DE3813066A1 - Geschalteter stromregler - Google Patents
Geschalteter stromreglerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen geschalteten Stromregler
für eine induktive Last, mit einer zwischen die beiden
Pole einer Versorgungsspannungsquelle geschalteten
Reihenschaltung mit der induktiven Last, einem Strom
sensor, dessen Sensorsignal ein Maß für den durch die
Induktivität fließenden Strom ist, und einem steuer
baren Schalter, dessen Schaltzustand von dem Ausgangs
signal eines Komparators beeinflußt wird, der das Sensor
signal mit einem den Stromsollwert bestimmenden Referenz
signal einer Referenzsignalquelle vergleicht und das Um
schalten des Schalters jeweils dann bewirkt, wenn das
Sensorsignal das Referenzsignal erreicht,
mit einem Freilaufkreis, der eine der induktiven Last
parallel geschaltete Freilaufeinrichtung aufweist, die
eine vorbestimmte Freilaufspannung bildet, und mit einer
Spannungsbegrenzungseinrichtung, die in der Freilaufphase
einen raschen Abfall des Freilaufstroms der induktiven
Last ermöglicht.
Für viele Anwendungen ist es notwendig, einen konstanten
Strom in einer induktiven Last zu regeln. Als typisches
Beispiel hierfür können Treiber für Magnetventile und
induktive Stellglieder genannt werden. Diese Stromrege
lung wird im Strombereich bis 6 A und im Spannungsbe
reich bis 60 V in zunehmendem Maße mit monolithisch in
tegrierten Leistungstreibern realisiert. Als wichtige
Parameter des Stromreglers müssen die Stromregel
genauigkeit, die Stromanstieg- und Stromabfall-Steilheit
und die Treiberverlustleistung betrachtet werden.
Das bekannte Prinzip eines linearen Stromreglers für in
duktive Last ist in Fig. 1 dargestellt. Eine induktive
Last mit der Induktivität L und einem ohmschen Widerstand
R L ist an den Kollektor eines Treibertransistors T an
geschlossen, in dessen Emitterzweig sich ein Sen
sorwiderstand R S befindet, über dem eine dem Laststrom
i L proportionale Sensorspannung entsteht. Diese wird
mittels eines Operationsverstärkers OV mit einer Re
ferenzspannung u R verglichen. Das Ausgangssignal des
Operationsverstärkers OV steuert den Treibertransistor T.
Mit Hilfe der Referenzspannung u R kann man den Soll-
Laststrom vorgeben. Parallel zur induktiven Last L, R L
ist eine Freilaufschaltung in Form einer Diode D und
einer dazu in Reihe geschalteten Zenerdiode Z geschaltet.
Zwischen das nicht mit dem Treibertransistor T verbundene
Ende der induktiven Last L, R L und Masse ist eine Ver
sorgungsspannungsquelle B geschaltet.
Die Funktionsweise dieses linearen Stromreglers ist in
Fig. 2 gezeigt. Fig. 2a zeigt eine Stromfunktion für die
Referenzspannung u R , mittels welcher der Stromregler
für eine bestimmte Zeit eingeschaltet wird. Fig. 2b zeigt
den Verlauf des Laststroms i L während der Einschalt
phase, der Regelphase und der Ausschaltphase. Fig. 2c
zeigt den Verlauf der zwischen dem Kollektor des Trei
bertransistors T und Masse austretenden Ausgangsspannung
u A .
Wird die Referenzspannung u R gemäß Fig. 2a eingeschal
tet, steigt der durch die Induktivität fließende Last
strom i L in bekannter Weise gemäß Fig. 2b nur allmäh
lich an. Daher steigt auch die Sensorspannung über dem
Sensorwiderstand R S nur allmählich an, so daß der Trei
bertransistor T während der Stromanstiegsphase über
steuert wird und in die Sättigung gelangt. Zum Einschalt
zeitpunkt fällt daher die Ausgangsspannung u A vom
Spannungswert U B der Versorgungsspannungsquelle B auf
die sehr niedrige Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung
ab. Erreicht die mit dem Laststrom i L ansteigende
Sensorspannung den Wert der Referenzspannung u R , ge
langt der Treibertransistor T in den aktiven Regelbe
reich, in dem der Laststrom i L auf den konstanten
Wert I = U R /R S geregelt wird. Der Treibertransistor T
gelangt auf eine Kollektor-Emitter-Spannung, die um den
Wert der Spannungsabfälle über R L und R S niedriger
als U B , jedoch wesentlich höher als die Kollektor-
Emitter-Sättigungsspannung ist.
Das Abschalten der Referenzspannung u R führt zum
Sperren des Treibertransistors T und somit zu einer
Unterbrechung des bisherigen Laststromkreises. Dabei
wechselt die Spannung über der Induktivität ihre Pola
rität. In dieser Situation verhält sich die In
duktivität wie eine Stromquelle; dabei steigt deren
Spannung solange an, bis der Strom über die Freilauf
schaltung abfließen kann. Die Freilaufspannung U FL
wird durch die Summe aus der Diodenspannung der Diode D
und der Zenerspannung der Zenerdiode Z gebildet. Die
Ausgangsspannung u A des Stromreglers steigt dabei
auf die Summenspannung U B + U FL an.
Die Stromanstiegs-Steilheit und die Stromabfall-Steil
heit sind direkt proportional zur je wirksamen Spannung.
Um einen schnellen Stromanstieg zu erreichen, muß daher
für eine große Versorgungsspannung U B , eine kleine
Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung U CES des Trei
bertransistors T und einen kleinen Widerstand R L ge
sorgt werden.
Eine hohe Versorgungsspannung U B führt jedoch während
der Stromregelphase zu einer entsprechend hohen Verlust
leistung an dem als Regelelement dienenden Treibertran
sistor T, die gleich dem Produkt aus dem in Fig. 2b ge
zeigten Konstantstromwert und dem in Fig. 2c gezeigten
Spannungswert während der Regelphase ist, nämlich
P d = i L U B - (R L + R S ) i L 2 (1)
ist.
Um einen schnellen Stromabfall zu erreichen, muß man
für eine große Freilaufspannung sorgen, was durch Ver
wendung der Zenerdiode Z erreicht wird. Dabei entsteht
über dem Treibertransistor T während der Freilaufphase
eine Spannung von
U AFL = U B + U FL . (2)
Die Forderung nach einem schnellen Stromanstieg be
deutet somit eine hohe Verlustleistung während der
Regelphase und ein schneller Stromabfall kann nur bei
hoher Sperrspannung des Treibertransistors T erreicht
werden, der somit sowohl eine hohe Verlustleistung
als auch eine hohe Sperrspannung vertragen können
muß.
Die hohen Verlustleistungen linearer Stromregler sind
in der Praxis oft nicht akzeptabel. Die Verlustleistung
während der Stromregelphase kann durch Verwendung eines
geschalteten Stromreglers gesenkt werden. Dessen Grund
prinzip liegt darin, daß nach Erreichen des gewünschten
Laststrompegels durch einen möglichst langsamen Strom
abfall und wiederholtes Einschalten des Regelelementes
der mittlere Wert des Laststroms konstant gehalten wird.
Der als Regelelement dienende Schalttransistor, der
nicht dauernd eingeschaltet ist und nur in der Sättigung
arbeitet, hat dann eine viel kleinere mittlere Verlust
leistung.
Das Prinzipschaltbild eines geschalteten Stromreglers
bekannter Art ist in Fig. 3 ge
zeigt. Zugehörige Spannungs- und Stromverläufe sind in
den Fig. 4a, 4b und 4c gezeigt. Dabei werden entsprechende
Komponenten und Größen mit gleichen Bezugszeichen wie in
den Fig. 1 und 2 bezeichnet.
Im Unterschied zu dem linearen Stromregler nach Fig. 1
weist der geschaltete Stromregler nach Fig. 3 einen Kom
parator K auf, dessen Ausgang mit dem Setzeingang S eines
Flipflop FF über ein Zeitglied ZG und mit dem Rück
setzeingang R des Flipflop direkt verbunden ist. Der
Ausgang des Flipflop FF steuert die Basis des als ge
steuerter Schalter fungierenden Treibertransistors T. Die
Freilaufspannung U FL wird hier nur durch eine einzige
Diode D gebildet.
Dieser Stromregler arbeitet mit Pegel-Zeit-Steuerung.
Der Strom-Sollwert wird mit der Referenzspannung u R
vorgegeben. In der mit dem Einschalten von u R be
ginnenden Schaltphase steigen der Laststrom i L und
damit auch die Sensorspannung U S allmählich an. Nach
Erreichen des Stromwertes
I H = U R /R S (3)
wird das bis dahin gesetzte Flipflop FF zurückgesetzt
und der bis dahin leitende Transistor T für eine durch
das Zeitglied vorgegebene Zeitdauer t d abgeschaltet.
Während dieser Freilaufzeit fließt der Laststrom i L
durch die Freilaufdiode. Aufgrund der niedrigen
Flußspannung dieser Diode ergibt sich eine niedrige
Freilaufspannung und der Laststrom in der Freilauf
phase fällt entsprechend langsam ab. Nach Ablauf
der Zeitdauer t d wird der Schalttransistor T wieder
eingeschaltet und der Laststrom i L steigt wieder
an bis I H . Während der Einschaltphasen tritt an dem
Schalttransistor T lediglich die Kollektor-Emitter-
Sättigungsspannung U CES auf, so daß die im Schalt
transistor T auftretende Verlustleistung gering ist.
Bei diesem Stromregler kann es durch Änderungen ver
schiedener Parameter, wie der Zeitkonstanten des Zeit
gliedes ZG, der Diodenspannung der Freilaufdiode D,
Laständerungen (Variationen von R L und/oder L)
oder dergleichen zu Veränderungen des
Strompegels am Ende der jeweiligen Freilaufphase kommen,
was zu einer Variation des Mittelwertes des Laststroms
führt. Auch ist eine direkt geregelte Umschaltung des
Laststroms auf einen niedrigeren Wert bei diesem Regel
prinzip nicht möglich.
Aus der GB-PS 14 86 012 ist eine Steuerschaltung für
einen elektrischen Antriebsmotor bekannt. Die Wicklung
des Motors bildet eine Reihenschaltung mit einem Sensor.
Dieser Reihenschaltung ist eine Freilaufdiode parallel
geschaltet. Mit Hilfe eines Schalttransistors wird der
durch den Motor fließende Strom zwischen einem hohen
Wert und einem niedrigen Wert hin- und hergeschaltet.
Hierzu dient ein Schmitt-Trigger, der durch ein hyste
resebehafteten Komparator gebildet ist. Der Komparator
vergleicht die Ausgangsspannung mit einer Referenz
spannung, die von einem Potentiometer abgegriffen wird.
Die Stellung des Potentiometers bestimmt den Geschwin
digkeitssollwert des Motors und daher die Größe der
hohen Stromgrenze. Dieser bekannte Stromregler benötigt
neben den Leitungen zur Verbindung mit der Versorgungs
spannung und Masse mindestens zwei weitere Verbindungs
leitungen zwischen Stromregler und Last oder Last und
Sensor. Bei monolithischer Integration dieses bekannten
Stromreglers ergeben sich Schwierigkeiten, wenn der
Sensor durch einen externen Widerstand gebildet wird, da
dann die Gefahr von Störspannungen und ein Bezugspoten
tialversatz auftreten.
Aus der DE-OS 29 50 190 ist ein Spannungsregler bekannt,
der einen Längsreglertransistor aufweist, der von dem
Ausgang eines Differenzverstärkers gesteuert wird. Auf
den einen Eingang des Differenzverstärkers ist die Aus
gangsspannung zurückgekoppelt. Der andere Eingang des
Differenzverstärkers ist einerseits mit einer Referenz
spannungsquelle und andererseits mit der Ausgangsseite
des Längsreglungstransistors verbunden. Dabei handelt es
sich um einen geschalteten Spannungsregler, so daß dem
Referenzspannungseingang des Differenzverstärkers eine
Referenzspannung zugeführt wird, die sich mit dem je
weiligen Schaltzustand des geschalteten Spannungsreglers
ändert.
Die DE-OS 29 50 692 zeigt einen geschalteten Strom
regler der eingangs angegebenen Art. Dieser bekannte
Stromregler weist zwei Sensorwiderstände auf. Einer
befindet sich in einer Reihenschaltung mit der in
duktiven Last und dem diese Last schaltenden Schalt
transistor. Der andere Stromsensor befindet sich in
Reihenschaltung mit einer geschalteten Freilaufdiode,
wobei diese Reihenschaltung der induktiven Last parallel
geschaltet ist. Die beiden Sensorwiderstände werden
über eine Summierschaltung auf den einen Eingang eines
Komparators geführt, dessen anderer Eingang an ein
Referenznetzwerk angeschlossen ist. Der Ausgang des
Komparators steuert das Schalten des Schalttransistors.
Die Reihenschaltung aus dem Schalttransistor und dem
dazu in Reihe geschalteten Stromsensor ist durch eine
Zenerdiode überbrückt. Wenn am Ende des Stromregler
einschaltimpulses der Schalttransistor gesperrt wird,
steigt die Spannung am Kollektor dieses Transistors
soweit an, bis der Freilaufstrom der induktiven Last
über die Zenerdiode schnell abgebaut werden kann.
Dieser bekannte Stromregler erfordert beträchtlichen
Schaltungsaufwand und führt bei monolithischer Inte
gration zu Problemen. Insbesondere ergeben sich bei
monolithischer Integration der beiden Sensorwiderstände
Probleme mit deren Gleichverhalten, beispielsweise auf
grund thermischer Ungleichheiten an verschiedenen
Stellen des Chips der monolithisch integrierten Schal
tung. Man benötigt entweder zwei Komparatoren oder eine
komplizierte, aufwendige Schaltung, um die Signale der
beiden Sensorwiderstände einem Komparator oder Schwel
lenwertschalter zuzuführen. Die erreichbare Stromregel
genauigkeit, die man mit einer so konzipierten inte
grierten Schaltung erreichen kann, ist vielfach nicht
ausreichend. Außerdem geschieht der rasche Abbau des
Freilaufstroms über die Zenerdiode unkontrolliert und
ungeregelt. Dieses bekannte Konzept ist daher nicht für
Stromregler geeignet, die zwischen verschiedenen gere
gelten Strommittelwerten umschaltbar sind. Insbesondere
bei Magnetventilen, beispielsweise zur Benzineinspritzung
bei Motoren ist es erwünscht, zum raschen Einschalten des
Magnetventils zunächst einen relativ hohen geregelten
Strommittelwert zur Verfügung zu stellen und nach dem
Einschaltvorgang des Ventils auf einen niedrigeren gere
gelten Strommittelwert oder Magnethaltewert herabzugehen.
Dieser Übergang von hohem zu niedrigem geregelten Strom
wert sollte schnell und ebenfalls geregelt vor sich
gehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem
Stromregler der eingangs angegebenen Art mit möglichst
geringem Schaltungsaufwand die Genauigkeit der Strom
regelung zu verbessern und dabei eine schnelle geregelte
Umschaltung zwischen mehreren Strommittelwerten
zu ermöglichen. Weiterhin soll eine hohe Strom
schaltdynamik erreicht werden und der Stromsensor soll
innerhalb des Stromreglers liegen, damit man für den
Lastanschluß mit nur einer Zuleitung neben den Anschlüssen
für die Versorgungsspannung und Masse auskommt.
Eine Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Strom
sensor auch Bestandteil des Freilaufkreises ist, und daß
mehrere geregelte Strommittelwerte auswählbar oder analog
steuerbar sind. Die Referenzsignalquelle ist steuerbar
mittels eines Sollwertsteuersignals und bezüglich des
Referenzsignalbezugswertes zwischen einem darüber
liegenden höheren Referenzsignalwert oder einem da
runterliegenden niedrigeren Referenzsignalwert um
schaltbar, und zwar in Abhängigkeit von dem Aus
gangssignal des Komparators, wobei der Komparator dann,
wenn das Sensorsignal den höheren Referenzsignalwert
erreicht, ein Unterbrechen des zuvor leitenden Schalters
bewirkt, und dann, wenn das Sensorsignal den niedrigeren
Referenzsignalwert erreicht, ein Leitendschalten des zu
vor unterbrochenen Schalters bewirkt. Die Spannungsbe
grenzungseinrichtung ist in Reihenschaltung in den Frei
laufkreis geschaltet und ist mittels eines steuerbaren
Überbrückungsschalters überbrückt während der Strom
mittelwert auf einen konstanten Wert geregelt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
Dadurch, daß erfindungsgemäß der Stromsensor in
Reihe zum Ausgang und in Reihe zum steuerbaren Schalter
angeordnet ist und auch im Freilaufkreis liegt, wird
der Strom sowohl in der Einschaltphase als auch während
der Freilaufphasen erfaßt, und dadurch, daß auch der
Referenzwiderstand erfindungsgemäß am Ausgang ange
schlossen ist, kann der Ausgangsstrom mittels eines
Komparators erfaßt werden, der die Differenz der
Spannungsabfälle an diesen beiden Widerständen mißt.
Um diesen Spannungsvergleich in den beiden Stromphasen
durchführen zu können, muß der Komparator einen
Gleichtaktspannungsbereich aufweisen, der den ganzen
Bereich der Ausgangsspannungen von der kleinsten Sätti
gungsspannung des Schalterelements bis zu der Summe der
Versorgungsspannung U B und der Freilaufspannung
U FL abdeckt. Und dadurch, daß man außerdem
die Referenzstromquelle in Abhängigkeit vom Kom
paratorausgangssignal umschaltbar macht, erreicht man
einen geschalteten Zweipegelregler, bei dem unabhängig
davon, was zwischen zwei Schaltzeitpunkten passiert, die
Schaltzeitpunkte vom Erreichen des oberen bzw. unteren
Strompegels abhängig gemacht sind. Dadurch, daß der
Laststrom in beiden Phasen der geschalteten Stromregelung
erfaßt und zwischen zwei definierten Strompegeln ge
halten wird, vermeidet man Variationen des Mittelwertes
des Laststroms und kommt somit zu einer hohen Genauigkeit
der Stromregelung. Weiterhin wird die Genauigkeit ver
bessert durch Verwendung nur eines Sensorwiderstandes,
nur eines Referenzwiderstandes und nur eines Kompa
rators. Somit treten keine Fehler durch eine Offset-
Spannungsdifferenz und durch Fehlanpassung auf.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird im Freilaufkreis eine Reihenschaltung aus
einer Diode und einer Zenerdiode verwendet, ist die
Zenerdiode jedoch mit Hilfe eines Überbrückungsschalters
überbrückbar. Während der geschalteten Stromregelung,
wenn sich der Ausgangsstrommittelwert nicht ändert,
wird die Zenerdiode durch Schließen des Überbrückungs
schalters kurzgeschlossen, so daß eine relativ niedrige
Freilaufspannung und damit während der Stromregelung
langsame Stromabfälle zwischen dem hohen und dem niedri
gen Strompegel entstehen. Zum Zeitpunkt des Abschaltens
des Stromreglers oder Umschaltens des Stromreglers zu
einem niedrigen Strommittelwert wird der Überbrückungs
schalter geöffnet, so daß die Zenerdiode an der Bildung
der Freilaufspannung beteiligt wird. Die daraus resul
tierende hohe Freilaufspannung führt zu einem raschen
Abfall des Laststroms des Stromreglers.
Dadurch, daß der Laststrom sowohl während der langsamen
als auch während der schnellen Freilaufphase mit dem
gleichen Komparator K erfaßt und der Stromsollwert der
Stromquelle Q nachgeregelt wird, ist eine direkte ge
regelte schnelle Umschaltung von einem höheren Strom
mittelwert I 1 zu einem niedrigeren Strommittelwert
I 2 möglich.
Die Freilaufeinrichtung kann in bevorzugter Weise durch
ein komplexeres Schaltungsnetzwerk gebildet werden, das
eine hohe Sperrspannung und eine zwischen zwei ver
schiedenen Werten umschaltbare Flußspannung aufweist.
An dem Komparator des erfindungsgemäßen Stromreglers
treten insbesondere während der Abschalt-Freilauf
phase Eingangsgleichtaktspannungen auf, die weit über
dem Spannungswert der Versorgungsspannungsquelle liegen.
Herkömmliche Komparatoren weisen einen derart weiten
Eingangsgleichtaktspannungsbereich nicht auf. Eine be
vorzugte Ausführungsform der Erfindung weist daher einen
Komparator gemäß Anspruch 16 auf.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen
näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 das Prinzip-Schaltbild eines linearen Strom
reglers bekannter Art;
Fig. 2a bis 2c zu dem linearen Stromregler nach
Fig. 1 gehörende Spannungs- und Stromverläufe;
Fig. 3 einen geschalteten Stromregler bekannter Art;
Fig. 4a bis 4c zu dem geschalteten Stromregler nach
Fig. 3 gehörende Spannungs- und Stromverläufe;
Fig. 5 eine erste Ausführungsform eines geschalteten
Stromreglers erfindungsgemäßer Art;
Fig. 6a bis 6f zu dem erfindungsgemäßen Stromregler
gehörende Spannungs- und Stromverläufe;
Fig. 7 eine zweite Ausführungsform eines erfindungs
gemäßen Stromreglers mit einem besonders geeig
neten Komparator mit weit über die Versorgungs
spannung hinausgehenden Eingangsgleichtakt
spannungsbereich;
Fig. 8 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strom
reglers mit einer Kompensation der durch den Ein
gangsstrom des Komparators am Referenzwiderstand
erzeugten Fehlerspannung;
Fig. 9 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strom
reglers mit einer Zusatzschaltung, die die rich
tige Phasenlage des Komparators in der Stroman
laufphase vom Nullwert an gewährleistet; und
Fig. 10 eine Ausführungsform der Stromquelle, die eine
Stromsollwertvorgabe mittels eines externen
Stromprogrammierwiderstandes R 1 ermöglicht.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten erfindungsgemäßen Strom
regler werden für einzelne Komponenten und Größen, so
weit sie mit denen der Fig. 1 und/oder 3 überein
stimmen, gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die in Fig. 5 gezeigte erste Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen geschalteten Stromreglers SR ist als
monolithisch integrierte Schaltung ausgebildet. Die inte
grierte Schaltung weist fünf Anschlußstellen auf,
nämlich einen Eingangsanschluß E, einen Ausgangsan
schluß A, einen Versorgungsspannungsanschluß V C , einen
Masseanschluß V E und einen Strommittelwertsteuer
eingang IM.
Eine zwischen V C und V E geschaltete Versorgungs
spannungsquelle B liefert eine Versorgungsspannung U B .
Zwischen V C und A ist eine induktive Last mit einer
Induktivität L und einem Widerstand R L geschaltet.
Zwischen V C und V E ist die Reihenschaltung einer
Freilaufeinrichtung FL und eines steuerbaren
Schalters S geschaltet, wobei FL an V C und S an V E
angeschlossen ist. Die Freilaufeinrichtung FL ist
durch eine Serienschaltung aus einer Diode D und einer
Zenerdiode Z gebildet. Parallel zur Zenerdiode Z ist
ein Überbrückungsschalter KS geschaltet, mit welchem die
Zenerdiode Z überbrückt werden kann. Die Steuerung des
Überbrückungsschalters KS geschieht mit Hilfe eines
Schaltsteuersignals, das einem Steuereingang SA 1 der
Freilaufeinrichtung FL zugeführt wird. Der Schal
ter S ist bei der dargestellten Ausführungsform durch
einen npn-Transistor T gebildet.
Der Verbindungspunkt zwischen FL und T ist einerseits
über einen Sensorwiderstand R S an den Ausgangsanschluß
A und andererseits an den nicht-invertierenden Eingang
eines Komparators K angeschlossen. Der invertierende
Eingang des Komparators K ist einerseits über einen Re
ferenzwiderstand R R an den Ausgangsanschluß A und an
dererseits über eine steuerbare Stromquelle Q an den Mas
seanschluß V E angeschlossen. Die steuerbare Strom
quelle Q ist über einen Steueranschluß SA 2 zwischen einem
hohen Stromwert I RH 1 bzw. I RH 2 und einem niedrigen
Stromwert I RL 1 bzw. I RL 2 umschaltbar (Fig. 6c). Der
Steueranschluß SA 2 der Stromquelle Q ist mit dem Ausgang
des Komparators K verbunden. Mittels des Signals am
Steuereingang IM kann der Mittelwert des Ausgangsstroms
umgeschaltet werden.
Die Basis des Transistors T ist an den Ausgang eines
UND-Gliedes U angeschlossen, das mit einem Eingang an den
Ausgang des Komparators K und mit einem zweiten Eingang
an den Eingangsanschluß E angeschlossen ist.
Das Steuersignal SA 1 des Überbrückungsschalters KS der
Freilaufeinrichtung FL wird mittels einer Logikschal
tung LOG als Kombination des Eingangssteuersignals E, des
Komparatorausgangssignals AK und des Strommittelwert
steuersignals IM gebildet. Diese logische Funktion ge
währleistet durch die Aktivierung der Zenerdiode Z den
schnellen Stromabfall von einem hohen Strommittelwert zu
einem niedrigeren Strommittelwert (Fig. 6f). Wenn diese
Funktion nicht benötigt wird, kann die Logikschaltung
wegfallen und der Steuereingang SA 1 mit dem Eingangs
steueranschluß E verbunden werden. Damit wird erreicht,
daß der Ausgangsstrom nach dem Abschalten schnell ab
fällt.
Unter Zuhilfenahme der Fig. 6a bis 6g wird nun die
Funktionsweise des in Fig. 5 gezeigten Stromreglers er
läutert.
Mit Hilfe des Sensorwiderstandes R S wird eine Sensor
spannung erzeugt, die dem durch die induktive Last L,
R L fließenden Strom i L proportional ist. Mit Hilfe
der Stromquelle Q wird über dem Referenzwiderstand R R
eine Referenzspannung erzeugt. Diese nimmt je nach dem
Schaltzustand der Stromquelle Q einen dem höheren Strom
wert I RH 1 bzw. I RH 2 oder einen dem niedrigeren
Stromwert I RL 1 bzw. I RL 2 entsprechenden Referenz
spannungswert ein. Die Differenzspannung u d zwischen
den Spannungsabfällen an den Widerständen R R und R S
wird vom Komparator K ausgewertet und bestimmt die
Schaltzustände der Stromquelle Q und des Transistors T.
Der Stromregler wird zum Zeitpunkt t 0 durch die
Einschaltsteuerspannung u E (Fig. 6a) eingeschaltet.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Stromquelle Q in
dem Schaltzustand, in welchem sie den hohen Strom
I RH 1 (Fig. 6c) abgibt. Da der Laststrom i L und
damit die über R S entstehende Sensorspannung noch Null
sind, weist die Differenzspannung u d am Eingang des
Komparators K den in Fig. 6e dargestellten Maximalwert
auf. Der Komparator K gibt daher ein hohes Ausgangssi
gnal ab, das am Ausgang des freigegebenen UND-Gliedes U
ein Transistoreinschaltsignal u S hohen Pegels (Fig. 6d)
bewirkt und den Transistor T leitend schaltet. Dies be
wirkt ein Ansteigen des Laststroms i L und ein entsprechendes
Ansteigen der über R S abfallenden Sensor
spannung. Zum Zeitpunkt t 1 erreicht die Sensorspannung
die Referenzspannung, so daß die Differenzspannung u d
den Nullwert durchläuft (Fig. 6e). Das Ausgangssignal
des Komparators K und somit auch die Schaltspannung u S
gehen daher auf niedrigeren Wert, so daß die Strom
quelle Q auf den niedrigeren Stromwert I RL 1 (Fig. 6c)
umgeschaltet wird, was eine sprunghafte Änderung der
Differenzspannung u d erzeugt, und der Transistor T ab
schaltet.
Da T gesperrt ist, fließt der daraufhin abnehmende Last
strom i L über die Freilaufeinrichtung FL. Da zum Ein
schaltzeitpunkt t 0 der Überbrückungsschalter KS ge
schlossen worden ist, wird in der Freilaufeinrichtung FL
nur die Diode D wirksam, was zu einer entsprechend nie
drigen Freilaufspannung U FLD (Fig. 6g) führt. Der
Laststrom i L , der zum Zeitpunkt t 1 den hohen Wert
I H 1 erreicht hatte, fällt entsprechend langsam ab, bis
er im Zeitpunkt t 2 den unteren Strompegelwert I L 1
erreicht hat. Dies ist dann der Fall, wenn die Differenz
spannung u d auf Null angestiegen ist. Zu diesem Zeit
punkt schaltet das Ausgangssignal des Komparators K
wieder um, was einerseits zum erneuten Umschalten der
Stromquelle Q auf den hohen Stromwert I RH 1 und ande
rerseits zum erneuten Einschalten des Transistors T
führt.
Auf diese Weise wird eine laufende Laststromänderung
zwischen den zwei Strompegelwerten I H 1 und I L 1 er
reicht, so daß der Laststrom i L mit hoher Genauigkeit
auf einen dazwischen liegenden Mittelwert I 1 geregelt
wird. Die Strompegelwerte I H 1 und I L 1 werden durch
die beiden Stromwerte I RH 1 und I RL 1 vorgegeben.
Das Umschalten der Stromquelle auf einen niedrigeren
Stromsollwert zum Zeitpunkt t 6, wie in Fig. 6e gezeigt,
z. B. durch Anlegen eines Low-Pegels an den Eingang IM,
bewirkt gleichzeitig das Öffnen des Überbrückungs
schalters KS. Dadurch steht der Last die hohe Freilauf
spannung U FLZD zur Verfügung und der Ausgangsstrom
fällt schnell ab. Erst nach dem Erreichen des Wertes
I L 2 wird der Schalttransistor T wieder eingeschaltet
und der Ausgangsstrom wird zwischen den Strompegeln I L 2
und I H 2 mittels der oben beschriebenen Funktion gere
gelt. Die Umschaltung des Ausgangsstrommittelwertes kann
auch durch ein analoges Steuersignal an IM erfolgen.
Das Abschalten der Einschaltsignalspannung u E zum Zeit
punkt t 12 führt zum Sperren oder Gesperrthalten des
Transistors T, so daß die Schaltung in den Freilauf
betrieb übergeht. Durch die Beendigung von u E zum Zeit
punkt t 12 wird außerdem der Überbrückungsschalter KS
geöffnet, so daß die Freilaufspannung U FL von t 12 ab
durch die Summenspannung der Diode D und der Zenerdiode Z
bestimmt wird. Die entsprechend hohe Freilaufspannung
führt zu einem raschen Abfall des Laststroms i L bis auf
Null.
Die Vorteile dieses Zweipegelreglers gegenüber dem Pe
gel-Zeit-Regler gemäß Fig. 3 liegen darin, daß Parameter-
und Laständerungen nicht die Genauigkeit der Strom
regelung beeinflussen und daß eine direkte geregelte Um
schaltung auf einen niedrigeren mittleren Strompegel mög
lich ist. Diese Umschaltung kann realisiert werden, weil
der Laststrom i L auch während der Freilaufphase mit
Hilfe des Sensorwiderstandes R S erfaßt wird und somit
die Information über den aktuellen Strompegel jederzeit
verfügbar ist.
Durch die Möglichkeit, die Zenerdiode Z in Abhängigkeit
von der Einschaltsteuerspannung u E zu überbrücken,
kann trotz eines langsamen Stromabfalls während der
Stromregelung ein schneller Stromabfall nach dem Ab
schalten des Reglers erreicht werden. Diese Steuerung
kann auch so ausgelegt werden, daß ein schneller Strom
abfall von einem hohen geregelten Strompegel zu einem
niedrigen geregelten Strompegel erreicht wird.
Ein Komparator mit weit über die Versorgungsspannung
hinausgehendem Eingangsgleichtaktspannungsbereich wie er
für den erfindungsgemäßen Stromregler erforderlich ist,
ist in Fig. 7 dargestellt. Dieser Komparator ist in der
deutschen Patentanmeldung P 37 13 376.4 der Anmelderin
mit dem Titel "Komparator mit erweitertem Eingangs
gleichtaktspannungsbereich" im einzelnen erläutert.
Dieser Komparator besitzt zwei parallele Eingangs
differenzstufen, von denen die erste mit Transistoren Q 1
bis Q 4 und die zweite mit Transistoren Q 5 bis Q 8 gebildet
ist. Die erste Eingangsdifferenzstufe Q 1, Q 2-Q 3, Q 4 ar
beitet in Basisschaltung, während die zweite Eingangs
differenzstufe Q 7, Q 8 in Emitterschaltung arbeitet. Der
Konstantstrom I B einer Konstantstromquelle QB kann mit
Hilfe der diodengeschalteten Transistoren Q 2, Q 4, einer
Diode D 1, einem Transistor Q 12 und einer Umschalt
referenzspannungsquelle RU entweder auf den gemeinsamen
Basisanschluß der ersten Eingangsdifferenzstufe oder über
einen Stromspiegel mit den Transistoren Q 13 und Q 15 auf
den gemeinsamen Emitter der zweiten Eingangs
differenzstufe geleitet werden. Bei einer Gleichtakt
eingangsspannung, die kleiner ist als U RU - U BE 12, wo
bei U RU der Spannungswert der Umschaltreferenz
spannungsquelle RU und U BE 12 die Basis-Emitter-
Durchlaßspannung des Transistors Q 12 ist, ist die erste
Eingangsdifferenzstufe Q 1 bis Q 4 gesperrt und arbeitet
die zweite Eingangsdifferenzstufe Q 5 bis Q 8. Ist die Ein
gangsgleichtaktspannung größer als U RU - U BE 12, ar
beitet die erste Eingangsdifferenzstufe Q 1 bis Q 4 und ist
die zweite Eingangsdifferenzstufe Q 5 bis Q 8 gesperrt. In
einem Übergangsbereich arbeiten beide Eingangsdifferenz
stufen.
Die Ausgänge der beiden Eingangsdifferenzstufen sind
beide auf dieselbe Stromspiegelschaltung mit den
Transistoren Q 9, Q 10 geschaltet, wobei die Ausgänge
der zweiten Eingangsdifferenzstufe Q 5 bis Q 8 bezüg
lich der Ausgänge der ersten Eingangsdifferenzstufe Q 1
bis Q 4 überkreuz mit den Stromein- und -ausgängen
der Stromspiegelschaltung Q 9, Q 10 verbunden sind, um
dem Umstand Rechnung zu tragen, daß die Eingangsdiffe
renzstufe in Emitterschaltung eine Phasenumkehr bewirkt,
die Eingangsdifferenzstufe in Basisschaltung jedoch
nicht. Die Stromspiegelschaltung Q 9, Q 10 stellt für
die Eingangsdifferenzstufen eine aktive Last dar, die
eine Differenz der zugeführten Ströme erzeugt. Dieser
Differenzstrom steht am Kollektor Q 10 zur Verfügung und
wird einem Ausgangstransistor Q 11 zugeführt.
Da dem Transistorpaar Q 7, Q 8 je ein Pegelverschie
bungs-Emitterfolger Q 5 bzw. Q 6 vorgeschaltet ist,
hat die zweite Eingangsdifferenzstufe Q 5 bis Q 8
einen Eingangsgleichtaktspannungsbereich, der bis zur
Differenz zwischen der Emitter-Basis-Durchlaßspannung
und der Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung eines
Transistors reicht, also in der Praxis etwa 0,4 V
unterhalb des Massepotentials liegen kann. Da die
erste Eingangsdifferenzstufe Q 1 bis Q 4 in Basisschal
tung arbeitet und daher die Emitter der Transistoren
Q 1 und Q 3 mit den Komparatoreingängen +E bzw. -E ver
bunden sind, kann diese bei Eingangsgleichtaktspannungen,
die weit über der Versorgungsspannung U B der Ver
sorgungsspannungsquelle B liegen, arbeiten.
Weitere Einzelheiten dieser Komparatorschaltung können
der bereits erwähnten Patentanmeldung P 37 13 376.4
entnommen werden, deren Offenbarungsgehalt hiermit zum
Bestandteil der vorliegenden Patentanmeldung gemacht
wird.
Fig. 7 zeigt außerdem, wie der Komparator mit weiteren
Schaltungskomponenten zu einem Stromregler zusammen
geschaltet ist. Die Referenzstromquelle Q ist durch
eine erste Stromquelle I RL und eine mit einem
Transistor Q 20 zuschaltbare zweite Stromquelle I Rh
gebildet. Durch Zuschalten der zweiten Stromquelle
I Rh wird der Strompegel von I RL auf I RH = I RL
+ I Rh erhöht.
Die Freilaufeinrichtung umfaßt eine Diode D 2, eine Zener
diodennachbildung mit einer Zenerdiode D 3, einen Tran
sistor Q 23 und einen Widerstand R 10. Der Überbrückungs
schalter ist durch einen Schalttransistor Q 22 mit einem
Widerstand R 9 gebildet.
Ein Transistor Q 19 mit einem Widerstand R 8 erzeugt einen
eingangssignalabhängigen Strom, der den Überbrückungs
schalter steuert.
Das Verhältnis des Ausgangsstroms zu dem Stromsollwert
ist bestimmt durch das Verhältnis der Widerstände R R
und R S . Dieses Verhältnis liegt typisch in der
Größenordnung 10 bis 100. Dadurch, daß die Widerstände
an den Komparatoreingängen unterschiedlich sind, ergibt
sich, verursacht durch die Eingangsströme des Kompa
rators I+ und I-, eine Fehlerspannung. Diese Fehler
spannung entsteht als Differenz der Spannungsab
fälle an den Eingangswiderständen. Diese Fehlerspannung
kann durch Zuschalten eines Kompensationswiderstands
R K in Reihe zu dem nichtinvertierenden Komparator
eingang, wie gezeigt in Fig. 8, kompensiert werden.
Die Dimensionierung des Kompensationswiderstands R K
soll unter der Voraussetzung, daß die Eingangsströme
I+ und I- gleich sind, so gewählt werden, daß
R K = R R - R S . Ansonsten stimmt die Ausführungs
form nach Fig. 8 mit der in Fig. 5 gezeigten Ausführungs
form überein. Der Spannungsbereich, in dem die Strom
quelle Q Stromquellenverhalten aufweist, d. h. der Aus
gangsstrom der Stromquelle spannungsunabhängig ist, ist
begrenzt. Bei Unterschreitung einer gewissen kritischen
Spannung (z. B. Sättigungsspannung eines Transistors)
nimmt der Strom ab. Wenn die kritische Spannung der
Stromquelle höher ist als die minimale Sättigungsspannung
des Schalttransistors T bei kleinen Ausgangsströmen, kann
sich während des Stromanstieges von Null an die Polarität
der Komparatoreingangsspannung umdrehen und dadurch wäre
das Anlaufen der Stromregelung gestört. Dieses Problem
wird eliminiert durch eine Anlaufschaltung ST, wie sie in
Fig. 9 gezeigt ist. Dabei ist eine Startspannungsquelle
U ST über eine Diode D ST an den nichtinvertierenden
Eingangsanschluß des Komparators K angeschlossen, die
dafür sorgt, daß unterhalb der kritischen Spannung eine
solche störende Polaritätsumkehr nicht auftreten kann.
Während des Ausgangsstromanstiegs von Null an wird an den
nicht invertierenden Eingang des Komparators eine Start
spannung U ST - U DST gegeben, die größer ist als die
kritische Spannung der Stromquelle Q. Dabei ist U DST
der Spannungsabfall über der Diode D ST .
Eine mögliche Ausführungsform der Stromquelle Q ist in
Fig. 10 gezeigt. Die Stromquelle ist mit einem Regelkreis
realisiert, der an einen externen Stromprogrammierwider
stand R I die Spannung U I gibt und den Strom i R als
U R = U 1/R I definiert.
Die Stromquelle Q umfaßt einen Operationsverstärker
O, dessen Ausgang an die Basis eines Stromquellen
transistors T 1 angeschlossen ist, dessen Emitter-
Kollektorstrecke den Strom i R führt. Der invertie
rende Eingangsschluß des Operationsverstärkers O
ist an den Emitter des Stromquellentransistors T 1 ange
schlossen. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des
Operationsverstärkers O ist über eine umschaltbare Span
nungsquelle U I mit Masse verbunden. Dabei erfolgt die
Ausgangsstrommittelwertsteuerung über den Steuereingang
IM und das Umschalten zwischen den I RL - und I RH -
Werten mittels des Steuereingangs SA 2. Der Emitter des
Stromquellentransistors T 1 ist über den externen Strom
programmierwiderstand R I mit Masse verbunden. Der
Stromprogrammierwiderstand R I ist zwischen verschie
denen Widerstandswerten umschaltbar.
Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß der Aus
gangsstrom mittels eines externen Stromprogrammierwider
stands frei wählbar ist und die Stromsteuerung durch die
Steuerung der Spannung U 1 vorgenommen werden kann.
Claims (16)
1. Geschalteter Stromregler für eine induktive
Last (L, R L )
mit einer zwischen die beiden Pole (V C , V E ) einer Versorgungsspannungsquelle (B) geschalteten Reihenschal tung mit der induktiven Last (L, R L ), einem Stromsensor (R S ), dessen Sensorsignal ein Maß für den durch die Induktivität (L) fließenden Strom (i L ) ist, und einem steuerbaren Schalter (S), dessen Schaltzustand von dem Ausgangssignal eines Komparators (K) beeinflußt wird, der das Sensorsignal mit einem den Stromsollwert be stimmenden Referenzsignal einer Referenzsignalquelle (Q, R R ) vergleicht und das Umschalten des Schalters (S) jeweils dann bewirkt, wenn das Sensorsignal das Referenzsignal erreicht,
mit einem Freilaufkreis, der eine der induktiven Last parallel geschaltete Freilaufeinrichtung (FL) aufweist, die eine vorbestimmte Freilaufspannung (U FL ) bildet,
und mit einer Spannungsbegrenzungseinrichtung (Z), die in der Freilaufphase einen raschen Abfall des Freilaufstroms der induktiven Last (L, R L ) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stromsensor (R S ) auch Bestandteil des Frei laufkreises ist,
daß die Ausgangsstromkurvenform eine geregelte schnelle Umschaltung zwischen mehreren Strommittelwerten (I 1, I 2) aufweisen kann,
wozu der Referenzsignalwert der Referenzsignalquelle (Q, R R ) steuerbar ist,
wobei zur Realisierung der geschalteten Regelung in Ab hängigkeit von dem Ausgangssignal des Komparators (K) der Referenzsignalwert (I RL 1 bzw. I RL 2) zu einem höheren Referenzpegel (I RH 1 bzw. I RH 2) oder der Referenzsignalwert (I RH 1 bzw. I RH 2) zu einem niedri geren Referenzpegel (I RL 1 bzw. I RL 2) umgeschaltet wird, wobei der Komparator (K) dann, wenn das Sensor signal den höheren Referenzpegel (I RH 1 bzw. I RH 2) erreicht, ein Unterbrechen des zuvor leitenden Schalters (S) bewirkt, und dann, wenn das Sensorsignal den niedri geren Referenzpegel (I RL 1 bzw. I RL 2) erreicht, ein Leitendschalten des zuvor unterbrochenen Schalters (S) bewirkt,
daß die Spannungsbegrenzungseinrichtung (Z) in Reihenschaltung in den Freilaufkreis geschaltet ist
und daß die Spannungsbegrenzungseinrichtung (Z) mittels eines Überbrückungsschalters (KS) überbrückt wird, wenn sich der Ausgangsstrommittelwert (I 1, I 2) nicht ändert,
und daß der Überbrückungsschalter (KS) geöffnet wird und somit eine hohe Freilaufspannung erzeugt wird, die einen raschen Stromabfall hervorruft, wenn der Ausgangs strommittelwert (I 1, I 2) zu einem niedrigeren Wert geregelt wird.
mit einer zwischen die beiden Pole (V C , V E ) einer Versorgungsspannungsquelle (B) geschalteten Reihenschal tung mit der induktiven Last (L, R L ), einem Stromsensor (R S ), dessen Sensorsignal ein Maß für den durch die Induktivität (L) fließenden Strom (i L ) ist, und einem steuerbaren Schalter (S), dessen Schaltzustand von dem Ausgangssignal eines Komparators (K) beeinflußt wird, der das Sensorsignal mit einem den Stromsollwert be stimmenden Referenzsignal einer Referenzsignalquelle (Q, R R ) vergleicht und das Umschalten des Schalters (S) jeweils dann bewirkt, wenn das Sensorsignal das Referenzsignal erreicht,
mit einem Freilaufkreis, der eine der induktiven Last parallel geschaltete Freilaufeinrichtung (FL) aufweist, die eine vorbestimmte Freilaufspannung (U FL ) bildet,
und mit einer Spannungsbegrenzungseinrichtung (Z), die in der Freilaufphase einen raschen Abfall des Freilaufstroms der induktiven Last (L, R L ) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stromsensor (R S ) auch Bestandteil des Frei laufkreises ist,
daß die Ausgangsstromkurvenform eine geregelte schnelle Umschaltung zwischen mehreren Strommittelwerten (I 1, I 2) aufweisen kann,
wozu der Referenzsignalwert der Referenzsignalquelle (Q, R R ) steuerbar ist,
wobei zur Realisierung der geschalteten Regelung in Ab hängigkeit von dem Ausgangssignal des Komparators (K) der Referenzsignalwert (I RL 1 bzw. I RL 2) zu einem höheren Referenzpegel (I RH 1 bzw. I RH 2) oder der Referenzsignalwert (I RH 1 bzw. I RH 2) zu einem niedri geren Referenzpegel (I RL 1 bzw. I RL 2) umgeschaltet wird, wobei der Komparator (K) dann, wenn das Sensor signal den höheren Referenzpegel (I RH 1 bzw. I RH 2) erreicht, ein Unterbrechen des zuvor leitenden Schalters (S) bewirkt, und dann, wenn das Sensorsignal den niedri geren Referenzpegel (I RL 1 bzw. I RL 2) erreicht, ein Leitendschalten des zuvor unterbrochenen Schalters (S) bewirkt,
daß die Spannungsbegrenzungseinrichtung (Z) in Reihenschaltung in den Freilaufkreis geschaltet ist
und daß die Spannungsbegrenzungseinrichtung (Z) mittels eines Überbrückungsschalters (KS) überbrückt wird, wenn sich der Ausgangsstrommittelwert (I 1, I 2) nicht ändert,
und daß der Überbrückungsschalter (KS) geöffnet wird und somit eine hohe Freilaufspannung erzeugt wird, die einen raschen Stromabfall hervorruft, wenn der Ausgangs strommittelwert (I 1, I 2) zu einem niedrigeren Wert geregelt wird.
2. Stromregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannungsbegrenzungseinrichtung eine Zenerdiode
(Z) aufweist.
3. Stromregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Freilaufeinrichtung (F L ) eine Reihenschaltung
aus einer Diode (D) und der Zenerdiode (Z) aufweist.
4. Stromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß der Schalter (S) durch einen
Schalttransistor (T) gebildet ist.
5. Stromregler nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsensor ein Sensor
widerstand (R S ), die Referenzsignalquelle eine
Referenz
spannungsquelle (Q, R R ) und der Komparator (K) ein
Spannungskomparator ist, dessen nichtinvertierender
Eingang mit dem zum Schalter (S) weisenden Ende des
Sensorwiderstandes (R S ) und dessen invertierender
Eingang mit der Referenzspannungsquelle (Q, R R )
verbunden ist.
6. Stromregler nach einem der vorausgehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenz
spannungsquelle (Q, R R ) eine an den invertierenden
Komparatoreingang angeschlossene, in Abhängigkeit von
dem Sollwertsteuersignal (bei IM) und von dem
Komparatorausgangssignal zwischen mehreren Stromwerten
steuerbare Stromquelle (Q) und einen Referenzwider
stand (R R ), der zwischen den invertierenden Kompa
ratoreingang und das vom Schalter (S) ferne Ende des
Sensorwiderstands (R S ) geschaltet ist, aufweist.
7. Stromregler nach einem der vorausgehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschaltsteuer
eingang (SA 2) der Referenzsignalquelle (Q, R R ) zum
Umschalten zwischen höherem (I RH 1 bzw. I RH 2) und
niedrigerem (I RL 1 bzw. I RL 2) Referenzstromwert
direkt an den Komparatorausgang (AK) angeschlossen ist.
8. Stromregler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die nicht mit dem Komparator (K) verbunde
nen Enden von Sensorwiderstand (R S ) und Referenzwider
stand (R R ) gemeinsam mit einem Ausgangsanschluß (A)
des Stromreglers (S R ) verbunden sind,
daß die induktive Last (L, R L ) zwischen den Ausgangs anschluß (A) und einen der beiden Pole (VC, VE) der Versorgungsspannungsquelle (B) geschaltet ist,
und daß der Schalter (S) und die Freilaufeinrichtung (FL) zu einer Reihenschaltung gehören, die zwischen die mit den beiden Polen (VC, VE) der Versorgungsspannungsquelle (B) verbindbaren Versorgungsspannungsanschlüsse des Strom reglers (S R ) geschaltet ist, wobei ein Verbindungspunkt zwischen dem Schalter (S) und der Freilaufeinrichtung (FL) mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators (K) verbunden ist.
daß die induktive Last (L, R L ) zwischen den Ausgangs anschluß (A) und einen der beiden Pole (VC, VE) der Versorgungsspannungsquelle (B) geschaltet ist,
und daß der Schalter (S) und die Freilaufeinrichtung (FL) zu einer Reihenschaltung gehören, die zwischen die mit den beiden Polen (VC, VE) der Versorgungsspannungsquelle (B) verbindbaren Versorgungsspannungsanschlüsse des Strom reglers (S R ) geschaltet ist, wobei ein Verbindungspunkt zwischen dem Schalter (S) und der Freilaufeinrichtung (FL) mit dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators (K) verbunden ist.
9. Stromregler nach einem der vorausgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein UND-Glied (U) vorgesehen
ist, das mit einem ersten Eingang an den Komparator
ausgang (KA), mit einem zweiten Eingang an eine Regler
einschaltsignalquelle (u E ) und mit dem Ausgang an
einen Steuereingang des Schalters (S) angeschlossen ist.
10. Stromregler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuereingang des Überbrückungsschalters (KS) mit
dem zweiten Eingang des UND-Glieds (U) verbunden ist.
11. Stromregler nach einem der Ansprüche 5 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß zwischen den Sensorwiderstand
(R S ) und den invertierenden Eingang des Komparators (K)
ein Kompensationswiderstand (R K ) geschaltet ist, mit
dem ein Komparatoreingangsspannungsfehler kompensiert
wird, der als Differenz der Spannungsabfälle entsteht,
die von den Komparatoreingangsströmen (I+, I-) am Sensor
widerstand (R S ) bzw. am Referenzwiderstand (R R ) ver
ursacht werden, wenn diese verschiedene Widerstandswerte
aufweisen.
12. Stromregler nach einem der Ansprüche 5 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß an den nichtinvertierenden
Eingang des Komparators (K) eine Startspannungsquelle
(U ST ) angeschlossen ist, die den nichtinvertierenden
Eingang mit einer Startspannung beaufschlagt, die grö
ßer ist als die kritische Spannung der Stromquelle (Q),
unterhalb welcher der Ausgangsstrom der Stromquelle von
der Stromquellenspannung nicht unabhängig ist.
13. Stromregler nach einem der Ansprüche 5 bis 12, da
durch gekennzeichnet,
daß die Stromquelle (Q) einen Stromquellentransistor (T 1) aufweist, dessen Steuer elektrode an den Ausgang eines Operationsverstärkers (O) angeschlossen ist, dessen nichtinvertierender Eingang an eine umschaltbare Spannungsquelle (U I ) angeschlos sen und dessen invertierender Eingang mit dem Emitter des Stromquellentransistors (T 1) verbunden ist,
und daß an den Verbindungspunkt zwischen Emitter und invertierendem Eingang ein Stromprogrammierwiderstand (R I ) angeschlossen ist.
daß die Stromquelle (Q) einen Stromquellentransistor (T 1) aufweist, dessen Steuer elektrode an den Ausgang eines Operationsverstärkers (O) angeschlossen ist, dessen nichtinvertierender Eingang an eine umschaltbare Spannungsquelle (U I ) angeschlos sen und dessen invertierender Eingang mit dem Emitter des Stromquellentransistors (T 1) verbunden ist,
und daß an den Verbindungspunkt zwischen Emitter und invertierendem Eingang ein Stromprogrammierwiderstand (R I ) angeschlossen ist.
14. Stromregler nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß er monolithisch integriert
ist.
15. Stromregler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich
net, daß der Stromprogrammierwiderstand (R I ) ein
externer Widerstand ist.
16. Stromregler nach mindestens einem der voraus
gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kompa
rator mit zwei parallel geschalteten Eingangsdifferenz
stufen (Q 1 bis Q 4 bzw. Q 5 bis Q 8), die von einer gemein
samen Konstantstromquelle (Q B ) gespeist werden, deren
Strom entweder zu beiden oder nur zu der einen oder nur
zu der anderen Eingangs-Differenzstufe geleitet wird, je
nachdem, ob die Eingangsgleichtaktspannung des Kompa
rators innerhalb, oberhalb oder unterhalb eines
Spannungsbereichs liegt, der sich zwischen den Span
nungswerten der beiden Pole (V C , V E ) der Ver
sorgungsspannungsquelle (B) befindet, und mit einer den
Ausgängen beider Eingangs-Differenzierstufen nachgeschalte
ten, gemeinsamen Stromspiegelschaltung (Q 9, Q 10), von der
das Komparatorausgangssignal abgeleitet wird, wobei min
destens eine (Q 1 bis Q 4) der beiden Eingangs-Differenz
stufen in Basisschaltung arbeitet, wobei diese Eingangs-
Differenzstufe (Q 1-Q 4) ihren Versorgungsstrom von der
Eingangsgleichtaktspannungsquelle bezieht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883813066 DE3813066A1 (de) | 1987-04-21 | 1988-04-19 | Geschalteter stromregler |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3713377 | 1987-04-21 | ||
DE19883813066 DE3813066A1 (de) | 1987-04-21 | 1988-04-19 | Geschalteter stromregler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3813066A1 true DE3813066A1 (de) | 1988-11-10 |
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ID=25854821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19883813066 Withdrawn DE3813066A1 (de) | 1987-04-21 | 1988-04-19 | Geschalteter stromregler |
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Country | Link |
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DE (1) | DE3813066A1 (de) |
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US7148741B2 (en) | 2003-09-29 | 2006-12-12 | Infineon Technologies Ag | Current supply circuit and method for supplying current to a load |
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8130 | Withdrawal |