DE102010040608B4 - Digitaler Zeitmultiplexenergieregler - Google Patents

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    • H02M3/157Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with digital control

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Abstract

Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Leistung an N Leistungszweigen (190, 192) mit den Schritten: Empfangen von N Zieltastverhältnissen (156, 158), wobei jedes Zieltastverhältnis (156, 158) einer Spannung für einen der Leistungszweige (190, 192) entspricht; Bestimmen eines entsprechenden groben Zieltastverhältnisses (220, 222) und eines entsprechenden Hochpräzisionszieltastverhältnisses (230, 232) für jedes der N Zieltastverhältnisse (156, 158), wobei das grobe Zieltastverhältnis (220, 222) und das Hochpräzisionszieltastverhältnis (230, 232) in Summe im Wesentlichen das Zieltastverhältnis (156, 158) ergeben; Zuweisen eines Zeitschlitzes einer Anzahl von Zeitschlitzen an jeden Leistungszweig (190, 192); Ausführen einer Steuerung erster Art zum Erzeugen von Hochpräzisionsausgaben (262, 264) für jeden Leistungszweig (190, 192) entsprechend dem Hochpräzisionszieltastverhältnis (230, 232) des Leistungszweigs (190, 192); Ausführen einer Steuerung zweiter Art zum Erzeugen einer groben Ausgabe (242, 252) für jeden Leistungszweig (190, 192) entsprechend dem groben Zieltastverhältnis (220, 222) des Leistungszweigs (190, 192); Kombinieren, für jeden Leistungszweig (190, 192) der Hochpräzisionsausgabe (262, 264) während dem Zeitschlitz, welcher dem entsprechenden Leistungszweig (190, 192) zugewiesen ist, und der groben Ausgabe (242, 252) während den Zeitschlitzen, welche dem entsprechenden Leistungszweig (190, 192) nicht zugewiesen sind, zu einer geteilten Pulsweiten-Modulator-Ausgabe (172, 174); und Betreiben von N Leistungswandlerschaltungen (110, 112, 120, 122), je einer für jeden Leistungszweig (190, 192), zum Bereitstellen der Spannung für den entsprechenden Leistungszweig (190, 192) basierend auf der Pulsweiten-Modulator-Ausgabe (172, 174) des entsprechenden Leistungszweigs (190, 192).

Description

  • HINTERGRUND
  • Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Gebiet der Energieversorgungen und Energiewandlung.
  • In der DE 699 02 826 T2 ist eine digital gesteuerte oder geregelte Stromversorgungsvorrichtung beschrieben, welche in einem leistungsgeregelten Moduls oder in einem stromgeregelten Modus betreibbar ist. Die Stromversorgungsvorrichtung weist insbesondere einen Ausgangsabschnitt auf, welcher elektronische Schalter enthält. Steueranschlüsse der elektronischen Schalter sind mit digitalen pulsweitenmodulierten Ausgängen eines digitalen Signalprozessors der Stromversorgungsvorrichtung gekoppelt.
  • In der US 7 209 518 B1 sind ein pulsweitenmodulierender Schaltkreis zur Leistungsversorgung sowie ein Verfahren zum Steuern eines Schaltnetzteils beschrieben. Das Steuern des Schaltens wird durch ein zunächst grobes sowie ein nachfolgendes hochpräzises Justieren eines Zeitlängensignals bewerkstelligt. Das Zeitlängensignal indiziert eine Pulsdauer eines Ausgabesignals.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • In einer Hinsicht wird ein Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Leistung an N Leistungszweigen offengelegt, wobei das Verfahren die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist.
  • In einer weiteren Hinsicht wird ein System zum Bereitstellen von elektrischer Leistung an N Leistungszweigen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 offengelegt.
  • Vorteilhafte Varianten und Weiterbildungen ergeben sich aus den untergeordneten Patentansprüchen.
  • In noch einer weiteren Hinsicht wird ein Computerprogrammprodukt, welches auf einem von einem Computer betreibbaren Medium gespeichert ist, offengelegt, wobei das Computerprogrammprodukt Softwarecode beinhaltet, welcher wirksam darin ist, Kommunikationsoptionen zu analysieren, indem er wirksam darin ist: eine Vielzahl von feinaufgelösten Leistungstastverhältnissen gemäß einer entsprechenden Vielzahl von Leistungswerten zu bestimmen; und einen Zeitmultiplex-PWM dazu zu veranlassen, die entsprechende Vielzahl von Leistungswerten zu erzeugen, und ferner den Zeitmultiplex-PWM dazu zu veranlassen, mit der entsprechenden Vielzahl von feinaufgelösten Leistungstastverhältnissen während einer entsprechenden Vielzahl von Zeitschlitzen moduliert zu werden.
  • Eine Vielzahl zusätzlicher Ausführungsformen ist auch möglich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung können beim Lesen der detaillierten Beschreibung und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich werden.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Leistungswandlungssystem in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen beschreibt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, welches zusätzliche Details eines geteilten Pulsweiten-Modulators (SPWM) darstellt, welcher unter Bezugnahme auf 1 in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen beschrieben ist.
  • 3 zeigt in graphischer Form Timing- und Steueraspekte eines geteilten Pulsweiten-Modulators (SPWM), welcher unter Bezugnahme auf 1 und 2 in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen beschrieben wird.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Leistungswandlung in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen darstellt.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern eines Leistungswandlers darstellt, welcher N Leistungszweige aufweist, welches unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3 in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen beschrieben wird.
  • 6 zeigt ein Blockdiagramm eines Computersystems in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
  • Während die Erfindung einer Vielzahl von Änderungen und alternativen Formen unterliegt, werden spezifische Ausführungsformen von dieser in Beispielen in den Figuren und der begleitenden detaillierten Beschreibung gezeigt. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Figuren und die detaillierte Beschreibung nicht dazu gedacht sind, die Erfindung auf diese speziellen Ausführungsformen zu beschränken. Diese Offenlegung ist im Gegenteil dazu gedacht, alle Änderungen, Äquivalente und Alternativen, welche in den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert wird, abzudecken.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Ein oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden beschrieben. Es sollte bedacht werden, dass diese und alle anderen Ausführungsformen beispielhaft sind und dazu gedacht sind, für die Erfindung illustrierend und nicht limitierend zu sein. Während die Erfindung auf unterschiedliche Arten von Systemen weit anwendbar ist, ist es unmöglich, alle dieser möglichen Ausführungsformen und Betriebsumgebungen der Erfindung in dieser Offenlegung aufzunehmen. Die Funktionalität einer Vielzahl von Schaltkreisen, Vorrichtungen oder Komponenten, welche hier beschrieben werden, kann als Hardware (diskrete Komponenten, integrierte Schaltkreise und Systeme auf einem Chip (systems-on-a-chip) beinhaltend), als Firmware (anwendungsspezifische integrierte Schaltungen und programmierbare Chips beinhaltend), als Software oder als eine Kombination der genannten Möglichkeiten in Abhängigkeit von den Anforderungen der Anwendung, implementiert sein. Beim Lesen dieser Offenlegung werden für den durchschnittlichen Fachmann viele alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offensichtlich sein.
  • Die folgende Terminologie kann für das Verstehen der vorliegenden Offenlegung nützlich sein. Es soll verstanden sein, dass die hier beschriebene Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als limitierend angesehen werden sollte.
  • System – Ein oder mehrere voneinander abhängige Elemente, Komponenten, Module oder Vorrichtungen, die kooperieren, um eine oder mehrere vordefinierte Funktionen auszuführen.
  • Konfiguration – Beschreibt eine Anordnung von Elementen, Komponenten, Modulen, Vorrichtungen und/oder einem System und nimmt Bezug auf einen Prozess zum Setzen, Definieren oder Auswählen von Hardware- und/oder Softwareeigenschaften, Parametern oder Attributen, welche mit den Elementen, Komponenten, Modulen, Vorrichtungen und/oder dem System verknüpft sind. Zum Beispiel kann ein Leistungswandler dazu konfiguriert sein, eine 12 VDC Ausgabe bereitzustellen.
  • Tastverhältnis – Das Tastverhältnis ist im Allgemeinen als ein Verhältnis (oder als Prozentsatz) einer Zeit, welche eine Vorrichtung eingeschaltet ist, definiert. Geht man davon aus, dass ein Takt eine An-Periode und eine Aus-Periode beinhaltet, ist das Tastverhältnis die An-Periode geteilt durch einen Takt.
  • In einigen Ausführungsformen können digital gesteuerte Leistungswandler eine entscheidende Rolle dabei spielen, eine gewünschte elektrische Leistung an Lasten, wie z. B. ein Computersystem oder eine elektrische Vorrichtung, von welchen jede ihre eigene Spezifikation bezüglich Spannung, Strom, Frequenz, Phase, Qualität und anderer elektrischer Parameter aufweist, bereitzustellen. Ein Leistungswandler (kann auch als Leistungsversorgung, Leistungsregler, Spannungsregler, Leistungsanpasser und anderes bezeichnet werden) kann sich typischerweise auf eine elektrische Vorrichtung beziehen, die ein Eingangsleistungssignal empfängt, welches einen ersten Satz elektrischer Eigenschaften besitzt, und das Signal in ein Ausgangsleistungssignal, welches einen zweiten Satz elektrischer Eigenschaften aufweist, konvertiert. Ein Gleichstrom (DC) zu DC (DC/DC) Leistungswandler ist eine Leistungswandlungsvorrichtung, welche Eingangs- und Ausgangssignale aufweist, welche beide DC sind.
  • In einigen Ausführungsformen kann ein DC-DC Leistungswandler typischerweise geregelte Leistung bereitstellen, um mehrere Leistungszweige oder Lasten (z. B. 3 VDC, 5 VDC, 12 VDC und andere, in Abhängigkeit von der Anwendung) zu versorgen. Zum Beispiel können in Automotive-Anwendungen verschiedene DC Leistungsuntersysteme von 10 bis 15 Leistungszweigen versorgt werden, wobei jeder Leistungszweig durch gewünschte elektrische Parameter wie z. B. Spannung, Strom, Welligkeitsanteil und Anderen, spezifiziert wird. Die mehreren Leistungszweige können benötigt werden, um eine geregelte Leistung verschiedenen elektrischen Vorrichtungen (auch Lasten genannt) wie z. B. elektrischen Motoren, Prozessoren, Controllern, Infotainment-Vorrichtungen und Anderen in einem elektronischen System bereitzustellen. Die Lasten können Ströme ziehen, die von wenigen Milliampere bis zu einigen Ampere variieren können.
  • Ein digitaler Controller, wie z. B. ein Pulsweiten-Modulator (PWM), kann in dem digital gesteuerten Leistungswandler integriert sein, um die Ausgangsspannung an einem gewünschten Sollwert durch Anpassen des Tastverhältnisses einer Eingangsspannung zu steuern. Alle Änderungen an den Leistungswandlungseingängen oder -ausgängen werden durch den digitalen Controller angepasst, um die Ausgangsspannung an dem gewünschten Sollwert zu halten. Die Verwendung digitaler Steuertechnologie (z. B. verglichen mit analoger Steuerung) kann bevorzugt werden, um den digitalen Controller zu implementieren. Der digitale Controller kann dedizierte Hardware und Softwareressourcen (z. B. einen dedizierten Prozessor) einsetzen, um jeden einzelnen der mehreren Leistungszweige individuell zu steuern. Jedoch kann die Technik, pro Schleife dedizierte Ressourcen zu nutzen, die Siliziumfläche vergrößern, die Kosten steigern und kann die verbrauchte Leistung erhöhen, wodurch die Leistungswandlungseffizienz gesenkt wird. Die Erhöhung der benötigten Siliziumfläche und der Kosten kann in Leistungswandlungsanwendungen, die mehr als N Leistungszweige benötigen, signifikant sein, wobei N eine Integerzahl ist, welche einen anwendungsspezifischen konfigurierbaren Wert aufweist.
  • In einigen Ausführungsformen kann der digital gesteuerte Leistungswandler alle gesteuerten Schleifen, welche durch digitale Steuertechnologie gesteuert werden, z. B. indem für jeden Leistungszweig volle digitale Tastverhältnissteuerung aktiviert wird, einsetzen. Die Verwendung digitaler Steuerungen kann eine geteilte Architektur für einen Leistungswandler bereitstellen, welcher eine verringerte Siliziumfläche, verringerte Kosten und eine verringerte verbrauchte Leistung aufweist, wodurch die Leistungswandlungseffizienz gesteigert wird.
  • In einigen Ausführungsformen kann eine Lösung zum Bereitstellen eines verbesserten Leistungswandlers einen geteilten Pulsweiten-Modulator (SPWM) einsetzen, welcher die verfügbaren digitalen Ressourcen teilt, um die N Leistungszweige und entsprechenden Lasten zu steuern. Insbesondere kann der SPWM dazu ausgebildet sein, ein feinaufgelöstes Zieltastverhältnis für jeden der N Leistungszweige unter Verwendung eines Zeitmultiplex-Verfahrens (TDM) digital zu steuern. Das Zieltastverhältnis für jeden der N Leistungszweige kann als N Kanaleingänge empfangen werden und über N Zeitschlitze verarbeitet werden, um N Kanalausgänge, mit einem Ausgang, um jeden der N Leistungszweige zu steuern, erzeugt werden. Die N Zeitschlitze können in einem Rundlaufverfahren verarbeitet werden. Wenn die Nummer des Zeitschlitzes der Kanaleingangsnummer gleicht, z. B. Zeitschlitz #M und Kanal #M (wobei M eine Integerzahl zwischen 1 und N ist), dann werden die verfügbaren digitalen Rechenressourcen während dem Zeitschlitz #M dazu benutzt, den Kanal #M in einer dedizierten Art und Weise und N Kanäle, welche andere Kanäle als Kanal M sind, in einer geteilten Art und Weise zu verarbeiten. Das dedizierte Verarbeiten des Kanals #M ermöglicht eine Hochpräzisionssteuerung des Zieltastverhältnisses, welches linear zwischen 0 und 1/N Prozent der insgesamt verfügbaren Leistung/Spannung steuerbar ist.
  • Zusätzlich ermöglicht die Verarbeitung von N Kanälen, welche andere als Kanal #M sind, eine grobe Niveausteuerung (z. B. An/Aus-Steuerung) des Zieltastverhältnisses in genauen Schrittweiten von 1/N Prozent. Zum Beispiel kann ein SPWM vier Kanaleingänge aufweisen, um das Zieltastverhältnis zu empfangen, und vier Zeitschlitze aufweisen, um vier der SPWM Ausgaben zu verarbeiten und zu erzeugen, um vier Leistungszweige zu steuern. Ein Zieltastverhältnis von 95%, welches auf Kanal #2 empfangen wird, kann als 25%-Tastverhältnis, welches während jedem der drei Zeitschlitze (einem gröberen Tastverhältnis) (Zeitschlitze #1, #3 und #4, um eine grobe geteilte Niveausteuerung durchzuführen) und einem verbleibenden 20%-Tastverhältnis, welches während dem Zeitschlitz #2 zur Durchführung einer dedizierten Hochpräzisionssteuerung erzeugt wird, verarbeitet werden, wobei das kombinierte Tastverhältnis, welches in den vier Zeitschlitzen erzeugt wird, gleich dem 95%-Zieltastverhältnis ist.
  • In einigen Ausführungsformen kann der SPWM dazu ausgebildet sein, eine genaue Anzahl von Zeitschlitzen zu bestimmen, welche dazu notwendig sind, das Zieltastverhältnis für jeden der N Kanäle zu erzeugen. In dem obigem Beispiel kann eine Anzahl von Zeitschlitzen um ein 95%-Zieltastverhältnis zu erzeugen, berechnet werden, indem 95% durch 1/N oder 25% geteilt wird, was 3 als Integerquotient und 20/25 als Rest hat. Daher können drei von vier Zeitschlitzen (andere als #2) dazu genutzt werden, das 75% Tastverhältnis zu erzeugen und die verbleibenden 20% des Tastverhältnisses können durch den Zeitschlitz #2 erzeugt werden. Als weiteres Beispiel kann eine Anzahl von Zeitschlitzen, um ein Zieltastverhältnis von 5% zu erzeugen, berechnet werden, indem 5% durch 25% geteilt wird, was 0 als Integerquotient und 5/25 als Rest hat. Daher sind keine weiteren Zeitschlitze als Zeitschlitz #2 notwendig, um das Zieltastverhältnis von 5% zu erzeugen.
  • In einigen Ausführungsformen kann der SPWM auswählbare Steuerungen in Abhängigkeit davon, ob die Zeitschlitznummer einer Kanalnummer gleicht, ausführen. Zum Beispiel kann der SPWM Steuerungen der zweiten Art (z. B. Steuerung grober Art) ausführen, um das Zieltastverhältnis während einer geteilten Grobniveausteuerungsphase zu erzeugen und der SPWM kann Steuerungen der zweiten Art (z. B. Hochpräzisionssteuerungen), welche dazu ausgebildet ist, das Zieltastverhältnis für mindestens einen Teil eines Zeitschlitzes linear zu steuern, während der Hochpräzisionsniveausteuerphase ausführen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, welches ein Leistungswandlungssystem in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen darstellt. 1 ist ein Blockdiagramm, welches das Leistungswandlungssystem 100 darstellt.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Leistungswandelsystem 100 dazu ausgebildet, N Leistungszweigen 190, 192, wobei N eine Integerzahl ist, eine geregelte Leistung zur Verfügung zu stellen. In der gezeigten Ausführungsform wird, obwohl nur zwei Steuerschleifen zum Steuern von zwei Leistungszweigen gezeigt werden, um die Komplexität zu reduzieren und die Klarheit zu verbessern, verstanden, dass die Anzahl N der Leistungszweige, welche in dem Leistungswandlungssystem 100 beinhaltet sind, variieren kann. Ein besonderer ausgewählter Wert für N kann anwendungsspezifisch sein, z. B. kann er typischerweise zwischen 1 und 20 variieren. Das Leistungswandlungssystem 100 beinhaltet dedizierte Komponenten (dediziert, um einen bestimmten Leistungszweig der N Leistungszweige 190, 192 zu steuern) und geteilte Komponenten (über mehrere Leistungszweige hinweg geteilt), um jeden der N Leistungszweige 190, 192 zu steuern. Eine erste Last 180 kann zwischen einen Ausgangsanschluss 182 und einen Referenzanschluss 198, wie z. B. Masse, gekoppelt sein. Eine N-te Last 184 kann zwischen einem N-ten Ausgangsanschluss 186 und dem Referenzanschluss 198 gekoppelt sein.
  • In den dedizierten Komponenten beinhaltet sind eine erste Leistungswandlereingangsschaltung 110, welche gekoppelt ist, eine erste Eingabe 102 von einer ersten Spannungsquelle 106 zu empfangen, eine erste Leistungswandlerausgangsschaltung 120, welche an die erste Leistungswandlereingangsschaltung 110 gekoppelt ist, und dazu ausgebildet ist, dem ersten Leistungszweig 190 die geregelte Leistung bereitzustellen. Ein erster dedizierter digitaler Controller 130 kann einen ersten Analog-zu-Digital (A/D) Wandler 140 beinhalten, um ein erstes Rückkopplungssignal 194, welches bezeichnend für eine Spannung des ersten Leistungszweigs 190 ist, in einen digitalen Wert zu wandeln. Eine erste Tastverhältnissteuerung 150 ist dazu ausgestaltet, den digitalen Wert von dem ersten A/D Wandler 140 zu empfangen und ein erstes Zieltastverhältnis 156 zu erzeugen, welches dem ersten Leistungszweig 190 entspricht. Ebenfalls in den dedizierten Komponenten enthalten sind eine N-te Leistungswandlereingangsschaltung 112, welche gekoppelt ist, eine N-te Eingabe 104 von einer N-ten Spannungsquelle 108 zu empfangen, eine N-te Leistungswandlerausgangsschaltung 122, welche an die N-te Leistungswandlereingangsschaltung 112 gekoppelt ist und welche dazu ausgebildet ist, dem N-ten Leistungszweig 192 eine geregelte Leistung bereitzustellen. Ein N-ter dedizierter digitaler Controller 132 kann einen N-ten Analog-zu-Digital (A/D) Wandler 142 beinhalten, um ein N-tes Rückkopplungssignal 196, welches für eine Spannung des N-ten Leistungszweigs 192 bezeichnend ist, in einen digitalen Wert zu wandeln. Eine N-te Tastverhältnissteuerung 152 ist dazu ausgebildet, den digitalen Wert von dem N-ten A/D Wandler 142 zu empfangen, und ein N-tes Zieltastverhältnis 158, welches dem N-ten Leistungszweig 192 entspricht, zu erzeugen.
  • In einigen Ausführungsformen kann ein geteilter (oder zeitgemultiplexter) Pulsweiten-Modulator (SPWM) 170 als digitaler Controller ausgestaltet sein, um N der Zieltastverhältniseingaben zu empfangen und N der Steuersignalausgaben zu erzeugen, eine Zieltastverhältniseingabe und eine Steuersignalausgabe pro Leistungszweig. In der dargestellten Ausführungsform wird das erste Zieltastverhältnis 156 als eine erste SPWM-Eingabe (über Kanal #1) empfangen und das N-te Zieltastverhältnis 158 wird als eine N-te SPWM-Eingabe (über Kanal #N empfangen). In der dargestellten Ausführungsform kann der SPWM 170 dazu ausgebildet sein, eine erste SPWM-Ausgabe 172 als Reaktion darauf erzeugen, das erste Zieltastverhältnis 156 als Eingabe zu empfangen, wobei die erste SPWM-Ausgabe 172 verwendet wird, ein Tastverhältnis des ersten Eingangs 102 zu steuern und damit den ersten Leistungszweig 190 zu steuern. In ähnlicher Weise kann der SPWM 170 dazu ausgestaltet sein, eine N-te SPWM-Ausgabe 174 als Reaktion darauf, das N-te Zieltastverhältnis 158 als Eingabe zu empfangen, erzeugen, wobei die N-te SPWM-Ausgabe 174 dazu verwendet wird, ein Tastverhältnis des N-ten Eingangs 104 zu steuern und damit den N-ten Leistungszweig 192 zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen kann die erste Leistungswandlereingangsschaltung 110 einen ersten Schalter 124 (von der ersten SPWM-Ausgabe 172 gesteuert) und eine Klemme 114 beinhalten. Der Schalter 124 kann als Feldeffekttransistor (FET) implementiert sein. Der Betrieb des ersten Schalters 124 kann durch das Aktivieren oder Deaktivieren der ersten SPWM-Ausgabe 172 gesteuert werden, welche dazu genutzt wird, das Tastverhältnis des ersten Eingangs 102 anzupassen. Die Zeitdauer des An- oder Aus-Zustands des Schalters 124 steuert ein Tastverhältnis des ersten Leistungszweigs 190 des Leistungswandlungssystems 100. Das Anpassen des Tastverhältnisses steuert eine durchschnittliche Leistungsausgabe, welche der Last 180 bereitgestellt wird, indem die Ausgangsspannung an dem Ausgangsanschluss 182 als Reaktion auf die Änderungen in der Last 180 angepasst wird. Auf ähnliche Weise kann die N-te Leistungswandlereingangsschaltung 112 einen N-ten Schalter 126 (welcher durch die N-te SPWM-Ausgabe 174 gesteuert wird) und eine N-te Klemme 116 beinhalten. Der Schalter 126 kann als Feldeffekttransistor (FET) implementiert sein. Der Betrieb des N-ten Schalters 126 kann durch Aktivieren oder Deaktivieren der N-ten SPWM-Ausgabe 174 gesteuert werden, welche dazu genutzt wird, ein Tastverhältnis des N-ten Eingangs 104 anzupassen.
  • In einigen Ausführungsformen kann die erste Leistungswandlerausgangsschaltung 120 einen Filter, wie z. B. einen Induktivitätskapazitäts-(LC)-Filter beinhalten, um unerwünschte Frequenzen auszufiltern und dem ersten Leistungszweig 190 Leistung bereitzustellen. Daher kann eine digitale Steuerschleife zum Steuern des ersten Leistungszweigs 190 das erste Rückkopplungssignal 194, den ersten dedizierten digitalen Controller 130, den SPWM 170 und die erste SPWM-Ausgabe 172 beinhalten, um das Tastverhältnis, welches mit dem ersten Leistungszweig 190 verknüpft ist, durch Steuern des ersten Schalters 124 zu steuern. In ähnlicher Weise kann die N-te Leistungswandlerausgangsschaltung 122 einen Induktivitätskapazitäts-(LC)-Filter beinhalten, um unerwünschte Frequenzen auszufiltern und dem N-ten Leistungszweig 192 Leistung bereitzustellen. Daher kann eine digitale Steuerschleife zur Steuerung des N-ten Leistungszweigs 192 das N-te Rückkopplungssignal 196, den N-ten dedizierten digitalen Controller 132, den SPWM 170 und die N-te SPWM-Ausgabe 174 beinhalten, um das Tastverhältnis, welches mit dem N-ten Leistungszweig 192 verknüpft ist, durch Steuern des N-ten Schalters 126 zu steuern.
  • In einigen Ausführungsformen kann jeder der ersten dedizierten digitalen Controller 130 und der N-ten dedizierten digitalen Controller 132 mit Hilfe eines oder mehrerer Prozessoren oder anderer Logikschaltungen implementiert werden, um eine Steuerung des Leistungswandelsystems 100 durchzuführen. Der SPWM 170 kann unter Verwendung eines oder mehrerer Prozessoren oder anderer Logikschaltungen implementiert werden, um eine Steuerung des Leistungswandelsystems 100 durchzuführen. In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere Prozessoren verwendet werden, um den ersten dedizierten digitalen Controller 130, den N-ten dedizierten digitalen Controller 132 und den SPWM 170 zu implementieren.
  • In einigen Ausführungsformen kann der erste dedizierte digitale Controller 130 einen ersten Analog-zu-Digital (A/D) Wandler 140 beinhalten, um das erste Rückkopplungssignal 194 in einen digitalen Wert zu wandeln. Eine erste Tastverhältnissteuerung 150 kann dazu ausgestaltet sein, den digitalen Wert von dem ersten A/D Wandler 140 zu empfangen und das erste Zieltastverhältnis 156 als Reaktion auf den digitalen Wert zu erzeugen. Auf ähnliche Weise kann der erste N-te digitale Controller 132 einen N-ten Analog-zu-Digital (A/D) Wandler 142 beinhalten, um das N-te Rückkopplungssignal 196 in einen digitalen Wert zu wandeln. Eine N-te Tastverhältnissteuerung 152 kann dazu ausgestaltet sein, den digitalen Wert von dem N-ten A/D Wandler 142 zu empfangen und das N-te Zieltastverhältnis 158 als Reaktion auf den digitalen Wert zu erzeugen.
  • Zusätzliche Details des SPWM 170 werden unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, welches zusätzliche Details eines geteilten Pulsweiten-Modulators (SPWM) unter Bezugnahme auf 1 in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen beschreibt.
  • In einigen Ausführungsformen kann der SPWM 170N Tastverhältnisteiler beinhalten, wobei ein Tastverhältnisteiler jedem Zieltastverhältnisausgang entspricht, welcher von einem entsprechenden dedizierten digitalen Controller bereitgestellt wird. Der Tastverhältnisteiler teilt oder unterteilt das Zieltastverhältnis in zwei Bereiche, einen Grobzieltastverhältnissteuerbereich und einen Hochpräzisions- (oder Fein-)tastverhältnissteuerbereich für jeden SPWM-Eingang. Die zwei Bereiche werden separat unter Nutzung von Hochpräzisionsniveau- und Grobniveausteuerungen ausgeführt und dann von einem korrespondierenden Multiplexer, welcher von einem Zähler betrieben wird, kombiniert, um ein SPWM-Ausgabesignal zu erzeugen.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist ein erster Tastverhältnisteiler 210 dazu ausgestaltet, das erstes Zieltastverhältnis 156 zu empfangen und ein N-ter Tastverhältnisteiler 212 ist dazu ausgestaltet, das N-te Zieltastverhältnis 158 zu empfangen. Obwohl nur zwei Tastverhältnisteiler 210, 212 gezeigt sind, um die Komplexität zu reduzieren und die Klarheit zu verbessern, ist verstanden, dass die Zahl n variieren kann. Der erste Zieltastverhältnisteiler 210 ist dazu ausgestaltet, das erste Zieltastverhältnis 156 durch 1/N Prozent zu teilen, um ein grobes erstes Zieltastverhältnis 220 (welches einem Integerquotienten der Division entspricht) und ein erstes Hochpräzisionszieltastverhältnis 230 (welches dem Rest der Division entspricht) zu bestimmen. Auf ähnliche Weise ist der N-te Zieltastverhältnisteiler 212 dazu ausgestaltet, das N-te Zieltastverhältnis 158 durch 1/N Prozent zu teilen, um ein grobes N-tes Zieltastverhältnis 222 (welches dem Integerquotienten der Division entspricht) und ein N-tes Hochpräzisionszieltastverhältnis 232 (welches dem Rest der Division entspricht) zu bestimmen.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist ein grober erster Controller 240 dazu ausgestaltet, das grobe erste Zieltastverhältnis 222 zu empfangen, eine Steuerung zweiter Art auszuführen und eine grobe erste Ausgabe 242 zu erzeugen, welche benutzt wird, um den ersten Schalter 124 zu steuern. Ein grober N-ter Controller 250 ist dazu ausgestaltet, das grobe N-te Tastverhältnis 222 zu empfangen, die zweiten Steuerungen auszuführen und eine grobe N-te Ausgabe 252 zu erzeugen, welche dazu genutzt wird, den N-ten Schalter 126 zu steuern. Ein Hochpräzisions- (oder Fein-)Controller 260 ist dazu ausgestaltet, das erste Hochpräzisionszieltastverhältnis 230 und das N-te Hochpräzisionszieltastverhältnis 232 zu empfangen, eine Steuerung der ersten Art auszuführen und eine entsprechende erste Hochpräzisionsausgabe 262 und eine N-te Hochpräzisionsausgabe 264 zu erzeugen, welche benutzt werden, den ersten Schalter 124 und den N-ten Schalter 126 dementsprechend zu steuern. Die ersten Steuerungen können eine Hochpräzisionssteuerung sein, welche dazu ausgestaltet ist, eine An/Aus-Steuerung während mindestens einem Teil des Zeitschlitzes (z. B. linear von 0% bis 100% des Zeitschlitzes steuerbar) auszuführen und die Steuerungen zweiter Art können eine Steuerung grober Art sein, welche dazu ausgestaltet ist, eine An/Aus-Steuerung für entweder 0% oder 100% des Zeitschlitzes durchzuführen.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist ein erster Multiplexer 270, welcher von einem Zähler 280 betrieben wird, dazu ausgestaltet, die groben und die Hochpräzisionsausgaben 242, 262 der Controller 240, 260 zu kombinieren und die erste SPWM-Ausgabe 172 zu erzeugen. Auf ähnliche Weise ist ein N-ter Multiplexer 272, welcher durch den Zähler 290 getrieben wird, dazu ausgestaltet, die groben und Hochpräzisionsausgaben 252, 264 der Controller 250, 260 zu kombinieren und die N-te SPWM-Ausgabe 174 zu erzeugen. Der Zähler 290 ist dazu ausgestaltet, N Zeitschlitze in einer sich wiederholenden Weise zu erzeugen. Die Multiplexer 270, 272 und der Zähler 290 können ein Zeitmultiplexverfahren nutzen, um N Zeitschlitze zu erzeugen und die Signale zu kombinieren. Zusätzliche Details über die Timing- und Steueraspekte des Leistungskonvertierungssystems 100, welches mit Bezugnahme auf 1 beschrieben ist, werden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
  • 3 stellt in graphischer Form Timing- und Steueraspekte eines geteilten Pulsweiten-Modulators (SPWM) dar, welcher unter Bezugnahme auf 1 und 2 in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen beschrieben ist.
  • In einigen Ausführungsformen sind N Zeitschlitze dazu ausgestaltet, N der SPWM-Eingänge und der SPWM-Ausgaben (z. B. Eingänge von Zieltastverhältnissen 156, 158 und SPWM-Ausgaben 172, 174) zu verarbeiten. Die Konfiguration der N Zeitschlitze beinhaltet, jedem der N Zeitschlitze das Verarbeiten jedes der N, einschließlich eines dedizierten der SPWM-Eingänge und der SPWM-Ausgaben, zuzuweisen. Daher verarbeitet der SPWM 170 in jedem Zeitschlitz der N Zeitschlitze das Zieltastverhältnissignal für jeden der N Kanäle, wobei der SPWM 170 für Kanal #N in dem Zeitschlitz #N eine dedizierte Verarbeitung durchführt. Die dedizierte Verarbeitung kann das Ausführen einer Hochprazisionsniveausteuerung beinhalten. Der SPWM 170 bestimmt, ob eine Kanalnummer für einen ausgewählten SPWM-Eingang der Zeitschlitznummer (z. B. Zeitschlitz #1 und Kanal #1) entspricht. Ein Übereinstimmen der Kanalnummer und der Zeitschlitznummer kann als dedizierter der SPWM-Eingänge identifiziert werden. Der SPWM 170 führt auswählbare Steuerungen als Reaktion auf die Übereinstimmung aus.
  • In einigen Ausführungsformen kann jeder Zeitschlitz der N Zeitschlitze als ein N-ter Zeitschlitz zugewiesen werden, wobei N eine auswählbare Integerzahl zwischen 1 und N ist. Dabei hat der N-te Zeitschlitz eine dedizierte Phase, um auf eine dedizierte Weise den dedizierten, durch einen N-ten Eingang der N SPWM-Eingänge identifizierten SPWM-Eingang, zu verarbeiten. Der N-te Zeitschlitz beinhaltet auch eine geteilte Phase, um in einer geteilten Art und Weise die N SPWM-Eingange der SPWM-Eingänge, welche andere als der dedizierte sind, in einer geteilten Weise zu verarbeiten.
  • In einigen Ausführungsformen kann N dazu ausgestaltet sein, gleich 4 zu sein. Ein Graph 300 zeigt (auf der x-Achse) vier Zeitschlitze, welche einen ersten Zeitschlitz 310, einen zweiten Zeitschlitz 320, einen dritten Zeitschlitz 330 und einen vierten Zeitschlitz 340 beinhalten. Der Graph 300 zeigt (auf der y-Achse) Zieltastverhältnissignale für die vier SPWM-Eingangskanäle, welche das erste Zieltastverhältnis 156, welches auf dem ersten SPWM-Eingang (Kanal #1) empfangen wurde, und das N-te Zieltastverhältnis 158, welches auf dem N-ten SPWM-Eingang (Kanal #N) empfangen wurde, beinhalten. Daher ist für den ersten Zeitschlitz 310 ein dedizierter der SPWM-Eingänge Kanal #1 (welcher das erste Zieltastverhältnis 156 empfängt), für den zweiten Zeitschlitz 320 ist ein dedizierter der SPWM-Eingänge Kanal #2, für den dritten Zeitschlitz 330 ist ein dedizierter der SPWM-Eingänge Kanal #3 und für den vierten Zeitschlitz 340 ist ein dedizierter der SPWM-Eingänge Kanal #4 (welcher das N-te Zieltastverhältnis 158 empfängt). Eine Hochpräzisionstastverhältnissteuerung kann ausgeführt werden, wenn ein Übereinstimmen einer Zeitschlitz # und Kanal # auftritt und eine Grobniveautastverhältnissteuerung kann ansonsten durchgeführt werden.
  • In der dargestellten Ausführungsform wird zu Darstellungszwecken davon ausgegangen, dass jeder der vier Zieltastverhältniswerte entsprechend gleich 45%, 80%, 15% und 35% ist. Es ist verstanden, dass die eigentlichen Werte für das Zieltastverhältnis von 0% bis 100% variieren können. Die Tastverhältnisteiler 210, 212 können dazu ausgestaltet sein, das Zieltastverhältnis durch 1/N (N = 4) oder 25% zu teilen und das benötigte grobe Zieltastverhältnis 220, 222 (welches einem Integerquotienten der Division entspricht) und das benötigte Hochpräzisionszieltastverhältnis 230, 232 (welches dem Rest der Division entspricht) zu bestimmen. Zum Beispiel erzeugen für Kanal #2, welcher ein Zieltastverhältnis von 80% hat, drei grobe Zeitschlitze (310, 330 und 340) jeder 25% Tastverhältnis und die verbleibenden 5% des Tastverhältnisses werden von dem zweiten Zeitschlitz 320 für die Hochpräzisionstastverhältnissteuerung erzeugt. Als weiteres Beispiel erzeugen für Kanal #3, welcher ein Zieltastverhältnis von 15% (was weniger als 25% ist) hat, 0 grobe Zeitschlitze (310, 320 und 340) jeweils ein Tastverhältnis von 0% und die verbleibenden 15% des Tastverhältnisses werden durch den dritten Zeitschlitz 320 für die Hochpräzisionstastverhältnissteuerung erzeugt. In diesem Beispiel kann, da das Zieltastverhältnis kleiner als 25% ist, die Ausführung der Grobniveausteuerung oder der zweiten Steuerungen ausgesetzt werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Ausführung der N Zeitschlitze durch den SPWM 170 in einer konfigurierbaren Reihenfolge, wie z. B. einer Rundlaufverfahren basierten Reihenfolge erfolgen. Der SPWM 170 kann optimiert sein, die Gesamtberechnungslast während der N Zeitschlitze auszugleichen. Zum Beispiel kann für Kanal #1 die Grobniveautastverhältnissteuerung optional in Zeitschlitz #2 (320) anstatt in Zeitschlitz #4 (340) durchgeführt werden, um die Gesamtlast während dem vierten Zeitschlitz 340 zu reduzieren.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zur Leistungswandlung in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen darstellt. In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Verfahren durch ein solches System, wie das in 1 oder 2 beschriebene implementiert werden.
  • Die Verarbeitung beginnt bei 400, worauf bei Block 410 ein geteilter Pulsweiten-Modulator (SPWM) konfiguriert wird, N Leistungszweige zu steuern, wobei N eine Integerzahl ist. Der SPWM ist dazu ausgestaltet, N SPWM-Eingange von einem SPWM-Eingang zu empfangen, welcher für ein Zieltastverhältnis bezeichnend ist und N SPWM-Ausgänge eines SPWM-Ausgangs zu erzeugen, um die N Leistungszweige zu steuern.
  • Bei Block 420 sind N Zeitschlitze dazu ausgebildet N SPWM-Eingänge und SPWM-Ausgänge des SPWM-Eingangs und des SPWM-Ausgangs zu verarbeiten. Die Konfiguration der N Zeitschlitze beinhaltet, jedem der N Zeitschlitze das Verarbeiten jedes der N SPWM-Eingänge und der SPWM-Ausgänge, einschließlich eines dedizierten SPWM-Eingangs und SPWM-Ausgangs der SPWM-Eingänge und der SPWM-Ausgänge, zuzuweisen. Bei Block 430 wird eine Feststellung getroffen, ob ein ausgewählter SPWM-Eingang der dedizierte ist. Bei Block 440 werden auswählbare Steuerungen zur Steuerung des Zieltastverhältnisses für jeden der N ausgeführt, wobei die auswählbaren Steuerungen in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Eingang ausgewählt werden. Bei Block 450 wird die Zahl der N Zeitschlitze, welche benötigt werden, bestimmt, um das Zieltastverhältnis für jeden der N SPWM-Eingänge der SPWM-Eingänge zu bestimmen. Jeder Zeitschlitz, dem das Bearbeiten des ausgewählten SPWM-Eingangs, zugewiesen ist, welcher nicht der dedizierte ist, trägt zu einem 1/N Teil des Zieltastverhältnisses bei und der dedizierte trägt zu einem Teil des Zieltastverhältnisses bei, der höchstens gleich 1/N ist.
  • Bei Block 460 werden die auswählbaren Steuerungen ausgeführt, um das Zieltastverhältnis für jeden der N SPWM-Eingänge der SPWM-Eingänge zu erzeugen. Bei Block 470 werden die N Leistungszweige durch Aktivieren des SPWM-Ausgangs in Übereinstimmung mit dem Zieltastverhältnis gesteuert.
  • 5 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Steuern eines Leistungswandlers, welcher N Leistungszweige hat, welcher mit Bezugnahme auf 1, 2 und 3 beschrieben ist, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen illustriert. In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Verfahren durch ein solches System, wie das, welches in 1 oder 2 beschrieben ist, implementiert werden.
  • Bei Block 510 werden N der SPWM-Eingänge empfangen, wobei der SPWM-Eingang bezeichnend für ein Zieltastverhältnis ist. Bei Block 520 wird eine Zahl N der Zeitschlitze, welche benötigt werden, um das Zieltastverhältnis für jeden der N SPWM-Eingänge zu erzeugen. Bei Block 530 wird eine Steuerung erster Art in einem M-ten Zeitschlitz der N Zeitschlitze ausgeführt, wobei M eine auswählbare Integerzahl zwischen 1 und N ist. Die Steuerung erster Art wird ausgeführt, um das Zieltastverhältnis für einen M-ten Eingang der N SPWM-Eingänge zu erzeugen. Bei Block 540 wird eine Steuerung zweiter Art in dem M-ten Zeitschlitz ausgeführt, um das Zieltastverhältnis für die N anderen als den M-ten Eingang zu erzeugen. Bei Block 550 werden die N Leistungszweige gesteuert, indem der SPWM-Ausgang in Übereinstimmung mit dem Zieltastverhältnis, welches in den N Zeitschlitzen erzeugt wurde, aktiviert wird.
  • Es ist verstanden, dass eine Vielzahl von Prozessen, welche oben mit Bezugnahme auf die Methoden 400 und 500 beschrieben sind, hinzugefügt, weggelassen, kombiniert, verändert oder in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können. Zum Beispiel kann mit Bezugnahme auf das Verfahren 500 der Block 550 modifiziert werden, um den SPWM-Ausgang in Übereinstimmung mit dem Zieltastverhältnis, welches in den N Zeitschlitzen erzeugt wurde, zu aktivieren oder zu deaktivieren. Andere Änderungen der Methoden 400 und 500 können auch durchgeführt werden. Zum Beispiel kann eine Vielzahl von hochaufgelösten Leistungstastverhältnissen gemäß einer entsprechenden Vielzahl von Leistungswerten bestimmt werden und wobei die entsprechende Vielzahl von Leistungswerten unter Verwendung eines Zeitmultiplex-Pulsweiten-Modulators (PWM) erzeugt wird, wobei der Zeitmultiplex PWM dazu ausgestaltet ist, mit der entsprechenden Vielzahl von hochaufgelösten Leistungstastverhältnissen während einer entsprechenden Vielzahl von Zeitschlitzen moduliert zu werden.
  • 6 zeigt ein Blockdiagramm eines Computersystems in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen.
  • Das Computersystem 600 beinhaltet einen Prozessor 610, welcher an einen Speicher 620 gekoppelt ist. Der Speicher 620 ist funktionsfähig, Programmbefehle 630 zu speichern, die von dem Prozessor 610 ausgeführt werden können, um eine oder mehrere Funktionen durchzuführen. Es sollte verstanden werden, dass der Begriff „Computersystem” dazu gedacht ist, jede Vorrichtung zu umfassen, welche einen Prozessor aufweist, welcher dazu fähig ist, Programmbefehle von einem Speichermedium auszuführen. In einer besonderen Ausführungsform können die verschiedenen Funktionen, Prozesse, Verfahren 400 und 500 und eine oder mehrere der Vorrichtungen des Leistungswandlungssystems 100, welche hier beschrieben sind, unter Verwendung des Computersystems 600 implementiert werden. Zum Beispiel kann der SPWM 170 unter Verwendung eines oder mehrerer der Computersysteme 600 implementiert werden.
  • Die verschiedenen Vorrichtungen, Funktionen, Prozesse, Verfahren und Arbeitsvorgänge, welche durch das System 600 durchgeführt oder ausgeführt werden, können als die Programmbefehle 630 (auch bezeichnet als Software oder einfach Programme), welche durch den Prozessor 610 und verschiedene Arten von Computerprozessoren, Controllern, Mikrocontrollern, Zentralen Berechnungseinheiten, Mikroprozessoren, digitalen Signalprozessoren, Zustandsmaschinen, programmierbare Logikarrays und Ähnlichem ausführbar sind, implementiert werden. In einer beispielhaften nicht dargestellten Ausführungsform kann das Computersystem 600 mit anderen Computersystemen (unter Verwendung von verkabelten oder kabellosen Netzwerken) vernetzt sein.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können die Programmbefehle 630 auf verschiedene Weisen implementiert sein, welche unter Anderem Prozedur-basierte Techniken, Komponenten-basierte Techniken, Objekt-orientierte Techniken, Regel-basierte Techniken beinhalten. Die Programmbefehle 630 können auf dem Speicher 620 oder jedem anderen computerlesbaren Medium zur Verwendung durch oder in Verbindung mit jedem computerverwandten System oder Verfahren gespeichert sein. Ein computerlesbares Medium ist eine elektronische, magnetische, optische oder andere physikalische Vorrichtung oder Mittel, das Computerprogrammlogikbefehle zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem computerverwandten System, Verfahren, Prozess oder Prozedur, beinhalten oder speichern kann. Programme können zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Befehlsausführsystem, -Vorrichtung, -Komponente, -Element oder -Gerät, so, wie ein System, welches auf einem Computer oder Prozessor basiert ist, oder so, wie ein anderes System, welches Befehle von einem Befehlsspeicher oder einem Speicher einer anderen geeigneten Art holen kann, beinhaltet sein. Ein computerlesbares Medium kann jede Struktur, Vorrichtung, Komponente, Produkt oder anderes Mittel sein, welches das Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit dem Befehlsausführsystem, -Gerät oder -Vorrichtung, speichern, kommunizieren, weiterleiten oder transportieren kann.
  • Der Fachmann wird erkennen, dass die verschiedenen illustrativen logischen Blöcke, Module, Schaltungen und Algorithmen-Schritte, welche in Verbindung mit den hierin offengelegten Ausführungsformen beschrieben sind, als elektronische Hardware, Computersoftware oder Kombinationen der beiden implementiert werden können. Um diese Austauschbarkeit von Hardware und Software deutlich darzustellen, sind verschiedene illustrative Komponenten, Blöcke, Module, Schaltkreise und Schritte oben allgemein in Begriffen ihrer Funktionalität beschrieben worden. Ob eine solche Funktionalität als Hardware oder Software implementiert wird, hängt von der speziellen Anwendung und den Entwurfseinschränkungen, welche dem Gesamtsystem auferlegt wurden, ab. Der Fachmann kann die beschriebene Funktionalität auf verschiedene Arten für jede spezielle Anwendung implementieren, aber solche Implementierungsentscheidungen sollten nicht als eine Abweichung von dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung erzeugend interpretiert werden.
  • Die vorgegangene Beschreibung der offengelegten Ausführungsformen wird bereitgestellt, um es jedem Fachmann zu ermöglichen, die vorliegende Erfindung herzustellen oder zu nutzen. Verschiedene Änderungen an diesen Ausführungsformen werden für den Fachmann offensichtlich sein und die allgemeinen hierin definierten Prinzipien können auf andere Ausführungsformen angewandt werden, ohne von dem Geist oder dem Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht dazu gedacht, auf die hier gezeigten Ausführungsformen beschränkt zu werden, sondern soll den größten Geltungsbereich, welcher mit den hier offengelegten Prinzipien und neuartigen Eigenschaften übereinstimmt, zuerkannt bekommen.
  • Nutzen und Vorteile, welche durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt werden können, wurden oben mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen beschrieben. Diese Nutzen und Vorteile und alle Elemente oder Einschränkungen, die diese hervorrufen oder deutlicher hervortreten lassen, sollen nicht als kritische, notwendige oder essentielle Eigenschaften eines oder aller der Ansprüche ausgelegt werden. Wie hier verwendet, sind die Begriffe „weist auf”, „aufweisend” oder jede andere Variante davon, dazu gedacht als nicht exklusives Beinhalten der Elemente oder Einschränkungen, welche diesen Begriffen folgen, interpretiert zu werden. Dementsprechend ist ein System, ein Verfahren oder andere Ausführungsformen, welche einen Satz von Elementen aufweisen, nicht nur auf diese Elemente beschränkt und kann andere Elemente, welche nicht ausdrücklich aufgelistet oder der beanspruchten Ausführungsform innewohnend sind, beinhalten.
  • Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, soll verstanden sein, dass die Ausführungsformen beispielhaft sind und dass der Geltungsbereich der Erfindung nicht durch diese Ausführungsformen beschränkt ist. Eine Vielzahl von Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen der oben beschriebenen Ausführungsformen sind möglich. Es ist vorgesehen, dass diese Variationen, Modifikationen, Hinzufügungen und Verbesserungen in den Geltungsbereich der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen detailliert ist, fallen.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Bereitstellen von elektrischer Leistung an N Leistungszweigen (190, 192) mit den Schritten: Empfangen von N Zieltastverhältnissen (156, 158), wobei jedes Zieltastverhältnis (156, 158) einer Spannung für einen der Leistungszweige (190, 192) entspricht; Bestimmen eines entsprechenden groben Zieltastverhältnisses (220, 222) und eines entsprechenden Hochpräzisionszieltastverhältnisses (230, 232) für jedes der N Zieltastverhältnisse (156, 158), wobei das grobe Zieltastverhältnis (220, 222) und das Hochpräzisionszieltastverhältnis (230, 232) in Summe im Wesentlichen das Zieltastverhältnis (156, 158) ergeben; Zuweisen eines Zeitschlitzes einer Anzahl von Zeitschlitzen an jeden Leistungszweig (190, 192); Ausführen einer Steuerung erster Art zum Erzeugen von Hochpräzisionsausgaben (262, 264) für jeden Leistungszweig (190, 192) entsprechend dem Hochpräzisionszieltastverhältnis (230, 232) des Leistungszweigs (190, 192); Ausführen einer Steuerung zweiter Art zum Erzeugen einer groben Ausgabe (242, 252) für jeden Leistungszweig (190, 192) entsprechend dem groben Zieltastverhältnis (220, 222) des Leistungszweigs (190, 192); Kombinieren, für jeden Leistungszweig (190, 192) der Hochpräzisionsausgabe (262, 264) während dem Zeitschlitz, welcher dem entsprechenden Leistungszweig (190, 192) zugewiesen ist, und der groben Ausgabe (242, 252) während den Zeitschlitzen, welche dem entsprechenden Leistungszweig (190, 192) nicht zugewiesen sind, zu einer geteilten Pulsweiten-Modulator-Ausgabe (172, 174); und Betreiben von N Leistungswandlerschaltungen (110, 112, 120, 122), je einer für jeden Leistungszweig (190, 192), zum Bereitstellen der Spannung für den entsprechenden Leistungszweig (190, 192) basierend auf der Pulsweiten-Modulator-Ausgabe (172, 174) des entsprechenden Leistungszweigs (190, 192).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Anzahl der Zeitschlitze gleich N ist und die Zeitschlitze einen gleichen Zeitbetrag besitzen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei jedes grobe Zieltastverhältnis (220, 222) ein Vielfaches eines vorbestimmten Wertes ist und wobei jedes Hochpräzisionstastverhältnis kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der vorbestimmte Wert 1/N ist.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 oder 4, wobei das grobe Zieltastverhältnis (220, 222) durch Multiplikation des vorbestimmten Werts mit dem ganzzahligen Anteil einer Division des Zieltastverhältnisses (156, 158) durch den vorbestimmten Wert bestimmt wird; und wobei das Hochpräzisionszieltastverhältnis (230, 232) als der nicht-ganzzahlige Rest der Division des Zieltastverhältnisses (156, 158) durch den vorbestimmten Wert bestimmt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerung erster Art eine Hochpräzisionssteuerung ist, welche dazu ausgestaltet ist, eine An/Aus-Steuerung während mindestens einem Teil des Zeitschlitzes auszuführen und/oder wobei die Steuerungen zweiter Art Steuerungen grober Art sind, welche dazu ausgestaltet ist, eine An/Aus-Steuerung für entweder 0% oder 100% des Zeitschlitzes durchzuführen.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, wobei die Zeitschlitze in ein einer auf einem Rundlaufverfahren basierten Reihenfolge prozessiert werden.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Rückkopplungssignal (194, 196) jedes Leistungszweigs (190, 192), welches für die Spannung des entsprechenden Leistungszweigs (190, 192) bezeichnend ist, empfangen wird; und wobei das Zieltastverhältnis (156, 158) für den entsprechenden Leistungszweig (190, 192) auf dem empfangenen Rückkopplungssignal (194, 196) basiert.
  9. System zum Bereitstellen von elektrischer Leistung an N Leistungszweigen (190, 192), mit N Tastverhältnisteilern (210, 212), von denen jeder einem Leistungszweig (190, 192) zugeordnet ist; wobei jeder Tastverhältnisteiler (210, 212) dazu ausgebildet ist, ein Zieltastverhältnis (156, 158), welches einer Spannung für den zugeordneten Leistungszweig (190, 192) entspricht, zu empfangen; wobei jeder Tastverhältnisteiler (210, 212) weiterhin dazu ausgebildet ist, ein grobes Zieltastverhältnis (220, 222) und ein Hochpräzisionszieltastverhältnis (230, 232) des Zieltastverhältnisses (156, 158) des zugeordneten Leistungszweigs (190, 192) zu bestimmen; wobei das grobe Zieltastverhältnis (220, 222) und das Hochpräzisionszieltastverhältnis (230, 232) in Summe im Wesentlichen das Zieltastverhältnis (156, 158) ergeben; mit einem Hochpräzisionscontroller (260), welcher mit jedem der Tastverhältnisteiler (210, 212) verbunden ist; wobei der Hochpräzisionscontroller (260) dazu ausgebildet ist, eine Steuerung erster Art auszuführen, um für jeden Leistungszweig (190, 192) entsprechend dem Hochpräzisionszieltastverhältnis (230, 232) des Leistungszweigs (190, 192) eine Hochpräzisionsausgabe (262, 264) bereitzustellen; mit N groben Controllern (240, 250), von denen jeder mit einem der Tastverhältnisteiler (210, 212) verbunden ist; wobei jeder grobe Controller (240, 250) dazu ausgebildet ist, eine Steuerung zweiter Art auszuführen, um entsprechend dem groben Zieltastverhältnis (220, 222) desjenigen Leistungszweigs (190, 192), welchem der mit dem groben Controller (240, 250) verbundene Tastverhältnisteiler (210, 212) zugeordnet ist, diesem Leistungszweig (190, 192) eine grobe Ausgabe (242, 252) bereitzustellen; mit N Multiplexern (270, 272), von denen jeder einem Leistungszweig (190, 192) zugeordnet ist; wobei jeder Multiplexer (270, 272) dazu ausgebildet ist, für den Leistungszweig (190, 192), dem er zugeordnet ist, eine Pulsweiten-Modulations-Ausgabe (172, 174) bereitzustellen; wobei das Bereitstellen der Pulsweiten-Modulations-Ausgabe (172, 174) durch Kombinieren der Hochpräzisionsausgabe (262, 264) für den Leistungszweig (190, 192) während einem Zeitschlitz, welcher dem entsprechenden Leistungszweig (190, 192) zugeordnet ist, mit der groben Ausgabe (242, 252) für den Leistungszweig (190, 192) während Zeitschlitzen, welche dem entsprechenden Leistungszweig (190, 192) nicht zugeteilt sind, erfolgt; und mit N Leistungswandlerschaltungen (110, 112, 120, 122), von denen jede einem Leistungszweig (190, 192) zugeordnet ist; wobei jede Leistungswandlerschaltung (110, 112, 120, 122) dazu ausgebildet ist, die Spannung, welche dem zugeordneten Leistungszweig (190, 192) entspricht, basierend auf der Pulsweiten-Modulations-Ausgabe (172, 174) des Multiplexers (270, 272), welcher dem zugeordneten Leistungszweig (190, 192) zugeordnet ist, bereitzustellen.
  10. System nach Anspruch 9, wobei die Steuerung erster Art, welcher der Hochpräzisionscontroller (260) ausführt, dazu ausgestaltet ist, eine An/Aus-Steuerung während mindestens einem Teil des Zeitschlitzes auszuführen und/oder wobei die Steuerungen zweiter Art Steuerungen, welche die groben Controller (240, 250) ausführen, dazu ausgestaltet ist, eine An/Aus-Steuerung für entweder 0% oder 100% des Zeitschlitzes durchzuführen.
  11. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 oder 10, wobei jedes grobe Zieltastverhältnis (220, 222) ein Vielfaches eines vorbestimmten Wertes, insbesondere ein Vielfaches von 1/N, ist und wobei jedes Hochpräzisionstastverhältnis kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
  12. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 11, wobei die Multiplexer (270, 272) von einem Zähler (290) gesteuert werden, die Zeitschlitze in einer sich wiederholenden Weise zu erzeugen.
  13. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 12, wobei ein dedizierter digitaler Controller (130, 132) für einen Leistungszweig (190, 192) bereitgestellt ist; wobei der dedizierte digitale Controller (130, 132) dazu ausgebildet ist, ein Rückkopplungssignal (194, 196) des entsprechenden Leistungszweigs (190, 192) zu empfangen; wobei das Rückkopplungssignal (194, 196) für die Spannung für den Leistungszweig (190, 192) bezeichnend ist; und wobei der dedizierte digitale Controller (130, 132) basierend auf dem Rückkopplungssignal (194, 196) das Zieltastverhältnis (156, 158) für den Leistungszweig (190, 192) generiert.
  14. System nach Anspruch 13, wobei der dedizierte digitale Controller (130, 132) einen Analog-zu-Digital-Wandler 140 beinhaltet, welcher dazu ausgebildet ist, das Rückkopplungssignal (194, 196) in einen digitalen Wert umzuwandeln; und wobei der dedizierte digitale Controller (130, 132) weiterhin eine Tastverhältnissteuerung (150, 152) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den digitalen Wert zu empfangen und als Reaktion auf den digitalen Wert das Zieltastverhältnis (156, 158) zu generieren.
  15. System nach einem der vorangehenden Ansprüche 9 bis 14 wobei eine Leistungswandlerschaltung (110, 112, 120, 122) einen Schalter (124, 126) aufweist; und wobei eine Zeitdauer eines An/Aus-Zustands des Schalters das Tastverhältnis des Leistungszweigs (190, 192) steuert, welchem die Leistungswandlerschaltung (110, 112, 120, 122) zugeordnet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8304931B2 (en) * 2006-12-18 2012-11-06 Decicon, Inc. Configurable power supply integrated circuit
US8823342B2 (en) * 2008-07-07 2014-09-02 Advanced Analogic Technologies Incorporated Multiple-output dual-polarity DC/DC converters and voltage regulators

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