提出一種用于產生用于電壓調節器(1)的鋸齒波電壓(Vpp)的控制電路，所述控制電路具有至少一個電阻(16)和至少一個電容器(20)用于基于輸入電壓(Vin)產生所述鋸齒波電壓(Vpp)，其中，所述電阻(16)或所述電容器(20)具有多個能夠單獨開關的元件(21，22，24，25)，其中，計數器(33)控制至少一個元件(22，24，25)用于產生不同幅度的鋸齒波電壓，其中，比較器(37)設置用于當所述鋸齒波電壓(Vpp)達到預給定的電壓(Vref)時使所述計數器(33)停止。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種控制電路、一種電壓調節器以及一種用于運行電壓調節器的方法。
技術介紹
在近乎所有電子系統中都使用電壓調節器，以便由變化的輸入電壓產生恒定的系統供電電壓。基于其高的效率通常使用定時的電壓轉換器。如果輸入電壓在此始終比待產生的系統供電電壓更高，則經常選擇Buck轉換器拓撲(BuckConverter-Topologie)，也稱降壓轉換器對于輸出電壓的調節存在多種方法。首先，在具有恒定頻率的方法(脈沖寬度調制：PWM)與具有變化頻率的方法(在恒定的開或關時間下的頻率調制：PFM)之間進行區分。在具有對電磁發射(EME)的高要求的系統中優選地使用PWM調節。在具有PWM調節的系統中已知兩種用于產生PWM信號的方法，它們是電壓模式控制(VMC)和電流模式控制(CMC)。兩種方法具有個體化的優點和缺點并且因此近乎用于相同的范圍中。電壓模式控制的優點此外還是，調節裝置僅由調節環路組成。缺點例如是環路增益與輸入電壓Vin的相關性。因此，在具有大Vin范圍的Buck轉換器中必須采取措施，以便補償該相關性并且在共同的Vin范圍中確保穩定的調節。
技術實現思路
根據本專利技術，一種用于產生用于電壓調節器的鋸齒波電壓的控制電路，所述控制電路具有至少一個電阻和至少一個電容器用于基于輸入電壓產生所述鋸齒波電壓，其中，所述電阻或所述電容器具有多個能夠單獨開關的元件，其中，計數器控制至少一個元件用于產生不同幅度的鋸齒波電壓并且比較器設置用于當所述鋸齒波電壓達到預給定的電壓時使所述計數器停止。根據本專利技術的控制電路具有如下優點：尤其對于具有電壓模式控制的Buck轉換器提出用于控制輸入電壓Vin與鋸齒波電壓Vpp的恒定比例的簡單的但穩健的方法。本專利技術基于在啟動電壓調節器之前的參考時間(階段2)之內將由控制電路或鋸齒波發生器產生的電壓斜坡(Spannungsrampe)均衡到預給定的電壓值上。在電壓調節器的隨后運行中將與輸入電壓成比例的值例如通過分壓器用作控制電路的目標電壓。因此，在階段2中，在輸入電壓變化時提供鋸齒波電壓的盡可能快的匹配。這尤其能夠實現：在輸入電壓變化時進行電壓調節器的環路增益的盡可能快的前饋補償，在系統啟動時或根據需要能夠實現前饋路徑的自均衡和/或在半導體工藝技術中或在使用壽命上不再存在環路增益的在方差上的變化。取而代之地，方差僅僅還取決于時間參考。還能夠實現，計數器如此開關所述元件，使得電阻的值或電容器的值逐步地改變。借助所述系統性操作能夠實現鋸齒波電壓的可靠的和快速的調整。在一種特別的實施方式中設置，計數器是四位計數器。這允許具有十六層級的高精度。如果以電阻的公差20％和電容器的公差10％、即總公差30％為基礎，則借助四位計數器實現不足2％的精度或分辨率。如高值的計數器那樣，也可以使用二位或三位計數器。已表明，三位或四位計數器是耗費與可達到的精度之間的好的折衷。替代地有利地設置，電容器由四個元件組成，所述四個元件中的三個能夠由三位計數器開關。相對于一個不可開關的基本元件，設置三個可開關的元件，它們的值，也就是說電阻或在此電容優選地翻倍。這是簡單的并且極為有效的結構。根據本專利技術的一種優選的實施方式設置，模擬乘法器提供參考電壓或電壓調節器的輸入電壓作為預給定的電壓。因此，可以與電壓調節器無關地，即也在電壓調節器的運行之前以參考電壓均衡或校準控制電路。此外，所述過程以連續的參考電壓變得簡化。根據本專利技術提供一種電壓調節器，其具有用于調整輸出電壓的高低的開關，其中，控制電路如上所述地控制開關。如上所述的同樣的優點和改型也適用。根據本專利技術的一種優選的實施方式設置，電壓調節器是降壓轉換器。所述構型、尤其以具有電壓模式控制的PWM電壓調節器形式的構型特別適合于本專利技術。根據本專利技術的一種用于運行電壓調節器的方法，所述電壓調節器具有用于調整輸出電壓的高低的受控的開關，所述方法原則上包括：產生鋸齒波電壓用于控制所述開關，借助具有多個能夠單獨開關的元件的電阻或電容器，改變所述鋸齒波電壓的幅度，并且當所述鋸齒波電壓的幅度達到預給定的電壓幅度的時候保持所述元件的數量。如上所述的同樣的優點和改型也適用。在一種特別的實施方式中設置，在第一階段中，在所述電壓轉換器的電壓轉換運行狀態之前預給定參考電壓的所述預給定的電壓幅度，其中，在第二階段中，在所述電壓轉換器電壓轉換運行狀態中預給定所述電壓轉換器的輸入電壓的所述預給定的電壓幅度。可以通過計數器逐步地減小電容器的電容。借助所述系統性操作能夠實現鋸齒波電壓的可靠的并且快速的調整。附圖說明根據附圖和以下的描述進一步闡述本專利技術的實施例。附圖示出：圖1：電壓調節器的示意性電路圖；圖2：用于電壓調節器的控制電路的示意性電路圖；以及圖3：具有控制電路的電壓變化過程的圖表。具體實施方式在圖1中示意性地示出電壓調節器1。電壓調節器1是Buck轉換器(英文：Buck-Converter)，其根據脈沖寬度調制(PWM)的原理工作。電壓調節器1根據電壓模式控制(VMC)工作。電壓調節器1由時間上變化的輸入電壓Vin產生恒定的電壓Vout，所述恒定的電壓例如用作用于機動車的車載電網的系統供電電壓或用于各個部件——例如控制裝置的系統供電電壓。電壓調節器1具有例如開關晶體管形式的開關2。在開關2后面接地地連接有空載二極管(Freilaufdiode)3。為了降低空載二極管3的開關損耗，可以通過受控的MOSFET來取代所述空載二極管。在空載二極管3后面在縱向方向上布置有線圈4。線圈4具有電感5和繞組電阻6。在線圈4后面接地地連接有具有盡可能小的等效串聯電阻8的輔助電容器7(Stützkondensator)或濾波電容器7。與電容器7并聯地連接有負載電阻9，在所述負載電阻上降落輸出電壓Vout。還設置有控制電路10用于產生鋸齒波電壓Vpp。將鋸齒波電壓Vpp輸送給比較器11，在所述比較器的第二輸入端上施加調節脈沖寬度調制的運算放大器的輸出信號或錯誤信號Verr。比較器11的輸出必要時通過延遲單元12控制開關2。由此，調整電壓調節器1的占空比，所述占空比通過開關的接通持續時間除以周期持續時間來定義。現在借助圖2進一步描述控制電路10。控制電路10由輸入電壓Vin或Vref產生具有恒定的頻率和變化的幅度的鋸齒波電壓Vpp，所述鋸齒波電壓相應于值k*Vin。其中，值k通過分壓器13來調整。控制電路10工作在兩個階段中，它們基本上通過以下方式區分：在第一階段中由異步乘法器14饋給固定的和所定義的參考電壓Vref。第一階段在時間上處于電壓轉換器1的本身的電壓轉換運行狀態之前。在可以相應于電壓轉換器1的電壓轉換運行狀態的第二階段中，由異步乘法器14饋給電壓轉換器1的輸入電壓或輸入電壓的通過分壓器13確定的比例k*Vin。U/I轉換器(電壓電流轉換器)15將預給定的電壓轉換為電流，所述預給定的電壓如上所述可以是參考電壓或輸入電壓。U/I轉換器15包括電阻16、運算放大器17以及晶體管18。將在U/I轉換器中產生的電流輸送給電流鏡19，所述電流鏡又將輸出電流饋入到電路中。在那里接地地連接有電容器20，所述電容器由多個單個的電容器組成。電容器21直接接地連接并且具有第一電容Co。具有電容Cn的另一晶體管22通過開關晶體管23本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于產生用于電壓調節器(1)的鋸齒波電壓(Vpp)的控制電路，所述控制電路具有至少一個電阻(16)和至少一個電容器(20)用于基于輸入電壓(Vin)產生所述鋸齒波電壓(Vpp)，其特征在于，所述電阻(16)或所述電容器(20)具有多個能夠單獨開關的元件(21，22，24，25)，計數器(33)控制至少一個元件(22，24，25)用于產生不同幅度的鋸齒波電壓并且比較器(37)設置用于當所述鋸齒波電壓(Vpp)達到預給定的電壓(Vref)時使所述計數器(33)停止。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.11 DE 102014211110.21.一種用于產生用于電壓調節器(1)的鋸齒波電壓(Vpp)的控制電路，所述控制電路具有至少一個電阻(16)和至少一個電容器(20)用于基于輸入電壓(Vin)產生所述鋸齒波電壓(Vpp)，其特征在于，所述電阻(16)或所述電容器(20)具有多個能夠單獨開關的元件(21，22，24，25)，計數器(33)控制至少一個元件(22，24，25)用于產生不同幅度的鋸齒波電壓并且比較器(37)設置用于當所述鋸齒波電壓(Vpp)達到預給定的電壓(Vref)時使所述計數器(33)停止。2.根據權利要求1所述的控制電路，其中，所述計數器(33)如此所述開關元件(22，24，25)，使得所述電阻(16)的值或所述電容器(20)的值逐步地改變。3.根據權利要求1或2所述的控制電路，其中，所述計數器是四位計數器。4.根據權利要求1至3中任一項所述的控制電路，其中，所述電容器(20)由四個元件組成，所述四個元件中的三個(22，24，25)能夠由三位計數器(33)開關。5.根據權利要求1至4中任一項所述的控制電路4，其中，模擬乘法器(14)提供參考電壓(Vref)或所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：T·羅扎爾，
申請(專利權)人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE
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