用于调节电流的电流调节系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电流调节系统，包括至少一个纵向支路，该纵向支路具有用于求取调整量信号（ｕ，ｕ１，ｕ２）的线性纵向调节器（ｌ，ｌ１，ｌ２），其中所述纵向调节器（ｌ，ｌ１，ｌ２）与半导体调整元件（２，２１，２２）相连接，该半导体调整元件被连接到以地电位为参考的馈电电压（Ｕｉｎ）上，并在输出侧施加以地电位为参考的输出电压（Ｕｏｕｔ，Ｕｏｕｔ１，Ｕｏｕｔ２）。这里，被输入到所述纵向调节器（ｌ，ｌ１，ｌ２）的参考信号、电流测量信号以及所述调整量信号（ｕ，ｕ１，ｕ２）以地电位为参考，其中所述调整量信号（ｕ，ｕ１，ｕ２）被输入到求差器（５，５１，５２），该求差器从所述调整量信号（ｌ，ｌ１，ｌ２）中减掉所述馈电电压（Ｕｉｎ）与所述输出电压（Ｕｏｕｔ）之差，以及所述求差器（５，５１，５２）的以该方式求出的输出信号被输入到所述半导体调整元件（２，２１，２２）以作为被校正的调整量信号（ｕ’，Ｕ’１，Ｕ’２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电流调节系统，其包括至少一个纵向支路，该纵向支路具有用于求取调整量信号的线性纵向调节器，其中所述纵向调节器与半导体调整元件相连接，该半导体调整元件被连接到以地电位为参考的馈电电压上，并在输出侧施加以地电位为参考的输出电压。另外，本专利技术还涉及用于调节电流的方法。
技术介绍
存在许许多多需要电流调节的电力和电子应用。例如人们知道电流源，其具有电流调节以便向所连接的一个或多个负载输出恒定的电流。另外还已知有电子保险装置，利用其来保护被连接到电流源上的一个或多个负载支路。若在负载支路中出现故障(譬如短路)，则电子保险装置借助于电流调节在短时间内 (譬如几毫秒)限制电流，然后关断。其它负载支路继续由电流源供电。对于譬如由于接通过程所引起的短时过流，电子保险装置也将电流限制在一个预定值。在这种仅仅规定短时电流限制或电流调节的应用情况下，大多采用简单的线性纵向调节器。这种纵向调节器控制短时消耗能量的半导体调整元件，以便将通过所连接的故障负载的电流保持在预定值。图1示出了一种相应电流调节系统的简要结构。这里，在馈电电压上设置一个纵向支路用于调节通过所连接的负载的电流。电流调节的参考值或额定值象电流测量值一样以在所连接的负载上所下降的输出电压为参考。这里，纵向调节器由辅助电压供电，该辅助电压同样具有输出电压作为参考电位。该辅助电压用于在半导体调整元件的控制端(栅极)和输出端(源极)之间产生足够高的调整量信号。如果例如在馈电电压上并联连接了多个纵向支路，那么必须针对每个纵向调节器设立自己的辅助电压，因为每个辅助电压通常具有不同于参考电位的输出电压。专利
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是，为开头所述类型的电流调节系统提供一种相对于现有技术的改进。另外，还应提供一种相应被改善的电流调节方法。根据本专利技术，该任务利用权利要求1所述的电流调节系统和权利要求7所述的方法来解决。这里，被输入到所述纵向调节器的参考信号、电流测量信号以及调整量信号以地电位为参考，其中所述调整量信号被输入到求差器，该求差器将所述输出电压加到所述调整量信号中并减掉所述馈电电压，以及所述求差器的以该方式求出的输出信号被输入到所述半导体调整元件作为被校正的调整量信号。通过这种方式排除了电流调节系统因为调整线路中的阻抗而开始振荡。这种振荡的频率位于纵向调节器的极限频率上方。因为根据简单的计算操作几乎无延迟地通过求差器进行调整量信号的校正，所以通过用被校正的调整量信号控制半导体调整元件而阻止了调整线路的振荡，其中半导体调整元件的控制端和输出端之间的电压基本保持不变，直到纵向调节器预给定一个被改变的调整量信号。 在一种简单的实施中，所述纵向调节器被连接到以地电位为参考的辅助电压上。 这里有利的是，所述辅助电压施加到与所述馈电电压串联布置的辅助电源上。通过这种方式，馈电电压可以被一同用来给纵向调节器供电，以便为调整量信号实现比馈电电压更高的电平。这种更高的电平对于控制半导体调整元件是必要的。 为求取所述电流测量信号优选地设置电流放大器，该电流放大器与所述辅助电压相连，并且与在后接于所述半导体调整元件上的分流电阻之前和之后的测量点相连。分流电阻形成了一种简单的可能性执行准确而反应迅速的电流测量，这与如环境温度的外部因素无关。半导体调整元件依赖于施加在控制端上的调整量信号而改变其穿越电阻。这里有利地采用简单的器件，例如普通的双极性晶体管、场效应晶体管(例如M0S-FET)或具有绝缘栅电极的双极性晶体管(IGBT )。尤其有利的是，设立多个纵向支路，所述多个纵向支路与馈电电压相连，并具有共同的辅助电压为各自的纵向调节器供电。通过将电流测量信号和参考信号以地电位为共同参考，不再需要给每个纵向调节器供给自己的辅助电压。本专利技术的用于调节电流的方法规定，给纵向调节器输入电流测量信号和参考信号，并依赖于该两个信号之差求出调整量，其中通过在馈电电压和输出电压之间布置的半导体调整元件的电阻变化来影响要调节的电流。另外，所述参考信号和所述电流测量信号以地电位为参考，并且所述调整量借助于求差器以如下方式被校正，即从所述调整量中减掉所述馈电电压与所述输出电压之差。这里，求取被校正的调整量几乎无延迟地进行，由此，当由于电流测量信号和参考信号以地电位为参考而在纵向支路中出现线路阻抗的共同耦合时，即便在输出电压或馈电电压快速变化的情况下，所述调整电路也保持稳定。附图说明下面以举例的方式参考附图来阐述本专利技术。以简图的方式， 图1示出了现有技术的具有纵向调节器的电流调节系统，图2示出了具有本专利技术调整量校正的电流调节系统， 图3示出了具有两个纵向支路的电流调节系统。具体实施例方式在图1所示的已知电流调节系统中，设置了一个直流源DC，它的一端被连接到地电位，另一端施加馈电电压uin。与直流源并联地布置了一个用于电压平滑的电容Cin。在馈电电压Uin上连接了一个半导体调整元件2，其中在直流源DC和半导体调整元件2之间的线路具有阻抗半导体调整元件2例如被构造为通常截止的η沟道M0S-FET， 其具有栅极端G、漏极端D和源极端S。源极端S在这里通过寄生二极管与漏极端D相连。 在该情况下，漏极端被连接到馈电电压Uin上。在栅极端G上施加线性调节器1的调整量信号。源极端S与一个输出端相连，该输出端上施加了输出电压Uout并被连接到负载4的一个端子上。负载4的第二端子与地电位相连接。在源极端S和该输出端之间布置了一个用于电流测量的分流电阻Rsh。在分流电阻Rsh之前和之后，触点与电流放大器3的输入端相连接。电流放大器 3在其输出端提供一个被输入到纵向调节器1的电流测量信号。电流放大器3和纵向调节器1借助于辅助电源 被供电，该辅助电源以输出电压Uout为参考。线性调节器1另外还被输入一个用于规定额定电流值Is。n的参考信号，其中该参考信号同样以输出电压u-为参考。半导体开关元件2在无干扰的运行方式中是自导通的，使得输出电压Uout在忽略器件和线路损耗的情况下约相当于馈电电压Uin。这里，调整量信号低于半导体开关元件2的阈值电压。如果电流因为干扰而上升超过预定的电流额定值Is。n，那么调节器便开始工作。 调整量信号上升超过半导体开关元件2的阈值电压，使得半导体开关元件2的从漏极端到源极端的穿越电阻上升。应当理解，这种电流限制的最大允许时延取决于温度情况。通常， 在半导体开关元件2损坏前，可以用这种方式在几秒的范围上把电流调节到预定的额定值。为了例如借助于辅助电压给多个并联布置的纵向支路供电，将辅助电压和各个参考信号以及电流测量信号以共同的地电位为参考，是值得追求的。因此，虽然实现了所希望的与各个纵向支路的通常为不同大小的输出电压的无关性，但纵向支路内的输出电压变化因为线路阻抗τ、而会导致调节环中的共同耦合。如果例如在负载跳变时输出电压或相应半导体器件的源极端上的电压下降，那么栅极端和源极端之间的电压必定上升，因为以地电位为参考的调整值信号因为线路电阻4 而不会与输出电压同步地下降。这种共同耦合导致不稳定的调节回路，并引起电流的持续振荡。为了断开调节回路中共同耦合的影响，根据本专利技术进行调整量校正。图2示出了一种相应的装置。基本电路由一种纵向电路构成，其中负载4通过辅助开关元件2被连接到馈电电压Uin上本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电流调节系统，其包括至少一个纵向支路，该纵向支路具有用于求取调整量信号（ｕ，ｕ１，ｕ２）的线性纵向调节器（ｌ，ｌ１，ｌ２），其中所述纵向调节器（ｌ，ｌ１，ｌ２）与半导体调整元件（２，２１，２２）相连接，该半导体调整元件被连接到以地电位为参考的馈电电压（Ｕｉｎ）上，并在输出侧施加以地电位为参考的输出电压（Ｕｏｕｔ，Ｕｏｕｔ１，Ｕｏｕｔ２），其特征在于：被输入到所述纵向调节器（ｌ，ｌ１，ｌ２）的参考信号、电流测量信号以及所述调整量信号（ｕ，ｕ１，ｕ２）以地电位为参考，所述调整量信号（ｕ，ｕ１，ｕ２）被输入到求差器（５，５１，５２），该求差器从所述调整量信号（ｌ，ｌ１，ｌ２）中减掉所述馈电电压（Ｕｉｎ）与所述输出电压（Ｕｏｕｔ）之差，以及所述求差器（５，５１，５２）的以该方式求出的输出信号被输入到所述半导体调整元件（２，２１，２２）以作为被校正的调整量信号（ｕ’，ｕ’１，ｕ’２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·哈拉克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE