DE102009002819B4 - Verfahren und Schaltung zum adaptiven Steuern einer Totzeit - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum adaptiven Steuern einer Totzeit in einer Halbbrückenschaltung, die einen oberen Abschnitt mit einem oberen Schaltelement (120), einen unteren Abschnitt mit einem unteren Schaltelement (122) und einen in Reihe zu dem unteren Schaltelement (120) geschalteten Shuntwiderstand (205) aufweist, wobei das Verfahren umfasst:
Detektieren eines Starts der Totzeit;
Detektieren einer Endbedingung für die Totzeit, wobei das Detektieren auf einem durch den Shuntwiderstand (205) in dem unteren Abschnitt fließenden ersten Strom basiert, der einen reaktiven Anteil und einen nichtreaktiven Anteil umfasst;
Beenden der Totzeit, wenn die Endbedingung detektiert wurde,
wobei das Detektieren der Endbedingung der Totzeit umfasst:
Messen einer Polarität des ersten Stroms und
Erkennen der Endbedingung als Reaktion darauf, dass der erste Strom eine Polarität aufweist, die einer Polarität des nichtreaktiven Anteils des ersten Stroms entgegengesetzt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren für Stromversorgungsanordnungen (power supplies) und insbesondere ein System und ein Verfahren zum adaptiven Verändern der Totzeit einer Stromversorgungsanordnung.
  • 1a zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät 100 einer Leuchtstofflampe. Das Vorschaltgerät 100 umfasst eine Halbbrückenschaltung 105, eine Ansteuerschaltung 110 und eine Lastschaltung 115. Die Halbbrückenschaltung 105 kann zwei Halbleiterschaltelemente Q1 120 und Q2 122 enthalten, die bezüglich Spannungsversorgungsanschlüssen T1 und T2 einer Spannungsversorgung, die eine Gleichspannung (DC) mit einem Potential Vb liefert, in Reihe geschaltet sind. Die Ansteuerschaltung 110 erzeugt zwei Steuersignale S1 und S2, die zum Steuern des Zustands der beiden Halbleiterschaltelemente verwendet werden können. 1b zeigt ein Halbleiterschaltelement wie etwa das Halbleiterschaltelement Q1 120. Als Halbleiterschaltelement Q1 120 eignen sich eine Vielzahl von Halbleitertransistoren, wie etwa ein N-leitender selbstsperrender MOSFET (N-type enhancement MOSFET). Allerdings können auch andere Arten von Halbleitertransistoren als Halbleiterschaltelement Q1 120 verwendet werden, einschließlich N- oder P-JFETs oder N- oder P-leitende selbstleitende MOSFET, oder P-leitende selbstsperrende MOSFET usw.
  • Die Ansteuerschaltung 110 kann so konfiguriert sein, dass die beiden Steuersignale derart erzeugt werden, dass die beiden Halbleiterschaltelemente niemals gleichzeitig eingeschaltet sind. Eine Zeit, während der beide Halbleiterschaltelemente ausgeschaltet sind, kann als Totzeit bezeichnet werden. Während der Totzeit kann ein Spannungspotential an der Lastschaltung 115 ansteigen (oder absinken), so dass es zu dem Spannungspotential der Spannungsversorgung Vb (oder Masse) im wesentlichen gleich ist. Insbesondere dann, wenn beide Anschlüsse eines Halbleiterschaltelements auf dem gleichen oder im wesentlichen dem gleichen Potential liegen, kann die Ansteuerschaltung 110 ein geeignetes Steuersignal zum Schalten des Zustands des Halbleiterschaltelements generieren. Ein Schalten, wenn beide Anschlüsse des Halbleiterschaltelements auf dem gleichen oder im wesentlichen dem gleichen Spannungspotential liegen, wird als Nullspannungsschalten bzw. spannungsloses Schalten (ZVS – zero voltage switching) bezeichnet. ZVS liefert hohe Effizienz, da in dem Halbleiterschaltelement beim Schalten keine oder nur sehr wenig Leistung in Wärme umgesetzt wird. Wenn jedoch die Dauer der Totzeit zu lang (oder zu kurz) ist, dann besteht die ZVS-Bedingung möglicherweise nicht mehr (oder liegt möglicherweise noch nicht vor).
  • Die DE 40 32 014 A1 beschreibt eine Treiberschaltung für zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente, die eine Halbbrückenschaltung bilden. Jedem der Schaltelemente ist eine Überwachungsschaltung und eine Schalteinrichtung zugeordnet, wobei die Schalteinrichtung eines Schaltelements dieses Schaltelement abhängig von einer Schaltbedingung des anderen Schaltelements ansteuert, wobei die Schaltbedingung durch die dem anderen Schaltelement zugeordnete Überwachungseinrichtung geliefert wird. Die Überwachung der Schaltbedingungen der einzelnen Schaltelemente kann mittels eines Shuntwiderstands erfolgen, der in Reihe zu den Schaltelementen geschaltet ist.
  • Die DE 102 97 588 T5 beschreibt eine Schaltungsanordnung mit einer zwei Schaltelemente aufweisenden Halbbrückenschaltung und einer zugehörigen Ansteuerschaltung. Diese Ansteuerschaltung umfasst einen ersten Kondensator, der während einer ersten Totzeit zwischen dem Ausschalten eines ersten der Schaltelemente und dem Einschalten eines zweiten der Schaltelemente aufgeladen wird. Nach einem Ausschalten des zweiten Schaltelements wird ein zweiter Kondensator geladen, wobei eine Totzeit nach dem Ausschalten des zweiten Schaltelements endet und das erste Schaltelement wieder eingeschaltet wird, wenn der zweite Kondensator auf denselben Spannungswert wie der erste Kondensator aufgeladen ist.
  • Die US 2007 / 0 126 409 A1 beschreibt eine Schaltung mit einer zwei Transistoren aufweisenden Halbbrückenschaltung und einer Ansteuerschaltung. In der Ansteuerschaltung wird während einer ersten Totzeit nach einem Ausschalten eines ersten der Transistoren und vor dem Einschalten eines zweiten der Transistoren ein Kondensator geladen. Während einer Totzeit nach dem Ausschalten des zweiten der Transistoren wird der Kondensator entladen, wobei die Totzeit endet und der erste Transistor wieder eingeschaltet wird, wenn der Kondensator bis auf einen vorgegebenen Schwellenwert entladen wurde.
  • Die DE 10 2004 037 388 A1 beschreibt ein Verfahren zur Detektion eines Nicht-Nullspannungsbetriebs eines Lampenvorschaltgeräts.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Schaltung zur adaptiven Einstellung einer Totzeit zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 und durch Schaltungen nach den Ansprüchen 5 und 6 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Eine Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum adaptiven Steuern einer Totzeit in einer Halbbrückenschaltung, die einen oberen Abschnitt mit einem oberen Schaltelement und einen unteren Abschnitt mit einem unteren Schaltelement aufweist. Das Verfahren beinhaltet das Detektieren eines Starts der Totzeit, das Detektieren einer Endbedingung für die Totzeit und das Beenden der Totzeit. Das Detektieren basiert auf einem ersten Strom, der durch einen Shuntwiderstand in den unteren Abschnitt fließt, oder einem zweiten Strom durch einen unteren Gatetreiber des unteren Schaltelements.
  • Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteilen davon wird nun auf die nachfolgende Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. Es zeigen:
  • 1a ein Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgeräts einer Leuchtstofflampe;
  • 1b ein Schaltsymbol eines Halbleiterschaltelements;
  • 2 ein Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgeräts für eine Leuchtstofflampe, wobei das Vorschaltgerät ein Totzeit adaptiv ändern kann;
  • 3a bis 3d Zeitverläufe von Signalen in dem Vorschaltgerät gemäß 2;
  • 4 ein Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgeräts für eine Leuchtstofflampe;
  • 5a bis 5e Zeitverläufe von Signalen in dem Vorschaltgerät gemäß 4;
  • 6a ein Ablaufdiagramm mit einer Sequenz von Ereignissen bei der adaptiven Steuerung einer Totzeit;
  • 6b ein Ablaufdiagramm mit einer Sequenz von Ereignissen bei der adaptiven Steuerung einer Totzeit;
  • 7 ein Ablaufdiagramm mit einer Sequenz von Ereignissen bei der Detektion einer Endbedingung für eine Totzeit;
  • 8a ein Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgeräts für eine Leuchtstofflampe;
  • 8b bis 8d Zeitverläufe von Signalen in dem Vorschaltgerät gemäß 8a;
  • 8e ein Ablaufdiagramm mit einer Sequenz von Ereignissen bei der Detektion eines Endzustands für eine Totzeit;
  • 9a ein Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgeräts für eine Leuchtstofflampe;
  • 9b und 9c Zeitverläufe von Signalen in dem Vorschaltgerät gemäß 9a;
  • 9d ein Ablaufdiagramm einer Sequenz von Ereignissen bei der Detektion eines Endzustands für eine Totzeit; und
  • 10 ein Ablaufdiagramm einer Sequenz von Ereignissen beim adaptiven Steuern der Dauer einer Hoch-zu-Niedrig-Totzeit (bei fallender Flanke) oder einer Niedrig-zu-Hoch-Totzeit (bei steigender Flanke).
  • Die vorliegende Erfindung wird bezüglich bevorzugter Ausführungsformen in einem spezifischen Kontext beschrieben, nämlich dem elektronischen Vorschaltgerät einer Leuchtstofflampe. Die Erfindung kann jedoch auch anderweitig angewendet werden, wie etwa in Vorschaltgeräten von anderen Lampen, etwa Vorschaltgeräten von Hochintensitätsentladungslampen (HID), oder in einem LLC-Wandler, der in einem Schaltnetzteil für Anwendungen, wie etwa Notebook-Computer, Flachdisplays und so weiter, verwendet wird.
  • 2 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät 200 für eine Leuchtstofflampe, das geeignet ist die Totzeit adaptiv zu ändern. Das Vorschaltgerät 200 enthält zwei Halbleiterschaltelemente Q1 120 und Q2 122, die zu einem Shuntwiderstand 205 in Reihe geschaltet sind. Die beiden Halbleiterschaltelemente und der Shuntwiderstand 205 können zwischen Spannungsanschlüssen T1 und T2 einer Spannungsversorgung, die eine Gleichspannung mit dem Potential Vb liefert, in Reihe geschaltet sein. Die beiden Halbleiterschaltelemente können durch Steuersignale S1 und S2 gesteuert werden, die von einer Ansteuerschaltung erzeugt werden.
  • Parallel zu jedem der beiden Halbleiterschaltelemente kann eine Diode geschaltet sein (Diode 210 für Halbleiterschaltelement Q1 120 und Diode 212 für Halbleiterschaltelement Q2 122). Alternativ können sich Dioden in den Schaltelementen selbst befinden. Die Dioden können einen Strompfad von der Lastschaltung zu dem Spannungsanschluss T1 oder zu dem Spannungsanschluss T2 ermöglichen, wenn die beiden Halbleiterschaltelemente abgeschaltet sind.
  • Das Vorschaltgerät 200 kann an eine Lastschaltung 115 gekoppelt sein, wobei die Lastschaltung 115 zwischen die beiden Halbleiterschaltelemente gekoppelt ist. Die Lastschaltung 115 enthält eine induktive Last 215, eine resistive Last 220 und eine kapazitive Last 225. Die Lastschaltung 115 enthält außerdem einen Entladekondensator 230. der das Abführen eines Laststroms in die Lastschaltung 115 während der Totzeit ermöglichen kann.
  • Um einen Spannungsabfall an dem Shuntwiderstand 205 mit einer von einer Spannungsversorgung 240 gelieferten Referenzspannung zu vergleichen, kann ein Vergleicher 230 verwendet werden. Während der Totzeit kann der Spannungsabfall an dem Shuntwiderstand 205 ein Indikator für die Spannungspotentialdifferenz zwischen den Anschlüssen des Halbleiterschaltelements Q2 122 sein und kann zum Detektieren von Zuständen verwendet werden, die für ein spannungsloses Schalten (ZVS) geeignet sind. Der Vergleicher 230 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen spezifischen Wert an seinem Ausgang zu setzen, wenn der Spannungsabfall an dem Shuntwiderstand 205 im wesentlichen gleich der Referenzspannung ist. Ein Ausgangssignal des Vergleichers 230 kann an die Ansteuerschaltung geliefert werden, in der es zum Bestimmen der Totzeit verwendet werden kann.
  • Die 3a bis 3d sind Zeitdiagramme von Signalverläufen von in dem Vorschaltgerät 200 vorkommenden Signale. 3a ist ein Diagramm eines Spannungspotentials am Knoten HBM (als erste Kurve 300 dargestellt), 3b ist ein Diagramm des Steuersignals S1 (als zweite Kurve 305 dargestellt), 3c ist ein Diagramm des Steuersignals S2 (als dritte Kurve 310 dargestellt), und 3d ist ein Diagramm eines Stroms durch den Shuntwiderstand 205 (als vierte Kurve 315 dargestellt).
  • Während das Halbleiterschaltelement Q1 120 eingeschaltet ist (Steuersignal S1 ist auf einem hohen Wert), kann das Spannungspotential am Knoten HBM im wesentlichen gleich dem Spannungspotential der Spannungsversorgung (Vb) sein. Wenn das Halbleiterbauelement Q1 120 zum Zeitpunkt 350 abgeschaltet wird (Steuersignal S1 ist auf einem niedrigen Wert), beginnt das Spannungspotential am Knoten HBM abzufallen, wenn der Laststrom durch den Entladekondensator 230 abgeleitet wird. Der Abfall des Spannungspotentials am Knoten HBM kann im wesentlichen linear sein. Die Barrierekapazität des Halbleiterschaltelements Q2 122 kann im Vergleich zur Kapazität des Entladekondensators 230 vernachlässigbar sein.
  • Wenn die Spannung an dem Halbleiterschaltelement Q2 122 abnimmt, kann eine Drain-Source-Kapazität des Halbleiterschaltelements Q2 122 wesentlich zunehmen, wobei sie mindestens bis zu der Größenordnung des Entladekondensators 230 zunimmt. Der Laststrom kann sowohl durch den Entladekondensator 230 als auch eine Drain-Source-Kapazität des Halbleiterschaltelements Q2 122 abfließen, wobei der Umfang, in dem der Strom abgeleitet wird, durch ein Verhältnis der beiden Kapazitäten definiert wird. Mit zunehmender Drain-Source-Kapazität nimmt auch der Teil des Laststroms zu, der durch die Drain-Source-Kapazität und den Shuntwiderstand 205 fließt. Dieser negative Strom führt zu einer negativen Spannung an dem Shuntwiderstand. Zu einem Zeitpunkt 355 beginnt die Drain-Source-Kapazität anzusteigen und die Spannung an dem Shuntwiderstand abzufallen (wie in 3d dargestellt). Wenn die Spannung an dem Halbleiterschaltelement Q2 122 weiter abfällt und das Vorzeichen wechselt, beginnt fast der gesamte Laststrom durch die Diode 212 zu fließen. Der Vergleicher 230 kann dazu ausgebildet sein, zu detektieren, wann der Laststrom unter einen Schwellenwert 360 abfällt (zum Zeitpunkt 362). Anstatt durch den Vergleicher 230 zu detektieren, wann der Laststrom unter den Schwellenwert 360 abfällt, was möglicherweise einen Vergleich mit einer negativen Referenzspannung erfordert, kann der Vergleicher 230 einen unter Verwendung einer Schaltungsasymmetrie erzeugten eingebauten Spannungsoffset nutzen.
  • Nachdem der Vergleicher 230 detektiert, dass der Laststrom unter den Schwellenwert 360 gefallen ist, setzt der Vergleicher 230 den spezifizierten Wert an seinem Ausgang, der dann an die Ansteuerschaltung weitergegeben werden kann. Die Ansteuerschaltung kann dann das Halbleiterschaltelement Q2 122 einschalten, indem sie das Steuersignal S2 zum Zeitpunkt 365 auf einen hohen Wert schaltet, wodurch die Totzeit effektiv beendet wird. Die Totzeit kann beendet werden, wenn ein überwachtes Signal einen Sollwert erreicht, nicht nach Ablauf einer spezifizierten Zeitperiode. Zwischen dem Zeitpunkt 362 (wenn der Laststrom durch die Diode 212 zu fließen beginnt) und dem Zeitpunkt 365, wenn die Ansteuerschaltung das Halbleiterschaltelement Q2 122 einschaltet, kann eine kleine Verzögerung vorhanden sein. Die Verzögerung kann beispielsweise das Ergebnis von Laufzeitverzögerungen in Elektronikschaltungen sein. Eine Kompensation für die Verzögerung kann durch Ändern des Schwellenwertes 360 erreicht werden.
  • Der Laststrom durch eine Last (wie etwa die Induktionsspule 215 und den Widerstand 220) kann zwei Komponenten umfassen. Eine erste Komponente, eine nichtreaktive (resistive) Komponente, des Laststroms kann zu einem resistiven Teil der Last (dem Widerstand 220) in Beziehung stehen und durch den Shuntwiderstand 205 fließen, während das Halbleiterschaltelement Q2 122 oder die Diode 212 leitend ist. Die nichtreaktive Komponente des Laststroms kann zu einer durchschnittlichen Komponente (Mittelwertskomponente) des Stromflusses durch den Shuntwiderstand führen (in 3d als vierte Kurve 315 dargestellt), die positiv sein kann (wie in 3d dargestellt). Eine zweite Komponente, eine induktive (reaktive) Komponente des Laststroms, kann zu einem induktiven Teil der Last (der Induktionsspule 215) in Beziehung stehen und eine Steigung des Stroms durch den Shuntwiderstand 205 erzeugen, während das Halbleiterschaltelement Q2 122 oder die Diode 212 leitend ist. Die zweite Komponente (die Steigung oder Ableitung des Stromflusses durch den Shuntwiderstand 205) kann ebenfalls positiv sein, wenn diese Stromkomponente durch den Shuntwiderstand 205 fließt.
  • Die Komponente des Stromschwellenwerts (des Schwellenwerts 360) kann der Polarität der resistiven Komponente des Laststroms durch den Shuntwiderstand 205 entgegengesetzt sein. Wenn keine resistive Last vorliegt, kann außerdem die Polarität des Stromschwellenwerts der Polarität der Stromsteigung entgegengesetzt sein, während der Laststrom durch den Shuntwiderstand 205 fließt. Es kann deshalb möglich sein, das Zeitereignis 355 und/oder das Zeitereignis 362 einfach durch Vergleichen des Laststroms durch den Shuntwiderstand 205 mit einem Schwellenwert mit einer Polarität zu detektieren, die das Gegenteil der Polarität einer resistiven Komponente des Laststroms durch den Shuntwiderstand 205 oder das Gegenteil der Polarität einer Steigung des Laststroms durch den Shuntwiderstand 205 sein kann.
  • Die obige Erörterung konzentriert sich auf das adaptive Einstellen der Totzeit für einen Hoch-zu-Niedrig-Übergang, d.h. eine fallende Flanke, des Spannungspotentials an dem Knoten HBM, wenn das Halbleiterschaltelement Q1 120 abgeschaltet wird, um die Totzeit zu starten, und das Halbleiterschaltelement Q2 122 dann eingeschaltet wird, um die Totzeit zu beenden. Ein anderes Verfahren kann verwendet werden, um die Totzeit für einen Niedrig-zu-Hoch-Übergang, d.h. eine steigende Flanke, adaptiv einzustellen, wenn das Halbleiterschaltelement Q2 122 abgeschaltet wird, um die Totzeit zu starten, und dann das Halbleiterschaltelement Q1 120 eingeschaltet wird, um die Totzeit zu beenden. Das Verfahren kann eine in dem Hoch-zu-Niedrig-Übergang und dem Niedrig-zu-Hoch-Übergang vorhandene Symmetrie ausnutzen und kann vorsehen, die Totzeitdauer während des Hoch-zu-Niedrig-Übergangs zu messen und im wesentlichen die gleiche Totzeitdauer für den Niedrig-zu-Hoch-Übergang zu verwenden.
  • Das Messen der Dauer der Totzeit während des Hoch-zu-Niedrig-Übergangs kann unter Verwendung von digitalen und/oder analogen Techniken erreicht werden. Digitale Messtechniken können zum Beispiel die Verwendung eines hochfrequenten Taktes mit einer Periode, die signifikant kürzer ist als eine erwartete Dauer der Totzeit, und einen Zähler zum Zählen von Perioden des hochfrequenten Taktes umfassen. Wenn das Halbleiterschaltelement Q1 120 ausgeschaltet wird (was die Totzeit startet), kann der hochfrequente Takt gestartet werden und der Zähler kann das Zählen von Perioden des hochfrequenten Taktes beginnen. Der Zähler kann weiterlaufen, bis das Halbleiterschaltelement Q2 122 eingeschaltet wird, was die Totzeit beendet. Die Dauer der Totzeit kann dann anhand des Wertes des Zählers und der Periode des Hochfrequenztaktes berechnet werden. Bei alternativen Techniken zum digitalen Messen der Dauer der Totzeit kann ein hochauflösender Timer genutzt werden, usw.
  • 4 zeigt das elektronische Vorschaltgerät 400 einer Leuchtstofflampe, das geeignet ist, die Totzeit sowohl für Hoch-zu-Niedrig- als auch Niedrig-zu-Hoch-Übergänge adaptiv zu ändern. Das Vorschaltgerät 400 enthält eine Vorschaltgeräteschaltung 405, die dem in 2 dargestellten elektronischen Vorschaltgerät 200 im wesentlichen ähnlich sein kann. Das Vorschaltgerät 400 gemäß 4 enthält außerdem eine Ansteuerschaltung 410, die dazu verwendet werden kann, Steuersignale S1 und S2 zu generieren, die zum Steuern des Betriebs der Vorschaltgeräteschaltung 405 verwendet werden können.
  • Die Ansteuerschaltung 410 enthält einen Rampenkondensator 415, der von einer Halbbrückenschaltung angesteuert werden kann, die zwei Halbleiterschaltelemente Q3 420 und Q4 422 enthält. Die beiden Halbleiterschaltelemente Q3 420 und Q4 422 können in Reihe mit einer Spannungsversorgung mit Anschlüssen T3 und T4 geschaltet sein. Wenn das Halbleiterschaltelement Q1 120 ausgeschaltet wird (das Steuersignal S1 wird niedrig), kann das Halbleiterschaltelement Q3 420 eingeschaltet werden, um einen Strompfad vom Anschluss T3 durch das Halbleiterschaltelement Q3 420 durch den Rampenkondensator 415 zum Anschluss T4 herzustellen. Der Spannungsabfall an dem Rampenkondensator 415 kann dann im wesentlichen linear zunehmen. Es ist möglich, eine schaltbare Stromquelle oder eine schaltbare Stromsenke zu verwenden, um ein Paar aus Halbleiterschaltelement und Stromquelle/-senke zu ersetzen, wie etwa ein erstes Paar 423, das das Halbleiterschaltelement Q3 420 und die zugehörige Stromquelle umfasst, und ein zweites Paar 424, das das Halbleiterschaltelement Q4 422 und die zugehörige Stromsenke umfasst.
  • Der Spannungsabfall an dem Rampenkondensator 415 kann weiter zunehmen, bis das Halbleiterschaltelement Q2 122 eingeschaltet wird (das Steuersignal S2 wird hoch) und die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit endet. Dadurch kann dann das Halbleiterschaltelement Q3 420 ausgeschaltet werden, um den Rampenkondensator 415 elektrisch zu trennen, wodurch der Spannungsabfall an dem Rampenkondensator 415 beibehalten wird. Da der Spannungsabfall an dem Rampenkondensator 415 weiter zugenommen hat, bis das Halbleiterschaltelement Q2 122 eingeschaltet wurde, wodurch die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit beendet wurde, kann der Spannungsabfall an dem Rampenkondensator 415 proportional zu der Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit sein und kann als ein Maß für die Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit verwendet werden.
  • Wenn die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit mit dem Ausschalten des Halbleiterschaltelements Q2 122 beginnt (das Steuersignal S2 wird dabei niedrig), kann das Halbleiterschaltelement Q4 422 eingeschaltet werden, wodurch ein Entladepfad für den Rampenkondensator 415 erzeugt wird. Die Ladung auf dem Rampenkondensator 415 kann im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit absinken, wie sie angestiegen ist. Ein Vergleicher 425 kann einen Spannungsabfall an dem Rampenkondensator 415 mit einem Schwellenwert vergleichen, wobei der Schwellenwert durch eine Reihe von Widerständen 430–433 gesetzt wird. Wenn der Spannungsabfall an dem Rampenkondensator 415 im wesentlichen gleich dem Schwellenwert ist, kann die Dauer der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit im wesentlichen gleich der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit sein und dadurch beendet werden. Ein logisches UND-Gatter 435 kann verwendet werden, um das Ausgangssignal des Vergleichers 425 zum Erzeugen des Steuersignals S1 zu verknüpfen, das wiederum dazu verwendet werden kann, den Zustand des Halbleiterschaltelements Q1 120 zu steuern.
  • Wenn die Ladung auf dem Rampenkondensator 415 auf etwa Null abfällt, kann eine Verzerrung auftreten, die beginnt, die im wesentlichen lineare Abnahme zu einer nichtlinearen Abnahme verändern. Um das nichtlineare Verhalten zu kompensieren, kann der zum Vergleich mit dem Spannungsabfall an dem Rampenkondensator 415 in dem Vergleicher 425 verwendete Schwellenwert auf einem Niveau über Null liegen, nämlich oberhalb eines Punktes, an dem das Abfallen beginnt, ein nichtlineares Verhalten aufzuweisen. Dann kann ein Verzögerungselement 440 verwendet werden, um das Ausgangssignal des Vergleichers um eine Zeitdauer zu verzögern, die proportional ist zu einer erwarteten Zeitdauer für das Absinken der Spannung an dem Rampenkondensator 415 beim Entladen von dem Schwellenwertpegel auf im wesentlichen Null.
  • Zusätzlich zu dem Messen der Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit und zum Anwenden der gemessenen Dauer auf die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit enthält die Treiberschaltung 410 auch eine Schaltungsanordnung, um zu verhindern, dass eine Totzeit unbegrenzt lange dauert und dass eine Totzeit zu kurz ist. Ein Vergleicher 445 kann den Spannungsabfall an dem Rampenkondensator 415 mit einem zweiten Schwellenwert vergleichen, um zu bestimmen, ob die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit länger als erwünscht ist, wobei der zweite Schwellenwert durch eine Reihe von Widerständen 430–433 generiert wird. Der durch den Vergleicher 445 durchgeführte Vergleich hilft sicherzustellen, dass die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit nicht länger als eine maximal gewünschte Totzeit ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit nur dann beendet wird, wenn die Ladung auf dem Rampenkondensator 415 einen Mindestwert überstiegen hat, selbst wenn ein Beendigungszustand detektiert worden ist. Analog vergleicht ein Vergleicher 450 den Spannungsabfall an dem Rampenkondensator 415 mit einem dritten Schwellenwert, um sicherzustellen, dass die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit nicht zu kurz ist. Dies kann bewerkstelligt werden, indem die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit beendet wird, wenn die Ladung an dem Hochfahrkondensator 415 einen maximalen Wert überstiegen hat, selbst wenn ein Beendigungszustand für die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit nicht detektiert worden ist.
  • Logikgatter, wie etwa ein logisches UND-Gatter 455 und ein logisches ODER-Gatter 460, können verwendet werden, um ein Rücksetzsignal für ein Flip-Flop 465 wie etwa ein RS-Flip-Flop zu generieren. Ein logisches UND-Gatter 470 kann verwendet werden, um ein Steuersignal zum Steuern des Zustands des Halbleiterschaltelements Q3 420 zu generieren, und ein logisches NOR-Gatter 475 kann verwendet werden, um das Steuersignal S2 zum Steuern des Zustands des Halbleiterschaltelements Q2 122 zu generieren.
  • Die bei der Beschreibung der Ansteuerschaltung 410 verwendeten spezifischen Schaltungselemente werden zu Zwecken der Veranschaulichung verwendet. Andere Schaltungselemente können an ihrer Stelle verwendet werden und ähnliche Funktionen liefern.
  • Die 5a bis 5e sind Zeitdiagramme von Signalverläufen von Signalen in dem elektronischen Vorschaltgerät 400. 5a ist ein Diagramm eines Spannungspotentials am Knoten HBM (als erste Kurve 500 dargestellt), 5b ist ein Diagramm eines Stroms durch den Shuntwiderstand 205 (als zweite Kurve 505 dargestellt), 5c ist ein Diagramm eines Spannungspotentials an dem Rampenkondensator 415 (als dritte Kurve 510 dargestellt), 5d ist ein Diagramm des Steuersignals S1 (als vierte Kurve 515 dargestellt) und 5e ist ein Diagramm des Steuersignal S2 (als fünfte Kurve 520 dargestellt).
  • Während das Halbleiterschaltelement Q1 120 eingeschaltet ist (Steuersignal S1 auf einem hohen Wert), kann das Spannungspotential am Knoten HBM im wesentlichen gleich dem Spannungspotential der Spannungsversorgung (Vb) sein. Wenn das Halbleiterschaltelement Q1 120 zum Zeitpunkt 550 abgeschaltet wird (Steuersignal S1 auf einem niedrigen Wert), beginnt das Spannungspotential am Knoten HBM abzufallen, wenn der Laststrom durch den Entladekondensator 230 abgeleitet wird. Der Abfall des Spannungspotentials am Knoten HBM kann im wesentlichen linear sein.
  • Während der Ladestrom durch den Entladekondensator 230 abgeleitet wird, nimmt das Spannungspotential an dem Rampenkondensator 415 zu, wobei das Hochfahren im wesentlichen linear weitergeht, bis das Halbleiterschaltelement Q2 122 einschaltet (Steuersignal S2 auf einem hohen Wert), wodurch die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit beendet wird. Der Umfang des Hochfahrens kann davon abhängen, wann das Halbleiterschaltelement Q2 122 einschaltet, und kann deshalb eine Funktion der Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit sein. Wenn das Halbleiterschaltelement Q2 122 früh einschaltet (beispielsweise zum Zeitpunkt 555), dann stoppt das Spannungspotential an dem Rampenkondensator 415 auf einem niedrigeren Pegel (Pegel 556), als wenn das Halbleiterschaltelement Q2 122 später einschaltet (beispielsweise zum Zeitpunkt 557), was als Pegel 558 dargestellt ist. Gestrichelte Linien 560 und 562 in den 5a und 5b veranschaulichen den Effekt des zeitlichen Ablaufs des Einschaltens des Halbleiterschaltelement Q2 122 bei dem Spannungspotential am Knoten HBM bzw. des Stroms durch den Shuntwiderstand 205.
  • Zum Zeitpunkt 565 wird das Halbleiterschaltelement Q2 122 abgeschaltet (Steuersignal S2 auf einem niedrigen Wert), was die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit startet. Das Spannungspotential an dem Rampenkondensator 415 kann dann abzusinken beginnen, d.h. der Rampenkondensator 415 kann entladen werden, wobei das Entladen im wesentlichen linear erfolgt, bis das Spannungspotential fast Null wird. Wenn sich das Spannungspotential an dem Rampenkondensator 415 Null nähert, kann eine Verzerrung beginnen das Entladen zu beeinflussen, wodurch es möglicherweise nichtlinear wird. Der Punkt, ab dem dies eintritt kann als nichtlinearer Punkt bezeichnet werden, der in 5c als Punkt 566 und Punkt 567 dargestellt ist. Um verhindern zu helfen, dass die Verzerrung die Dauer der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit negativ beeinflusst, wird ein Vergleich des Spannungspotentials des Rampenkondensators 415 mit einem Schwellenwert 570 durchgeführt, wobei der Schwellenwert auf einem Pegel oberhalb des Pegels liegen kann, ab dem die Verzerrung beginnt, das Entladen bzw. das Absinken der Spannung nichtlinear zu machen. Wie in 5c gezeigt, kann der Schwellenwert 570 einen Pegel oberhalb der nichtlinearen Punkten 566 und 567 besitzen. Eine kleine Verzögerung (Intervall 575 und 576) kann eingefügt werden, um eine Dauer zu kompensieren, die etwa gleich einer Dauer für ein Absinken des Spannungspotentials an dem Rampenkondensator 415 von dem Schwellenwert 570 auf etwa Null gleich ist.
  • 6a erläutert eine Sequenz von Ereignissen 600 bei der adaptiven Steuerung der Dauer einer Totzeit. Die adaptive Steuerung der Dauer einer Totzeit kann erfolgen, wenn sich eine elektronische Schaltung, wie etwa ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Leuchtstofflampe oder ein LLC-Wandler für einen Laptop-Computer oder für ein Flachdisplay, sich in einem normalen Arbeitsmodus befindet. Die adaptive Steuerung der Dauer einer Totzeit kann mit der Detektion eines Starts einer Totzeit beginnen (Block 605). Beispielsweise kann bei einem elektronischen Vorschaltgerät, wie beispielsweise dem zuvor erläuterten Vorschaltgerät 200 oder 400, eine Totzeit mit dem Abschalten des Halbleiterschaltelements Q1 120 bei bereits abgeschaltetem Halbleiterschaltelement Q2 122 beginnen.
  • Bei begonnener Totzeit kann ein Endzustand für die Totzeit detektiert werden (Block 610). Abhängig von der Konfiguration des Vorschaltgeräts 200 oder 400 kann es mehrere verschiedene Endbedingungen (end conditions) für die Totzeit geben. Eine erste Endbedingung für die Totzeit kann sein, dass ein durch den Shuntwiderstand 205 fließender Strom negativer wird als ein negativer Schwellenwert. 7 zeigt eine Sequenz von Ereignissen 700 beim Detektieren einer Endbedingung der Totzeit, wobei die Endbedingung umfasst, dass ein durch den Shuntwiderstand fließender Strom einen negativen Schwellenwert übersteigt. Das Detektieren der Endbedingung der Totzeit beinhaltet das Vergleichen des durch den Shuntwiderstand 205 fließenden Stroms mit einem negativen Schwellenwert (Block 705). Der Vergleich kann durch einen Vergleicher wie etwa den Vergleicher 230 erfolgen. Wenn der durch den Shuntwiderstand 205 fließende Strom negativer ist als der negative Schwellenwert (Block 710), dann kann die Endbedingung der Totzeit erfüllt worden sein (Block 715). Wenn der durch den Shuntwiderstand 205 fließende Strom nicht negativer ist als der negative Schwellenwert, dann kann die Endbedingung der Totzeit noch nicht erfüllt worden sein, und es kann erlaubt werden, dass noch mehr Zeit vergeht (bis die Endbedingung erreicht ist).
  • Eine zweite Endbedingung für die Totzeit kann sein, dass ein Gatetreiberstrom einen positiven Schwellenwert übersteigt. 8a zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät 800 für eine Leuchtstofflampe. Das Vorschaltgerät 800 enthält zwei Halbleiterschaltelemente Q1 120 und Q2 122, eine an die beiden Halbleiterschaltelemente gekoppelte Lastschaltung 115 und zwei Gatetreiber: einen Gatetreiber 805 für das Halbleiterschaltelement Q1 120, und einen Gatetreiber 807 für das Halbleiterschaltelement Q2 122. Das Vorschaltgerät 800 enthält weiterhin einen Stromsensor 809, der zum Erfassen des Stroms, bzw. einer Amplitude des Stroms, von dem Gatetreiber 807 zu dem Halbleiterschaltelement Q2 122 verwendet werden kann. Der Stromsensor 809 kann an einen Schwellenwertdetektor 810 gekoppelt sein, der dazu verwendet werden kann, das Ausgangssignal des Stromsensors 809 mit einem Schwellenwert zu vergleichen.
  • Alternativ kann das Vorschaltgerät 800 einen Transimpedanzverstärker verwenden, um den Gatetreiberstrom des Gatetreibers 807 für das Halbleiterschaltelement Q2 122 in eine Spannung umzuwandeln, die mit einem Schwellenwert verglichen werden kann, um die Endbedingung für die durch das Abschalten des Halbleiterschaltelements Q1 120 gestartete Totzeit zu bestimmen. Der Transimpedanzverstärker kann zum Beispiel den Gatetreiberstrom des Gatetreibers 807 mit einem Gatestrom des Halbleiterschaltelements Q2 122 vergleichen.
  • Die 8b bis 8d sind Zeitverläufe von Signalen, die in dem Vorschaltgerät 800 vorkommen. 8b ist ein Zeitverlauf eines Spannungspotentials am Knoten HBM (als erste Kurve 815 dargestellt), 8c ist ein Zeitverlauf des Gatetreiberstroms des Gatetreibers 807 (als zweite Kurve 817 dargestellt), und 8d ist ein Zeitverlauf des Steuersignals S2 (als dritte Kurve 819 dargestellt).
  • Nachdem das Halbleiterschaltelement Q1 120 zum Zeitpunkt 820 abgeschaltet ist, beginnt das Spannungspotential am Knoten HBM abzufallen, und der Gatestrom des Gatetreibers 807 nimmt etwas zu. Wenn sich das Spannungspotential am Knoten HBM Null nähert (Zeitpunkt 822), kann der Gatestrom des Gatetreibers 807 wegen einer Nichtlinearität der Drain-Gate-Kapazität des Halbleiterschaltelements Q2 122 erheblich ansteigen. Durch einen Vergleich des Gatestroms des Gatetreibers 807 mit einem Schwellenwert 823 kann bestimmt werden, wann sich das Spannungspotential am Knoten HBM Null nähert. Sobald der Gatestrom des Gatetreibers 807 den Schwellenwert 823 übersteigt, kann das Halbleiterschaltelement Q2 122 eingeschaltet werden (zum Zeitpunkt 824), um die Totzeit zu beenden.
  • 8e veranschaulicht eine Sequenz von Ereignissen 850 beim Detektieren einer Endbedingung für die Totzeit, wobei die Endbedingung umfasst, dass der Gatestrom eines Gatetreibers einen Schwellenwert übersteigt. Das Detektieren der Endbedingung der Totzeit beinhaltet das Vergleichen eines Gatestroms des Gatetreibers 807 mit einem positiven Schwellenwert wie etwa dem Schwellenwert 823 (Block 855). Der Vergleich kann durch einen Vergleicher durchgeführt werden, wie etwa dem Vergleicher 810. Wenn der Gatestrom des Gatetreibers 807 positiver ist als der Schwellenwert 823 (Block 860), dann kann die Endbedingung für die Totzeit erfüllt worden sein (Block 865). Wenn der Gatestrom des Gatetreibers 807 nicht positiver ist als der Schwellenwert 823, dann kann die Endbedingung für die Totzeit noch nicht erfüllt worden sein, und es kann erlaubt werden, dass noch mehr Zeit vergeht.
  • Eine dritte Endbedingung für die Totzeit kann sein, dass ein Strom in einer Gleichrichterschaltung von einem relativ konstanten negativen Wert während der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit auf im wesentlichen Null wechselt, wenn die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit endet. 9a zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät 900 für eine Leuchtstofflampe. Das Vorschaltgerät 900 enthält eine an den Knoten HBM gekoppelte Gleichrichterschaltung 905 zwischen der Lastschaltung 115 und den beiden Halbleiterschaltelementen Q1 120 und Q2 122. Die Gleichrichterschaltung 905 enthält einen Shuntwiderstand 910, der zum Messen eines Stroms in der Gleichrichterschaltung 905 verwendet werden kann. Ein Vergleicher 915 kann einen Spannungsabfall an dem Shuntwiderstand 910 mit einer Referenzspannung vergleichen und kann detektieren, wann der Spannungsabfall an dem Shuntwiderstand 910 (und somit der Strom in der Gleichrichterschaltung 905) im wesentlichen wieder Null wird, nachdem er für eine Zeitperiode, die etwa gleich der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit ist, relativ stetig auf einem negativen Wert gewesen ist.
  • Die 9b und 9c sind Zeitverläufe von Signalen in dem elektronischen Vorschaltgerät 900 gemäß 9a. 9b ist ein Zeitverlauf eines Spannungspotentials am Knoten HBM (als erste Kurve 920 dargestellt), und 9c ist ein Zeitverlauf des Stroms in der Gleichrichterschaltung 905 (als eine zweite Kurve 925 dargestellt).
  • Nachdem das Halbleiterschaltelement Q1 120 zum Zeitpunkt 930 ausgeschaltet wird, beginnt das Spannungspotential am Knoten HBM abzufallen, und der Strom in der Gleichrichterschaltung 905 kann auf einen negativen Wert 935 abfallen, den er für eine Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit beibehalten kann. Wenn der Strom in der Gleichrichterschaltung 905 zum Zeitpunkt 940 auf etwa Null zurückkehrt, kann auch das Spannungspotential an dem Knoten HBM Null oder ein Minimum erreicht haben und das Halbleiterschaltelement Q2 122 kann spannungslos (mit ZVS) eingeschaltet werden.
  • 9d zeigt eine Sequenz von Ereignissen 950 beim Detektieren einer Endbedingung der Totzeit, wobei die Endbedingung umfasst, dass der Strom in der Gleichrichterschaltung 905 nach dem Beibehalten eines relativ konstanten negativen Werts auf im wesentlichen Null zurückkehrt. Das Detektieren der Endbedingung kann beginnen mit dem Speichern (der Stromstärke) des Stroms, der in dem Gleichrichter fließt, in einem Speicher (Block 955). Dies kann durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass der Strom in dem Gleichrichter tatsächlich vor der Rückkehr zu etwa Null für eine Zeitperiode auf einem negativen Wert gewesen ist. Dann kann der Strom in der Gleichrichterschaltung 905 mit einem Schwellenwert verglichen sowie geprüft werden, ob der gespeicherte Wert des Stroms in der Gleichrichterschaltung 905 zuvor negativ war (Block 960). Wenn beide Bedingungen zutreffen, dann kann die Endbedingung für der Totzeit erfüllt sein (Block 965). Wenn beide Bedingungen nicht erfüllt sind, dann ist die Endbedingung für die Totzeit möglicherweise nicht erfüllt worden und es muss erlaubt werden, dass mehr Zeit vergeht.
  • Wieder bezugnehmend auf 6a kann, wenn die Endbedingung für die Totzeit detektiert ist, die Totzeit beendet werden (Block 615). Die Totzeit kann beendet werden, indem beispielsweise das Halbleiterschaltelement Q2 122 eingeschaltet wird.
  • 6b zeigt eine Sequenz von Ereignissen 650 bei der adaptiven Steuerung der Dauer einer Totzeit. Die adaptive Steuerung der Dauer der Totzeit kann, wie in der Sequenz von Ereignissen 600 beschrieben ist, in Situationen verwendet werden, in denen es möglich sein kann, einen ZVS-Schaltzustand zu detektieren. Die Sequenz von Ereignissen 650 kann zur adaptiven Steuerung der Dauer einer Totzeit verwendet werden, indem eine Symmetrie ausgenutzt wird, die zwischen entsprechenden Totzeiten vorliegen kann, wie etwa zwischen einer Hoch-zu-Niedrig-Totzeit und einer Niedrig-zu-Hoch-Totzeit. Die Sequenz von Ereignissen 650 kann eine gemessene Dauer einer Totzeit verwenden und kann dann die gemessene Dauer auf eine entsprechende Totzeit anwenden.
  • Die adaptive Steuerung der Dauer einer Totzeit kann damit beginnen, dass eine Dauer einer ersten Totzeit gemessen wird (Block 655). Das Messen der Dauer der ersten Totzeit kann unter Verwendung von digitalen Verfahren oder analogen Verfahren oder einer Kombination aus beiden erfolgen. Die digitale Messung der Dauer der ersten Totzeit kann die Verwendung eines Taktsignals mit einer Periode, die wesentlich kürzer ist als die Dauer der ersten Totzeit, und eines Zählers zum Zählen einer Anzahl von Taktzyklen, die während der ersten Totzeit verstreichen, umfassen. Die Dauer der ersten Totzeit kann dann durch Multiplizieren eines durch das Zählen erhaltenen Taktzykluszählwerts mit der Periode des Taktsignals berechnet werden.
  • Eine analoge Messung der Dauer der ersten Totzeit kann dadurch erreicht werden, dass die Dauer der ersten Totzeit nicht präzise gemessen wird, dass aber gestattet wird, dass ein Signal einen Wert erreicht, der von der Dauer der ersten Totzeit abhängen kann, und dass dann der Wert verwendet wird, um zu bestimmen, wann eine zweite Totzeit zu beenden ist. Beispielsweise kann das Signal auf einen Wert proportional zu der Dauer der ersten Totzeit ansteigen, und die zweite Totzeit kann andauern, bis das Signal von dem Wert im wesentlichen auf Null abfällt.
  • Wenn ein Maß für die Dauer der ersten Totzeit erreicht ist (Block 655), kann gestattet werden, dass die zweite Totzeit startet (Block 660). Es kann gestattet werden, dass die zweite Totzeit weitergeht, bis ein Maß für die Dauer der zweiten Totzeit im wesentlichen gleich dem Maß für die Dauer der ersten Totzeit ist (Block 665). An diesem Punkt kann die zweite Totzeit beendet werden.
  • 10 zeigt eine Sequenz von Ereignissen 1000 zur Verwendung beim adaptiven Steuern der Dauer einer Hoch-zu-Niedrig-Totzeit und einer Niedrig-zu-Hoch-Totzeit. Die adaptive Steuerung der Dauer einer Hoch-zu-Niedrig-Totzeit und einer Niedrig-zu-Hoch-Totzeit (oder umgekehrt) kann in zwei unterschiedliche Stadien unterteilt werden: ein erstes Stadium 1005, das die adaptive Steuerung der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit umfassen kann, und ein zweites Stadium 1010, das die adaptive Steuerung der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit umfassen kann.
  • Das erste Stadium 1005 kann auch die Messung der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit beinhalten. Die adaptive Steuerung und das Messen der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit kann mit einem Detektieren des Beginns der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit beginnen (Block 1015). Die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit kann mit einem Abschalten des Halbleiterschaltelements Q1 120 bei bereits abgeschaltetem Halbleiterschaltelement Q2 122 beginnen. Mit der Detektion des Beginns der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit kann auch eine Messung einer Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit beginnen (Block 1020). Wie zuvor erörtert, kann das Messen der Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit unter Verwendung von digitalen, analogen oder beiden Verfahren durchgeführt werden.
  • Die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit kann andauern, bis ein Ende der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit detektiert ist (Block 1025). Ein Endbedingung für die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit kann zum Beispiel eine detektierbare Bedingung sein, die für ein spannungsloses Schalten ZVS vorteilhaft sein kann. Diese Bedingung kann beispielsweise beinhalten, dass ein Strom durch einen Shuntwiderstand schnell negativ wird, dass ein Gatestrom eines Gatetreibers schnell positiv wird, dass ein Strom durch eine Gleichrichterschaltung im wesentlichen Null wird, nachdem sie für die ganze Hoch-zu-Niedrig-Totzeit negativ gewesen ist, usw. Die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit kann mit dem Einschalten des Halbleiterschaltelements Q2 122 beendet werden. Nachdem das Ende der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit detektiert worden ist, kann das Messen der Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit gestoppt werden (Block 1030).
  • Die adaptive Steuerung der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit (das zweite Stadium 1010) kann mit einem Detektieren des Beginns der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit beginnen (Block 1035). Die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit kann mit einem Abschalten des Halbleiterschaltelements Q2 122 bei bereits abgeschaltetem Halbleiterschaltelement Q1 120 beginnen. Mit der Detektion des Beginns der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit kann auch eine Messung einer Dauer der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit beginnen (Block 1040). Wie zuvor erörtert kann das Messen der Dauer der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit unter Verwendung von digitalen, analogen oder beiden Verfahren durchgeführt werden.
  • Mit andauernder Niedrig-zu-Hoch-Totzeit kann die gemessene Dauer der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit mit der gemessenen Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit verglichen werden (Block 1045). Wenn die gemessene Dauer der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit etwa gleich der gemessenen Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit ist, dann kann die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit beendet werden (Block 1050). Wenn die gemessene Dauer der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit nicht etwa gleich der gemessenen Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit ist, dann kann erlaubt werden, dass die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit fortgesetzt wird. Das Messen der Dauer der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit (Block 1040) und der Vergleich der gemessenen Dauer mit der gemessenen Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit (Block 1045) kann weitergehen, bis die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit etwa gleich der gemessenen Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit wird und die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit beendet wird (Block 1050).
  • Wenngleich sich die Erörterung auf die adaptive Steuerung und das Messen der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit und dann das Verwenden der gemessenen Dauer der Hoch-zu-Niedrig-Totzeit zum adaptiven Steuern der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit konzentriert, ist es möglich, die beiden zu vertauschen. Die Niedrig-zu-Hoch-Totzeit kann adaptiv gesteuert und gemessen werden, wobei die gemessene Dauer der Niedrig-zu-Hoch-Totzeit dann dazu verwendet wird, die Hoch-zu-Niedrig-Totzeit adaptiv zu steuern.

Claims (6)

  1. Verfahren zum adaptiven Steuern einer Totzeit in einer Halbbrückenschaltung, die einen oberen Abschnitt mit einem oberen Schaltelement (120), einen unteren Abschnitt mit einem unteren Schaltelement (122) und einen in Reihe zu dem unteren Schaltelement (120) geschalteten Shuntwiderstand (205) aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Detektieren eines Starts der Totzeit; Detektieren einer Endbedingung für die Totzeit, wobei das Detektieren auf einem durch den Shuntwiderstand (205) in dem unteren Abschnitt fließenden ersten Strom basiert, der einen reaktiven Anteil und einen nichtreaktiven Anteil umfasst; Beenden der Totzeit, wenn die Endbedingung detektiert wurde, wobei das Detektieren der Endbedingung der Totzeit umfasst: Messen einer Polarität des ersten Stroms und Erkennen der Endbedingung als Reaktion darauf, dass der erste Strom eine Polarität aufweist, die einer Polarität des nichtreaktiven Anteils des ersten Stroms entgegengesetzt ist.
  2. Verfahren zum adaptiven Steuern einer Totzeit in einer Halbbrückenschaltung, die einen oberen Abschnitt mit einem oberen Schaltelement (120) und einen unteren Abschnitt mit einem unteren Schaltelement (122) aufweist, wobei das obere Schaltelement (120) und das untere Schaltelement (122) in Reihe geschaltet sind, wobei das obere Schaltelement (120) von einem oberen Gatetreiber gesteuert wird und das untere Schaltelement (122) von dem unteren Gatetreiber gesteuert wird und wobei das Verfahren umfasst: Detektieren eines Starts der Totzeit; Detektieren einer Endbedingung für die Totzeit, wobei das Detektieren auf einem zweiten Strom durch einen unteren Treiber des unteren Schaltelements (122) basiert; Beenden der Totzeit, wenn die Endbedingung detektiert wurde, wobei das Detektieren der Endbedingung für die Totzeit umfasst: Messen des zweiten Stroms und Erkennen der Endbedingung als Reaktion darauf, dass der zweite Strom größer ist als ein zweiter Schwellenwert, wobei der zweite Schwellenwert die gleiche Polarität aufweist wie eine Polarität des zweiten Stroms, die erforderlich ist, um das untere Schaltelement (122) einzuschalten.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Detektieren des Starts der Totzeit umfasst: Detektieren, wann das obere Schaltelement (120) von einem EIN-Zustand zu einem AUS-Zustand wechselt, wenn sich das untere Schaltelement (122) in einem AUS-Zustand befindet.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Beenden der Totzeit das Ändern des Zustands des unteren Schaltelements von einem AUS-Zustand zu einem EIN-Zustand umfasst.
  5. Schaltung, die aufweist: eine Halbbrückenschaltung, die ein erstes Halbleiterschaltelement (120) und ein zweites Halbleiterschaltelement (122) umfasst, die in Reihe bezüglich eines ersten Versorgungsanschlusses und eines zweiten Versorgungsanschlusses einer Stromversorgung angeordnet sind, wobei die Halbbrückenschaltung dazu ausgebildet ist, eine Last selektiv an die Versorgungsanschlüsse der Stromversorgung zu koppeln; eine an die Halbbrückenschaltung gekoppelte Ansteuerschaltung, wobei die Ansteuerschaltung dazu ausgebildet ist, Steuersignale zum Steuern des Zustands des ersten Halbleiterschaltelements und zweiten Halbleiterschaltelements zu generieren; und eine an die Halbbrückenschaltung und an die Ansteuerschaltung gekoppelte Detektionsschaltung, wobei die Detektionsschaltung dazu ausgebildet ist, einen Wert eines ersten Stroms, der durch einen an das zweite Halbleiterschaltelement (122) gekoppelten Shuntwiderstand fließt (205), oder eines zweiten Stroms, der durch einen an das zweite Halbleiterschaltelement (122) gekoppelten Gatetreiber fließt, zu messen, und dazu ausgebildet ist, anhand dieses Werts eine Bedingung zu ermitteln, die sich für ein spannungsloses Schalten eignet, oder die eine Endbedingung für eine Totzeit istwobei der Shuntwiderstand zwischen das zweite Halbleiterschaltelement (122) und den zweiten Versorgungsanschluss gekoppelt ist, und wobei die Detektionsschaltung einen ersten Vergleicher mit einem an den Shuntwiderstand gekoppelten ersten Eingang und einem an einen Referenzwert gekoppelten zweiten Eingang umfasst, wobei der Vergleicher dazu ausgebildet ist zu ermitteln, wann der Strom eine Polarität aufweist, die entgegengesetzt ist zu einer Polarität eines nichtreaktiven Anteils eines durch den Shuntwiderstand fließenden Stroms.
  6. Schaltung, die aufweist: eine Halbbrückenschaltung, die ein erstes Halbleiterschaltelement (120) und ein zweites Halbleiterschaltelement (122) umfasst, die in Reihe bezüglich eines ersten Versorgungsanschlusses und eines zweiten Versorgungsanschlusses einer Stromversorgung angeordnet sind, wobei die Halbbrückenschaltung dazu ausgebildet ist, eine Last selektiv an die Versorgungsanschlüsse der Stromversorgung zu koppeln; eine an die Halbbrückenschaltung gekoppelte Ansteuerschaltung, wobei die Ansteuerschaltung dazu ausgebildet ist, Steuersignale zum Steuern des Zustands des ersten Halbleiterschaltelements und zweiten Halbleiterschaltelements zu generieren; und eine an die Halbbrückenschaltung und an die Ansteuerschaltung gekoppelte Detektionsschaltung, wobei die Detektionsschaltung dazu ausgebildet ist, einen Wert eines ersten Stroms, der durch einen an das zweite Halbleiterschaltelement (122) gekoppelten Shuntwiderstand fließt (205), oder eines zweiten Stroms, der durch einen an das zweite Halbleiterschaltelement (122) gekoppelten Gatetreiber fließt, zu messen, und dazu ausgebildet ist, anhand dieses Werts eine Bedingung zu ermitteln, die sich für ein spannungsloses Schalten eignet, oder die eine Endbedingung für eine Totzeit ist, wobei die Detektionsschaltung eine Stromdetektionsschaltung umfasst zum Vergleichen des zweiten Stroms mit einem Referenzwert, der die gleiche Polarität besitzt, wie eine Polarität des zweiten Stroms, der erforderlich ist, um das zweite Halbleiterschaltelement einzuschalten.
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