Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf dem Gebiet der Stromversorgungseinrichtun- gen zur Ansteuerung eines Schaltnetzteils, oder zur Regelung des Ausgangsstroms eines Schaltnetzteils abhängig von einem Sollwert. Hierbei wird der Ausgangsstrom des Schalt- netzteils gemessen, und abhängig von dem gemessenen Ausgangsstrom und einem Sollwert wird in einem Pulsweitenmodulator ein Referenz-oder Steuersignal eingestellt, das zur An- steuerung von Schaltmitteln in dem Schaltnetzteil dient.

Ein Beispiel eines solchen geregelten Schaltnetzteils gemäß dem Stand der Technik ist in Fig.

1 gezeigt.

Die in Fig. 1 gezeigte Stromversorgung besteht grundsätzlich aus einem Eingangsgleichrich- ter, einem Leistungsschalter und einem Ausgangsfilter. Insbesondere ist der Gleichrichter aus vier Gleichrichterdioden 10, 12,14, 16 aufgebaut, die in Form einer Brückenschaltung ange- ordnet sind. Die gleichgerichtete Ausgangsspannung der Brückenschaltung wird über eine Speicher-und Glättungsdrossel 18, die in nur einer Richtung von einem Strom durchflossen wird, einem steuerbaren elektronischen Schalter 20 zugeführt, der über dem Ausgang des Brückengleichrichters angeschlossen ist. Der elektronische Schalter 20 kann ein MOS-FET oder ein IGBT oder jeder andere geeignete Transistorschalter sein. Dem Transistorschalter 20 ist eine Ausgangs/Freilaufdiode 22 zugeordnet, welche die zerhackte Ausgangsspannung des Transistorschalters 20 gleichrichtet. Am Ausgang des Schaltnetzgeräts ist ein unipolarer Spei- cherkondensator 24 zur Speicherung und Glättung der Ausgangsspannung angeschlossen. Mit dem Ausgang ist ein Lastwiderstand 26 verbunden, an dem sich eine Ausgangsspannung Uo ergibt.

Zur Regelung der Ausgangsspannung Uo wird diese bei dem gezeigten Beispiel über einen Spannungsteiler 28,30 und ein P-Glied, das durch einen Operationsverstärker 32 gebildet wird, an einem Pulsweitenmodulationsbaustein 34 angelegt. Der Spannungsteiler 28,30 ist so dimensioniert, daß bei der gewünschten Ausgangsspannung Uo am Anschluß zwischen den Widerständen 28 und 30 eine Spannung erzeugt wird, die im wesentlichen der Referenzspan- nung UREF am Eingang des P-Gliedes 32 entspricht. Demgemäß erzeugt das P-Glied 32 eine P-Glied-Steuerspannung, die an den Pulsweitenmodulationsbaustein 34 angelegt wird, um das Schaltnetzteil so anzusteuern, daß sich die gewünschte Ausgangsspannung ergibt. In der Dar- stellung der Fig. 1 ist der Pulsweitenmodulationsbaustein 34 mit einer Eingangsverstärkungs- stufe 36 dargestellt. Er umfaßt ferner wenigstens ein Speicherregister und einen Zähler, wel- che eine (in der Figur nicht gezeigt) Einstelleinheit des Pulsweitenmodulators bilden.

Am Ausgang des Pulsweitenmodulatorbaustein 34 wird ein Steuersignal UT erzeugt, das an den Transistorschalter 20 angelegt wird.

Die Erfindung ist nicht auf den beschriebenen Einsatz einer Pulsweitenmodulatorschaltung beschränkt. Sie kann überall da zur Anwendung kommen, wo in einem Regelkreis ein Refe- renzsignal benötigt wird oder wo ein Pulsweitenmodulator allgemein zur Erzeugung eines Steuersignals oder anderen Ausgangssignals eingesetzt wird.

In der Praxis besteht bei der Verwendung von Pulsweitenmodulatoren das Problem, daß diese mit einer festen, vorgegebenen Auflösung arbeiten. Das Ausgangssignal des Pulsweitenmo- dulators kann beispielsweise über ein Speicherregister eingestellt werden, dessen Breite in der Praxis durch die Registerbreite eines Mikrocontrollers vorgegeben ist. Eine solche Register- breite beträgt im Stand der Technik beispielsweise 8,10, 11 oder 12 Bit. Diese durch die feste Registerbreite vorgegebene Auflösung kann in bestimmten Anwendungen zu gering sein.

Wenn beispielsweise ein Pulsweitenmodulator mit einer Registerbreite von 10 Bit in einer Stromversorgung eingesetzt wird, die ein Ausgangsstrom im Bereich von 0 bis 50 Ampere erzeugen kann, bedeutet die Änderung eines Bits in dem Speicherregister ein Strömsprung von ca. 50 mA, was unter Umstände zu hoch sein kann. Da die Registerbreite durch den Mi- krocontroller vorgegeben ist, läßt sich die Auflösung des Pulsweitenmodulator jedoch nicht ohne weiteres verbessern.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Pulsweitenmodulatorschaltung und ein Verfah- ren zur Ansteuerung einer Pulsweitenmodulatorschaltung anzugeben, mit denen es möglich ist, die Auflösung eines Pulsweitenmodulators zu erhöhen und insbesondere ein Referenzsi- gnal zu erzeugen, das mit hoher Auflösung feiner eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Pulsweitenmodulatorschaltung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst.

Die Pulsweitenmodulatorschaltung gemäß der Erfindung dient zur Erzeugung eines Referenz- signals, das ein gewünschtes Tastverhältnis aufweist. Hierzu ist eine Einstelleinheit vorgese- hen, die wenigstens ein Speicherregister und einen Zähler umfaßt. Das Speicherregister kann ein übliches Speicherregister eines Mikrocontrollers sein. Es dient zum Speichern von Wer- ten, die dem gewünschten Tastverhältnis zumindest ungefähr entsprechen und während eines Arbeitszyklus in der Pulsweitenmodulatorschaltung zur Erzeugung des Referenzsignals ein- gestellt werden. Erfindungsgemäß ist in dem Zähler eine Zykluszahl eingestellt, die angibt, wie oft ein gespeicherter erster Wert während des Arbeitszyklus aus dem Speicherregister ausgelesen wird, um das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulatorschaltung einzustellen. Der in dem Speicherregister gespeicherte Wert ist während des Arbeitszyklus veränderbar, so daß das Tastverhältnis während des Arbeitszyklus nach Ablauf der in dem Zähler eingestellten Zykluszahl auf einen zweiten Wert eingestellt werden kann. Durch Einstellen des Tastver- hältnisses der Pulsweitenmodulatorschaltung auf einen ersten Wert und auf einen zweiten Wert während des Arbeitszyklus ist es möglich, das Tastverhältnis der Pulsweitenmodulator- schaltung insgesamt auf einen gewichteten Mittelwert zwischen dem ersten und dem zweiten Wert einzustellen, und so ein gewünschtes Tastverhältnis zu erreichen bzw. optimal anzunä- hern.

Erfindungsgemäß kann insbesondere ein Addierer vorgesehen sein, der den gespeicherten ersten Wert von dem Speicherregister empfängt und bei Erreichen der Zykluszahl verändert, um einen zweiten Wert zu erzeugen, der nach dem Erreichen der Zykluszahl während des Restes des Arbeitszyklus eingestellt wird. Alternativ kann der in dem Speicherregister gespei- cherte erste Wert bei Erreichen der Zykluszahl auf andere Weise verändert oder extern vorge- geben werden, um einen zweiten Wert zu speichern, der nach dem Erreichen der Zykluszahl während des Rest des Arbeitszyklus eingestellt wird.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt das Speicherregister 8 Bit, und der Zäh- ler umfaßt 3 Bit. Der Fachmann wird verstehen, daß dies lediglich als ein Beispiel dient und daß sowohl Speicherregister als auch Zähler mehr oder weniger Bit umfassen können.

Die Erfindung sieht auch eine Stromversorgungseinrichtung mit Schaltmitteln und mit einer Pulsweitenmodulatorschaltung der oben beschriebenen Art vor, wobei die Pulsweitenmodu- latorschaltung ein Steuersignal mit einem gewünschten Tastverhältnis an die Schaltmittel ausgibt.

Die Erfindung sieht weiter ein Verfahren zur Ansteuerung einer Pulsweitenmodulatorschal- tung vor, durch das ein Pulsweitensteuersignal mit einem gewünschten Tastverhältnis gene- riert wird. Erfindungsgemäß werden ein erster Wert und ein zweiter Wert definiert, die dem gewünschten Tastverhältnis jeweils zumindest ungefähr entsprechen und während eines Ar- beitszyklus zur Erzeugung des Pulsweitensteuersignals insgesamt A-mal ausgegeben werden, wobei A eine vorgegebene, ganze Zahl ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Zykluszahl Y eingestellt, die bestimmt, wie oft der erste und wie oft der zweite Wert während des Arbeitszyklus ausgelesen werden, um das gewünschte Tastverhältnis abhängig von einem Mittelwert der während des Arbeitszyklus ausgegebenen ersten und zweiten Wert einzustel- len. Insbesondere wird erfindungsgemäß ein gewichteter Mittelwert erzielt, indem der erste Wert Y-mal und der zweite Wert (A-Y) -mal ausgegeben wird. Bei der bevorzugten Ausfüh- rungsform der Erfindung ist ferner der erste Wert eine ganze Zahl X, und der zweite Wert ist eine ganze Zahl X+1, wobei der erste Wert in einem Speicherregister gespeichert sein kann, während der zweite Wert durch Addition des ersten Wertes mit 1 erzeugt wird.

Während beim Stande der Technik somit eine Pulsweitenmodulatorschaltung nur in ganzzah- ligen Schritten eingestellt werden kann, kann die Einstellung der Pulsweitenmodulatorschal- tung gemäß der Erfindung wesentlich feiner abgestimmt werden.

Wenn insbesondere A die Anzahl der Zyklen des Arbeitszyklus ist, Y die in dem Zähler ein- gestellte Zykluszahl ist, X der erste Wert und X+1 der zweiteWert ist, so gilt für den Mittel- wert des Pulsweitensignals der Pulsweitenmodulatorschaltung gemäß der Erfindung, daß die- se in Schrittweiten von : eingestellt werden kann. Die Auflösung der Pulsweitenmodulatorschaltung beträgt z. B.

8+3= 11 Bit.

Die Erfindung kann insbesondere in Form eines Computerprogramms als Software realisiert werden.

Die Erfindung ist im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen : Fig. 1 einen schematischen Schaltplan einer Stromversorgung gemäß dem Stand der Tech- nik, in dem die erfindungsgemäße Pulsweitenmodulatorschaltung eingesetzt ist ; und Fig. 2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung der Puls- weitenmodulatorschaltung.

Wie erwähnt, ist die in Fig. 1 beispielhaft gezeigte Stromversorgung lediglich eine von vielen möglichen Anwendungen des erfindungsgemäßen Pulsweitenmodulators.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung des Pulsweitenmodulators ist im folgen- den mit Bezug auf Fig. 2 näher erläutert : Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in einem Com- puterprogramm implementiert sein könnte. In der Figur ist der in dem Speicherregister ge- speicherte Wert mit X bezeichnet, Z bezeichnet den aktuellen Zählerstand des Zählers, und Y bezeichnet die vorgegebene Zykluszahl, die angibt, wie häufig der Wert X während des Ar- beitszyklus verwendet wird. Der Ablauf der Fig. 2 ist nach Art einer Interrupt-Unterroutine dargestellt, die während eines Arbeitszyklus A-mal aufgerufen wird.

Das Verfahren beginnt bei einem mit Start bezeichneten Kästchen 40, das den Beginn einer Interrupt-Unterroutine kennzeichnen kann. In einem Kästchen 42 ist zunächst eine Abfrage dargestellt, bei der ermittelt wird, ob der in dem Speicherregister gespeicherte Wert X der maximale mögliche Wert ist. Wenn ja, ist das Verfahren unmittelbar beendet, und die Inter- rupt-Unterroutine wird bei einem Ende-Kästchen 54 verlassen. In diesem Fall ist das Steuer- oder Referenzsignal des Pulsweitenmodulators einfach das maximal mögliche Signal.

Falls der in dem Speicherregister gespeicherte Wert X nicht gleich der maximale Wert, z. B. nur OxFF, ist, fälut das Verfahren mit einer weiteren Abfrage beim Kästchen 44 fort, bei dem geprüft wird, ob der Zählerstand Z bereits eine vorgegebene Zykluszahl Y erreicht hat. Wenn nein, wird der Pulsweitenmodulator mit dem in dem Speicherregister gespeicherten Wert X angesteuert. Wenn ja, wird der Pulsweitenmodulator mit dem in dem Speicherregister gespei- cherten Wert X+1 angesteuert. Dies ist durch die Kästchen 46 und 48 dargestellt. In der An- nahme, daß die in Fig. 2 dargestellte Routine wähend des Arbeitszyklus A-mal durchlaufen wird und der in dem Speicherregister gespeicherte Wert X nicht gleich der maximale Wert ist, wird der Pulsweitenmodulator somit für die Zählerstände von 0 bis Y-1 mit dem Wert X an- gesteuert und für die Zählerstände Y bis A mit dem Wert X+1 angesteuert. Das Tastverhältnis des Pulsweitenmodulators ergibt sich somit aus einem gewichteten Mittelwert der Werte X und X+1.

Nach der Bestimmung des Ansteuerwertes für die Pulsweitenmodulator in den Kästen 46 bzw. 48 wird der Zähler inkrementiert, was bei 50 dargestellt ist. Zur Löschung eines mögli- chen Überlaufs wird der Zähler bei 52 derart maskiert, daß nur die relevanten Bit des Zählers, beispielsweise die drei niedrigstwertigen Bit weiter verwendet werden. Dazu kann der Zähler- stand beispielsweise mit bO0000111 UND verknüpft werden.

Anschließend verläßt das Programm die Interrupt-Unterroutine über das Kästchen 54.

Die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Computerprogramm dient le- diglich als beispielhafte Erläuterung der Erfindung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der beschriebene Ablauf während eines Arbeitszyklus A-mal wiederholt wird, um das Tastver- hältnis des Pulsweitenmodulators wie folgt einzustellen : wobei Xmax die höchste, im Speicherregister ablegbare Zahl X ist. Bei einer Registerbreite von 8 Bit beträgt Xmax = 28 = 256.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Auflösung eines Pulsweitenmo- dulators ohne Veränderung der Registergröße erheblich zu verbessern. Das Ausgangssignal des Pulsweitenmodulators kann überall da eingesetzt werden, wo ein Referenzsignal benötigt wird, das hochauflösend eingestellt werden soll.

Die in der bevorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltung von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste : 10, 12,14, 16 Gleichrichterdioden 18 Glättungsdrossel 20 Transistorschalter 22 Ausgangs/Freilaufdiode 24 Speicherkondensator 26 Lastwiderstand 28, 30 Spannungsteiler 32 Verstärker, P-Glied 34 Pulsweitenmodulationsbaustein 3 6 Eingangsverstärkungsstufe 40,42, 44,46, 48,54 Verfahrensschritte