积分电流调节器及调节电流的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于调节流经负载的电流的电流调节器和相关方法。该电流调节器可例如包括：第一电路，被构造成确定出流经该负载的电流量；以及第二电路，被构造成使电压施加在该负载两端，该电压具有取决于流经负载的电流量的占空比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及调节器领域。
技术介绍
所谓的滞环调节器或两点调节器公知用于调节流经感应负载的电流。在该类调节 器中，将供给电压周期性地施加给负载，并确定出该情形下流经负载的电流。在该情形中， 当电流超过预定上限值时切断供给电压，并当电流下冲到预定的下限值时再次导通供给电 压。对于理想情形而言，也就是说，对于施加电压时电流上升且不施加电压时电流降低的严 格的三角形电流分布而言，电流的平均值对应于上下电滞限值的平均值。更复杂的调节器具有闭合控制回路。在这些调节器的情形中，供给电压周期性地 施加到负载，并确定出流经负载的电流。调节器用于从以该方式获得的测量值中产生脉宽 调制驱动信号，所述驱动信号周期性地驱动与负载串联的开关，以便施加供给电压至负载。
技术实现思路
本专利技术公开了调节流经负载的电流的电流调节器的不同示例性实施例。例如，电 流调节器可包括第一电路，其被构造成确定出流经负载的电流量；以及第二电路，其被构 造成使电压施加在负载两端，该电压的占空比取决于流经负载的电流量。这里也公开了电 流调节器实施例执行的方法。这些和其他方面将在下面的具体实施例部分说明。 附图说明在下面用附图更详细地解释本专利技术的示例性实施例。应该指出，这些附图用于解 释本专利技术的基本原理，而不必示出功能布局所要求的所有电路元件。在附图中，除非另外说 明，否则相同的参考标号表示相同的信号和具有相同意义的电路元件。图1示出本专利技术电流调节器的一个示例性实施例的电路图，该电流调节器具有用 于负载的连接端子、电流测量结构和施加脉宽调制电压至连接端子的开关结构。图2示出图1中所示电流调节器的电路图，其中详细示出了电流测量结构的示例 性实施例和开关结构的示例性实施例。图3示出使用电流调节器中产生的信号的时间分布操作图1和图2中示出的电流 调节器的方法。图4示出图2中所示的开关结构中脉宽调制器的第一示例性实施例的电路图。图5示出脉宽调制器的第二示例性实施例的电路图。图6示出脉宽调制器的第三示例性实施例的电路图。图7示出本专利技术电流调制器的另一个示例性实施例的电路图。图8示出为开关结构的开关产生脉宽调制信号的驱动电路的另一个示例性实施 例的电路图，其中所述开关与负载串联。图9示出使用驱动电路中产生的信号的时间分布来操作图8中所示的驱动电路的方法。具体实施例方式图1示出了根据本专利技术多个方面的电流调节器的一个示例性实施例。该电流调节器具有连接端子11，12，这些连接端子用于连接负载，特别用于连接感应负载或至少负有 (encumbered with)电感的负载。这类感应负载或负有电感的负载在图1中明确示出以便 更好地理解，并用参考标号10表示。电流调节器还具有在连接端子11，12之间施加脉宽调 制供给电压VlO并因此供电给负载10的开关电路30。开关电路30被设计为从电流调节器 的输入电压Vin产生该脉宽调制电压VlO，所述输入电压被施加在第一电势V的端子和第二 电势GND的端子之间。例如，第一电势V是正电势。第二电势GND是例如基准电势，特别是 地电势，电路中产生的所有电压都可基于该基准电势。在该情形中，输入电压Vin的大小对 应于电势V的大小。为了从输入电压Vin产生脉宽调制电压V10，开关电路30具有连接到连接端子 11，12的开关31，其连接方式是如果有负载10就与该负载串联。在所示例子中，该开关连 接在第二连接端子12和第二电势GND的端子之间。在该情形中，电路调节器的第一连接端 子11连接到第一电势V的端子。开关31由脉宽调制驱动信号S30驱动，该驱动信号由驱动电路32以下面将解释 的方式产生。开关31由驱动信号S30周期性地闭合(或导通)和打开(或断开)，在驱动 周期中，该开关在导通阶段闭合并在导通阶段后的断开阶段打开。假定不可避免的线阻明 显小于负载10的电阻，则在开关31闭合时，约整个电压Vin都施加在连接端子11，12之间， 且因此施加在负载10的两端。在这些导通阶段中，脉宽调制电压VlO表现出约对应于输入 电压Vin的第一电平。当开关31打开时，约整个输入电压Vin施加在开关31两端，连接端 子11，12之间的电压且因而负载10两端的电压由此至少近似为零。这对应于断开阶段中 脉宽调制电压VlO的第二电平。开关31是例如半导体开关，例如MOSFET或IGBT。图1中所示的电流调节器还具有电流测量电路20，该电流测量电路被设计为检测 流经负载10的负载电流IlO并产生电流测量信号S20，该电流测量信号取决于该电流，具 体地，与该电流IlO成比例。感应负载10在导通阶段中汲取电能。为了在开关断开后避 免开关31两端的高压(所述高压由存储在感应负载10内的能量产生)，可提供惯性元件 (freewheeling element) 13，例如二极管。为了在导通阶段和断开阶段都能检测流经负载 的电流，在有负载10时，该惯性元件13以与包括负载10和电流测量电路20的串联电路并 联的方式连接。为此，根据该实例，惯性元件13连接在连接端子之一(在该实例中为第一 连接端子11)和电流测量电路20的远离(faces away from)另一连接端子12的连接点之 间。电流测量电路20产生的电流测量信号S20和基准电流信号ST —起施加到开关电 路30的驱动电路32。在该情形中，基准电流信号ST预先确定流经负载10的电流平均值的 期望值。驱动电路32被设计为基于电流测量信号S20的时间积分和基准电流信号ST的时 间积分产生用于开关31的驱动信号S30。例如，驱动电路32被设计为在驱动周期中确定出基准电流信号ST的时间积分和电流测量信号S20的时间积分，从而至少在驱动信号的断开阶段比较由此获得的积分，并在电流测量信号S20的积分降低至基准电流信号ST的积分时 开始新的驱动周期。在该电流调节器的情形中，脉宽调制电压VlO的占空比，也就是导通时 长和断开时长的比率或导通时长和驱动周期时长的比率，因此取决于电流测量信号S20的 积分并取决于基准电流信号ST的积分。在图1所示的电流调节器中，开关电路30的开关31和电流测量电路20连接在第 二连接端子12和第二电势GND的端子之间。这仅应理解为一个实例。电流测量电路20和 开关31因此也可连接在第一电势V的端子和第一连接端子11之间，或者这两个电路元件 中的一个可连接在第一电势V和第一连接端子11之间而这些电路元件中的另一个可连接 在第二连接端子12和第二电势GND的端子之间。参考图2，电流测量电路20例如具有电流测量电阻器21，其与负载10和开关31串 联。该电流测量电阻器21例如是无电抗电阻器(nonreactive resistor)；因此当开关31 关闭时，该电流测量电阻器两端的电压降V21与流经负载10的负载电流IlO成正比。为了 检测该电压降V21并提供电流测量信号S20，电流测量电路20还具有电流测量放大器22， 该电流测量放大器为运算放大器的形式且连接成使得电流测量电阻器21位于电流测量放 大器22的输入端之间。在电流测量放大器22的输出端输出电流测量信号S20。参考图2，驱动电路32具有例如被供以电流测量信号S20并提供基于电流测量信 号S20的第一积分信号S33的第一积分器33。驱动电路32还具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流调节器，用于调节流经负载的电流，所述电流调节器包括：第一电路，其被构造成确定出流经所述负载的电流量；和第二电路，其被构造成使电压施加在所述负载两端，所述电压具有的占空比取决于流经所述负载的电流量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：海莫哈特利布，阿克塞尔赖特霍费尔，克劳斯施特罗迈尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]