DE102012201383A1

DE102012201383A1 - Ćuk-basierte Stromquelle

Info

Publication number: DE102012201383A1
Application number: DE201210201383
Authority: DE
Inventors: Andrea Logiudice; Giorgio Chiozzi
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2032-02-01
Also published as: CN102751864A; US20120194164A1; US8928297B2; US20150123636A1; CN104852568A; CN104852568B; US9641071B2; DE102012201383B4; CN102751864B

Abstract

Beschrieben wird eine geregelte Spannungsquelle, die aufweist:einen Eingangsanschluss (11), der dazu ausgebildet ist, eine Eingangsspannung (Vin) zu erhalten; einen Ausgangsanschluss (12), der dazu ausgebildet ist, an eine Last (Z) angeschlossen zu werden; einen Referenzanschluss (13), der dazu ausgebildet ist, an ein Referenzpotential angeschlossen zu werden; ein erstes induktives Speicherelement (21) und ein erstes Schaltelement (24) die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Reihenshaltung mit dem ersten induktiven Speicherelement (21) und dem Schaltelement (24) zwischen den Eingangsanschluss (11) und den Referenzanschluss (13) geschaltet ist; ein zweites induktives Speicherelement (23) und ein Freilaufelement (25), die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Reihenschaltung mit dem zweiten induktiven Speicherelement (23) und dem Freilaufelement (25) zwischen den Ausgangsanschluss (12) und den Referenzanschluss (13) geschaltet ist; ein kapazitives Speicherelement (22), das zwischen das erste induktive Speicherelement (21) und das zweite induktive Speicherelement (23) derart gekoppelt ist, dass das erste induktive Speicherelement (21), das kapazitive Speicherelement (22) und das zweite induktive Speicherelement (23) in Reihe zwischen den Eingangsanschluss (11) und den Ausgangsanschluss (12) geschaltet sind; eine erste Strommessschaltung (27), die dazu ausgebildet ist, einen Strom durch das Schaltelement (24), durch das Freilaufelement (25) oder eine Summe der Ströme durch das Schaltelement (24) und das Freilaufelement (25) zu messen und ein erstes Strommesssignal (S27) zu erzeugen, das abhängig von dem gemessenen Strom ist; und eine Steuerschaltung (30), die dazu ausgebildet ist, das Strommesssignal (S27) zu erhalten und ein Ansteuersignal (S30) für das Schaltelement (24) abhängig von dem ersten Strommesssignal (S27) zu erzeugen.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen eine Stromquelle, insbesondere eine Stromquelle, die auf einer Ćuk-Wandlertopologie basiert, und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Laststroms.
Stromquellen, die auf Schaltwandlertopologien beruhen, sind allgemein bekannt. Stromquellen dieser Art umfassen wenigstens ein induktives Speicherelement, wie beispielsweise eine Drossel, die an eine Last gekoppelt ist, und einen Pulsweitenmodulator. Der Pulsweitenmodulator erzeugt aus einer konstanten Versorgungsspannung eine pulsweitenmodulierte (PWM) Spannung, die an das induktive Speicherelement angelegt wird. In dieser Art von Spannungsquelle kann der Mittelwert eines Stromes durch das induktive Speicherelement und dadurch durch die Last durch Variieren eines Duty-Cycles (Tastverhältnisses) der PWM-Spannung eingestellt werden.
Das Erzeugen der PWM-Spannung, die an das induktive Speicherelement angelegt wird, kann Schaltvorgänge umfassen durch die zyklisch eine Spannungsquelle, die die konstante Versorgungsspannung bereitstellt, an das induktive Speicherelement anlegen. Diese Schaltvorgänge können elektromagnetische Interferenzen (EMI) erzeugen. Dies ist insbesondere dann ein Thema, wenn lange Versorgungsleitungen zwischen der Spannungsquelle und einem Controller, der das induktive Speicherelement enthält, vorhanden ist, wie es beispielsweise bei Automobilanwendungen der Fall ist, bei denen die Spannungsquelle beispielsweise eine Batterie ist und bei denen Controller über das ganze Auto verteilt sein können, wobei Versorgungsleitungen von mehreren Metern zwischen den Controllern und der Batterie vorhanden sein können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gesteuerte Stromquelle zur Verfügung zu stellen, bei der diese Probleme nicht auftreten, eine Steuerschaltung für eine gesteuerte Stromquelle zur Verfügung zu stellen und ein Verfahren zum Erzeugen eines Stromes zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch eine gesteuerte Stromquelle gemäß Anspruch 1, eine Steuerschaltung für ein Schaltelement in einer gesteuerten Stromquelle gemäß Anspruch 17 und durch ein Verfahren gemäß Anspruch 18 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine gesteuerte Stromquelle, die aufweist: einen Eingangsanschluss, der dazu ausgebildet ist, eine Eingangsspannung zu erhalten, einen Ausgangsanschluss, der dazu ausgebildet ist, an eine Last angeschlossen zu werden, und einen Referenzanschluss, der dazu ausgebildet ist, ein Referenzpotential zu erhalten. Ein erstes induktives Speicherelement und ein Schaltelement sind in Reihe geschaltet. Eine Reihenschaltung mit dem ersten induktiven Speicherelement und dem Schaltelement ist zwischen den Eingangsanschluss und den Referenzanschluss geschaltet. Ein zweites induktives Speicherelement und ein Freilaufelement sind in Reihe geschaltet. Eine Reihenschaltung mit dem zweiten induktiven Speicherelement und dem Freilaufelement ist zwischen den Ausgangsanschluss und den Referenzanschluss geschaltet. Ein kapazitives Speicherelement ist zwischen die ersten und zweiten induktiven Speicherelemente derart gekoppelt, dass das erste induktive Speicherelement, das kapazitive Speicherelement und das zweite induktive Speicherelement in Reihe zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet sind. Eine erste Strommessschaltung ist dazu ausgebildet, einen der Ströme durch das Schaltelement oder durch das Freilaufelement oder eine Summe der Ströme durch das Schaltelement und das Freilaufelement zu messen und ein erstes Strommesssignal zu erzeugen, das von dem gemessenen Strom abhängig ist. Eine Steuerschaltung ist dazu ausgebildet, das erste Strommesssignal zu erhalten und ein Ansteuersignal für das Schaltelement abhängig von dem ersten Strommesssignal zu erzeugen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel betrifft eine Steuerschaltung für ein Schaltelement in einer gesteuerten Stromquelle. Die Stromquelle umfasst einen Eingangsanschluss, der dazu ausgebildet ist, eine Eingangsspannung zu erhalten, einen Ausgangsanschluss, der dazu ausgebildet ist, an eine Last angeschlossen zu werden, und einen Referenzanschluss, der dazu ausgebildet ist, ein Referenzpotential zu erhalten. Ein erstes induktives Speicherelement und ein Schaltelement sind in Reihe geschaltet. Eine Reihenschaltung mit dem ersten induktiven Speicherelement und dem Schaltelement ist zwischen den Eingangsanschluss und den Referenzanschluss geschaltet. Ein zweites induktives Speicherelement und ein Freilaufelement sind in Reihe geschaltet. Eine Reihenschaltung mit dem zweiten induktiven Speicherelement und dem Freilaufelement ist zwischen den Ausgangsanschluss und den Referenzanschluss geschaltet. Ein kapazitives Speicherelement ist zwischen das erste und zweite induktive Speicherelement derart gekoppelt, dass das erste induktive Speicherelement, das kapazitive Speicherelement und das zweite induktive Speicherelement in Reihe zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet sind. Eine erste Strommessschaltung ist dazu ausgebildet, den Strom durch das Schaltelement oder das Freilaufelement oder eine Summe der Ströme durch das Schaltelement und durch das Freilaufelement zu messen und ein erstes Strommesssignal zu erzeugen, das abhängig von dem gemessenen Strom ist. Die Steuerschaltung ist dazu ausgebildet, das erste Strommesssignal zu erhalten und ein Ansteuersignal für das Schaltelement abhängig von dem ersten Strommesssignal zu erzeugen.
Ein drittes Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Laststromes. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer Schaltung mit einen Eingangsanschluss, der dazu ausgebildet ist, eine Eingangsspannung zu erhalten, einem Ausgangsanschluss, der dazu ausgebildet ist, an eine Last angeschlossen zu werden, und einem Referenzanschluss, der dazu ausgebildet, ein Referenzpotential zu erhalten. Ein erstes induktives Speicherelement und ein Schaltelement sind in Reihe geschaltet, wobei eine Reihenschaltung mit dem ersten induktiven Speicherelement und dem Schaltelement zwischen den Eingangsanschluss und den Referenzanschluss geschaltet ist. Ein zweites induktives Speicherelement und ein Freilaufelement sind in Reihe geschaltet, wobei eine Reihenschaltung mit dem zweiten induktiven Speicherelement und dem Freilaufelement zwischen den Ausgangsanschluss und den Referenzanschluss geschaltet ist. Ein kapazitives Speicherelement ist zwischen das erste und zweite induktive Speicherelement derart gekoppelt, dass das erste induktive Speicherelement, das kapazitive Speicherelement und das zweite induktive Speicherelement in Reihe zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss geschaltet sind. Das Verfahren umfasst das Messen eines Stromes durch das Schaltelement oder durch das Freilaufelement oder einer Summe der Ströme durch das Schaltelement und das Freilaufelement, um ein erstes Strommesssignal zu erzeugen, das abhängig von dem gemessenen Strom ist. Das Verfahren umfasst außerdem das Erzeugen eines Ansteuersignals für das Schaltelement abhängig von dem ersten Strommesssignal.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Diese Zeichnungen dienen zur Erläuterung des Grundprinzips, so dass nur solche Merkmale dargestellt sind, die zum Verständnis des Grundprinzips notwendig sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Merkmale innerhalb der Zeichnungen.
1 veranschaulicht ein Schaltbild einer Stromquelle, die eine Ćuk-Wandlertopologie aufweist;
2 veranschaulicht das Funktionsprinzip der Stromquelle gemäß 1 beim Anlaufen;
3 veranschaulicht das Funktionsprinzip der Stromquelle gemäß 1 im eingeschwungenen Zustand;
4 veranschaulicht ein Schaltbild einer gesteuerten Stromquelle mit einer Ćuk-Wandlertopologie gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
5 veranschaulicht Zeitverläufe, um das Funktionsprinzip einer Steuerschaltung der Stromquelle gemäß 4 zu veranschaulichen;
6 veranschaulicht ein Schaltbild einer gesteuerten Stromquelle mit einer Ćuk-Wandlertopologie gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
7 zeigt Zeitverläufe, die das Funktionsprinzip einer Steuerschaltung der Stromquelle gemäß 6 veranschaulichen;
8 veranschaulicht ein Schaltbild einer gesteuerten Stromquelle mit einer Ćuk-Wandlertopologie gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
9 zeigt Zeitverläufe, die das Funktionsprinzip einer Steuerschaltung der Stromquelle gemäß 8 veranschaulichen;
10 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung der Stromquelle gemäß 4; und
11 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung der Stromquelle gemäß 4.
1 veranschaulicht eine Stromquelle mit einer Ćuk-Wandlertopologie. Die Stromquelle umfasst einen Eingangsanschluss 11, der dazu ausgebildet ist, eine Eingangsspannung Vin zu erhalten, eine Ausgangsklemme 12, die dazu ausgebildet ist, an eine Last Z (in gestrichelten Linien dargestellt) angeschlossen zu werden, und einen Referenzanschluss, der dazu ausgebildet ist, an ein Referenzpotential GND, wie beispielsweise Masse, angeschlossen zu werden. Die Eingangsspannung Vin ist beispielsweise eine auf das Referenzpotential GND bezogene Spannung. Die Stromquelle umfasst weiterhin ein erstes induktives Speicherelement 21, wie beispielsweise eine Drossel, ein kapazitives Speicherelement 22, wie beispielsweise einen Kondensator, ein zweites induktives Speicherelement 23, wie beispielsweise eine Drossel, ein gesteuertes Schaltelement 24 und ein Freilaufelement 25. Das Schaltelement 24 kann als herkömmlicher elektronischer Schalter wie beispielsweise als MOSFET, IGBT oder Bipolartransistor, ausgebildet sein. Das Freilaufelement 25 kann als passives Freilaufelement, wie beispielsweise als Diode (wie in 1 dargestellt), ausgebildet sein, oder kann als aktives Freilaufelement, wie beispielsweise als elektronischer Schalter, ausgebildet sein.
Das erste induktive Speicherelement 21 ist in Reihe zu dem Schaltelement 24 geschaltet, um eine erste Reihenschaltung zu bilden, wobei die erste Reihenschaltung zwischen den Eingangsanschluss 11 und den Referenzanschluss 13 geschaltet ist. Das zweite induktive Speicherelement 23 ist in Reihe zu dem Freilaufelement 25 geschaltet, um eine zweite Reihenschaltung zu bilden, wobei die zweite Reihenschaltung zwischen den Ausgangsanschluss 12 und den Referenzanschluss 13 geschaltet ist. Außerdem ist das kapazitive Speicherelement 22 so zwischen die ersten und zweiten induktiven Speicherelemente 21, 23 geschaltet, dass das erste induktive Speicherelement 21, das kapazitive Speicherelement 22 und das zweite induktive Speicherelement 23 in Reihe zwischen den Eingangsanschluss 11 und den Ausganganschluss 12 geschaltet sind.
Die in 1 dargestellte Stromquelle ist geeignet, einen Ausgangsstrom mit einem steuerbaren Mittelwert an eine Last, wie beispielsweise eine Leuchtdioden-(LED)-Anordnung Z (wie in 1 dargestellt) zu liefern, oder auch an eine beliebige andere Last zu liefern, die einen annähernd konstanten Versorgungs- oder Laststrom benötigt. Bei der Stromquelle gemäß 1 entspricht ein Eingangsstrom der Stromquelle einem ersten Strom I1 durch das erste induktive Speicherelement 21 und ein Ausgangsstrom der Stromquelle entspricht einem zweiten Strom I2 durch das zweite induktive Speicherelement 23. Die Stromrichtung des Ausgangsstroms I2 ist wie in 1 dargestellt. Der Ausgangsstrom I2 fließt von dem Ausgangsanschluss 12 durch das zweite induktive Speicherelement 23. Entsprechend ist eine Ausgangsspannung Vout, also eine durch den Ausgangsstrom I2 an der Last Z verursachte Spannung, eine negative Spannung.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der Stromquelle gemäß 1 ist nachfolgend anhand der 2 und 3 erläutert. In die 2 und 3 sind Zeitverläufe des ersten Stroms I1, des zweiten Strom I2, eines dritten Stroms I3 (in durchgezogenen Linien dargestellt) durch das Schaltelement 24 und ein vierter Strom I4 (in gestrichelten Linien dargestellt) durch das Freilaufelement 25 während einer Anlaufphase (vgl. 2) und in einem eingeschwungenen Zustand (vgl. 3) dargestellt. In 2 bezeichnet t0 einen Zeitpunkt, zu dem während einer Anlaufphase der Stromquelle das Schaltelement 24 zum ersten Mal eingeschaltet wird. Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass die Eingangsspannung Vin vor dem ersten Zeitpunkt t0 an den Eingangsanschluss 11 angelegt wurde. Nachdem die Eingangsspannung Vin an den Eingangsanschluss 11 angelegt wurde und bevor das erste Schaltelement 24 zum ersten Mal eingeschaltet wird, wird das kapazitive Speicherelement 22 geladen, bis eine Spannung V22 über dem kapazitiven Speicherelement 22 der Eingangsspannung Vin entspricht. Während dieses Ladeprozesses fließt ein Eingangsstrom I1 durch das erste induktive Speicherelement 21. Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass dieser Ladeprozess vor dem ersten Zeitpunkt t0 beendet wurde, so dass der erste Strom I1 zum Zeitpunkt t0 Null ist.
Zu Zwecken der Erläuterung sei außerdem angenommen, dass das erste Schaltelement 24 zum ersten Zeitpunkt t0 eingeschaltet wird und zu einem zweiten Zeitpunkt t1, der nach dem ersten Zeitpunkt t0 liegt, ausgeschaltet wird. Wenn das erste Schaltelement 24 zum ersten Zeitpunkt t0 eingeschaltet wird, steigt der erste Strom I1 linear oder annähernd linear an. Der Anstieg (Steigung) des ersten Stromes I1 ist abhängig von der Eingangsspannung Vin und abhängig von einer Induktivität L1 des ersten induktiven Speicherelements wie folgt: dI1 / dt = Vin / L1 (1)
Bevor das erste Schaltelement 24 zum ersten Zeitpunkt t0 eingeschaltet wird, ist das elektrische Potential an einem Schaltungsknoten 26 zwischen dem kapazitiven Speicherelement 22, dem zweiten induktiven Speicherelement 23 und dem Freilaufelement 25 annähernd gleich dem Referenzpotential GND. Wenn das erste Freilaufelement 24 zum ersten Zeitpunkt t0 eingeschaltet wird, sinkt dieses Potential am Knoten 26 auf ein negatives Potential ab, wobei der Absolutwert dieses negativen Potentials dem Absolutwert der Spannung V22 über dem kapazitiven Speicherelement 22 entspricht und daher dem Absolutwert der Eingangsspannung Vin entspricht. Dieses negative Potential am Schaltungsknoten 26 bewirkt, dass der zweite Strom I2 linear oder annähernd linear ansteigt, wobei ein Anstieg dieses Stroms I2 abhängig ist von der Spannung über dem kapazitiven Speicherelement 22 und der Spannung über der Last Z.
Wenn das Schaltelement 24 eingeschaltet ist, ist der vierte Strom I4 durch das Freilaufelement 25 null und sowohl der erste Strom I1, als auch der zweite Strom I2 fließen durch das Schaltelement 24, so dass der dritte Strom I3 die Summe des ersten Stroms I1 und des zweiten Stroms I2 ist.
Wenn das Schaltelement 24 zum zweiten Zeitpunkt t1 ausgeschaltet wird, fließt der erste Strom I1 aufgrund der in dem induktiven Speicherelement 21 gespeicherten Energie weiter, und der zweite Strom I2 fließt aufgrund der in dem zweiten induktiven Speicherelement 23 gespeicherten magnetischen Energie weiter. Der erste Strom I1 fließt in das kapazitive Speicherelement 22 und über das Freilaufelement 25 und lädt das kapazitive Speicherelement 22 wieder auf, und der zweite Strom I2 fließt durch das Freilaufelement 25. Die ersten und zweiten Ströme I1, I2 nehmen linear oder annähernd linear ab, nachdem das Schaltelement 24 zum Zeitpunkt t1 ausgeschaltet wurde. Die ersten und zweiten Ströme I1, I2 nehmen ab, bis das erste Schaltelement 24 zu einem dritten Zeitpunkt t2 wieder eingeschaltet wird, zu dem ein neuer Schaltzyklus beginnt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Stromquelle 24 im kontinuierlichen Strombetrieb (engl.: continuous-current mode) betrieben. In diesem kontinuierlichen Strombetrieb sind die Einschaltzeitpunkte und die Ausschaltzeitpunkte des Schaltelements 24 so aneinander angepasst, dass weder der Eingangsstrom I1 noch der Ausgangsstrom I2 auf null absinken. 3 veranschaulicht Zeitverläufe des ersten Stroms I1, des zweiten Stroms I2 und der dritten und vierten Ströme I3, I4 im eingeschwungenen Zustand eines auf einer Ćuk-Topologie basierenden Stromreglers, der im kontinuierlichen Strombetrieb arbeitet. 3 veranschaulicht zwei aufeinander folgende Schaltzyklen des Schaltelements 24. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel haben diese Schaltzyklen jeweils eine Dauer T, wobei in jedem Schaltzyklus das Schaltelement 24 für eine Ein-Dauer Ton eingeschaltet wird und für eine Aus-Dauer Toff ausgeschaltet wird. Im eingeschwungenen Zustand sind die Mittelwerte der ersten und zweiten Ströme I1, I2 konstant, d. h. die Startwerte, ausgehend von denen die ersten und zweiten Ströme I1, I2 zu Beginn der Ein-Dauern anzusteigen beginnen, entsprechen den Endwerten, auf welche die ersten und zweiten Ströme I1, I2 am Ende der Aus-Dauer absinken.
Der Mittelwert des Ausgangsstroms I2 kann vergrößert werden durch Vergrößern des Duty-Cycles für mehrere Schaltzyklen, bevor der Duty-Cycle wieder auf einen Wert eingestellt wird, bei dem die Stromquelle im eingeschwungenen Zustand arbeitet, und der Mittelwert des zweiten Stroms I2 kann verringert werden durch Verringern des Duty-Cycles für mehrere Schaltzyklen, bevor der Duty-Cycle wieder auf einen Wert eingestellt wird, bei dem die Stromquelle im eingeschwungenen Zustand arbeitet. Der Duty-Cycle D ist der Quotient Ton/T zwischen der Ein-Dauer Ton und der Gesamtdauer T eines Schaltzyklus, so dass das Erhöhen des Duty-Cycles D äquivalent ist zu einem Erhöhen der Dauer der Ein-Dauer Ton (bei einer gegebenen Periodendauer T eines Schaltzyklus), und das Verringern des Duty-Cycles ist äquivalent zu einem Verringern der Ein-Dauer Ton.
In einer geregelten Stromquelle, wie der Stromquelle gemäß 1, ist es wünschenswert, den Ausgangsstrom (wie beispielsweise den Ausgangsstrom 12 gemäß 1) oder, genauer, einen Mittelwert eines Ausgangsstroms auf einen gewünschten Wert einzustellen. Bei der gesteuerten Stromquelle gemäß 1 kann der Ausgangsstrom I2 eingestellt werden durch geeignetes Einstellen eines Duty-Cycle einer Schaltoperation des Schaltelements 24. Um den Ausgangsstrom zu regeln kann der Duty-Cycle abhängig von dem Momentanwert des Ausgangsstroms I2 oder abhängig von dem Mittelwert des momentanen Ausgangsstroms I2 eingestellt werden. Daher erfordert das Einstellen des Duty-Cycles der Schaltoperation des Schaltelements 24 eine Information über den Ausgangsstrom I2. Der Ausgangsstrom könnte am Ausgangsanschluss gemessen werden. Dies erfordert allerdings eine Strommessschaltung, die bei einem floatenden Potential, wie dem Ausgangspotential der Stromquelle, arbeitet. Das Messen des Ausgangsstroms I2 kann das Bereitstellen eines Shunt-Widerstandes umfassen, durch den der Ausgangsstrom I2 fließt, und kann das Auswerten eines Spannungsabfalls über diesen Widerstand umfassen. Allerdings wäre aufgrund der Stromrichtung des Ausgangsstroms die auszuwertende Spannung eine negative Spannung bezogen auf das Referenzpotential. Das Verarbeiten von positiven und negativen Spannungen in einer integrierten Schaltung ist schwierig, so dass dies ein weiterer Grund dafür ist, weshalb das Messen des Ausgangsstroms schwierig ist.
4 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stromquelle, die auf der in 1 dargestellten Ćuk-Topologie basiert. Die Stromquelle gemäß 4 umfasst außerdem eine erste Strommessschaltung 27, die zwischen den Referenzanschluss 13 und einen dem Schaltelement 24 und dem Freilaufelement 25 gemeinsamen Knoten 28 geschaltet ist. Der Strom zwischen diesem Schaltungsknoten 28 dem Referenzanschluss 13 entspricht der Summe des dritten Stroms I3 durch das Schaltelement 24 und des vierten Stroms I4 durch das Freilaufelement 25. Die Strommessschaltung 27 ist dazu ausgebildet, den Strom zwischen dem Schaltungsknoten 28 und dem Referenzanschluss 13 zu messen und ein Strommesssignal S27 zu erzeugen, das abhängig von diesem Strom I3 + I4 ist. Die Strommessschaltung 27 kann wie eine herkömmliche Strommessschaltung ausgebildet sein, wie beispielsweise als Strommessschaltung mit einem Stromspiegel. Strommessschaltungen sind allgemein bekannt, so dass diesbezüglich keine weiteren Erläuterungen notwendig sind.
Gemäß 4 umfasst die Stromquelle außerdem eine Steuerschaltung 30, der das Strommesssignal S27 und ein Referenzsignal Iref zugeführt sind. Das Referenzsignal repräsentiert den gewünschten Mittelwert des Ausgangstroms I2. Die Steuerschaltung 30 ist dazu ausgebildet, ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Ansteuersignal S30 zu erzeugen. Dem Schaltelement 24 ist das pulsweitenmodulierte (PWM) Ansteuersignal S30 an seinem Steuereingang zugeführt. Das Ansteuersignal S30 ist dazu ausgebildet, das Schaltelement 24 zyklisch ein- und auszuschalten, um den Ausgangsstrom I2 so einzustellen, dass dessen Mittelwert dem Referenzwert Iref entspricht oder wenigstens von diesem Referenzwert Iref abhängig ist.
Das Funktionsprinzip der Steuerschaltung 30 zum Erzeugen des PWM-Ansteuersignals S30 abhängig von dem Strommesssignal S27 und dem Referenzwert Iref wird nachfolgend anhand von 5 erläutert. 5 veranschaulicht Zeitverläufe des Strommesssignals S27 und des Ansteuersignals S30 für zwei aufeinander folgende Schaltzyklen. Die Steuerschaltung 30 gemäß 4 ist dazu ausgebildet, das Ansteuersignal S30 so zu erzeugen, dass einzelne Schaltzyklen dieselbe Dauer aufweisen, wobei die Steuerschaltung 30 den Duty-Cycle D und, dadurch, die Ein-Dauer Ton in jedem Schaltzyklus abhängig von dem Strommesssignal S27 einstellt. Die Steuerschaltung 30 ist beispielsweise als digitale Schaltung ausgebildet, die intern eine digitale Darstellung des Strommesssignals S27 erzeugt, das Strommesssignal S27 verarbeitet und ein digitales Ansteuersignal S30 erzeugt, das entweder einen Ein-Pegel oder einen Aus-Pegel aufweist. Das Schaltelement 24 wird eingeschaltet, wenn das Ansteuersignal S30 einen Ein-Pegel aufweist, und das Schaltelement 24 wird ausgeschaltet, wenn das Ansteuersignal S30 einen Aus-Pegel aufweist.
Optional ist eine Treiberstufe oder Verstärkerstufe 31 (in gestrichelten Linien dargestellt) zwischen die Steuerschaltung 30 und das Schaltelement 24 geschaltet. Die Verstärkerstufe 31 verstärkt das Ausgangssignal der Steuerschaltung 30, um einen Signalpegel zu erhalten, der geeignet ist, das Schaltelement 24 anzusteuern. Das Schaltelement 24 ist beispielsweise als MOSFET, insbesondere n-MOSFET, oder ist als IGBT oder als Bipolartransistor ausgebildet.
Die Steuerschaltung 30 ist dazu ausgebildet, einen Mittelwert des Ausgangsstroms I2 abhängig von dem Strommesssignal S27 während eines Schaltzyklus zu erzeugen und den Duty-Cycle eines nachfolgenden Schaltzyklus abhängig von dem berechneten Mittelwert des Ausgangsstroms I2 einzustellen. 5 veranschaulicht die Zeitverläufe für zwei Schaltzyklen, einen ersten Schaltzyklus n und einen nachfolgenden zweiten Schaltzyklus n + 1. Ton_n bezeichnet die Ein-Dauer im ersten Schaltzyklus und Ton_n+1 bezeichnet die Ein-Dauer im zweiten Schaltzyklus. Der Duty-Cycle im ersten Schaltzyklus ist D_n, und der Duty-Cycle im zweiten Schaltzyklus ist D_n+1.
Die Steuerschaltung 30 ist dazu ausgebildet, einen ersten Mittelwert des durch das Strommesssignal S27 repräsentierten Stromes zu erzeugen, also des dritten Stroms I3 durch den Schalter 24 plus dem vierten Strom I4 durch das Freilaufelement 25. Dieser Strom entspricht dem Strom I3 durch den Schalter 24 während der Ein-Dauer und entspricht dem Strom I4 durch das Freilaufelement 25 während der Aus-Dauer. Im eingeschwungenen Zustand entspricht der Mittelwert I2_m des Laststroms I2 dem Mittelwert I4_m des vierten Stroms I4 durch das Freilaufelement 25. Der Mittelwert I1_m des Eingangsstroms I1 entspricht dem Mittelwert I3_m des dritten Stroms I3 durch den Schalter 24: I2_m = I4 (2a) I1_m = I3_m (2b).
Dies gilt, da ein Mittelwert des Stroms durch den Kondensator 22 null ist. Das Strommesssignal S27 repräsentiert die Summe I3 + I4 der dritten und vierten Ströme I3, I4, wobei der dritte Strom I3 null ist, wenn das Schaltelement 24 ausgeschaltet ist, und der vierte Strom I4 null ist, wenn das Schaltelement 24 eingeschaltet ist.
Die Steuerschaltung 30 ist dazu ausgebildet, das Strommesssignal S27 abzutasten und den Mittelwert I2_m des Ausgangsstroms I2 abhängig von wenigstens einem durch Abtasten des Strommesssignals S27 erhaltenen Abtastwert zu ermitteln.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel tastet die Steuerschaltung 30 das Strommesssignal S27 entweder in der Mitte einer Ein-Dauer oder in der Mitte einer Aus-Dauer ab.
Da die Information über den Duty-Cycle D_n im ersten Schaltzyklus n in der Steuerschaltung 30 vorhanden ist, können die Abtastzeitpunkte ts_n1, ts_n2 auf einfache Weise wie folgt erhalten werden: ts_n1 = Ton_n·0,5 = Dn·T·0,5 (3a), ts_n2 = Ton_n + Toff_n·0,5 = (1 + D_n)·T·0,5 (3b).
In den Gleichungen (3a) und (2b) bezeichnet ts_n1 den Abtastzeitpunkt in der Mitte der Ein-Dauer und ts_n2 bezeichnet den Abtastzeitpunkt in der Mitte der Aus-Dauer, wobei die ersten und zweiten Abtastzeitpunkte ts_n1, ts_n2 Zeitpunkte sind, die auf den Beginn des Schaltzyklus bezogen sind. Es sei angenommen, dass S27_n1, S27_n2 Abtastwerte sind, die durch Abtasten des Strommesssignals S27 zu den ersten und zweiten Abtastzeitpunkten ts_n1, ts_n2 erhalten werden. Diese Abtastwerte S27_n1, S27_n2 sind im eingeschwungenen Zustand des Reglers gleich. Für das Integral des Stroms I4 durch das Freilaufelement während eines Schaltzyklus mit einer Dauer T gilt:
wobei S27_n1, S27_n2 die Abtastwerte bezeichnet und ”a” einen Proportionalitätsfaktor zwischen dem Strommesssignal S27 und dem Strom I3 + I4 durch die Strommessschaltung bezeichnet. Anhand der Gleichung (4) kann der Mittelwert I4_m des vierten Stroms I4 und, daher, der Mittelwert I2_m des Ausgangsstroms I2 wie folgt berechnet werden: I2_m = a·S27_n1·(1 – D_n) = a·S27_n2·(1 – D_n) (5), wobei I2_m den Mittelwert des Laststroms bezeichnet.
Da bezugnehmend auf die vorangehende Erläuterung zu 5 der Abtastwert S27 des Stroms durch das Schaltelement 24 und der Abtastwert S27_n2 des Stroms I4 durch das Freilaufelement 25 gleich sind, wäre es ausreichend, nur den dritten Strom I3 oder nur den vierten Strom I4 an die Steuerschaltung 30 zu liefern. 6 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Stromquelle, bei der die Strommessschaltung 27 nur zwischen das Schaltelement 24 und den Referenzanschluss 13 geschaltet ist, so dass das Strommesssignal S27 nur den Strom I3 durch das Schaltelement 24 repräsentiert. 7 veranschaulicht das Strommesssignal S27 der Stromquelle gemäß 6, wobei erneut Zeitverläufe während zwei aufeinander folgenden Schaltzyklen dargestellt sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel tastet die Steuerschaltung 30 das Strommesssignal S27 zu dem durch die Gleichung (2a) gegebenen ersten Abtastzeitpunkt ts_n1 ab. Der Mittelwert I2_m des Laststroms 12 kann anhand des Abtastwerts S27_n1 unter Verwendung der Gleichung (4) berechnet werden. Abhängig von dem Mittelwert I2_m, der während des ersten Schaltzyklus ermittelt wurde, wird der Duty-Cycle D_n+1 des nachfolgenden zweiten Schaltzyklus abhängig von dem Referenzwert Iref eingestellt. Es gilt: D_n+1 = f(Iref, S27_n) (6).
Hier bezeichnet f(.) eine in der Steuerschaltung 30 implementierte Funktion, die den Duty-Cycle D_n+1 abhängig von dem Referenzwert Iref und dem Abtastwert S27_n berechnet, wobei S27_n einen der zuvor erläuterten Abtastwerte S27_n1, S27_n2 bezeichnet.
8 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Stromquelle. Bei dieser Stromquelle ist die erste Strommessschaltung 27 zwischen das Freilaufelement 25 und den Referenzanschluss 13 geschaltet, so dass das Strommesssignal S27 den vierten Strom I4 durch das Freilaufelement 25 repräsentiert. 9 veranschaulicht Zeitverläufe des Strommesssignals S27 für zwei aufeinander folgende Schaltzyklen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuerschaltung 30 dazu ausgebildet, das Strommesssignal S27 zu dem zweiten Abtastzeitpunkt ts_n2 abzutasten, d. h. in der Mitte der Aus-Dauer Toff_n. Wie zuvor erläutert wurde, kann der Mittelwert I2_m des Laststroms I2 anhand des Abtastwerts S27_n2 unter Verwendung der Gleichung (5) erhalten werden. Der Duty-Cycle D_n+1 des nächsten Schaltzyklus kann unter Verwendung der Gleichung (6) berechnet werden.
Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist die Steuerschaltung 30 dazu ausgebildet, den Ausgangsstrom I2 anhand des Eingangsstroms I1 und der Summe I3 + I4 der dritten und vierten Ströme I3, I4 wie folgt zu berechnen. I2 = I3 + I4 – I1 (7), wobei die Summe I3 + I4 anhand einer Strommessschaltung 27 erhalten werden kann, die gemäß 4 verschaltet ist, und wobei I1 durch Messen des Eingangsstroms erhalten werden kann.
Die anhand der 4 bis 9 erläuterte Steuerschaltung 30 kann als digitale Schaltung ausgebildet sein. In diesem Fall wird der Duty-Cycle D_n+1 eines nächsten Schaltzyklus mathematisch anhand von Gleichung (5) berechnet.
Die Steuerschaltung 30 kann jedoch auch als analoge Schaltung ausgebildet sein. In diesem Fall wird der Duty-Cycle ”automatisch” an einen Wert angepasst, bei dem die Stromquelle im eingeschwungenen Zustand arbeitet. 10 veranschaulicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung 30, die als analoge Schaltung ausgebildet ist, für die Stromquelle gemäß 4. Bei dieser Steuerschaltung 30 wird der Ausgangsstrom gemäß Gleichung (6) berechnet. Diese Steuerschaltung 30 umfasst eine zweite Strommessschaltung 29, die dazu ausgebildet ist, den Eingangsstrom I1 zu messen und ein Strommesssignal S29 zu erzeugen, die den Eingangsstrom I1 repräsentiert. Das erste Strommesssignal S27 repräsentiert die Summe der Ströme I3, I4 durch das Schaltelement 24 und das Freilaufelement 25 und kann wie in 4 dargestellt erhalten werden. In 10 sind außer den Strommesssignalen S27, S29 die Ströme I1, I3 + I4, die durch diese Strommesssignale repräsentiert sind, ebenfalls dargestellt. Zu Zwecken der Erläuterung sei angenommen, dass ein Proportionalitätsfaktor zwischen S27 und I3 + I4 bzw. zwischen S29 und I1 eins (1) ist, so dass in der nachfolgenden Erläuterung und in den zugehörigen Gleichungen I3 + I4 äquivalent zu S27 und I1 äquivalent zu S29 ist. Wenn die Proportionalitätsfaktoren nicht eins (1) sind, müssen die Proportionalitätsfaktoren in hinlänglich bekannter Weise berücksichtigt werden.
Die Steuerschaltung 30 gemäß 10 ist dazu ausgebildet, ein Steuersignal Sc zu erzeugen, das eine Differenz zwischen dem Laststrom (Ausgangsstrom) I2 und einem Referenzwert Iref repräsentiert. Hierzu umfasst die Steuerschaltung 30 ein erstes Berechnungselement 31, das das zweite Strommesssignal S29, das den Eingangsstrom I1 repräsentiert, von dem ersten Strommesssignal S27, das die Summe I3 + I4 der Ströme durch den Schalter 23 und das Freilaufelement 25 repräsentiert, subtrahiert, wobei diese Summe I3 + I4 gleich der Summe des Eingangsstroms I1 und des Ausgangsstroms I2 ist. Ein Ausgangssignal S31 des ersten Berechnungselements 31 repräsentiert den Laststrom 12. Ein zweites Berechnungselement 32 subtrahiert den Referenzwert Iref von diesem Signal S31, das den Ausgangsstrom I2 repräsentiert. Das Steuersignal Sc repräsentiert die Differenz zwischen dem Ausgangsstrom I2 und dem Referenzstrom Iref. Dieses Stromssignal Sc ist einem Hystereseregler 34 zugeführt, der das Ansteuersignal S30 erzeugt. Ein Verstärker 35 ist optional zwischen den Ausgang des Hysteresereglers 34 und des Schaltelements 24 geschaltet. Der Hystereseregler 34 ist beispielsweise als Schmitt-Trigger ausgebildet. Optional wird das Steuersignal Sc mittels eines Gewichtungselements 33 mit einem ersten Koeffizienten K1 multipliziert, bevor das Steuersignal Sc dem Controller 34 zugeführt wird.
In diesem Controller wird das Ansteuersignal S30, und insbesondere der Duty-Cycle des Ansteuersignals S30 so geregelt, dass gilt: K2·(I2 – Iref) = 0.
Gemäß einer weiteren Option (in 10 in gestrichelten Linien dargestellt) ist das Steuersignal Sc auch abhängig von einer Differenz zwischen dem Eingangsstrom I1 und einem Mittelwert I1_m des Eingangsstroms gemäß Sc = K1·(I2 – Iref) + K2·(I1 – I1_m) (8), wobei I1_m den Mittelwert des Eingangsstroms I1 bezeichnet und K1 ein optionaler Gewichtungsfaktor ist. Der Mittelwert des Eingangsstroms I1_m wird durch eine Mittelwertberechnungseinheit 41 berechnet, der das Eingangsstromsignal S29 zugeführt ist. Eine Berechnungseinheit 42 berechnet die Differenz zwischen dem Eingangsstrom I1 und dem korrespondierenden Mittelwert I1_m, wobei diese Differenz mittels einer weiteren Gewichtungseinheit 44 mit einem Gewichtungsfaktor K2 gewichtet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuersignal Sc am Ausgang einer weiteren Berechnungseinheit verfügbar, der die gewichtete Differenz K1·(I2 – Iref) an einem ersten Eingang und die gewichtete Differenz K2·(I1 – I1_m) an einem zweiten Eingang zugeführt ist. Das Berücksichtigen des Eingangsstroms I1 bei der Erzeugung des Ansteuersignals und daher bei der Regelung des durch die geregelte Stromquelle erzeugten Laststroms I2 erhöht die Stabilität des Reglers bzw. der geregelten Stromquelle.
Gemäß einem in 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Regelsignal oder Steuersignal Sc einem Controller 36 zugeführt, der beispielsweise ein Proportionalverhalten (P-Verhalten) oder ein Proportional-Integral-Verhalten (PI-Verhalten) aufweist. Am Ausgang des Controllers 36 steht ein modifiziertes Regelsignal S36 zur Verfügung, das mit einem periodischen Signal, wie beispielsweise einem Sägezahnsignal, durch einen Komparator 37 verglichen wird. Das Ansteuersignal steht am Ausgang des Komparators 37 zur Verfügung, wobei das Ansteuersignal S30 jedes Mal dann einen Ein-Pegel annimmt, wenn das Steuersignal Sc größer ist als das Sägezahnsignal, und einen Aus-Pegel jedes Mal dann annimmt, wenn das Regelsignal geringer ist als das Sägezahnsignal.
Optional weist der Controller 36 gemäß 11 eine Strombegrenzungsschaltung auf, die das Schaltelement 24 jedes Mal dann ausschaltet, wenn der Gesamtstrom, d. h. die Summe des Eingangsstroms I1 und des Ausgangsstroms I2, einen Stromgrenzwert I_LIM erreicht. Ein Komparator 38 vergleicht das erste Messsignal S27, das die Summe I3 + I4 repräsentiert, mit dem Stromgrenzwert I_LIM und schaltet das Schaltelement 24 jedes Mal dann aus, wenn das erste Strommesssignal S27 den Stromgrenzwert (Referenzstromwert) I_LIM erreicht. In diesem Fall ist das Ansteuersignal S30 am Ausgang eines UND-Gatters 38 verfügbar, der das Ausgangssignal S38 des Komparators 38 und das Ausgangssignal des Komparators 37 an Eingangsanschlüssen zugeführt sind und das Ansteuersignal S30 an seinem Ausgangsanschluss erzeugt.
Abschließend sei erwähnt, das Merkmale, die im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel erläutert wurden, auch dann mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, wenn dies zuvor nicht explizit erwähnt wurde.

Claims

Geregelte Stromquelle, die aufweist: einen Eingangsanschluss (11), der dazu ausgebildet ist, eine Eingangsspannung (Vin) zu erhalten; einen Ausgangsanschluss (12), der dazu ausgebildet ist, an eine Last (Z) angeschlossen zu werden; einen Referenzanschluss (13), der dazu ausgebildet ist, an ein Referenzpotential (GND) angeschlossen zu werden; ein erstes induktives Speicherelement (21) und ein erstes Schaltelement (24) die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Reihenshaltung mit dem ersten induktiven Speicherelement (21) und dem Schaltelement (24) zwischen den Eingangsanschluss (11) und den Referenzanschluss (13) geschaltet ist; ein zweites induktives Speicherelement (23) und ein Freilaufelement (25), die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Reihenschaltung mit dem zweiten induktiven Speicherelement (23) und dem Freilaufelement (25) zwischen den Ausgangsanschluss (12) und den Referenzanschluss (13) geschaltet ist; ein kapazitives Speicherelement (22), das zwischen das erste induktive Speicherelement (21) und das zweite induktive Speicherelement (23) derart gekoppelt ist, dass das erste induktive Speicherelement (21), das kapazitive Speicherelement (22) und das zweite induktive Speicherelement (23) in Reihe zwischen den Eingangsanschluss (11) und den Ausgangsanschluss (12) geschaltet sind; eine erste Strommessschaltung (27), die dazu ausgebildet ist, einen Strom durch das Schaltelement (24) oder durch das Freilaufelement (25) oder eine Summe der Ströme durch das Schaltelement (24) und das Freilaufelement (25) zu messen und ein erstes Strommesssignal (S27) zu erzeugen, das abhängig von dem gemessenen Strom ist; und eine Steuerschaltung (30), die dazu ausgebildet ist, das Strommesssignal (S27) zu erhalten und ein Ansteuersignal (S30) für das Schaltelement (24) abhängig von dem ersten Strommesssignal (S27) zu erzeugen.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 1, wobei das Ansteuersignal (S30) ein pulsweitenmoduliertes Ansteuersignal mit einem Duty-Cycle ist und wobei die Steuerschaltung (30) dazu ausgebildet ist, den Duty-Cycle abhängig von dem ersten Strommesssignal (S27) einzustellen.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung (30) dazu ausgebildet ist, das Ansteuersignal (S30) so zu erzeugen, dass es aufeinanderfolgende Schaltzyklen aufweist, und das Ansteuersignal (S30) so zu erzeugen, dass es das Schaltelement (24) in jedem Schaltzyklus für eine Ein-Dauer einschaltet und für eine Aus-Dauer ausschaltet.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (30) weiterhin dazu ausgebildet ist, das erste Strommesssignal (S27) wenigstens einmal während der Ein-Dauer oder der Aus-Dauer eines Schaltzyklus abzutasten, um einen Abtastwert zu erhalten, und den Duty-Cycle des nachfolgenden Schaltzyklus abhängig von dem Abtastwert einzustellen.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 4, wobei die Steuerschaltung (30) weiterhin dazu ausgebildet ist, das erste Strommesssignal (S27) während der Ein-Dauer zu einem festen Zeitpunkt bezogen auf die Dauer der Ein-Dauer abzutasten.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 5, wobei der feste Zeitpunkt in der Mitte der Ein-Dauer liegt.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 4, wobei die Steuerschaltung (30) weiterhin dazu ausgebildet ist, das erste Strommesssignal (S27) während der Aus-Dauer zu einem festen Zeitpunkt bezogen auf die Dauer der Aus-Dauer abzutasten.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 7, wobei der feste Zeitpunkt in der Mitte der Aus-Dauer liegt.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 4, wobei die Steuerschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, einen Mittelwert eines Stromes durch zweite induktive Speicherelement aus dem wenigstens einen Abtastwert zu berechnen, den berechneten Mittelwert mit einem Referenzstromwert zu vergleichen und den Duty-Cycle abhängig von dem Vergleichsergebnis einzustellen.
Gesteuerte Stromquelle nach Anspruch 9, wobei die Steuerschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, den Duty-Cycle zu erhöhen, wenn der berechnete Mittelwert unterhalb des Referenzstromwertes liegt, und den Duty-Cycle zu verringern, wenn der berechnete Mittelwert oberhalb des Referenzstromwertes liegt.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 10, wobei die Steuerschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, einen weiteren Mittelwert eines Stroms durch das erste induktive Speicherelement anhand des wenigstens einen Abtastwerts zu berechnen und den Duty-Cycle abhängig von dem berechneten weiteren Mittelwert einzustellen.
Geregelte Stromquelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Strommessschaltung (27) dazu ausgebildet ist, die Summe der Ströme durch das Schaltelement (24) und das Freilaufelement (25) zu messen, wobei die geregelte Stromquelle weiterhin eine zweite Strommessschaltung (29) aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen Strom durch das erste induktive Speicherelement (21) zu messen und ein zweites Strommesssignal (S29) zu erzeugen, das abhängig ist von dem gemessenen Strom durch das erste induktive Speicherelement (21), und wobei die Steuerschaltung (30) dazu ausgebildet ist, ein Signal, das den Strom durch das zweite induktive Speicherelement (23) repräsentiert, aus den ersten und zweiten Strommesssignalen zu erzeugen, dieses Signal, das den Strom durch das zweite induktive Speicherelement (23) repräsentiert, mit einem Referenzstromwert zu vergleichen, und das Ansteuersignal (S30) abhängig von dem Vergleichsergebnis zu erzeugen.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 12, wobei die Steuerschaltung (30) dazu ausgebildet ist, ein Regelsignal (S30) zu erzeugen, das abhängig ist von einer Differenz zwischen dem ersten Strommesssignal (S27), dem zweiten Strommesssignal (S29) und dem Referenzstromwert (Iref), und das Ansteuersignal (S30) abhängig von dem Regelsignal zu erzeugen.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 13, wobei die Steuerschaltung einen Hystereseregler aufweist, der dazu ausgebildet ist, das Regelsignal zu erhalten und das Ansteuersignal abhängig von dem Regelsignal zu erzeugen.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 13, wobei die Steuerschaltung aufweist: einen Regler, der dazu ausgebildet ist, das Regelsignal zu erhalten und ein modifiziertes Regelsignal zu erzeugen; und einen Pulsweitenmodulator, der dazu ausgebildet ist, das modifizierte Regelsignal zu erzeugen und ein Ansteuersignal mit einem Duty-Cycle zu erzeugen, der von dem modifizierten Regelsignal abhängig ist.
Geregelte Stromquelle nach Anspruch 15, wobei der Regler ein PI-Verhalten aufweist.
Steuerschaltung für ein Schaltelement (24) in einer geregelten Stromquelle, wobei die Stromquelle aufweist: einen Eingangsanschluss (11), der dazu ausgebildet ist, eine Eingangsspannung (Vin) zu erhalten, einen Ausgangsanschluss (12), der dazu ausgebildet ist, an eine Last (Z) angeschlossen zu werden, und einen Referenzanschluss (13), der dazu ausgebildet ist, ein Referenzpotential zu erhalten; ein erstes induktives Speicherelement (21) und ein Schaltelement (24), die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Reihenschaltung mit dem ersten induktiven Speicherelement (21) und dem Schaltelement (24) zwischen den Eingangsanschluss (11) und den Referenzanschluss (13) geschaltet ist; ein zweites induktives Speicherelement (23) und ein Freilaufelement (25), die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Reihenschaltung mit dem zweiten induktiven Speicherelement (23) und dem Freilaufelement (25) zwischen den Ausgangsanschluss (12) und den Referenzanschluss (13) geschaltet ist; ein kapazitives Speicherelement (22), das derart zwischen das erste und zweite induktive Speicherelement (22) geschaltet ist, dass das erste induktive Speicherelement 21, das kapazitive Speicherelement (22) und das zweite induktive Speicherelement (23) in Reihe zwischen den Eingangsanschluss (11) und den Ausgangsanschluss (12) geschaltet sind; und eine erste Strommessschaltung (27), die dazu ausgebildet ist, einen Strom durch das Schaltelement (24) oder durch das Freilaufelement (25) oder eine Summe der Ströme durch das Schaltelement (24) und das Freilaufelement (25) zu messen und ein erstes Strommesssignal (S27) zu erzeugen, das von dem gemessenen Strom abhängig ist, wobei die Steuerschaltung (30) dazu ausgebildet ist, das erste Strommesssignal (S27) zu erhalten und ein Ansteuersignal (S30) für das Schaltelement (24) abhängig von dem ersten Strommesssignal (S27) zu erzeugen.
Ein Verfahren zum Erzeugen eines Laststroms, das aufweist: Bereitstellen einer Schaltung mit einem Eingangsanschluss (11), der dazu ausgebildet ist, eine Eingangsspannung (Vin) zu erhalten, einem Ausgangsanschluss (12), der dazu ausgebildet ist, an eine Last (Z) angeschlossen zu werden, einem Referenzanschluss (13), der dazu ausgebildet ist, an ein Referenzpotential angeschlossen zu werden, einem ersten induktiven Speicherelement (21) und einem ersten Schaltelement (24) die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Reihenschaltung mit dem ersten induktiven Speicherelement (21) und dem Schaltelement (24) zwischen den Eingangsanschluss (11) und den Referenzanschluss (13) geschaltet ist, einem zweiten induktiven Speicherelement (23) und einem Freilaufelement (25), die in Reihe geschaltet sind, wobei eine Reihenschaltung mit dem zweiten induktiven Speicherelement (23) und dem Freilaufelement (25) zwischen den Ausgangsanschluss (12) und den Referenzanschluss (13) geschaltet ist, einem kapazitiven Speicherelement (22), das zwischen das erste induktive Speicherelement (21) und das zweite induktive Speicherelement (23) derart gekoppelt ist, dass das erste induktive Speicherelement (21), das kapazitive Speicherelement (22) und das zweite induktive Speicherelement (23) in Reihe zwischen den Eingangsanschluss (11) und den Ausgangsanschluss (12) geschaltet sind; wobei das Verfahren aufweist: Messen eines Stromes durch das Schaltelement (24) oder durch das Freilaufelement (25) oder einer Summe der Ströme durch das Schaltelement (24) und das Freilaufelement (25) und Erzeugen eines ersten Strommesssignals (S27), das abhängig von dem gemessenen Strom ist; und Erzeugen eines Ansteuersignals (S30) für das Schaltelement (24) abhängig von dem ersten Strommesssignal.