DE102005061207A1

DE102005061207A1 - Schaltungsanordnung zur Energieversorgung und Verfahren

Info

Publication number: DE102005061207A1
Application number: DE102005061207A
Authority: DE
Inventors: Manfred Lueger
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams Osram AG
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: GB2446756A; WO2007079907A1; DE102005061207B4; US8350536B2; GB0811435D0; US20110316488A1

Abstract

Die Schaltungsanordnung zur Energieversorgung umfasst einen ersten und einen zweiten Eingang (1, 2), einen ersten Ausgang (9) und eine Leistungsermittlungsanordnung (20). Der erste Eingang (1) dient zum Zuführen einer ersten Spannung (Vch_in), die an einem ersten Anschluss (4) eines ankoppelbaren Steuerbauelements (3) abgreifbar ist. Der zweite Eingang (2) ist zum Zuführen einer zweiten Spannung (Vch_out) vorgesehen, die an einem zweiten Anschluss (5) des ankoppelbaren Steuerbauelements (3) abgreifbar ist. Mittels des ersten Ausgangs (9) wird ein Steuersignal (Vctrl) an einen Steueranschluss (6) des ankoppelbaren Steuerbauelements (3) zur Steuerung der Energieversorgung einer elektrischen Last abgegeben. Die Leistungsermittlungsanordnung (20) umfasst eine Switched-Capacitor-Anordnung (21), die eingangsseitig mit dem ersten und dem zweiten Eingang (1, 2) der Schaltungsanordnung (10) und ausgangsseitig mit dem ersten Ausgang (9) der Schaltungsanordnung (10) gekoppelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Energieversorgung, eine Energieversorgungsanordnung, eine Verwendung der Energieversorgungsanordnung und ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie.
Derartige Schaltungsanordnungen zur Energieversorgung sind zum Aufladen einer wiederaufladbaren Batterie einsetzbar.

Dokument US 6,664,765 B2 beschreibt eine Batterieladeanordnung mit einer Leistungsbegrenzung. Die Anordnung umfasst einen Schaltkreis zur Ladungssteuerung, einen Schaltkreis zur Strommessung sowie eine Steueranordnung mit einem Analog-Digital-Wandler, einer Recheneinheit und einem Speicher.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Energieversorgung, eine Energieversorgungsanordnung und ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie bereitzustellen, mit denen eine Leistung in einem Steuerbauelement ermittelt und die kostengünstig realisiert werden können.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der Patentansprüche 1 und 23 sowie dem Verfahren gemäß dem Patentanspruch 28 gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß umfasst die Schaltungsanordnung einen ersten und einen zweiten Eingang, einen ersten Ausgang und eine Leistungsermittlungsanordnung. Der erste Eingang der Schaltungsanordnung ist mit einem ersten Anschluss eines ankoppel baren Steuerbauelements verbunden. Ebenso ist der zweite Eingang der Schaltungsanordnung mit einem zweiten Anschluss des ankoppelbaren Steuerbauelements verbunden. Der erste Ausgang der Schaltungsanordnung ist mit einem Steueranschluss des ankoppelbaren Steuerbauelements gekoppelt. Die Leistungsermittlungsanordnung umfasst eine Switched-Capacitor-Anordnung. Eingangsseitig ist die Switched-Capacitor-Anordnung mit dem ersten und dem zweiten Eingang der Schaltungsanordnung gekoppelt. An einem Ausgang ist die Switched-Capacitor-Anordnung mit einem Ausgang der Leistungsermittlungsanordnung gekoppelt. Der Ausgang der Leistungsermittlungsanordnung ist wiederum mit dem ersten Ausgang gekoppelt.

An dem ersten Anschluss des ankoppelbaren Steuerbauelements ist eine erste Spannung abgreifbar, welche der Schaltungsanordnung über den ersten Eingang zugeleitet wird. Entsprechend ist an dem zweiten Anschluss des ankoppelbaren Steuerbauelements eine zweite Spannung abgreifbar. Die zweite Spannung wird der Schaltungsanordnung über den zweiten Eingang zugeführt. An dem ersten Ausgang der Schaltungsanordnung wird ein Steuersignal bereitgestellt, das dem Steueranschluss des ankoppelbaren Steuerbauelements zugeleitet wird. Der Switched-Capacitor-Anordnung werden eingangsseitig die erste und die zweite Spannung zugeführt. Die Schaltungsanordnung ist derart ausgelegt, dass an dem ersten Ausgang der Schaltungsanordnung, der mit einem Ausgang der Leistungsermittlungsanordnung gekoppelt ist, ein Steuersignal in Abhängigkeit von einem Signal an dem ersten Ausgang der Switched-Capacitor-Anordnung abgreifbar ist.

Mit Vorteil werden zur Leistungsermittlung die erste und die zweite Spannung, welche an den beiden Anschlüssen des ankoppelbaren Steuerbauelements abgreifbar sind, berücksichtigt.

Mit Vorteil ist die Switched-Capacitor-Anordnung zur Leistungsermittlung kostengünstig realisierbar.

In einer Ausführungsform ist die Switched-Capacitor-Anordnung als Multiplikator ausgebildet. Die Switched-Capacitor-Anordnung kann ein Multiplizierglied und einen Taktgenerator umfassen. Die Switched-Capacitor-Anordnung kann ausgelegt sein, eine Differenz der ersten und der zweiten Spannung mit einem Stromwert zu multiplizieren.

Der Stromwert kann als digital kodierter Stromgrenzwert der Schaltungsanordnung und damit dem Multiplizierglied zugeführt sein. Der Stromgrenzwert kann über einen Bus, insbesondere einem seriellen Bus, der Schaltungsanordnung zuführbar sein. In einer alternativen Ausführungsform ist der Stromgrenzwert fest oder programmierbar in der Schaltungsanordnung abgelegt. Der Stromgrenzwert kann in einem Register mit einer ersten Anzahl N Bits gespeichert sein. Alternativ kann der Stromwert aus einem durch das Steuerbauelement fließenden Ladestrom ermittelt und dem Multiplizierglied bereitgestellt werden. Das Multiplizierglied in der Switched-Capacitor-Anordnung kann als Digital-Analog-Wandler realisiert sein.

In einer Weiterbildung umfasst das Multiplizierglied einen Eingangskondensator, einen Transferkondensator und einen Integrator. In einer Ausführungsform weist der Integrator einen Verstärker, einen Kopplungskondensator und einen Schalter auf. Die Kopplungen und Verbindungen innerhalb des Multiplizierglieds können Schalter umfassen. Die Schalter können als Feldeffekttransistoren ausgeführt sein.

In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Multiplizierglied einen ersten Spannungsteiler, der zwischen den ers ten Eingang der Schaltungsanordnung und einer ersten Elektrode des Eingangskondensators geschaltet ist. Entsprechend kann ein zweiter Spannungsteiler zwischen den zweiten Eingang der Schaltungsanordnung und einer zweiten Elektrode des Eingangskondensators geschaltet sein. Mit Vorteil sind eine erste und eine zweite Spannung auch mit höheren Werten verarbeitbar. Der Eingangs- und/oder der Transfer- und/oder der Kopplungskondensator können als Polysilizium-Kondensatoren oder alternativ als Metallkondensatoren ausgebildet sein.

In einer Weiterbildung weist die Leistungsermittlungsanordnung einen Subtrahierer auf, der zwischen den Ausgang der Switched-Capacitor-Anordnung und den Ausgang der Leistungsermittlungsanordnung geschaltet ist. Der Subtrahierer kann dazu an einem ersten Eingang mit dem Ausgang der Switched-Capacitor-Anordnung verbunden sein. Dem Subtrahierer kann an einem zweiten Eingang ein Leistungsgrenzwert zuleitbar sein.

In einer Ausführungsform kann der Schaltungsanordnung ein digitaler Leistungsgrenzwert zugeführt sein. In einer Weiterbildung kann der digitale Leistungsgrenzwert mittels eines Busses der Schaltungsanordnung zugeleitet sein. Der Leistungsgrenzwert kann in einem Register mit einer zweiten Anzahl M Bits speicherbar sein. Die Leistungsermittlungsanordnung kann einen weiteren Digital-Analog-Wandler umfassen, der zum Bereitstellen eines Leistungsgrenzwertes als analoges Signal aus einem digitalen Leistungsgrenzwert vorgesehen ist. Dem Subtrahierer kann ein analoger Leistungsgrenzwert zugeleitet werden. Der Subtrahierer kann als Differenzverstärker ausgebildet sein. Alternativ kann der Subtrahierer als Komparator realisiert sein.

In einer Ausführungsform weist die Leistungsermittlungsanordnung eine Korrektureinrichtung auf, die eingangsseitig mit dem Ausgang des Subtrahierers und ausgangsseitig mit dem Ausgang der Leistungsermittlungsanordnung verbunden ist. Der Korrektureinrichtung kann der Stromgrenzwert zugeführt sein. Die Korrektureinrichtung ist zum Bereitstellen eines maximalen Stromwerts vorgesehen. Die Korrektureinrichtung kann einen linearen Verstärker, auch Proportional-Verstärker bezeichnet, aufweisen. Sie kann zusätzlich einen Integrator und/oder einen Differenziator umfassen.

In einer Weiterbildung weist die Schaltungsanordnung einen zweiten Ausgang auf, so dass ein Ladestrom, welcher durch das ankoppelbare Steuerbauelement fließt, dem zweiten Eingang der Schaltungsanordnung zugeleitet und über- den zweiten Ausgang der Schaltungsanordnung abgegeben werden kann. In einer Ausführungsform weist die Schaltungsanordnung eine Stromermittlungsanordnung auf, welche zwischen den zweiten Eingang und den zweiten Ausgang der Schaltungsanordnung geschaltet ist und durch die der Ladestrom fließt. Die Stromermittlungsanordnung kann dazu eingerichtet sein, einen Ladestromwert des Ladestroms zu ermitteln. In einer Ausführungsform weist die Stromermittlungsanordnung einen Widerstand auf, der den zweiten Eingang und den zweiten Ausgang der Schaltungsanordnung verbindet. Die Stromermittlungsanordnung kann eine Spannungsabgriffsschaltung zur Ermittelung des Ladestromwertes aus einem Spannungsabfall über dem Widerstand umfassen.

In einer Ausführungsform kann ein Ausgang der Stromermittlungsanordnung mit der Switched-Capacitor-Anordnung zur Bereitstellung des Ladestromwertes als Stromwert verbunden sein. In einer Ausführungsform kann der Stromwert ein analo ger Wert sein. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Stromwert als digital kodierter Wert vor.

In einer Weiterbildung umfasst die Schaltungsanordnung eine Steuerungsanordnung. Diese ist eingangsseitig mit dem Ausgang der Leistungsermittlungsanordnung und ausgangsseitig mit dem ersten Ausgang der Schaltungsanordnung verbunden. Die Steuerungsanordnung ist zum Bereitstellen des Steuersignals ausgelegt.

In einer Weiterbildung ist die Steuerungsanordnung eingangsseitig mit einem Ausgang der Stromermittlungsanordnung zur Zuführung des Ladestromwertes verbunden. Die Steuerungsanordnung ist dazu eingerichtet, einen Vergleich des Ladestromwertes und des maximalen Stromwertes durchzuführen und das Steuersignal in Abhängigkeit von dem Vergleich bereitzustellen.

In einer Weiterbildung weist die Schaltungsanordnung einen dritten Eingang auf, über den die Steuerungsanordnung mit einem Anschluss einer ankoppelbaren Batterie koppelbar ist. Der Steuerungsanordnung kann ein Spannungsgrenzwert zuführbar sein. Der Spannungsgrenzwert kann in einem Register mit einer dritten Anzahl L Bits speicherbar sein. Die Steuerungsanordnung kann somit zu einem Vergleich der Batteriespannung und des Spannungsgrenzwertes und zur Abgabe des Steuersignals in Abhängigkeit des Vergleichs ausgelegt sein. In einer alternativen Ausführungsform ist die Steuerungsanordnung mit dem zweiten Ausgang der Schaltungsanordnung zur Zuführung der Batteriespannung verbunden.

Die Steuerungsanordnung kann eine digitale Recheneinheit aufweisen. Die Steuerungsanordnung kann einen ersten und einen zweiten Komparator umfassen. Der erste Komparator ist ein gangsseitig mit dem Ausgang der Leistungsermittlungsanordnung und dem Ausgang der Stromermittlungsanordnung verbunden. Dem ersten Komparator sind somit eingangsseitig der maximale Stromwert und der Ladestromwert zugeführt. Ausgangsseitig ist an dem ersten Komparator ein Signal als Ergebnis eines Vergleichs des maximalen Stromwerts und des Ladestromwerts abgreifbar. Dem zweiten Komparator sind eingangsseitig die Batteriespannung und der Spannungsgrenzwert zugeleitet. Ausgangsseitig ist an dem zweiten Komparator ein, in Abhängigkeit eines Vergleiches zwischen der Batteriespannung und dem Spannungsgrenzwert bereitgestelltes Signal abgreifbar.

Gemäß einem Aspekt des vorgeschlagenen Prinzip umfasst eine Energieversorgungsanordnung eine Schaltungsanordnung wie oben beschrieben sowie ein Steuerbauelement, das an dem ersten und dem zweiten Anschluss mit dem ersten beziehungsweise zweiten Eingang der Schaltungsanordnung und an dem Steueranschluss mit dem ersten Ausgang der Schaltungsanordnung verbunden ist. In einer Ausführungsform weist das Steuerbauelement einen Transistor auf. Der Transistor kann als Bipolartransistor ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsform ist der Transistor als Feldeffekttransistor realisiert. Alternativ umfasst das Steuerbauelement eine Darlington-Schaltung.

In einer Ausführungsform weist die Energieversorgungsanordnung eine Gleichspannungsquelle auf, welche mit dem ersten Anschluss des Steuerbauelements verbunden ist. Bevorzugt ist die Gleichspannungsquelle als Netzteil realisiert. Das Netzteil kann als Steckernetzteil ausgebildet sein.

Die Energieversorgungsanordnung kann zum Betreiben einer elektrischen Last wie beispielsweise einer Beleuchtungsvorrichtung oder einer Anzeigevorrichtung verwendet sein. Die Energieversorgungsanordnung ist bevorzugt zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie verwendbar. Die Batterie ist mit dem zweiten Anschluss des Steuerbauelementes koppelbar.

Die Schaltungsanordnung kann auf einem Halbleiterkörper realisiert sein. In einer alternativen Ausführungsform kann der Halbleiterkörper zusätzlich auch das Steuerbauelement umfassen.

Nach dem vorgeschlagenen Prinzip sieht ein Verfahren zur Energieversorgung, insbesondere zum Aufladen einer Batterie, folgende Schritte vor: Ein Ladestrom fließt durch ein Steuerbauelement zu einer elektrischen Last und wird von dem Steuerbauelement gesteuert. Die elektrische Last kann insbesondere eine Batterie sein. Ein Gesamtleistungswert wird in Abhängigkeit von einem Spannungsabfall an dem Steuerbauelement und einem Stromgrenzwert ermittelt. Der Gesamtleistungswert wird mit einem Leistungsgrenzwert verglichen. Ein Steuersignal wird in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis bereitgestellt und dem Steuerbauelement zugeleitet. Somit wird mit Vorteil das Steuerbauelement entsprechend dem Leistungsgrenzwert eingestellt.

Bevorzugt wird der Gesamtleistungswert durch eine Multiplikation des Spannungsabfalls an dem Steuerbauelement mit dem Stromgrenzwert mittels einer Switched-Capacitor-Schaltung ermittelt.

Zusammenfassend hat das erfindungsgemäße Prinzip folgende Vorteile:

– Das Steuerbauelement wird in Abhängigkeit von einer über dem Steuerbauelement abfallenden Spannung eingestellt. Die in dem Steuerbauelement abfallende Leistung, welche eine Verlustleistung ist, kann kleiner als der Leistungsgrenzwert eingestellt werden. Damit wird das Steuerbauelement vor thermischer Überlastung geschützt und kann entsprechend dem einstellbaren Leistungsgrenzwert entworfen werden.
– Die Leistungsermittlung erfolgt mittels einer Switched-Capacitor-Anordnung und ist daher sehr kosteneffektiv realisierbar.

Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Bauelemente tragen die gleichen Bezugszeichen. Insoweit sich Schaltungsteile oder Bauelemente in ihrer Funktion entsprechen, wird deren Beschreibung nicht in jeder der folgenden Figuren wiederholt.
1A und 1B zeigen beispielhafte Ausführungsformen einer Energieversorgungsanordnung mit einer Schaltungsanordnung nach dem vorgeschlagenen Prinzip.
2A bis 2D zeigen beispielhafte Vorrichtungen zum Bestimmen einer Leistung.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Analog-Digital-Wandlers in der Switched-Capacitor-Anordnung.
4A bis 4D zeigen beispielhafte Verfahrensschritte zur Ermittlung eines Gesamtleistungswertes.
5A bis 5D zeigen beispielhafte Verfahrensschritte zur Ermittlung eines Leistungsgrenzwertes.
6A bis 6H zeigen beispielhafte Verfahrensschritte zur Bestimmung einer Differenz zwischen Leistungsgrenzwert und Gesamtleistungswert.
7A und 7B zeigen beispielhafte Ausführungsformen eines Steuerbauelementes.
8 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Stromermittlungsanordnung.
1A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Energieversorgungsanordnung mit einer Schaltungsanordnung 10 nach dem vorgeschlagenen Prinzip, einem Netzteil 13, einem Steuerbauelement 3 und einer Batterie 14. Die Schaltungsanordnung 10 umfasst eine Leistungsermittlungsanordnung 20, eine Steuerungsanordnung 50, eine Stromermittlungsanordnung 60 und drei Register 66, 67, 68. Die Leistungsermittlungsanordnung 20 ist eingangsseitig mit einem ersten Eingang 1 und mit einem zweiten Eingang 2 der Schaltungsanordnung 10 verbunden. Weiter ist die Leistungsermittlungsanordnung 20 eingangsseitig mit einem Register 66 zur Zuführung eines Stromgrenzwertes Iset und mit einem Register 67 die Zuführung eines digitalen Leistungsgrenzwertes Pset gekoppelt. Die Leistungsermittlungsanordnung 20 umfasst eine Switched-Capacitor-Anordnung 21, der an einem Ausgang 28 ein erster Eingang 24 eines Subtrahierer 23 nachgeschaltet ist. An einem Ausgang 26 des Subtrahierers 23 ist eine Korrektureinrichtung 27 angeschlossen, die eingangsseitig mit dem Register 66 verbunden ist. Ein Ausgang 22 der Leistungsermittlungsanordnung ist mit einem Ausgang der Korrektureinrichtung 27 verbunden. Weiter umfasst die Leistungsermittlungsanordnung 20 einen Digital-Analog-Wandler 29, der eingangsseitig mit einem Register 67 und ausgangsseitig mit einem zweiten Eingang des Subtrahierers 25 verbunden ist.
Die Schaltungsanordnung 10 weist weiter einen zweiten Ausgang 11 auf. Der zweite Eingang 2 und der zweite Ausgang 11 sind mittels der Stromermittlungsanordnung 60 gekoppelt. Die Stromermittlungsanordnung 60 weist einen Widerstand 61 auf, der an einem Anschluss mit dem zweiten Eingang 2 und an einen weiteren Anschluss mit dem zweiten Ausgang 11 gekoppelt ist. Ein Ausgang 63 der Stromermittlungsanordnung 60 ist mit einem Eingang der Steuerungsanordnung 50 verbunden. Ferner ist die Steuerungsanordnung mit dem Ausgang 22 der Leistungsermittlungsanordnung 20, mit einem Register 68 zur Zuführung eines Spannungsgrenzwertes Vset und mit einem dritten Eingang 15 der Schaltungsanordnung 10 verbunden. Die Steuerungsanordnung 50 weist eine Recheneinheit 51 und einen Ausgangstreiber 52 auf, der zwischen der Recheneinheit 51 und einem ersten Ausgang 9 der Schaltungsanordnung geschaltet ist. Die Recheneinheit 51 ist mit den Eingängen der Steuerungsanordnung 50 verbunden.
Das Steuerbauelement 3 umfasst einen Transistor 12, der zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss 4, 5 des Steuerbauelements 3 geschaltet ist. Ein Steueranschluss des Transistors 12 ist mit dem ersten Ausgang 9 der Schaltungsanordnung 10 verbunden. Der erste Anschluss 4 des Steuerbauelements 3 ist mit dem ersten Eingang 1 der Schaltungsanordnung 10 wie auch dem Netzteil 13 verbunden. Der zweite Anschluss 5 des Steuerbauelements 3 ist mit dem zweiten Eingang 2 der Schaltungsanordnung 10 verbunden. Der erste Ausgang 9 der Schaltungsanordnung 10 ist mit einem Steueranschluss des Transistors 12 gekoppelt. Am zweiten Ausgang 11 der Schaltungsanordnung 10 ist eine Batterie 14 angeschlossen. Ein Abgriff zwischen dem zweiten Ausgang 11 und der Batterie 14 ist mit dem dritten Eingang 15 verbunden.
An dem ersten und dem zweiten Eingang 1, 2 der Schaltungsanordnung 10 sind eine erste und eine zweite Spannung Vch_in, Vch_out abgreifbar, die der Leistungsermittlungsanordnung 20 und der von der Leistungsermittlungsanordnung 20 umfassten Switched-Capacitor-Anordnung 21 zugeleitet werden. Der Leistungsermittlungsanordnung 20 und damit der Switched-Capacitor-Anordnung 21 wird ebenso ein Stromgrenzwert Iset zugeführt. Aus diesen drei Eingangswerten wird mittels der Switched-Capacitor-Anordnung 21 ein Gesamtleistungswert VPtot ermittelt, der dem ersten Eingang 24 des Subtrahierers 23 zugeleitet wird.
Ein digitaler Leistungsgrenzwert Pset wird von dem Digital-Analog-Wandler 29 in einen analogen Leistungsgrenzwert VPmax übergeführt und dem zweiten Eingang des Subtrahierers 23 zugeleitet. An dem Ausgang 26 des Subtrahierers 23 ist ein Signal in Abhängigkeit der Subtraktion des Gesamtleistungswerts VPtot abzüglich des Leistungsgrenzwert VPmax abgreifbar und wird der Korrektureinrichtung 27 zugeführt. Ebenso wird der Stromgrenzwert Iset der Korrektureinrichtung 27 zugeleitet. Die Korrektureinrichtung 27 stellt einen maximalen Stromwert Imax in Abhängigkeit von dem Signal, das ausgangsseitig an dem Subtrahierer 23 abgreifbar ist, dem Stromgrenzwert Iset und einem Taktsignal CLK bereit. Der maximale Stromwert Imax kann in digitalisierter Form bereitgestellt werden.
Durch die Stromermittlungsanordnung fließt der Ladestrom I1. Die mit den beiden Anschlüssen des Transistors 61 gekoppelte Spannungsabgriffsschaltung 59 ist dazu ausgelegt, ausgangsseitig einen Ladestromwert I1v an dem Ausgang 63 der Stromermittlungsanordnung 60 bereitzustellen.
Der Steuerungsanordnung 50 werden somit der maximale Stromwert Imax, der Ladestromwert I1v, der Spannungsgrenzwert Vset und die Batteriespannung Vbat zugeleitet. Mittels der Recheneinheit 51 in der Steuerungsanordnung 50 wird der maximale Stromwert Imax mit dem Ladestromwert I1v und der Spannungsgrenzwert Vset mit der Batteriespannung Vbat verglichen. Entsprechend den Vergleichsergebnissen wird von der Recheneinheit 51 über den Ausgangstreiber 52 die Steuerspannung Vctrl an dem Ausgang 9 der Schaltungsanordnung 10 bereitgestellt. Dem Steueranschluss des Transistors 12 wird das Steuersignal Vctrl zugleitet. Zwischen den beiden Anschlüsse des Transistors 12 ist ein Spannungsfall Vds abgreifbar.
Mit Vorteil wird mittels der Schaltungsanordnung 10 erreicht, dass eine Verlustleistung im Steuerbauelement 3, die aufgrund eines Energieverbrauchs im Steuerbauelement 3 auftritt, kleiner als ein digitaler Leistungsgrenzwert Pset beziehungsweise ein Leistungsgrenzwert VPmax ist. Mit Vorteil ist mittels der Stromermittlungsanordnung 60, der Leistungsermittlungsanordnung 20 und der Steuerungsanordnung 50 erzielt, dass der durch das Steuerbauelement 3 fließende Strom I1 kleiner als ein einstellbarer Stromgrenzwert Iset ist. Mit Vorteil ist mittels der Steuerungsanordnung 20 und der Zuführung der Batteriespannung Vbat erreicht, dass die Batteriespannung Vbat maximal die Höhe des Spannungsgrenzwertes Vset erreicht.
1B zeigt eine beispielhafte Weiterbildung der Energieversorgungsanordnung mit Schaltungsanordnung 10 gemäß 1A. Im Unterschied zur Schaltungsanordnung 10 gemäß 1A ist in der Schaltungsanordnung 10 gemäß 1B der Ausgang 63 der Stromermittlungsanordnung 60 auch mit einem Eingang der Switched-Capacitor-Anordnung 21 verbunden.
Im Unterschied zur Steuerungsanordnung 50 gemäß 1A sind in der Steuerungsanordnung 50 gemäß 1B zwei Komparatoren 53, 54 vorgesehen. Der erste Komparator 53 ist eingangsseitig mit dem Ausgang 22 der Leistungsermittlungsanordnung 20 sowie mit dem Ausgang 63 der Stromermittlungsanordnung 60 verbunden. Der zweite Komparator 54 ist eingangsseitig mit dem Register 68 und dem dritten Eingang 15 der Schaltungsanordnung 10 verknüpft. Ausgangsseitig sind der erste und zweite Komparator 53, 54 mit einer Recheneinheit 51' verbunden.
An dem Ausgang 28 der Switched-Capacitor-Anordnung 21 ist somit das Produkt aus dem Ladestromwert I1v und der Differenz der ersten Spannung und der zweiten Spannung Vch_in, Vch_out als Istleistungswert VP1 abgreifbar. Der Istleistungswert VP1 wird dem ersten Eingang des Subtrahierers 23 zugeführt. Dem ersten Komparator 53 werden eingangsseitig der maximale Stromwert Imax sowie der Ladestromwert I1v zugeleitet. Dem zweiten Komparator 54 werden eingangsseitig der Spannungsgrenzwert Vset und die Batteriespannung Vbat zugeführt. Die Recheneinheit 51' ist dazu ausgelegt, in Abhängigkeit der Vergleichsergebnisse das Steuersignal Vctrl mittels des Ausgangstreibers 52 bereitzustellen.
Mit Vorteil wird somit der tatsächlich in dem Steuerbauelement 3 abfallende Istleistungswert VP1 gebildet und zum Vergleich mit dem einstellbaren Leistungsgrenzwert VPmax herangezogen. Mit Vorteil wird mittels der beiden Komparatoren 53, 54 eine analoge Vorverarbeitung der zu vergleichenden Signale durchgeführt, sodass die Recheneinheit 51' aufwandsarm nur eine geringe Anzahl von verknüpfenden Logikgattern umfasst.
2A bis 2D zeigen beispielhafte Vorrichtungen für eine Leistungsbestimmung. 2A bis 2C zeigen eine beispiel hafte Switched-Capacitor-Anordnung 21, wie sie in den Schaltungsanordnungen 1 gemäß 1A und 1B einsetzbar ist. 2D zeigt einen beispielhaften Analog-Digital-Wandler 29, der ebenfalls in den Schaltungsanordnungen 1 gemäß 1A und 1B verwendbar ist.
2A zeigt eine Switched-Capacitor-Anordnung 21, umfassend einen Digital-Analog-Wandler 45 und eine Taktgenerator 46, der mit dem Digital-Analog-Wandler 45 gekoppelt ist. Dem Digital-Analog-Wandler 45 wird eingangsseitig der Stromgrenzwert Iset mittels N-Leitungen zugeführt. Der Stromgrenzwert Iset liegt als digital codierter Wert vor. Eingangsseitig wird dem Digital-Analog-Wandler 45 der Spannungsabfall Vds als Bezugsspannung zugeführt. Der Taktgenerator 46 stellt Steuersignale zum Betrieb des Digital-Analog-Wandler 45 bereit. Der Digital-Analog-Wandler 45 führt somit die Wandlung des digital kodierten Stromgrenzwertes mit dem Spannungsabfall Vds als Bezugsspannung durch. Ausgangsseitig sind somit an dem Digital-Analog-Wandler 45 eine Ausgangsspannung Vout abgreifbar, die das Produkt aus dem Stromgrenzwert Iset und dem Spannungsabfall Vds ist.
2B zeigt ebenfalls eine beispielhafte Ausführungsform der Switched-Capacitor-Anordnung 21 mit dem Digital-Analog-Wandler 45 und dem Taktgenerator 46. Eingangsseitig werden dem Digital-Analog-Wandler 45 der Stromgrenzwerte Iset sowie die erste Spannung Vch_in und die zweite Spannung Vch_out zugeführt. Ausgangsseitig ist an dem Digital-Analog-Wandler 45 der Gesamtleistungswert VPtot abgreifbar, welcher ein Produkt aus dem Stromgrenzwert Iset und der Differenz aus der ersten und der zweiten Spannung Vch_in, Vch_out ist.
2C zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform der Switched-Capacitor-Anordnung 21 mit dem Digital-Analog-Wandler 45 und dem Taktgenerator 46. Dem Digital-Analog-Wandler 45 werden eingangsseitig der Ladestromwert I1v und die erste sowie die zweite Spannung Vch_in, Vch_out zugeleitet. Gemäß 2C liegt der Ladestromwert I1v als digital codierte Information vor, welche über N-Leitungen dem Digital-Analog-Wandler 45 zugeführt wird. Gegebenenfalls umfasst die Stromermittlungsanordnung 60 einen Analog-Digital-Wandler zum Bereitstellen eines digital codierten Ladestromwertes I1v. An dem Ausgang des Analog-Digital-Wandlers 45 ist der Ist-Leistungswert VP1 abgreifbar, welcher das Produkt aus dem Ladestromwert I1v und der Differenz der ersten und der zweiten Spannung Vch_in, Vch_out ist.
2D zeigt den Digital-Analog-Wandler 29, dem eingangsseitig der digitale Leistungsgrenzwert Pset mittels M-Leitungen und eine Referenzspannung Vref zugeführt werden, und einen Taktgenerator 46'. Ausgangsseitig ist an dem Digital-Analog-Wandler 29 der Leistungsgrenzwert VPmax abgreifbar, welcher ein Produkt aus dem digitalen Leistungsgrenzwert Pset und der Referenzspannung Vref ist. Somit ist mit Vorteil der als digital codierter Leistungsgrenzwert Pset vorliegende Information in ein Analogsignal gewandelt.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Digital-Analog-Wandlers 45 in der Switched-Capacitor-Anordnung 21, wie sie in den Schaltungsanordnungen 1 in den 1A und 1B einsetzbar ist. Der Digital-Analog-Wandler 45 umfasst einen Eingangskondensator 30, einen Transferkondensator 33, einen Integrator 36 und acht Schalter 70 bis 77. Der erste Eingang 1 der Schaltungsanordnung 10, an dem die erste Spannung Vch_in abgreifbar ist, ist über den Schalter 70 mit einer ersten Elektrode 31 des Eingangskondensators 30 verbunden. Entsprechend ist der zweite Eingang 2 der Schaltungsanordnung 10, an dem die zweite Spannung Vch_out abgreifbar ist, über den Schalter 71 mit einer zweiten Elektrode 32 des Eingangskondensators 30 verknüpft. Die erste Elektrode 31 des Eingangskondensators 30 ist über den Schalter 72 mit einer ersten Elektrode 34 des Transferkondensators 33 verbunden. Die zweite Elektrode 32 des Eingangskondensators 30 ist über den Schalter 73 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 gekoppelt. Die erste Elektrode 34 des Transferkondensators 33 ist über den Schalter 74 ebenfalls mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 sowie über den Schalter 76 mit einem Eingang 37 des Integrators 36 verbunden. Eine zweite Elektrode 35 des Transferkondensators 33 ist über den Schalter 75 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 und über den Schalter 77 mit dem Eingang 37 des Integrators 36 verbunden. Ein Ausgang 38 des Integrators ist mit dem Ausgang 28 der Switched-Capacitor-Anordnung 21 verbunden.
Der Integrator 36 umfasst einen Verstärker 39, einen Rückkopplungskondensator 43 und einen Schalter 44. Der Eingang 37 des Integrators ist mit einem invertierenden Eingang 40 des Verstärkers 39 verbunden. Ein nicht-invertierender Eingang 41 des Verstärkers 39 ist an dem Bezugspotenzialanschluss 8 angeschlossen. Ein Ausgang 42 des Verstärkers 39 ist über eine Parallelschaltung, umfassend den Rückkopplungskondensator 43 und den Schalter 44, mit dem invertierenden Eingang 40 des Verstärkers 39 verbunden. Der Ausgang 42 des Verstärkers 39 ist über den Ausgang 39 des Integrators 36 mit dem Ausgang 28 der Switched-Capacitor-Anordnung gekoppelt. Der nicht gezeigte Taktgenerator 46 ist mit den Steueranschlüssen der Transistoren 44, 70 bis 77 verbunden. Die Funktion des Bauelemen te und der Schaltung werden in den 4A bis 4D, 5A bis 5D und 6A bis 6H erläutert.
4A bis 4D zeigen einen beispielhaften Verlauf in dem Multiplizierglied 45 der Switched-Capacitor-Anordnung 21 zum Bereitstellen des Gesamtleistungswerts VPtot. 4A bis 4D dienen zur Erläuterung der Vorgänge in der Switched-Capacitor-Schaltung gemäß 3. In den 4A bis 4D sind die Schalter zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen. Gemäß 4A wird der Eingangskondensator 30 mit der ersten und der zweiten Spannung Vch_in, Vch_out beaufschlagt. Der Transferkondensator 33 ist kurzgeschlossen. Ebenfalls wird mittels des nicht gezeigten Schalters 44 der Rückkopplungskondensator 43 kurzgeschlossen. Damit ist ein Ausgangszustand eingestellt.
Beim Übergang der Schaltzustände von 4A nach 4B wird die zweite Elektrode 32 des Eingangskondensators 30 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verknüpft und die erste Elektrode 31 des Eingangskondensators 30 mit der ersten Elektrode 34 des Transferkondensators 33 verbunden. Der Schalter 44 wird in offener Stellung geschaltet.
Trägt das Bit des Stromgrenzwerts Iset den Wert eins, so wird gemäß 4C die erste Elektrode des Transferkondensators 33 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verbunden sowie die zweite Elektrode 35 des Transferkondensators 33 an den Eingang des Integrators 36 angeschlossen. Somit fließt Ladung von dem Transferkondensator 33 auf den Rückkopplungskondensator 43 des Verstärkers 39.
4D zeigt die Verhältnisse bei einem Wert null des Bits des Stromgrenzwertes Iset. In diesem Falle wird sowohl die erste wie auch die zweite Elektrode 34, 35 des Transferkondensators 33 mit dem Bezugspotenzialanschluss 8 verknüpft. Ist noch nicht das letzte Bit des Stromgrenzwertes Iset erreicht, so wird anschließend an 4D auf die Schaltungsstellung gemäß 4B zurückgegangen. Es wird weiter die Spannung an dem Eingangskondensator 30 durch Kurzschließen der ersten Elektrode 31 des Eingangskondensators 30 und der ersten Elektrode 34 des Transferkondensators 33 kurzgeschlossen. Liegt ein Wert eins bei dem Bit des Stromgrenzwertes Iset vor, so wird gemäß 4C vorgegangen und die kleinere Ladung auf den Rückkopplungskondensator 43 hinzuaddiert. Liegt das Bit in Form eines Wertes null vor, so wird der Transferkondensator 33 entladen und es erfolgt keine Erhöhung der Ladung auf dem Rückkopplungskondensator 43. Dies wird so häufig wiederholt, bis das letzte Bit des Stromgrenzwertes Iset erreicht ist. Umfasst das Register 66 eine erste Anzahl N Bits, so wird der Schritt 4B die erste Anzahl N mal und die Schritte 4C und 4D zusammen die erste Anzahl N mal durchgeführt.
5A bis 5D zeigen ein beispielhaftes Verfahren zur Ermittlung des Leistungsgrenzwertes VPmax mittels des Analog-Digital-Wandlers 29. Im Unterschied zu den 4A bis 4D wird in den 5A bis 5D der Eingangskondensator bei der Spannungsnahme zwischen der Referenzspannung Vref und dem Bezugspotenzialanschluss 8 geschaltet. Das weitere Vorgehen entspricht den 4B bis 4D. Liegt ein Wert des digitalen Leistungsgrenzwertes Pset vor, so wird Ladung auf den Rückkopplungskondensator 43 übertragen. Liegt ein Wert null des entsprechenden Bits des digitalen Leistungsgrenzwertes Pset vor, so wird der Transferkondensator 33 entladen. Hierdurch wird mit Vorteil der Leistungsgrenzwert VPmax gebildet und ausgangsseitig von dem Integrator zur Verfügung gestellt.
6A bis 6H zeigen ein beispielhaftes Verfahren zur Ermittlung der Differenz des Leistungsgrenzwertes VPmax und des Gesamtleistungswertes VPtot. Zunächst wird gemäß den 6A bis 6D der Eingangskondensator 30 zwischen einen Referenzspannungsanschluss 7 zur Zuführung der Referenzspannung Vref und den Bezugspotenzialanschluss 8 geschaltet und somit am Ausgang des Integrators 36 der Leistungsgrenzwert VPmax bereitgestellt. Von diesem Leistungsgrenzwert VPmax wird gemäß den Schritten in 6E bis 6H der Gesamtleistungswert VPtot subtrahiert. Dazu wird gemäß 6E der Eingangskondensator 30 zwischen den ersten Eingang und den zweiten Eingang 1, 2 zur Zuführung der ersten und der zweiten Spannung Vch_in, Vch_out geschaltet.
7A bis 7B zeigen beispielhafte Weiterbildungen des Steuerbauelements 3, wie es in den Energieversorgungsanordnungen gemäß den 1A und 1B eingesetzt werden kann.
7A zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Steuerelements 3, das einen Bipolartransistor 12' umfasst. Der Bipolartransistor 12' ist als NPN-Bipolartransistor ausgebildet. Eine gesteuerte Strecke des Bipolartransistors 12' ist zwischen den ersten und den zweiten Anschluss 4, 5 geschaltet. Einem Steueranschluss des Bipolartransistors 12' ist die Steuerspannung Vctrl zugeleitet: Alternativ ist ein PNP-Bipolartransistor verwendbar.
7B zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Steuerelements 3, umfassend einen Feldeffekttransistor 12'', der zwischen den ersten Anschluss und den zweiten Anschluss 4, 5 des Steuerbauelements 3 geschaltet ist und an einem Steueranschluss mit der Steuerspannung Vctrl beaufschlagt wird. Der Feldeffekttransistor 12'' ist als selbstsperrender p-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter Feldeffekttransistor realisiert.
8 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Stromermittlungsanordnung 60', wie sie in den Schaltungsanordnungen 10 der 1A und 1B eingesetzt werden kann. Die Stromermittlungsanordnung 60' gemäß 8 umfasst einen Hallsensor 64 und eine Auswerteschaltung 69, mit der der Hallsensor 64 eingangsseitig und ausgangsseitig verbunden ist. Der zweite Eingang 2 und der zweite Ausgang 11 der Schaltungsanordnung 10 sind mittels einer Leitung 62 verbunden. Der Hallsensor 64 ist derart auf einem Halbleiterkörper angeordnet, welcher die Schaltungsanordnung 10 umfasst, dass ein von dem Strom I1 erzeugtes magnetische Feld bei dem Hallsensor 64 in den Halbleiterkörper ein- oder austritt. Die Auswerteschaltung 69 stellt den Hallstrom Ih bereit. An dem ersten Hallsensor 64 ist eine Hallspannung Uh abgreifbar, die der Auswerteschaltung 69 zugeleitet wird, die daraus den Ladestromwert I1v ermittelt und an einem Ausgang bereitstellt.

1: erster Eingang
2: zweiter Eingang
3: Steuerbauelement
4: erster Anschluss
5: zweiter Anschluss
6: Steueranschluss
7: Referenzspannungsanschluss
8: Bezugspotentialanschluss
9: erster Ausgang
10: Schaltungsanordnung
11: zweiter Ausgang
12: Transistor
12': Bipolartransistor
12'': Feldeffekttransistor
13: Netzteil
14: Batterie
15: dritter Eingang
20: Leistungsermittlungsanordnung
21: Switched-Capacitor-Anordnung
22: Ausgang
23: Subtrahierer
24: erster Eingang
25: zweiter Eingang
26: Ausgang
27: Korrektureinrichtung
28: Ausgang
29: Digital-Analog-Wandler
30: Eingangskondensator
31: erste Elektrode
32: zweite Elektrode
33: Transferkondensator
34: erste Elektrode
35: zweite Elektrode
36: Integrator
37: Eingang
38: Ausgang
39: Verstärker
40: invertierender Eingang
41: nicht-invertierender Eingang
42: Ausgang
43: Rückkopplungskondensator
44: Schalter
45: Multiplizierglied
46, 46': Taktgenerator
50: Steuerungsanordnung
51, 51': Recheneinheit
52: Ausgangstreiber
53, 54: Komparator
59: Spannungsabgriffsschaltung
60, 60': Stromermittlungsanordnung
61: Widerstand
62: Leitung
63: Ausgang
64: Hallsensor
66, 67, 68: Register
69: Auswerteschaltung
70 bis 77: Schalter
Clk: Taktsignal
Ih1: erster Hallsensorstrom
Ih2: zweiter Hallsensorstrom
I1: Ladestrom
I1v: Ladestromwert
Imax: maximaler Stromwert
Iset: Stromgrenzwert
L, M, N: Busbreite
Pset: digitaler Leistungsgrenzwert
Vbat: Batteriespannung
Vch_in: erste Spannung
Vch_out: zweite Spannung
Vctrl: Steuersignal
Vds: Spannungsabfall
Vout: Ausgangsspannung
VPmax: Leistungsgrenzwert
VPtot: Gesamtleistungswert
VP1: Istleistungswert
Vref: Referenzspannung
Vset: Spannungsgrenzwert

Claims

Schaltungsanordnung zur Energieversorgung, umfassend – einen ersten Eingang (1) zum Zuführen einer ersten Spannung (Vch_in), die an einem ersten Anschluss (4) eines ankoppelbaren Steuerbauelements (3) abgreifbar ist, – einen zweiten Eingang (2) zum Zuführen einer zweiten Spannung (Vch_out), die an einem zweiten Anschluss (5) des ankoppelbaren Steuerbauelements (3) abgreifbar ist, – einen ersten Ausgang (9) zur Abgabe eines Steuersignals (Vctrl) an einen Steueranschluss (6) des ankoppelbaren Steuerbauelements (3) zur Steuerung der Energieversorgung einer elektrischen Last, – eine Leistungsermittlungsanordnung (20), umfassend eine Switched-Capacitor-Anordnung (21), die eingangsseitig mit dem ersten und dem zweiten Eingang (1, 2) der Schaltungsanordnung (10) und an einem Ausgang (28) über. einen Ausgang (22) der Leistungsermittlungsanordnung (20) mit dem ersten Ausgang (6) der Schaltungsanordnung gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Switched-Capacitor-Anordnung (21) zu einer Multiplikation der Differenz der ersten und der zweiten Spannung (Vch_in, Vch_out) mit einem Stromwert (Iset, I1v) ausgelegt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Switched-Capacitor-Anordnung (21) ein Multiplizierglied (45) umfasst.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Multiplizierglied (45) als Digital-Analog-Wandler ausgebildet ist, dem ein Stromwert (Iset, I1v) als digitale Information und dem die Differenz der ersten und der zweiten Spannung (Vch_in, Vch_out) als Bezugsspannung zuleitbar ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Multiplizierglied (45) umfasst: – einen Eingangskondensator (30), der an einer ersten Elektrode (31) mit dem ersten Eingang (1) der Schaltungsanordnung (10) und an einer zweiten Elektrode (32) mit dem zweiten Eingang (2) der Schaltungsanordnung (10) und einem Bezugspotentialanschluss (8) gekoppelt ist, – einen Transferkondensator (33), der an einer ersten Elektrode (34) mit der ersten Elektrode (31) des Eingangskondensators (30) und dem Bezugspotentialanschluss (8) und an einer zweiten Elektrode (35) mit dem Bezugspotentialanschluss (8) gekoppelt ist, und – einen Integrator (36), der an einem Eingang (37) mit der ersten und der zweiten Elektrode (34, 35) des Transferkondensators (33) gekoppelt ist und einen Ausgang (38) aufweist, der mit dem Ausgang (28) der Switched-Capacitor-Anordnung (21) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Integrator (36) umfasst: – einen Verstärker (39), der an einem invertierenden Eingang (40) mit dem Eingang (37) des Integrators (36), an einem nicht-invertierenden Eingang (41) mit dem Bezugspotentialanschluss (8) und an einem Ausgang (42) mit dem Ausgang (38) des Integrators (37) gekoppelt ist, – einen Rückkopplungskondensator (43), der zwischen den invertierenden Anschluss (40) des Verstärkers (39) und den Ausgang (42) des Verstärkers (39) geschaltet ist, und – einen Schalter (44), der zwischen den invertierenden Eingang (40) des Verstärkers (39) und den Ausgang (38) des Verstärkers (39) geschaltet ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Multiplizierglied (45) mindestens einen Schalter (44, 70 bis 77) umfasst, der in Abhängigkeit mindestens eines Ansteuersignals (Vclk) geschaltet ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Switched-Capacitor-Anordnung (21) einen Taktgenerator (46) umfasst, der mit dem Multiplizierglied (45) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsermittlungsanordnung (20) einen Subtrahierer (23) umfasst, der an einem ersten Eingang (24) mit dem Ausgang (38) der Switched-Capacitor-Anordnung (21) gekoppelt ist, dem an einem zweiten Eingang (25) ein Leistungsgrenzwert (VPmax) zuführbar ist und der an einem Ausgang (26) mit dem ersten Ausgang (9) der Schaltungsanordnung (10) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Subtrahierer (23) als Komparator ausgebildet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsermittlungsanordnung (20) eine Korrektureinrichtung (27) umfasst, welche zwischen den Ausgang (26) des Subtrahierers (23) und den Ausgang (22) der Leistungsermittlungsanordnung (20) geschaltet ist, welcher ein Stromgrenzwert (Iset) zugeleitet ist und welche zum Bereitstellen eines maximalen Stromwerts (Imax) ausgelegt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Switched-Capacitor-Anordnung (21) ein Stromgrenzwert (Iset) als Stromwert zuführbar ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsanordnung (10) an dem zweiten Eingang (2) ein Ladestrom (I1) zuführbar ist und die Schaltungsanordnung (10) einen zweiten Ausgang (11) zur Ladestromabgabe umfasst.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (10) eine Stromermittlungsanordnung (60, 60') umfasst, die mit dem zweiten Eingang (2) und dem zweiten Ausgang (11) der Schaltungsanordnung (10) gekoppelt ist und zur Ermittelung eines Ladestromwertes (I1v) des Ladestromes (I1) vorgesehen ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromermittlungsanordnung (60) einen Widerstand (61) umfasst, der zwischen den zweiten Eingang (2) und den zweiten Ausgang (11) der Schaltungsanordnung (10) geschaltet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromermittlungsanordnung (60') einen Hallsensor (64) zur Ermittlung eines Magnetfeldes des Ladestromes (I1) umfasst.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Switched-Capacitor-Anordnung (21) mit einem Ausgang (63) der Stromermittlungsanordnung (60, 60') zur Zuführung des Ladestromwertes (I1v) als Stromwert gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (10) eine Steuerungsanordnung (50) umfasst, die eingangsseitig mit dem Ausgang (22) der Leistungsermittlungsanordnung (20) und ausgangsseitig mit dem ersten Ausgang (9) der Schaltungsanordnung (10) gekoppelt ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 17 und nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsanordnung (50) eingangsseitig mit einem Ausgang (63) der Stromermittlungsanordnung (60, 60') zur Zuführung des Ladestromwertes (I1v) gekoppelt ist und zur Abgabe des Steuersignals (Vctrl) in Abhängigkeit eines Vergleiches des Ladestromwertes (I1v) und eines maximalen Stromwertes (Imax) ausgelegt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsanordnung (50) mit einem dritten Eingang (15) der Schaltungsanordnung (10) zur Zuführung einer Batteriespannung (Vbat) gekoppelt ist, der Steuerungsanordnung (50) ein Spannungsgrenzwert (Vset) zuführbar ist und die Steuerungsanordnung (50) zur Abgabe des Steuersignals (Vctrl) in Abhängigkeit eines Vergleiches der Batteriespannung (Vbat) mit dem Spannungsgrenzwert (Vset) ausgelegt ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsanordnung (50) eine digitale Recheneinheit (51, 51') und eine Treiberschaltung (52) aufweist, wobei die Treiberschaltung (52) zwischen der digitalen Recheneinheit (51, 51') und den ersten Ausgang (9) zum Bereitstellen des Steuersignals (Vctrl) geschaltet ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12 und nach einem der Ansprüche 14 bis 17 und nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsanordnung (50) umfasst: – einen ersten Komparator (53), der eingangsseitig mit dem Ausgang (22) der Leistungsermittlungsanordnung (20) zur Zuführung des maximalen Stromwertes (Imax) und dem Ausgang (63) der Stromermittlungsanordnung (60, 60') zur Zuführung des Ladestromwertes (I1v) gekoppelt ist, und – einen zweiten Komparator (54), der eingangsseitig mit dem zweiten Ausgang (11) der Schaltungsanordnung (10) zur Zuführung einer Batteriespannung (Vbat) gekoppelt ist und dem ein Spannungsgrenzwert (Vset) zuführbar ist, wobei der erste und der zweite Komparator (53, 54) ausgangsseitig mit der digitalen Recheneinheit (51') gekoppelt sind.
Energieversorgungsanordnung, umfassend eine Schaltungsanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und ein Steuerbauelement (3), das an dem ersten Anschluss (4) mit dem ersten Eingang (1) der Schaltungsanordnung (10), an dem zweiten Anschluss (5) mit dem zweiten Eingang (2) der Schaltungsanordnung (10) und an dem Steueranschluss (6) mit dem ersten Ausgang (9) der Schaltungsanordnung (10) gekoppelt ist.
Energieversorgungsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerbauelement (3) einen Transistor (12) umfasst.
Energieversorgungsanordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungsanordnung ein Netzteil (13) umfasst, das mit dem ersten Anschluss (4) des Steuerbauelementes (3) gekoppelt ist.
Energieversorgungsanordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungsanordnung eine aufladbare Batterie (14) umfasst, die mit dem zweiten Anschluss (5) des Steuerbauelementes (3) gekoppelt ist.
Verwendung der Energieversorgungsanordnung zum Laden einer Batterie (14).
Verfahren zum Aufladen einer Batterie (14), umfassend folgende Schritte: – Steuern eines Ladestroms (I1) der Batterie (14) mittels eines Steuerbauelements (3), – Ermitteln eines Leistungswertes (VPtot, VP1) in Abhängigkeit von einem Spannungsabfall (Vds) zwischen zwei stromdurchflossenen Anschlüssen (4, 5) des Steuerbauelements (3) und einem Stromwert (Iset, I1v) mittels einer Switched-Capacitor-Anordnung (21), – Vergleichen des Leistungswertes (VPtot, VP1) mit einem Leistungsgrenzwert (VPmax), – Steuern des Ladestroms (I1) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebniss mittels eines Steuersignals (Vctrl).
Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch Ermitteln des Leistungswertes (VPtot, VP1) in Form eines Gesamtleistungswertes (VPtot) durch Multiplizieren des Spannungsabfalls (Vds) mit einem vorgebbaren Stromgrenzwert (Iset) mittels der Switched-Capacitor-Anordnung (21).
Verfahren nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch Ermitteln des Leistungswertes (VPtot, VP1) in Form eines Istleistungswertes (VP1) durch Multiplizieren des Spannungsabfalls (Vds) mit einem von dem Ladestrom (I1) der Batterie (14) abhängigen Ladestromwert (I1v) mittels der Switched-Capacitor-Anordnung (21).