Betrachten wir den Vorgang, wenn der Strom von einem Schalter auf den anderen übergeben wird. Dafür weiteitern wir die Schaltung um eine Ausgangsspannungsquelle. Diese Quelle modelliert irgendeine Ausgangsspannung unserer Schaltung, an die eine Last angeschlossen ist. Wenn wir z. B. ein Smartphone an einem Zigarettenanzünder laden wollen, dann wäre die Eingangsspannung der Zigarettenanzünder mit UEin = 12V und die Ausgangsspannung betrüge UAus = 5V für das Ladegerät. Wir betrachten den Fall, dass bereits 1A Ladestrom ins Smartphone fließt.
Wir schließen zuerst Schalter 1 und öffnen Schalter 2. Den Zustand halten wir über die Zeit t = 1ms. In rot ist der Strompfad markiert. Aus der Maschengleichung ermitteln wir die Spulenspannung. Daraus können wir dann erkennen, wie sich der Strom verhält. Es gilt:
Weil die Spulenspannung positiv ist, steigt der Strom an. Der Strom fließt über Schalter 1, die Spule und die beiden Quellen.
Jetzt kommutieren wir den Strom auf Schalter 2. Dafür öffnen wir Schalter 1 und schließen Schalter 2. Der Strom in der Spule ist stetig, er fließt also weiter von links nach rechts. Diesen Zustand halten wir 1,4 ms lang.
Weil die Spulenspannung jetzt negativ ist, sinkt der Strom in der Spule. Er fließt durch Schalter 2, die Spule und die Ausgangsspannung. Wir müssen den zweiten Zustand etwas länger halten, dann erreicht der Strom wieder den Wert von 1A.
Die Spulenspannung ist von der Schalterstellung abhängig. Das Vorzeichen der Spulenspannung bestimmt, ob der Strom steigt oder sinkt. Die Höhe und die Dauer der Spannung geben vor, wie schnell sich der Strom ändert.
Die Spulenspannung kann positiv und negativ werden, sobald wir zu einer Halbbrücke eine Ausgangsspannung mit U > 0 hinzufügen. Diese Bedingung ist in der Praxis üblicherweise gegeben. Mit positiver und negativer Spulenspannung können wir jeden Strom einstellen. Ist der Strom z. B. zu hoch, reduzieren wir den Duty-Cycle der PWM unter 50%. Dann liegt die negative Spannung für eine längere Zeit als die positive Spannung an der Spule an. Der Strom sinkt dann länger als er ansteigt. Wir behalten diesen Zustand bei, bis der Strom auf den gewünschten Wert gefallen ist.
Je kleiner der Duty-Cycle gewählt wird, desto schneller erreichen wir den Zielstrom.
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