DE102007016630A1 - Device for operating a switching power supply - Google Patents

Abstract

Ein Schaltnetzteil umfasst ein Schaltelement (TR1). Eine Vorrichtung (2) zum Betreiben des Schaltnetzteils umfasst eine Regeleinheit (CTLR), deren SteSG) für das Schaltelement (TR1) ist. Die Vorrichtung (2) ist dazu ausgebildet, eine maximale Eingangsleistung des Schaltnetzteils pro Pulsperiode des pulsbreitenmodulierten Steuersignals (SG) abhängig von einer für eine Versorgungsspannung (U_V) des Schaltnetzteils repräsentativen Größe aktiv zu begrenzen.A switching power supply includes a switching element (TR1). A device (2) for operating the switched-mode power supply comprises a control unit (CTLR) whose SteSG) is for the switching element (TR1). The device (2) is designed to actively limit a maximum input power of the switched-mode power supply per pulse period of the pulse width modulated control signal (SG) as a function of a variable representative of a supply voltage (U_V) of the switched-mode power supply.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines Schaltnetzteils. Schaltnetzteile finden vielfältigen Einsatz. Sie werden eingesetzt, um eine gegenüber einer Versorgungsspannung höhere oder auch niedrigere Betriebsspannung zu erzeugen. Im Vergleich zu analog geregelten Netzteilen zeichnen sich Schaltnetzteile dadurch aus, dass sie Wirkungsgrade von etwa 70 bis 95% erreichen. Dies führt nur zu geringer Erwärmung und verbunden damit zu hoher Zuverlässigkeit. Zudem führt die regelmäßig hohe Taktfrequenz, mit der sie betrieben werden, zu kleiner Bauteilgröße und relativ geringem Gewicht.The The invention relates to a device for operating a switched-mode power supply. Switching power supplies find a variety Commitment. They are used to one opposite to a supply voltage higher or higher also to produce lower operating voltage. In comparison to analog regulated power supplies are characterized by switched-mode power supplies, that they reach efficiencies of about 70 to 95%. This only leads too little warming and connected to high reliability. In addition, the leads regularly high Clock frequency with which they are operated, too small component size and relative low weight.

Schaltnetzteile weisen ein Schaltelement auf, unterstützt durch das Energieportionen mit einer hohen Taktfrequenz aus einer Versorgungsspannungsquelle entnommen werden. Übliche Taktfrequenzen liegen je nach Leistung zwischen 20 und 300 kHz. Das Verhältnis zwischen Einschalt- und Ausschaltzeit des Schaltgliedes bestimmt den mittleren Energiefluss. Ausgangseitig ist grundsätzlich ein Tiefpass angeordnet, der den diskontinuierlichen Energiefluss glättet.Switching Power Supplies have a switching element, supported by the energy portions with a high clock frequency from a supply voltage source be removed. usual Clock frequencies are depending on the power between 20 and 300 kHz. The relationship determined between switch-on and switch-off of the switching element the average energy flow. On the output side is basically a low pass arranged, which smoothes the discontinuous energy flow.

Es existieren sekundär und primär geschaltete getaktete Schaltnetzteile. Sekundär getaktete Schaltnetzteile weisen keine galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang auf. Primär getaktete Schaltnetzteile bieten eine galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang. Ihre Schaltelemente arbeiten auf der Primärseite des Transformators. Ferner wird bezüglich der Schaltnetzteile zwischen Sperr-, Durchfluss- und Resonanzwandlern unterschieden. Sperrwandler übertragen die Energie von der Primärseite zu der Sekundärseite während der Sperrphase der Schaltelemente. Durchflusswandler übertragen die Energie während der Leitendphase der Schaltelemente. Resonanzwandler benutzen einen Schwingkreis, um die Schaltelemente im Strom- oder Nulldurchgang schalten zu lassen, um auf diese Weise die Belastung der Halbleiter während des Schaltvorganges zu reduzieren. Schaltnetzteile können so ausgebildet sein beispielsweise als Abwärtswandler, Aufwärtswandler, invertierender Wandler, Sperrwandler, Eintakt-Durchflusswandler, Halbbrücken-Durchflusswandler, Vollbrücken-Gegentaktwandler, Halbbrücken-Gegentaktwandler, Gegentaktwandler mit Parallelspeisung und Gegentakt-Resonanzwandler.It exist secondary and primarily Switched switched mode power supplies. Secondary switched mode power supplies have no galvanic isolation between input and output. Primary Clocked switching power supplies provide a galvanic isolation between Entrance and exit. Your switching elements work on the primary side of the Transformer. Further, with respect the switching power supply between barrier, flow and resonance converters distinguished. Transfer flyback converter the energy from the primary side to the secondary side while the blocking phase of the switching elements. Transmit forward converter the energy during the Leitendphase the switching elements. Resonance converters use one Oscillating circuit to the switching elements in the current or zero crossing turn on, in this way the burden of semiconductors while to reduce the switching process. Switching power supplies can do so be designed, for example, as a down converter, up-converter, inverting converter, flyback converter, single-ended forward converter, half-bridge forward converter, Full-bridge push-pull converter, Half-bridge push-pull converter, Push-pull converter with parallel supply and push-pull resonant converter.

Schaltnetzteile werden so auch eingesetzt zum Erzeugen einer geeigneten Betriebsspannung für Fluidzumessvorrichtungen, wie sie beispielsweise in Form von Kraftstoffeinspritzventilen in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Insbesondere im Zusammenhang mit dem Einsatz der Einspritzventile bei Lastkraftwagen, aber grundsätzlich auch bei PKW, wird in der Regel eine höhere Spannung als die vom Bordnetz verfügbaren 12 V benötigt, so z. B. 48 V. In diesem Zusammenhang werden bevorzugt als Hochsetzsteller ausgebildete Schaltnetzteile eingesetzt.Switching Power Supplies are also used to generate a suitable operating voltage for Fluidzumessvorrichtungen, such as in the form of fuel injectors in Vehicles are used. Especially in context with the use of injectors in trucks, but basically also in cars, is usually a higher voltage than that of the electrical system available 12V needed, so z. B. 48 V. In this context are preferred as boost converter trained switching power supplies used.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es eine Vorrichtung zum Betreiben eines Schaltnetzteils zu schaffen, die einfach einen zuverlässigen Betrieb des Schaltnetzteils ermöglicht.The Problem underlying the invention, it is a device to create a switching power supply that simply creates a reliable Operation of the switching power supply allows.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claim. Advantageous embodiments of the invention are in the subclaims characterized.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Vorrichtung zum Betreiben eines Schaltnetzteils mit einem Schaltelement und einer Regeleinheit, in deren Stellsignal ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal für das Schaltelement ist. Die Vorrichtung ist dazu ausgebildet einen maximalen Eingangsstrom des Schaltnetzteils pro Pulsperiode des pulsbreitenmodulierten Steuersignals abhängig von einer für eine Versorgungsspannung des Schaltnetzteils repräsentativen Größe aktiv zu begrenzen. Insofern ist dadurch eine Begrenzung einer maximalen Ein gangsleistung pro Pulsperiode, insbesondere einer mittleren maximalen Eingangsleistung pro Pulsperiode, gegeben. Durch das aktive Begrenzen des maximalen Eingangsstroms des Schaltnetzteils pro Pulsperiode erfolgt ein Eingriff in die Pulsbreitenmodulation, insbesondere durch eine zusätzliche Schaltungsanordnung. Durch das aktive Begrenzen kann geeignet der maximale Eingangsstrom des Schaltnetzteils pro Pulsperiode so vorgegeben werden, dass auch bei einem vorgegebenen Abfall einer dem Schaltnetzteil eingangsseitig bestimmungsgemäß zur Verfügung gestellten Versorgungsspannung weiterhin ein zuverlässiger Betrieb des Schaltnetzteils gewährleistet werden kann.The Invention is characterized by a device for operating a switching power supply with a switching element and a control unit, in the control signal, a pulse width modulated control signal for the switching element is. The device is designed to have a maximum input current the switching power supply per pulse period of the pulse width modulated control signal dependent from one for a supply voltage of the switching power supply representative Size active to limit. In this respect, this is a limitation of a maximum One starting power per pulse period, in particular a medium maximum Input power per pulse period, given. By actively limiting the maximum input current of the switching power supply per pulse period an intervention takes place in the pulse width modulation, in particular through an additional Circuitry. By actively limiting can suitably the maximum input current of the switching power supply per pulse period so specified be that on the input side even with a predetermined drop in the switching power supply as provided Supply voltage continues to be a reliable operation of the switching power supply be guaranteed can.

Durch das Begrenzen des maximalen Eingangsstroms kann so verhindert werden, dass bei abnehmender Versorgungsspannung aufgrund des dann höheren Strombedarfs ein Spannungsabfall in einem Innenwiderstand der Zuleitung zu dem Schaltnetzteil so hoch wird, dass zum Erreichen der grundsätzlich möglichen maximalen Ausgangsleistung des Schaltnetzteils weiter ein Anstieg des Stromes in der Zuleitung zu dem Schaltnetzteil erforderlich wird mit der Folge eines zunehmenden Spannungsabfalls über dem Innenwiderstand, was letztlich zu einem Ausfall des Schaltnetzteils führt.By limiting the maximum input current can thus be prevented that with decreasing supply voltage due to the then higher power requirements a voltage drop in an internal resistance of the supply line to the Switching power supply is so high that to achieve the fundamentally possible maximum output power of the switching power supply continues to rise of the current in the supply line to the switching power supply required becomes with the consequence of an increasing voltage drop over the Internal resistance, which ultimately leads to a failure of the switching power supply leads.

Dies kann besonders einfach und wirksam durch das aktive Begrenzen des maximalen Eingangsstroms des Schaltnetzteils pro Pulsperiode des pulsbreitenmodulierten Steuersignals verhindert werden uns so ein zuverlässiger Betrieb des Schaltnetzteils auch bei sinkender Versorgungsspannung gewährleistet werden.This can be particularly easily and effectively prevented by actively limiting the maximum input current of the power supply per pulse period of the pulse width modulated control signal us so a reliable operation of the switching power supply even with decreasing supply voltage ge be ensured.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Strom-Modus Regelung, deren Regelgröße einen Drosselspulenstrom durch eine Drosselspule des Schaltnetzteils repräsentiert. Die Strom-Modus Regelung ist dazu ausgebildet einen Sollwert der Führungsgröße der Regelung abhängig von der für die Versorgungsspannung des Schaltnetzteils repräsen tativen Größe einzustellen. Auf diese Weise kann die maximale Eingangsleistung besonders einfach aktiv begrenzt werden. Der Effektivwert des Drosselstroms entspricht insbesondere dem Eingangsstrom.According to one advantageous embodiment, the device comprises a current mode Regulation whose controlled variable is a Choke current represented by a choke coil of the switching power supply. The current mode control is designed to a setpoint of the Reference variable of the regulation dependent from the for the supply voltage of the switching power supply represent tative size set. In this way, the maximum input power can be particularly easy be actively limited. The RMS value of the inductor current corresponds in particular the input current.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Führungsgröße eine elektrische Spannung. Die Strom-Modus Regelung ist dazu ausgebildet den Sollwert mittels eines nichtinvertierenden Verstärkers mit begrenzter Kennlinie im Zusammenwirken mit einem als Emitterfolger verschalteten ersten Transistor abhängig von der für die Versorgungsspannung des Schaltnetzteils repräsentativen Größe anzupassen. Auf diese Weise lässt sich besonders gut ein Einsatzpunkt zur aktiven Begrenzung des maximalen Eingangsstroms einstellen.According to one Another advantageous embodiment, the reference variable is an electrical voltage. The current mode control is designed to the setpoint means a non-inverting amplifier with limited characteristic in interaction with one as emitter follower interconnected first transistor depending on the supply voltage of the switching power supply representative size. That way is particularly well a point of application for the active limitation of the maximum Set input current.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein zweiter als Emitterfolger verschalteter Transistor basisseitig mit der Basis des ersten Transistors gekoppelt und emitterseitig so mit der Strom-Modus-Regelung gekoppelt, dass mittels des zweiten Transistors der Sollwert begrenzbar ist. Auf diese Weise ist eine sehr genaue Einstellung des Einsatzpunktes der Begrenzung möglich, da die temperaturabhängige Basis-Emitter-Spannung des zweiten Transistors weitgehend durch die Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors kompensiert werden kann.According to one Another advantageous embodiment is a second emitter follower interconnected transistor base side with the base of the first transistor coupled and emitter side so coupled with the current mode control, that the setpoint can be limited by means of the second transistor. In this way is a very accurate setting of the point of use the limitation possible because the temperature-dependent Base-emitter voltage of the second transistor largely by the base-emitter voltage of the first transistor can be compensated can.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der nichtinvertierende Verstärker einen Operationsverstärker, dessen nichtinvertierender Eingang über einen Spannungsteiler mit einem Spannungspotential, das für die Versorgungsspannung des Schaltnetzteils repräsentativ ist, gekoppelt ist, also insbesondere dem Versorgungsspannungspotential.According to one Another advantageous embodiment comprises the non-inverting amplifier an operational amplifier, its non-inverting input via a voltage divider with a voltage potential for the supply voltage of the switched-mode power supply is representative, is coupled, So in particular the supply voltage potential.

Dem Spannungsteiler ist ein Spannungsbegrenzer zugeordnet, mittels dessen eine maximal an dem invertierenden Eingang anliegende Spannung begrenzt wird. Auf diese Weise lassen sich der Einsatzpunkt der Begrenzung und die Steigung der Begren zung der maximalen Eingangsleistung besonders gut und einfach einstellen.the Voltage divider is associated with a voltage limiter, by means of which a maximum voltage applied to the inverting input voltage limited becomes. In this way, the point of use of the limit can be and the slope of the limitation of the maximum input power particularly good and easy to adjust.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die für die Versorgungsspannung des Schaltnetzteils repräsentative Größe korrespondierend zu einem Betriebszustand des Fahrzeuges. Auf diese Weise kann die Erkenntnis genutzt werden, dass in vorgegebenen Betriebszuständen eines Fahrzeugs mit höherer Wahrscheinlichkeit ein Einbruch der Versorgungsspannung stattfindet und somit ein aktives Begrenzen der maximalen Eingangsleistung zu einem zuverlässigen Betrieb des Schaltnetzteils beiträgt.at a further advantageous embodiment is the for the supply voltage of the switching power supply representative Size corresponding to an operating condition of the vehicle. In this way, the Be used that in given operating conditions of a Vehicle with higher Probably a break in the supply voltage takes place and thus an active limiting of the maximum input power a reliable one Operation of the switching power supply contributes.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn der Betriebszustand der Betriebszustand des Motorstarts ist. In diesem Betriebszustand ist für eine besonders hohe Wahrscheinlichkeit von einem deutlichen Verringern der Versorgungsspannung auszugehen. Darüber hinaus ist zwar eine momentan abzugebende Abgabeleistung in einem derartigen Betriebszustand gegebenenfalls sehr hoch, jedoch die mittlere Abgabeleistung relativ gering, insbesondere im Hinblick auf die noch geringe Drehzahl und die damit einhergehenden zeitlich länger beabstandeten Ansteuerungen des Verbrauchers, der dem Schaltungsteil zugeordnet ist. Dies hat dann zur Folge, dass die mittlere benötigte Abgabeleistung bei weitem nicht die maximale Abgabeleistung erreicht.In In this context, it is particularly advantageous if the operating state the operating state of the engine start is. In this operating state is for one particularly high probability of a significant reduction to go out the supply voltage. In addition, while one is currently output power to be delivered in such an operating state, if necessary very high, but the average power output is relatively low, in particular in view of the still low speed and the associated longer in time spaced controls of the consumer, the circuit part assigned. This then has the consequence that the average output power required far from reaching the maximum power output.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. It demonstrate:

1 eine Schaltungsanrodung mit einem Schaltnetzteil für einen induktiven Verbraucher, 1 a Schaltungsanrodung with a switching power supply for an inductive consumer,

2 einen Verlauf einer Abhängigkeit eines Zuleitungswiderstandes, 2 a course of a dependence of a supply resistance,

3a einen zeitlichen Verlauf einer Ausgangsspannung des Schaltnetzteils, 3a a time course of an output voltage of the switching power supply,

3b einen zeitlichen Verlauf eines Stroms durch eine Drosselspule des Schaltnetzteils, 3b a time course of a current through a choke coil of the switching power supply,

3c einen zeitlichen Verlauf einer Spannung, die über einer Lastinduktivität abfällt, 3c a time course of a voltage that drops across a load inductance,

3d einen zeitlichen Verlauf eines Stroms, der durch die Lastinduktivität fließt, 3d a time course of a current flowing through the load inductance,

4 eine Schaltungsanordung mit dem Schaltnetzteil und einer Vorrichtung zum Betreiben des Schaltnetzteils, und 4 a circuit arrangement with the switching power supply and a device for operating the switching power supply, and

5a und b verschiedene Signalverläufe. 5a and b different waveforms.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.elements same construction or function are cross-figurative with the same Reference number marked.

Ein Schaltnetzteil (1) ist beispielsweise als Hochsetzsteller ausgebildet. Es ist eingangsseitig mit einem Eingangskondensator C1 versehen zum Stabilisieren der eingangsseitig anliegenden Versorgungsspannung U_V, die von einer Versorgungsspannungsquelle BAT zur Verfügung gestellt wird.A switching power supply ( 1 ) is designed for example as a boost converter. It is provided on the input side with an input capacitor C1 for Stabilizing the supply voltage U_V present on the input side, which is provided by a supply voltage source BAT.

Das Schaltnetzteil kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eingesetzt sein und die Versorgungsspannungsquelle BAT kann Bestandteil des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges sein. Ein Bezugspotential ist mit GND bezeichnet.The Switching power supply can be used for example in a motor vehicle be and the supply voltage source BAT can be part of the electrical system be of the motor vehicle. A reference potential is denoted by GND.

Das Schaltnetzteil umfasst eine Drosselspule L1, ein Schaltelement TR1, eine Schaltnetzteildiode D1 und einen Ausgangskondensator C2. Die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils ist mit U_A bezeichnet.The Switching power supply comprises a choke coil L1, a switching element TR1, a switch-on diode D1 and an output capacitor C2. The Output voltage of the switching power supply is designated U_A.

Die Funktionsweise des Schaltnetzteils ist wie folgt. Wird das das Schaltelement TR1 eingeschaltet, so wird die Drosselspule L1 mit dem Bezugspotential GND verbunden, wodurch sich, getrieben durch die Versorgungsspannung U_V, ein Stromfluss durch die Drosselspule L1 aufbaut.The Operation of the switching power supply is as follows. Will that be the switching element TR1 is turned on, the choke coil L1 becomes the reference potential GND connected, resulting in, driven by the supply voltage U_V, a current flow through the inductor L1 builds up.

Bei Erreichen eines vorgegebenen oberen Stromwertes schaltet das Schaltelement TR1 aus und die Diode D1 wird leitend, getrieben durch die EMK der Drosselspule L1. Die in der Drosselspule L1 gespeicherte Energie entlädt sich dann als Stromfluss durch die Schaltnetzteildiode D1 zu dem Ausgangskondensator C2, wodurch dieser geladen wird und die Ausgangsspannung U_A steigt. Erfolgt nun ein erneutes Einschalten des Schaltelements TR1, so steigt der Drosselspulenstrom I_L durch die Drosselspule L1 wieder. Durch ein periodisches Ein- und Ausschalten der Drosselspule L1 wird so Energie von der Versorgungsspannungsquelle BAT zu dem Ausgangskondensator C2 gepumpt, bis die Ausgangsspannung U_A einen vorgegebenen Wert, so zum Beispiel 48 Volt aufweist. Wenn der vorgegebene Wert der Ausgangsspannung U_A erreicht ist, kann das Schaltelement TR1 ausgeschaltet bleiben oder es wird nur noch für sehr kurze Zeiten eingeschaltet.at Reaching a predetermined upper current value switches the switching element TR1 off and the diode D1 becomes conductive, driven by the emf of Choke coil L1. The energy stored in inductor L1 discharges then as current flow through the Schaltnetztildiode D1 to the Output capacitor C2, whereby this is charged and the output voltage U_A is rising. Now, a renewed switching on of the switching element TR1, the inductor current I_L rises through the inductor L1 again. By a periodic switching on and off of the inductor L1 So is energy from the supply voltage source BAT to the output capacitor C2 pumped until the output voltage U_A a predetermined value, so for example has 48 volts. If the default value of Output voltage U_A is reached, the switching element TR1 can be turned off stay or it will only be for turned on very short times.

Dem Schaltnetzteil ist eine Lastinduktivität L_INJ zugeordnet, die über einen Treiber DRV angesteuert wird, wobei der Treiber DRV eingangsseitig mit der Ausgangsspannung U_A des Schaltnetzteils beaufschlagt wird. Wird dem Schaltnetzteil ausgangsseitig Energie entnommen und zwar somit dem Ausgangskondensator C2, getrieben durch die Lastinduktivität L_INJ, so sinkt die Ausgangsspannung U_A unter den vorgegebenen Wert von zum Beispiel 48 Volt. Durch entsprechendes periodisches Einschalten und anschließendes Abschalten des Schaltelements TR1 wird den Ausgangskondensator C2 die notwendige Energie zur Verfügung gestellt.the Switching power supply is associated with a load inductance L_INJ, which has a Drivers DRV is controlled, the driver DRV input side with the output voltage U_A of the switching power supply is applied. Is the switching power supply output side taken energy and indeed thus the output capacitor C2, driven by the load inductance L_INJ, Thus, the output voltage U_A drops below the predetermined value of for example, 48 volts. By corresponding periodic switching and subsequent Turning off the switching element TR1, the output capacitor C2 is the necessary energy available posed.

Darüber hinaus umfasst die Schaltungsanordnung gemäß der 1 auch eine Vorrichtung zum Betreiben des Schaltnetz teils, die mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet ist und näher anhand der 4 erläutert ist.In addition, the circuit arrangement according to the 1 Also, a device for operating the switching network part, with the reference numeral 2 is designated and closer to the 4 is explained.

Der Treiber DRV ist bevorzugt als Vollbrücke ausgebildet und hat in einem ersten Brückenzweig einen ersten Brückentransistor TB1 und eine erste Brückendiode DB1, in einem zweiten Zweig hat er eine zweite Brückendiode DB2 und einen zweiten Brückentransistor TB2.Of the Driver DRV is preferably designed as a full bridge and has in a first bridge branch a first bridge transistor TB1 and a first bridge diode DB1, in a second branch, it has a second bridge diode DB2 and a second bridge transistor TB2.

3A zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung U_A aufgetragen über die Zeit und 3b einen zugeordneten Verlauf des Drosselstromes I_L durch die Drosselspule L1 ebenfalls aufgetragen über die Zeit. 3A shows the course of the output voltage U_A plotted over time and 3b an associated course of the inductor current I_L through the inductor L1 also plotted over time.

3B zeigt einen zeitlichen Verlauf eines Spannungsabfalls U_LD über der Lastinduktivität L_INJ und 3d einen zugeordneten Verlauf eines Stroms I_LD durch die Lastinduktivität L_INJ. Die Lastinduktivität L_INJ kann beispielsweise als eine Fluiddosiervorrichtung ausgebildet sein, und kann so beispielsweise als Kraftstromeinspritzventil ausgebildet sein. Durch das Einschalten der Brückentransistoren TB1 und TB2 wird die Lastinduktivität L_INJ unter Vernachlässigung von Spannungsabfall in den Brückentransistoren TB1 und TB2 mit der Ausgangsspannung U_A des Schaltnetzteils beaufschlagt. Dies hat zur Folge, dass ein zunehmender Strom I_LD durch die Lastinduktivität L_INJ zu fließen beginnt. Erreicht der Strom I_L einen vorgegebenen oberen Grenzwert, beispielsweise 22 Ampere, so wird der erste Brückentransistor TB1 ausgeschaltet. 3B shows a time course of a voltage drop U_LD on the load inductance L_INJ and 3d an associated course of a current I_LD through the load inductance L_INJ. The load inductance L_INJ can be designed, for example, as a fluid metering device, and can thus be designed, for example, as a power-current injection valve. By turning on the bridge transistors TB1 and TB2, the load inductance L_INJ is neglected by voltage drop in the bridge transistors TB1 and TB2 with the output voltage U_A of the switching power supply. This has the consequence that an increasing current I_LD begins to flow through the load inductance L_INJ. If the current I_L reaches a predetermined upper limit value, for example 22 amperes, then the first bridge transistor TB1 is switched off.

Der Spannungsabfall U_LD über der Lastinduktivität L_INJ sinkt dann auf circa –1 Volt, bis die erste Brückendiode DB1 der Strom I_L durch die Lastinduktivität L_INJ fließt dann weiter durch die erste Brückendiode DB1, die als Freilaufdiode wirkt, wobei der Strom langsam auf eine vorgegebenen unteren Grenzwert von beispielsweise 18 A absinkt.Of the Voltage drop U_LD over the load inductance L_INJ then drops to about -1 Volt until the first bridge diode DB1, the current I_L through the load inductance L_INJ then flows continue through the first bridge diode DB1, which acts as a freewheeling diode, the current slowly to a predetermined lower limit of, for example, 18 A drops.

Bei Erreichen des unteren vorgegebenen Grenzwertes schaltet der erste Brückentransistor TB1 wieder ein, wodurch über der Lastinduktivität L_INJ wieder im Wesentlichen die Ausgangsspannung U_A des Schaltnetzteils abfällt und der Strom I_LD durch die Lastinduktivität L_INJ erneut zu steigen beginnt.at Reaching the lower preset limit, the first switches Bridge transistor TB1 again, causing over the load inductance L_INJ again essentially the output voltage U_A of the switching power supply drops and the current I_LD begins to increase again due to the load inductance L_INJ.

Auf diese Weise wird ein gemittelter Gleichstrom von beispielsweise 20 A in der Lastinduktivität L_INJ erzeugt, mittels dessen eine benötigte Energie zum Öffnen der beispielsweise als Kraftstoffeinspritzventil ausbildeten Lastinduktivität bereitgestellt wird und so ein Zumessen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine erfolgen kann.On this way becomes an average direct current of, for example 20 A in the load inductance L_INJ generated, by means of which a required Energy to open provided for example as a fuel injection valve load inductance and so is a metering of fuel into a combustion chamber of a Internal combustion engine can be done.

Zum Beenden eines derartigen Ansteuervorgangs, was im Falle eines Kraftstoffeinspritzventils zum Beenden eines Zumessvorgangs von Kraftstoff erfolgt, werden die ersten und zweiten Brückentransistoren TB1, TB2 gleichzeitig ausgeschaltet, worauf sich der Strom I_LD durch die Lastinduktivität über die ersten und zweiten Brückendioden DB1, DB2 in den Ausgangskondensator C2 des Schaltnetzteils entlädt.To terminate such a driving operation, which is the case of a fuel injection valve to terminate fuel metering, the first and second bridge transistors TB1, TB2 are simultaneously turned off, whereupon the current I_LD discharges through the load inductance via the first and second bridge diodes DB1, DB2 into the output capacitor C2 of the switched mode power supply.

Zum Durchführen eines derartigen Ansteuervorgangs bei der Lastinduktivität L_INJ wird während des Ansteuervorgangs eine hohe elektrische Leistung von dem Schaltnetzteil benötigt, zum Beispiel 400 Watt. Diese elektrische Leistung wird in Form kurzer Pulse aus dem Schaltnetzteil entnommen.To the Carry out of such a driving operation at the load inductance L_INJ will be during the Drive a high electrical power from the switching power supply needed for example, 400 watts. This electrical power is in the form of short Pulse removed from the switching power supply.

Das Schaltnetzteil muss so ausgebildet sein, dass es diese Abgabeleistung bereitstellen kann. Soll eine derartige maximale Abgabeleistung auch dauerhaft durch das Schaltnetzteil zur Verfügung stellbar sein, so ist in Abhängigkeit von der von der Versorgungsspannungsquelle BAT zur Verfügung gestellten Spannung der Zuleitungswiderstand entsprechend der in der 2 angegebenen Werte zu dimensionieren.The switching power supply must be designed so that it can provide this power output. If such a maximum output power can also be permanently provided by the switched-mode power supply, then depending on the voltage provided by the supply voltage source BAT, the supply line resistance will correspond to that in FIG 2 to dimension specified values.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Eingangsleistung des Schaltnetzteils dem Produkt aus der an sei nem Eingang anliegenden Versorgungsspannung U_V und des durch die Drosselspule L1 fließenden Stroms I_L ist. Je niedriger die tatsächliche Versorgungsspannung U_V ist, desto höher muss entsprechend der Strom I_L durch die Spul im Mittel sein. Dies hat dann jedoch zur Folge, dass der Innenwiderstand der Zuführleitung von der Versorgungsspannungsquelle BAT zu dem Eingang des Schaltnetzteils eine zunehmend nicht mehr zu vernachlässigende Rolle spielt und somit eine geeignete Dimensionierung des jeweiligen Leitungsquerschnittes, wie beispielhaft in der 2 angegeben erforderlich ist.It should be noted in this connection that the input power of the switched-mode power supply is the product of the supply voltage U_V applied to its input and the current I_L flowing through the choke coil L1. The lower the actual supply voltage U_V is, the higher must be correspondingly the current I_L through the coil on average. However, this then has the consequence that the internal resistance of the supply line from the supply voltage source BAT to the input of the switching power supply plays an increasingly no longer negligible role, and thus a suitable dimensioning of the respective line cross-section, as exemplified in the 2 indicated is required.

Aus technischen Gründen sind jedoch bei einem praktischen Einsatz dem idealer Weise zugeordneten Leitungsquerschnitt Grenzen gesetzt. Durch einen real zu geringen Leitungsquerschnitt und dem dann einhergehenden nicht mehr vernachlässigbaren Innenwiderstand der Zuleitung erfolgt somit eine Verringerung der Versorgungsspannung U_V eingangsseitig des Schaltnetzteils, was wiederum den Anstieg des Eingangsstroms zur Folge hat.Out technical reasons however, are ideally assigned in a practical application Cable cross-section limits set. By a real too low Conductor cross section and the then no longer negligible Internal resistance of the supply line is thus a reduction of Supply voltage U_V input side of the switching power supply, what in turn has the rise of the input stream result.

Ohne das Vorsehen der in der Vorrichtung 2 zum Betreiben des Schaltnetzteils vorgesehenen Anpassungseinheit ADJ (4) hat es sich überraschend gezeigt, dass bei entsprechend abnehmender Spannung, die durch die Versorgungsspannungsquelle BAT zur Verfügung gestellt wird, die Versorgungsspannung U_V eingangsseitig des Schaltnetzteils so weit absinkt, dass dieses außer Funktion gerät und abschaltet. Dadurch sinkt dann der Drosselstrom I_L durch die Drosselspule L1 wieder ab und die eingangsseitig des Schaltnetzteils anliegende Versorgungsspannung U_V steigt wieder an mit der Folge, dass das Schaltnetzteil wieder erneut in Betrieb geht. Dieser Vorgang kann sich periodisch wiederholen, mit der Folge, dass zu dem Ausgangskondensator C2 des Schaltnetzteils nur wenig elektrisch Energie übertragen wird und die Ausgangsspannung U_A so weit sinkt, dass der Strom I_L durch die Lastinduktivität L_INJ nicht mehr ausreicht um einen korrekten Ansteuervorgang der Lastinduktivität L_INJ durchzuführen. Im Falle der als Kraftstoffeinspritzventil bei einer Brennkraftmaschine ausgebildeten Lastinduktivität L_INJ führt dies dann beispielsweise bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine dazu, dass diese nicht mehr korrekt startet.Without the provision of the adaptation unit ADJ (FIG. 2) provided in the device 2 for operating the switched-mode power supply 4 ), it has surprisingly been found that with a correspondingly decreasing voltage, which is provided by the supply voltage source BAT, the supply voltage U_V on the input side of the switched-mode power supply decreases so far that it turns off and shuts down. As a result, the inductor current I_L then drops again through the inductor L1 and the supply voltage U_V present on the input side of the switched-mode power supply rises again, with the consequence that the switched-mode power supply is again put into operation. This process can be repeated periodically, with the result that only little electrical energy is transmitted to the output capacitor C2 of the switched-mode power supply and the output voltage U_A drops so low that the current I_L is no longer sufficient for a correct activation process of the load inductance L_INJ due to the load inductance L_INJ perform. In the case of the designed as a fuel injection valve in an internal combustion engine load inductance L_INJ this then leads, for example, in a starting operation of the internal combustion engine to ensure that it no longer starts correctly.

Dem Schaltnetzteil (4) ist die Vorrichtung 2 zum Betreiben des Schaltnetzteils zugeordnet, die eine Regeleinheit CTLR und die Anpassungseinheit ADJ umfasst. Die Regeleinheit CTLR ist dazu ausgebildet ein Steilsignal SG pulsbreitenmoduliert für das Schaltelement TR1 zur Verfügung zu stellen. Das Schaltelement TR1 ist bevorzugt als Transistor ausgebildet.The switching power supply ( 4 ) is associated with the device 2 for operating the switching power supply, which comprises a control unit CTLR and the adaptation unit ADJ. The control unit CTLR is designed to provide a steep signal SG pulse width modulated for the switching element TR1 available. The switching element TR1 is preferably designed as a transistor.

Die Regeleinheit CTLR umfasst einen ersten Spannungsteiler, der durch Widerstände R1a und R1b gebildet wird, an denen die Ausgangsspannung U_A abfällt. Der erste Spannungsteiler hat einen ersten Spannungsteilerabgriff PT1, wobei das an dem ersten Spannungsteilerabgriff PT1 anliegende Potential einen Istwert für einen ersten Regler bildet, der einen ersten Operationsverstärker OP1 umfasst. Mittels einer Referenzspannungsquelle 1 wird dem ersten Regler ein Sollwert REF_V vorgegeben, der geeignet vorgegeben ist, so zum Beispiel, dass bei Vorliegen des gewünschten Wertes der Ausgangsspannung U_A der Sollwert gleich dem Istwert ist. Der Sollwert REF_V des ersten Reglers ist vorzugsweise an einen nichtinvertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers OP1 geführt.The Control unit CTLR includes a first voltage divider by resistors R1a and R1b is formed, at which the output voltage U_A drops. Of the first voltage divider has a first voltage divider tap PT1, wherein the voltage applied to the first voltage divider tap PT1 potential an actual value for forming a first regulator comprising a first operational amplifier OP1 includes. By means of a reference voltage source 1 is the first Controller setpoint REF_V predetermined, which is suitably specified, so for example, that when the desired value of the output voltage U_A is the setpoint equal to the actual value. The setpoint REF_V of the first regulator is preferably connected to a non-inverting input of the first operational amplifier OP1 led.

Ausgangsseitig beaufschlagt der erste Operationsverstärker OP1 einen zweiten Spannungsteiler, der durch Widerstände R2a1, R2a2 einerseits und R2b andererseits gebildet ist. An einem zweiten Spannungsteilerabgriff PT2 ist dieser elektrisch leitend mit einem zweiten Regler gekoppelt und das an dem zweiten Spannungsteilerabgriff PT2 anliegende Spannungspotential bildet einen Sollwert REF_I für den zweiten Regler.On the output side the first operational amplifier OP1 applies a second voltage divider, by resistances R2a1, R2a2 on the one hand and R2b on the other hand is formed. At one second voltage divider PT2 this is electrically conductive coupled to a second regulator and that at the second voltage divider tap PT2 applied voltage potential forms a setpoint REF_I for the second Controller.

Ein dritter Spannungsteiler ist durch die Widerstände R2a1 einerseits und R2a2, R2b andererseits gebildet. Das an einem dritten Spannungsteilerabgriff PT3 anliegende Potential bildet einen Begrenzungswert LIMIT.One third voltage divider is by the resistors R2a1 on the one hand and R2a2, R2b on the other hand formed. That at a third voltage divider tap PT3 applied potential forms a limiting value LIMIT.

Der zweite Regler umfasst bevorzugt einen Spannungsvergleicher KOMP. Der Spannungsvergleicher KOMP ist bevorzugt über einen invertierenden Eingang mit dem zweiten Spannungsteilerabgriff PT2 elektrisch leitend gekoppelt und somit liegt an diesem der Sollwert REF_I des zweiten Reglers an.The second controller preferably comprises one Voltage comparator KOMP. The voltage comparator KOMP is preferably electrically conductively coupled via an inverting input to the second voltage divider tap PT2, and thus the nominal value REF_I of the second controller is applied to it.

Zum Erfassen des Drosselstroms I_L durch die Drosselspule L1 umfasst das Schaltnetzteil einen Strommesswiderstand RSENS, der bevorzugt niederohmig ausgebildet ist und beispielsweise ein Shunt-Widerstand sein kann. Eine über dem Strommesswiderstand RSENS abfallende Spannung bildet so einen Istwert des zweiten Reglers und ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel an dem nichtinvertierenden Eingang des Spannungsvergleichers KOMP geführt.To the Detecting the throttle current I_L through the inductor L1 comprises the switching power supply a current measuring resistor RSENS, the preferred is formed low impedance and, for example, a shunt resistor can be. One over the current measuring resistor RSENS falling voltage thus forms a Actual value of the second controller and is in the present embodiment led to the non-inverting input of the voltage comparator KOMP.

Ausgangsseitig ist der Spannungsvergleicher KOMP mit einem Flip-Flop FF gekoppelt, das bevorzugt als D-Flip-Flop ausgebildet ist. Dem Flip-Flop FF ist ferner ein Taktgenerator TG zugeordnet, der das Flip-Flop FF periodisch zurücksetzt woraufhin das Schaltelement TR1 dem Stellsignal SG so beaufschlagt wird, dass das Schaltelement TR1 einschaltet und somit die Drosselspule L1 elektrisch leitend mit dem Strommesswiderstand RSENS verbindet. Dies hat zur Folge, dass der Drosselstrom I_L durch die Drosselspule L1 steigt und auch der Istwert des zweiten Reglers zunimmt. Überschreitet der Wert des Istwertes denjenigen des Sollwertes REF_I des zweiten Reglers, so schaltet der Ausgang des Spannungsvergleichers KOMP, der als Komparator wirkt, auf einen hohen Spannungspegel und taktet das Flip-Flop FF woraufhin dessen invertierender Ausgang auf einen niedrigen Spannungspegel springt und somit durch das erzeugte Steilsignal SG das Schaltelement TR1 ausschaltet. Das Schaltelement TR1 bleibt dann solange ausgeschaltet, bis der Taktgenerator TG das Flip-Flop FF wieder zurücksetzt und damit das Schaltelement TR1 wieder eingeschaltet wird.On the output side the voltage comparator COMP is coupled to a flip-flop FF, which is preferably designed as a D flip-flop. The flip-flop FF Furthermore, a clock generator TG is associated with the flip-flop FF resets periodically whereupon the switching element TR1 so applied to the control signal SG is that the switching element TR1 turns on and thus the choke coil L1 electrically conductively connects to the current sense resistor RSENS. This has the consequence that the inductor current I_L through the choke coil L1 increases and also the actual value of the second controller increases. exceeds the value of the actual value is that of the reference value REF_I of the second Controller, the output of the voltage comparator KOMP, which acts as a comparator to a high voltage level and clocks the flip-flop FF whereupon its inverting output to a low voltage level jumps and thus by the generated steep signal SG turns off the switching element TR1. The switching element TR1 remains then turned off until the clock generator TG the flip-flop FF resets and so that the switching element TR1 is turned on again.

Die Regeleinheit ist so Teil einer Strom-Modus Regelung, deren Regelkreis durch das Schaltnetzteil geschlossen wird.The Control unit is thus part of a current mode control, whose control loop closed by the switching power supply.

Die Anpassungseinheit ADJ ist dazu ausgebildet den Sollwert REF_I des zweiten Reglers anzupassen und zwar abhängig von einer für die Versorgungsspannung des Schaltnetzteils repräsentativen Größe. Diese repräsentative Größe kann beispielsweise die Versorgungsspannung U_V selbst sein. Sie kann jedoch zusätzlich oder auch ausschließlich durch einen Betriebszustand eines Fahrzeugs vorgegeben sein, dem die Lastinduktivität L_INJ zugeordnet sein kann. So kann eingangsseitig die Anpassungseinheit ADJ mit unterschiedlichen Spannungspotentialen beaufschlagt werden je nachdem, welchen Betriebszustand das Fahrzeug gerade eingenommen hat. Beispielsweise sollte bei einem Motorstart eines Kraftfahrzeugs ein Verringern der maximalen Eingangsleistung des Schaltnetzteils bewirkt werden. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass gerade zeitnah zu einem Start der Brennkraftmaschine regelmäßig die Versorgungsspannung U_V einen relativ starken Einbruch aufweist. Allerdings ist aufgrund der noch relativ geringen Drehzahl in derartigen Betriebszuständen die mittlere über beispielsweise ein Arbeitsspiel benötigte Eingangsleistung, bedingt durch das Kurbelwellenwinkel bezogene Ansteuern der Lastinduktivität L_INJ relativ gering.The Adaptation unit ADJ is designed to the setpoint REF_I of second regulator, depending on one for the supply voltage of the switching power supply representative size. These representative Size can For example, be the supply voltage U_V itself. she can however, in addition or even exclusively be given an operating state of a vehicle, the load inductance L_INJ can be assigned. Thus, on the input side, the matching unit ADJ be subjected to different voltage potentials depending on which operating state the vehicle has just taken Has. For example, should an engine start a motor vehicle reducing the maximum input power of the switching power supply be effected. This is based on the knowledge that just in time to a start of the engine regularly the supply voltage U_V has a relatively strong break-in. However, it is due the still relatively low speed in such operating conditions the middle over For example, a working game required input power, conditionally Controlling the load inductance L_INJ related to the crankshaft angle relatively low.

Die Anpassungseinheit ADJ umfasst einen vierten Spannungsteiler, der durch Widerstände R1, R2 und R3 gebildet wird. Über den Widerständen R1, R2 und R3 fällt die an der Anpassungseinheit ADJ eingangsseitig anliegende Spannung ab, so insbesondere die Versorgungsspannung U_V. Über einen zwischen den Widerständen R1 und R2 vorgesehenen vierten Spannungsteilerabgriff PT4 ist dieser über eine zweite Begrenzungsdiode D2 mit einer Betriebsversorgungsspannung VCC gekoppelt. Auf diese Weise wird das an dem vierten Spannungsteilerabgriff PT4 maximal anliegende Potential auf die Referenzspannung plus der Durchlassspannung der Diode D2 begrenzt. Auf diese Weise kann der Einsatzpunkt der Begrenzung der maximalen Eingangsleistung des Schaltnetzteils geeignet eingestellt werden.The Adaptation unit ADJ comprises a fourth voltage divider, the through resistances R1, R2 and R3 is formed. about the resistors R1, R2 and R3 fall the voltage applied to the matching unit ADJ on the input side from, so in particular the supply voltage U_V. About one between the resistors R1 and R2 provided fourth voltage divider tap PT4 this is about a second limiting diode D2 with an operating supply voltage Coupled VCC. In this way, this becomes the fourth voltage divider tap PT4 maximum applied potential to the reference voltage plus the Forward voltage of the diode D2 limited. In this way, the Starting point of limiting the maximum input power of the switching power supply be adjusted appropriately.

Die Betriebsversorgungsspannung VCC kann beispielsweise fünf Volt betragen und somit die an dem vierten Spannungsteilerabgriff PT4 maximal anliegenden Spannung auf zirka 5,7 Volt begrenzt werden. Der Filterkondensator CL3 filtert Störsignale aus.The Operating supply voltage VCC can be, for example, five volts and thus the at the fourth voltage divider tap PT4 maximum applied voltage to be limited to approximately 5.7 volts. The filter capacitor CL3 filters out interference signals.

Ein fünfter Spannungsteiler wird durch die Widerstände R2 und R3 gebildet, der einen fünften Spannungsteilerabgriff PT5 aufweist, dessen Potential an einen nicht-invertierenden Eingang des dritten Operationsverstärker OP3 geführt ist. Mittels eines sechsten Spannungsteilers, der durch Widerstände R4 und R5 gebildet ist wird an einem fünften Spannungsteilerabgriff PT6 eine weitere Referenzspannung abhängig von der Betriebsversorgungsspannung VCC erzeugt. Die Verstärkung des als nicht invertierenden Verstärkers mit begrenzter Kennlinie arbeitenden dritten Operationsverstärkers OP3 wird mittels der Gegenkoppelung von Widerständen R6 und R7 und eines ersten Transistors T1 eingestellt.One fifth Voltage divider is formed by the resistors R2 and R3, the a fifth voltage divider tap PT5 whose potential is applied to a non-inverting input the third operational amplifier OP3 guided is. By means of a sixth voltage divider, by resistors R4 and R5 is formed at a fifth Voltage divider tap PT6 another reference voltage depends on the operating supply voltage VCC generated. The reinforcement of the as a non-inverting amplifier with a limited characteristic operating third operational amplifier OP3 is by means of the negative feedback of resistors R6 and R7 and a first Transistor T1 is set.

Der erste Transistor T1 ist so verschaltet, dass er als Emitterfolger betrieben wird. Ferner ist ein zweiter Transistor T2 vorgesehen, der ebenfalls als Emitterfolger verschaltet ist und der basisseitig mit der Basis des ersten Transistors T1 gekoppelt ist, und emitterseitig mit dem Potential des dritten Spannungsteilers gekoppelt ist, das den Begrenzungswert LIMIT aufweist.Of the first transistor T1 is connected so that it serves as emitter follower is operated. Furthermore, a second transistor T2 is provided, which is also connected as emitter follower and the base side is coupled to the base of the first transistor T1, and emitter side is coupled to the potential of the third voltage divider, the has the limit value LIMIT.

Durch den Widerstand R8 wird sichergestellt, dass der Ausgang des dritten Operationsverstärkers OP3 sicher das Bezugspotential GND erreichen kann.By the resistor R8 ensures that the output of the third operational amplifier OP3 can safely reach the reference potential GND.

Bevorzugt sind der erste und der zweite Transistor T1, T2 gleich dimensioniert und weisen das gleiches Temperaturverhalten auf, wodurch Temperatureinflüsse weitgehend eliminiert werden und zwar durch das Kompensieren der temperaturabhängigen Basis-Emitter-Spannung des zweiten Transistors T2 durch die Kompensation der Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors T1.Prefers the first and the second transistor T1, T2 are the same size and have the same temperature behavior, whereby temperature influences largely be eliminated by compensating the temperature-dependent base-emitter voltage of the second transistor T2 by the compensation of the base-emitter voltage of the first transistor T1.

Die Widerstände R2a1 und R2a2 sind so vorgegeben, dass der Ausgang des Operationsverstärkers OP1 nicht unzulässig belastet werden kann und andererseits der Ausgangsspannungsbereich von T2 an den Spannungsbereich des Strommesswiderstands RSENS angepasst wird. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Widerstände R2a1, R2a2 in etwas gleiche Werte aufweisen.The resistors R2a1 and R2a2 are set so that the output of the operational amplifier OP1 not inadmissible can be loaded and on the other hand, the output voltage range T2 adapted to the voltage range of the current sense resistor RSENS becomes. It has proved to be advantageous if the resistors R2a1, R2a2 in somewhat the same values.

Die Funktionsweise der Anpassungseinheit ADJ ist im Folgenden näher erläutert. Ist der Begrenzungswert LIMIT kleiner als die Spannung an einem Knoten K1, über den der erste Transistor T1 emitterseitig mit dem Widerstand R7 verbunden ist, so sperrt die Basis-Emitterdiode des zweiten Transistor T2 und es fließt kein Strom durch den zweiten Transistor T2, mit der Folge, dass der Sollwert REF_I durch den zweiten Transistor T2 nicht beeinflusst wird. Die Anpassungseinheit ADJ ist zu diesem Zweck beispielsweise so dimensioniert, dass dies der Fall ist für eingangsseitig an der Anpassungseinheit anliegenden Spannung von kleiner 9 Volt.The How the adjustment unit works ADJ is explained in more detail below. is the LIMIT limit is less than the voltage at a node K1, over the first transistor T1 emitter side with the resistor R7 is connected, so locks the base-emitter diode of the second transistor T2 and it flows no current through the second transistor T2, with the result that the setpoint REF_I is not influenced by the second transistor T2 becomes. The adaptation unit ADJ is for this purpose, for example dimensioned so that this is the case for the input side of the matching unit applied voltage of less than 9 volts.

Überschreitet der Begrenzungswert LIMIT die Spannung an dem Knotenpunkt K1, so wird der zweite Transistor T2 leitend und begrenzt den Wert Begrenzungswertes LIMIT und damit auch den Wert des Sollwertes REF_I. Dies ist dann beispielsweise für eine an dem Eingang der Anpassungseinheit anliegende Spannung größer 9 Volt der Fall. Die Wirkungsweise der Anpassungseinheit ADJ ist derart, dass mit abnehmendem Wert der an ihrem Eingang anliegenden Spannung eine stärkere Begrenzung des Be grenzungswertes LIMIT und somit eine stärkere Begrenzung des Sollwertes REF_I erfolgt.exceeds the limiting value LIMIT the voltage at the node K1, so the second transistor T2 becomes conductive and limits the value limiting value LIMIT and thus also the value of the setpoint REF_I. This is then for example a voltage applied to the input of the matching unit voltage greater than 9 volts the case. The mode of action of the adaptation unit ADJ is such that with decreasing value of the voltage applied to its input a more Limitation of the limit value LIMIT and thus a stronger limitation of the setpoint REF_I.

Es können auch noch Zusatzdioden mit ihren Kathoden mit dem Knotenpunkt K1 gekoppelt sein und so auch noch weitere Begrenzerausgänge seitens der Anpassungseinheit ADJ zur Verfügung gestellt werden. Grundsätzlich kann alternativ zu dem zweiten Transistor T2 der zweite Spannungsteilerabgriffspunkt PT2 elektrisch leitend mit der Anode der ersten oder zweiten Zusatzdiode D3 oder D4 gekoppelt sein.It can also additional diodes with their cathodes with the node K1 be coupled and so also more Begrenzerausgänge part the adaptation unit ADJ be made available. Basically alternatively to the second transistor T2, the second voltage divider tap point PT2 electrically conductive with the anode of the first or second auxiliary diode D3 or D4 be coupled.

Anhand der 5a und 5b sind verschiedene Spannungen der Anpassungseinheit ADJ abhängig von der an ihrem Eingang anliegenden Spannungen, also insbesondere der Versorgungsspannung U_V, dargestellt. S1 bezeichnet dabei den Verlauf der Spannung, die an dem vierten Spannungsteilerabgriff PT4 anliegt und so an dem nicht invertierenden Eingang des dritten Operationsverstärkers OP3 anliegt. S2 bezeichnet die an dem Emitter des zweiten Transistors T2 anliegende Spannung und mithin den Begrenzungswert LIMIT in seinem Verlauf. S3 bezeichnet die an der Anode der ersten oder zweiten Zusatzdiode D3, D4 anliegende Spannung. In 5b ist der Verlauf S4 eines maximalen Ausschaltstromes dargestellt, bei dem jeweils ein Abschalten des Schaltelements TR1 erfolgt und der somit den maximalen Strom durch die Drosselspule L1 repräsentiert.Based on 5a and 5b are different voltages of the matching unit ADJ depending on the voltage applied to its input voltages, ie in particular the supply voltage U_V shown. S1 designates the course of the voltage which is applied to the fourth voltage divider tap PT4 and thus applied to the non-inverting input of the third operational amplifier OP3. S2 denotes the voltage applied to the emitter of the second transistor T2 and thus the limiting value LIMIT in its course. S3 denotes the voltage applied to the anode of the first or second auxiliary diode D3, D4. In 5b the course S4 of a maximum turn-off current is shown, in each of which a switching off of the switching element TR1 takes place and thus represents the maximum current through the inductor L1.

Durch eine geeignete Auslegung des dritten Spannungsteilers im Zusammenwirken mit der Begrenzungsdiode D2 und der Betriebsversorgungsspannung VCC kann der Einsatzpunkt der aktiven Begrenzung des maximalen durch die Drosselspule D1 fließenden Stroms geeignet vorgegeben werden und somit die Begrenzung der maximalen Eingangsleistung des Schaltnetzteils pro Pulsperiode des pulsbreitenmodulierten Steuersignals geeignet aktiv begrenzt werden. Durch dementsprechende Dimensionierung der weiteren Widerstände der Anpassungseinheit ADJ kann dann eine Empfindlichkeit für ein zunehmendes Begrenzen des maximalen Stroms durch die Drosselspule L1 bei entsprechend abnehmender Versorgungsspannung U_V geeignet eingestellt werden. Die Anpassungseinheit ADJ kann auch besonders einfach zu als integrierte Schaltkreise ausgebildete Regeleinheiten angebaut werden. Dadurch ist sie besonders vielseitig anwendbar.By a suitable design of the third voltage divider in cooperation with the limiting diode D2 and the operating supply voltage VCC can be the starting point of the active limitation of the maximum through the choke coil D1 is flowing Electricity can be given suitable and thus limiting the maximum Input power of the switching power supply per pulse period of the pulse width modulated Control signal suitable active limited. By accordingly Dimensioning of the further resistances of the adaptation unit ADJ can then have a sensitivity for one increasing limiting of the maximum current through the choke coil L1 suitable for correspondingly decreasing supply voltage U_V be set. The adjustment unit ADJ can also be special easy to control units designed as integrated circuits be grown. This makes it particularly versatile.

Claims (7)

Vorrichtung zum Betreiben eines Schaltnetzteils mit einem Schaltelement (TR1) und einer Regeleinheit (CTLR), deren Stellsignal (SG) ein pulsbreitenmoduliertes Steuersignal für das Schaltelement (TR1) ist, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist einen maximalen Eingangsstrom des Schaltnetzteils pro Pulsperiode des pulsbreitenmodulierten Steuersignals abhängig von einer für eine Versorgungsspannung des Schaltnetzteils repräsentativen Größe aktiv zu begrenzen.Device for operating a switching power supply with a switching element (TR1) and a control unit (CTLR) whose Actuating signal (SG) a pulse width modulated control signal for the switching element (TR1) is, wherein the device is adapted to a maximum Input current of the switching power supply per pulse period of the pulse width modulated Control signal dependent from one for a supply voltage of the switching power supply representative Size active to limit. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Vorrichtung eine Strom-Modus Regelung umfasst, deren Regelgröße einen Drosselspulenstrom durch die Drosselspule (L1) des Schaltnetzteils repräsentiert, wobei die Strom-Modus Regelung dazu ausgebildet ist einen Sollwert (REF_I) der Führungsgröße der Regelung abhängig von der für die Versorgungsspannung (U_V) des Schaltnetzteils repräsentativen Größe begrenzen.Apparatus according to claim 1, wherein the device comprises a current mode control whose controlled variable represents a choke current through the choke coil (L1) of the switched mode power supply, wherein the current mode control is designed to a setpoint value (REF_I) of the control variable of the control depending on the representative for the supply voltage (U_V) of the switching power supply Limit size. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Führungsgröße eine elektrische Spannung ist und die Strom-Modus Regelung dazu ausgebildet ist den Sollwert (REF_I) mittels eines nicht invertierenden Verstärkers mit begrenzter Kennlinie im Zusammenwirken mit einem als Emitterfolger verschalteten ersten Transistors (T1) abhängig von der für die Versorgungsspannung des Schaltnetzteils repräsentativen Größe einzustellen.Device according to one of the preceding claims, wherein the leader one electrical voltage is and the current mode scheme is designed to is the setpoint (REF_I) by means of a non-inverting amplifier limited characteristic in cooperation with one as emitter follower interconnected first transistor (T1) depending on the supply voltage of the switching power supply representative To adjust the size. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der ein zweiter als Emitterfolger verschaltete Transistor (T2) basisseitig mit der Basis des ersten Transistors (T1) gekoppelt ist und emitterseitig so mit der Strom-Modus Regelung gekoppelt ist, dass der Sollwert (REF_I) mittels des zweiten Transistors (T2) begrenzbar ist.Apparatus according to claim 3, wherein a second Transistor connected as emitter follower (T2) base side with the Base of the first transistor (T1) is coupled and emitter side so coupled with the current mode control is that the setpoint (REF_I) by means of the second transistor (T2) can be limited. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der der nichtinvertierende Verstärker einen Operationsverstärker (OP3) umfasst, dessen nichtinvertierender Eingang über einen Spannungsteiler mit einem Spannungspotential gekoppelt ist, das charakteristisch ist für die für die Versorgungsspannung des Schaltnetzteils repräsentative Größe, wobei dem Spannungsteiler ein Spannungsbegrenzer zugeordnet ist, mittels dessen eine maximal an dem nichtinvertierenden Eingang anliegende Spannung begrenzt wird.Device according to one of claims 3 or 4, wherein the non-inverting amplifier an operational amplifier (OP3), whose noninverting input via a Voltage divider is coupled with a voltage potential, the is characteristic of the for the supply voltage of the switching power supply representative size, where the voltage divider is assigned a voltage limiter by means of one of which is maximally adjacent to the non-inverting input Voltage is limited. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die für die Versorgungsspannung (U_V) des Schaltnetzteils repräsentative Größe einen Betriebszustand des Fahrzeugs repräsentiert.Device according to one of the preceding claims, wherein the one for the supply voltage (U_V) of the switching power supply representative Size one Operating state of the vehicle represents. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Betriebszustand des Fahrzeugs ein Betriebszustand des Motorstarts ist.Method according to Claim 6, in which the operating state of the vehicle is an operating state of the engine start.