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In Bezug genommene Anmeldungen
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Diese
Anmeldung beansprucht den Zeitrang der provisorischen
US-Anmeldung Nr. 60/805,612 vom 23.
Juni 2006.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Gleichspannungswandlung, insbesondere Schaltregler
mit Flanken-Kompensation
und ein Flanken-Kompensations-Verfahren dafür.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Die
Betriebsdauer der Batterie bzw. des Akkus ist für tragbare elektronische Systeme
von wesentlicher Bedeutung. Dies gilt insbesondere für Unterhaltungselektronik
bzw. Elektronik für
Verbraucher, wie etwa Zellulärfunktelefone
bzw. Mobiltelefone, digitale Kameras, tragbare Computer oder Handendgeräte. Die
Entwickler dieser Produkte sind mit dem fortlaufenden Bedarf konfrontiert,
die Gehäusegröße (und
Batterie- bzw. Akkugröße) zu verringern,
während
die Batteriebetriebsdauer verlängert
werden soll, um mit Konkurrenzprodukten mitzuhalten oder diese zu übertreffen.
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Um
die Batteriebetriebsdauer zu maximieren, ist es notwendig, die Leistungsfähigkeit
einer Vielzahl von verschiedenen elektronischen Bauteilen zu optimieren.
Unter den wichtigsten dieser Bauteile befinden sich Schaltregler.
In tragbaren elektronischen Systemen erbringen diese Vorrichtungen
eine Vielzahl von Leistungsverarbeitungsaufgaben, einschließlich der
Anhebung, Absenkung und Umkehrung von Spannung.
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Die 1 zeigt
einen im Spannungs-Modus betriebenen Schaltregler, der eine hohe
Gleichspannung in eine niedrige Gleichspannung wandelt. Die Vorteile
der spannungsgetriebenen Steuerung sind die Einfachheit der Analyse
und eine große
ansteigende Schwingung, welche eine gute Rausch- bzw. Störfestigkeit
bereitstellt. Jedoch ist in Bezug auf das Übergangsverhalten die Reaktionszeit
bzw. Antwortzeit reduziert, weil jeder Wechsel auf der Leitung oder
in der Last zuerst von dem rückgekoppelten
Spannungsteiler erkannt werden muss und dann über einen Fehlerverstärker und
PWM-Generator beantwortet
bzw. verarbeitet werden muss. Außerdem wird die Schleifen-Kompensations-Anordnung
viel komplizierter, weil das Ausgangs-LC-Netzwerk ein komplexes
Polpaar bereitstellt und die Schleifenverstärkung mit der Eingangsspannung
variiert.
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Kurze Zusammenfassung der
Erfindung
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Eine
detaillierte Beschreibung wird in den folgenden Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen gegeben.
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Ein
Schaltregler wird bereitgestellt, in welchem eine Induktionsspule
mit einer Last verbunden ist und eine Pulsweiten-Modulations-(PWM)-Einheit
eine Ausgangsstufe umfasst und ein PWM-Treibersignal erzeugt, um
die Ausgangsstufe zu steuern, so dass die Induktionsspule ein Induktionsspulen-Stromsignal
an die Last liefert, und eine Schleifen-Kompensations-Einheit ein
Schleifen-Kompensations-Signal mit einer Kompensationsflanke proportional
zu einer fallenden Flanke des Induktionsspulen-Stromsignales an die PWM-Einheit gemäß des Induktionsspulen-Stromsignales
abgibt.
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Die
Erfindung stellt eine weitere Ausführungsform eines Schaltreglers
bereit, in welchem eine Induktionsspule mit einer Last verbunden
ist und eine Flanken-Kompensationseinheit mit der Induktionsspule
verbunden ist und eine fallende Flanke des Induktionsspulen-Stromsignales über die
Induktionsspule gemäß einer ansteigenden
Flanke des Induktionsspulen-Stromsignales und eines Taktverhältnisses
eines Pulsweiten-Modulations-(PWM)-Treibersignales
erhält
und ein Flanken-Kompensations-Signal mit einer Kompensationsflanke
proportional zu der fallenden Flanke des Ausgangsstromes abgibt.
Eine Stromdetektions-Einheit detektiert das Induktionsspulen-Stromsignal
und gibt ein Stromdetektions-Signal proportional zu dem Induktionsspulen-Stromsignal
an die PWM-Einheit und die Flanken-Kompensations-Einheit ab. Eine
Pulsweiten-Modulations-Einheit
umfasst einen Komparator, der mit dem Stromdetektions-Signal verbunden
ist, wobei das Flanken-Kompensations-Signal und ein Rückkopplungs-Signal
und mindestens ein Ausgangstransistor das PWM-Treibersignal an die
Induktionsspule abgibt. Eine Rückkopplungs-Einheit
ist zwischen den Komparator und die Induktionsspule geschaltet und
erzeugt das Rückkopplungs-Signal
gemäß einer
Ausgangsspannung des Schaltreglers.
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Die
Erfindung stellt auch eine Ausführungsform
eines Flanken-Kompensations-Verfahrens
für einen Schaltregler
bereit, in welchem eine ansteigende Flanke eines Induktionsspulen-Stromsignals,
das an eine Last ausgegeben wird, von einer PWM-Einheit detektiert wird, und ein Tastverhältnis eines
PWM-Treibersignales, das von der PWM-Einheit erzeugt wird, detektiert
wird. Ein Flanken-Kompensations-Signal mit einer Kompensationsflanke
proportional zu einer fallenden Flanke des Induktionsspulen-Stromsignals wird
gemäß der ansteigenden
Flanke des Induktionsspulen-Stromsignales und dem Tastverhältnis des
PWM-Treibersignales erzeugt, und die PWM-Einheit wird gemäß dem Flanken-Kompensations-Signal
gesteuert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann noch besser durch Studium der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung und Beispiele mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnung
verstanden werden, wobei:
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1 einen
herkömmlichen
im Spannungs-Modus betriebenen Schaltregler zeigt;
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2 eine
Ausführungsform
eines im Strom-Modus betriebenen Schaltreglers zeigt.
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3 eine
Regelschleifen-Signalform eines im Strom-Modus betriebenen Schaltreglers
im stationären bzw.
eingeschwungenen Zustand zeigt;
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4 eine
Regelschleifen-Signalform eines im Strom-Modus betriebenen Schaltreglers
mit einem Tastverhältnis
zeigt, das im eingeschwungenen Zustand 0,5 übersteigt;
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5 eine
Regelschleifensignalform mit einer Flanken-Kompensation zeigt, die
von dem Ausgang eines Fehlerverstärkers subtrahiert wird;
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6 die
Beziehung zwischen einem Ausgangssignal eines Fehlerverstärkers und
eines durchschnittlichen Induktionsspulen-Stromsignales zeigt;
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7 eine
Flanken-Kompensations-Signalform zeigt, wobei die Kompensationsflanke
m der Hälfte der
abfallenden Flanke des Induktionsspulen-Stromsignales entspricht;
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8 eine
Flanken-Kompensations-Signalform zeigt, wobei eine Kompensationsflanke
m identisch mit der fallenden Flanke des Induktionsspulen-Stromsignales
ist;
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9 eine
Tabelle darstellt, die Werten von
mit verschiedenen D-Werten
entspricht;
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10 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines strombetriebgesteuerten Schaltreglers zeigt;
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11 Ausfühungsformen
einer Stromdetektions-Einheit und einer Flanken-Kompensations-Einheit zeigt.
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12 eine
Ausführungsform
einer Flanken-Kompensations-Einheit zeigt;
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13 eine
Ausführungsform
einer Tastverhältnis-Detektions-Einheit
zeigt;
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14 eine
Ausführungsform
eines Stromspiegels zeigt;
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15 eine
weitere Ausführungsform
einer Flanken-Kompensations-Einheit zeigt; und
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16 ein
Flussdiagramm eines Flanken-Kompensations-Verfahrens nach der Erfindung
darstelllt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die
nachfolgende Beschreibung entspricht der durchdachtesten Art und
Weise zur Ausführung
der Erfindung. Diese Beschreibung dient dem Zweck der Veranschaulichung
der allgemeinen Prinzipien der Erfindung und soll nicht in einem
beschränkenden
Sinn verstanden werden. Der Umfang der Erfindung wird am besten
durch Bezugnahme auf die beiliegenden Ansprüche bestimmt.
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Die 2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
eines im Strom-Modus betriebenen Schaltreglers. Wie gezeigt wird,
zusätzlich
zur Rückkopplungs-Spannung
das momentane Induktionsspulen-Stromsignal IL auch in die Regelschleife
zurückgekoppelt,
wobei das Induktionsspulen-Stromsignal IL im eingeschwungenen Zustand
ein Dreiecksspannungs-Signal
darstellt. Nach Vergleich des Induktionsspulen-Stromsignals IL mit
dem Ausgangssignal des Fehlerverstärkers (EA) wird ein PWM-Steuersignal
erzeugt, um das EIN/AUS-Schalten (ON/OFF) der PWM-Ausgangsstufe
zu steuern. Außerdem
wird ein Flanken-Kompensations-Signal zu dem Induktionsspulen-Stromsignal
IL addiert oder von dem Ausgangssignal des Fehlerverstärkers zwecks
Stabilität abgezogen.
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Weil
das Induktionsspulen-Stromsignal, das die Vin- Vout- Information
betrifft, rückgekoppelt
wird, reagiert die Regelschleife schneller auf den Eingangsspannungs(Vin)-Übergang. Zum zweiten kann,
weil das Ausgangssignal des Fehlerverstärkers eine Indikation des Induktionsspulen-Stromsignales
darstellt, der Induktionsspulen-Zweig als eine spannungsgesteuerte
Stromquelle in der strombetriebenen Regelung angesehen werden, und
deshalb kann der Induktionsspulen-Pol vernachlässigt oder ausgelassen werden.
Die Kompensation der Regelschleife ist somit leichter bzw. einfacher
als mit dem im Spannungs-Modus betriebenen Schaltregler. Schließlich wird,
weil die Eingangssignale der Komparatorstufe Stromsignale sind,
eine pulsweise Strombegrenzung inhärent in dem im Strom-Modus
betriebenen Schaltregler bereitgestellt.
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Die 3 zeigt
eine Regelschleifen-Signalform eines im Strom-Modus betriebenen
Schaltreglers im eingeschwungenen Zustand. Wie gezeigt, stellt die
gerade Linie auf dem Pegelniveau Ve das Ausgangssignal des Fehlerverstärkers (EA)
dar, und die feste Dreiecksschwingung stellt das rückgekoppelte
Induktionsspulen-Stromsignal IL dar.
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Wenn
die PWM-Ausgangsstufe eingeschaltet ist (ON), wird die Spannung über der
Induktionsspule L0 positiv und das Induktionsspulen-Stromsignal
IL steigt an. Wenn das Induktionsspulen-Stromsignal IL gleich dem
Ausgangssignal des Fehlerverstärkers
(EA) ist, wechselt der Komparator die Polarität seines Ausganges und die
PWM-Ausgangsstufe wird abgeschaltet (OFF). Die Spannung über der
Induktionsspule wird negativ und das Induktionsspulen-Stromsignal
IL steigt bis zum nächsten
Einschaltsignal (ON) an der PWM-Ausgangsstufe an.
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Falls
eine kleine Störung
im Induktionsspulen-Stromsignal IL auftritt, wie etwa das in 3 gezeigte Delta
I0, wird die gestrichelte Dreiecks-Impulsform zur weitergehenden
Impulsform des Induktionsspulen-Stromsignales IL. Für ein PWM-Tastverhältnis (D) < 0,5, wie in 3 gezeigt,
klingt die Störung
ab, und der eingeschwungene Zustand wird wieder hergestellt. Falls
jedoch das in eingeschwungenem Zustand herrschende Tastverhältnis (D) > 0,5 ist, wie in 4 gezeigt,
wird die in dem ersten Zyklus auftretende Störung periodenweise verstärkt und
die Regelung wird divergieren bzw. auseinanderlaufen. Um diesen
Punkt zu verbessern, wird eine Flanken-Kompensations-Impulsform zu dem
Induktionsspulen-Stromsignal IL hinzugefügt.
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Die 5 zeigt
eine Impulsform mit einer Flanken-Kompensation SC, die aus dem Ausgang
des Fehlerverstärkers
abgezogen wird. Wie gezeigt, sind m1 und m2 ansteigende Flanken
bzw. abfallende Flanken des Induktionsspulen-Stromsignales IL. Es
wurde beobachtet, dass selbst im eingeschwungenen Zustand bei einem
Tastverhältnis > 0,5 die Störung nach
wenigen Zyklen bzw. Perioden ausläuft. Es soll nun der Grad der Flanken-Kompensation, welche
dem System hinzugefügt
wird, bestimmt werden. Zunächst
und wegen der Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Fehlerverstärkers und
den durchschnittlichen Induktionsspulen-Stromsignalen IAVG1 ∼ IAVG3, wie in 6 gezeigt,
bestimmt der Ausgang des Fehlerverstärkers weniger die Stromspitze
der Induktionsspule als den Durchschnittsstrom. Mit demselben Ausgang
des Fehlerverstärkers wird
das gemittelte Induktionsspulen-Stromsignal auch durch das Tastverhältnis bestimmt,
d.h. durch die Beziehung zwischen Eingangs- und Ausgangsspannungen
des eingeschwungenen Zustandes. Sobald ein Anschluss-Übergang,
sog. line transience, auftritt reagiert darauf die Ausgangsspannung
des Fehlerverstärkers, um
den neuen eingeschwungen Zustand zu erreichen.
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Die 7 zeigt
eine Flanken-Kompensations-Impulsform, bei der die Kompensationsflanke
m der Hälfte
von m2 entspricht, wobei m2 eine abfallende Flanke des Induktionsspulen-Stromsignales
IL ist. Dementsprechend läuft
die Störung
für den
gesamten Tastverhältnisbereich
(0 ∼ 1)
aus und die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers zeigt den durchschnittlichen
Induktionsspulen-Strom unabhängig
vom Tastverhältnis
an. Die Regelschleife weist deshalb eine bevorzugte Leitungsübergangsreaktion
auf, weil der Ausgang des Fehlerverstärkers keine Änderung
benötigt.
Die 8 zeigt eine Flanken-Kompensations-Impulsform,
wobei die Kompensationsflanke m gleich m2 ist. Falls, wie dargestellt,
Störung
an der aufsteigenden Flanke des Induktionsspulen-Stromsignales auftritt,
wird sie in nur einem Zyklus beseitigt und es wird eine gute Rausch-Unempfindlichkeit
erreicht.
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Jedoch
benutzt die beschriebene Flanken-Kompensations-Technik Information
der abfallenden Flanke m2 des Induktionsspulen-Stromsignales IL,
was in richtigen Schaltungsanwendungen, insbesondere in hochintegrierten
Schaltregler ICs, schwer zu erkennen bzw. zu detektieren ist. Nichtsdestotrotz
existiert eine Beziehung zwischen der ansteigenden Flanke m1 und
der abfallenden Flanke m2 des Induktionsspulen-Stromsignales IL. Deshalb können einige
Ausführungsbeipiele
die ansteigenden Flanke des Induktionsspulen-Stromsignals detektieren
und indirekt die abfallende Flanke ableiten und ein entsprechendes
Flanken-Kompensations-Signal erzeugen.
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Es
wird angenommen, dass ein Abwärtswandler,
gezeigt in
1 oder
2, ein PWM-Tastverhältnis (D)
im eingeschwungenen Zustand haben kann und dann die Beziehung zwischen
Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout als
dargestellt werden kann.
Weiterhin wird angenommen, dass die ansteigende Flanke und die abfallende
Flanke des Induktionsspulen-Stromsignales IL m1 bzw. m2 ist und
das Verhältnis
davon als
dargestellt werden kann.
Es kann nämlich
die Information für
m2, welche tatsächlich
in der Flanken-Kompensations-Technik benötigt wird, extrahiert werden,
falls das Tastverhältnis
D und die ansteigende Flanke m1 des Induktionsspulen-Stromes IL
gewonnen werden. Wie in
9 dargestellt, listet die Tabelle
1 einige Werte von
mit verschiedenen D-Werten
auf.
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Die 10 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel
eines im Strom-Modus betriebenen Schaltreglers. Der Schaltregler 100 leitet
die abfallende Flanke m2 des Induktionsspulen-Stromsignales aus der ansteigenden Flanke
m1 davon und dem Tastverhältnis
D ab, und verwendet es zur Flanken-Kompensation. Wie gezeigt, umfasst
der Schaltregler 100 eine Pulsweiten-Modulations(PWM)-Einheit 10,
eine Stromdetektions-Einheit 20, eine Flanken-Kompensations-Einheit 30,
eine Rückkopplungs-Einheit 40,
eine Induktionsspule L0 und eine Kapazität C0.
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Die
PWM-Einheit 10 ist zwischen die Induktionsspule L0 und
die Rückkopplungs-Einheit 40 geschaltet und
umfasst einen PWM-Komparator 12, ein SR-Latch 14,
ein PWM-Treiber 16 und eine Ausgangsstufe mit einem PMOS-Transistor
P0 und NMOS-Transistor
N0. Die PWM-Einheit 10 erzeugt ein PWM-Treibersignal SPWMD,
um die Ausgangsstufe zu kontrollieren, so dass die Induktionsspule
L0 ein Induktionsspulen-Stromsignal
IL an die Kapazität
C0 und an eine Last RD abgibt bzw. liefert. Der PWM-Komparator 12 erzeugt
ein Steuersignal CS gemäß einem
Stromdetektions-Signal D, einem Flanken-Kompensations-Signal SSC
und einem Rückkopplungs-Signal
Ve" aus der Rückkopplungs-Einheit 40.
Das SR-Latch 14 umfasst einen Setz-Eingang (S), der ein
Taktsignal empfängt,
einen Rücksetz-Eingang
(R), der ein Steuersignal von dem PWM-Komparator 12 empfängt und
einen Ausgangsanschluss (Q), der ein Pulsweiten-Modulations-Treibersignal SPWMD an den
PWM-Treiber 16 abgibt. Das SR-Latch 14 erzeugt
das PWM-Treibersignal SPWMD für
den PWM-Treiber 16, um die Ausgangsstufe entsprechend dem
Steuersignal CS und dem Taktsignal an- und auszuschalten. Beispielsweise
kann das Rückkopplungs-Signal
Ve" ein Spannungssignal
sein und das Stromdetektions-Signal ID und das Flanken-Kompensations-Signal
SSC können
Stromsignale sein. Weiterhin können das
Stromdetektions-Signal D und das Flanken-Kompensations-Signal SSC
kombiniert werden und durch einen Widerstand (nicht gezeigt) zum
Vergleich mit dem Rückkopplungs-Signal
Ve" in ein Spannungssignal
gewandelt werden. Alternativ wandelt ein Spannungs-zu-Strom-Wandler
zwischen dem Fehlerverstärker 41 und der
Phasen-Kompensations-Einheit 42 das Ausgangssignal Ve in ein
Stromsignal um, zum Vergleich mit der Kombination des Stromdetektions-Signals
ID und des Flanken-Kompensations-Signals SSC.
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In
einigen Ausführungsformen
wird das Tastverhältnis
des Pulsweiten-Modulations-Treibersignals SPWMD
durch das Steuersignal CS bestimmt. Wenn z.B. das an dem Setzeingang
(S) des SR-Latch 14 empfangene Taktsignal auf Hoch bzw.
High geht, geht auch das PMW-Treibersignal SPWMD des SR-Latch 14 hoch,
so dass der PMOS-Transistor
P0 und der NMOS-Transistor N0 an- bzw. abgeschaltet werden und das Induktionsspulen-Stromsignal
IL entsprechend ansteigt. Falls das Spannungssignal, das die Kombination
des Stromdetektions-Signales ID und des Flanken-Kompensations-Signals SSC erzeugt,
das Rückkopplungs-Signal
Ve" übersteigt,
erzeugt der Komparator 12 ein niedriges logisches Ausgangssignal
(Low), um das SR-Latch 14 zurückzusetzen. Folglich geht das
PMW-Treibersignal SPWMD des SR-Latch 14 auf Low, so dass
der PMOS-Transistor P0 und NMOPS-Transistor N0 ab- bzw. eingeschaltet
werden, und das Induktionsspulen-Stromsignal IL nimmt ab, bis das
PMW-Treibersignal SPWMD des SR-Latch 14 wieder auf Hoch
bzw. High geht.
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Die
Stromdetektions-Einheit 20 detektiert das Induktionsspulen-Stromsignal
IL und gibt ein Stromdetektions-Signal ID proportional zu dem Induktionsspulen-Stromsignal
L an die PWM-Einheit 10 und die Flanken-Kompensations-Einheit 30 ab.
Beispielsweise kann die Stromdetektions-Einheit 20 ein
Stromduplikations-Schaltkreis sein.
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Die
Flanken-Kompensations-Einheit 30 gibt ein Flanken-Kompensations-Signal
SSC mit einer Kompensationsflanke proportional zu einer fallenden
Flanke des Induktionsspulen-Stromsignals IL an die PWM-Einheit 10 gemäß dem Induktionsspulen-Stromsignal IL ab.-
Die Flanken-Kompensations-Einheit 30 kann beispielsweise
das Flanken-Kompensations-Signal SSC mit einer Kompensationsflanke
erzeugen, die halb der fallenden Flanke des Induktionsspulen-Stromsignales
IL ist, gleich der fallenden Flanke des Induktionsstrom-Signales
IL oder ähnlichen
ist, aber nicht hierauf beschränkt
ist.
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Die
Rückkopplungs-Einheit 40 erzeugt
das Rückkopplungs-Signal
Ve" gemäß einer
Ausgangsspannung Vout des Schaltreglers 100, so dass die
PWM-Einheit 10 das PWM- Treibersignal
SPWMD gemäß dem Flanken-Kompensations-Signal
SSC, dem Stromdetektions-Signal ID und dem Rückkopplungs-Signal Ve" erzeugt. Die Rückkopplungs-Einheit 40 umfasst
Widerstände
R1 und R2, einen Fehlerverstärker 41 und
eine zusätzliche
Phasen-Kompensations-Einheit 42. Die Widerstände R1 und
R2 erzeugen eine geteilte Spannung V12 gemäß der Ausgangsspannung Vout
des Schaltreglers 100 und geben es an den Fehlerverstärker 41 ab. Der
Fehlerverstärker 41 erzeugt
ein Ausgangssignal Ve gemäß der Differenz
zwischen der geteilten Spannung V12 und einer Bezugsspannung Vref.
Die zusätzliche
Phasen-Kompensations-Einheit 42 ist zwischen dem Fehlerverstärker 41 und
dem PWM-Komparator geschaltet, um Phasen-Kompensation auf dem Ausgangssignal
Ve durchzuführen
und ein Rückkopplungs-Signal
Ve" zu dem PWM-Komparator 12 zu
erzeugen.
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Weil
die Flanken-Kompensations-Einheit 30 ein Flanken-Kompensations-Signal
SSC mit einer Kombinationsflanke proportional zur fallenden Flanke
des Induktionsspulen-Stromsignals
IL erzeugen kann, um eine Flanken-Kompensation gemäß dem Tastverhältnis D
des PWM-Treibersignals SPWMD und der ansteigenden Flanke des Induktionsspulen-Stromsignals
IL auszuführen,
wobei Störung
in wenigen Zyklen zurückgewiesen
wird und Rausch-Unempfindlichkeit wie in 7 und 8 dargestellt,
erreicht wird.
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Die 11 zeigt
Ausführungsbeispiele
von der Stromdetektions-Einheit und der Flanken-Kompensations-Einheit. Wie dargestellt,
detektiert die Stromdetektions-Einheit 20 das Induktionsspulen-Stromsignal
IL und gibt ein Stromdetektions-Signal ID proportional zu dem Induktionsspulen-Stromsignal
IL aus. Die Stromdetektions-Einheit 20 umfasst vier PMOS-Transistoren
P1 ∼ P4
und zwei Operationsverstärker
OP1 und OP2, bei denen die Gate-Anschlüsse der PMOS-Transistoren P0 ∼ P4 gemeinsam
mit dem PWM-Treiber 16 verbunden sind. Beispielsweise können die
PMOS-Transistoren P1 ∼ P2
und der Operationsverstärker
OP1 einen Stromduplikations-Schaltkreis bilden und die PMOS-Transistoren P3 ∼ P4 und der
Operationsverstärker
OP2 einen anderen Schaltkreis bilden.
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Weil
die PMOS-Transistoren P1 ∼ P3
M-mal die Größe des PMOS-Transistors
P0 aufweisen, entspricht der duplizierte Strom M-mal dem Induktionsspulen-Stromsignal
IL und wird als Stromdetektions-Signal ID ausgegeben. In diesem
Ausführungsbeispiel
ist M<<1. Weil weiterhin
das Stromdetektions-Signal ID aus dem Induktionsspulen-Stromsignal IL dupliziert
wird, hat das Stromdetektions-Signal ID eine ansteigende Flanke
proportional zu jener des Induktionsspulen-Stromsignals IL. In diesem
Falle wird das Stromdetektions-Signal ID durch den PMOS-Transistor
P3 an die Flanken-Kompensations-Einheit 30A abgegeben
und das Stromdetektions-Signal ID durch den PMOS-Transistor P1 an
den PMW-Komparator 12 abgegeben.
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Die 12 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
einer Flanken-Kompensations-Einheit 5. Wie gezeigt umfasst
die Flanken-Kompensations-Einheit 30 eine Flankengewinnungs-Einheit 31A,
die die ansteigende Flanke des Induktions-Signales IL entsprechend
dem Stromdetektions-Signal ID aus der Stromdetektions-Einheit 20 extrahiert,
und eine Syntheseeinheit 32, die das Tastverhältnis des
PWM-Treibersignales detektiert, wobei die abfallende Flanke des
Induktionsspulen-Stromsignales IL gemäß der steigenden Flanke des
Induktionsspulen-Stromsignales IL und dem Tastverhältnis des
PWM-Treibersignals SPWMD ausgegeben wird, und wobei das Flanken-Kompensations-Signal
SSC entsprechend erzeugt wird.
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Die
Flankengewinnungs-Einheit 31A umfasst einen Widerstand
R3, der das Stromdetektions-Signal ID in eine entsprechende Spannung
VD wandelt, und eine Differentiationsschaltung, die die entsprechende Spannung
VD differenziert bzw. ableitet. Weil das Stromdetektions-Signal
ID aus der Stromdetektions-Einheit 20 und das Induktionseulen-Stromsignal
IL dieselbe ansteigende Flanke aufweisen, hat die entsprechende Spannung
VD, welche gemäß dem Stromdetektions-Signal
ID erzeugt wird, ebenfalls dieselbe ansteigende Flanke. Somit kann
die entsprechende Spannung VD durch: VD = ID × R3 = M × IL × R3 dargestellt werden, wobei
M das Größenverhältnis zwischen
den Transistoren P0 und P1 darstellt.
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Die
Differentiationsschaltung
301 umfasst einen Operationsverstärker OP3,
einen NMOS-Transistor N1,
eine Kapazität
C1 und ein Rückstellschaltelement
SR1, wobei die entsprechende Spannung VD differenziert wird, um
ein entsprechendes Stromsignal I1 zu erzeugen. Das Stromsignal I1
kann durch
dargestellt werden, wobei
m1 der aufsteigenden Flanke des Induktionsspulen-Stromsignals IL
entspricht. Das Stromsignal I1 hat nämlich die steigende Flanke
des Induktionsspulen-Stromsignals IL.
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Die
Syntheseeinheit 32 umfasst eine Tastverhältnis-Detektions-Einheit 302,
Stromspiegel 303 und 304, eine Integrations-Einheit 305 und
einen Spannungs-zu-Strom-Wandler 306. Die Tastverhältnis-Detektions-Einheit 302 detektiert
das Tastverhältnis
des PWM-Treibersignals
SPWMD gemäß der Beziehung
zwischen Eingangsspannung Vin und Ausgangsspannung Vout des Schaltreglers 100 und
gibt einen Satz von entsprechenden Steuersignalen S1 ∼ SN demgemäß ab. Die
Steuersignale S1 ∼ SN,
die von der Tastverhältnis-Detektions-Einheit 302 ausgegeben
werden, enthalten nämlich
die Information über
das Tastverhältnis
des PWM-Treibersignals SPWMD.
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Der
Stromspiegel 303 verstärkt
das Stromsignal I1 mit der ansteigenden Flanke m1 des Induktionsspulen-Stromsignals
IL gemäß den Steuersignalen
S1 ∼ SN
und erzeugt ein Stromsignal I2, welches dem K-fachen des Stromsignales
IL entspricht.
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Die
Integrationseinheit umfasst einen Kondensator C2, ein Rückstellschaltelement
SR2, die das Stromsignal I2 integrieren, um eine entsprechende Spannung
V2 zu erzeugen. Die Spannung V2 kann nämlich dargestellt werden als:
Der Spannungs-zu-Strom-Wandler
306 umfasst
einen Operationsverstärker
OP4, einen NMOS-Transistor N2 und einen Widerstand R4, der die Spannung
V2 in ein entsprechendes Stromsignal I3 wandelt. Das Stromsignal
I3 kann betrachtet werden als:
In dem Ausführungsbeispiel
können
die Kondensatoren C1 und C2 identisch sein und die Widerstände R3 und R4
können
ebenfalls identisch sein, und K kann
sein.
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Somit
kann das Stromsignal I3 umgeschrieben werden zu:
In einem anderen Ausführungsbeispiel
kann K auch sein:
oder ähnlich. K ist nämlich eine
Funktion des Tastverhältnisses
des PDM-Treibersignales SPWMD.
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Der
Stromspiegel 304 umfasst zwei PMOS-Transistoren P7 und
P8, die das Stromsignal I3 duplizieren, um ein entsprechendes Stromsignal
I4 zu erzeugen, um somit als Flanken-Kompensations-Signal SSC zu dienen.
Weil das Stromsignal I3 eine Kompensationsflanke proportional zur
abfallenden Flanke m2 des Induktionsspulen-Strom-Signales IL hat,
hat das Flanken-Kompensations-Signal SSC dieselbe Kompensationsflanke.
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Die 13 zeigt
eine Ausführungsform
einer Tastverhältnis-Detektions-Einheit.
Wie dargestellt, umfasst die Tastverhältnis-Detektions-Einheit 302 eine
Widerstandskette, die aus N + 1 Widerständen RS gebildet ist, und N
Komparatoren CMP1 ∼ CMPN.
Der Komparator CMP1 gibt beispielsweise das Steuersignal S1 aus, wenn
die Ausgangsspannung Vout die geteilte Spannung VRS1 übersteigt;
die Komparatoren CMP1 und CMP2 geben die Steuersignale S1 und S2
aus, wenn die Ausgangsspannung Vout die geteilte Spannung VRS2 übersteigt;
die Komparatoren CMP1 ∼ CMP3
geben die Steuersignale S1 ∼ S3
aus, wenn die Ausgangsspannung Vout die geteilte Spannung VRS3 übersteigt
usw. Die Tastverhältnis-Detektions-Einheit 302 erzeugt nämlich entsprechende
Steuersignale S1 ∼ SN
für den
Stromspiegel 303 gemäß dem Verhältnis zwischen
der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout des Schaltreglers 100 im
eingeschwungenen Zustand. Deshalb beinhalten die Steuersignale Information über das
Tastverhältnis
des PWM-Treibersignales SPWMD im eingeschwungenen Zustand.
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Die
14 zeigt
eine Ausführungsform
des Stromspiegels
303. Der Stromspiegel
303 umfasst
N + 1 PMOS-Transistoren PA0 ∼ PAN
und N Schaltelemente SW1 ∼ SWN.
In diesem Ausführungsbeispiel
ist das Verstärkungsverhältnis K
des Stromspiegels
303 eine Funktion des Tastverhältnisses
D. Wenn das Tastverhältnis
z.B. 0,5 ist, dann ist
und das Schaltelement SW1
wird gemäß dem Steuersignal
S1 eingeschaltet, so dass das Stromsignal I2 gleich dem Stromsignal
I1 ist. Wenn das Tastverhältnis
0,6 ist, dann ist
und die Schaltelemente S1
und SW2 werden gemäß den Steuersignalen
S1 ∼ S2
eingeschaltet, so dass das Stromsignal I2 dem 1,5-fachen des Stromsignals
I1 entspricht.
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Wenn
das Tastverhältnis
0,7 beträgt,
dann ist
gleich 2,3 und die Schaltelemente
Sw1 ∼ SW3
werden gemäß den Steuersignalen
S1 ∼ S3
eingeschaltet, so dass das Stromsignal I2 dem 2,3-fachen des Stromsignales
I1 entspricht. Wenn das Tastverhältnis
0,8 beträgt, ist
und die Schaltelemente SW1 ∼ SW4 werden
gemäß den Steuersignalen
S1 ∼ S4
eingeschaltet, so dass das Stromsignal I2 dem 4-fachen des Stromsignales
I1 entspricht. Wenn das Tastverhältnis
0,9 beträgt,
dann ist
und die Schaltelemente SW1 ∼ SW5 werden
gemäß den Steuersignalen
S1 ∼ S5
eingeschaltet, so dass das Stromsignal I2 dem 9-fachen des Stromsignales
I1 entspricht. Der Stromspiegel
303 verstärkt nämlich das Stromsignal
I1 mit dem
-fachen gemäß den Kontrollsignalen
S1 ∼ SN
aus der Tastverhältnis-Detektionseinheit
302 zur
Ausgabe als Stromsignal I2.
-
Die 15 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel
einer Flanken-Kompensations-Einheit. Wie gezeigt, umfasst die Flanken-Kompensations-Einheit 30B eine
Flankengewinnungs-Einheit 31B,
die die ansteigende Flanke m1 des Induktionsstrom-Signals IL gemäß dem Stromdetektions-Signal
ID aus der Stromdetektions-Einheit 20 extrahiert und eine
Synthese-Einheit 32B, die das Flanken-Kompensations-Signal
SSC gemäß dem Stromdetektions-Signal
ID mit ansteigender Flanke m1 des Induktionsspulen-Stromsignals IL erzeugt.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
kann die Flankengewinnungs-Einheit 31B ein Subtraktions-Schaltkreis sein,
um das Stromdetektions-Signal ID während einer Anfangsperiode
abzutasten, um als Anfangsstromsignal ID1 zu dienen und ein Stromsignal
IX mit ansteigender Flanke m1 des Induktionseulen-Stromsignals IL durch
Subtraktion des Anfangsstrom-Signals ID1 vom Stromdetektions-Signal
ID nach der Anfangsphase zu erzeugen. Die Flankengewinnungs-Einheit 31B (Subtraktions-Schaltkreis)
umfasst PMOS-Transistoren P9 ∼ P10,
NMOS-Transistoren N3 und N4, Widerstände R5 ∼ R7, einen Operationsverstärker OP5,
einen Kondensator C3 und Schaltelemente SWA und SWB, bei denen die
PMOS-Transistoren P9 und P10 einen Stromspiegel bilden und die Widerstände R5 ∼ R7 identisch
sind.
-
Die 16 zeigt
ein Verhältnis
zwischen Stromdetektions-Signal ID, dem Anfangsstrom-Signal ID1 und dem
Stromsignal IX. Wie in 15 und 16 dargestellt,
werden in der Anfangsperiode P1 die Schaltelemente SWA und SWB abgeschaltet,
wobei die Source-Anschlüsse der
Transistoren M3 und M4 miteinander verbunden sind, und die Ausgangsanschlüsse des
Operationsverstärkers
OP5 mit den Gate-Anschlüssen
der NMOS-Transistoren M3 und M4 verbunden ist. Somit fließt ein Strom
ID durch den NMOS-Transistor N3, und ein anderer Strom ID fließt auch
durch den NMOS-Transistor N4. Zu diesem Zeitpunkt ist das Stromsignal
IX 0. Weiterhin speichert die Kapazität C3 bzw. der Kondensator den
Spannungsausgang des Operationsverstärkers OP5, so dass das Stromdetektions-Signal
ID über
den NMOS-Transistor N4 abgetastet werden kann.
-
Zu
diesem Zeitpunkt t1 sind die Schaltelement SWA und SWB abgeschaltet,
und der NMOS-Transistor N3 wird noch durch den Operationsverstärker OP5
kontrolliert, aber der NMOS-Transistor N4 wird durch die gespeicherte
Spannung V4 im Kondensator C3 gesteuert. Folglich wird nach der
Anfangsperiode P1 das Stromdetektions-Signal D durch den NMOS-Transistor
N3 noch infolge des Induktionsspulen-Stromsignals IL erhöht, aber
das Stromdetektions-Signal ID wird über den NMOS-Transistor N4
zur Zeit t1 abgetastet und durch den Kondensator C3 gehalten, um
als Anfangsstrom-Signal ID1 zu dienen. Weil das Stromdetektions-Signal
ID durch den NMOS-Transistor N3 dem Induktionsspulen-Signal IL folgend
ansteigt, und weil das Anfangsstrom-Signal ID1 durch den NOMS-Transistor
N4 auf einem konstanten Niveau gehalten wird, kann das Stromsignal
IX betrachtet werden als: IX = ID – IDI.
-
Das
Stromdetektions-Signal kann beispielsweise angesehen werden als
ID = Io + m1 × t,
wobei I0 einen konstanten Term und m1 die ansteigende Flanke des
Induktionsstrom-Signales
IL darstellt. Wenn die Flankengewinnungs-Einheit 31B einen
Anfangswert des Stromdetektions-Signals ID abtastet und den Anfangswert aus
dem gegenwärtigen
Wert des Stromdetektions-Signals ID extrahiert, wird der konstante
Term 10 entfernt und der verbleibende Teil mit der ansteigenden
Flanke M1 wird erhalten. Das Stromsignal IX kann nämlich dargestellt
werden als: m1 × t.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel
umfasst die Synthese-Einheit
32B nur die Tastverhältnis-Detektions-Einheit
302 und
den Stromspiegel
303. Die Tastverhältnis-Detektions-Einheit
302 detektiert
das Tastverhältnis
des PWM-Treibersignals SPWMD gemäß der Beziehung
zwischen Eingangs-Spannung Vin und Ausgangs-Spannung Vout des Schaltreglers
100 und
gibt einen Satz entsprechend der Steuersignale S1 ∼ SN demgemäß aus. Der
Betrieb und die Struktur der Tastverhältnis-Detektions-Einheit
302 und
des Stromspiegels
303 sind ähnlich zu jenen in
12 dargestellten
und werden der Einfachheit halber ausgelassen. Der Stromspiegel
303 verstärkt das
Stromsignal IX mit der ansteigenden Flanke m1 des Induktionsspulen-Signals
IL gemäß den Steuersignalen
S1 ∼ SN
und erzeugt ein Stromsignal, das dem K-fachen des Stromsignales
IX entspricht, um als Flanken-Kompensations-Signal
SSC zu dienen, wobei K sein kann:
Das Flanken-Kompensations-Signal
SSC kann nämlich
dargestellt werden als:
-
Folglich
weist das Flanken-Kompensations-Signal SSC eine Kompensationsflanke
identisch zur abfallenden Flanke m2 oder ½ m2 des Induktionsspulen-Stromsignals
IL auf. Weil die Flanken-Kompensations-Einheit 30 ein Flanken-Kompensations-Signal
SSC mit einer Kompensationsflanke identisch zur abfallenden Flanke
m2 oder ½ m2
des Induktionsspulen-Stroms IL erzeugen kann, um eine Flanken-Kompensation
auszuführen,
werden Störungen
in wenigen Zyklen zurückgewiesen
bzw. ausgelöscht
und Unempfindlichkeit verbessert, wie es in 7 und 8 dargestellt
ist.
-
Es
wird auf ein Flanken-Kompensations-Verfahren für einen Schaltregler bereitgestellt. 17 ist
ein Flussdiagramm eines Flanken-Kompensations-Verfahrens der Erfindung.
-
Im
Schritt S701 wird das Induktionsspulen-Stromsignal IL detektiert,
um ein Stromdetektions-Signal ID proportional zum Induktionsspulen-Stromsignal
IL zu erzeugen. Das Induktionsspulen-Stromsignal IL kann z.B. dupliziert
werden und einen duplizierten Strom m-fach dem Induktionseulen-Stromsignal
IL ausgeben, um somit als Stromdetektions-Signal ID zu dienen. In
diesem Ausführungsbeispiel
gilt: m<<1.
-
Im
Schritt S703 wird eine ansteigende Flanke des Induktionsspulen-Stromsignals
IL detektiert. Beispielsweise kann, wie in
12 gezeigt,
die ansteigende Flanke des Induktionsspulen-Stromsignals IL durch Wandlung
des Stromdetektions-Signals ID in die erste Spannung V1 und durch
Differenzierung der ersten Spannung V1 detektiert werden, um ein
erstes Stromsignal I1 mit der ansteigenden Flanke m1 des Induktionsspulen-Stromsignals IL zu
erzeugen. Das erste Stromsignal I1 kann dargestellt werden als:
wobei m1 die ansteigende
Flanke des Induktionsspulen-Stromsignals IL darstellt. Das Stromsignal
I1 hat nämlich
die steigende Flanke m1 des Induktionsspulen-Stromsignals IL.
-
Alternativ
kann die ansteigende Flanke m1 des Induktionsspulen-Stromsignals
IL durch Abtasten des Stromdetektions-Signals ID in einer Anfangsperiode
detektiert werden, um als Anfangsstromsignal ID1 zu dienen und wobei
das Anfangsstromsignal ID1 vom Stromdetektions-Signal ID nach der
Anfangsperiode subtrahiert wird, um ein Stromsignal IX mit der ansteigenden
Flanke m1 des Induktionsspulen-Stromsignals IL zu erzeugen. Beispielsweise
kann, wie in 16 gezeigt, das Stromdetektions-Stromsignal
ID entsprechen: ID = Io + m1 × t,
wobei I0 ein konstanter Term und m1 die steigende Flanke des Induktionsstrom-Signals
IL ist. Wenn die Flankengewinnungs-Einheit 31B in 15 einen
Anfangswert des Stromdetektions-Signals ID abtastet und den Anfangswert
aus dem momentanen Wert des Stromdetektions-Signals ID extrahiert,
wird der konstante Term 10 entfernt und der verbleibende
Teil mit der ansteigenden Flanke m1 wird gewonnen. Das Stromsignal IX
kann nämlich
dargestellt werden als: m1 × t.
-
Im
Schritt S705 wird ein Tastverhältnis
des PWM-Treibersignales detektiert, das durch die PWM-Einheit erzeugt
wird. Beispielsweise wird das Tastverhältnis (D) des PWM-Treibersignals SPWMD
entsprechend einem Verhältnis
zwischen der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout
des Schaltreglers 100 detektiert. Wie in 13 gezeigt
wird, detektiert die Tastverhältnis-Detektions-Einheit 302 das
Tastverhältnis
des PWM-Treibersignales SPWMD gemäß den Eingangs- und Ausgangsspannungen
Vin und Vout des Schaltreglers 100 und erzeugt einen Satz
von entsprechenden Kontroll- bzw. Steuersignalen S1 ∼ SN. Beispielsweise
gibt der Komparator CMP1 das Steuersignal S1 ab, wenn die Ausgangsspannung
Vout die geteilte Spannung VRS1 übersteigt,
die Komparatoren CMP1 und CMP2 geben die Steuersignale S1 und S2
ab, wenn die Ausgangsspannung Vout die geteilte Spannung VRS2 übersteigt,
die Komparatoren CMP1 ∼ CMP3
geben die Steuersignale S1 ∼ S3
ab, wenn die Ausgangsspannung Vout die geteilte Spannung VRS3 übersteigt
usw.. Die Tastverhältnis-Detektions-Einheit 302 erzeugt
nämlich
entsprechende Steuersignale S1 ∼ SN
für den Stromspiegel 303 gemäß dem Verhältnis zwischen
der Eingangsspannung Vin und der Ausgangsspannung Vout (das Tastverhältnis) des
Schaltreglers 100 in dem eingeschwungenen Zustand.
-
Im
Schritt S707 wird ein Flanken-Kompensations-Signal SSC mit einer
Kompensationsflanke proportional zu einer fallenden Flanke m2 des
Induktionsspulen-Stromsignals
IL gemäß der steigenden
Flanke m1 des Induktionsspulen-Stromsignals IL und dem Tastverhältnis des
PWM-Treibersignals SPWMD erzeugt.
-
Wie
in
12 gezeigt, verstärkt der Stromspiegel
303 das
Stromsignal I1 mit der steigenden Flanke m1 des Induktionsspulen-Signals
IL gemäß dem Steuersignal
S1 ∼ SN
und erzeugt ein Stromsignal I2, das k-fach dem Stromsignal I1 entspricht.
Die Integrationseinheit
305 integriert das Stromsignal
I2, um eine entsprechende Spannung V2 zu erzeugen. Die Spannung
V2 kann nämlich
dargestellt werden als:
Der Spannungs-zu-Strom-Wandler
306 wandelt
die Spannung V2 in ein entsprechendes Stromsignal I3. Das Stromsignal
I3 kann dargestellt werden als:
In diesem Ausführungsbeipiel
können
die Kondensatoren C1 und C2 identisch sein, so auch die Widerstände R3 und
R4,. und K kann sein:
Somit kann das Stromsignal
I3 umgeschrieben werden zu:
In einem anderen Ausführungsbeispiel
kann K sein:
oder ähnlich. K ist nämlich eine
Funktion des Tastverhältnisses
des PWM-Treibersignals SPWMD. Der Stromspiegel
304 dupliziert
das Stromsignal I3, um einen entsprechenden Strom I4 zu erzeugen,
um als Flanken-Kompensations-Signal
SSC zu dienen. Weil das Stromsignal I3 eine Kompensationsflanke
proportional zu der abfallenden Flanke m2 des Induktionsspulen-Stromsignals
IL aufweist, hat das Flanken-Kompensations-Signal SSC auch dieselbe
Kompensationsflanke.
-
Alternativ,
wie in
15 gezeigt, verstärkt der
Stromspiegel
303 das Stromsignal IX mit der ansteigenden
Flanke m1 des Induktionsspulen-Stromsignals IL gemäß den Steuersignalen
S1 ∼ SN
und erzeugt ein Stromsignal, das K-fach dem Stromsignal IX entspricht,
um als Flanken-Kompensations-Signal SSC zu dienen, wobei K sein
kann:
Das Flanken-Kompensations-Signal
kann nämlich
dargestellt werden als:
Folglich hat das Flanken-Kompensations-Signal
SC eine Kompensationsflanke, die identisch mit der abfallenden Flanke
m2 des Induktionsspulen-Stromsignals IL ist. In einem anderen Ausgführungsbeispiel
kann K gestaltet werden zu:
und die Kompensationsflanke
des Flanken-Kompensations-Signals
SSC würde
sein:
.
-
Im
Schritt S709 wird ein Rückkopplungs-Signal
Ve" durch die Ausgangsspannung
Vout des Schaltreglers 100 erzeugt. Wie in 10 dargestellt,
erzeugen die Widerstände
R1 und R2 in der Rückkopplungs-Einheit 40 eine
geteilte Spannung bzw. Teilspannung V1 gemäß der Ausgangsspannung Vout
des Schaltreglers 100 zur Ausgabe an den Fehlerverstärker 41.
Der Fehlerverstärker 41 erzeugt
das Ausgangssignal Ve gemäß der Differenz
zwischen der Teilspannung V12 und der Referenzspannung Vref. Die
zusätzliche
Phasen-Kompensations-Einheit 42 führt eine
Phasen-Kompensation für
das Ausgangssignal Ve aus und erzeugt ein Rückkopplungs-Signal Ve" für den PWM-Komparator 12.
-
Im
Schritt S711 wird die PWM-Einheit 10 gemäß dem Flanken-Kompensations-Signal
SSC, dem Stromdektektions-Signal ID und dem Rückkopplungs-Signal Ve" gesteuert. Beispielsweise
kann, wie in 10 gezeigt, das Rückkopplungs-Signal
Ve" ein Spannungssignal
sein, und das Stromdetektions-Signal ID und das Flanken- Kompensations-Signal
SSC sind Stromsignale. Weiterhin werden das Stromdetektions-Signal ID und das
Flanken-Kompensations-Signal SSC kombiniert und zu einem Spannungssignal
durch einen Widerstand (nicht dargestellt) zum Vergleich mit dem
Rückkopplungs-Signal
Ve" gewandelt. Alternativ
wandelt ein Spannungs-zu-Strom-Wandler
zwischen dem Fehlerverstärker 41 und
der Phasen-Kompensations-Einheit 42 das Ausgangssignal
Ve in ein Stromsignal zum Vergleich mit dem kombinierten Stromdetektions-Signal
ID und dem Flanken-Kompensations-Signal SSC.
-
Der
PWM-Komparator 12 in der PWM-Einheit 10 empfangt
das Flanken-Kompensations-Signal
SSC, das Stromdetektions-Signal ID und das Rückkopplungs-Signal Ve", um das PWM-Treibersignal SPWMD zu
erzeugen. In einigen Ausführungsbeispielen
wird das Taktverhältnis
des Pulsweiten-Modulations-Treibersignals SPWMD
durch das Steuersignal CS bestimmt. Wenn z.B. das Taktsignal, das
am Stelleingang (S) des SR-Latches 14 empfangen wird, auf
Hoch geht (High), geht das PWM-Treibersignal SPWMD des SR-Latches 14 auf High,
so dass der PMOS-Transistor
P0 und der NMOS-Transistor L0 an- bzw. ausgeschaltet werden und
das Induktionsspulen-Stromsignal IL entsprechend ansteigt. Falls
das Spannungssignal, das durch die Kombination des Stromdetektions-Signals
ID und des Flanken-Kompensations-Signales
SSC erzeugt wird, das Rückkopplungs-Signal
Ve übersteigt,
erzeugt der Komparator 12 ein niedriges logisches Ausgangssignal
(Low), um das SR-Latch 14 zurückzusetzen. Folglich geht das
PWM-Treibersignal SPWMD des SR-Latches 14 auf Low, so dass
der PMOS-Transistor P0 und der NMOS-Transistor N0 aus- bzw. eingeschaltet
werden, und das Induktionsspulen-Stromsignal IL nimmt ab, bis das
PWM-Treibersignal
SPWMD des SR-Latches 14 wieder auf High geht.
-
Weil
das Flanken-Kompensations-Signal SSC eine Kompensationsflanke proportional
zur abfallenden Flanke m2 des Induktionsspulen-Stromsignales IL
haben kann, um eine Flanken-Kompensation gemäß dem Taktverhältnis D
des PWM-Treibersignals SPWMD und der ansteigenden Flanke m1 des
Induktionsspulen-Stroms IL durchzuführen, werden Störungen in
wenigen Zyklen bzw. Perioden zurückgewiesen
und Rausch-Unempfindlichkeit
verbessert, wie in 7 und 8 dargestellt.
-
Indes
die Erfindung im Wege von Beispielen und im Hinblick auf ein bevorzugtes
Ausführungsbeispiel beschrieben
worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.
Im Gegenteil ist es beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und ähnliche
Anordnungen (wie sie für
den Fachmann offensichtlich sind) abzudecken. Darum soll dem Schutzumfang
der beiliegenden Ansprüche
die breiteste Interpretation zukommen, um somit alle solche Modifikationen
und ähnliche
Anordnungen mit zu umfassen.
dargestellt werden kann. Es kann nämlich die Information für m2, welche tatsächlich in der Flanken-Kompensations-Technik benötigt wird, extrahiert werden, falls das Tastverhältnis D und die ansteigende Flanke m1 des Induktionsspulen-Stromes IL gewonnen werden. Wie in
sein.
oder ähnlich. K ist nämlich eine Funktion des Tastverhältnisses des PDM-Treibersignales SPWMD.
und die Schaltelemente S1 und SW2 werden gemäß den Steuersignalen S1 ∼ S2 eingeschaltet, so dass das Stromsignal I2 dem 1,5-fachen des Stromsignals I1 entspricht.
und die Schaltelemente SW1 ∼ SW4 werden gemäß den Steuersignalen S1 ∼ S4 eingeschaltet, so dass das Stromsignal I2 dem 4-fachen des Stromsignales I1 entspricht. Wenn das Tastverhältnis 0,9 beträgt, dann ist
und die Schaltelemente SW1 ∼ SW5 werden gemäß den Steuersignalen S1 ∼ S5 eingeschaltet, so dass das Stromsignal I2 dem 9-fachen des Stromsignales I1 entspricht. Der Stromspiegel
Somit kann das Stromsignal I3 umgeschrieben werden zu:
In einem anderen Ausführungsbeispiel kann K sein:
oder ähnlich. K ist nämlich eine Funktion des Tastverhältnisses des PWM-Treibersignals SPWMD. Der Stromspiegel
Folglich hat das Flanken-Kompensations-Signal SC eine Kompensationsflanke, die identisch mit der abfallenden Flanke m2 des Induktionsspulen-Stromsignals IL ist. In einem anderen Ausgführungsbeispiel kann K gestaltet werden zu:
und die Kompensationsflanke des Flanken-Kompensations-Signals SSC würde sein:
.