DE102012108489A1

DE102012108489A1 - Totzeitoptimierung von DC-DC-Konvertern

Info

Publication number: DE102012108489A1
Application number: DE102012108489A
Authority: DE
Inventors: Gerhard MADERBACHER; Christoph Sandner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-09-12
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2013-03-14
Also published as: US9712046B2; US20130063984A1

Abstract

Es ist werden beispielhafte Vorrichtungen und Techniken beschrieben, durch welche das Timing von zu einem DC-DC-Konverter (100) gehörenden Schaltern (102, 104) bestimmt werden kann. Die Bestimmung basiert auf einer Bodydiodenleitung von wenigstens einem der Schalter (102, 104), welche erfasst wird und verwendet wird, um eine Schaltverzögerung zu bestimmen.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft Verfahren und Vorrichtungen, welche für eine Totzeitoptimierung von DC-DC-Konvertern einsetzbar sind.
Verschiedene mobile oder tragbare elektronische Vorrichtungen können eine reduzierte Leistungsaufnahme aufweisen, indem einige der Systeme innerhalb dieser Vorrichtungen bei niedrigen Spannungen (z.B. 3,0 V, 1,5 V usw.) betrieben werden. Solche elektronischen Vorrichtungen verwenden häufig Gleichstrom-Gleichstrom-Konverter bzw. DC-DC-Konverter (DC: „Direct Current“), um von ihren Energiequellen verfügbare Spannungen auf die von diesen Systemen verwendeten niedrigeren Spannungen herunter zu transformieren. Solche DC-DC-Konverter werden mitunter auch als Step-Down-Konverter bezeichnet.
Bei komplexen Systemen, z.B. Mikrocontroller oder Mobilkommunikationssysteme, können verschiedene unterschiedliche Ausgangsspannungserfordernisse für Energieversorgungen bestehen. Zum Beispiel könnte ein digitaler Block eine Spannungsskalierungsfähigkeit benötigen, wohingegen analoge Teile unterschiedliche Versorgungsspannungen benötigen können. In einigen Fällen können mehrere DC-DC-Konverter innerhalb einer komplexen Vorrichtung implementiert sein. Zum Beispiel können DC-DC-Konverter mit verschiedenen Systemkomponenten auf einem Chip integriert sein. Jedoch leiden DC-DC-Konverter-Lösungen häufig unter erheblichen Schaltverlusten, insbesondere bei einem Betrieb mit höheren Schaltfrequenzen.
Verluste durch Bodydiodenleitung können ein größerer Verlustbeitrag sein, insbesondere bei DC-DC-Konvertern für hohe Frequenzen. Diese Verluste treten auf wegen nicht perfekten Schaltzeitpunkten der Leistungsschalter, welche zu einem Stromfluss durch die parasitäre Bodydiode eines oder mehrerer Leistungsschalter führen. Konverter mit einem festen Leistungsschalter-Timing haben häufig eine schlechte Effizienz, weil DC-DC-Konverter über verschiedene Variationen von Prozess, Spannung und Temperatur (PVT: „Process, Voltage, Temperature“) betrieben werden, welche das Schalttiming beeinflussen können.
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren zur Steuerung eines DC-DC-Konverters gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 8, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 15 und eine Vorrichtung zur Steuerung eines DC-DC-Konverters gemäß Anspruch 21 bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird somit ein Verfahren zur Steuerung eines DC-DC-Konverters bereitgestellt. Bei dem Verfahren wird ein erster Schalter ausgeschaltet bzw. geöffnet, wenn ein auf dem ersten Schalter basierender Strom einem ersten Stromschwellenwert entspricht. Weiterhin wird eine Zeitverzögerung ausgelöst, welche auf einem anpassbaren Wert basiert. Nach Ende der Zeitverzögerung wird ein zweiter Schalter angeschaltet bzw. geschlossen. Der anpassbare Wert wird basierend auf einer Bodydiodenleitung des ersten und/oder des zweiten Schalters angepasst.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein anpassbarer Wert gemäß einer Bodydiodenleitung an einem Ausgangsstufenschalter eines DC-DC-Konverters angepasst. Eine Zeitverzögerung wird basierend auf dem anpassbaren Wert bestimmt. Der Ausgangsstufenschalter des DC-DC-Konverters wird am Ende der Zeitverzögerung angeschaltet bzw. geschlossen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Vorrichtung bereitgestellt, welche einen ersten Leistungsschalter zum Steuern einer Eingangsleistung, einen zweiten Leistungsschalter zum Steuern einer Ausgangsleistung, einen Detektorblock und einen Steuerungsblock umfasst. Der erste Leistungsschalter ist eingerichtet, abgeschaltet bzw. geöffnet zu werden, wenn ein auf dem ersten Leistungsschalter basierender Strom einem Stromschwellenwert entspricht. Der zweite Leistungsschalter ist eingerichtet, am Ende einer Zeitverzögerung angeschaltet bzw. geschlossen zu werden. Der Detektorblock ist dazu eingerichtet, eine Bodydiodenleitung an dem zweiten Leistungsschalter zu erfassen. Der Steuerungsblock ist eingerichtet, ein Timing des zweiten Leistungsschalters unter Verwendung der Zeitverzögerung und basierend auf der erfassten Bodydiodenleitung zu steuern.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird eine Vorrichtung zum Steuern eines DC-DC-Konverters bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Detektorblock und einen Steuerungsblock. Der Detektorblock ist eingerichtet, eine Bodydiodenleitung an einem Ausgangsleistungsschalter des DC-DC-Konverters zu erfassen. Der Steuerungsblock ist eingerichtet, ein Timing des Ausgangsleistungsschalters des DC-DC-Konverters basierend auf der erfassten Bodydiodenleitung zu steuern.
Weitere Merkmale und Vorteile dieser und anderer Ausführungsbeispiele der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich sein.
Die detaillierte Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen wird durch die linke Ziffer bzw. die linken Ziffern eines Bezugszeichens die Figur bezeichnet, in welcher das Bezugszeichen zuerst auftritt. Die Verwendung derselben Bezugszeichen in verschiedenen Figuren deutet auf ähnliche oder identische Teile hin.
Für diese Diskussion werden die in den Figuren dargestellten Schaltungen mit einer Vielzahl von Komponenten dargestellt. Verschiedene Implementierungen von Schaltungen wie sie hierin beschrieben werden können jedoch weniger Komponenten beinhalten, ohne den Umfang dieser Offenbarung zu verlassen. Alternativ können andere Implementierungen von Schaltungen zusätzliche Komponenten oder verschiedene Kombinationen der beschriebenen Komponenten beinhalten, ohne den Umfang dieser Offenbarung zu verlassen.
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften DC-DC-Konverters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Detektorblocks und Steuerungsblocks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 ist ein veranschaulichendes Signaltiming-Diagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 ist eine schematische Darstellung einer Bodydiodenleitungssensorschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 ist eine schematische Darstellung einer Totzeitsteuereinheitsschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm, welches einen beispielhaften Optimierungsalgorithmus zum Steuern von Schaltvorgängen eines DC-DC-Konverters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
7 ist ein Flussdiagramm, welches einen beispielhaften Prozess zur Steuerung von Schaltvorgängen eines DC-DC-Konverters gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Nachfolgend beschriebene veranschaulichende Implementierungen von Techniken und/oder Vorrichtungen ermöglichen eine Timingsteuerung für einen Leistungsschalter eines DC-DC-Konverters und insbesondere eine optimierte Koordinierung eines Eingangsleistungsschalter-Timings gegenüber einem Ausgangsleistungsschalter-Timing. Bei verschiedenen Implementierungen basiert die Koordinierung auf einer Messung einer Bodydiodenleitung in einem oder mehreren Leistungsschaltern. Das Leistungsschalter-Timing kann dynamisch im Laufe der Schaltzyklen angepasst werden, indem basierend auf der gemessenen Bodydiodenleitung variierende Schaltverzögerungen eingeführt werden.
Es werden nun verschiedene Implementierungen einer Leistungsschalter-Timingsteuerung für einen DC-DC-Konverter mit Bezug auf eine in 1 dargestellte beispielhafte DC-DC-Konverterausgestaltung diskutiert. Der dargestellte DC-DC-Konverter veranschaulicht ein Beispiel für Techniken und Vorrichtungen, wie sie bei einer elektronischen Vorrichtung angewendet werden können. Techniken und Vorrichtungen zur Leistungsschalter-Timingsteuerung werden dann mit Bezug auf beispielhafte Mess- und Steuerschaltungen zusammen mit verschiedenen zugehörigen Signalformen diskutiert, wie sie in 2 und 3 dargestellt sind. Die diskutierten Techniken und Vorrichtungen können bei beliebigen DC-DC-Konverterausgestaltungen, -schaltungen und -vorrichtungen angewendet werden, ohne den Umfang dieser Offenbarung zu verlassen. Die dargestellten Signalformen zeigen einen Strom durch die Spule in dem beispielhaften DC-DC-Konverter und demonstrieren, wie eine Schaltsteuerungsbestimmung basierend auf Timing-Eigenschaften der momentanen Signalformen und zugehörigen Steuersignale vorgenommen werden kann. Beispielhafte Implementierungen einer Bodydiodenleitungssensorschaltung und einer Totzeitsteuereinheitsschaltung werden dann mit Bezug auf 4 und 5 diskutiert. Schließlich diskutiert diese Offenbarung beispielhafte Prozesse zur Steuerung eines Leistungsschalter-Timings eines DC-DC-Konverters mit Bezug auf in 6 und 7 dargestellte Flussdiagramme.
Nachfolgend werden einige Implementierungen detaillierter beschrieben, wobei eine Vielzahl von Beispielen verwendet wird. Obwohl hier und nachstehend verschiedene Implementierungen und Beispiele diskutiert werden, können weitere Implementierungen und Beispiele möglich sein, indem die Merkmale und Elemente von individuellen Implementierungen und Beispielen kombiniert werden.
1 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften DC-DC-Konverterschaltung 100, bei welcher eine Implementierung der hierin beschriebenen Leistungsschalter-Timingsteuerung eingesetzt werden kann. Es versteht sich, dass die Leistungsschalter-Timingsteuerung als Teil der DC-DC-Konverterschaltung 100 oder als Teil eines anderen Systems (z.B. als eine Peripheriekomponente für einen DC-DC-Konverter 100 oder dergleichen) implementiert sein kann. Der in 1 dargestellte DC-DC-Konverter wird in Form einer Vorrichtung vom „Buck“-Typ beschrieben, welche die Eingangsgleichspannung (V_BAT) auf eine gewünschte niedriger Ausgangsgleichspannung (V_OUT) reduziert. Diese Darstellung dient jedoch der Vereinfachung der Diskussion. Die hierin bezüglich Leistungsschalter-Timingsteuerung für DC-DC-Konverter beschriebenen Techniken und Vorrichtungen sind nicht auf die in 1 dargestellte Schaltung oder eine Vorrichtung vom Buck-Typ beschränkt und können auf andere Arten von DC-DC-Konvertern angewendet werden (z.B. vom Boost-Typ, vom Buck-Boost-Typ oder dergleichen) oder auf weitere DC-DC-Konverterausgestaltungen angewendet werden, ohne den Umfang dieser Offenbarung zu verlassen.
Wie in 1 dargestellt, besteht die Ausgangsstufe des beispielhaften DC-DC-Konverters 100 aus eingangsseitigen und ausgangsseitigen Leistungsschaltern, welche mit einem passiven Ausgangsfilter verbunden sind. Der DC-DC-Konverter 100 kann mit Eingangsleistungsschaltvorrichtungen 102 und Ausgangsleistungsschaltvorrichtungen 104, wie zum Beispiel PMOS-Elementen (PMOS: P-Typ Metall-Oxid-Halbleiter) und NMOS-Elementen (NMOS: N-Typ Metall-Oxid-Halbleiter) ausgestaltet sein. Bei anderen Implementierungen kann ein DC-DC-Konverter 100 unter Verwendung von Dioden, anderen Typen von Transistoren oder dergleichen als Leistungszufuhrschaltvorrichtungen 102 und 104 implementiert sein. Bei alternativen Implementierungen können eine oder mehr Schaltvorrichtungen als eine Eingangsenergieversorgungsschaltvorrichtung 102 oder als eine Ausgangsenergieversorgungsschaltvorrichtung 104 verwendet werden. Geschichtete Transistoren können für die Leistungsschalter 102 und 104 verwendet werden, um eine Versorgungsspannungsfähigkeit bis zu einer gewünschten Spannung (z.B. 5 V) bereitzustellen.
Die Energiezufuhrschaltfunktion der Energiezufuhrschaltvorrichtungen 102 und 104 bestimmt den Stromfluss durch die Ausgangsspule (Induktivität) L und den Strom durch den Kondensator C_OUT durch Anschalten und Ausschalten zu bestimmten Zeiten. Ein Laststrom wird bereitgestellt durch sowohl den Strom durch die Induktivität L, wenn eine der Ausgangsschaltvorrichtungen 102 und 104 „an“ ist, und einen Strom durch den Kondensator C_OUT, wenn der Kondensator C_OUT sich entlädt.
Bias-Spannungen für die Energiezufuhrschaltvorrichtungen 102 und 104, Bias 1 bzw. Bias 2, können intern mithilfe von Sourcefolger-Strukturen erzeugt werden. Sich verjüngende Puffer können als Gate-Treiber, dargestellt als mit Bias 1 und VSS bzw. Bias 2 und V_Bat verbunden, verwendet werden. Diese Struktur ermöglicht eine einfache und schnelle Steuerung der Leistungsschalter 102 und 104 unter Verwendung der Signale pmos_dig bzw. nmos_dig. Sowohl das Signal pmos_dig als auch das Signal nmos_dig sind bei diesem Beispiel durch eine Totzeitsteuereinheit (DTCU: „Dead Time Control Unit“) 106 gesteuert. Bei der dargestellten Implementierung werden zwei Pegelumsetzer („Level Shifter“) verwendet, um die von der Kernversorgungsdomäne (z.B. 1,2 V) der DTCU 106 kommenden Signale in die Leistungsdomäne der Ausgangsstufe des DC-DC-Wandlers 100 umzusetzen. Die DTCU 106 erzeugt eine nicht überlappende Schaltzeitsequenz für die Leistungsschalter 102 und 104. Außerdem wird, wie bei der dargestellten Implementierung gezeigt, ein Bodydiodenleitungssensor (BDCS: „Body Diode Conduction Sensor“) 108 verwendet, um Bodydiodenleitung an den Ausgangsleistungsschaltern 104 zu erfassen. Die Erfassungsinformation wird an einem Zustandsautomaten (FSM: „Finite State Machine“) 110 zurückgeführt, wo zwei Steuersignale TD1 und TD2 für die nicht überlappenden Verzögerungszeiten angepasst werden können.
Bei einer Implementierung arbeitet der DC-DC-Konverter 100 in einem Pulsweitenmodulationsmodus mit diskontinuierlicher Leitung (PWM-DCM: „Pulse Width Modulation – Discontinuous Conduction Mode“). Eine analoge PI-Steuerung 112 (PI: „Proportional-Integral“) vergleicht die Rückkopplungsspannung, welche durch Widerstände auf die Kernspannungsdomäne (z.B. 1,2 V) heruntergeteilt wird, mit einer intern erzeugten Referenzspannung. Ein Spannungs-Strom-Wandler (V/I-Wandler) 114 wandelt die Ausgangsspannung der PI-Steuerung 112 in einen Strom um. Dieser Strom ist die Betätigungsvariable und stellt im Betrieb den Spitzenstrom durch die Leistungsinduktivität L (Strommodussteuerung). Ein Stromkomparator 116 vergleicht die Betätigungsvariable mit dem Strom durch den eingangsseitigen Leistungsschalter 102, welcher auch der Strom durch die Leistungsinduktivität L während der „An“-Phase ist. Bei einer Implementierung signalisiert eine ansteigende Flanke an dem Ausgang des Komparators 116 einen Stromkreuzungspunkt an die DTCU 106, wodurch nachfolgend der eingangsseitige Leistungsschalter 102 ausgeschaltet bzw. geöffnet wird.
Nachfolgend werden Konzepte zur Optimierung des Leistungsschalter-Timings beschrieben.
Wie oben erwähnt, können Verluste durch Bodydiodenleitung insbesondere bei DC-DC-Konvertern für hohe Frequenzen ein bedeutender Verlustbeitrag sein. Verluste durch Bodydiodenleitung können auftreten aufgrund von nicht perfekten Schaltzeitpunkten der Leistungsschalter 102 und 104, was zu einem Stromfluss durch die parasitäre Bodydiode des Eingangsleistungsschalters 102 und/oder des Ausgangsleistungsschalters 104 führen kann. Folglich kann das Leistungsschalter-Timing optimiert werden, um Zeitspannen mit Bodydiodenleitung zu minimieren, während sichergestellt wird, dass wenig oder kein Shoot-Through-Strom durch die Leistungsschalter 102 und 104 fließt. Darüber hinaus kann die Optimierung des Leistungsschalter-Timings über Prozess-, Spannungs- und Temperaturvariationen (PVT-Variationen) und verschiedene Betriebsbedingungen hinweg angewendet werden. Bei einer Implementierung kann das Leistungsschalter-Timing während des normalen DC-DC-Konverterbetriebs optimiert werden, indem die Totzeit zwischen Schaltpunkten der Eingangs- und Ausgangsleistungsschalter (d.h. der Schalter 102 bzw. 104) variiert wird.
Bei einer Implementierung werden die Schaltzeitpunkte (z.B. zum Anschalten und/oder Ausschalten) des ausgangsseitigen Leistungsschalters 104 abhängig von der Stärke der Bodydiodenleitung an dem Schalter 104 angepasst. Eine Steuerung des Leistungsschalter-Timings kann bewerkstelligt werden unter Verwendung einer Vorrichtung (wie zum Beispiel die Vorrichtung 200 in 2) oder einer Kombination von Vorrichtungen, welche die Funktionen einer Erfassung der Bodydiodenleitung in einem Leistungsschalter und einer Anpassung der Schaltzeitpunkte basierend auf der erfassten Leitung ausführt bzw. ausführen. Das Blockdiagramm von 2 veranschaulicht einen beispielhaften Bodydiodenleitungssensor (BDCS: „Body Diode Conduction Sensor“) 108, bezeichnet als „Detektorblock“ 108, und eine beispielhafte Totzeitsteuereinheit (DTCU) 106, bezeichnet als „Steuerungsblock“ 106, gemäß einer beispielhaften Implementierung zur Ausführung dieser Funktionen. Bei verschiedenen Implementierungen können diese funktionalen Blöcke ausgeführt sein unter Verwendung von Bauelementen, welche in einen DC-DC-Konverter integriert sind (z.B. wie bei dem beispielhaften DC-DC-Konverter 100 von 1 dargestellt). Jedoch können diese auch funktionalen Blöcke separate Komponenten sein, welche mit einem DC-DC-Konverter gekoppelt sind, bzw. Einzelkomponenten, oder die funktionalen Blöcke können eine Kombination von integrierten und separaten Komponenten sein.
Bei einer Implementierung erfasst der Detektorblock 108 die Bodydiodenleitung an einem Ausgangsleistungsschalter (z.B. dem Schalter 104) eines DC-DC-Konverters (z.B. des DC-DC-Konverters 100). Der Detektorblock 108 gibt die Erfassungsergebnisse 202 für die Bodydiodenleitung aus, damit diese von dem Steuerungsblock 106 aufgenommen werden können. Wie in 1 und 2 dargestellt, kann ein asynchroner oder synchroner digitaler Zustandsautomat, wie zum Beispiel der Zustandsautomat 110, ebenfalls vorgesehen sein und eingerichtet sein, Steuersignale für den Steuerungsblock 106 zu erzeugen. Die erzeugten Steuersignale sind dazu ausgestaltet, das Timing des Ausgangsleistungsschalters 104 basierend auf der von dem Detektorblock 108 erfassten Bodydiodenleitung zu steuern. Falls vorgesehen, nimmt der Zustandsautomat 110 die von dem Erfassungsblock 108 ausgegebenen Erfassungsergebnisse 202 für die Bodydiodenleitung auf und gibt anpassbare Werte TD1, TD2 sowie Schaltsteuersignale an den Steuerungsblock 106 aus. Darüber hinaus kann der Zustandsautomat 110 Eingaben, wie zum Beispiel Taktsignale und/oder Ausgaben aus der PI-Steuerung, bei der Erzeugung der anpassbaren Werte TD1 und TD2 verwenden. Bei verschiedenen Implementierungen kann ein Teil oder die gesamte Funktionalität des Zustandsautomaten 110 in einem anderen Block vorgesehen sein, zum Beispiel in dem Steuerungsblock 106.
Der Steuerungsblock 106 empfängt ein Auslösesignal 204 und sendet Steuersignale pmos_dig und/oder nmos_dig an die Leistungsschalter 102 bzw. 104. Bei einer Implementierung basiert das Auslösesignal 204 auf einem Strom an einer Eingangsstufe des DC-DC-Konverters 100 (z.B. dem Strom durch die Spule L). Zum Beispiel kann das Auslösesignal 204 darauf basieren, dass der Strom einen Schwellenwert, wie zum Beispiel ein oberes Stromlimit, durchkreuzt. Alternativ kann das Auslösesignal 204 auf einer analogen Spannung oder einem digitalen Zähler basieren. Darüber hinaus kann das Auslösesignal 204 auf einer Zeitdauer basieren, für welche der Eingangsleistungsschalter 102 in einem aktivierten bzw. geschlossenen oder angeschalteten Zustand ist. Bei Empfang des Auslösesignals 204 kann der Steuerungsblock 106 ein Signal pmos_dig senden, um den Eingangsleistungsschalter 102 auszuschalten. Parallel bzw. gleichzeitig kann der Steuerungsblock 106 eine Verzögerung des Schaltvorgangs des Ausgangsleistungsschalters 104 veranlassen, welche auf dem von dem Zustandsautomaten 110 empfangenen anpassbaren Wert TD1 basiert. Am Ende der Verzögerung sendet der Steuerungsblock 106 ein Signal nmos_dig an den Ausgangsleistungsschalter 104, zum Beispiel um den Ausgangsleistungsschalter 104 zu schließen bzw. anzuschalten. Außerdem empfängt bei einer Implementierung der Steuerungsblock 106 ein zweites Auslösesignal, zum Beispiel wenn der Strom durch die Induktivität L einem zweiten Schwellenwert (z.B. an einem Minimalwert) entspricht. Der Steuerungsblock 106 veranlasst dann eine weitere Verzögerung, welche auf dem anpassbaren Wert TD2 basiert, nach welcher der Steuerungsblock 106 ein weiters Signal nmos_dig sendet, um den Ausgangsleistungsschalter 104 abzuschalten bzw. zu öffnen. Wie nachstehend beschrieben, können die anpassbaren Werte TD1 und TD2 bei jedem Schaltzyklus angepasst werden.
3 zeigt ein veranschaulichendes Signaltiming-Diagramm für die Steuerung eines beispielhaften DC-DC-Konverters 100. 3 beinhaltet digitale Steuersignale pmos_dig und nmos_dig für Leistungsschalter 102 bzw. 104, die Stromsignalform (i_L) durch die Leistungsspule L und die Spannungssignalform an dem Schaltknoten (V_SW). Gemäß einer beispielhaften Implementierung steigt der Spulenstrom i_L zur Zeit t₁ an, wenn der eingangsseitige Leistungsschalter 102 angeschaltet wird. Wenn der Spulenstrom i_L das obere Stromlimit kreuzt, wird der eingangsseitige Schalter 102 ausgeschaltet (zum Zeitpunkt t₂). Zum selben Zeitpunkt wird eine programmierbare Verzögerung ausgelöst, welche die Anschaltphase des ausgangsseitigen Schalters 104 gemäß einem durch den anpassbaren Wert TD1 festgelegten vordefinierten Wert verzögert (um eine Verzögerung Tdel 1). Die Anschaltphase des ausgangsseitigen Schalters 104 beginnt zur Zeit t₃, am Ende der programmierbaren Verzögerung. Bei einer Implementierung kann die Bodydiodenleitung minimiert bzw. vollständig eliminiert werden, indem ein bestimmter Wert für TD1 und somit eine bestimmte Verzögerungsdauer gewählt wird. Derselbe Ansatz kann verwendet werden, um die Ausschaltphase des ausgangsseitigen Schalters 104 zu optimieren. Wenn der Spulenstrom i_L ein gegebenes unteres Stromlimit kreuzt, wird eine zweite programmierbare Verzögerung (Verzögerung Tdel 2) ausgelöst, welche die Ausschaltphase des ausgangsseitigen Schalters 104 gemäß einem weiteren vordefinierten Wert TD2 verzögert. Die Ausschaltphase des ausgangsseitigen Schalters 104 beginnt zur Zeit t₄, am Ende der zweiten programmierbaren Verzögerung. Indem der Wert TD2 geeignet ausgewählt wird, wird der ausgangsseitige Leistungsschalter 104 im Wesentlichen dann ausgeschaltet, wenn der Spulenstrom Null wird (z.B. zur Zeit t₅). Mit diesem Schalter-Timing tritt keine Bodydiodenleitung auf. Die maximalen Verzögerungen für beide programmierbare Verzögerungen können derart ausgestaltet sein, dass sie groß genug sind, um sicherzustellen, dass die Verzögerungen sich für alle PVT-Eckpunkte und über alle Konverterbedingungen innerhalb des Verzögerungsbereichs befinden.
Nachfolgend wird ein beispielhafter Bodydiodenleitungssensor beschrieben.
4 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Bodydiodenleitungssensorschaltung (z.B. zur Implementierung des BDCS 108) gemäß einer beispielhaften Implementierung. Bei verschiedenen Implementierungen können andere Ausgestaltungen verwendet werden, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Einer oder mehrere Bodydiodenleitungssensoren (BDCS) 108 können verwendet werden, um Bodydiodenleitung für sowohl den An- als auch den Aus-Übergang des ausgangsseitigen Schalters 104 zu erfassen. Der BDCS 108 kann zwischen den Schaltknoten SW und VSS gekoppelt sein (siehe 1). Bei jedem Schaltzyklus erfasst der BDSC 108, ob Bodydiodenleitung im Betrieb des Ausgangsleitungsschalters 104 auftritt. Bei einer beispielhaften Implementierung kann wie oben beschrieben diese Information an den Zustandsautomaten 110 zurückgeführt werden, wo ein Optimierungsalgorithmus die voreingestellten Werte TD1 und TD2 für die Verzögerungslinien der DTCU 106 anpasst.
Zur Vereinfachung der Diskussion beinhaltet die schematische Darstellung von 4 eine beispielhafte BDCS-Schaltung (wie zum Beispiel für den BDCS 108) und einen Ausgangstreiberabschnitt eines beispielhaften DC-DC-Konverters. Wie in der schematischen Darstellung von 4 gezeigt, bewirkt der BDCS 108 eine Gleichrichtung der Vorwärtsspannung über die Bodydiode von M_N und speichert die gleichgerichtete Spannung in einem Kondensator C. Folglich arbeitet der BDCS 108 als ein schneller Spitzendetektor, so dass eine negative Spitze der Spannung V_SW an dem Schaltknoten SW, welche aufgrund der Bodydiodenleitung auftritt, erfasst wird. Der BDCS 108 ist verbunden mit dem Source-Anschluss von einem Schalttransistor M_N1 und einer Referenzspannung V_ref, welche typischerweise nahe der Spannung VSS liegt. Zwei digitale Eingangssignale „en“ und „rst“ steuern die drei unterschiedlichen Betriebsmodi des Sensors: 1) ein Rücksetzmodus, wenn rst = 1 (der Kondensator C wird entladen und die Sensorausgangsspannung V_C wird Null); 2) Erfassungsmodus, wenn rst = 0 und en = 1 (aktiviert den BDCS 108 zum Erfassen von Bodydiodenleitung); und 3) ein Haltemodus, wenn rst = 0 und en = 0 (deaktiviert den BDCS 108 und hält die gespeicherte Ladung im Kondensator C). Bei beispielhaften Implementierungen kann ein Sensor verwendet werden, um Bodydiodenleitung von t = t₂ bis t = t₃ oder von t = t₄ bis t = t₅ (siehe 3) zu erfassen.
Für eine Bodydiodenleitungserfassung in der zweiten Periode kann die Funktionalität des BDCS 108 wie folgt sein: während der Periode t = t₃ bis t = t₄ werden M_N5 und M_N6 durch das Steuersignal „rst“ angeschaltet (Rücksetzmodus), was den Kondensator C entlädt. Während der Phase t = t₄ bis t = t₅ werden der Schalttransistor M_N1 und die Durchgangstransistoren M_N3 und M_N4 angeschaltet (Erfassungsmodus). Während dieser Periode dient der BDCS 108 als ein Detektor für negative Spannungsspitzen bezüglich V_ref. Wenn V_SW mit Bezug auf V_ref negativ wird, kann Strom durch M_N2 fließen, was zu einer Aufladung des Kondensators C führt. Das Ausmaß der Aufladung wird durch die Bodydiodenleitungsdauer bestimmt. Nachdem die Bodydiodenleitung erfasst wurde, kann der BDCS 108 deaktiviert werden, und die gespeicherte Ladung in C kann konstant bleiben (Haltemodus). Somit kann ein langsamer Komparator K1 mit inhärentem Versatz V_OS verwendet werden, um V_C auszuwerten und somit auszuwerten, ob Bodydiodenleitung aufgetreten ist. Im Erfassungsmodus kann die Spannung V_C über den Kondensator C bestimmt werden durch die Gleichung: V_C = V_ref – V_DSMN – V_DSMN4 – V_DSMN3 – V_GSMN2 – V_DSMNl|_max, (1) wobei durch die verschiedenen Variablen V_DS die Drain-Source-Spannungen der jeweiligen Transistoren bezeichnet werden und V_GSMN2 die Gate-Source-Spannung des Transistors M_N2 ist. Wenn die Zeitkonstante Cx(r_ONMN4 + r_ONMN3 + r_ONMN1) niedrig im Vergleich zu der niedrigst möglichen erfassbaren Bodydiodenleitungsdauer ist, fällt die Drain-Source-Spannung über den Schalter ab und die Durchlasstransistoren können vernachlässigt werden, so dass Gleichung (1) vereinfacht werden kann zu: V_C ≈ V_ref – V_DSMN – V_GSMN2|_max. (2)
Unter der Annahme, dass zum Beispiel die Schwellenwertspannung des Transistors M_N2 0,3 V ist und V_ref auf 0,1 V festgelegt ist, ist anhand von Gleichung (2) zu erkennen, dass V_C positiv wird, wenn V_DSMN niedriger ist als –0,2 V. Mit anderen Worten ist der Detektor in der Lage, Bodydiodenleitungsspannungen V_BDMNt5 bis hinunter zu 0,2 V zu erfassen. Wie aus Gleichung (2) zu erkennen ist, kann V_ref verwendet werden, um die Erfassungsschwellenwerte anzupassen. Wenn V_ref erhöht wird, wird der Sensor angepasst, um kleinere Bodydiodenleitungsspannungen zu erfassen, und umgekehrt. V_ref ist durch einen Kondensator C_C kapazitiv an die Versorgungsmasse VSS gekoppelt. Dies macht den BDCS 108 allgemein unempfindlich gegenüber einem Überschwingen auf VSS.
Nachstehend wird eine beispielhafte Totzeitsteuereinheit beschrieben.
5 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Totzeitsteuereinheitsschaltung (wie zum Beispiel die DTCU 106) gemäß einer Implementierung. Bei verschiedenen Implementierungen können andere Ausgestaltungen verwendet werden, um die hierin beschriebenen Funktionen auszuführen. Zum Beispiel kann die DTCU 106 ein Zustandsautomat sein, welcher die digitale Steuersequenz für die Leistungsschalter 102 und 104 erzeugt, wofür Steuersignale pmos_dig und nmos_dig ausgegeben werden. Wie oben diskutiert, steuern die erzeugten Steuersignale die drei unterschiedlichen Zustände: 1) Sowohl der eingangsseitige als auch der ausgangsseitige Leistungsschalter sind aus; 2) nur der eingangsseitige Leistungsschalter ist an und 3) nur der ausgangsseitige Leistungsschalter ist an.
Ein Beispiel für die Funktionsweise der DTCU 106 wird wie folgt veranschaulicht: Nach einem Zurücksetzen ist die DTCU 106 im Zustand 1, in welchem beide Steuersignale pmos_dig und nmos_dig einer logischen „Null“ entsprechen. An der ansteigenden Flanke eines Spannungspulses am Anschluss start_SW wechselt die DTCU 106 in den Zustand 2, in welchem pmos_dig auf eine logische „1“ übergeht. Die DTCU 106 verbleibt zumindest so lange in diesem Zustand, wie das Signal an start_SW einer logischen „1“ entspricht, was ermöglicht, eine minimale Zustandsdauer dieses Zustands zu definieren. Wenn das obere Stromlimit erfasst wird (das Signal an comp_p geht auf eine logische „1“ über, siehe auch 3), wechselt die DTCU 106 vom Zustand 2 in den Zustand 3. Das Signal an start_cnt_TD1 zeigt den Zustandsübergang an und wird um eine Verzögerung dint einer programmierbaren Verzögerungslinie verzögert. Dies bedeutet, dass die ansteigende Flanke des Steuersignals nmos_dig des ausgangsseitigen Schalters gemäß einem vordefinierten Multi-Bit-Wert (z.B. mit 5 Bit) von TD1 verzögert wird (siehe auch 3). Bei Empfang einer ansteigenden Flanke des Signals comp_n (d.h. bei Erfassen des unteren Stromlimits) geht die DTCU 106 wieder in den Zustand 1 über. Bei dem Zustandsübergang wird das Signal start_cnt_TD2 durch eine zweite programmierbare Verzögerungslinie verzögert. Dies bedeutet, dass die abfallende Flanke des Steuersignals nmos_dig für den ausgangsseitigen Schalter gemäß einem vordefinierten Wert von TD2 verzögert wird (siehe auch 3). Die programmierbare Verzögerungslinie besteht aus einem Ringoszillator, welcher einen asynchronen Multi-Bit-Abwärtszähler (z.B. mit 5 Bit) taktet. Der Oszillator startet, wenn das Signal start_cnt auf eine logische „1“ übergeht, und hält an, wenn der Zählerwert „Null“ wird. Bei einer Implementierung ist die Oszillatorfrequenz ungefähr 1 GHz, so dass die Auflösung der Verzögerungslinie ungefähr 1 ns ist. Da die Verzögerungsblöcke typischerweise nur für einige wenige Oszillatorzyklen aktiv sind, ist ihre Leistungsaufnahme vernachlässigbar.
Nachfolgend wird ein repräsentativer Optimierungsalgorithmus zur Steuerung von Schaltvorgängen eines DC-DC-Konverters beschrieben.
6 ist ein Flussdiagramm, welches einen beispielhaften Optimierungsalgorithmus 600 zur Steuerung von Schaltvorgängen eines DC-DC-Konverters 100 gemäß einer Implementierung veranschaulicht. Bei verschiedenen Implementierungen kann der beispielhafte Optimierungsalgorithmus 600 von einer DTCU 106 wie oben beschrieben oder von einer anderen Komponente oder anderen Komponenten verwendet werden, um die beschriebenen Funktionen auszuführen. Allgemein passt der Zustandsautomat 110 die anpassbaren Werte (TD1 und TD2) der programmierbaren Verzögerungslinie in der TDCU 106 gemäß der Ausgabe des Bodydiodenleitungssensors bzw. der Body-Leitungssensoren 108 an. Das in 4 gezeigte Blockdiagramm des Optimierungsalgorithmus 600 beschreibt einen beispielhaften Prozess. Bei dem dargestellten Beispiel werden zwei Bodydiodenleitungssensoren 108 verwendet, einer (BDCS1) zum Anschalten des Ausgangsleistungsschalters 104 und ein weiterer (BDCS2) zum Ausschalten des Ausgangsleistungsschalters 105. Diese Anordnung dient der Vereinfachung der Diskussion, da bei verschiedenen Implementierungen die beschriebenen Funktionen über einen einzigen BDCS 108 über mehr als zwei BDCS 108 ausgeführt werden können.
Wie oben beschrieben, kann der wenigstens eine BDCS 108 eine Ausgabe liefern, welche die anpassbaren Werte TD1 und TD2 bestimmt. Die anpassbaren Werte TD1 und TD2 bestimmen die Dauer von programmierbaren Verzögerungen, welche auf das Schalt-Timing für die Leistungsschalter 102 und 104 angewendet werden. Bei verschiedenen Implementierungen können eine oder mehrere programmierbare Verzögerungen dadurch ausgelöst werden, dass ein auf einer Eingangsleistungsstufe des DC-DC-Konverters 100 basierender Strom einen voreingestellten Stromschwellenwert erreicht.
Während eines Zurücksetzens bei Block 602 werden die voreingestellten (anpassbaren) Werte TD1 und TD2 initialisiert. Bei den Blöcken 604 und 606 prüft der Algorithmus 600 als nächstes, ob BDCS1 (Sens_T1 = „1“) oder ob BDCS2 (Sens_T2 = „1“) Bodydiodenleitung erfasst haben. Wenn zum Beispiel BDCS1 Bodydiodenleitung erfasst hat (bei Block 604) und der Wert von TD1 nicht einen Minimalwert erreicht hat (Block 612), dann wird der Wert von TD1 für die programmierbare Verzögerungslinie dekrementiert bzw. verringert (Block 614), was bedeutet, dass der ausgangsseitige Schalter 104 bei dem nächsten Schaltzyklus früher angeschaltet wird (die programmierbare Verzögerungsanzahl verringert wird).
Wenn alternativ BDCS1 keine Bodydiodenleitung erfasst hat (bei Block 604) und der Wert von TD1 nicht einen Maximalwert erreicht hat (Block 608), dann wird TD1 inkrementiert bzw. erhöht (Block 610). Folglich wird der ausgangsseitige Schalter 104 bei dem nächsten Schaltzyklus später angeschaltet (die programmierbare Verzögerungsanzahl wird erhöht).
Dies bedeutet, dass im stationären Zustand TD1 zwischen zwei Werten wechseln kann, wobei in einem Schaltzyklus Bodydiodenleitung erfasst wird und in dem nächsten Schaltzyklus keine Bodydiodenleitung erfasst wird. Bei einer Implementierung, in welcher die Auflösung der programmierbaren Verzögerungslinie ungefähr 1 ns ist, beträgt die verbleibende Bodydiodenleitungsdauer im Durchschnitt ungefähr 500 ps, was allgemein hinreichend für Hochfrequenzkonverter ist. Diese verbleibende Bodydiodenleitungsdauer kann weiter reduziert werden, indem die Auflösung der programmierbaren Verzögerungslinie erhöht wird. Es ist auch bedeutsam, dass die Auflösung der programmierbaren Verzögerungslinie ausreichend hoch gewählt wird, um zu vermeiden, dass aufgrund von großen Verzögerungszeitschritten Shoot-Through-Ströme durch die Leistungsschalter auftreten.
Wenn weiterhin BDCS2 Bodydiodenleitung erfasst hat (bei Block 606) und der Wert von TD1 nicht einen Maximalwert erreicht hat (Block 620), dann wird der Wert von TD2 für die programmierbare Verzögerungslinie inkrementiert bzw. erhöht (Block 622), was bedeutet, dass bei dem nächsten Schaltzyklus der ausgangsseitige Schalter 104 später ausgeschaltet wird (die progammierbare Verzögerungsanzahl wird erhöht).
Wenn alternativ BDCS2 keine Bodydiodenleitung erfasst hat (bei Block 606) und der Wert von TD2 nicht einen Minimalwert erreicht hat (Block 616), dann wird TD1 dekrementiert bzw. verringert (Block 618). Folglich wird bei dem nächsten Schaltzyklus der ausgangsseitige Schalter 104 früher ausgeschaltet (die programmierbare Verzögerungsanzahl wird verringert).
Nachfolgend wird ein beispielhafter Prozess zur Implementierung einer Leistungsschalter-Timingsteuerung beschrieben.
7 veranschaulicht einen repräsentativen Prozess 700 zur Implementierung einer Leistungsschalter-Timingsteuerung, welche eine Totzeitoptimierung für einen DC-DC-Konverter (wie zum Beispiel den DC-DC Konverter 100) beinhaltet. Der beispielhafte Prozess 700 beinhaltet eine Bestimmung, wann die Leistungsschalter (wie zum Beispiel die Leistungsschalter 102 und 104) des DC-DC-Konverters relativ zueinander an- und ausgeschaltet werden. Bei verschiedenen Implementierungen basiert die Bestimmung auf einer Erfassung von Bodydiodenleitung an einem oder mehreren von den Leistungsschaltern 102 und 104. Bei einer Implementierung kann die Funktion von einem oder mehreren der Schalter 102 und 104 basierend auf erfasster Bodydiodenleitung verzögert werden. Der Prozess 700 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1–6 beschrieben.
Es ist nicht beabsichtigt, dass die Reihenfolge, in welcher der Prozess beschrieben wird, als eine Einschränkung zu verstehen ist, und eine beliebige Anzahl der beschriebenen Prozessblöcke kann in einer beliebigen Reihenfolge kombiniert werden, um den Prozess oder alternative Prozesse zu implementieren. Außerdem können individuelle Blöcke aus dem Prozess entfernt werden, ohne den Umfang der hierin beschriebenen Konzepte zu verlassen. Darüber hinaus kann der Prozess in einer beliebigen geeigneten Hardware, Software, Firmware oder Kombination davon implementiert werden, ohne vom Umfang der hierin beschriebenen Konzepte abzuweichen.
Bei Block 702 entspricht ein auf einem ersten Schalter (wie zum Beispiel der Eingangsleistungsschalter 102) basierender Strom einem Stromschwellenwert. Bei einer Implementierung ist der Strom der Spulenausgangsstrom und der Stromschwellenwert ist ein oberes Stromlimit.
Bei Block 704 wird basierend darauf, dass der Strom dem Stromschwellenwert entspricht, der erste Schalter ausgeschaltet. Bei einer Implementierung umfasst das Ausschalten des ersten Schalters ein Ausschalten einer Eingangsstufe eines DC-DC-Konverters. Der erste Schalter kann sich somit in der Eingangsstufe eines DC-DC-Konverters befinden. Gleichzeitig wird bei Block 706 eine programmierbare Zeitverzögerung ausgelöst. Bei einer Implementierung basiert die programmierbare Zeitverzögerung auf einem anpassbaren Wert (wie zum Beispiel dem anpassbaren Wert TD1).
Bei Block 708 wird an dem Ende der programmierbaren Zeitverzögerung ein zweiter Schalter (wie zum Beispiel der Ausgangsleistungsschalter 104) angeschaltet. Bei einer Implementierung umfasst das Anschalten des zweiten Schalters ein Anschalten einer Ausgangsstufe des DC-DC-Konverters. Der zweite Schalter kann somit in einer Ausgangsstufe eines DC-DC-Konverters angeordnet sein.
Bei Block 710 wird der anpassbare Wert basierend auf einer Bodydiodenleitung von wenigstens einem von dem ersten Schalter oder dem zweiten Schalter angepasst. Der anpassbare Wert wird nach der Anpassung im nächsten Schaltzyklus auf die programmierbare Verzögerung angewendet.
Bei einer Implementierung umfasst der Prozess 700 darüber hinaus ein Messen der Bodydiodenleitung für wenigstens einen von dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter. Bei einer solchen Implementierung kann die Messung durch einen Bodydiodenleitungssensor (wie zum Beispiel den BDCS 108) ausgeführt werden.
Bei einer weiteren Implementierung umfasst der Prozess 700 darüber hinaus ein Anpassen des anpassbaren Werts in aufeinanderfolgenden Schaltzyklen des zweiten Schalters. Bei dieser Implementierung wird die Bodydiodenleitung an dem zweiten Schalter mit jedem weiteren Schaltzyklus minimiert bzw. verringert.
Bei einer weiteren Implementierung umfasst der Prozess 700 darüber hinaus ein Auslösen einer zweiten programmierbaren Zeitverzögerung, welche auf einem zweiten anpassbaren Wert basiert, wenn der auf dem ersten Schalter basierende Strom einem zweiten Stromschwellenwert entspricht. Am Ende der zweiten programmierbaren Zeitverzögerung wird der zweite Schalter ausgeschaltet. Bei einer Implementierung kann das Ausschalten des zweiten Schalters ein Ausschalten der Ausgangsstufe des DC-DC-Konverters umfassen. Der zweite Schalter kann somit in der Ausgangsstufe des DC-DC-Konverters angeordnet sein.
Bei einer Implementierung umfasst der Prozess 700 darüber hinaus ein Anpassen des zweiten anpassbaren Werts basierend auf einer Bodydiodenleitung von wenigstens einem von dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter. Bei einem Beispiel beinhaltet der Prozess 700 ein Anpassen des zweiten anpassbaren Werts, so dass der zweite Schalter ausgeschaltet wird, wenn der auf dem ersten Schalter basierende Strom Null wird.
Bei alternativen Implementierungen können andere Techniken in dem Prozess 700 in verschiedenen Kombinationen einbezogen sein, ohne den Umfang dieser Offenbarung zu verlassen.
Zusammenfassend versteht es sich somit, obwohl die obigen Implementierungen unter Verwendung einer für strukturelle Merkmale und/oder verfahrensbasierte Maßnahmen spezifischen Terminologie beschrieben wurden, dass die Implementierungen nicht notwendig auf die beschriebenen spezifischen Merkmale oder Maßnahmen beschränkt sind. Vielmehr werden die spezifischen Merkmale und Maßnahmen offenbart als repräsentative Ausgestaltungen zur Implementierung von beispielhaften Vorrichtungen und Techniken.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines DC-DC-Konverters (100), umfassend: Ausschalten eines ersten Schalters (102), wenn ein auf dem ersten Schalter (102) basierender Strom einem ersten Stromschwellenwert entspricht; Auslösen einer Zeitverzögerung, welche auf einem anpassbaren Wert (TD1) basiert; Anschalten eines zweiten Schalters (104) am Ende der Zeitverzögerung; und Anpassen des anpassbaren Werts (TD1) basierend auf einer Bodydiodenleitung von wenigstens einem von dem ersten Schalter (102) und dem zweiten Schalter (104).
Verfahren nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend ein Messen der Bodydiodenleitung für wenigstens einen von dem ersten Schalter (102) und dem zweiten Schalter (104).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, darüber hinaus umfassend ein Anpassen des anpassbaren Werts (TD1) in aufeinanderfolgenden Schaltzyklen des zweiten Schalters (104), so dass die Bodydiodenleitung mit jedem weiteren Schaltzyklus reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, darüber hinaus umfassend: Auslösen einer zweiten Zeitverzögerung, welche auf einem zweiten anpassbaren Wert (TD2) basiert, wenn der auf dem ersten Schalter (102) basierende Strom einem zweiten Stromschwellenwert entspricht; Ausschalten des zweiten Schalters (104) am Ende der zweiten Zeitverzögerung; und Anpassen des zweiten anpassbaren Werts (TD2) basierend auf einer Bodydiodenleitung von wenigstens einem von dem ersten Schalter (102) und dem zweiten Schalter (104).
Verfahren nach Anspruch 4, darüber hinaus umfassend ein Anpassen des zweiten anpassbaren Werts (TD2), so dass der zweite Schalter (104) ausgeschaltet wird, wenn der auf dem ersten Schalter (102) basierende Strom Null wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausschalten des ersten Schalters (102) ein Ausschalten einer Eingangsstufe des DC-DC-Konverters (100) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschalten des zweiten Schalters (104) ein Anschalten einer Ausgangsstufe des DC-DC-Konverters (100) umfasst.
Verfahren umfassend: Anpassen eines anpassbaren Werts (TD1) gemäß einer Bodydiodenleitung an einem Ausgangsstufenschalter (104) eines DC-DC-Konverters (100); Bestimmen einer Zeitverzögerung, welche auf dem anpassbaren Wert (TD1) basiert; und Anschalten des Ausgangsstufenschalters (104) des DC-DC-Konverters (100) am Ende der Zeitverzögerung.
Verfahren nach Anspruch 8, darüber hinaus umfassend: Verringern des anpassbaren Werts (TD1), wenn an dem Ausgangsstufenschalter (104) des DC-DC-Konverters (100) Bodydiodenleitung erfasst wird; und Erhöhen des anpassbaren Werts (TD1), wenn an dem Ausgangsstufenschalter (104) des DC-DC-Konverters (100) keine Bodydiodenleitung erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, darüber hinaus umfassend ein früheres Anschalten des Ausgangsstufenschalters (104) des DC-DC-Konverters (100) in einem nächsten Schaltzyklus, wenn an dem Ausgangsstufenschalter (104) des DC-DC-Konverters (100) Bodydiodenleitung erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–10, darüber hinaus umfassend: Anpassen eines zweiten anpassbaren Werts (TD2) gemäß der Bodydiodenleitung an dem Ausgangsstufenschalter (104) des DC-DC-Konverters (100); Bestimmen einer zweiten Zeitverzögerung, welche auf dem zweiten anpassbaren Wert (TD2) basiert; und Ausschalten des Ausgangsstufenschalters (104) des DC-DC-Konverters (100) am Ende der programmierbaren Zeitverzögerung.
Verfahren nach Anspruch 11, darüber hinaus umfassend: Erhöhen des zweiten anpassbaren Werts (TD2), wenn an dem Ausgangsstufenschalter (104) des DC-DC-Konverters (100) Bodydiodenleitung erfasst wird; und Verringern des zweiten anpassbaren Werts (TD2), wenn an dem Ausgangsstufenschalter (104) des DC-DC-Konverters (100) keine Bodydiodenleitung erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–12, darüber hinaus umfassend ein Beginnen der Zeitverzögerung, wenn ein auf einer Ausgangsstufe (104) des DC-DC-Konverters (100) basierender Strom einem voreingestellten Stromschwellenwert entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8–13, wobei in einem stationären Zustand der anpassbare Wert (TD1) zwischen zwei Werten wechselt, wobei in einem Schaltzyklus Bodydiodenleitung erfasst wird und in einem nächsten Schaltzyklus keine Bodydiodenleitung erfasst wird.
Vorrichtung, umfassend: einen ersten Leistungsschalter (102) zum Steuern einer Eingangsleistung, wobei der erste Leistungsschalter (102) eingerichtet ist, abgeschaltet zu werden, wenn ein auf dem ersten Leistungsschalter (102) basierender Strom einem Stromschwellenwert entspricht; einen zweiten Leistungsschalter (104) zum Steuern einer Ausgangsleistung, wobei der zweite Leistungsschalter eingerichtet ist, am Ende einer Zeitverzögerung angeschaltet zu werden; einen Detektorblock (108), welcher zum Erfassen einer Bodydiodenleitung an dem zweiten Leistungsschalter (104) eingerichtet ist; und einen Steuerungsblock (106), welcher zur Steuerung eines Timings des zweiten Leistungsschalters (104) unter Verwendung der Zeitverzögerung und basierend auf der erfassten Bodydiodenleitung eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, darüber hinaus umfassend eine programmierbare Verzögerungslinie, welche eingerichtet ist, bei Empfang eines Auslösesignals eine Betätigung des zweiten Leistungsschalters (104) zu verzögern.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei der zweite Leistungsschalter (104) eingerichtet ist, am Ende einer zweiten Zeitverzögerung abgeschaltet zu werden.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die zweite Zeitverzögerung auf einem zweiten anpassbaren Wert (TD2) basiert.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Steuerungsblock (106) eingerichtet ist, wenigstens einen von dem anpassbaren Wert (TD1) und dem zweiten anpassbaren Wert (TD2) basierend auf der erfassten Bodydiodenleitung anzupassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–19, wobei wenigstens einer von dem ersten Leistungsschalter (102) und dem zweiten Leistungsschalter (104) mehrere Schalter umfasst.
Vorrichtung zur Steuerung eines DC-DC-Konverters (100), umfassend: einen Detektorblock (108), welcher eingerichtet ist, eine Bodydiodenleitung an einem Ausgangsleistungsschalter (104) des DC-DC-Konverters (100) zu erfassen; und einen Steuerungsblock (106), welcher eingerichtet ist, ein Timing des Ausgangsleistungsschalters (104) des DC-DC-Konverters (100) basierend auf der erfassten Bodydiodenleitung zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei der Steuerungsblock (106) eingerichtet ist, bei Empfang eines Auslösesignals eine Betätigung des Ausgangsleistungsschalters (104) des DC-DC-Konverters zu verzögern.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das Auslösesignal darauf basiert, dass ein Strom an einer Eingangsstufe des DC-DC-Konverters (100) einen Schwellenwert kreuzt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21–23, wobei der Steuerungsblock (106) eingerichtet ist, das Timing des Ausgangsleistungsschalters (104) des DC-DC-Konverters (100) relativ zu einem Eingangsleistungsschalter (102) des DC-DC-Konverters (100) zu steuern, so dass die Bodydiodenleitung an dem Ausgangsleistungsschalter (104) des DC-DC-Konverters (100) minimiert wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21–24, darüber hinaus umfassend einen digitalen Zustandsautomaten (110), welcher eingerichtet ist, Steuerungssignale zu erzeugen, welche zur Steuerung des Timings des Ausgangsleistungsschalters (104) des DC-DC-Konverters (100) ausgestaltet sind.