DE102010030678B4

DE102010030678B4 - Zeitverzögerungskompensation und Impulsbreitenkorrektur

Info

Publication number: DE102010030678B4
Application number: DE102010030678.9A
Authority: DE
Inventors: William-David Maclean; Bruce-Carl Larson
Original assignee: Maxim Integrated Products Inc
Current assignee: Maxim Integrated Products Inc
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2022-01-13
Anticipated expiration: 2030-06-30
Also published as: US8040181B2; DE102010030678A1; US20100327972A1; CN102006037A; CN102006037B

Abstract

Gerät (900) mit:einem Operationsverstärker (925), der einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Eingang gekoppelt ist, um ein Eingangsimpulssignal (918) zu empfangen,einer Ausgangsstufe (940), die einen Eingang (930), der an den Ausgang des Operationsverstärkers (925) gekoppelt ist, einen Stromausgang, an den eine Last (965) gekoppelt wird, und einen Spannungserfassungsausgang (945) aufweist,einer Vergleichseinrichtung (977), die einen invertierenden Eingang, der an den Spannungserfassungsausgang (945) der Ausgangsstufe (940) gekoppelt ist, einen nicht-invertierenden Eingang, an den ein Eingangssignal (983) gekoppelt wird, und einen Ausgang aufweist, undeiner Zeitsteuerungsschaltung (987), die einen Eingang, der an den Ausgang der Vergleichseinrichtung (977) gekoppelt ist, und einen Eingang, der an das Eingangssignal (983) gekoppelt ist, aufweist, und einen Ausgang zur Zufuhr des Eingangsimpulssignals (918) aufweist,wobei die Zeitsteuerungsschaltung (987) eine Verzögerung von einer Änderung in dem Eingangssignal (983) bis zu einer Änderung in dem Ausgang der Vergleichseinrichtung (977) misst, undwobei die Zeitsteuerungsschaltung (987) die gemessene Verzögerung als eine Verzögerung in einer Änderung bei dem Eingangsimpulssignal (918) repliziert.

Description

HINTERGRUND
Wenn man einen Dimmer oder eine andere impulsbreitenabhängige Schaltung betreibt, kann es wichtig werden, die Impulsbreite zu replizieren. Wenn eine Impulsbreite bei einem Eingang deutlich von einer entsprechenden Ausgangsimpulsbreite variiert, kann dies zu erheblichen Schwierigkeiten führen. Beispielsweise kann ein Impuls möglicherweise nicht ein Ausgangssignal erreichen, da Änderungsgeschwindigkeitsgrenzen ein Einschalten der Ausgangsstufe stoppen können. Gleichsam kann aufgrund von Änderungen in einer Impulsbreite zur Bereitstellung einer Ausgabe ein beabsichtigter Effekt einer bestimmten Impulsbreite begrenzt oder vollständig verfehlt werden.
Viele Anwendungen verwenden einen gepulsten Leistungssignalverlauf bzw. Stromsignalverlauf, um einem Bauelement eine Leistung bzw. einen Strom bereitzustellen. Beispielsweise können lichtemittierende Dioden (LED) mit einem gepulsten Signalverlauf angesteuert werden. Gleichsam können Tongeräte, wie beispielsweise Subwoofer, mit einem gepulsten Signalverlauf zur Bereitstellung von Leistung bzw. Strom angesteuert werden. Außerdem werden Dimmerschalter oftmals mit einem Impulssignalverlauf als eine Leistungsausgabe zu dem Bauelement, das zu dimmen oder zu steuern ist, implementiert.
Die DE 698 27 039 T2 offenbart beispielsweise die Leistungsverstärkung von pulsmodulierten Signalen durch eine Schaltleistungsstufe, wobei zur Vermeidung von unerwünschten Beiträgen zu den pulsmodulierten Signalen eine Korrektureinheit zwischen einen Impulsmodulator und eine Schaltleistungsverstärkungsstufe geschaltet wird.
Darüber hinaus kann es nützlich sein, einen Weg zu finden, die Impulsbreite der Ausgabe einer Schaltung nahezu identisch zu der Eingabe zu machen. Insbesondere kann es nützlich sein, die Eingangsimpulsbreite zu messen, eine Berechnung bezüglich einer Verzögerung zu einer Impulsbreitenausgabe (beispielsweise eine Anstiegsflanke eines Ausgangsimpulses) zu ermöglichen oder eine Verzögerung zu dem Ende des Eingangsimpulses (beispielsweise eine abfallende Flanke des Eingangsimpulses) zu messen. In einem derartigen Beispiel kann ein dynamischer Bereich verbessert werden, und eine Situation, bei der sich die Ausgabe niemals einschaltet, kann vermieden werden.
KURZZUSAMMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung wird mittels eines Beispiels in dem nachfolgenden Text und der Zeichnung veranschaulicht und beschrieben. Der Text und die Zeichnung sollen eher als Veranschaulichung denn als Begrenzung verstanden werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Gerät bereitgestellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät einen Operationsverstärker, der einen Eingang und einen Ausgang aufweist. Der Eingang des Operationsverstärkers ist gekoppelt, um ein Eingangsimpulssignal zu empfangen. Das Gerät umfasst ferner eine Ausgangsstufe, die einen Eingang aufweist, der an den Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt ist. Die Ausgangsstufe umfasst ebenso einen Stromausgang, der konfiguriert ist, sich an eine Last und an einen Spannungserfassungsausgang zu koppeln. Das Gerät umfasst ebenso eine Vergleichseinrichtung, die einen invertierenden Eingang, der an den Spannungserfassungsausgang der Ausgangsstufe gekoppelt ist, einen nicht-invertierenden Eingang, der konfiguriert ist, sich an ein Eingangssignal zu koppeln, und einen Ausgang umfasst. Ebenso umfasst das Gerät eine Zeitsteuerungsschaltung mit einem Eingang, der an den Ausgang der Vergleichseinrichtung gekoppelt ist, und einen Eingang, der an das Eingangssignal gekoppelt ist. Die Zeitsteuerungsschaltung weist ebenso einen Ausgang zur Zufuhr des Eingangsimpulssignals auf. Die Zeitsteuerungsschaltung misst eine Verzögerung von einer Änderung in dem Eingangssignal zu einer Änderung in dem Ausgang der Vergleichseinrichtung. Die Zeitsteuerungsschaltung repliziert die gemessene Verzögerung als eine Verzögerung in einer Änderung bei dem Eingangsimpulssignal.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Empfangen einer Impulsvorderflanke als ein Eingangssignal. Das Verfahren umfasst ebenso ein Bringen eines Ausgangssignals in einen aktiven Zustand in Reaktion auf die Impulsvorderflanke. Das Verfahren umfasst ferner ein Messen einer Verzögerung von einem Empfang der Impulsführungsflanke zu einem Bringen des Ausgangssignals in einen aktiven Zustand. Zusätzlich umfasst das Verfahren ein Empfangen einer Impulsrückflanke als ein Eingangssignal. Außerdem umfasst das Verfahren ein Verzögern eines Bringens des Ausgangssignals in einen inaktiven Zustand für eine Zeit, die näherungsweise gleich der gemessenen Verzögerung ist. Das Verfahren umfasst ebenso ein Bringen des Ausgangssignals in einen inaktiven Zustand.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Gerät bereitgestellt. Das Gerät umfasst einen Operationsverstärker mit einem Eingang und einem Ausgang. Der Eingang ist gekoppelt, um ein Eingangsimpulssignal zu empfangen. Das Gerät umfasst eine Ausgangsstufe mit einem Eingang, der an den Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt ist. Die Ausgangsstufe weist einen Stromausgang auf, der konfiguriert ist, sich an eine Last zu koppeln und einen Spannungserfassungsausgang bereitzustellen. Das Gerät umfasst ebenso eine Vergleichseinrichtung mit einem invertierenden Eingang, der an die Spannungserfassungsausgabe der Ausgangsstufe gekoppelt ist, einem nicht-invertierenden Eingang, der an das Eingangsimpulssignal gekoppelt ist, und einem Ausgang. Das Gerät umfasst ferner eine Zeitsteuerungsschaltung mit einem Eingang, der an den Ausgang der Vergleichseinrichtung gekoppelt ist, und einem Eingang, der konfiguriert ist, sich an ein Eingangssignal zu koppeln. Die Zeitsteuerungsschaltung weist einen Ausgang auf, um das Eingangsimpulssignal zuzuführen. Die Zeitsteuerungsschaltung dient zum Messen einer Eigenschaft des Eingangssignals. Die Zeitsteuerungsschaltung dient ebenso zum Replizieren der gemessenen Eigenschaft als eine Eigenschaft des Eingangsimpulssignals.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung ist beispielhaft in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht. Die Zeichnung soll eher als Veranschaulichung denn als Begrenzung verstanden werden.

1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Leistungstreiberschaltung, die einen Eingangsimpuls verwendet.
2 veranschaulicht Signalverläufe, die potentiell mit der Schaltung gemäß 1 verbunden sind.
3 veranschaulicht zusätzliche Signalverläufe, die potentiell mit der Schaltung gemäß 1 verbunden sind.
4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer anderen Leistungstreiberschaltung, die einen Eingangsimpuls verwendet.
5 veranschaulicht Signalverläufe, die potentiell mit der Schaltung gemäß 4 verbunden sind.
6 veranschaulicht andere Signalverläufe, die potentiell mit der Schaltung gemäß 4 verbunden sind.
7 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Verarbeitung zum Betreiben einer Leistungstreiberschaltung mit einer Impulsbreitenkorrektur.
8 veranschaulicht ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Verarbeitung zum Betreiben einer Leistungstreiberschaltung mit einer Impulsbreitenkorrektur.
9 veranschaulicht ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Leistungstreiberschaltung, die einen Eingangsimpuls verwendet.

Die Zeichnung sollte eher als Veranschaulichung denn als Begrenzung verstanden werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein System, ein Verfahren sowie ein Gerät sind für eine Impulsbreitenkorrektur in einem Leistungstreiber bereitgestellt. Eine Impulsbreitenkorrektur in einem Leistungstreiber kann eine bessere Ausgangsleistungsfähigkeit und einen größeren dynamischen Bereich in einer derartigen Treiberschaltung bereitstellen. Derartige Leistungstreiberschaltung können in einer großen Vielfalt von Anwendungen verwendet werden, wo eine Verwendung eines Leistungssignals in einem gepulsten Signalverlauf nützlich ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Gerät bereitgestellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Gerät einen Operationsverstärker, der einen Eingang und einen Ausgang aufweist. Der Eingang des Operationsverstärkers ist gekoppelt, um ein Eingangsimpulssignal zu empfangen. Das Gerät umfasst ferner eine Ausgangsstufe, die einen Eingang aufweist, der an den Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt ist. Die Ausgangsstufe umfasst ebenso einen Stromausgang, der konfiguriert ist, sich an eine Last und an einen Spannungserfassungsausgang zu koppeln. Das Gerät umfasst ebenso eine Vergleichseinrichtung bzw. einen Komparator, die einen invertierenden Eingang, der an den Spannungserfassungsausgang der Ausgangsstufe gekoppelt ist, einen nicht-invertierenden Eingang, der konfiguriert ist, sich an ein Eingangssignal zu koppeln, und einen Ausgang aufweist. Das Gerät umfasst ebenso eine Zeitsteuerungsschaltung mit einem Eingang, der an den Ausgang der Vergleichseinrichtung gekoppelt ist, und einem Eingang, der an das Eingangssignal gekoppelt ist. Die Zeitsteuerungsschaltung weist ebenso einen Ausgang zur Zufuhr des Eingangsimpulssignals auf. Die Zeitsteuerungsschaltung misst eine Verzögerung von einer Änderung in dem Eingangssignal zu einer Änderung in dem Ausgang der Vergleichseinrichtung. Die Zeitsteuerungsschaltung repliziert die gemessene Verzögerung als eine Verzögerung in einer Änderung bei dem Eingangsimpulssignal.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das Gerät ferner einen Spannungsversatz bzw. Spannungs-Offset umfassen, der zwischen dem Spannungserfassungsausgang der Ausgangsstufe und dem invertierenden Eingang der Vergleichseinrichtung zwischengeschaltet ist. Gleichsam kann in einigen Ausführungsbeispielen das Gerät einen Leistungs-MOSFET als die Ausgangsstufe mit einem Gate-Anschluss, der an den Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt ist, einem ersten Anschluss, der konfiguriert ist, sich an eine Last zu koppeln, und einem zweiten Anschluss, der konfiguriert ist, sich an Masse zu koppeln, verwenden. Außerdem ist in einigen Ausführungsbeispielen die Zeitsteuerungsschaltung mit einer RC-Schaltung verwirklicht, wohingegen in anderen Ausführungsbeispielen die Zeitsteuerungsschaltung als eine Zähleinrichtung implementiert ist. Ebenso ist in einigen Ausführungsbeispielen der Operationsverstärker ein Transkonduktanzverstärker.
In einem anderen Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Empfangen einer Impulsvorderflanke als ein Eingangssignal. Das Verfahren umfasst ebenso ein Bringen eines Ausgangssignals in einen aktiven Zustand in Reaktion auf die Impulsvorderflanke. Das Verfahren umfasst ferner ein Messen einer Verzögerung von einem Empfang der Impulsvorderflanke zu einem Bringen des Ausgangssignals in einen aktiven Zustand. Zusätzlich umfasst das Verfahren ein Empfangen einer Impulsrückflanke als ein Eingangssignal. Außerdem umfasst das Verfahren ein Verzögern eines Bringens des Ausgangssignals in einen inaktiven Zustand für eine Zeit, die näherungsweise gleich der gemessenen Verzögerung ist. Das Verfahren umfasst ebenso ein Bringen des Ausgangssignals in einen inaktiven Zustand.
In noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Gerät bereitgestellt. Das Gerät umfasst einen Operationsverstärker mit einem Eingang und einem Ausgang. Der Eingang ist gekoppelt, um ein Eingangsimpulssignal zu empfangen. Das Gerät umfasst eine Ausgangsstufe mit einem Eingang, der an den Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt ist. Die Ausgangsstufe weist einen Stromausgang auf, der konfiguriert ist, sich an eine Last zu koppeln und einen Spannungserfassungsausgang bereitzustellen. Das Gerät umfasst ebenso eine Vergleichseinrichtung bzw. einen Komparator mit einem invertierenden Eingang, der an den Spannungserfassungsausgang der Ausgangsstufe gekoppelt ist, einem nicht-invertierenden Eingang, der an das Eingangsimpulssignal gekoppelt ist, und einem Ausgang. Das Gerät umfasst ferner eine Zeitsteuerungsschaltung mit einem Eingang, der an den Ausgang der Vergleichseinrichtung gekoppelt ist, und einem Eingang, der konfiguriert ist, sich an ein Eingangssignal zu koppeln. Die Zeitsteuerungsschaltung weist einen Ausgang zur Zufuhr des Eingangsimpulssignals auf. Die Zeitsteuerungsschaltung dient zur Messung einer Eigenschaft des Eingangssignals. Die Zeitsteuerungsschaltung dient ebenso zum Replizieren der gemessenen Eigenschaft als eine Eigenschaft des Eingangsimpulssignals.
Die spezifischen Ausführungsbeispiele, die in dieser Druckschrift beschrieben sind, stellen beispielhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar und sind ihrer Natur nach eher veranschaulichend als einschränkend. In der nachstehenden Beschreibung sind zum Zwecke der Beschreibung zahlreiche spezifische Einzelheiten angegeben, um ein vollständiges Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Es ist jedoch für einen Fachmann ersichtlich, dass die Erfindung ohne diese spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden kann. In anderen Beispielen sind Strukturen und Vorrichtungen in einer Blockschaltbildform gezeigt, um zu vermeiden, dass die Erfindung unklar wird.
Eine Bezugnahme in der Beschreibung auf „ein Ausführungsbeispiel“ oder dergleichen bedeutet, dass ein spezifisches Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft, das/die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, in zumindest einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet ist. Das Erscheinen des Ausdrucks „gemäß einem Ausführungsbeispiel“ an verschiedenen Stellen in der Beschreibung bezieht sich nicht notwendiger Weise auf dasselbe Ausführungsbeispiel, noch schließen sich separate oder alternative Ausführungsbeispiele wechselseitig von anderen Ausführungsbeispielen aus. Merkmale und Ausgestaltungen verschiedener Ausführungsbeispiele können in anderen Ausführungsbeispielen integriert sein, und Ausführungsbeispiele, die in dieser Druckschrift veranschaulicht sind, können ohne die Gesamtheit der Merkmale oder Ausgestaltungen, die veranschaulicht oder beschrieben sind, implementiert werden.
Ausführungsbeispiele können viele der vorstehend identifizierten Probleme lösen und ein System sowie Bauelemente bereitstellen, die viele, wenn nicht alle, der identifizierten Erfordernisse erfüllen. Ferner kann das System alle diese Bauelemente in einer einzelnen einheitlichen Plattform oder als ein Satz separater Bauelemente präsentieren. In einem Ausführungsbeispiel werden mehrere Hauptbauelemente verwendet. Diese Bauelemente umfassen einen Eingangsanschluss, einen Verstärker, einen Zeitgeber und einen Ausgangsleistungstransistor.
1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Leistungstreiberschaltung. Eine herkömmliche Leistungstreiberschaltung 100 kann verwendet werden, um eine Last 165, wie beispielsweise eine Ansammlung von LED (lichtemittierende Dioden) oder eine andere Quelle anzutreiben bzw. anzusteuern. Eine derartige Last 165 kann unter Verwendung eines Eingangssignals so wie das, das in 2 bereitgestellt ist (Vpulse), angetrieben werden. Insbesondere veranschaulicht 2 Signalverläufe, die potentiell mit der Schaltung gemäß 1 verbunden sind. Impulse werden als ein Eingangssignal bei Vpulse 115 empfangen, das einen Gate-Anschluss eines MOSFET 120 steuert. Der FET 120 ist bei einem Anschluss (beispielsweise einem Drain-Anschluss) an Masse 155 und bei einem anderen Anschluss an einen nicht-invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 125 gekoppelt. Ebenso ist an den nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 125 ein Vref-Signal 105 gekoppelt, das über einen Widerstand 110 gekoppelt ist. Somit neigt der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers 125 dazu, ungefähr bei Vref 105 zu bleiben, mit der Ausnahme, wenn Vpulse 115 den FET 120 veranlasst, den nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 125 dicht an Masse (0V) zu ziehen.
Der Operationsverstärker 125 stellt einen Ausgang bei einem Knoten Vout 130 bereit, der an einen Kondensator 135 (und hierdurch an Masse 155) gekoppelt ist, und der einen Gate-Anschluss eines MOSFET 140 ansteuert. Der FET 140 stellt einen Leistungs-FET bereit, der bei einem Anschluss (beispielsweise einem Source-Anschluss) mit der Last 165 und hierdurch an Vcc 170 (eine Leistungszufuhrschiene bzw. Leistungszufuhrleitung) gekoppelt ist. Der FET 140 ist ebenso bei einem Anschluss (beispielsweise einem Drain-Anschluss) an einen Vload-Knoten 145 gekoppelt. Vload 145 ist ebenso an Rsense 150 gekoppelt, der wiederum an Masse 155 gekoppelt ist. Vload 145 ist ebenso an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 125 gekoppelt. Somit neigt der Verstärker 125 im Betrieb dazu, Vload 145 auf dem gleichen Wert wie den nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 125 zu halten, wobei er hierdurch einen gepulsten Ansteuerungsstrom lout 160 bei der Last 165 bereitstellt.
Die Impulse bei Vpulse 115, wie sie in 2 gezeigt sind, werden als Impulse bei Vout 130 repliziert (ebenso in 2 gezeigt), wobei sie somit einen lout-Strom 160 bereitstellen (weiter in 2 gezeigt). Wenn Vpulse 115 mit 100 Hz oder mehr gepulst wird, wird eine LED mit einer Geschwindigkeit flackern, die hoch genug ist, dass das menschliche Auge dazu neigt, sie als ein stabiles Licht zu sehen, wobei das Tastverhältnis von Vpulse dazu neigt, die Helligkeit einer derartigen LED zu regulieren. Wie es jedoch qualitativ aus einer Überprüfung von 2 ersichtlich ist, neigen die Impulse bei Vout 130 und der resultierende lout 160 dazu, in einer Änderungsgeschwindigkeit begrenzt zu sein, was das Tastverhältnis des Ausgangs der Schaltung 100 verringert und den dynamischen Bereich des Ausgangs begrenzt. Somit stellt t1 eine Vorderflanke eines Impulses von Vpulse dar, t2 stellt eine Vorderflanke des Ausgangsstroms lout dar, t3 stellt den regulierten Strom lout dar (im Wesentlichen die volle Stromausgabe, wie sie durch einen Operationsverstärker reguliert wird), t4 stellt die Rückflanke oder abfallende Flanke von sowohl Vpulse als auch lout dar, und t5 stellt eine Abschaltung von lout dar. Die Differenz zwischen t1 und t4 ist größer als die Differenz zwischen t2 und t4, was anzeigt, dass das Tastverhältnis bei Vpulse größer ist als das entsprechende Tastverhältnis von lout (und Vout) für diese Schaltung 100.
Ein extremerer oder entarteterer Fall ist in 3 veranschaulicht. 3 veranschaulicht zusätzliche Signalverläufe, die potentiell mit der Schaltung gemäß 1 verbunden sind. In 3 ist das Tastverhältnis von Vpulse klein, wie beispielsweise 10% oder 20%. Die Ausgangsspannung Vout (als Vo gezeigt) ist durch die Änderungsgeschwindigkeitsgrenze abgeschnitten. Diese Änderungsgeschwindigkeitsgrenze kann beispielsweise ein Ergebnis einer übermäßigen Kapazität bei dem FET 140 oder einer Grenze bei dem Strom sein, der bei dem Verstärker 125 verfügbar ist. Für einen Leistungs-FET, wie beispielsweise den FET 140, kann die Schwellenwertspannung Vt 5V sein. Wenn Vpulse eingestellt ist, 5V anzusteuern, aber Vout durch Änderungsgeschwindigkeitsfaktoren begrenzt ist, einen Spitzenwert von weniger als 5V zu erreichen, dann kann sich lout möglicherweise niemals einschalten. Somit kann die Zeit von t1 bis t4 möglicherweise als ausreichend erscheinen, den FET 140 zu veranlassen, sich einzuschalten, aber die Änderungsgeschwindigkeit und Verzögerung in einem Ansteigen von Vout bei t2 kann derart sein, dass Vout niemals Vt erreicht, und lout bleibt im Wesentlichen auf 0. Es ist anzumerken, dass das Abklingen oder die Verkleinerung der Spannung Vout dazu neigt, sich von dem Vpulse-Signal schneller auszubreiten als die Vergrößerung der Spannung Vout. Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass Vout weit unter Vt startet, aber nicht weit über Vt endet, was bedeutet, dass der FET 140 in 1 vorgespannt ist, mit einem kleinen Übersteuern bezüglich Vt angesteuert zu werden. Beispielsweise kann Vt 5V sein, und das Übersteuern 50 mV oder 250 mV sein, was bedeutet, dass Vout nur um das kleine Übersteuern abfallen muss, um ein Ausschalten des FET 140 zu starten. Mit einem Impuls, der klein genug ist, schaltet sich der FET 140 einfach niemals ein. Somit kann es nützlich sein, eine Leistungstreiberschaltung bereitzustellen, die die Impulsbreite des Ausgangsimpulses entsprechend einem gegebenen Eingangsimpuls vergrößert.
Wendet man sich nun 4 zu, so ist ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels bereitgestellt, das die Impulsbreitensituation verbessern kann. 4 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer anderen Leistungstreiberschaltung. Wie in 1 stellt eine Schaltung 400 eine Leistungstreiberschaltung bereit. Impulse werden als ein Eingangssignal Vpulse 486 empfangen, das einen Eingang zu einer Zeitsteuerungsschaltung 487 bereitstellt. Die Zeitsteuerungsschaltung 487 erzeugt ein Vzero-Signal 417 als einen Ausgang, der einen Gate-Anschluss eines MOSFET 420 steuert. Der FET 420 ist bei einem Anschluss (beispielsweise einem Drain-Anschluss) an Masse 455 und bei einem anderen Anschluss an einen nicht-invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 425 gekoppelt. Ebenso ist ein Vref-Signal 450, das über einen Widerstand 410 angekoppelt ist, an den nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 425 gekoppelt. Somit neigt der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers 425 dazu, bei ungefähr Vref 450 zu bleiben, mit der Ausnahme, wenn Vzero 417 den FET 420 veranlasst, den nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 425 nahe an Masse (0V) zu ziehen.
Der Operationsverstärker 425 stellt einen Ausgang bei einem Knoten Vout 430 bereit, der an einen Kondensator 435 (und hierdurch an Masse 455) gekoppelt ist, und der einen Gate-Anschluss eines MOSFET 440 ansteuert. Der FET 440 stellt einen Leistungs-FET bereit, der bei einem Anschluss (beispielsweise einem Source-Anschluss) an eine Last 465 gekoppelt ist, und hierdurch an Vcc 470 (eine Leistungszufuhrleitung). Der FET 440 ist ebenso bei einem Anschluss (beispielsweise einem Drain-Anschluss) an einen Vload-Knoten 445 gekoppelt. Vload 445 ist ebenso an Rsense 450 gekoppelt, der wiederum an Masse 455 gekoppelt ist. Vload 445 ist ebenso an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 425 gekoppelt. Vload 445 ist ebenso an einen Eingang eines Operationsverstärkers 477 durch eine Spannungsversatzquelle bzw. Spannungsoffsetquelle 472 gekoppelt. Vref 405 ist gleichsam an einen Eingang des Verstärkers 477 gekoppelt. In dieser Schaltung fungiert der Verstärker 477 als eine Vergleichseinrichtung bzw. als ein Komparator, der bestimmt, wenn Vload 445 größer als Vref 405 ist, und einen Ausgang bereitstellt, der eben dies der Zeitsteuerungsschaltung 487 anzeigt. Die Zeitsteuerungsschaltung 487 kann somit eine ansteigende Flanke bzw. Anstiegsflanke von Vpulse 487 empfangen und Vzero 417 anheben oder in einen aktiven Zustand bringen. Wenn Vpulse 487 abfällt, kann die Zeitsteuerungsschaltung bestimmen, dass Vload 445 kleiner als Vref 405 für eine gemessene Zeitdauer ist, wobei sie somit die Impulsbreite von Vzero 417 um eine ähnliche Zeit ausdehnen kann, bevor Vzero 417 in Reaktion auf den Abfall von Vpulse 487 in einen inaktiven Zustand gebracht wird. In einem Betrieb neigt der Verstärker 425 dazu, Vload 445 auf dem gleichen Wert wie den nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 425 zu halten, wobei er hierdurch einen gepulsten Ansteuerungsstrom lout 460 zu der Last 465 bereitstellt. Wenn der Ausgangsimpuls bezüglich einer Dauer ungefähr gleich dem Eingangsimpuls ist, führt dies dazu, dass kleinere Impulse als Eingangsimpulse möglich sind, und somit zu einem größeren dynamischen Bereich.
Bezüglich damit verbundener Signalverläufe veranschaulicht 5 Signalverläufe, die potentiell mit der Schaltung gemäß 4 verbunden sind. Vpulse ist mit einem Tastverhältnis versehen. Vout weist ein ähnliches Tastverhältnis auf, wobei der entsprechende Signalverlauf von lout ein ähnliches Tastverhältnis aufweist. Bei t1 ist eine ansteigende Flanke eines Eingangsimpulses zu sehen. Bei t2 beginnt lout anzusteigen. Bei t3 kommt lout in eine Regulierung. Bei t4 wird eine abfallende Flanke des Eingangsimpulses gesehen. Bei t5 beginnt der Strom lout abzufallen. Mit der Zeitsteuerungsschaltung ist die Zeit von t1 bis t2 ungefähr die gleiche wie die Zeit von t4 bis t5.
Eine weitere Option für die Zeitsteuerungsschaltung 487 ist es, eine Verzögerung für den gesamten Impuls anstelle einer Verzögerung von der ansteigenden Flanke zu der abfallenden Flanke bereitzustellen. 6 veranschaulicht andere Signalverläufe, die potentiell mit der Schaltung gemäß 4 verbunden sind, welche sich auf diese Option beziehen. Wie es veranschaulicht ist, ist die Zeit von t1 (ansteigende Flanke des Eingangs) zu t2 (abfallende Flanke des Eingangs) ungefähr äquivalent zu der Zeit von t3 (ansteigende Flanke des Ausgangs) zu t5 (abfallende Flanke des Ausgangs). Die Zeitsteuerungsschaltung 487 zählt die Zeit von t1 bis t2 und bringt Vzero für eine ähnliche Zeitdauer, von t3 bis t5, in einen aktiven Zustand. Es ist anzumerken, dass die Zeitsteuerungsschaltung 487 in verschiedenerlei Weise implementiert werden kann, wie beispielsweise durch die Verwendung eines schnellen digitalen Zählers oder durch eine Verwendung einer RC-Zeitsteuerungsschaltung. Ebenso ist anzumerken, dass die Operationsverstärker 125 und 425 Transkonduktanzverstärker sein können oder andere Operationsverstärker sein können, wenn andere Überlegungen dies rechtfertigen. Beispielsweise kann ein Eintakteingang nützlich sein.
Die Verarbeitungen, die durch die zwei Beispiele implementiert werden, können einen weiteren Einblick in die Schaltung bereitstellen. 7 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Verarbeitung zum Betreiben einer Leistungstreiberschaltung mit einer Impulsbreitenkorrektur. Die Verarbeitung 700 umfasst ein Empfangen einer ansteigenden Flanke bzw. Anstiegsflanke, ein Zählen einer Verzögerung bis zu einer ansteigenden Flanke bei dem Ausgang, ein Empfangen einer abfallenden Flanke, ein Verzögern eines Bringens des Ausgangs in einen inaktiven Zustand auf der Grundlage einer gezählten Verzögerung und ein Bringen des Ausgangssignals in einen inaktiven Zustand. Die Verarbeitung 700 und andere Verarbeitungen gemäß dieser Druckschrift sind beispielsweise als ein Satz von Modulen implementiert, die Verarbeitungsmodule oder Operationen, Hardwaremodule, die entworfen sind, um die Verarbeitungsoperationen zu erfüllen, oder eine Kombination verschiedener Arten von Modulen sein können. Die Verarbeitung 700 beginnt mit einem Empfang einer Eingangsanstiegsflanke bzw. einer ansteigenden Flanke bei einem Eingang bei einem Modul 710. Bei einem Modul 720 wird eine Verzögerung von der ansteigenden Flanke bei dem Eingang zu einer Ausgangsanstiegsflanke bzw. einer ansteigenden Flanke bei einem Ausgang gemessen oder gezählt. Bei einem Modul 730 wird eine abfallende Flanke eines Eingangs empfangen. In Reaktion auf die abfallende Flanke des Moduls 730 und der Verzögerung, die bei dem Modul 720 gemessen wird, wird eine ähnliche Verzögerungszeit bei einem Modul 740 gezählt. In einem Modul 750 wird das Ausgangssignal (beispielsweise das Signal, das einen Gate-Anschluss eines Leistungs-MOSFET ansteuert) in einen inaktiven Zustand gebracht, was eine Impulsbreite bereitstellt, die ähnlich zu der des Eingangssignals ist.
Sollte es gewünscht sein, eine Verzögerung für die gesamte Impulsbreite zu implementieren, anstatt einer Verzögerung bezüglich des Bringens in einen inaktiven Zustand, stellt 8 einige Einblicke bereit. 8 veranschaulicht ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Verarbeitung zum Betreiben einer Leistungstreiberschaltung mit einer Impulsbreitenkorrektur. Die Verarbeitung 800 umfasst ein Empfangen einer ansteigenden Flanke bei einem Eingang, ein Zählen einer Impulsbreite, ein Bringen eines Ausgangs in einen aktiven Zustand (nachdem der Impuls abschließt), ein Zählen bis zu der Impulsbreite, und ein Bringen des Ausgangs in einen inaktiven Zustand. Somit stellt die Verarbeitung 800 eine Verarbeitung bereit, die einen gesamten Impuls misst und dann einen ähnlichen Ausgangsimpuls bereitstellt.
Die Verarbeitung 800 beginnt mit einem Empfang einer ansteigenden Impulsflanke bei einem Modul 810. Bei einem Modul 820 wird die Impulsbreite gezählt oder gemessen, bis eine abfallende Flanke gesehen wird. Bei einem Modul 830 wird in Reaktion auf die abfallende Flanke ein Ausgang in einen aktiven Zustand gebracht. Die Zeit nach dem Bringen des Ausgangs in den aktiven Zustand wird in einem Modul 840 gemessen, das die Zeit des Bringens in den aktiven Zustand bis zu der Impulsbreite zählt. Bei einem Modul 850 wird in Reaktion auf das Erreichen der Impulsbreitengrenze der Ausgang in einen inaktiven Zustand gebracht.
9 veranschaulicht ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Leistungstreiberschaltung. Während die Treiberschaltung 400 ein Ausführungsbeispiel bereitstellt, kann ebenso die Treiberschaltung 900 verwendet werden. Impulse werden als ein Eingangssignal bei Vpulse 983 empfangen, das einen Eingang für eine Vergleichseinrichtung 977 bereitstellt. Die Vergleichseinrichtung 977 stellt einen Ausgang bereit, der als ein Eingang an eine Zeitsteuerungsschaltung 987 gekoppelt ist. Die Zeitsteuerungsschaltung 987 erzeugt ein Vtimer-Signal 918 als einen Ausgang, der einen Eingang bei einem Operationsverstärker 925 bereitstellt.
Der Operationsverstärker 925 stellt einen Ausgang bei einem Knoten Vout 930 bereit, der an einen Kondensator 935 (und hierdurch an Masse 955) gekoppelt ist, und der einen Gate-Anschluss eines MOSFET 940 ansteuert. Der FET 940 stellt einen Leistungs-FET bereit, der bei einem Anschluss (beispielsweise einem Source-Anschluss) an eine Last 965 gekoppelt ist, und hierdurch an Vcc 970 (eine Leistungszufuhrleitung). Der FET 940 ist ebenso bei einem Anschluss (beispielsweise einem Drain-Anschluss) an einen Vload-Knoten 945 gekoppelt. Vload 945 ist ebenso an Rsense 950 gekoppelt, der wiederum an Masse 955 gekoppelt ist. Vload 945 ist ebenso an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 925 gekoppelt. Vload 945 ist ebenso an einen Eingang eines Operationsverstärkers 977 durch eine Spannungsversatzquelle bzw. Spannungsoffsetquelle 972 gekoppelt. In dieser Schaltung fungiert der Verstärker 977 als eine Vergleichseinrichtung, die bestimmt, wenn Vload 945 größer als Vpulse 983 ist, und die einen Ausgang bereitstellt, der dies einer Zeitsteuerungsschaltung 987 anzeigt. Die Zeitsteuerungsschaltung 987 kann somit eine ansteigende Flanke von Vpulse 983 empfangen und Vtimer 918 erhöhen oder in einen aktiven Zustand bringen. Wenn Vpulse 983 abfällt, kann die Zeitsteuerungsschaltung bestimmen, dass Vload 945 niedriger als Vpulse 983 für eine gemessene Zeitdauer ist, wobei sie somit die Impulsbreite von Vtimer 918 um eine ähnliche Zeit vor einem Bringen von Vtimer 918 in einen inaktiven Zustand in Reaktion auf den Abfall von Vpulse 983 ausweitet. In einem Betrieb neigt der Verstärker 925 dazu, Vload 945 auf den gleichen Wert wie den nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 925 zu halten, wobei er hierdurch einen gepulsten Ansteuerungsstrom lout 960 bei der Last 965 bereitstellt. Wenn der Ausgangsimpuls bezüglich einer Dauer ungefähr äquivalent zu dem Eingangsimpuls ist, führt dies dazu, dass kleinere Impulse als Eingangssignale ermöglicht sind, und zu einem größeren dynamischen Bereich. Es ist anzumerken, dass die Last 965 ein beliebiger Lasttyp sein kann, der auf Grundlage eines Modells arbeitet, bei dem die Leistungszufuhr als eine Reihe von Impulsen zugeführt werden kann. Beispiele umfassen Tongeräte (beispielsweise einen Subwoofer) und dimmergeschaltete Vorrichtungen (wobei die Schaltung einen Teil des Dimmerschalters vertritt). Auch LED sind als potentielle Lasten genannt worden, wobei andere Lasten, die in der Lage sind, eine Impulsbreite als einen Eingang handzuhaben, ebenso verwendet werden können.
Es ist für einen Fachmann ersichtlich, dass, obwohl spezifische Beispiele und Ausführungsbeispiele des Systems und der Verfahren zum Zwecke der Veranschaulichung beschrieben worden sind, verschiedene Modifikationen gemacht werden können, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung bei vielen unterschiedlichen Typen von Anwendungen, wie beispielsweise Fahrzeugen, einem persönlichen Gebrauch, einem stationären Gebrauch, einer zeitweiligen oder dauerhaften Installation oder anderen Umgebungen angewendet werden. Außerdem können Merkmale eines Ausführungsbeispiels in andere Ausführungsbeispiele eingebracht werden, auch wenn diese Merkmale nicht gemeinsam in einem einzelnen Ausführungsbeispiel in dem vorliegenden Dokument beschrieben sind.
Wie es vorstehend beschrieben ist, sind ein System, ein Verfahren sowie ein Gerät für eine Impulsbreitenkorrektur in einen Leistungstreiber bereitgestellt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Gerät einen Operationsverstärker, der einen Eingang und einen Ausgang aufweist. Der Eingang des Operationsverstärkers ist gekoppelt, um ein Eingangsimpulssignal zu empfangen. Das Gerät umfasst ferner eine Ausgangsstufe, die einen Eingang aufweist, der an den Ausgang des Operationsverstärkers gekoppelt ist. Die Ausgangsstufe umfasst ebenso einen Stromausgang, der konfiguriert ist, sich an eine Last und einen Spannungserfassungsausgang zu koppeln. Das Gerät umfasst ebenso eine Vergleichseinrichtung, die einen invertierenden Eingang, der an den Spannungserfassungsausgang der Ausgangsstufe gekoppelt ist, einen nicht-invertierenden Eingang, der konfiguriert ist, sich an ein Eingangssignal zu koppeln, und einen Ausgang aufweist. Ebenso umfasst das Gerät eine Zeitsteuerungsschaltung mit einem Eingang, der an den Ausgang der Vergleichseinrichtung gekoppelt ist, und einen Eingang, der an das Eingangssignal gekoppelt ist. Die Zeitsteuerungsschaltung weist ebenso einen Ausgang zur Zufuhr des Eingangsimpulssignals auf. Die Zeitsteuerungsschaltung misst eine Verzögerung von einer Änderung in dem Eingangssignal zu einer Änderung in dem Ausgang der Vergleichseinrichtung. Die Zeitsteuerungsschaltung repliziert die gemessene Verzögerung als eine Verzögerung einer Änderung bei dem Eingangsimpulssignal.

Claims

Gerät (900) mit: einem Operationsverstärker (925), der einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Eingang gekoppelt ist, um ein Eingangsimpulssignal (918) zu empfangen, einer Ausgangsstufe (940), die einen Eingang (930), der an den Ausgang des Operationsverstärkers (925) gekoppelt ist, einen Stromausgang, an den eine Last (965) gekoppelt wird, und einen Spannungserfassungsausgang (945) aufweist, einer Vergleichseinrichtung (977), die einen invertierenden Eingang, der an den Spannungserfassungsausgang (945) der Ausgangsstufe (940) gekoppelt ist, einen nicht-invertierenden Eingang, an den ein Eingangssignal (983) gekoppelt wird, und einen Ausgang aufweist, und einer Zeitsteuerungsschaltung (987), die einen Eingang, der an den Ausgang der Vergleichseinrichtung (977) gekoppelt ist, und einen Eingang, der an das Eingangssignal (983) gekoppelt ist, aufweist, und einen Ausgang zur Zufuhr des Eingangsimpulssignals (918) aufweist, wobei die Zeitsteuerungsschaltung (987) eine Verzögerung von einer Änderung in dem Eingangssignal (983) bis zu einer Änderung in dem Ausgang der Vergleichseinrichtung (977) misst, und wobei die Zeitsteuerungsschaltung (987) die gemessene Verzögerung als eine Verzögerung in einer Änderung bei dem Eingangsimpulssignal (918) repliziert.
Gerät (900) nach Anspruch 1, ferner mit: einem Spannungs-Offset, der zwischen dem Spannungserfassungsausgang (945) der Ausgangsstufe (940) und dem invertierenden Eingang der Vergleichseinrichtung (977) zwischengeschaltet ist.
Gerät (900) nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsstufe (940) ein Leistungs-MOSFET ist, der einen Gate-Anschluss, der an den Ausgang des Operationsverstärkers (925) gekoppelt ist, einen ersten Anschluss, an den die Last (965) gekoppelt wird, und einen zweiten Anschluss aufweist, an den Masse (955) gekoppelt ist.
Gerät (900) nach Anspruch 1, wobei die Zeitsteuerungsschaltung (987) mit einer RC-Schaltung implementiert ist.
Gerät (900) nach Anspruch 1, wobei die Zeitsteuerungsschaltung (987) mit einem digitalen Zähler implementiert ist.
Gerät (900) nach Anspruch 1, wobei der Operationsverstärker (925) ein Transkonduktanzverstärker ist.
Gerät (900) nach Anspruch 1, wobei eine LED an die Ausgangsstufe (940) als die Last (965) gekoppelt ist.
Gerät (900) nach Anspruch 1, wobei ein Audiobauelement an die Ausgangsstufe (940) als die Last (965) gekoppelt ist.
Gerät (900) nach Anspruch 1, wobei ein dimmbares Licht an die Ausgangsstufe (940) als die Last (965) gekoppelt ist.
Gerät (900) nach Anspruch 1, ferner mit: einem Spannungs-Offset, der zwischen dem Spannungserfassungsausgang (945) der Ausgangsstufe (940) und dem invertierenden Eingang der Vergleichseinrichtung (977) zwischengeschaltet ist, und wobei die Ausgangsstufe (940) ein Leistungs-MOSFET ist, der einen Gate-Anschluss, der an den Ausgang des Operationsverstärkers (925) gekoppelt ist, einen ersten Anschluss, an den die Last (965) gekoppelt wird, und einen zweiten Anschluss aufweist, an den Masse (955) gekoppelt ist, die Zeitsteuerungsschaltung (987) mit einer RC-Schaltung implementiert ist, und der Operationsverstärker (925) ein Transkonduktanzverstärker ist.
Gerät (900) mit: einem Operationsverstärker (925), der einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der Eingang gekoppelt ist, um ein Eingangsimpulssignal (918) zu empfangen, einer Ausgangsstufe (940), die einen Eingang (930), der an den Ausgang des Operationsverstärkers (925) gekoppelt ist, einen Stromausgang, an den eine Last (965) gekoppelt wird, und einen Spannungserfassungsausgang (945) aufweist, einer Vergleichseinrichtung (977), die einen invertierenden Eingang, der an den Spannungserfassungsausgang (945) der Ausgangsstufe (940) gekoppelt ist, einen nicht-invertierenden Eingang, an den ein Eingangssignal (983) gekoppelt wird, und einen Ausgang aufweist, und einer Zeitsteuerungsschaltung (987), die einen Eingang, der an den Ausgang der Vergleichseinrichtung (977) gekoppelt ist, und einen Eingang aufweist, der an ein Eingangssignal (983) gekoppelt ist, und einen Ausgang zur Zufuhr des Eingangsimpulssignals (918) aufweist, wobei die Zeitsteuerungsschaltung (987) eine Eigenschaft des Eingangssignals (983) misst, und die Zeitsteuerungsschaltung (987) die gemessene Eigenschaft als eine Eigenschaft des Eingangsimpulssignals (918) repliziert.
Gerät (900) nach Anspruch 11, wobei die Zeitsteuerungsschaltung (987) dazu dient, eine Verzögerung von einer Änderung in dem Eingangssignal (983) zu einer Änderung in dem Ausgang der Vergleichseinrichtung (977) zu messen.
Gerät (900) nach Anspruch 11, wobei die Zeitsteuerungsschaltung (987) dazu dient, eine Breite eines Impulses des Eingangssignals (983) zu messen.
Gerät (900) nach Anspruch 11, ferner mit: einem Spannungs-Offset, der zwischen dem Spannungserfassungsausgang der Ausgangsstufe (940) und dem invertierenden Eingang der Vergleichseinrichtung (977) zwischengeschaltet ist.
Gerät (900) nach Anspruch 11, wobei die Ausgangsstufe (940) ein Leistungs-MOSFET ist, der einen Gate-Anschluss, der an den Ausgang (930) des Operationsverstärkers (925) gekoppelt ist, einen ersten Anschluss, an den eine Last (965) gekoppelt wird, und einen zweiten Anschluss aufweist, an den Masse (955) gekoppelt ist.
Gerät (900) nach Anspruch 11, wobei die Zeitsteuerungsschaltung (987) als eine Einrichtung zur Zeitsteuerung implementiert ist.
Gerät (900) nach Anspruch 11, wobei ein Spannungs-Offset zwischen dem Spannungserfassungsausgang (945) der Ausgangsstufe (940) und dem invertierenden Eingang der Vergleichseinrichtung (977) zwischengeschaltet ist, und wobei die Ausgangsstufe (940) ein Leistungs-MOSFET ist, der einen Gate-Anschluss, der an den Ausgang des Operationsverstärkers (925) gekoppelt ist, einen ersten Anschluss, an den eine Last (965) gekoppelt wird, und einen zweiten Anschluss aufweist, an den Masse (955) gekoppelt ist, der Operationsverstärker (925) ein Transkonduktanzverstärker ist, und die Zeitsteuerungsschaltung (987) mit einer RC-Schaltung implementiert ist.