DE2746578A1

DE2746578A1 - Digitalgesteuerter schaltregler

Info

Publication number: DE2746578A1
Application number: DE19772746578
Authority: DE
Inventors: Victor Bert Boros
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1976-10-18
Filing date: 1977-10-15
Publication date: 1978-04-20
Also published as: GB1577537A; CA1081780A; JPS5350455A; US4095165A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER. HIRSCH - BREHM .. _n . .. _c _n _Q

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PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Palenlconsull RadedceslraBo 43 8000 München 6C Telefon (08?) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Palenlconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561996 Telex 04-186237 Telegramme PatentconsLilt

Western Electric Company, Incorporated Boros, V.B. 1

Broadway

New York, N.Y. 10007, USA

Digitalgesteuerter Schaltregler

Die Erfindung betrifft einen digitalgesteuerten Schaltregler mit einer Schalteinrichtung zwischen einem Eingangs- und Ausgangsanschluß, einer Zeitsteuereinrichtung zur Bereitstellung einer Modulationsperiode für den Schaltregler und mit einer Regeleinrichtung für das Leitintervall der Schalteinrichtung.

Bei üblichen Schalt-Spannungsreglern werden analoge Signalschaltungen benutzt. Ein üblicher Schaltregler enthält im Prinzip einen Schalter, eine Schalteransteuerung und ein Filter als Hauptbauteile. Der Schalter wird durch die Schalteransteuerung go betätigt, daß er periodisch eine zerhackte Eingangsgleichspannung anlegt. Diese Spannung wird an ein Filter gegeben, das daraus eine mittlere Gleichspannung ableitet.

Der Schalter ist üblicherweise ein Transistor oder ein gesteuerter Siliziumgleichrichter (Thyristor), der entweder in einen voll leitenden oder einen nicht leitenden Zustand gebracht wird. Die Ansteuerschaltung für den Schalter ist im allgemeinen mit einer Rückkopplungsschaltung verbunden, um die Ausgangsspannung zu

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München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nal. · P. Hirsch Dipl.-Ing. ■ H. P. Brehm Dipi.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Eüumbadi Dipl.-Ing. . P. Sergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. D'pl.-W-Ing.

regeln. Bei einem Schaltregler mit Impulsbreitenmodulation wird das Impulstastverhältnis als Funktion einer Leitungs- oder Lastsignalgröße verändert, um Spannungsänderungen zu kompensieren. In den meisten Fällen wird eine geregelte Ausgangsspannung mit einer Bezugsspannung verglichen, und das Tastverhältnis der Schalteinrichtung verändert, um die Ausgangsspannung auf einem gewünschten, geregelten Wert zu halten.

Analoge Rückkopplungsschaltungen sind zwar einfach zu verwirklichen, aber schv/er mit Bezug auf Signaländerungen aufgrund von Umgebungsbeeinflußungen zu steuern. Zu diesem Einflüssen zählen die Umgebungstemperatur, bei der die Schaltung arbeitet, das Alter der Schaltung und andere charakteristische Änderungen der einzelnen Bauteile. Es sind verschiedene Kompensationsverfahren entwickelte worden, um diesen nachteiligen Umwelteinflüssen zu begegnen. Zu diesen Verfahren zählen Kompensationsschaltungen, die die Kompliziertheit erhöhen. Andere Verfahren erfordern eine sorgfältig koordinierte Auswahl von Bauelementen, deren Änderungen unter dem Einfluß von Umgebungsbedingungen sich möglichst auslöschen.

Bei neueren Konstruktionen von Schaltreglern beginnt man, digitale Bauelemente in der Regelschaltung zu verwenden. Ein Beispiel für ein digitales Rückkopplungsverfahren, das von den üblichen Analogverfahren abweicht, ist in der US-PS 3 445 offenbart. Bei diesem Schaltspannungsregler wird die Stromleitung

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über eine Schalteinrichtung pulsdauermoduliert in Abhängigkeit vom Vergleich des Signals eines Bezugsoszillators und dem Signal eines spannungsgesteuerten Oszillators, der auf die geregelte Ausgangsspannung anspricht. Die Eingangsgleichspannung wird einer Schalteinrichtung zugeführt. Deren Leitzustand wird durch ein Flip-Flop gesteuert, dessen RS-Eingänge durch das Ausgangssignal des Bezugsoszillators bzw. das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators getriggert werden. Die Phasenbeziehung zwischen dem spannungsgesteuerten Oszillator und dem Bezugsoszillator steuert die Dauer der durch die Schalteinrichtung zum Ausgang des Spannungsreglers übertragenen Gleichspannung. Mit Hilfe dieser Pulsdauermodulation wird die Höhe der Ausgangsspannung gesteuert.

Die in der genannten US-PS 3 445 754 erläuterte Rückkopplungssteuerschaltung stellt eine Oszillatorsteuerung mit einer phasenstarren Schleife für einen Spannungsregler dar, der einen spannungsgesteuerten Oszillator enthält. Dabei wird die Phasendifferenz zwischen dem Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators und dem Ausgangssignal des Bezugsoszillators zur Steuerung der Reglerausgangsspannung benutzt. Wenn auch die Form des Bezugssignals von der Form des Ausgangssignals unterschiedlich ist, so handelt es sich trotzdem um einen Analogsignal-Lösungsversuch, der wiederum viele Nachteile aufgrund von Umwelteinflüssen aufweist.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile

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zu beseitigen. Sie geht dazu aus von einem Schaltregler der eingangs genannten Art und ist gekennzeichnet durch eine Modulationseinrichtung zur Umwandlung einer Signalgröße am Ausgangsanschluß in eine Signalfrequenz, eine erste Zähleinrichtung zur Zählung von Impulsen der Signalfrequenz und eine Vergleichseinrichtung, die bei einem vorbestimmten Zählstand der ersten Zähleinrichtung ein Leitintervall der Schalteinrichtung erzeugt.

Entsprechend den Prinzipien der Erfindung verwendet ein Schaltregler digital abgeleitete Rückkopplungssteuersignale und verwirklicht die prinzipiellen Vorteile einer digitalen Rückkopplungssteuerung zur Erzielung einer stabilen und genauen Verstärkungssteuerung. Außerdem wird die Anwendung einer programmierten Steuerung ermöglicht und eine genaue Festlegung des statischen und dynamischen Ansprechens eines Schaltreglers möglich gemacht. Der digitale Schaltregler zählt die Ausgangsfrequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators, der von der Ausgangsspannung des Reglers beeinflußt wird. Der Zählwert der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators wird gespeichert und kontinuierlich mit einer Bezugszahl verglichen. Die Zeit, die erforderlich ist, damit der Zählwert auf einen Viert gleich einer Bezugszahl ansteigt, bestimmt die Pulsdauermodulation des Signals, das durch die Schalteinrichtung des Reglers moduliert wird. Die Bezugszahl ist keinen Schwankungen unterworfen, läßt sich aber leicht beeinflußen, um das statische und dynamische Verhalten des Reglers genau zu steuern.

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Diese besondere, digitale Lösung vermeidet mit Vorteil analoge Bauteile üblicher RückkopplungsSteuerschaltungen, die Umgebungseinflüssen unterliegen, beispielsweise Temperaturschwankungen, Alterung, Änderungen der Versorgungsspannungen und Änderungen des Bezugssignals. Steuersignale in der üblichen, analogen Rückkopplungsschaltung haben die Neigung, aufgrund dieser Umwelteinflüsse vom Soll-Wert abzuwandern. Außerdem sind bei einer üblichen analogen Rückkopplungssteuerung spezielle Schaltungseigenschaften, nachdem sie einmal eingestellt worden sind, nur schwer innerhalb einer bestimmten Schaltungsauslegung zu ändern.

Ein prinzipielles Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer proportionalen digitalen Rückkopplungssteuerung weist einen spannungsgesteuerten Oszillator auf, der an die geregelte Ausgangsspannung angeschaltet ist und in Abhängigkeit von ihr als Spannungs-Frequenzwandler arbeitet. Die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators wird einem Zähler zugeführt, der periodisch in Abhängigkeit von einer Taktquelle zurückgestellt wird. Die Stromleitung über die Schalteinrichtung des Reglers wird periodisch in Abhängigkeit von einer Taktquelle eingeleitet. Der Zähler zählt periodisch die Perioden der Ausgangssignalfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators. Der sich ansammelnde, periodische Zählwert wird kontinuierlich durch einen Komparator mit einem voreingestellten Bezugszählwert verglichen. V/enn der periodische, von der Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators abhängige Zählwert einen bestimmten numerischen

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Wert erreicht, der gleich dem Bezugszählwert ist, so wird das Leitintervall der Schalteinrichtung des Reglers beendet. Die Dauer des Leitintervalls bestimmt die geregelte Ausgangsspannung.

Zusätzlich ist eine Anzahl von weiteren Steuerfunktionen in der proportionalen digitalen Ruckkopplungsschleife vorgesehen. In der Hauptsache wird die Stabilität des geregelten Ausgangssignals durch Hinzufügung einer Zählwert-Abänderungseinrichtung verbessert, die ein Register oder ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler in der digitalen Rückkopplungsschleife sein kann. Diese Zählwert-Änderungseinrichtung oder der Vorwärts-Rückwärts-Zähler sorgt für eine dynamische Änderung der Bezugszahl, die für die Steuerung des Leitintervalls der Schalteinrichtung des Reglers benutzt v/ird. Differentielle und integrale Rückkopplungsverfahren werden in Verbindung mit dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler benutzt, um das Ansprechen der proportionalen, digitalen Rückkopplungssteuerung zu ergänzen. Diese Verfahren verbessern das statische und dynamische Ansprechen der digitalen Rückkopplungsschleife.

Die proportionale Rückkopplungssteuerschaltung (Regelschaltung) spricht auf eine stufenförmige Änderung der Eingangsspannung durch Erzeugung von Schwingungen im geregelten Ausgangssignal an. Zur Unterdrückung dieser Schwingungen wird ein differentielles Ruckkopplungssignal mit dem proportionalen Ruckkopplungssignal kombiniert. Dieses differentielle Signal ist proportional der

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Änderungsrate der Ausgangsspannung. Dieses zusätzliche, differentielie Rückkopplungs signal verbessert das dynamische Ansprechen der digitalen Rückkopplungssteuerung durch Dämpfen der Schwingungen in der Ausgangsspannung des Reglers bei impulsförmigen Änderungen der Eingangsspannung. Das differentielle Rückkopplungssignal wird digital durch Berechnen der mittleren Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zählwerten des spannungsgesteuerten Oszillators während aufeinanderfolgender Perioden erzeugt. Die differentielle Zahl wird an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler gegeben, um die Bezugszahl periodisch zu ändern.

Eine stufenförmige Änderung der Eingangsspannung führt außerdem einen statischen Fehler in die geregelte Ausgangsspannung ein. Dieser Fehler wird integriert und mit dem proportionalen Rückkopplungssignal kombiniert, um den statischen Fehler auszugleichen, Die digitale Intergration wird durch Summierung aufeinanderfolgender Zählwertdifferenzen zwischen dem Ausgangszählwert des spannungsgesteuerten Oszillators und einer gewählten Bezugszahl durchgeführt, die gleich oder etwa gleich der Bezugszahl in der proportionalen Rückkopplungssteuerung ist. Dieser integrale Zählwert wird benutzt, um die Grundbezugszahl dynamisch zu ändern. Die vorstehend erwähnte differentielle und integrale Rückkopplung werden mit der proportionalen Grundrückkopplungssteuerung kombiniert, um das dynamische und statische Verhalten des Schaltreglers zu verbessern.

Eine richtige Arbeitsweise der digitalen Rückkopplungssteuerung

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des Schaltreglers kann es erforderlich machen, daß der Verstärkungswert der verschiedenen, oben beschriebenen Rückkopplungsfunktionen auf Werte eingestellt wird, die von Eins abweichen. Eine Verstärkungsmultiplikation läßt sich leicht durch eine einfache digitale Schiebeoperation in der digitalen Rückkopplungsschleife erreichen. Diese Verschiebung kann mit Hilfe eines eingeschalteten Registers oder mit Hilfe einfacher Verdrahtungen erfolgen. Mit diesen Verfahren läßt sich jede gewünschte Verstärkung der Größe 2ⁿ erreichen, die sich bei Umwelteinflüssen nicht ändert. Es können getrennte, vorbestimmte Verstärkungseinstellungen individuell für jede der integralen oder differentiellen Rückkopplungsschleifen gewählt werden.

Der Verstärkungswert und die Aufeinanderfolge der Rückkopplungsfunktionen wird durch eine getrennte Folgesteuereinheit überwacht, die die Reihenfolge und das Verschieben der verschiedenen, den einzelnen Steuerfunktionen zugeordneten Konstanten steuert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Schaltreglers unter Verwendung einer digitalen Rückkopplungssteuerung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Schaltreglers mit einer digitalen Rückkopplungssteuerung, die zusätzlich integrale und differentielle Funktionen enthält;

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Fig. 3 Spannungskurven, die das Ansprechen der verschiedenen Rückkopplungssteuerfunktionen nach Fig. 2 auf Spannungsänderungen beschreiben;

Fig. 4 ein genaueres Teilblockschaltbild eines Schaltreglers mit proportionaler, integraler und differentieller Rückkopplungssteuerung.

Der Schaltregler gemäß Fig. 1 ist ein pulsdauermodulierter Schaltregler, der digitale Bauteile und einen Spannungs-Frequenzwandler oder eine Amplituden-Frequenzmodulationswandlerschaltung in einer digitalen Rückkopplungssteuerung in Gegensatz zu analogen Bauteilen eines herkömmlichen Schaltreglers enthält. Das analoge Bezugssignal des herkömmlichen Schaltreglers wird hier ersetzt durch einen digitalen Bezugswert, der die vorteilhafte Eigenschaft besitzt, daß er invariant mit den oben beschriebenen Umwelteinflüssen ist.

Eine Gleichspannungsquelle 11 ist mit einer Lastimpedanz 17 über einen Schalter 12 und ein Tiefpaßfilter 5 verbunden. Ein Taktgeber oder eine periodische Zeitsteuerungsschaltung erzeugt eine Modulationsporiode und führt über eine Leitung ein Signal zum Schalter 12, um diesen periodisch leiten zu lassen. Dieses Signal auf der Leitung 23 startet die Modulationsperiode T des Schaltreglers, wie die Spannungskurve nahe dem Schalter 12 in Fig. 1 zeigt. Der Schalter wird anschließend ausgeschaltet und für den Rest der Modulationsperiode ausgeschaltet gehalten, und zwar in Abhängigkeit von der digitalen Rückkopplungssteuerung mit einem spannungsgesteuerten Oszillator 18,

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einem Zähler 19» einen Komparator 21 und einem Bezugszählwertregister 22.

Der Spannungsregler arbeitet so, daß das Leitintervall des Schalters, das als Intervall a in der Kurve oberhalb des Schalters 12 gezeigt ist, sich umgekehrt mit der Ausgangsspannung ändert. Die digitale Rückkopplungsschaltung steuert das Leitintervall a des Schalters 12 derart, daß die Ausgangsspannung genau geregelt wird. Wenn die Ausgangsspannung fällt, so wird das Leitintervall a des Schalters 12 vergrößert. Wenn die Ausgangsspannung ansteigt, wird das Leitintervall a des Schalters 12 kleiner.

Der spannungsgesteuerte Oszillator 18 überwacht über die Leitung 24 die Ausgangs spannung des Reglers. Die Ausgangsspannung des spannungsgesteuerten Oszillators 18 ist ein Signal, dessen Frequenz proportional der Ausgangsspannung des Reglers ist. Wenn die Ausgangsspannung abnimmt, wird die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 18 kleiner. Wenn umgekehrt die Ausgangs spannung ansteigt, so v/ird auch die Ausgangsfrequenz des Oszillators 18 größer. Die Frequenz-Spannungskennlinie eines für den vorliegenden Zweck geeigneten, spannungsgesteuerten Oszillators wird durch die Kurve angegeben, die in dem Block für den spannungsgesteuerten Oszillator 18 dargestellt ist. Die hier benutzte Schaltung ist so augelegt, daß sie normalerweise im linearen Teil der gezeigten Kurve arbeitet.

Am Beginn jeder Modulationsperiode T wird der Zähler 19 durch

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ein vom Taktgeber 20 über die Leitung 25 zugeführtes Rückstellsignal auf Null zurückgestellt. Die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 18 wird an den Zähler 19 gegeben, der die Frequenzimpulse zählt. Der Zählwert erscheint im Zähler 19 als binärer Wert. Dieser kontinuierliche Zählwert gelangt an einen Komparator 21. Außerdem wird dem Komparator 21 ein voreingestellter binärer Bezugszählwert von dem Bezugszählregister 22 zugeführt. Der Bezugszählwert ist so vorgewählt, daß er die gewünschte Ausgangsspannung des Reglers darstellt und aufrechterhält. Wenn der Stand im Zähler 19 gleich dem vorgewählten Bezugszählwert ist, so gibt der Komparator 21 über die Leitung 26 einen Ausschaltimpuls an den Schalter 12. Die Zeit, die der Zähler 19 benötigt, um den Bezugszählwert zu erreichen, ändert sich umgekehrt proportional mit der Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 18. Wenn diese Ausgangsfrequenz abnimmt, da die Ausgangsspannung unter den gewünschten Wert abfällt, so wird die Zeit zur Erreichung des vorgewählten Bezugszählwertes, d.h., die Zeit, nach der der Schalter öffnet, größer, um die mittlere Ausgangsspannung des Reglers auf einem konstanten Wert zu halten. Die korrigierenden Rückkopplungssignale, die von der digitalen Rückkopplungssteuerung geliefert werden, sind eine Funktion des Fehlers der Ausgangsspannung, gemessen am gewünschten Wert.

Der Schaltregler nach Fig. 2 weist zusätzlich zu den Bauteilen nach Fig. 1 weitere Steuerfunktionen in der digitalen Rück-

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kopplungssteuerung auf, um eine verbesserte Anpassungsfähigkeit bei der Regelung zu erreichen. In den verschiedenen Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile. Zur Erzielung der gewünschten Anpassungsfähigkeit enthält die digitale Rückkopplungssteuerung einen Zählwert-Modifizierer 28, der bei dem Ausführungsbeispiel einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler enthalten kann. Der Zählwert-Modifizierer 28 spricht auf eine Folge von Impulsen an, die von den zusätzlichen Steuerfunktionen erzeugt v/erden, und ändert den binären Bezugs zählwert. Die zusätzlichen Steuerfunktionen enthalten Hilfsrückkopplungswege vom Ausgang des Zählers 19 zum Zählwert-Modifizierer 28. Die Hilfsrückkopplungswege weisen Verstärkungsmultiplizierer 31, 33 und eine zugeordnete differentielle Rückkopplungsschaltung 32 bzw. integrale Rückkopplungsschaltung 34· auf. Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind diese Schaltungen digital verwirklicht.

Zur Erzielung der jeweils speziell gewünschten Regelkennlinien werden die verschiedenen Hilfsrückkopplungsschaltungen selektiv durch Schließen von Schaltern 37 und 38 in die Rückkopplungssteuerung gelegt. Dadurch gelangen Steuersignale an den Zählwert-Modifizierer 28, der den vom Bezugszählwertregister 22 zum Komparator 21 gelieferten Bezugszählwert ändert. Die Spannungskurven in Fig. 3 zeigen die verschiedenen Ansprechkurven der gesteuerten Rückkopplung auf Änderungen der Eingangsspannung, die dadurch erzielt werden, daß gewählte Teile der Hilfsrückkopplungsschaltungen in die Rückkopplungsschleife eingeschaltet werden.

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Die Sparmungskurven in Fig. 3 stellen das Ansprechen der Ausgangsspannung des Reglers auf eine stufenförmige Spannungsänderung von der Gleichspannungsquelle 11 dar. Die Kurvenform A in Fig. 3 zeigt das übliche oder proportionale Ansprechen, bei dem die Schalter 37 und 38 geöffnet sind. Dabei stellt die Kurvenform A das proportionale Ansprechen der Spannungsregelschaltung in Fig. 1 auf eine stufenförmige Änderung der angelegten Eingangsgleichspannung dar. Wie die Kurvenform A zeigt, steigt, wenn die von der Gleichspannungsquelle 11 gelieferte Eingangsspannung stufenförmig erhöht wird, die geregelte Ausgangsspannung des Reglers und schwingt um eine höhere, feste mittlere Ausgangsspannung.

Zur Erzielung einer Verbesserung des Ansprechens der Rückkopplungsschleife wird der Ausgangswert des Zählers 19 durch verschiedene Rückkopplungsschaltungen verändert, die an einen gemeinsamen Knotenpunkt 35 angeschlossen sind. An diesem Knotenpunkt liegen parallel zwei Verstärkungsraultiplizierer 31, 33 und die zugeordnete äifferentielle Rückkopplungsschaltung 32 bzw. die integrale Rückkopplungsschaltung 34. Die beiden Schaltungen sind über die Schalter 37 und 38 mit dem Zählwert-Modifizierer 28 verbunden. Die Verstärkungsmultiplizierer 31 und 33 können Schieberegister oder eine einfache verdrahtete Logik enthalten, die das digitale Ausgangssignal des Zählers 19 verschiebt. Diese Zählwerte werden sequentiell dem Zählwert-Modifizierer 28 zugeführt und ändern den vom Bezugszählwertregister 22 gelieferten Zählwert, um eine vorbestiramte Verstärkung in der Rückkopplungsschleife zu erzielen.

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Die digitale Rückkopplungssteuerung kann so abgewandelt werden, daß sie auf die mathematische Ableitung des Reglerausgangssignals anspricht. Dies wird durch Schließen des Schalters 37 erreicht, der die differentielle Rückkopplungsschaltung 32 in die Rückkopplungsschleife legt. Dann kann das Ausgangssignal des Zählers 19 am Knotenpunkt 35 differenziert werden. Diese Anordnung dämpft das Ausgangssignal des Reglers zur Unterdrückung der Schwingungen, die in den Spannungskurven A und C mit proportionaler und integraler Rückkopplungsanordnung auftreten. Das Ansprechen der geregelten Ausgangsspannung mit einer Differenzierung bei der proportionalen Rückkopplungsschaltung zeigt die Spannungskurve B. Hier steigt die Ausgangs spannung bei einer stufenförmigen Änderung der Eingangsspannung immer noch stufenförmig an, aber die Schwingungen der Ausgangsspannung sind im wesentlichen gedämpft.

Durch Schließen des Schalters 38 wird die integrale Rückkopplungsschaltung 34 in die Regelschleife gelegt. Die Integration soll den statischen Fehler der Ausgangsspannung beseitigen, der bei der proportionalen und differentiellen Rückkopplungsschleife beobachtet wird. V/enn nur die integrale Rückkopplungsschaltung 34 zusammen mit der proportionalen Rückkopplung durch Schließen des Schalters 38 eingeschaltet wird, so zeigt die Spannungskurve C in Fig. 3 das Ausgangsansprechen des Reglers auf eine stufenförmige Eingangsänderung.

Es ergibt sich, daß mit einer Integration in der Rückkopplungs-

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steuerung kein statischer Fehler in die Ausgangsspannung des Reglers durch eine stufenförmige Eingangsänderung eingebracht wird. Die Ausgangsspannung neigt jedoch zu Instabilitäten, und es werden ungedämpfte Schwingungen erzeugt, die zu dem gewünschten Spannungswert zentriert sind.

Das optimale Ansprechen der Schaltung wird erreicht, wenn beide Schalter 37 und 38 geschlossen werden und die differentielle und integrale Rückkopplungsschaltung beide zusammen mit der proportionalen Rückkopplungsschleife wirksam sind. Das Ausgangsansprechen des Reglers auf eine stufenförmige Änderung der Eingangsspannung zeigt für diesen Fall die Kurvenform D in Fig. 3.

Es ergibt sich, daß das Einschalten der integralen Rückkopplungsschaltung den statischen Fehler verringert, der sich bei einer stufenförmigen Änderung der Eingangsspannung einstellt, und daß die Einschaltung der differentiellen Rückkopplungsschaltung die Schwingungsneigung der Ausgangsspannung dämpft. Dies führt zu einer praktischen Anordnung für den digital gesteuerten Spannungsregler, die im einzelnen in Fig. 4 dargestellt ist.

Fig. h zeigt das schematische Blockschaltbild eines digital gesteuerten Schaltreglers, der eine proportionale, differentielle und integrale Rückkopplungssteuerung aufweist. Die grundsätzliche digitale Steuerung, die die proportionale Rückkopplungssteuerung

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ergibt, ist identisch mit der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Steuerung. Es sind zusätzliche Register, Zähler und Subtrahierschaltungen vorhanden, die unter Steuerung einer zentralen Rückkopplungs-Folgesteuerung 65 arbeiten, um die zusätzlichen differentiellen und integralen Rückkopplungssteuerfunktionen bereitzustellen. Alle diese Einheiten arbeiten periodisch in Abhängigkeit von dem Taktgeber 20, der periodische Impulssignale zur Synchronisierung des Schaltreglers, der zentralen Rückkopplungs-Folgesteuerung 65 und der verschiedenen Zähler, Subtrahierschaltungen und Register liefert. Am Beginn jeder Modulationsperiode stellt, wenn der Schalter zu Anfang geschlossen wird, der Taktgeber alle Zähler, Subtrahierschaltungen und Register zurück, die nachfolgend innerhalb der Periode in Betrieb sind.

Wie oben erläutert, wird die Gleichspannungsquelle 11, die eine Batterie enthalten kann, an den Steuerschalter 12 angelegt. Dieser Schalter, der ein Transistor sein kann, leitet periodisch, wobei die Dauer der Stromleitung von der Rückkopplungssteuerung abhängt. Dadurch wird eine zerhackte Gleichspannung an das Filter 5 angelegt. Das Filter 5 leitet eine mittlere Gleichspannung ab, die an die Last 17 gelangt. Die digitale Rückkopplungssteuerung regelt die Ausgangsspannung dadurch, daß das Leitintervall des Schalters während jeder Betriebsperiode gesteuert wird. Die digitale Rückkopplungssteuerung enthält den Taktgeber 20, dessen Ausgangsspannung die Stromleitung im Schalter 12 einleitet und, wie oben angegeben, die verschiedenen Schaltungen in der Rück-

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kopplungssteuerung zurückstellt. Die Ausgangsspannung des Reglers wird durch einen spannungsgesteuerten Oszillator 18 überwacht, dessen Ausgangsfrequenz eine Funktion der Ausgangsspannung ist.

Die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 18 ist das Hauptregelsignal, das die Dauer der Stromleitung über den Schalter 12 bestimmt. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 18 wird an den Vorwärtszähler 19 gegeben, der die Ausgangsinpulse des Oszillators 18 zählt und mittelt. Der zeitabhängige Zählwert, der sich im Zähler 19 einstellt, ist eine Binärzahl, die die mittlere Ausgangsspannung des Reglers während der Modulationsperiode darstellt. Der Ausgangszähluert des Zählers 19 wird an einen Komparator 21 angelegt. Die Rückkopplungsschaltung enthält ein Bezugszählregister 22, das einen voreingestellten Bezugszählwert in Form einer Binärzahl speichert, die die gewünschte, geregelte Ausgangsspannung angibt. Dieser Bezugszählwert wird dem Komparator 21 über einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 zugeführt. Der Zähler 28 modifiziert den Bezugszählwert entsprechend den verschiedenen Rückkopplungsfunktionen, wie unten erläutert wird.

Der Bezugszählwert wird über den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 mit der besonderen Absicht modifiziert, bestimmte gewünschte statische und dynamische Ansprechwerte der Rückkopplungssteuerung zu erreichen. Wenn der erreichte Zählwert im Zähler 19 gleich

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dem durch den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 an den Komparator 21 angelegten, modifizierten BezugszShlwert ist, so spricht der Komparator 21 an und gibt ein Ausschaltsignal an den Schalter 12.

Der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 modifiziert den Bezugszählwert insbesondere in Abhängigkeit von einer differentiellen, integralen und Verstärkungssteuerschaltung. Diese Schaltungen arbeiten alle unter Steuerung der zentralen Rückkopplungsfolgesteuerung 65.

Die zentrale Rückkopplungsfolgesteuerung 65 überwacht die Reihenfolge beim Anlegen von Verstärkungs-, Integrations- und Differentiations-Ilodifiziersignalen, die den Bezugszählwert ändern. Die Verstärkung der integralen und differentiellen Modifiziersignale wird durch Verschieben von Konstanten innerhalb der Schaltung gesteuert, die an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 gegeben werden. Die Folgesteuerung 65 überwacht im Prinzip die erreichten binären Zählwerte in der integralen und differentiellen Schaltung und multipliziert sie mit den geeigneten Verstärkungskonstanten, um die gewünschten Rückkopplungseigenschaften sicherzustellen. Diese Binär signale v/erden dann in eine äquivalente serielle Impulsfolge umgewandelt und in die Hauptrückkopplungs schleife eingeführt, wo sie mittels des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 28 den invarianten Bezugszählwert verändern.

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Die verschiedenen Zahlen, die die gewünschten Rückkopplungsverstärkungen, integrale und differentielle Steuersignale darstellen, die in Form von Binärzahlen vorhanden sind, werden an eine Datenwählschaltung 40 gegeben, die sich in der Folgesteuerung 65 befindet. Eine Differential-Verstärkungsmultiplizierquelle 47 und eine Integral-Verstärkungsmultiplizierquelle 48 sind über Leitungen 66 und 67 mit der Datenauswahlschaltung 40 verbunden. Diese beiden Quellen liefern eine getrennte digitale Verstärkungsmultiplikation für die differentielle und integrale Rückkopplungsfunktion. Jede Quelle weist einen vorbestimmten binären Multiplizierwert auf, der die Verschiebung der Binärzahlen steuert, welche Rückkopplungssignale proportional der Verstärkungs-, Differential- und Integral-Funktion darstellen, um die gewünschten Verstärkungswerte zu erzielen. Diese Quellen lassen sich als Zählregister verwirklichen. Der Ausgang des Schieberegisters 53 ist mit der Eingangsleitung 68 und der Datenauswahlschaltung 40 verbunden. Das Ausgangssignal stellt die Differenz zwischen dem angesammelten Zählwert und dem Bezugszählwert dar, der durch die integrale Verstärkungsmultiplizierfunktion verändert worden ist. Das Ausgangssignal des Schieberegisters 50 geht zur Eingangsleitung 69 der Datenwählschaltung 40. Dieses Ausgangssignal stellt die differentielle Rückkopplungsfunktion dar, die durch die differentielle Verstärkungsmultiplizierfunktion verändert worden ist. Das Ausgangssignal des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 gelangt zur Eingangsleitung 70 der Datenwählschaltung 40. Dieses Ausgangssignal stellt die Integralfunktion, verändert durch die

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integrale Verstärkungsfunktion dar. Diese Eingangsfunktionen liegen in Form eines binären Zählwertes vor. Die zentrale Rückkopplungsfolgesteuerung 65 wandelt diese Zählwerte in serielle Impulse um. Die Impulse gelangen sequentiell zum Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28, um den Bezugszählwert so abzudaß die gewünschten Regeleigenschaften des Spannungsreglers erreicht werden.

Die Datenwählschaltung 40 ist funktionell eine Multiplexeinheit, die sequentiell die an jeden ihrer Vielzahl von Eingangsanschlüssen angelegten Daten für eine Übertragung auswählt. Beispielsweise werden die Daten an einem Eingangsanschluß für eine Übertragung durch die Schaltung 40 ausgewählt und an die Ausgangsleitung 71 gegeben. Anschließend wird ein anderer Eingangsanschluß mit der Ausgangsleitung 71 verbunden. Das schrittweise Weiterlaufen der Datenauswahlschaltung von einem Eingangsanschluß zum anderen wird durch einen Folgezähler 41 gesteuert, der ein Schrittsignal über die Leitung 88 liefert. Der Folgezähler 41 weist eine Schaltung auf, die periodisch durch den Taktgeber zurückgestellt wird und auf den Ausgangsimpuls des monostabilen Multivibrators 43 anspricht, um ein Signal auf der Leitung 88 zu erzeugen und die Datenauswahlschaltung 40 auf den nächsten Eingangsanschluß einzustellen. Die ausgewählten, von der Schaltung 40 übertragenen Daten gehen über die Ausgangsleitung 71 zu einem Komparator 45. Der Taktgeber 20 treibt synchron einen Impulsgenerator 46, der einen Strom von hochfrequenten Impulsen erzeugt. Die Frequenz des Impulsgenerators ist höher als die des Taktgebers. Diese hochfrequenten Impulse

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werden über die Leitung 87 an einen Vorwärtszähler 44 und über die Leitung 42 an eine Vielzahl von UND-Gattern angelegt. Der angesammelte Zählwert des Zählers 44 gelangt zum Komparator 45.

Wenn der Zählwert im Zähler 44 gleich dem Zählwert auf der Ausgangsleitung 71 der Datenauswahlschaltung 40 ist, so erzeugt der Komparator 45 ein Ausgangssignal, das den monostabilen Multivibrator 43 triggert. Dessen Ausgangssignal gelangt zum Folgezähler 41 und über die Leitung 89 zum Rückstelleingang des Zählers 44. Der Folgezähler 41 weist mehrere Zustände auf, durch die er sequentiell in Abhängigkeit von dem durch den monostabilen Multivibrator 43 gelieferten Eingangsimpulssignal geschaltet wird. Der Stand des Folgezählers 41 steuert die selektive Verbindung der Eingangs- und Ausgangsanschlüsse der Datenauswahlschaltung bzw. der Leitungsauswahlschaltung 42. Der Folgezähler 41 wird bei Beendigung jeder gewählten Binär-Seriell-Umwandlung innerhalb der zentralen Rückkopplungs-Folgesteuerung um einen Zustand weitergeschaltet. Wenn der Folgezähler 41 in seinen letzten Zustand gelangt, wird der Vorwärtszähler 44 durch das Ausgangssignal des Inverters 59 abgeschaltet, wie unten beschrieben wird. Der Folgezähler 41 wird durch einen Taktimpuls auf der Leitung 90 zu Beginn jeder Betriebsperiode des Reglers zurückgestellt.

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Bei Weiterschaltung des Folgezählers 41 wird ein Signal über die Leitung 48 abgegeben, das die Datenauswahlschaltung 40 weiterschaltet, so daß die Vielzahl von EingangsanSchlussen sequentiell mit dem Ausgangsanschluß 71 verbunden wird. Es ergibt sich, daß bei der Weiterschaltung des Folgezählers zuerst die Eingangsleitung 66 mit der Ausgangsleitung 71 verbunden wird, dann die Eingangsleitung 67 mit der Ausgangsleitung 71 und so weiter.

Die Binär-Seriell-Umwandlung in der zentralen Rückkopplungsfolgesteuerung 65 wird durch Weiterleitung einer Folge von Impulsen für ein gesteuertes Zeitintervall erreicht. Das Zeitintervall ist eine Funktion der Binärzahl am Ausgang der Datenauswahlschaltung 40. Dieses Zeitintervall wird durch die Zeit bestimmt, die erforderlich ist, damit der sich ansammelnde Zählwert im Zähler 44 gleich dem von der Datenauswahlschaltung 40 übertragenen Zählwert wird. Die Folge von Impulsen liefert der Impulsgenerator 46. Die Ausgangsimpulse des Generators 46 gelangen über die Leitung 82 zu einer Vielzahl von UND-Gattern 56, 57, 58, 59 und 60.

Die Leitungsauswahlschaltung 42 liefert die Signale, die die übertragung von Impulsen über die UND-Gatter 56 bis 60 steuern. Die Leitungsauswahlschaltung 42 ist im wesentlichen eine Demultiplexschaltung, die in Abhängigkeit von dem Folgezähler 41 in Synchronismus mit der Datenauswahlschaltung 40 weitergeschaltet wird. Das Ausgangssignal der Leitungsauswahlschaltung 42

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auf den Leitungen 76 bis 80 ist ein Signal gesteuerter Dauer, die durch den Komparator 45 und den Folgezähler 41 gesteuert wird. Diese Signale steuern die Dauer der Impulsübertragung über die UND-Gatter 56 bis 60.

Die oben beschriebene Steuerung für die Übertragungsdauer der Impulsfolge bewirkt die gewünschte Binär-Serienumwandlung. Es sei beispielsweise die Differential-Verstärkungskonstante betrachtet, die von der Quelle 47 über die Leitung 66 an die Datenauswahlschaltung 40 gegeben wird. Diese Verstarkungskonstante bewirkt eine bestimmte Verstärkung bei der Rückkopplung der differentiellen Signale. Die Quelle 47 gibt eine vorgewählte Binärzahl, die eine Verstärkung darstellt, an die Datenauswahlschaltung 40. Von dort gelangt sie über die Leitung 71 zum Komparator 45 und bestimmt die Zeitdauer, für die Impulse über das UND-Gatter 56 übertragen werden. Die seriellen Ausgangsimpulse des Generators werden so lange über das UND-Gatter 56 übertragen, bis der Zählwert im Zähler 44 gleich der Binärzahl ist, die durch die Differentialverstärkungsquelle 47 eingestellt wird. Dann schaltet der Komparator 45 den Folgezähler 41 in seinen nächsten Zustand, und das Ausgangssignal über das UND-Gatter 56 wird beendet. Die Ausgangsimpulse des UND-Gatters gelangen zu einem Schieberegister 53 und ändern den Verstärkungswert der Differentialfunktion.

Die nächste Eingangsleitung 67 ist mit der Integral-Verstärkungsquelle 48 verbunden. Die Binär-Serienumwandlung erfolgt auf die

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oben beschriebene Weise, und die Impulsfolge wird über das UND-Gatter 57 auf ähnliche Weise an das Schieberegister 50 übertragen. Die Ausgangssignale der UND-Gatter 56 bis 60 sind, wie oben beschrieben, eine Folge von Impulsen mit einem gesteuerten Zählwert. Diese Impulse werden an Zählschaltungen in der Rückkopplungsschaltung gegeben, um die gewünschten Regeleigenschaften sicherzustellen. Am Ende einer zyklischen Folge wird der Folgezähler 41 zur Vorbereitung einer nachfolgenden Betriebsperiode des Schalters 12 auf einen Anfangszustand zurückgestellt. Der Ausgang 81 der Leitungsauswahlschaltung 42 gibt ein Signal über einen Inverter 59 ab, das den Vorwärtszähler 44 für eine kurze Zeitdauer während dieses Rückstellintervalls abschaltet.

Das serielle Ausgangsimpulssignal des UND-Gatters 56 gelangt zum Schieberegister 53 und stellt den Verstärkungswert der integralen Rückkopplungsfunktion ein. Das serielle Ausgangsimpulssignal des UND-Gatters 57 wird an das Schieberegister 50 gegeben und bestimmt den Verstärkungswert der different zellen Funktion.

Die Ausgangssignale der beiden UND-Gatter 58 und 59 werden an ein nachgeschaltetes ODER-Gatter 55 angelegt. Dessen Ausgangssignal geht zu einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28, der den von der Bezugs-Zählwertquelle 22 gelieferten Bezugszählwert ändert. Das serielle Ausgangsimpulssignal des UND-Gatters 60 liegt am Vorwärts-Rückwärts-Zähler 54. Dieser Zählwert ist eine summierende

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Zählung zur Bestimmung der integralen Funktion.

Der integrale und differentielle, modifizierende Zählwert stellt den statischen Fehler der Ausgangsspannung bzw. die Änderungsrate der Ausgangsspannung dar. Diese modifizierenden Zählwerte haben die kanonische Phasenform der Speicherzustände des Filters 5 und werden von der Ausgangsspannung des Reglers mittels des spannungsgesteuerten Oszillators 18 abgeleitet. Dieses Abtastverfahren entspricht der Überwachung und Rückkopplung der Zustandsvariablen, die durch den Spulenstrom und die Kondensatorspannung dargestellt werden, wobei nur eine direkte elektrische Verbindung mit dem Filter vorhanden ist. Die Spannung wird durch eine direkte Anschaltung abgetastet und ihre mathematische Ableitung direkt mittels der differentiellen Funktion gewonnen.

Der differentielle, modifizierende Zählwert wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zählwerten des Zählers 19 bestimmt. Zu Anfang wird der Zählwert des Zählers 19 über die Leitung 83 im Rückwärtszähler 51 voreingestellt. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 18 gelangt über die Leitung 84 zum Rückwärtszähler 51, und das Ausgangsimpulssignal zählt rückwärts vom anfänglichen, voreingestellten Zählwert, um einen Differenzzählwert zu gewinnen. Dieser Differenzzählwert wird an das Schieberegister 50 gegeben. Das Schieberegister 50 multipliziert den differentiellen, modifizierenden Zählwert mit dem differentiellen Verstärkungsfaktor, indem er

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den Zählwert entsprechend mehrfach verschiebt. Der sich dann ergebende binäre Zählwert wird über die Leitung 69 zur Datenauswahl schaltung 40 der zentralen Rückkopplungsfolgesteuerung 65 übertragen. Dort wird er in eine serielle Impulsfolge umgewandelt, wie oben beschrieben, und dann an den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 angelegt, um den Bezugszählwert zu ändern.

Zusätzlich zu der differentiellen Funktion wird eine integrale Funktion zu den Rückkopplungssteuerdaten hinzugefügt, um den statischen Fehler im Ausgangssignal des Reglers zu beseitigen. Die Integration wird digital mittels der Summierung aufeinanderfolgender Differenzzählwerte proportional dem Rückkopplungsfehler verwirklicht. Das Ausgangssignal des VorwärtsZählers 19 wird über eine Leitung 85 zum Subrahierer 52 gegeben. Ein von einem Bezugszählwertregister 92 gelieferter Bezugszählwert wird periodisch im Subtrahierer durch den Taktgeber 20 zurückgestellt. Dieser Bezugszählwert ist so gewählt, daß er die maximale ungeregelte Ausgangsspannung des Reglers darstellt. Dies steht im Gegensatz zu dem Bezugszählwert des BezugsZählwertregisters 22, der so gewählt ist, daß er die gewünschte, geregelte Ausgangsspannung des Reglers darstellt. Der durch die Subtrahierung gewonnene Differenzzählwert wird an das Schieberegister 53 gegeben, das den integralen, modifizierenden Zählwert mit dem integralen Verstärkungsfaktor dadurch multipliziert, daß der Zählwert geeignet oft einer Verschiebung unterworfen wird. Der binäre Zählwert wird über die Leitung 68 zur Datenausv/ahlschaltung 40 der zentralen Rückkopplungsfolgesteuerung 65 gegeben. Dort wird er

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in eine Impulsfolge umgewandelt und über ein UND-Gatter 60 dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler 54 zugeführt. Die im Vorwärts-Rückwärts-Zähler 54 angesammelte Zahl ist ein Zählwert, der dem Integral der Fehlerspannung für die geregelte Ausgangsspannung porportional ist. Das Ausgangssignal des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 54 gelangt über die Leitung 69 zurück zum Eingang der Datenauswahlschaltung 40, die einen digitalen Impulsstrom erzeugt, der über das UND-Gatter 55 und die Leitung 82 zum Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 übertragen wird, um eine von einer Integration abhängende Modifizierung zum Bezugszählwert zu geben.

Aus der obigen Erläuterung ergibt sich, daß durch die Verwendung digitaler Schaltungen eine differentielle und integrale Regelung unter Steuerung einer zentralen Rückkopplungs-Folgesteuerung erzielt v/erden kann. Jedes Steuersignal wird nacheinander erzeugt und an einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler 28 gegeben, um während jeder Betriebsperiode des Schalters einen Bezugszählwert zu modifizieren. Die durchgehende Verwendung von digitalen Schaltungen vermeidet die prinzipiellen Nachteile bei der Verwendung analoger Schaltungen, wie oben in der Beschreibungseinleitung erläutert.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

ZWiRNER - HIRSCH ♦ BREHM

2 746b /o

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult RadedcestraOe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/885604 Telex 05-212313 Telegramme Patente jnsul: Patentconsull Sonnenberger Straße 43 6?00 Wiesbaden Telefon (C6121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patontconsuli Western Electric Company, Incorporated Boros, V.B. 1

Broadway

New York, N.Y. 10007, USA

Patentansprüche

1·J Digitalgesteuerter Schaltregler mit einer Schalteinrichtung (12) zwischen einem Eingangs- und Ausgangsanschluß, einer Zeitsteuereinrichtung (20) zur Bereitstellung einer Modulationsperiode für den Schaltregler und mit einer Regeleinrichtung für das Leitintervall der Schalteinrichtung, gekennzeichnet durch eine Modulationseinrichtung (18) zur Umwandlung einer Signalgröße am Ausgangsanschluß in eine Signalfrequenz, eine erste Zähleinrichtung (19) zur Zählung von Impulsen der Signalfrequenz,

und eine Vergleichseinrichtung (21, 22), die bei einem vorbestimmten Zählstand der ersten Zähleinrichtung ein Leitintervall der Schalteinrichtung erzeugt.
2. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Änderung des vorbestimmten Zählwertes, die eine auf den vorbestimmten Zählwert voreingestellte Bezugszählwertquelle und einen an diese Quelle angekoppelten

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München: R. Kramer Dipl. Ing. . W. Weser Dipl.-Pnys. Dr. rer. na£ · P. HirschT>ip1.-Ing. · H.P. Brehm Oipl.-Chem. Or. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Oipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing Dr. jur. ■ G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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Vorwärts-Rückwärts-Zähler aufweist, so daß Zählwertzunahmen zusammen mit dem vorbestimmten Zählwert summiert werden können.
3. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Steuerfunktionen zur Sicherung gewünschter Betriebseigenschaften vorgesehen ist, daß eine Verarbeitungseinrichtung mit der Änderungseinrichtung gekoppelt ist, um unter Verwendung der Steuerfunktionen den vorbestimmten Zählwert digital zu modifizieren und eine Einrichtung aufweist, um nacheinander jeder der Vielzahl von Steuerfunktionen aufzunehmen, sowie eine Einrichtung zur Umwandlung der Steuerfunktionen in eine Impulsfolge und eine Einrichtung zur nacheinander erfolgenden Weiterleitung jeder Impulsfolge, und daß die Weiterleitungseinrichtung mit dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler gekoppelt ist.
4. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Steuerfunktionen eine Quelle von Verstärkungsmultiplikationsfunktionen aufweist, die eine voreingestellte, mit der Verarbeitungseinrichtung gekoppelte Zählwertquelle umfasst.

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5. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Steuerfunktionen eine differentielle Einrichtung zur Ableitung einer differentiellen Funktion abhängig von der Änderungsrate einer Signalgröße am Ausgangsanschluß und eine Differenzeinrichtung zur Ableitung der Differenz zwischen aufeinanderfolgenden Zählwerten der ersten Zähleinrichtung aufweist, und daß das Ausgangssignal der Differenzeinrichtung an die Verarbeitungseinrichtung gegeben wird.
6. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzeinrichtung einen Rückwärtszähler und eine Einrichtung aufweist, die den Rückwärtszähler mit einem vorhergehenden Zählwert der ersten Zähleinrichtung startet, und daß der Rückwärtszähler so geschaltet ist, daß er in Abhängigkeit von der Modulationseinrichtung rückwärts zählt.
7. Digitalgesteuerter Schaltregler nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung einer Vielzahl von Steuerfunktionen eine Integraleinrichtung zur Ableitung einer Integralfunktion aufweist, die von einem Signalfehler mit Bezug auf eine gewünschte Signalgröße am Ausgangsanschluß abhängt und eine zweite Bezugszählquelle sowie eine integrale

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Näherungseinrichtung zur Ableitung einer Summierung aufeinanderfolgender Differenzzählwerte zwischen dem Ausgangssignal der Modulationseinrichtung und einem zweiten vorbestimmten Zählwert aufweist, der in der zweiten Bezugszählwertquelle voreingestellt ist, und daß das Ausgangssignal der Näherungseinrichtung an die Verarbeitungseinrichtung angekoppelt ist.
8. Digital gesteuerter Schaltregler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Näherungseinrichtung eine Subtrahiereinrichtung aufweist, die so geschaltet ist, daß sie die Differenz zwischen dem Zählwert-Ausgangssignal der Modulationseinrichtung und dem zweiten vorbestimmten Zählwert bestimmt, und einen zweiten Vorwärts-Rückwärts-Zähler, der auf den Differenzzählwert anspricht, und daß ein Ausgangssignal des zweiten Vorwärts-Rückwärts-Zählers an die Verarbeitungseinrichtung angekoppelt wird.

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