DE69307361T2 - Vorrichtung zur Steuerung einer Stromversorgungseinrichtung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Steuerung einer Stromversorgungsvorrichtung, die einen Versorgungsstrom zu einer Last liefert. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Gerät zur Steuerung einer Stromversorgungsvorrichtung, die einen Versorgungsstrom zu einer Teilnehmerleitung in einem Telephonsystem liefert.
• Es ist erwünscht, daß ein Kunde (wie beispielsweise eine Telephonbetreiberfirma, ein Fernsprechvermittlungsschaltausrüstungszulieferer oder ein Wählnebenstellentelephonausrüstungszulieferer) imstande ist, bestimmte Parameter der Geräte, die einer Schleife, beispielsweise einer zu einem Telephonsystem gehörenden Teilnehmerleitung, Speisestrom zuführen, zu steuern und aufzustellen. Besonders solche Parameter wie Speisewiderstand und Begrenzungsstrom und jene Parameter, die als Reaktion des Systems auf variierende Lasten an der Teilnehmerleitung einen Antisättigungsbereich aufstellen, müssen passend aufgeprägt werden, um eine verzerrungsfreie Übertragung der Signale zu ermöglichen.
• Die Technologie des Standes der Technik kann eine derartige Parametereinstellung durchführen, aber eine veränderung der Parameter erfordert bei jeder Einstellung eines Parameters eine neue Maske für die Chipherstellung. Daher muß jede Parameterveränderung während der Chipherstellung auftreten, und für den Anwender steht keine Auswahl- oder Programmierbarkeitsmöglichkeit zur Verfügung.
• Um unter Verwendung der Technologie nach dem Stand der Technik eine derartige Auswahlmöglichkeit für die erforderlichen Parameter zur verfügung zu stellen, ist die Verwendung von chipinternen Widerständen notwendig, um die Teilnehmerleitungsschaltungen normalerweise zugehörigen Gleichstrom- (DC-) Parameter einzustellen. In der CMOS-Technologie z.B. beanspruchen solche chipinternen Widerstände viel Platz auf dem Chipsubstrat, der im allgemeinen als "Grundbesitz" bezeichnet wird. Die zum Einstellen der passenden Parameter für eine Teilnehmerschleife erforderlichen hohen Widerstandswerte und ihre hohe Grundbesitzbelegung sprechen gegen das Vorsehen einer Gruppe von Widerständen, die durch Softwaresteuerung gewählt werden kann, um einer bestimmten Telephonanlage die gewünschte Programmierbarkeit hinsichtlich der Auslegung eines Chips nach Kundenwunsch zu geben.
• Es besteht Bedarf an einer Steuerschaltung zur Steuerung einer Stromversorgungsvorrichtung zum Liefern eines Versorgungsstroms zu einer Last in einer Telephonteilnehmerleitung, die kompakt ist und es dem Anwender ermöglicht, zur Auswahl passender Parameter Softwareprogrammierung anzuwenden, ohne daß für jede Veränderung eines Parameterwertes eine neue Maske erforderlich ist. Besonders wünschenswert ist es, daß eine derartige Steuerschaltung unter Verwendung von CMOS-Technologie implementierbar ist.
• WO 91/11876 offenbart eine Anordnung zum Liefern von Gleichstrom zu einer Telephonleitung mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.
• Die Anmelderin beschreibt ein Gerät zur Steuerung einer Stromversorgungsvorrichtung, die einen Versorgungsstrom zu einer Last, wie beispielsweise einer Teilnehmerleitung in einer Telephonanlage, liefert. Das Gerät empfängt einen Lastanzeigestrom von der Last, der Veränderungen in der Lastspannung anzeigt, und erzeugt einen auf die Veränderungen in der Lastspannung entsprechend einem vorbestimmten Reaktionsprofil reagierenden Ausgangsstrom. Das Reaktionsprofil ist durch eine Vielzahl von Betriebsparametern definiert und weist einen ersten Bereich, der sich von einem tieferen Lastniveau bis zu einem höheren Lastniveau erstreckt, und einen zweiten Bereich, der sich über dem höheren Lastniveau erstreckt, auf.
• Das Gerät weist eine erste Steuerschaltung zur Erzeugung eines ersten Satzes von Betriebsparametern, der das Reaktionsprofil innerhalb des ersten Bereiches festlegt; eine zweite Steuerschaltung zur Erzeugung eines zweiten Satzes von Betriebsparametern, der das Reaktionsprofil innerhalb des zweiten Bereiches festlegt; und eine Zuteilungszufuhrschaltung zum Zuteilen von Signalen innerhalb des Gerätes auf. Die Zuteilungszufuhrschaltung ist betriebsmäßig mit einem Ausgangsanschluß verbunden, mittels dessen das Gerät einen Ausgangsstrom erzeugt. Die erste Steuerschaltung und die zweite Steuerschaltung sind jeweils betriebsmäßig zum Empfang des Lastanzeigestroms geschaltet und betriebsmäßig mit der Zuteilungszufuhrschaltung verbunden. Die erste Steuerschaltung empfängt einen ersten Referenzstrom von einer ersten Referenzstromquelle und legt das untere Lastniveau fest. Die erste Steuerschaltung und die Zuteilungszufuhrschaltung arbeiten zusammen, um den ersten Satz von Betriebsparametern bei der Erzeugung des Ausgangsstroms innerhalb des ersten Bereiches auf zuprägen. Die zweite Steuerschaltung empfängt einen zweiten Referenzstrom von einer zweiten Stromquelle und legt das höhere Lastniveau fest. Die zweite Steuerschaltung, die erste Steuerschaltung und die zuteilungszufuhrschaltung arbeiten zusammen, um den zweiten Satz von Betriebsparametern bei der Erzeugung des Ausgangsstroms innerhalb des zweiten Bereiches aufzuprägen. Mindestens einer der von dem Gerät erzeugten Vielzahl von Betriebsparametern weist eine Vielzahl von Werten auf, die an einer Vielzahl von Schaltungspunkten präsentiert werden, wobei jeder der Vielzahl von Schaltungspunkten zur Verwendung durch das Gerät programmierbar ausgewählt werden kann.
• In der bevorzugten Ausführungsform sind die erste Steuerschaltung, die zweite Steuerschaltung und die Zuteilungszufuhrschaltung jeweils als Stromspiegelschaltungen mit einer Vielzahl von Ausgangsteilschaltungen konfiguriert, die so konfiguriert sind, daß sie es einem Anwender ermöglichen, selektiv durch das Gerät während seines Betriebs aufgeprägte Parameter festzulegen.
• Demnach sieht die Anmelderin ein Gerät zur Steuerung einer Stromversorgungsvorrichtung zum Liefern eines Versorgungsstroms zu einer Last vor, das kompakt eine programmierbare Auswahlmöglichkeit zur verfügung stellt, um unter einer Vielzahl von durch das Gerät zu verwendenden Betriebsparametern eine Auswahl zu treffen.
• Ferner sieht die Anmelderin ein Gerät zur Steuerung einer Stromversorgungsvorrichtung zum Liefern eines Versorgungsstroms zu einer Last vor, das unter Verwendung von CMOS-Technologie implementiert ist, um zum Wählen von Betriebsparametern eine programmierbare Auswahlmöglichkeit zu bieten.
• Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung, die eine Stromversorgungsvorrichtung zum Liefern eines versorgungsstroms zu einer Last nach dem Stand der Technik darstellt.
• Fig. 2 ist eine graphische Darstellung- eines mit der Lieferung eines Versorgungsstroms zu einer Last zusammenhängenden Reaktionsprofils.
• Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
• Fig. 4 ist ein detailliertes schematisches Blockdiagramm, das das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
• Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau einer bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeten Stromspiegelschaltung darstellt.
• Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Stromversorgungsvorrichtung nach dem Stand der Technik, die zum Liefern von Gleichstrom zu einer Telephonteilnehmerleitung besonders zweckmäßig ist. In Fig. 1 weist eine Stromversorgungsvorrichtung 10 einen Stromverstärker 12, eine Zufuhrsteuerschaltung 14 und einen Zufuhrwiderstand 16 auf, die mit einer Teilnehmerleitungslast verbunden sind, die durch einen Teilnehmerleitungslastwiderstand 18 repräsentiert ist.
• Die Zufuhrsteuerschaltung 14 empfängt die Spannung über dem Teilnehmerleitungslastwiderstand 18 über eine Leitung 20 und legt die Spannung an der Leitung 20 an einen Spannungsverstärker 22 an. Der Spannungsverstärker 22 liefert auf einer Ausgangsleitung 24 ein Spannungssignal zu einem Summierschaltungspunkt 26. Das über Leitung 20 übertragene Spannungssignal wird auch über eine Leitung 28 einem Eingang eines Spannungsverstärkers 30 zugeführt. Der Spannungsverstärker 30 liefert auf einer Ausgangsleitung 32 ein Spannungssignal zu einer vergleichsschaltung 34. Die Vergleichsschaltung 34 empfängt über eine Leitung 36 eine Referenzspannung VDCAS. Wenn das über Leitung 32 übertragene Spannungssignal größer als die Referenzspannung VDCAS ist, legt die Vergleichsschaltung 34 über eine Leitung 38 ein Spannungssignal an den Summierschaltungspunkt 26 an. Wenn das über Leitung 32 übertragene Spannungssignal geringer als VDCAS ist, wird kein Signal über Leitung 38 zu dem Summierschaltungspunkt 26 übertragen. Ferner wird über eine Leitung 40 eine Referenzspannung VDC an den Summierschaltungspunkt 26 angelegt. Ein resultierendes Spannungssignal wird von dem Summierschaltungspunkt 26 über eine Leitung 42 durch den Zufuhrwiderstand 16 übertragen, um einen Ausgangsstrom IOUT aufzustellen. Der Zufuhrwiderstand 16 hat einen Wert von RDC. Der Ausgangsstrom IOUT wird von dem Stromverstärker 12 verstärkt, um den Zufuhrstrom IL zur Lieferung zu der Teilnehmerleitungslast, die durch den Widerstand 18 mit einem Wert von RL repräsentiert ist, zu erzeugen.
• Wie nachfolgend beschrieben, legt also die Stromversorgungsvorrichtung 10 das in Fig. 2 dargestellte Reaktionsprofil fest.
• Fig. 2 ist eine graphische Darstellung eines mit der Lieferung eines versorgungsstroms an eine Last zusammenhängenden Reaktionsprofils. In Fig. 2 ist eine Reaktion eines Laststroms (IL) in einer Teilnehmerleitung in bezug auf veränderungen der Lastspannung (VL) über einer Last (RL) in der Teilnehmerleitungsschaltung auf einer x-y-Koordinate aufgetragen.
• Aus der gemeinsamen Betrachtung der Fign. 1 und 2 ergibt sich, daß ein unteres Lastniveau v&sub1; (Fig. 2) durch das resultierende Spannungssignal von dem Summierschaltungspunkt 26, das über Leitung 42 durch den Zufuhrwiderstand 16 übertragen wird, um einen Ausgangsstrom IOUT festzulegen, eingestellt wird. Der Ausgangsstrom IOUT wird von dem Stromverstärker 12 verstärkt, um den Zufuhrstrom IL zu erzeugen. Der Zufuhrstrom IL wird über Leitung 44 zu dem Teilnehmerleitungslastwiderstand 18 übertragen. Die Referenzspannung VDC legt ein unteres Lastniveau v&sub1; für die Stromversorgungsvorrichtung 10 fest. Das Vorhandensein der Referenzspannung VDC als Eingang zu dem Summierschaltungspunkt 26 gewährleistet, daß bei sich Null nähernder Last RL immer ein zu dem Stromverstärker 12 fließender Mindeststrom vorhanden ist, der durch das Verhältnis VDC/RDC festgelegt wird. Auf diese Weise wird der in Fig. 2 dargestellte Begrenzungsstrom ILIM festgelegt.
• Ein oberes Lastniveau v&sub2; (Fig. 2) wird durch die Wechselwirkung der über Leitung 32 und Leitung 36 zu der Vergleichsschaltung 34 (Fig. 1) übertragenen Signale und des Betriebs der Vergleichsschaltung 34 bei der Lieferung eines Signals zu dem Summierschaltungspunkt 26 über Leitung 38 festgelegt, wenn die Signale an Leitung 32 VDCAS übersteigen. Das Injizieren eines zusätzlichen Signals in den Summierschaltungspunkt 26 über Leitung 38 unter diesen Umständen führt zu einer veränderung der Verstärkung der Zufuhrsteuerschaltung 14 und infolgedessen der Stromversorgungsvorrichtung 10, so daß sich die durch Fig. 2 repräsentierte Neigung des Reaktionsstromes in dem Bereich über dem oberen Lastniveau v&sub2; verändert. Der Bereich in Fig. 2 über dem oberen Lastniveau v&sub2; ist ein Antisättigungsbereich und die von der Zufuhrsteuerschaltung 14 bewirkte veränderung der Neigung über dem oberen Lastniveau v&sub2; gewährleistet, daß Lastniveaus über dem oberen Lastniveau v&sub2; nicht zu einer Sättigung des Stromverstärkers 12 und der Zufuhrsteuerschaltung 14 führen.
• Daher ist die Liefersteuerschaltung 14 (Fig. 1) eine Schaltung auf Spannungsbasis, die aufgrund des Spannungssiqnalausgangs von dem Summierschaltungspunkt 26, der über Leitung 42 an den Zufuhrwiderstand 16 angelegt wird, dem Stromverstärker 12 einen Strom zuführt. Um Parameter, die zu dem in Fig. 2 dargestellten Reaktionsprofil ihren Beitrag leisten, wie beispielsweise das untere Lastniveau v&sub1;, das obere Lastniveau v&sub2;, die Neigung des Reaktionsprofils in dem Operationsbereich zwischen unterem Lastniveau v&sub1; und oberem Lastniveau v&sub2; oder die Neigung des Reaktionsprofils innerhalb des Antisättigungsbereiches über dem höheren Lastniveau v&sub2;, zu verändern, muß man bei Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung 10 nach dem Stand der Technik die Referenzspannung VDC und den Wert RDC des Zufuhrwiderstandes variieren. Außerdem kann die Verstärkung eines der Spannungsverstärker 22 und 30 oder beider verändert werden, um die Neigung des Reaktionsprofils zu variieren. Die Veränderung der Verstärkung der Spannungsverstärker oder des Wertes eines Widerstands läßt sich nicht einfach dadurch implementieren, daß die Softwareauswahl von Werten aus einer Vielzahl von Werten ermöglicht wird, was gemeinhin als Vorsehen einer programmierbaren Fähigkeit für eine Vorrichtung wie die Stromversorgungsvorrichtung 10 bekannt ist. Die für die Strompegel erforderlichen Lastwerte (d.h. Widerstandswerte) erfordern ein unannehmbar hohes Ausmaß an Grundbesitzbelegung durch Widerstandselemente auf einem Chip, wenn bei der CMOS-Technologie eine derartige Fähigkeit implementiert wird.
• Es ist wünschenswert, einem Anwender eine Programmierungsmöglichkeit innerhalb eines Chips zur verfügung zu stellen. Die Wirtschaftlichkeit eines solchen Ansatzes ist in der Industrie bekannt: indem eine solche Fähigkeit gestellt wird, kann ein Chiphersteller einen einzigen Chip herstellen, der bei einer breiteren Vielfalt von Teilnehmerleitungsbedingungen anwendbar ist. Solche Einzelchipherstellungsoperationen eliminieren die Erfordernisse der Mehrchipherstellung und somit das zusätzliche Inventar, die verlorene Zeit bei Werkzeugbestückungsveränderungen und den übrigen Aufwand, der mit dem Wechsel von der Herstellung eines Produkts zu der Herstellung eines anderen Produkts zusammenhängt.
• Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 3 ist eine Stromversorgungsvorrichtung 50 mit einem Stromverstärker 52 und einer Zufuhrsteuerschaltung 54 dargestellt. Die Zufuhrsteuerschaltung 54 weist eine erste Steuerschaltung 56, eine zweite Steuerschaltung 58 und eine Zuteilungszufuhrschaltung 60 auf. Die Zufuhrsteuerschaltung 54 erzeugt einen Ausgangsstrom IOUT an einem Ausgangsanschluß 62, und der Ausgangsstrom IOUT wird von dem Ausgangsanschluß 62 über eine Leitung 64 dem Stromverstärker 52 zugeführt. Der Ausgangsstrom IOUT wird von dem Stromverstärker 52 verstärkt und über eine Leitung 66 einer Teilnehmerleitungsschaltung zugeführt, die von einem Widerstand 68 mit einem Widerstandswert RL repräsentiert wird.
• Die Stromversorgungsvorrichtung 50 empfängt die Spannung über dem Teilnehmerleitungslastwiderstand 68 über eine Stromverteilungsschaltung 70. Die Stromverteilungsschaltung 70 weist einen Eingangspuffer 71, einen Operationsverstärker 72, an den eine Referenzspannung VRAIL (vorzugsweise ungefähr +2,5 Volt) angelegt wird, und Feldeffekttransistoren (FETs) 74,76 auf. Ein Strom Iab, der den Laststrom IL repräsentiert, wird durch ein Spannungspotential über einem Vorspannungswiderstand 73 mit einem Wert Rab festgelegt. Der die Last repräsentierende Strom Iab wird an den Operationsverstärker 72 und auch über eine Leitung 78 an die FETS 74,76 angelegt, so daß die Stromverteilungsschaltung 70 über die Leitungen 80,82 einen Lastanzeigestrom Iab/2 an die Zufuhrsteuerschaltung 54 liefert.
• Die erste Steuerschaltung 56 besteht aus einer Reaktionseinstellschaltung 84, einer Spannungseinstellschaltung 86 und einer Stromeinstellschaltung 88. Von einer Stromquelle 90 aus wird ein erster Referenzstrom IREF1 der ersten Steuerschaltung 56 zugeführt und wird von der Spannungseinstellschaltung 86 und der Stromeinstelischaltung 88 empfangen. Die Stromeinstellschaltung 88 weist eine vielzahl von Ausgangsanschlüssen 92 auf; die Spannungseinstellschaltung 86 weist eine Vielzahl von Ausgangsanschlüssen 94 auf; und die Reaktionseinstellschaltung 84 weist eine Vielzahl von Ausgangsanschlüssen 96 auf. In Reaktion auf den ersten Referenzstrom IREF1 erzeugt die Stromeinstellschaltung 88 einen Ausgangsstrom ILIM an einem ausgewählten Ausgangsanschluß 92. Der Begrenzungsstrom ILIM ist der Strom, der von der Stromversorgungsvorrichtung 50 bei Lastspannungen unter dem unteren Lastniveau v&sub1; in Fig. 2 geliefert wird (wobei eine einfache verstärkung durch den Stromverstärker 52 angenommen wird). Ist die Verstärkung des Stromverstärkers 52 eine andere als eine einfache, hat der Begrenzungsstrom ILIM (Fig. 3) einen angemessenen Wert für die Verstärkung durch den Stromverstärker 52, so daß sich auf Leitung 66 ein Ausgang ergibt, der gleich dem Begrenzungsstrom ILIM für Lastwerte des unteren Lastniveaus v&sub1; oder weniger ist.
• Die Stromeinstellschaltung 88 ist so konfiguriert, daß sie es einem Anwender ermöglicht, einen beliebigen der Ausgangsanschlüsse 92 (oder eine beliebige Kombination der Ausgangsanschlüsse 92) zur Beteiligung bei der Erzeugung des Begrenzungsstroms ILIM auf einer Leitung 98 zu bestimmen.
• In Reaktion auf den ersten Referenzstrom IREF1 erzeugt die Spannungseinstellschaltung 86 an einem oder mehreren ihrer Ausgangsanschlüsse 94 einen Ausgangsstrom. Die Spannungseinstellschaltung 86 ist so konfiguriert, daß sie es einem Anwender ermöglicht, programmierbar einen oder mehrere Ausgangsanschlüsse 94 zur Beteiligung bei der Lieferung eines Stromausgangs von der Spannungseinstellschaltung 86 zu einer Leitung 100 zu liefern. Die Leitung 100 ist mit der Leitung 82 verbunden, so daß der Stromausgang von der Spannungseinstellschaltung 86 zu dem auf der Leitung 82 geführten Lastanzeigestrom gegenläufig ist. Wenn der Lastanzeigestrom Iab/2 größer als der auf Leitung 100 geführte Ausgangsstrom von der Spannungseinstellschaltung 86 ist, kann auf Leitung 102 ein Strom fließen, was dazu führt, daß die Reaktionseinstellschaltung 84 über eine Leitung 104 und eine Leitung 106 zusätzlichen Strom aus der Zuteilungszufuhrschaltung 60 entnimmt. Der aus der Zuteilungszufuhrschaltung 60 entnommene resultierende hinzugefügte Strom induziert eine weitere Stromentnahme durch die Zuteilungszufuhrschaltung 60 auf Leitung 108, was zu einem Absinken des Ausgangsstroms IOUT gegenüber dem auf Leitung 98 von der Stromeinstellschaltung 88 gelieferten Ausgangsstrom IOUT führt. Ein erhöhter Stromfluß zu der Reaktionseinstellschaltung 84 über eine Leitung 102 (der sich aus einer größeren positiven Differenz zwischen Iab/2 auf Leitung 82 und dem Ausgangsstrom von der Spannungseinstelischaltung 86 auf Leitung 100 ergibt) führt dazu, daß die Reaktionseinstellschaltung 84 über die Leitungen 106 und 104 einen größeren Strom aus der Zuteilungszufuhrschaltung 60 entnimmt, was wiederum eine größere Stromentnahme durch die Zuteilungszufuhrschaltung 60 auf Leitung 108 induziert. Diese erhöhte Stromentnahme durch die Zuteilungszufuhrschaltung 60 verringert den Ausgangsstrom IOUT an dem Ausgangsanschluß 62 gegenüber dem auf Leitung 98 auftretenden Begrenzungsstrom ILIM weiter. Ein Anwender kann einen oder mehrere der Ausgangsanschlüsse 96 der Reaktionseinstellschaltung 84 auswählen, um eine anwenderprogrammierbare Wahl in bezug auf die Neigung des Reaktionsprofils in dem Operationsbereich zwischen unterem Lastniveau v&sub1; und oberem Lastniveau v&sub2; zu ermöglichen (Fig. 2).
• Die zweite Steuerschaltung 58 besteht aus einer Spannungseinstellschaltung 110 und einer Reaktionseinstellschaltung 112. Über eine Leitung 114 empfängt die Spannungseinstellschaltung 110 von einer Stromquelle 116 einen zweiten Referenzstrom IREF2 Die Spannungseinstelischaltung 110 weist eine Vielzahl von Ausgangsanschlüssen 118 auf, und die Reaktionseinstellschaltung 112 weist eine Vielzahl von Ausgangsanschlüssen 120 auf.
• In Reaktion auf den Referenzstrom IREF2 erzeugt die Spannungseinstelischaltung 110 einen Ausgangsstrom auf einer Leitung 122. Einer oder mehrere der Ausgangsanschlüsse 118 können vom Anwender programmierbar zur Beteiligung bei der Lieferung eines Ausgangsstroms von der Spannungseinstellschaltung 110 an Leitung 122 ausgewählt werden. Leitung 122 ist mit Leitung 80 verbunden, so daß der Lastanzeigestrom Iab/2 und der auf Leitung 122 erscheinende Ausgangsstrom von der Spannungseinstellschaltung 110 zueinander gegenläufig sind. Dementsprechend entnimmt die Reaktionseinstellschaltung 11 über die Leitungen 124,106 noch weiteren Strom aus der Zuteilungszufuhrschaltung 60, wenn der Lastanzeigestrom Iab/2 den auf Leitung 122 auftretenden Ausgangsstrom für die Spannungseinstellschaltung 110 überschreitet. Diese zusätzliche Stromentnahme aus der Zuteilungszufuhrschaltung 60 verursacht, daß die Zuteilungszufuhrschaltung 60 weiteren Strom auf Leitung 108 entnimmt, wodurch der Ausgangsstrom IOUT an dem Ausgangsanschluß 62 unter den auf Leitung 98 erscheinenden Begrenzungsstrom ILIM herabgesenkt wird. Ein Anwender kann einen oder mehrere der Ausgangsanschlüsse 120 zur Teilnahme bei der Entnahme von Strom aus der Zuteilungszufuhrschaltung 60 über die Leitungen 124,106 bestimmen, wodurch es einem Anwender ermöglicht wird, die Neigung des Reaktionsprofils in dem Antisattigungsbereich über dem oberen Lastniveau v&sub2; programmierbar auszuwählen (Fig. 2).
• Somit können alle Parameter des in Fig. 2 dargestellten Reaktionsprofils zur Bereitstellung durch die Stromversorgungsvorrichtung 50 programmierbar ausgewählt werden: die Stromeinstellschaltung 88 stellt den Begrenzungsstrom ILIM ein, die Spannungseinstellschaltung 88 stellt das untere Lastniveau v&sub1; ein, die Reaktionseinstelischaltung 84 stellt die Neigung des Reaktionsprofils im Operationsbereich ein; die Spannungseinstellschaltung 110 stellt das obere Lastniveau v&sub2; ein; und die Reaktionseinstellschaltung 112 stellt die Neigung des Reaktionsprofus in dem Antisättigungsbereich ein.
• Fig. 4 ist ein detailliertes schematisches Blockdiagramm, das das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, sind in den Fign. 3 und 4 gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen belegt. Fig. 4 zeigt eine Stromversorgungsvorrichtung 51 mit einer ersten Steuerschaltung 56, einer zweiten Steuerschaltung 58 und einer Zuteilungszufuhrschaltung 60, wobei schematisch angezeigt ist, daß jede dieser Schaltungen 56,58,60 aus einer oder mehreren Stromspiegelschaltungen besteht. Dementsprechend besteht die Stromeinstellschaltung 88 aus einer Stromspiegelschaltung mit einer Eingangszelle 88i und einer Ausgangszelle 88o, die Spannungseinstellschaltung 86 weist eine Stromspiegelschaltung mit einer Eingangszelle 86i und einer Ausgangszelle 86o auf, die Reaktionseinstellschaltung 84 besteht aus einer Stromspiegelschaltung mit einer Eingangszelle 84i und einer Ausgangszelle 84i, die Spannungseinstelischaltung 110 besteht aus einer Stromspiegelschaltung mit einer Eingangszelle 110i und einer Ausgangszelle 110o, die Reaktionseinstellschaltung 112 besteht aus einer Stromspiegelschaltung mit einer Eingangszelle 112i und einer Ausgangszelle 112o und die Zuteilungszufuhrschaltung 60 besteht aus einer Stromspiegelschaltung mit einer Eingangszelle 60i und einer Ausgangszelle 60o.
• An ihrer Eingangszelle 88i empfängt die Stromeinstellschaltung 88 einen ersten Referenzstrom IREFI von der Stromquelle 90 und erzeugt aus der Ausgangszelle 88o über den Ausgangsanschluß 92 einen Begrenzungsstrom ILIM In Fig. 4 ist der Ausgangsanschluß 92 als einzelner Anschluß angezeigt, da die Auswahl unter verschiedenen, von der Ausgangszelle 88o erzeugbaren Ausgängen intern in der Ausgangszelle 88o erfolgt. An ihrer Eingangszelle 86i empfängt die Spannungseinstelischaltung 86 einen ersten Referenzstrom IREFI und erzeugt aus der Ausgangszelle 86o an dem Ausgangsanschluß 94 einen Ausgangsstrorn. Der Ausgangsanschluß 94 ist als einzelner Anschluß angezeigt, da die Auswahl unter den verschiedenen, von der Ausgangszelle 86o erzeugbaren Ausgängen intern in der Ausgangszelle 86o erfolgt. Die Reaktionseinstellschaltung 84 reagiert auf die Differenz zwischen dem Lastanzeigestrom Iab/2 auf Leitung 82 und dem Ausgangsstrom von der Ausgangszelle 86o der Spannungseinstellschaltung 86, um eine Stromentnahme aus der Eingangszelle 60i der Zuteilungszufuhrschaltung 60 durch den Ausgangsanschluß 96 der Ausgangszelle 84o über die Leitungen 104,106 festzulegen. Der Ausgangsanschluß 96 ist als einzelner Anschluß angezeigt, da die Auswahl unter den verschiedenen, der Reaktionseinstellschaltung 84 zur Verfügung stehenden Ausgangsanschlüssen intern in der Ausgangszelle 84o erfolgt.
• Durch ihre Eingangszelle 110i empfängt die Spannungseinstellschaltung 110 über Leitung 114 einen zweiten Referenzstrom IREF2 und erzeugt auf Leitung 122 über den Ausgangsanschluß 118 durch die Ausgangszelle 110o einen Ausgangsstrom. Der Ausgangsanschluß 118 ist in Fig. 4 als einzelner Anschluß dargestellt, da die Auswahl unter den verschiedenen, von der Ausgangszelle 110o erzeugbaren Ausgängen intern in der Ausgangszelle 110o erfolgt. Die Reaktionseinstellschaltung 112 reagiert auf die Differenz zwischen dem Lastanzeigestrom Iab/2 auf Leitung 80 und dem Ausgangsstrom aus der Ausgangszelle 110o der Spannungseinstellschaltung 110 auf Leitung 122, um die Stromentnahme über die Leitungen 124,106 aus der Zuteilungszufuhrschaltung 60 über den Ausgangsanschluß 120 durch die Ausgangszelle 112o zu erhöhen. Der Ausgangsanschluß 120 ist in Fig. 4 als einzelner Ausgangsanschluß dargestellt, da die Auswahl unter den verschiedenen, von der Ausgangszelle 112o erzeugbaren Ausgängen intern in der Ausgangszelle 112o erfolgt.
• Die Zuteilungszufuhrschaltung 60 erfährt, je nach Festlegung durch die Ausgangszelle 84o der Reaktionseinstellschaltung 84 und der Ausgangszelle 112o der Reaktionseinstellschaltung 112, eine veränderliche Stromentnahme durch ihre Eingangszelle 60i. Die veränderliche Stromentnahme durch die Eingangszelle 60i verursacht eine erhöhte Stromentnahme durch die Ausgangszelle 60o, was sich subtraktiv auf den Begrenzungsstrom ILIM auf Leitung 98 bei der Bestimmung des Ausgangsstroms IOUT durch den Ausgangsanschluß 62 auswirkt, wie zuvor in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben.
• Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm, das den Aufbau einer in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendeten Stromspiegelschaltung darstellt. In Fig. 5 ist eine repräsentative Stromspiegelschaltung 130, wie sie in der CMOS-Technologie implementiert wäre, dargestellt, die zur verwendung in jeder der Stromspiegelschaltungen 60,84,86,88,110 und 112 von Fig. 4 geeignet ist. Die Stromspiegelschaltung 130 besteht aus einer Eingangszelle 130i und einer Ausgangszelle 130o. Die Eingangszelle 130i besteht aus einem Feldeffekttransistor (FET) 132. Die Ausgangszelle 130o besteht aus einer vielzahl von Ausgangs-FETs 134a, 134b, 134c, ... 134n. Ein Anschluß 136a des Ausgangs-FET 134a wird von einem CMOS-Schalter 138a geschaltet, der von einer Gattersteuerleitung 140a gesteuert ist, so daß ein an die Gattersteuerleitung 140a angelegtes geeignetes Signal ermöglicht, daß Ausgangsstrom IOUT über den Anschluß 136a in den Ausgangs-FET 134a gelangt. Ebenso weist jeder Ausgangs-FET 134b, 134b, ..., 134n einen Anschluß 136b, 136c, ..., 136n auf, der jeweils von einem CMOS-Schalter 138b, 138c, ..., 138n gesteuert wird. Ferner weist jeder CMOS-Schalter 138 eine betreffende Gattersteuerleitung 140 auf, so daß das selektive Anlegen von geeigneten Signalen an entsprechende Gattersteuerleitungen 140 die Auswahl eines beliebigen der Anschlüsse 136 zur Lieferung eines Ausgangssignals für seinen jeweiligen Ausgangs-FET 134 ermöglicht.
• Jeder Ausgangsstrom IOUT, der von einem entsprechenden Ausgangs-FET 134 gespiegelt wird, steht in Beziehung zu einem Eingangsstrom IIN und zwar entsprechend dem verhältnis der Breiten des Eingangs-FET 132 und der jeweiligen Ausgangs-FETs 134. Auf diese Weise können durch Variieren der Breiten unter den verschiedenen Ausgangs-FETs 134 viele verschiedene Ausgangsströme IOUT geliefert werden.

Claims (6)

1. Gerät zur Steuerung einer Stromversorgungsvorrichtung (50) zum Liefern eines versorgungsstroms zu einer Last (68); wobei das Gerat einen Laststrom (IL) von der Last (68) empfängt, der Laststrom (IL) veränderungen der Last anzeigt, das Gerät einen Ausgangsstrom (IOUT) erzeugt, der entsprechend einem vorbestimmten Reaktionsprofil auf die Veränderungen reagiert; das Reaktionsprofil einen ersten Bereich, der sich bis zu einem ersten Lastniveau erstreckt, und einen zweiten Bereich, der sich über dem ersten Lastniveau erstreckt, aufweist und das Reaktionsprofil durch eine Vielzahl von Betriebsparametern definiert ist; wobei das Gerät aufweist:

eine erste Steuerschaltungseinrichtung (56) zum Erzeugen eines ersten Satzes von Betriebsparametern der Vielzahl von Betriebsparametern; wobei der erste Satz von Betriebsparametern das Reaktionsprofil innerhalb des ersten Bereiches festlegt;

eine zweite Steuerschaltungseinrichtung (58) zur Erzeugung eines zweiten Satzes von Betriebsparametern der Vielzahl von Betriebsparametern; wobei der zweite Satz von Betriebsparametern das Reaktionsprofil innerhalb des zweiten Bereiches festlegt; und

eine Zuteilungszufuhrschaltungseinrichtung (60), die betriebsmäßig mit einem Ausgangsanschluß verbunden ist, um innerhalb des Gerätes Signale zuzuteilen und in Reaktion darauf ein Signal zu dem Ausgangsanschluß zu liefern, wobei der Ausgangsstrom (IOUT) an dem Ausgangsanschluß erzeugt wird;

wobei die erste Steuerschaltungseinrichtung (56) und die zweite Steuerschaltungseinrichtung (58) jeweils betriebsmäßig mit der Zuteilungszufuhrschaltungseinrichtung (60) verbunden sind, an die sie eine Anzahl der Signale liefern; dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich sich von einem zweiten Lastniveau aus, das tiefer als das erste Lastniveau, aber größer als Null ist, zu dem ersten Lastniveau erstreckt;

die erste Steuerschaltungseinrichtung (56) und die zweite Steuerschaltungseinrichtung (58) jeweils betriebsmäßig zum Empfang des Laststromes (IL) geschaltet sind;

die erste Steuerschaltungseinrichtung (56) einen ersten Referenzstrom (IREF1) von einer ersten Stromquelle empfängt und das zweite Lastniveau festlegt, wobei die erste Steuerschaltungseinrichtung (56) und die Zuteilungszufuhrschaltungseinrichtung (60) zusammenarbeiten, um den ersten Satz von Betriebsparametern bei der Erzeugung des Ausgangsstroms (IOUT) innerhalb des ersten Bereiches aufzuprägen;

die zweite Steuerschaltungseinrichtung (58) einen zweiten Referenzstrom (IREF2) von einer zweiten Stromquelle empfängt und das erste Lastniveau festlegt, wobei die zweite Steuerschaltungseinrichtung (58), die erste Steuerschaltungseinrichtung (56) und die Zuteilungszufuhrschaltungseinrichtung (60) zusammenarbeiten, um den zweiten Satz von Betriebsparametern bei der Erzeugung des Ausgangsstroms (IOUT) innerhalb des zweiten Bereiches aufzuprägen;

mindestens einer der erzeugten Vielzahl von Betriebsparametern eine Vielzahl von Werten an einer Vielzahl von Schaltungspunkten aufweist, wobei jeder der Vielzahl von Schaltungspunkten zur Verwendung durch das Gerät programmierbar ausgewählt werden kann.

2. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die erste Schaltungssteuereinrichtung (56) ferner einen Begrenzungsausgangsstrom (ILIM) an dem Ausgangsanschluß erzeugt, wobei der Begrenzungsausgangsstrom als Ausgangsstrom (IOUT) geliefert wird, wenn die Last (68) auf oder unter dem zweiten Lastniveau liegt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die erste steuerschaltungseinrichtung (56), die zweite Steuerschaltungseinrichtung (58) und die Zuteilungszufuhrschaltungseinrichtung (60) jeweils mindestens eine Stromspiegelschaltung (130) aufweisen.

4. Gerät nach Anspruch 2, bei dem die erste Steuerschaltungseinrichtung (56) eine erste Spannungseinstell-Stromspiegelschaltung (86), eine erste Reaktionseinstell-Stromspiegelschaltung (84) und eine Stromeinstell-Stromspiegelschaltung (88) aufweist; wobei die erste Spannungseinstell-Stromspiegelschaltung das zweite Lastniveau in Reaktion auf den ersten Referenzstrom (IREF1) festlegt; wobei die erste Reaktionseinstell- Stromspiegelschaltung (84) mit der Zuteilungszufuhrschaltungseinrichtung (60) zusammenarbeitet, um eine Reaktion des Ausgangsstroms auf den Laststrom innerhalb des ersten Bereiches festzulegen; und wobei die Stromeinstell-Stromspiegelschaltung (88) den Begrenzungsausgangsstrom (ILIM) in Reaktion auf den ersten Referenzstrom (IREF1) festlegt.

5. Gerät nach Anspruch 2, bei dem die zweite Steuerschaltungseinrichtung (58) eine zweite Spannungseinstell-Stromspiegelschaltung (110) und eine zweite Reaktionseinstell-Stromspiegelschaltung (112) aufweist; wobei die zweite Spannungseinstell-Stromspiegelschaltung in Reaktion auf den zweiten Referenzstrom (IREF2) das erste Lastniveau festlegt; und wobei die zweite Reaktionseinstell-Stromspiegelschaltung (112) mit der ersten Steuerschaltungseinrichtung (56) und der Zuteilungszufuhrschaltungseinrichtung (60) zusammenarbeitet, um eine Reaktion des Ausgangsstroms (BUT) auf die Lastschaltung innerhalb des zweiten Bereiches festzulegen.

6. Gerät nach Anspruch 2, bei dem die zweite Steuerschaltungseinrichtung (58) eine zweite Spannungseinstell-Stromspiegelschaltung (110) und eine zweite Reaktionseinstell-Stromspiegelschaltung (112) aufweist; wobei die zweite Spannungseinstell-Stromspiegelschaltung in Reaktion auf den zweiten Referenzstrom (IREF2) das erste Lastniveau festlegt; und wobei die zweite Reaktionseinstell-Stromspiegelschaltung (112) mit der ersten Reaktionseinstell-Stromspiegelschaltung (84) und der Zuteilungszufuhrschaltungseinrichtung (60) zusammenarbeitet, um eine Reaktion des Ausgangsstroms (IOUT) auf die Lastschaltung innerhalb des zweiten Bereiches festzulegen.