteinrichtung.
Bei üblichen Schalt-Spannungsreglern werden analoge Signalschaltungen
benutzt. Ein üblicher Schaltregler enthält im Prinzip einen Schalter, eine Schalteransteuerung und ein Filter
als Hauptbauteile. Der Schalter wird durch die Schalteransteuerung go betätigt, daß er periodisch eine zerhackte Eingangsgleichspannung anlegt. Diese Spannung wird an ein Filter gegeben,
das daraus eine mittlere Gleichspannung ableitet.
Der Schalter ist üblicherweise ein Transistor oder ein gesteuerter
Siliziumgleichrichter (Thyristor), der entweder in einen voll leitenden oder einen nicht leitenden Zustand gebracht wird. Die
Ansteuerschaltung für den Schalter ist im allgemeinen mit einer Rückkopplungsschaltung verbunden, um die Ausgangsspannung zu
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München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nal. · P. Hirsch Dipl.-Ing. ■ H. P. Brehm Dipi.-Chem. Dr. phil. nat.
Wiesbaden: P. G. Eüumbadi Dipl.-Ing. . P. Sergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. D'pl.-W-Ing.
regeln. Bei einem Schaltregler mit Impulsbreitenmodulation wird das Impulstastverhältnis als Funktion einer Leitungs-
oder Lastsignalgröße verändert, um Spannungsänderungen zu kompensieren. In den meisten Fällen wird eine geregelte Ausgangsspannung
mit einer Bezugsspannung verglichen, und das Tastverhältnis
der Schalteinrichtung verändert, um die Ausgangsspannung auf einem gewünschten, geregelten Wert zu halten.
Analoge Rückkopplungsschaltungen sind zwar einfach zu verwirklichen,
aber schv/er mit Bezug auf Signaländerungen aufgrund von Umgebungsbeeinflußungen zu steuern. Zu diesem Einflüssen
zählen die Umgebungstemperatur, bei der die Schaltung arbeitet, das Alter der Schaltung und andere charakteristische Änderungen
der einzelnen Bauteile. Es sind verschiedene Kompensationsverfahren entwickelte worden, um diesen nachteiligen Umwelteinflüssen
zu begegnen. Zu diesen Verfahren zählen Kompensationsschaltungen, die die Kompliziertheit erhöhen. Andere Verfahren
erfordern eine sorgfältig koordinierte Auswahl von Bauelementen, deren Änderungen unter dem Einfluß von Umgebungsbedingungen
sich möglichst auslöschen.
Bei neueren Konstruktionen von Schaltreglern beginnt man, digitale Bauelemente in der Regelschaltung zu verwenden. Ein
Beispiel für ein digitales Rückkopplungsverfahren, das von
den üblichen Analogverfahren abweicht, ist in der US-PS 3 445 offenbart. Bei diesem Schaltspannungsregler wird die Stromleitung
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über eine Schalteinrichtung pulsdauermoduliert in Abhängigkeit
vom Vergleich des Signals eines Bezugsoszillators und dem Signal eines spannungsgesteuerten Oszillators, der auf die geregelte
Ausgangsspannung anspricht. Die Eingangsgleichspannung wird
einer Schalteinrichtung zugeführt. Deren Leitzustand wird durch ein Flip-Flop gesteuert, dessen RS-Eingänge durch das Ausgangssignal
des Bezugsoszillators bzw. das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten
Oszillators getriggert werden. Die Phasenbeziehung zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator und dem
Bezugsoszillator steuert die Dauer der durch die Schalteinrichtung zum Ausgang des Spannungsreglers übertragenen Gleichspannung.
Mit Hilfe dieser Pulsdauermodulation wird die Höhe der Ausgangsspannung gesteuert.
Die in der genannten US-PS 3 445 754 erläuterte Rückkopplungssteuerschaltung
stellt eine Oszillatorsteuerung mit einer phasenstarren Schleife für einen Spannungsregler dar, der einen spannungsgesteuerten
Oszillator enthält. Dabei wird die Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators
und dem Ausgangssignal des Bezugsoszillators zur
Steuerung der Reglerausgangsspannung benutzt. Wenn auch die Form des Bezugssignals von der Form des Ausgangssignals unterschiedlich
ist, so handelt es sich trotzdem um einen Analogsignal-Lösungsversuch, der wiederum viele Nachteile aufgrund
von Umwelteinflüssen aufweist.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile
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zu beseitigen. Sie geht dazu aus von einem Schaltregler der eingangs genannten Art und ist gekennzeichnet durch eine Modulationseinrichtung
zur Umwandlung einer Signalgröße am Ausgangsanschluß in eine Signalfrequenz, eine erste Zähleinrichtung zur
Zählung von Impulsen der Signalfrequenz und eine Vergleichseinrichtung, die bei einem vorbestimmten Zählstand der ersten
Zähleinrichtung ein Leitintervall der Schalteinrichtung erzeugt.
Entsprechend den Prinzipien der Erfindung verwendet ein Schaltregler
digital abgeleitete Rückkopplungssteuersignale und verwirklicht die prinzipiellen Vorteile einer digitalen Rückkopplungssteuerung
zur Erzielung einer stabilen und genauen Verstärkungssteuerung. Außerdem wird die Anwendung einer programmierten
Steuerung ermöglicht und eine genaue Festlegung des statischen und dynamischen Ansprechens eines Schaltreglers möglich
gemacht. Der digitale Schaltregler zählt die Ausgangsfrequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators, der von der Ausgangsspannung
des Reglers beeinflußt wird. Der Zählwert der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators wird gespeichert
und kontinuierlich mit einer Bezugszahl verglichen. Die Zeit, die erforderlich ist, damit der Zählwert auf einen Viert
gleich einer Bezugszahl ansteigt, bestimmt die Pulsdauermodulation des Signals, das durch die Schalteinrichtung des Reglers moduliert
wird. Die Bezugszahl ist keinen Schwankungen unterworfen, läßt sich aber leicht beeinflußen, um das statische und dynamische
Verhalten des Reglers genau zu steuern.
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Diese besondere, digitale Lösung vermeidet mit Vorteil analoge Bauteile üblicher RückkopplungsSteuerschaltungen, die Umgebungseinflüssen
unterliegen, beispielsweise Temperaturschwankungen, Alterung, Änderungen der Versorgungsspannungen und Änderungen
des Bezugssignals. Steuersignale in der üblichen, analogen Rückkopplungsschaltung haben die Neigung, aufgrund dieser Umwelteinflüsse
vom Soll-Wert abzuwandern. Außerdem sind bei einer üblichen analogen Rückkopplungssteuerung spezielle Schaltungseigenschaften, nachdem sie einmal eingestellt worden sind, nur
schwer innerhalb einer bestimmten Schaltungsauslegung zu ändern.
Ein prinzipielles Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer proportionalen digitalen Rückkopplungssteuerung weist einen
spannungsgesteuerten Oszillator auf, der an die geregelte Ausgangsspannung angeschaltet ist und in Abhängigkeit von ihr als
Spannungs-Frequenzwandler arbeitet. Die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators wird einem Zähler zugeführt, der
periodisch in Abhängigkeit von einer Taktquelle zurückgestellt wird. Die Stromleitung über die Schalteinrichtung des Reglers
wird periodisch in Abhängigkeit von einer Taktquelle eingeleitet. Der Zähler zählt periodisch die Perioden der Ausgangssignalfrequenz
des spannungsgesteuerten Oszillators. Der sich ansammelnde, periodische Zählwert wird kontinuierlich durch einen
Komparator mit einem voreingestellten Bezugszählwert verglichen. V/enn der periodische, von der Frequenz des spannungsgesteuerten
Oszillators abhängige Zählwert einen bestimmten numerischen
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Wert erreicht, der gleich dem Bezugszählwert ist, so wird
das Leitintervall der Schalteinrichtung des Reglers beendet. Die Dauer des Leitintervalls bestimmt die geregelte Ausgangsspannung.
Zusätzlich ist eine Anzahl von weiteren Steuerfunktionen in der proportionalen digitalen Ruckkopplungsschleife vorgesehen.
In der Hauptsache wird die Stabilität des geregelten Ausgangssignals durch Hinzufügung einer Zählwert-Abänderungseinrichtung
verbessert, die ein Register oder ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler
in der digitalen Rückkopplungsschleife sein kann. Diese Zählwert-Änderungseinrichtung
oder der Vorwärts-Rückwärts-Zähler sorgt für eine dynamische Änderung der Bezugszahl, die für die
Steuerung des Leitintervalls der Schalteinrichtung des Reglers benutzt v/ird. Differentielle und integrale Rückkopplungsverfahren
werden in Verbindung mit dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler benutzt, um das Ansprechen der proportionalen, digitalen Rückkopplungssteuerung
zu ergänzen. Diese Verfahren verbessern das statische und dynamische Ansprechen der digitalen Rückkopplungsschleife.
Die proportionale Rückkopplungssteuerschaltung (Regelschaltung) spricht auf eine stufenförmige Änderung der Eingangsspannung
durch Erzeugung von Schwingungen im geregelten Ausgangssignal an. Zur Unterdrückung dieser Schwingungen wird ein differentielles
Ruckkopplungssignal mit dem proportionalen Ruckkopplungssignal
kombiniert. Dieses differentielle Signal ist proportional der
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Änderungsrate der Ausgangsspannung. Dieses zusätzliche, differentielie
Rückkopplungs signal verbessert das dynamische Ansprechen der digitalen Rückkopplungssteuerung durch Dämpfen der
Schwingungen in der Ausgangsspannung des Reglers bei impulsförmigen
Änderungen der Eingangsspannung. Das differentielle Rückkopplungssignal wird digital durch Berechnen der mittleren
Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zählwerten des spannungsgesteuerten Oszillators während aufeinanderfolgender Perioden
erzeugt. Die differentielle Zahl wird an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler
gegeben, um die Bezugszahl periodisch zu ändern.
Eine stufenförmige Änderung der Eingangsspannung führt außerdem einen statischen Fehler in die geregelte Ausgangsspannung ein.
Dieser Fehler wird integriert und mit dem proportionalen Rückkopplungssignal kombiniert, um den statischen Fehler auszugleichen,
Die digitale Intergration wird durch Summierung aufeinanderfolgender Zählwertdifferenzen zwischen dem Ausgangszählwert des
spannungsgesteuerten Oszillators und einer gewählten Bezugszahl durchgeführt, die gleich oder etwa gleich der Bezugszahl in der
proportionalen Rückkopplungssteuerung ist. Dieser integrale
Zählwert wird benutzt, um die Grundbezugszahl dynamisch zu ändern. Die vorstehend erwähnte differentielle und integrale
Rückkopplung werden mit der proportionalen Grundrückkopplungssteuerung kombiniert, um das dynamische und statische Verhalten
des Schaltreglers zu verbessern.
Eine richtige Arbeitsweise der digitalen Rückkopplungssteuerung
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des Schaltreglers kann es erforderlich machen, daß der Verstärkungswert
der verschiedenen, oben beschriebenen Rückkopplungsfunktionen auf Werte eingestellt wird, die von Eins abweichen.
Eine Verstärkungsmultiplikation läßt sich leicht durch eine einfache digitale Schiebeoperation in der digitalen Rückkopplungsschleife erreichen. Diese Verschiebung kann mit Hilfe eines eingeschalteten
Registers oder mit Hilfe einfacher Verdrahtungen erfolgen. Mit diesen Verfahren läßt sich jede gewünschte Verstärkung
der Größe 2n erreichen, die sich bei Umwelteinflüssen nicht ändert. Es können getrennte, vorbestimmte Verstärkungseinstellungen individuell für jede der integralen oder differentiellen
Rückkopplungsschleifen gewählt werden.
Der Verstärkungswert und die Aufeinanderfolge der Rückkopplungsfunktionen wird durch eine getrennte Folgesteuereinheit überwacht,
die die Reihenfolge und das Verschieben der verschiedenen, den einzelnen Steuerfunktionen zugeordneten Konstanten steuert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Schaltreglers unter Verwendung einer digitalen Rückkopplungssteuerung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Schaltreglers mit einer digitalen Rückkopplungssteuerung, die zusätzlich
integrale und differentielle Funktionen enthält;
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Fig. 3 Spannungskurven, die das Ansprechen der verschiedenen Rückkopplungssteuerfunktionen nach Fig. 2
auf Spannungsänderungen beschreiben;
Fig. 4 ein genaueres Teilblockschaltbild eines Schaltreglers mit proportionaler, integraler und differentieller
Rückkopplungssteuerung.
Der Schaltregler gemäß Fig. 1 ist ein pulsdauermodulierter
Schaltregler, der digitale Bauteile und einen Spannungs-Frequenzwandler oder eine Amplituden-Frequenzmodulationswandlerschaltung
in einer digitalen Rückkopplungssteuerung in Gegensatz zu analogen Bauteilen eines herkömmlichen Schaltreglers
enthält. Das analoge Bezugssignal des herkömmlichen Schaltreglers wird hier ersetzt durch einen digitalen Bezugswert,
der die vorteilhafte Eigenschaft besitzt, daß er invariant mit den oben beschriebenen Umwelteinflüssen ist.
Eine Gleichspannungsquelle 11 ist mit einer Lastimpedanz 17 über einen Schalter 12 und ein Tiefpaßfilter 5 verbunden.
Ein Taktgeber oder eine periodische Zeitsteuerungsschaltung erzeugt eine Modulationsporiode und führt über eine Leitung
ein Signal zum Schalter 12, um diesen periodisch leiten zu lassen. Dieses Signal auf der Leitung 23 startet die Modulationsperiode T des Schaltreglers, wie die Spannungskurve nahe dem
Schalter 12 in Fig. 1 zeigt. Der Schalter wird anschließend ausgeschaltet und für den Rest der Modulationsperiode ausgeschaltet
gehalten, und zwar in Abhängigkeit von der digitalen Rückkopplungssteuerung mit einem spannungsgesteuerten Oszillator 18,
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einem Zähler 19» einen Komparator 21 und einem Bezugszählwertregister
22.
Der Spannungsregler arbeitet so, daß das Leitintervall des Schalters, das als Intervall a in der Kurve oberhalb des Schalters
12 gezeigt ist, sich umgekehrt mit der Ausgangsspannung
ändert. Die digitale Rückkopplungsschaltung steuert das Leitintervall
a des Schalters 12 derart, daß die Ausgangsspannung genau geregelt wird. Wenn die Ausgangsspannung fällt, so wird
das Leitintervall a des Schalters 12 vergrößert. Wenn die Ausgangsspannung ansteigt, wird das Leitintervall a des Schalters
12 kleiner.
Der spannungsgesteuerte Oszillator 18 überwacht über die Leitung 24 die Ausgangs spannung des Reglers. Die Ausgangsspannung des
spannungsgesteuerten Oszillators 18 ist ein Signal, dessen Frequenz proportional der Ausgangsspannung des Reglers ist. Wenn
die Ausgangsspannung abnimmt, wird die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 18 kleiner. Wenn umgekehrt die
Ausgangs spannung ansteigt, so v/ird auch die Ausgangsfrequenz des Oszillators 18 größer. Die Frequenz-Spannungskennlinie eines
für den vorliegenden Zweck geeigneten, spannungsgesteuerten Oszillators wird durch die Kurve angegeben, die in dem Block für
den spannungsgesteuerten Oszillator 18 dargestellt ist. Die hier benutzte Schaltung ist so augelegt, daß sie normalerweise
im linearen Teil der gezeigten Kurve arbeitet.
Am Beginn jeder Modulationsperiode T wird der Zähler 19 durch
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ein vom Taktgeber 20 über die Leitung 25 zugeführtes Rückstellsignal
auf Null zurückgestellt. Die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 18 wird an den Zähler 19 gegeben,
der die Frequenzimpulse zählt. Der Zählwert erscheint im Zähler 19 als binärer Wert. Dieser kontinuierliche Zählwert gelangt
an einen Komparator 21. Außerdem wird dem Komparator 21 ein voreingestellter binärer Bezugszählwert von dem Bezugszählregister
22 zugeführt. Der Bezugszählwert ist so vorgewählt, daß er die gewünschte Ausgangsspannung des Reglers darstellt und
aufrechterhält. Wenn der Stand im Zähler 19 gleich dem vorgewählten Bezugszählwert ist, so gibt der Komparator 21 über die
Leitung 26 einen Ausschaltimpuls an den Schalter 12. Die Zeit, die der Zähler 19 benötigt, um den Bezugszählwert zu erreichen,
ändert sich umgekehrt proportional mit der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 18. Wenn diese Ausgangsfrequenz
abnimmt, da die Ausgangsspannung unter den gewünschten
Wert abfällt, so wird die Zeit zur Erreichung des vorgewählten Bezugszählwertes, d.h., die Zeit, nach der der Schalter öffnet,
größer, um die mittlere Ausgangsspannung des Reglers auf einem konstanten Wert zu halten. Die korrigierenden Rückkopplungssignale,
die von der digitalen Rückkopplungssteuerung geliefert werden, sind eine Funktion des Fehlers der Ausgangsspannung,
gemessen am gewünschten Wert.
Der Schaltregler nach Fig. 2 weist zusätzlich zu den Bauteilen nach Fig. 1 weitere Steuerfunktionen in der digitalen Rück-
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kopplungssteuerung auf, um eine verbesserte Anpassungsfähigkeit
bei der Regelung zu erreichen. In den verschiedenen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile. Zur Erzielung
der gewünschten Anpassungsfähigkeit enthält die digitale Rückkopplungssteuerung einen Zählwert-Modifizierer 28, der
bei dem Ausführungsbeispiel einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler enthalten kann. Der Zählwert-Modifizierer 28 spricht auf eine Folge
von Impulsen an, die von den zusätzlichen Steuerfunktionen erzeugt v/erden, und ändert den binären Bezugs zählwert. Die zusätzlichen
Steuerfunktionen enthalten Hilfsrückkopplungswege vom Ausgang des Zählers 19 zum Zählwert-Modifizierer 28. Die Hilfsrückkopplungswege
weisen Verstärkungsmultiplizierer 31, 33 und eine zugeordnete differentielle Rückkopplungsschaltung 32 bzw.
integrale Rückkopplungsschaltung 34· auf. Entsprechend der vorliegenden
Erfindung sind diese Schaltungen digital verwirklicht.
Zur Erzielung der jeweils speziell gewünschten Regelkennlinien werden die verschiedenen Hilfsrückkopplungsschaltungen selektiv
durch Schließen von Schaltern 37 und 38 in die Rückkopplungssteuerung gelegt. Dadurch gelangen Steuersignale an den Zählwert-Modifizierer
28, der den vom Bezugszählwertregister 22 zum Komparator 21 gelieferten Bezugszählwert ändert. Die Spannungskurven
in Fig. 3 zeigen die verschiedenen Ansprechkurven der gesteuerten Rückkopplung auf Änderungen der Eingangsspannung,
die dadurch erzielt werden, daß gewählte Teile der Hilfsrückkopplungsschaltungen
in die Rückkopplungsschleife eingeschaltet werden.
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Die Sparmungskurven in Fig. 3 stellen das Ansprechen der Ausgangsspannung
des Reglers auf eine stufenförmige Spannungsänderung von der Gleichspannungsquelle 11 dar. Die Kurvenform A
in Fig. 3 zeigt das übliche oder proportionale Ansprechen, bei dem die Schalter 37 und 38 geöffnet sind. Dabei stellt die Kurvenform
A das proportionale Ansprechen der Spannungsregelschaltung in Fig. 1 auf eine stufenförmige Änderung der angelegten
Eingangsgleichspannung dar. Wie die Kurvenform A zeigt, steigt, wenn die von der Gleichspannungsquelle 11 gelieferte Eingangsspannung stufenförmig erhöht wird, die geregelte Ausgangsspannung
des Reglers und schwingt um eine höhere, feste mittlere Ausgangsspannung.
Zur Erzielung einer Verbesserung des Ansprechens der Rückkopplungsschleife
wird der Ausgangswert des Zählers 19 durch verschiedene Rückkopplungsschaltungen verändert, die an einen gemeinsamen
Knotenpunkt 35 angeschlossen sind. An diesem Knotenpunkt liegen parallel zwei Verstärkungsraultiplizierer 31, 33
und die zugeordnete äifferentielle Rückkopplungsschaltung 32
bzw. die integrale Rückkopplungsschaltung 34. Die beiden Schaltungen
sind über die Schalter 37 und 38 mit dem Zählwert-Modifizierer 28 verbunden. Die Verstärkungsmultiplizierer 31 und
33 können Schieberegister oder eine einfache verdrahtete Logik enthalten, die das digitale Ausgangssignal des Zählers 19 verschiebt.
Diese Zählwerte werden sequentiell dem Zählwert-Modifizierer 28 zugeführt und ändern den vom Bezugszählwertregister
22 gelieferten Zählwert, um eine vorbestiramte Verstärkung in
der Rückkopplungsschleife zu erzielen.
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Die digitale Rückkopplungssteuerung kann so abgewandelt werden,
daß sie auf die mathematische Ableitung des Reglerausgangssignals anspricht. Dies wird durch Schließen des Schalters 37
erreicht, der die differentielle Rückkopplungsschaltung 32 in die Rückkopplungsschleife legt. Dann kann das Ausgangssignal
des Zählers 19 am Knotenpunkt 35 differenziert werden. Diese Anordnung dämpft das Ausgangssignal des Reglers zur Unterdrückung
der Schwingungen, die in den Spannungskurven A und C mit proportionaler
und integraler Rückkopplungsanordnung auftreten. Das Ansprechen der geregelten Ausgangsspannung mit einer Differenzierung
bei der proportionalen Rückkopplungsschaltung zeigt die Spannungskurve B. Hier steigt die Ausgangs spannung bei einer
stufenförmigen Änderung der Eingangsspannung immer noch stufenförmig
an, aber die Schwingungen der Ausgangsspannung sind im
wesentlichen gedämpft.
Durch Schließen des Schalters 38 wird die integrale Rückkopplungsschaltung
34 in die Regelschleife gelegt. Die Integration soll den statischen Fehler der Ausgangsspannung beseitigen, der
bei der proportionalen und differentiellen Rückkopplungsschleife beobachtet wird. V/enn nur die integrale Rückkopplungsschaltung
34 zusammen mit der proportionalen Rückkopplung durch Schließen des Schalters 38 eingeschaltet wird, so zeigt die Spannungskurve C in Fig. 3 das Ausgangsansprechen des Reglers auf eine
stufenförmige Eingangsänderung.
Es ergibt sich, daß mit einer Integration in der Rückkopplungs-
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steuerung kein statischer Fehler in die Ausgangsspannung des
Reglers durch eine stufenförmige Eingangsänderung eingebracht
wird. Die Ausgangsspannung neigt jedoch zu Instabilitäten,
und es werden ungedämpfte Schwingungen erzeugt, die zu dem gewünschten Spannungswert zentriert sind.
Das optimale Ansprechen der Schaltung wird erreicht, wenn beide Schalter 37 und 38 geschlossen werden und die differentielle
und integrale Rückkopplungsschaltung beide zusammen mit der
proportionalen Rückkopplungsschleife wirksam sind. Das Ausgangsansprechen des Reglers auf eine stufenförmige Änderung der
Eingangsspannung zeigt für diesen Fall die Kurvenform D in Fig. 3.
Es ergibt sich, daß das Einschalten der integralen Rückkopplungsschaltung den statischen Fehler verringert, der sich bei einer
stufenförmigen Änderung der Eingangsspannung einstellt, und daß
die Einschaltung der differentiellen Rückkopplungsschaltung die
Schwingungsneigung der Ausgangsspannung dämpft. Dies führt zu
einer praktischen Anordnung für den digital gesteuerten Spannungsregler, die im einzelnen in Fig. 4 dargestellt ist.
Fig. h zeigt das schematische Blockschaltbild eines digital gesteuerten
Schaltreglers, der eine proportionale, differentielle und integrale Rückkopplungssteuerung aufweist. Die grundsätzliche
digitale Steuerung, die die proportionale Rückkopplungssteuerung
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ergibt, ist identisch mit der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen
Steuerung. Es sind zusätzliche Register, Zähler und Subtrahierschaltungen vorhanden, die unter Steuerung einer zentralen
Rückkopplungs-Folgesteuerung 65 arbeiten, um die zusätzlichen differentiellen und integralen Rückkopplungssteuerfunktionen
bereitzustellen. Alle diese Einheiten arbeiten periodisch in Abhängigkeit von dem Taktgeber 20, der periodische Impulssignale
zur Synchronisierung des Schaltreglers, der zentralen Rückkopplungs-Folgesteuerung 65 und der verschiedenen Zähler,
Subtrahierschaltungen und Register liefert. Am Beginn jeder
Modulationsperiode stellt, wenn der Schalter zu Anfang geschlossen wird, der Taktgeber alle Zähler, Subtrahierschaltungen und
Register zurück, die nachfolgend innerhalb der Periode in Betrieb sind.
Wie oben erläutert, wird die Gleichspannungsquelle 11, die eine Batterie enthalten kann, an den Steuerschalter 12 angelegt.
Dieser Schalter, der ein Transistor sein kann, leitet periodisch, wobei die Dauer der Stromleitung von der Rückkopplungssteuerung
abhängt. Dadurch wird eine zerhackte Gleichspannung an das Filter 5 angelegt. Das Filter 5 leitet eine mittlere Gleichspannung ab,
die an die Last 17 gelangt. Die digitale Rückkopplungssteuerung regelt die Ausgangsspannung dadurch, daß das Leitintervall des
Schalters während jeder Betriebsperiode gesteuert wird. Die digitale Rückkopplungssteuerung enthält den Taktgeber 20, dessen
Ausgangsspannung die Stromleitung im Schalter 12 einleitet und,
wie oben angegeben, die verschiedenen Schaltungen in der Rück-
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kopplungssteuerung zurückstellt. Die Ausgangsspannung des Reglers
wird durch einen spannungsgesteuerten Oszillator 18 überwacht, dessen Ausgangsfrequenz eine Funktion der Ausgangsspannung
ist.
Die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 18 ist das Hauptregelsignal, das die Dauer der Stromleitung über
den Schalter 12 bestimmt. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten
Oszillators 18 wird an den Vorwärtszähler 19 gegeben, der die Ausgangsinpulse des Oszillators 18 zählt und mittelt.
Der zeitabhängige Zählwert, der sich im Zähler 19 einstellt, ist eine Binärzahl, die die mittlere Ausgangsspannung des Reglers
während der Modulationsperiode darstellt. Der Ausgangszähluert des Zählers 19 wird an einen Komparator 21 angelegt.
Die Rückkopplungsschaltung enthält ein Bezugszählregister 22, das einen voreingestellten Bezugszählwert in Form einer Binärzahl
speichert, die die gewünschte, geregelte Ausgangsspannung
angibt. Dieser Bezugszählwert wird dem Komparator 21 über einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 zugeführt. Der Zähler 28 modifiziert
den Bezugszählwert entsprechend den verschiedenen Rückkopplungsfunktionen, wie unten erläutert wird.
Der Bezugszählwert wird über den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 mit der besonderen Absicht modifiziert, bestimmte gewünschte
statische und dynamische Ansprechwerte der Rückkopplungssteuerung zu erreichen. Wenn der erreichte Zählwert im Zähler 19 gleich
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dem durch den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 an den Komparator
21 angelegten, modifizierten BezugszShlwert ist, so spricht der Komparator 21 an und gibt ein Ausschaltsignal an den Schalter
12.
Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 modifiziert den Bezugszählwert insbesondere in Abhängigkeit von einer differentiellen,
integralen und Verstärkungssteuerschaltung. Diese Schaltungen arbeiten alle unter Steuerung der zentralen Rückkopplungsfolgesteuerung
65.
Die zentrale Rückkopplungsfolgesteuerung 65 überwacht die Reihenfolge
beim Anlegen von Verstärkungs-, Integrations- und Differentiations-Ilodifiziersignalen,
die den Bezugszählwert ändern. Die Verstärkung der integralen und differentiellen Modifiziersignale
wird durch Verschieben von Konstanten innerhalb der Schaltung gesteuert, die an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28
gegeben werden. Die Folgesteuerung 65 überwacht im Prinzip die erreichten binären Zählwerte in der integralen und differentiellen
Schaltung und multipliziert sie mit den geeigneten Verstärkungskonstanten, um die gewünschten Rückkopplungseigenschaften sicherzustellen.
Diese Binär signale v/erden dann in eine äquivalente serielle Impulsfolge umgewandelt und in die Hauptrückkopplungs
schleife eingeführt, wo sie mittels des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 28 den invarianten Bezugszählwert verändern.
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Die verschiedenen Zahlen, die die gewünschten Rückkopplungsverstärkungen,
integrale und differentielle Steuersignale darstellen, die in Form von Binärzahlen vorhanden sind, werden an
eine Datenwählschaltung 40 gegeben, die sich in der Folgesteuerung
65 befindet. Eine Differential-Verstärkungsmultiplizierquelle 47 und eine Integral-Verstärkungsmultiplizierquelle 48 sind über
Leitungen 66 und 67 mit der Datenauswahlschaltung 40 verbunden. Diese beiden Quellen liefern eine getrennte digitale Verstärkungsmultiplikation für die differentielle und integrale Rückkopplungsfunktion. Jede Quelle weist einen vorbestimmten binären Multiplizierwert
auf, der die Verschiebung der Binärzahlen steuert, welche Rückkopplungssignale proportional der Verstärkungs-,
Differential- und Integral-Funktion darstellen, um die gewünschten Verstärkungswerte zu erzielen. Diese Quellen lassen sich
als Zählregister verwirklichen. Der Ausgang des Schieberegisters 53 ist mit der Eingangsleitung 68 und der Datenauswahlschaltung
40 verbunden. Das Ausgangssignal stellt die Differenz zwischen
dem angesammelten Zählwert und dem Bezugszählwert dar, der durch die integrale Verstärkungsmultiplizierfunktion verändert worden
ist. Das Ausgangssignal des Schieberegisters 50 geht zur Eingangsleitung
69 der Datenwählschaltung 40. Dieses Ausgangssignal stellt die differentielle Rückkopplungsfunktion dar, die durch
die differentielle Verstärkungsmultiplizierfunktion verändert worden ist. Das Ausgangssignal des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54
gelangt zur Eingangsleitung 70 der Datenwählschaltung 40. Dieses Ausgangssignal stellt die Integralfunktion, verändert durch die
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integrale Verstärkungsfunktion dar. Diese Eingangsfunktionen
liegen in Form eines binären Zählwertes vor. Die zentrale Rückkopplungsfolgesteuerung 65 wandelt diese Zählwerte in
serielle Impulse um. Die Impulse gelangen sequentiell zum Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28, um den Bezugszählwert so abzudaß
die gewünschten Regeleigenschaften des Spannungsreglers erreicht werden.
Die Datenwählschaltung 40 ist funktionell eine Multiplexeinheit,
die sequentiell die an jeden ihrer Vielzahl von Eingangsanschlüssen angelegten Daten für eine Übertragung auswählt. Beispielsweise
werden die Daten an einem Eingangsanschluß für eine Übertragung durch die Schaltung 40 ausgewählt und an die
Ausgangsleitung 71 gegeben. Anschließend wird ein anderer Eingangsanschluß mit der Ausgangsleitung 71 verbunden. Das schrittweise
Weiterlaufen der Datenauswahlschaltung von einem Eingangsanschluß zum anderen wird durch einen Folgezähler 41 gesteuert,
der ein Schrittsignal über die Leitung 88 liefert. Der Folgezähler 41 weist eine Schaltung auf, die periodisch durch den
Taktgeber zurückgestellt wird und auf den Ausgangsimpuls des monostabilen Multivibrators 43 anspricht, um ein Signal auf der
Leitung 88 zu erzeugen und die Datenauswahlschaltung 40 auf den nächsten Eingangsanschluß einzustellen. Die ausgewählten,
von der Schaltung 40 übertragenen Daten gehen über die Ausgangsleitung 71 zu einem Komparator 45. Der Taktgeber 20 treibt
synchron einen Impulsgenerator 46, der einen Strom von hochfrequenten
Impulsen erzeugt. Die Frequenz des Impulsgenerators ist höher als die des Taktgebers. Diese hochfrequenten Impulse
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werden über die Leitung 87 an einen Vorwärtszähler 44 und über
die Leitung 42 an eine Vielzahl von UND-Gattern angelegt. Der
angesammelte Zählwert des Zählers 44 gelangt zum Komparator 45.
Wenn der Zählwert im Zähler 44 gleich dem Zählwert auf der Ausgangsleitung 71 der Datenauswahlschaltung 40 ist, so erzeugt
der Komparator 45 ein Ausgangssignal, das den monostabilen Multivibrator 43 triggert. Dessen Ausgangssignal gelangt zum
Folgezähler 41 und über die Leitung 89 zum Rückstelleingang des Zählers 44. Der Folgezähler 41 weist mehrere Zustände auf,
durch die er sequentiell in Abhängigkeit von dem durch den monostabilen Multivibrator 43 gelieferten Eingangsimpulssignal
geschaltet wird. Der Stand des Folgezählers 41 steuert die selektive Verbindung der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der
Datenauswahlschaltung bzw. der Leitungsauswahlschaltung 42. Der Folgezähler 41 wird bei Beendigung jeder gewählten Binär-Seriell-Umwandlung
innerhalb der zentralen Rückkopplungs-Folgesteuerung um einen Zustand weitergeschaltet. Wenn der Folgezähler
41 in seinen letzten Zustand gelangt, wird der Vorwärtszähler 44 durch das Ausgangssignal des Inverters 59 abgeschaltet,
wie unten beschrieben wird. Der Folgezähler 41 wird durch einen Taktimpuls auf der Leitung 90 zu Beginn jeder Betriebsperiode
des Reglers zurückgestellt.
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Bei Weiterschaltung des Folgezählers 41 wird ein Signal über
die Leitung 48 abgegeben, das die Datenauswahlschaltung 40 weiterschaltet, so daß die Vielzahl von EingangsanSchlussen
sequentiell mit dem Ausgangsanschluß 71 verbunden wird. Es ergibt sich, daß bei der Weiterschaltung des Folgezählers
zuerst die Eingangsleitung 66 mit der Ausgangsleitung 71 verbunden wird, dann die Eingangsleitung 67 mit der Ausgangsleitung
71 und so weiter.
Die Binär-Seriell-Umwandlung in der zentralen Rückkopplungsfolgesteuerung 65 wird durch Weiterleitung einer Folge von
Impulsen für ein gesteuertes Zeitintervall erreicht. Das Zeitintervall ist eine Funktion der Binärzahl am Ausgang der Datenauswahlschaltung
40. Dieses Zeitintervall wird durch die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, damit der sich ansammelnde
Zählwert im Zähler 44 gleich dem von der Datenauswahlschaltung 40 übertragenen Zählwert wird. Die Folge von Impulsen liefert
der Impulsgenerator 46. Die Ausgangsimpulse des Generators 46
gelangen über die Leitung 82 zu einer Vielzahl von UND-Gattern 56, 57, 58, 59 und 60.
Die Leitungsauswahlschaltung 42 liefert die Signale, die die übertragung von Impulsen über die UND-Gatter 56 bis 60 steuern.
Die Leitungsauswahlschaltung 42 ist im wesentlichen eine Demultiplexschaltung, die in Abhängigkeit von dem Folgezähler 41
in Synchronismus mit der Datenauswahlschaltung 40 weitergeschaltet wird. Das Ausgangssignal der Leitungsauswahlschaltung 42
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auf den Leitungen 76 bis 80 ist ein Signal gesteuerter Dauer, die durch den Komparator 45 und den Folgezähler 41 gesteuert
wird. Diese Signale steuern die Dauer der Impulsübertragung über die UND-Gatter 56 bis 60.
Die oben beschriebene Steuerung für die Übertragungsdauer
der Impulsfolge bewirkt die gewünschte Binär-Serienumwandlung. Es sei beispielsweise die Differential-Verstärkungskonstante
betrachtet, die von der Quelle 47 über die Leitung 66 an die Datenauswahlschaltung 40 gegeben wird. Diese Verstarkungskonstante
bewirkt eine bestimmte Verstärkung bei der Rückkopplung der differentiellen Signale. Die Quelle 47 gibt eine vorgewählte
Binärzahl, die eine Verstärkung darstellt, an die Datenauswahlschaltung 40. Von dort gelangt sie über die Leitung 71 zum
Komparator 45 und bestimmt die Zeitdauer, für die Impulse über das UND-Gatter 56 übertragen werden. Die seriellen Ausgangsimpulse
des Generators werden so lange über das UND-Gatter 56 übertragen, bis der Zählwert im Zähler 44 gleich der Binärzahl
ist, die durch die Differentialverstärkungsquelle 47 eingestellt wird. Dann schaltet der Komparator 45 den Folgezähler 41 in
seinen nächsten Zustand, und das Ausgangssignal über das UND-Gatter
56 wird beendet. Die Ausgangsimpulse des UND-Gatters
gelangen zu einem Schieberegister 53 und ändern den Verstärkungswert der Differentialfunktion.
Die nächste Eingangsleitung 67 ist mit der Integral-Verstärkungsquelle
48 verbunden. Die Binär-Serienumwandlung erfolgt auf die
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oben beschriebene Weise, und die Impulsfolge wird über das
UND-Gatter 57 auf ähnliche Weise an das Schieberegister 50 übertragen. Die Ausgangssignale der UND-Gatter 56 bis 60 sind,
wie oben beschrieben, eine Folge von Impulsen mit einem gesteuerten Zählwert. Diese Impulse werden an Zählschaltungen in
der Rückkopplungsschaltung gegeben, um die gewünschten Regeleigenschaften sicherzustellen. Am Ende einer zyklischen Folge
wird der Folgezähler 41 zur Vorbereitung einer nachfolgenden Betriebsperiode des Schalters 12 auf einen Anfangszustand zurückgestellt.
Der Ausgang 81 der Leitungsauswahlschaltung 42 gibt ein Signal über einen Inverter 59 ab, das den Vorwärtszähler 44
für eine kurze Zeitdauer während dieses Rückstellintervalls abschaltet.
Das serielle Ausgangsimpulssignal des UND-Gatters 56 gelangt
zum Schieberegister 53 und stellt den Verstärkungswert der integralen Rückkopplungsfunktion ein. Das serielle Ausgangsimpulssignal
des UND-Gatters 57 wird an das Schieberegister 50 gegeben und bestimmt den Verstärkungswert der different zellen Funktion.
Die Ausgangssignale der beiden UND-Gatter 58 und 59 werden an ein nachgeschaltetes ODER-Gatter 55 angelegt. Dessen Ausgangssignal
geht zu einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28, der den von
der Bezugs-Zählwertquelle 22 gelieferten Bezugszählwert ändert. Das serielle Ausgangsimpulssignal des UND-Gatters 60 liegt am
Vorwärts-Rückwärts-Zähler 54. Dieser Zählwert ist eine summierende
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Zählung zur Bestimmung der integralen Funktion.
Der integrale und differentielle, modifizierende Zählwert stellt den statischen Fehler der Ausgangsspannung bzw. die Änderungsrate der Ausgangsspannung dar. Diese modifizierenden Zählwerte
haben die kanonische Phasenform der Speicherzustände des Filters 5 und werden von der Ausgangsspannung des Reglers mittels des
spannungsgesteuerten Oszillators 18 abgeleitet. Dieses Abtastverfahren entspricht der Überwachung und Rückkopplung der Zustandsvariablen,
die durch den Spulenstrom und die Kondensatorspannung dargestellt werden, wobei nur eine direkte elektrische
Verbindung mit dem Filter vorhanden ist. Die Spannung wird durch eine direkte Anschaltung abgetastet und ihre mathematische Ableitung
direkt mittels der differentiellen Funktion gewonnen.
Der differentielle, modifizierende Zählwert wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zählwerten des
Zählers 19 bestimmt. Zu Anfang wird der Zählwert des Zählers 19 über die Leitung 83 im Rückwärtszähler 51 voreingestellt. Das
Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 18 gelangt
über die Leitung 84 zum Rückwärtszähler 51, und das Ausgangsimpulssignal zählt rückwärts vom anfänglichen, voreingestellten
Zählwert, um einen Differenzzählwert zu gewinnen. Dieser Differenzzählwert wird an das Schieberegister 50 gegeben. Das Schieberegister
50 multipliziert den differentiellen, modifizierenden Zählwert mit dem differentiellen Verstärkungsfaktor, indem er
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den Zählwert entsprechend mehrfach verschiebt. Der sich dann
ergebende binäre Zählwert wird über die Leitung 69 zur Datenauswahl schaltung 40 der zentralen Rückkopplungsfolgesteuerung
65 übertragen. Dort wird er in eine serielle Impulsfolge umgewandelt, wie oben beschrieben, und dann an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler
28 angelegt, um den Bezugszählwert zu ändern.
Zusätzlich zu der differentiellen Funktion wird eine integrale Funktion zu den Rückkopplungssteuerdaten hinzugefügt, um den
statischen Fehler im Ausgangssignal des Reglers zu beseitigen.
Die Integration wird digital mittels der Summierung aufeinanderfolgender Differenzzählwerte proportional dem Rückkopplungsfehler
verwirklicht. Das Ausgangssignal des VorwärtsZählers 19 wird
über eine Leitung 85 zum Subrahierer 52 gegeben. Ein von einem Bezugszählwertregister 92 gelieferter Bezugszählwert wird periodisch
im Subtrahierer durch den Taktgeber 20 zurückgestellt. Dieser Bezugszählwert ist so gewählt, daß er die maximale ungeregelte
Ausgangsspannung des Reglers darstellt. Dies steht im
Gegensatz zu dem Bezugszählwert des BezugsZählwertregisters 22,
der so gewählt ist, daß er die gewünschte, geregelte Ausgangsspannung des Reglers darstellt. Der durch die Subtrahierung gewonnene
Differenzzählwert wird an das Schieberegister 53 gegeben, das den integralen, modifizierenden Zählwert mit dem integralen
Verstärkungsfaktor dadurch multipliziert, daß der Zählwert geeignet
oft einer Verschiebung unterworfen wird. Der binäre Zählwert wird über die Leitung 68 zur Datenausv/ahlschaltung 40 der
zentralen Rückkopplungsfolgesteuerung 65 gegeben. Dort wird er
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;> 7 A 6 5 7 8
in eine Impulsfolge umgewandelt und über ein UND-Gatter 60 dem
Vorwärts-Rückwärts-Zähler 54 zugeführt. Die im Vorwärts-Rückwärts-Zähler
54 angesammelte Zahl ist ein Zählwert, der dem Integral der Fehlerspannung für die geregelte Ausgangsspannung
porportional ist. Das Ausgangssignal des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 gelangt über die Leitung 69 zurück zum Eingang der
Datenauswahlschaltung 40, die einen digitalen Impulsstrom erzeugt,
der über das UND-Gatter 55 und die Leitung 82 zum Vorwärts-Rückwärts-Zähler
28 übertragen wird, um eine von einer Integration abhängende Modifizierung zum Bezugszählwert zu geben.
Aus der obigen Erläuterung ergibt sich, daß durch die Verwendung digitaler Schaltungen eine differentielle und integrale Regelung
unter Steuerung einer zentralen Rückkopplungs-Folgesteuerung erzielt v/erden kann. Jedes Steuersignal wird nacheinander erzeugt
und an einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 gegeben, um während jeder Betriebsperiode des Schalters einen Bezugszählwert zu modifizieren.
Die durchgehende Verwendung von digitalen Schaltungen vermeidet die prinzipiellen Nachteile bei der Verwendung analoger
Schaltungen, wie oben in der Beschreibungseinleitung erläutert.
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Claims (8)
- BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMERZWiRNER - HIRSCH ♦ BREHM2 746b /oPATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADENPatentconsult RadedcestraOe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/885604 Telex 05-212313 Telegramme Patente jnsul: Patentconsull Sonnenberger Straße 43 6?00 Wiesbaden Telefon (C6121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patontconsuli Western Electric Company, Incorporated Boros, V.B. 1BroadwayNew York, N.Y. 10007, USAPatentansprüche1·J Digitalgesteuerter Schaltregler mit einer Schalteinrichtung (12) zwischen einem Eingangs- und Ausgangsanschluß, einer Zeitsteuereinrichtung (20) zur Bereitstellung einer Modulationsperiode für den Schaltregler und mit einer Regeleinrichtung für das Leitintervall der Schalteinrichtung, gekennzeichnet durch eine Modulationseinrichtung (18) zur Umwandlung einer Signalgröße am Ausgangsanschluß in eine Signalfrequenz, eine erste Zähleinrichtung (19) zur Zählung von Impulsen der Signalfrequenz,und eine Vergleichseinrichtung (21, 22), die bei einem vorbestimmten Zählstand der ersten Zähleinrichtung ein Leitintervall der Schalteinrichtung erzeugt.
- 2. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Änderung des vorbestimmten Zählwertes, die eine auf den vorbestimmten Zählwert voreingestellte Bezugszählwertquelle und einen an diese Quelle angekoppelten809816/0971München: R. Kramer Dipl. Ing. . W. Weser Dipl.-Pnys. Dr. rer. na£ · P. HirschT>ip1.-Ing. · H.P. Brehm Oipl.-Chem. Or. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Oipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing Dr. jur. ■ G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing./746578Vorwärts-Rückwärts-Zähler aufweist, so daß Zählwertzunahmen zusammen mit dem vorbestimmten Zählwert summiert werden können.
- 3. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Steuerfunktionen zur Sicherung gewünschter Betriebseigenschaften vorgesehen ist, daß eine Verarbeitungseinrichtung mit der Änderungseinrichtung gekoppelt ist, um unter Verwendung der Steuerfunktionen den vorbestimmten Zählwert digital zu modifizieren und eine Einrichtung aufweist, um nacheinander jeder der Vielzahl von Steuerfunktionen aufzunehmen, sowie eine Einrichtung zur Umwandlung der Steuerfunktionen in eine Impulsfolge und eine Einrichtung zur nacheinander erfolgenden Weiterleitung jeder Impulsfolge, und daß die Weiterleitungseinrichtung mit dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler gekoppelt ist.
- 4. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Steuerfunktionen eine Quelle von Verstärkungsmultiplikationsfunktionen aufweist, die eine voreingestellte, mit der Verarbeitungseinrichtung gekoppelte Zählwertquelle umfasst.8Q9816/0971-JK-
- 5. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Steuerfunktionen eine differentielle Einrichtung zur Ableitung einer differentiellen Funktion abhängig von der Änderungsrate einer Signalgröße am Ausgangsanschluß und eine Differenzeinrichtung zur Ableitung der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zählwerten der ersten Zähleinrichtung aufweist, und daß das Ausgangssignal der Differenzeinrichtung an die Verarbeitungseinrichtung gegeben wird.
- 6. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzeinrichtung einen Rückwärtszähler und eine Einrichtung aufweist, die den Rückwärtszähler mit einem vorhergehenden Zählwert der ersten Zähleinrichtung startet, und daß der Rückwärtszähler so geschaltet ist, daß er in Abhängigkeit von der Modulationseinrichtung rückwärts zählt.
- 7. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Steuerfunktionen eine Integraleinrichtung zur Ableitung einer Integralfunktion aufweist, die von einem Signalfehler mit Bezug auf eine gewünschte Signalgröße am Ausgangsanschluß abhängt und eine zweite Bezugszählquelle sowie eine integrale809816/097127A6578Näherungseinrichtung zur Ableitung einer Summierung aufeinanderfolgender Differenzzählwerte zwischen dem Ausgangssignal der Modulationseinrichtung und einem zweiten vorbestimmten Zählwert aufweist, der in der zweiten Bezugszählwertquelle voreingestellt ist, und daß das Ausgangssignal der Näherungseinrichtung an die Verarbeitungseinrichtung angekoppelt ist.
- 8. Digital gesteuerter Schaltregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Näherungseinrichtung eine Subtrahiereinrichtung aufweist, die so geschaltet ist, daß sie die Differenz zwischen dem Zählwert-Ausgangssignal der Modulationseinrichtung und dem zweiten vorbestimmten Zählwert bestimmt, und einen zweiten Vorwärts-Rückwärts-Zähler, der auf den Differenzzählwert anspricht, und daß ein Ausgangssignal des zweiten Vorwärts-Rückwärts-Zählers an die Verarbeitungseinrichtung angekoppelt wird.809816/0971
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WO1993004526A1 (de) * | 1991-08-22 | 1993-03-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur einstellung von mittelwerten einer aus einer geschalteten eingangsgrösse erzeugten stellgrösse entsprechend einer kontinuierlichen sollstellgrösse |
US5886513A (en) * | 1997-03-27 | 1999-03-23 | U.S. Philips Corporation | Digitally controlled switched-mode voltage converter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS5350455A (en) | 1978-05-08 |
US4095165A (en) | 1978-06-13 |
GB1577537A (en) | 1980-10-22 |
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