DE102012216133A1

DE102012216133A1 - Dc/dc-wandler, verfahren für das bereitstellen einer ausgangsspannung auf der basis einer eingangsspannung und computerprogramm

Info

Publication number: DE102012216133A1
Application number: DE102012216133A
Authority: DE
Inventors: Stephan Henzler
Original assignee: Intel Mobile Communications GmbH
Current assignee: Apple Inc
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2013-03-14
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: CN103001486A; US20130063100A1; CN103001486B; DE102012216133A9; US9219411B2; DE102012216133B4

Abstract

Ein DC/DC-Wandler umfasst einen Schaltwandler, um eine Ausgangsspannung basierend auf einer Eingangsspannung bereitzustellen, und einen Ansteuersignal-Generator, der konfiguriert ist, ein Ansteuersignal für den Schaltwandler bereitzustellen. Der Ansteuersignal-Generator ist konfiguriert, um zwischen einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und einem Pulse-Skipping-(Auslassung der Bereitstellung eines Impulses)-Modus zu wechseln. Des Weiteren ist der Ansteuersignal-Generator konfiguriert, um eine Einstellung einer Impulserzeugung anzupassen, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.

Description

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind mit einem DC/DC-Wandler verbunden. Weitere Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind mit einem Verfahren verbunden, um eine Ausgangsspannung auf der Basis von einer Eingangsspannung bereitzustellen. Weitere Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind mit einem Computerprogramm verbunden.
Einige Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind mit einem Schaltzyklus-Controller für einen Schaltspannungswandler verbunden.
DC/DC-Wandler werden in einer sehr großen Anzahl von Anwendungen verwendet. Beispielsweise werden DC/DC-Wandler verwendet, um eine zweite Gleichspannung auf der Basis von einer ersten Gleichspannung bereitzustellen. Beispielsweise werden DC/DC-Wandler verwendet, wo es effizienter erscheint, eine einzelne Gleichspannung von einem AC/DC-Wandler über eine Schaltung zu verteilen und unterschiedliche Gleichspannungen lokal in der Nähe der Verbraucher bereitzustellen. Außerdem werden DC/DC-Wandler häufig in batteriebetriebenen Geräten verwendet, um die Versorgungsspannung für die Schaltung auf der Basis von der Batteriespannung bereitzustellen, die sich von der Versorgungsspannung der Schaltung unterscheiden und zeitlich variieren kann.
In vielen Anwendungen ist es wünschenswert, einen DC/DC-Wandler an stark variierende Belastungszustände anpassen zu können. Beispielsweise ist dies erforderlich, wenn die durch den DC/DC-Wandler bereitgestellte Schaltung sowohl in einem Hochleistungsmodus als auch in einem Energiesparmodus oder Ruhemodus arbeiten kann, wo die Stromaufnahme nahezu Null, aber nicht gleich Null ist. Des Weiteren ist erkannt worden, dass die Effizienz eines DC/DC-Wandlers in beiden Betriebszuständen, d. h., sowohl unter hoher Last als auch unter niedriger Last, so hoch wie möglich sein sollte.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen DC/DC-Wandler und ein Verfahren mit verbesserten Charakteristika bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung erzeugt einen DC/DC-Wandler, der einen Schaltwandler umfasst, um eine Ausgangsspannung auf der Basis von einer Eingangsspannung bereitzustellen, und einen Ansteuersignal-Generator, der konfiguriert ist, das Ansteuersignal für den Schaltwandler bereitzustellen. Der Ansteuersignal-Generator ist konfiguriert, um zwischen einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und einem Pulse-Skipping- -Modus bzw. Puls-Überspring-Modus (Auslassung der Bereitstellung eines Impulses) zu wechseln. Der Ansteuersignal-Generator ist konfiguriert, um eine Einstellung einer Impulserzeugung anzupassen, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung erzeugt einen DC/DC-Wandler, der ein Mittel umfasst, um eine Ausgangsspannung auf der Basis von einer Eingangsspannung bereitzustellen, und ein Mittel, um ein Ansteuersignal für das Mittel bereitzustellen, um die Ausgangsspannung auf der Basis von der Eingangsspannung bereitzustellen. Das Mittel, um das Ansteuersignal bereitzustellen, ist konfiguriert, um zwischen einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und einem Pulse-Skipping-Modus zu wechseln. Das Mittel, um das Ansteuersignal bereitzustellen, ist auch konfiguriert, eine Einstellung einer Impulserzeugung anzupassen, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung erzeugt ein Verfahren, um eine Ausgangsspannung auf der Basis von einer Eingangsspannung unter Verwendung eines Schaltwandlers bereitzustellen. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Ansteuersignals für den Schaltwandler und die Umschaltung eines Schalters des Schaltwandlers basierend auf dem Ansteuersignal, um die Ausgangsspannung auf der Basis von der Eingangsspannung bereitzustellen. Das Bereitstellen des Ansteuersignals umfasst das Bereitstellen des Ansteuersignals in einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und das Bereitstellen des Ansteuersignals in einem Pulse-Skipping-Modus, wobei eine Umschaltung zwischen dem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und dem Pulse-Skipping-Modus ausgeführt wird. Des Weiteren wird eine Einstellung einer Impulserzeugung angepasst, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung erzeugt ein Computerprogramm, das Anweisungen auf einem nichtflüchtigen Medium umfasst, um ein Verfahren auszuführen und ein Ansteuersignal für einen Schaltwandler bereitzustellen, wobei das Verfahren, um das Ansteuersignal bereitzustellen, das Bereitstellen des Ansteuersignals in einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und das Bereitstellen des Ansteuersignals in einem Pulse-Skipping-Modus umfasst, und wobei eine Umschaltung zwischen dem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und dem Pulse-Skipping-Modus ausgeführt wird. Eine Einstellung einer Impulserzeugung wird angepasst, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
Ausführungsformen gemäß der Erfindung werden anschließend unter Bezugnahme auf die eingeschlossenen Figuren beschrieben, wobei:
1 ein Blockschaltbild eines DC/DC-Wandlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 zeigt eine schematische Darstellung eines DC/DC-Betriebs mit einem verbesserten Pulse-Skipping-Mechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt ein Blockschaltbild eines DC/DC-Wandlers unter Verwendung des vorgeschlagenen Pulse-Skipping-Mechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 zeigt ein Blockschaltbild einer alternativen Implementierung eines DC/DC-Wandlers unter Verwendung des vorgeschlagenen Pulse-Skipping-Mechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt eine grafische Darstellung von Signalen in einem konventionellen DC/DC-Wandler;
6 zeigt eine grafische Darstellung von Signalen in einem DC/DC-Wandler unter Verwendung des vorgeschlagenen Pulse-Skipping-Schemas mit einem mittleren Minimalimpuls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7 zeigt eine grafische Darstellung von Signalen in einem DC/DC-Wandler unter Verwendung des vorgeschlagenen Pulse-Skipping-Schemas mit einem großen Minimalimpuls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
8a zeigt eine grafische Darstellung von Signalen in einem DC/DC-Wandler gemäß 3;
8b zeigt eine gezoomte Repräsentation der Signale von 8a;
9a zeigt eine grafische Darstellung von Signalen in einem DC/DC-Wandler gemäß 4;
9b zeigt eine gezoomte Repräsentation der Signale von 9a;
10a zeigt eine Pseudoprogrammcode-Repräsentation eines Steuerkonzeptes, das im DC/DC-Wandler gemäß 3 verwendet werden kann;
10b zeigt eine Pseudoprogrammcode-Repräsentation eines Steuerkonzeptes, das im DC/DC-Wandler gemäß 4 verwendet werden kann;
11 zeigt eine schematische Darstellung einer konventionellen Betrieb eines DC/DC-Wandlers mit Pulse-Skipping bei Strömen niedriger Last; und
12 zeigt eine schematische Block-Darstellung eines DC/DC-Wandlers mit einem konventionellen Pulse-Skipping-Mechanismus.
1 zeigt ein Blockschaltbild eines DC/DC-Wandlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der DC/DC-Wandler 100 gemäß 1 umfasst einen Schaltwandler 110, um eine Ausgangsspannung 114 auf der Basis von einer Eingangsspannung 112 bereitzustellen. Der DC/DC-Wandler 100 umfasst auch einen Ansteuersignal-Generator 120 der konfiguriert ist, um ein Ansteuersignal 122 (auch manchmal mit PBM bezeichnet) für den Schaltwandler 110 bereitzustellen. Der Ansteuersignal-Generator 120 ist konfiguriert, um zwischen einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus, in dem das Ansteuersignal beispielsweise für jeden Schaltzyklus aktiviert wird und einem Pulse-Skipping-Modus, in dem das Ansteuersignal beispielsweise in mindestens einem Schaltzyklus inaktiv bleibt, zu wechseln. Der Ansteuersignal-Generator 120 ist konfiguriert, um eine Einstellung einer Impulserzeugung anzupassen, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
Der DC/DC-Wandler bringt den Vorteil mit sich, dass eine Effizienz im Fall von geringer Last vergrößert werden kann. Bei der Anpassung der Einstellung der Impulserzeugung, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus, kann die Anzahl an unter sehr niedrigen Lastzuständen generierten Impulsen vermindert werden. Wenn akzeptiert wird, dass ein erster Impuls im Anschluss an ein Pulse-Skipping länger ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus, kann eine Dauer des Pulse-Skippings verlängert werden, was hilft, die dynamischen Verluste zu reduzieren, die durch die Aktivierung und Deaktivierung des Schalters von Schaltwandler 110 verursacht werden. Des Weiteren können ein hoher Dynamikbereich und eine schnelle Reaktionszeit unter Mittellast-Zuständen erreicht werden, indem die Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus ausreichend klein eingestellt wird. Somit bringt der DC/DC-Wandler 100 sowohl eine gute Reaktion auf Lastwechsel als auch kleine Verluste unter Niedriglastzuständen mit sich.
Im Folgenden werden einige optionale Verbesserungen des DC/DC-Wandlers 100 beschrieben.
Bei einer Ausführungsform ist der DC/DC-Wandler 100 ein synchroner DC/DC-Wandler. In diesem Fall umfasst der DC/DC-Wandler einen Taktgeber, der konfiguriert ist, um eine Abfolge von Schaltzyklen zu definieren, die beispielsweise die gleiche zeitliche Dauer umfassen können. Der Ansteuersignal-Generator 120 kann in diesem Fall konfiguriert sein, um einen Impuls des Ansteuersignals 122 für jeden Schaltzyklus in einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus bereitzustellen. Des Weiteren kann der Ansteuersignal-Generator konfiguriert sein, die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals in einem oder mehreren Schaltzyklen im Pulse-Skipping-Modus auszulassen, um dadurch ein Pulse-Skipping auszuführen. Es wurde festgestellt, dass das Konzept gemäß der vorliegenden Erfindung für die Anwendung in einem synchronen DC/DC-Wandler gut geeignet ist und dass ein hohe Effizienz mit der Verwendung eines solchen synchronen DC/DC-Wandlers erreicht werden kann. Des Weiteren ist festgestellt worden, dass ein synchroner DC/DC-Wandler mit geringem Aufwand als ein DC/DC-Wandler bei dem sich die Arbeitsfrequenz ändert implementiert werden kann. Außerdem generiert ein synchroner DC/DC-Wandler unter Verwendung von Schaltzyklen der gleichen zeitlichen Dauer ein gut voraussagbares harmonisches Spektrum, sodass eine Eingangsfilterung und/oder Ausgangsfilterung gut angepasst werden kann, um dadurch eine Interferenz zu reduzieren.
Bei einer Ausführungsform kann der Ansteuersignal-Generator 120 optional konfiguriert sein, um einen Arbeitszyklus (beispielsweise einen tatsächlichen Arbeitszyklus) von den Impulsen des Ansteuersignals 122 im Nicht-Pulse-Skipping-Modus basierend auf einem Vergleich (wie beispielsweise einer Differenzenbildung) zwischen der Ausgangsspannung 114 und einer Referenzspannung anzupassen, sodass die Mindestlänge eines Impulses eingehalten wird (beispielsweise, sodass eine Mindestlänge eines Impulses nicht unter einer Länge liegt, die durch einen Schwellenwertarbeitszykluswert definiert ist). Mit anderen Worten wird ein Bereich der Arbeitszyklusanpassung (der beispielsweise die Form einer Arbeitszyklusregulierung annehmen kann) im Nicht-Pulse-Skipping-Modus begrenzt, sodass übermäßig kurze Impulse (die eine Impulsdauer unter der Minimalimpulsdauer aufweisen) des Ansteuersignals 122 vermieden werden. Es wurde festgestellt, dass es empfehlenswert ist, die Mindestlänge (oder gleichwertig den Arbeitszyklus) der Impulse des Ansteuersignals 122 zu begrenzen, da sehr kurze Impulse des Ansteuersignals 122 in einer schwachen Effizienz des DC/DC-Wandlers oder gar in einer Fehlfunktion des Schaltwandlers resultieren würden.
Bei einer Ausführungsform kann der Ansteuersignal-Generator 120 optional konfiguriert sein, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation basierend auf dem Vergleich (wie beispielsweise einer Differenzenbildung) zwischen der Ausgangsspannung 114 und der Referenzspannung sowohl im Pulse-Skipping-Modus als auch im Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu erhalten (beispielsweise selbst zu generieren oder von einer externen Regelschaltung zu empfangen). In diesem Fall ist der Ansteuersignal-Generator 120 konfiguriert, um die gewünschte Arbeitszyklusinformation (die auch als eine beabsichtigte Arbeitszyklusinformation betrachtet werden kann) mit einer Schwellenwertarbeitszyklusinformation (die einen Schwellenwertarbeitszykluswert repräsentiert) zu vergleichen und vom Nicht-Pulse-Skipping-Modus zum Pulse-Skipping-Modus zu wechseln, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich der Schwellenwertarbeitszyklusinformation ist. Dementsprechend gibt es ein zuverlässiges Kriterium zur Umschaltung vom Nicht-Pulse-Skipping-Modus zum Pulse-Skipping-Modus, das einen unerwünscht frühen Übergang zum Pulse-Skipping-Modus vermeidet.
Bei einer Ausführungsform kann der Ansteuersignal-Generator 120 optional konfiguriert sein, um selektiv die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals 122 auszulassen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation (die beispielsweise durch eine digitale Informationsrepräsentation oder durch ein Analogsignal repräsentiert werden kann) kleiner oder gleich des von der Schwellenwertarbeitszyklusinformation repräsentierten Schwellenwertarbeitszykluswertes ist. Des Weiteren kann der Ansteuersignal-Generator 120 optional konfiguriert sein, um die Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf das Versäumnis der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals 122 von einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert auf einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert zu vergrößern, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an das Pulse-Skipping (das typischerweise durch das Versäumnis der Bereitstellung eines Impulses eines Ansteuersignals begonnen wird und für ein oder mehrere der Schaltzyklen andauern kann) größer ist als die Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus. Mit anderen Worten gibt es bei der Umschaltung zwischen dem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und dem Pulse-Skipping-Modus eine Hysterese in Bezug auf die gewünschte Arbeitszyklusinformation, die dabei hilft, die Effizienz des DC/DC-Wandlers 100 selbst unter Niedriglastzuständen ausreichend hoch zu halten. Speziell wird ein Pulse-Skipping (d. h., die Auslassung der Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals 122) initiiert, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation unter den ersten Arbeitszyklusschwellwert fällt und die Bereitstellung von Impulsen des Ansteuersignals nur fortgesetzt wird, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation den zweiten Arbeitszyklusschwellwert (der größer ist als der erste Arbeitszykluswert) erreicht oder überschreitet. Somit werden der hohe Dynamikbereich und die schnelle Reaktionszeit des Nicht-Pulse-Skipping-Modus aufrechterhalten, bis die gewünschte Arbeitszyklusinformation den ersten Schwellenwertarbeitszykluswert erreicht oder unter diesen fällt. Jedoch wird die gute Energieeffizienz des Pulse-Skipping-Modus aufrechterhalten, bis die gewünschte Arbeitszyklusinformation den zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert erreicht oder überschreitet, sobald in den Pulse-Skipping-Modus übergegangen wurde (d. h., ein oder mehrere Impulse sind ausgelassen oder übersprungen worden).
Alternativ kann die Schwellenwertarbeitszyklusinformation abhängig von der Anzahl an übersprungenen Schaltimpulsen allmählich vergrößert werden.
Bei einer Ausführungsform ist der Ansteuersignal-Generator 120 optional konfiguriert, die Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals nach dem Auslassen von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals fortzusetzen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation größer oder gleich der Schwellenwertarbeitszyklusinformation ist (die auf den zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert als Reaktion auf das Auslassen von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals eingestellt ist). In diesem Fall ist der Ansteuersignal-Generator 120 konfiguriert, die Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Wiederaufnahme der Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals 122 erneut zu reduzieren (d. h., als Reaktion auf die Tatsache, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation den zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert erreicht oder überschreitet). Dementsprechend ist die oben erwähnte Hysterese unter Verwendung eines einfachen Konzeptes implementiert.
Bei einer Ausführungsform ist der Ansteuersignal-Generator 120 konfiguriert, die Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Wiederaufnahme der Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals auf den Schwellenwertarbeitszykluswert zurückzusetzen. Dementsprechend kann eine einfache Umschaltung zwischen zwei Schwellenwertarbeitszykluswerten verwendet werden. Jedoch kann eine unterschiedliche Anpassung der Schwellenwertarbeitszykluswerte (beispielsweise ein gleichmäßiger Übergang vom zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert nach unten zum ersten Schwellenwertarbeitszykluswert) verwendet werden.
Bei einer Ausführungsform ist der Ansteuersignal-Generator 120 optional konfiguriert, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation zu erhalten und vom Nicht-Pulse-Skipping-Modus zum Pulse-Skipping-Modus zu wechseln, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert ist. Der Ansteuersignal-Generator 120 ist weiter konfiguriert, um vom Pulse-Skipping-Modus zum Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu wechseln, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation größer oder gleich dem zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert ist, wobei sich der erste Schwellenwertarbeitszykluswert vom zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert unterscheidet (wobei der erste Schwellenwertarbeitszykluswert typischerweise einen kleineren Arbeitszyklus der Impulse des Ansteuersignals repräsentiert als der zweite Schwellenwertarbeitszykluswert). Somit kann ein Hysteresemechanismus, um zwischen den unterschiedlichen Modi zu wechseln, leicht implementiert werden.
Bei einer Ausführungsform ist der Ansteuersignal-Generator optional konfiguriert, um eine gewünschte Arbeitszyklusinformation (beispielsweise auf der Basis von einem Vergleich zwischen der Ausgangsspannung 114 und der Referenzspannung) zu erhalten. In diesem Fall ist der Ansteuersignal-Generator 120 konfiguriert, die Impulse des Ansteuersignals 122 im Nicht-Pulse-Skipping bereitzustellen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation größer oder gleich einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert ist. Des Weiteren ist der Ansteuersignal-Generator 120 in diesem Fall konfiguriert, in den Pulse-Skipping-Modus überzugehen, in dem die Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals als Reaktion darauf, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation den ersten Schwellenwertarbeitszykluswert erreicht oder diesen unterschreitet, ausgelassen wird. Des Weiteren ist der Signalgenerator konfiguriert, die Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals nach dem Versäumnis der Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen nur fortzusetzen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert erreicht oder überschreitet, wobei der zweite Schwellenwertarbeitszykluswert größer ist als der erste Schwellenwertarbeitszykluswert.
Bei einer Ausführungsform ist der Ansteuersignal-Generator 120 optional konfiguriert, die Impulse 122 des Ansteuersignals bereitzustellen, sodass ein Arbeitszyklus der Impulse des Ansteuersignals 122 von der gewünschten Arbeitszyklusinformation bestimmt wird, sodass eine Länge eines Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als die Mindestlänge eines Impulses, der durch den ersten Schwellenwertarbeitszykluswert bestimmt wird. Mit anderen Worten wird die Bereitstellung eines vergleichsweise langen Impulses nach einem Pulse-Skipping mit geringem Aufwand durch Anpassung der Länge (oder gleichwertig des Arbeitszyklus) der Impulse des Ansteuersignals 122 basierend auf der gewünschten Arbeitszyklusinformation und durch die Wiederaufnahme der Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals 122 nach einem Pulse-Skipping nur erreicht, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation erheblich größer ist als der erste Schwellenwertarbeitszykluswert (welcher wiederum die Mindestlänge oder den Arbeitszyklus von Impulsen des Ansteuersignals im Nicht-Pulse-Skipping-Modus repräsentiert). Dementsprechend kann der Ansteuersignal-Generator 120 so ausgelegt sein, dass die Länge (oder der Arbeitszyklus) des Ansteuersignals 122 sowohl im Nicht-Pulse-Skipping-Modus als auch im Pulse-Skipping-Modus in der gleichen festen Abhängigkeit von der gewünschten Arbeitszyklusinformation steht, was die Auslegung des Ansteuersignal-Generators erleichtert. Zur gleichen Zeit kann die gewünschte Arbeitszyklusinformation verwendet werden, um zu entscheiden, ob ein Impuls bereitzustellen ist oder nicht. Somit ist eine sehr einfache Implementierung möglich.
Bei einer Ausführungsform ist der Ansteuersignal-Generator 120 optional konfiguriert, um eine gewünschte Arbeitszyklusinformation basierend auf dem Vergleich (wie beispielsweise einer Differenzenbildung) zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung sowohl im Pulse-Skipping-Modus als auch im Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu erhalten. In diesem Fall ist der Ansteuersignal-Generator 120 konfiguriert, die gewünschte Arbeitszyklusinformation im Pulse-Skipping-Modus selektiv zu inkrementieren (d. h., wenn ein oder mehrere vorherige Impulse des Ansteuersignals übersprungen wurden, oder wenn eine Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals ausgelassen wurde), um eine modifizierte Arbeitszyklusinformation von der gewünschten Arbeitszyklusinformation abzuleiten, sodass ein Arbeitszyklus eines Impulses des Ansteuersignals 122 im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als ein durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation (für den Impuls) beschriebener Arbeitszyklus. Somit ist ein weiterer sehr einfacher Mechanismus für die künstliche Verlängerung einer Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping geschaffen. Unter Verwendung dieses Mechanismus kann eine einfache Umschaltung zwischen dem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und dem Pulse-Skipping-Modus implementiert werden (beispielsweise ohne jede Hysterese), während es noch immer möglich ist, eine Verbesserung der Effizienz zu erhalten, die von der Verlängerung des ersten Impulses im Anschluss an das Pulse-Skipping bewirkt wird. Des Weiteren ist es mit moderatem Aufwand typischerweise möglich, selektiv die gewünschte Arbeitszyklusinformation zu vergrößern, die in der gleichen Weise und unabhängig von der Betriebsweise (Nicht-Pulse-Skipping-Modus oder Pulse-Skipping-Modus) bereitgestellt werden kann. Das selektive Inkrement der gewünschten Arbeitszyklusinformation, um die modifizierte Arbeitszyklusinformation abzuleiten, kann unter Verwendung einer digitalen Schaltung oder einer Analogschaltung ausgeführt werden, welche auch immer in der spezifischen Implementierung geeignet ist.
Bei einer Ausführungsform ist der Ansteuersignal-Generator optional konfiguriert, das Inkrement der gewünschten Arbeitszyklusinformation als Reaktion auf eine Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals zu deaktivieren, bis ein nächstes Pulse-Skipping auftritt. Somit kann das Inkrement der gewünschten Arbeitszyklusinformation (um die modifizierte Arbeitszyklusinformation zu erhalten) im Anschluss an ein Pulse-Skipping auf einen ersten Impuls begrenzt werden, was eine besonders gute Regulierungseigenschaft mit vergleichsweise kleiner Welligkeit mit sich bringen kann.
Jedoch können bei einer weiteren Ausführungsform, Längen (oder Arbeitszyklen) von mehr als einem Impuls des Ansteuersignals unmittelbar im Anschluss an ein Pulse-Skipping (beispielsweise im Vergleich mit einer Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus oder mit einer Länge, die durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation beschrieben wird) vergrößert werden. Mit anderen Worten kann der Ansteuersignal-Generator so konfiguriert sein, dass die ersten N Impulse (beispielsweise des Ansteuersignals) im Anschluss an ein Pulse-Skipping (beispielsweise in Bezug auf ihre Länge oder den Arbeitszyklus) vergrößert sind (wobei N größer sein kann als 1). Dies kann beispielsweise in einem erhöhten Spitzenstrom von Stromimpulsen im Schaltwandler resultieren.
Bei einer Ausführungsform kann der Ansteuersignal-Generator 120 optional konfiguriert sein, die gewünschte Arbeitszyklusinformation mit einem vorbestimmten Schwellenwertarbeitszykluswert zu vergleichen, zu entscheiden, ob ein Impuls des Ansteuersignals 122 bereitzustellen ist oder ob die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals 122 ausgelassen werden soll. In diesem Fall kann der vorbestimmte Schwellenwertarbeitszykluswert davon unabhängig sein, ob der vorherige Impuls übersprungen wurde oder nicht. Dementsprechend kann eine Welligkeit im Pulse-Skipping-Modus einigermaßen klein gehalten werden. Jedoch kann eine Gesamtzahl von Impulsen immer noch reduziert werden, wenn man sie mit konventionellen Konzepten vergleicht, was wiederum hilft, die Effizienz im Niedriglastzustand zu verbessern.
Bei einer Ausführungsform kann ein Inkrementwert, anhand dem die gewünschte Arbeitszyklusinformation selektiv im Pulse-Skipping-Modus inkrementiert wird, optional programmierbar sein. Dementsprechend kann der DC/DC-Wandler an Eigenschaften von einer mit einem Ausgang des DC/DC-Wandlers verbundenen Last angepasst werden.
Bei einer Ausführungsform kann der Ansteuersignal-Generator optional konfiguriert sein, einen Inkrementwert basierend auf einer Sprungrate (beispielsweise definiert als ein Verhältnis zwischen übersprungenen Impulsen und gesamten Impulsen) anzupassen, anhand dem die gewünschte Arbeitszyklusinformation selektiv im Pulse-Skipping-Modus inkrementiert wird. Somit kann ein tatsächlicher Lastzustand betrachtet werden. Beispielsweise kann ein übermäßiges Überschwingen durch die Einstellung des Inkrementwertes auf einen vergleichsweise kleinen Wert in Gegenwart von einer geringen Last (die durch ein großes Verhältnis zwischen einer Anzahl von übersprungenen Impulsen und einer Anzahl von nicht übersprungenen Impulsen erkannt werden kann) vermieden werden. Alternativ ist es möglich, eine Anzahl von übersprungenen Impulsen (beispielsweise eine Anzahl von unmittelbar aufeinanderfolgend übersprungenen Impulsen) zu zählen und (selektiv) die gewünschte Arbeitszyklusinformation basierend auf der gezählten Anzahl an übersprungenen Impulsen zu inkrementieren.
Bei einer Ausführungsform kann der Nicht-Pulse-Skipping-Modus ein nicht-lückender Betrieb (nicht-lückender Betrieb) oder ein lückender Betrieb (unterbrochener Stromfluss) des DC/DC-Wandlers sein. Somit kann es ein Wechseln zwischen einem nicht-lückenden Betrieb und dem Pulse-Skipping-Modus und/oder zwischen dem lückenden Betrieb und dem Pulse-Skipping-Modus geben.
Bei einer Ausführungsform wird die Modifikation des Schwellenwertarbeitszyklus nur ausgeführt, wenn von einem lückenden Betrieb, aber nicht von einem nicht-lückenden Betrieb oder umgekehrt in den Pulse-Skipping-Modus übergegangen wird.
Bei einer Ausführungsform wird der Arbeitszyklus nur selektiv inkrementiert, wenn in den Pulse-Skipping-Modus von einem lückenden Betrieb, aber nicht von einem nicht-lückenden Betrieb oder umgekehrt übergegangen wird.
Mit anderen Worten ist der DC/DC-Wandler bei einer bevorzugten Ausführungsform konfiguriert, in einem nicht-lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping, in einem lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping und im Pulse-Skipping-Modus zu arbeiten. In diesem Fall ist der Ansteuersignal-Generator konfiguriert, selektiv die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals auszulassen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich des durch die Schwellenwertarbeitszyklusinformation repräsentierten Schwellenwertarbeitszykluswertes ist. Der Ansteuersignal-Generator ist auch konfiguriert, selektiv die Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals von einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert auf einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert zu vergrößern, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb war. Der Ansteuersignal-Generator ist weiter konfiguriert, die Schwellenwertarbeitszyklusinformation unverändert zu lassen, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im lückenden Betrieb arbeitete, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an das Pulse-Skipping größer ist als die Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb arbeitete.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der DC/DC-Wandler konfiguriert, in einem nicht-lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping, in einem lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping und im Pulse-Skipping-Modus zu arbeiten. In dieser Ausführungsform ist der Ansteuersignal-Generator konfiguriert, selektiv die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals auszulassen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich des durch die Schwellenwertarbeitszyklusinformation repräsentierten Schwellenwertarbeitszykluswertes ist. Der Ansteuersignal-Generator ist auch konfiguriert, selektiv die Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals von einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert auf einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert zu vergrößern, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im lückenden Betrieb war. Der Ansteuersignal-Generator ist weiter konfiguriert, die Schwellenwertarbeitszyklusinformation unverändert zu lassen, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb arbeitete, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an das Pulse-Skipping größer ist als die Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb arbeitete.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der DC/DC-Wandler konfiguriert, in einem nicht-lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping, in einem lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping und im Pulse-Skipping-Modus zu arbeiten. Bei dieser Ausführungsform ist der Ansteuersignal-Generator konfiguriert, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation basierend auf einem Vergleich oder einer Differenzenbildung zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung sowohl im Pulse-Skipping-Modus als auch im Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu erhalten. Außerdem ist der Ansteuersignal-Generator konfiguriert, selektiv die gewünschte Arbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals zu inkrementieren, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb arbeitete, um eine modifizierte Arbeitszyklusinformation von der gewünschten Arbeitszyklusinformation abzuleiten und das Inkrement der gewünschten Arbeitszyklusinformation auszulassen, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im lückenden Betrieb arbeitete. Folglich ist ein Arbeitszyklus eines ersten Impulses des Ansteuersignals im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer als ein von der gewünschten Arbeitszyklusinformation beschriebener Arbeitszyklus, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb arbeitete.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist der DC/DC-Wandler konfiguriert, in einem nicht-lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping, in einem lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping und im Pulse-Skipping-Modus zu arbeiten. Bei dieser Ausführungsform ist der Ansteuersignal-Generator konfiguriert, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation basierend auf einem Vergleich oder einer Differenzenbildung zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung sowohl im Pulse-Skipping-Modus als auch im Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu erhalten. Außerdem ist der Ansteuersignal-Generator konfiguriert, selektiv die gewünschte Arbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals zu inkrementieren, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im lückenden Betrieb arbeitete, um eine modifizierte Arbeitszyklusinformation von der gewünschten Arbeitszyklusinformation abzuleiten und das Inkrement der gewünschten Arbeitszyklusinformation auszulassen, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb arbeitete. Folglich ist ein Arbeitszyklus eines ersten Impulses des Ansteuersignals im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer als ein von der gewünschten Arbeitszyklusinformation beschriebener Arbeitszyklus, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im lückenden Betrieb arbeitete.
Bei einer Ausführungsform umfasst der DC/DC-Wandler optional einen digitalen Regelkreis. Solch ein digitaler Regelkreis ermöglicht eine flexible Rekonfiguration der Impulserzeugung und ist gut für die Implementierung des hier beschriebenen Konzeptes geeignet.
Im Folgenden wird ein DC/DC-Betrieb mit einem verbesserten Pulse-Skipping-Mechanismus gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass der DC/DC-Betrieb gemäß 2 im DC/DC-Wandler 100 gemäß 1 oder im DC/DC-Wandler gemäß 3 angewandt werden kann.
2 zeigt eine schematische Darstellung des DC/DC-Betriebs mit einem verbesserten Überspringungsmechanismus. Die erste grafische Darstellung 210 zeigt eine zeitliche allmähliche Entwicklung des Stroms über die Zeit, wobei eine Abszissenachse 212 die Zeit beschreibt und eine Ordinate 214 den Laststrom beschreibt (beispielsweise den Strom, der durch eine Last fließt, die mit einem Ausgang des Schaltwandlers verbunden ist). Eine zweite grafische Darstellung 220 beschreibt eine zeitlich allmähliche Entwicklung einer gewünschten Arbeitszyklusinformation, wobei eine Abszissenachse 222 die Zeit beschreibt und wobei eine Ordinate 224 eine Größenordnung des gewünschten Arbeitszyklus beschreibt (beispielsweise einen Arbeitszyklus, der durch einen Controller oder Regler bereitgestellt wird, der die Ausgangsspannung und eine Referenzspannung empfängt und die gewünschte Arbeitszyklusinformation als eine Stellgröße basierend auf einem Vergleich, wie beispielsweise einer Differenzenbildung zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung, bereitstellt). Die dritte grafische Darstellung 230 beschreibt Impulse des Ansteuersignals, wobei eine Abszissenachse 232 die Zeit beschreibt und wobei eine Ordinate 234 den Zustand des Ansteuersignals beschreibt.
Wie ersichtlich in 2, wird angenommen, dass der Laststrom, der in der ersten grafischen Darstellung 210 gezeigt wird, sich über die Zeit verringert. Da der Laststrom während eines ersten Zeitintervalls 240 vergleichsweise groß ist, arbeitet der DC/DC-Wandler im ersten Zeitintervall 240 im nicht-lückenden Betrieb. Somit benötigt die gewünschte Arbeitszyklusinformation einen vergleichsweise großen Wert oder einen Maximalwert während des ersten Zeitintervalls 240. Des Weiteren wird eine Abfolge von Impulsen 236a, 236b, 236c während des ersten Zeitintervalls 240 bereitgestellt, wobei ein Arbeitszyklus der Impulse 236a, 236b, 236c einen vergleichsweise großen Wert oder sogar einen Maximalwert benötigt. Jedoch sollte jedoch beachtet werden, dass im stationären Zustand die Impulse 236a, 236b, 236c natürlich keinen Arbeitszyklus von 100% umfassen, da der Betrieb des Schaltwandlers natürlich auch eine Ausschaltzeit des Ansteuersignals erfordert.
Während eines zweiten Zeitintervalls 242 arbeitet der DC/DC-Wandler in einem lückenden Betrieb, da der Laststrom sich weiter verringert. Infolge der Verminderung des Laststroms reduziert sich die gewünschte Arbeitszyklusinformation, wodurch ein sich verringernder gewünschter Arbeitszyklus beschrieben wird. Beispielsweise kann sich die Ausgangsspannung des Schaltwandlers als Folge von sich verringerndem Laststrom vergrößern, sodass sich die gewünschte Arbeitszyklusinformation verringert. Infolgedessen verringert sich ein Arbeitszyklus (oder gleichwertig eine Einschaltzeit) der Impulse des Ansteuersignals. Beispielsweise wird eine Abfolge von Impulsen 236d, 236e, 236f, 236g bereitgestellt, wobei der Arbeitszyklus sich über die Zeit verringert. Jedoch sollte beachtet werden, dass die ansteigenden Flanken der Impulse 236a bis 236g vorzugsweise, aber nicht zwangsläufig, abstandsgleich in der Zeit sind, da angenommen wird, dass der DC/DC-Wandler ein synchroner DC/DC-Wandler ist. Es gibt mit anderen Worten reguläre Schaltzyklen.
Während eines dritten Zeitintervalls 244 wird der DC/DC-Wandler jedoch in einem lückenden Betrieb und Pulse-Skipping-Modus betrieben. Es wird angenommen, dass der Strom während des dritten Zeitintervalls 244 weiter abnimmt, wie ersichtlich in der ersten Repräsentation 210. Wie ersichtlich fällt der gewünschte Arbeitszyklus unter einen ersten Schwellenwertarbeitszykluswert 226a in (oder kurz vor) dem ersten Schaltzyklus 244a vom dritten Zeitintervall 244. Der DC/DC-Wandler erkennt, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation unter den ersten Schwellenwertarbeitszykluswert 226a gefallen ist, und lässt folglich die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im ersten Schaltzyklus 244a aus. Somit wird ein sogenanntes „Pulse-Skipping” (d. h., die Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals) im ersten Schaltzyklus 244a ausgeführt. Außerdem wird die Schwellenwertarbeitszyklusinformation vom ersten Schwellenwertarbeitszykluswert 226a auf den zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert 226b als Reaktion auf die Auslassung der Bereitstellung eines Impulses (oder gleichwertig als Reaktion auf die Feststellung, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner ist als der erste Schwellenwertarbeitszykluswert 226a im Schaltzyklus 244a) vergrößert.
Da sich jedoch die Ausgangsspannung des Schaltwandlers während des Schaltzyklus 244a signifikant verringert, überschreitet die gewünschte Arbeitszyklusinformation für den Schaltzyklus 244b (der dem Schaltzyklus 244a folgt) den zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert 226b. Wenn auch eine schrittweise allmähliche Entwicklung der gewünschten Arbeitszyklusinformation während des dritten Zeitintervalls 244 in 2 gezeigt wird, sollte beachtet werden, dass eine kontinuierliche allmähliche Entwicklung der gewünschten Arbeitszyklusinformation natürlich auch möglich ist. Jedoch wird bei einigen Ausführungsformen eine zeitliche Abtastung oder zeitdiskrete Verarbeitung ausgeführt. Jedoch als Reaktion auf die Feststellung, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation größer (und/oder gleich) dem zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert 226b ist, stellt der Ansteuersignal-Generator einen Impuls des Ansteuersignals im Schaltzyklus 244b bereit. Außerdem setzt der Ansteuersignal-Generator die Schwellenwertarbeitszyklusinformation zurück, um erneut den ersten Schwellenwertarbeitszykluswert 226a zu nehmen. Des Weiteren sollte beachtet werden, dass der Impuls 236h, welcher der erste Impuls im Anschluss an das Pulse-Skipping ist (der im Schaltzyklus 244a auftritt) eine Länge umfasst (oder gleichwertig ein Arbeitszyklus), die größer ist als eine Länge (oder gleichwertig einem Arbeitszyklus) des Mindestlängenimpulses 236g im Nicht-Pulse-Skipping-Modus, da die Länge (oder der Arbeitszyklus) des Impulses 236h durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation des Schaltzyklus 244b bestimmt wird, welche wiederum notwendigerweise größer oder gleich dem zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert 226b ist. Mit anderen Worten ergibt die Anpassung der Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf das Pulse-Skipping das Resultat, dass der erste Impuls 236h im Anschluss an das Pulse-Skipping länger ist (oder gleichwertig einen größeren Arbeitszyklus umfasst) als der Mindestlängenimpuls 236g des Nicht-Pulse-Skipping-Modus (wobei die Länge oder der Arbeitszyklus des Mindestlängenimpulses 236g durch die minimal gewünschte Arbeitszyklusinformation des Nicht-Pulse-Skipping-Modus bestimmt wird, die gleich dem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert ist).
Aufgrund der Bereitstellung eines vergleichsweise langen Impulses 236h des Ansteuersignals im Schaltzyklus 244b ist die gewünschte Arbeitszyklusinformation erneut kleiner als der erste Schwellenwertarbeitszykluswert 226a (auf den die Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Bereitstellung des Impulses 236h eingestellt wird) in (oder kurz vor) dem Schaltzyklus 244c, sodass ein Pulse-Skipping während des Schaltzyklus 244c ausgeführt wird. Dementsprechend vergrößert der Ansteuersignal-Generator erneut die Schwellenwertarbeitszyklusinformation, um den zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert 226b zu nehmen, bis der nächste Impuls des Ansteuersignals bereitgestellt wird. Wie ersichtlich in 2, wird angenommen, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation während der Schaltzyklen 244d und 244e unter dem zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert 226b bleibt, sodass ein Pulse-Skipping in den Schaltzyklen 244d und 244e ausgeführt wird. Nur in (oder kurz vor) dem Schaltzyklus 244f überschreitet die gewünschte Arbeitszyklusinformation erneut den zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert 226b, sodass infolgedessen ein weiterer Impuls 236i des Ansteuersignals bereitgestellt wird. Erneut wird die Länge (oder Arbeitszyklus) des Impulses 236i durch den gewünschten Arbeitszykluswert bestimmt, welcher mit dem Schaltzyklus 244f verbunden ist, der notwendigerweise größer ist als der zweite Schwellenwertarbeitszykluswert 226b. Folglich ist die Länge (oder Arbeitszyklus) des Impulses 236i länger (oder größer als) die Länge (oder der Arbeitszyklus) des Mindestlängenimpulses 236g. Als Reaktion auf die Bereitstellung des Impulses 236i (oder alternativ als Reaktion auf die Erkennung, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation den zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert 226b überschreitet) setzt der Ansteuersignal-Generator erneut die Schwellenwertarbeitszyklusinformation auf den ersten Schwellenwertarbeitszykluswert 226a zurück.
Es wird angenommen, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation, die mit dem nachfolgenden Schaltzyklus 244g verbunden ist, größer ist als der erste Schwellenwertarbeitszykluswert 226a, sodass ein weiterer Impuls 236j im Schaltzyklus 244g bereitgestellt wird. Dementsprechend ändert der Ansteuersignal-Generator den Schwellenwertarbeitszykluswert im Schaltzyklus 244g nicht.
Der DC/DC-Betrieb, wie beschrieben unter Bezugnahme auf 2, stellt sicher, dass eine Länge (oder gleichwertig ein Arbeitszyklus) eines Impulses eines im Anschluss an ein Pulse-Skipping bereitgestellten Ansteuersignals länger ist als eine Länge (oder gleichwertig ein Arbeitszyklus) von einem Mindestlängenimpuls 236g des Nicht-Pulse-Skipping-Modus. In dem Beispiel von 2 wird dies durch Vergrößern des Schwellenwertarbeitszykluswertes als Reaktion auf ein Pulse-Skipping-Zustand von einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert 226a (der das Übergehen in den Pulse-Skipping-Modus definiert oder einfach das Überspringen eines Impulses des Ansteuersignals) auf einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert 226b (der das Ende des Pulse-Skipping-Modus oder die Bereitstellung eines weiteren Impulses definiert) erreicht. Des Weiteren sind unterschiedliche Herangehensweisen möglich, um sicherzustellen, dass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus, wie es nachfolgend beschrieben wird.
Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen von DC/DC-Wandlern gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
3 zeigt ein Blockschaltbild eines DC/DC-Wandlers mit dem vorgeschlagenen Pulse-Skipping-Mechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der DC/DC-Wandler 300 umfasst einen Schaltwandler 310, der beispielsweise ein sogenannter „Buck-Wandler” oder ein sogenannter „Boost-Wandler” sein kann. Der DC/DC-Wandler 300 umfasst auch einen Ansteuersignal-Generator 320, der konfiguriert ist, ein Rückkopplungssignal 321 zu empfangen, das beispielsweise eine Ausgangsspannung des Schaltwandlers 310 beschreiben kann, und ein Ansteuersignal 322 auf der Basis davon an den Schaltwandler 310 bereitzustellen. Das Ansteuersignal 322 kann beispielsweise ein Pulsweitenmodulationssignal sein und kann dazu dienen, einen geregelten Schalter des Schaltwandlers, wie, beispielsweise ein Serienschalter des Buck-Wandlers, zu steuern, der bei Bezugsnummer 310' gezeigt wird, oder einen Shunt-Schalter des Boost-Wandlers, der bei Bezugsnummer 310'' gezeigt wird. Der Ansteuersignal-Generator 320 kann optional auch ein Referenzsignal 323 empfangen oder alternativ selbst das Referenzsignal 323 bereitstellen. Der Ansteuersignal-Generator 320 umfasst einen Controller (oder Regler) 330, der konfiguriert ist, das Rückkopplungssignal 321 und das Referenzsignal 323 zu empfangen und auf der Basis davon eine gewünschte Arbeitszyklusinformation 332 bereitzustellen, die einen gewünschten Arbeitszyklus repräsentiert. Beispielsweise kann der Controller (oder Regler) 330, der typischerweise Teil eines geschlossenen Regelkreises ist, konfiguriert sein, die Arbeitszyklusinformation 332 zu steuern (oder bereitstellen oder zu regulieren), um die Ausgangsspannung des Schaltwandlers in Richtung auf einen Sollwert, der durch das Referenzsignal 323 beschrieben wird, oder zumindest in ein akzeptables Intervall zu bringen.
Der Ansteuersignal-Generator 320 umfasst auch einen Pulsbreitenmodulationsgenerator 340 der konfiguriert ist, die gewünschte Arbeitszyklusinformation 332 zu empfangen und auf der Basis davon ein pulsbreitenmoduliertes Signal 342 bereitzustellen. Der Pulsbreitenmodulationsgenerator 340 ist konfiguriert, um das pulsbreitenmodulierte Signal 342 bereitzustellen, sodass ein Arbeitszyklus des pulsbreitenmodulierten Signals 342 von der gewünschten Arbeitszyklusinformation 332 bestimmt wird.
Bei einer Ausführungsform stellt der Pulsbreitenmodulationsgenerator 340 das pulsbreitenmodulierte Signal 342 bereit, sodass eine Frequenz des pulsbreitenmodulierten Signals 342 konstant bleibt. Beispielsweise umfasst der Pulsbreitenmodulationsgenerator 340 einen analogen oder digitalen Rampengenerator oder Sägezahngenerator, der ein analoges oder digitales Sägezahnsignal 344a bereitstellt und der optional auch ein Steuersignal 344b bereitstellen kann, das zur Zeitsteuerungssynchronisation dienen und beispielsweise eine bestimmte Position innerhalb eines Zyklus anzeigen kann. Es sollte beachtet werden, dass das Steuersignal 344 als optional und anwendungsspezifisch zu berücksichtigen ist. Der Pulsbreitenmodulationsgenerator 340 kann auch einen Analog- oder Digitalkomparator 346 umfassen, der das Sägezahnsignal 344a und die gewünschte Arbeitszyklusinformation 332 empfangt und das pulsbreitenmodulierte Signal 342 bereitstellt, sodass das pulsbreitenmodulierte Signal 342 ein augenblickliches (oder quasiaugenblickliches, zeitdiskretes) Vergleichsergebnis zwischen der gewünschten Arbeitszyklusinformation 332 und dem Sägezahnsignal 344a beschreibt. Dementsprechend kann das pulsbreitenmodulierte Signal 342 einen ersten Zustand annehmen, solange das Sägezahnsignal 344a kleiner ist als der Wert der gewünschten Arbeitszyklusinformation und dass das pulsbreitenmodulierte Signal 342 einen zweiten Zustand annimmt, solange das Sägezahnsignal 344a größer ist als der Wert der gewünschten Arbeitszyklusinformation 332. Dementsprechend kann das pulsbreitenmodulierte Signal 342 einen Arbeitszyklus umfassen, der durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation 332 bestimmt wird.
Der Ansteuersignal-Generator 320 umfasst auch ein Gate 350, das konfiguriert ist, das pulsbreitenmodulierte Signal 342 und ein Gating-Signal bzw. Torsteuerungssignal bzw. Gatterungssignal 352 zu empfangen. Das Gate 350 kann so konfiguriert sein, dass das pulsbreitenmodulierte Signal 342 nur weitergeleitet wird, um das Ansteuersignal 322 zu erhalten, wenn das Gating-Signal 352 inaktiv ist. Mit anderen Worten kann das Ansteuersignal 322 in den inaktiven Zustand gezwungen sein, sodass beispielsweise der Schalter des Schaltwandlers in den inaktiven (nichtleitenden) Zustand gebracht wird, wenn das Gating-Signal 352 aktiv ist. Somit kann ein aktiver Zustand des Gating-Signals 352 einen Pulse-Skipping-Zustand anzeigen.
Des Weiteren umfasst der Ansteuersignal-Generator 320 auch eine Gating-Signal-Bereitstellungseinrichtung 360, die konfiguriert ist, das Gating-Signal 352 basierend auf der gewünschten Arbeitszyklusinformation 332 bereitzustellen. Die Gating-Signal-Bereitstellungseinrichtung 360 ist konfiguriert, das Gating-Signal 352 zu aktivieren (um ein Pulse-Skipping zu erreichen), wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation (oder genauer ein Wert, der durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation 332 repräsentiert ist) kleiner (oder gleich) einer Schwellenwertarbeitszyklusinformation (oder genauer einem Schwellenwertarbeitszykluswert, der durch die Schwellenwertarbeitszyklusinformation repräsentiert wird) ist. Somit wird die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals 322 effektiv übersprungen, wenn der Wert, der durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation 332 repräsentiert wird, kleiner (oder in einigen Implementierungen gleich) einem aktuellen Schwellenwertarbeitszykluswert ist. Jedoch kann der aktuelle Schwellenwertarbeitszykluswert zeitvariant sein und im Pulse-Skipping-Modus vergrößert werden, d. h., wenn ein vorheriger Impuls übersprungen wurde. Beispielsweise kann die Gating-Signal-Bereitstellungseinrichtung 360 einen Vergleicher 362 umfassen, der die gewünschte Arbeitszyklusinformation 332 und eine Schwellenwertarbeitszyklusinformation 364 empfängt. Die Schwellenwertarbeitszyklusinformation 364 kann einen Mindestwert der gewünschten Arbeitszyklusinformation 332 beschreiben, für den ein Impuls des Ansteuersignals 322 generiert wird. Mit anderen Worten kann der Vergleicher 362 als ein Ausgangssignal das Gating-Signal 352 bereitstellen, wobei der Vergleicher 362 das Gating-Signal 352 bereitstellen kann, sodass das Gating-Signal aktiv ist (um ein Pulse-Skipping zu verursachen), wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation 332 kleiner (oder gleich) der Schwellenwertarbeitszyklusinformation 364 ist, die auch als minimale Arbeitszyklusinformation oder „min_duty_cycle” bezeichnet wird. Die Gating-Signal-Bereitstellungseinrichtung 360 umfasst auch Auswahllogik, um den Schwellenwertarbeitszykluswert 364 auszuwählen. Die Auswahllogik 366, 368 kann konfiguriert sein, um selektiv einen ersten Schwellenwertarbeitszykluswert („min_duty_cycle_dynamic”) oder einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert („min_duty_cycle_skipping”) als den Schwellenwertarbeitszykluswert an den Eingang des Vergleichers 362 bereitzustellen. Beispielsweise kann der erste Schwellenwertarbeitszykluswert an den Eingang des Vergleichers 362 bereitgestellt werden, wenn der letzte Impuls bereitgestellt wurde (d. h., nicht übersprungen wurde). Andernfalls, d. h., wenn der letzte Impuls übersprungen wurde (was durch die Tatsache angezeigt wird, dass das Gating-Signal 352 für den letzten Impuls aktiv war), kann der zweite Schwellenwertarbeitszykluswert an den Eingang des Vergleichers 360 bereitgestellt werden. Der zweite Schwellenwertarbeitszykluswert kann einen größeren Arbeitszyklus des Signals 342 beschreiben (oder mit diesem verbunden sein) als der erste Schwellenwertarbeitszykluswert. Des Weiteren sollte jedoch beachtet werden, dass die Gating-Signal-Bereitstellungseinrichtung 360 in einer synchronen (getakteten) Weise arbeiten kann, sodass die Bereitstellung des Gating-Signals 352 für den folgenden Impuls auf der Basis des Gating-Signals verbunden mit einem gegenwärtigen Impuls ausgeführt wird und die gewünschte Arbeitszyklusinformation 332 verbunden mit dem folgenden Impuls. Eine geeignete Zeitsteuerung kann durch die Verwendung des Steuersignals 344b sichergestellt werden, das verwendet kann, um die Zeitsteuerung der Gating-Signal-Bereitstellungseinrichtung 360 mit einer Zeitsteuerung des Pulsbreitenmodulationsgenerators 340 zu koordinieren.
Zusammenfassend kann der Schwellenwertarbeitszykluswert, mit dem die gewünschte Arbeitszyklusinformation 332 verglichen wird, um zu entscheiden, ob ein nächster Impuls übersprungen werden soll oder nicht, je nachdem geändert werden, ob der gegenwärtige Impuls (oder der vorherige Impuls) übersprungen wurde oder nicht. Wenn der gegenwärtige Impuls (d. h., der Impuls, der dem nächsten Impuls vorangeht) übersprungen wurde, kann die Schwellenwertarbeitszyklusinformation für die Entscheidung, ob der nächste Impuls übersprungen werden soll oder nicht, vergrößert werden. Dementsprechend wird der Grenzwert, der erreicht oder von der gewünschten Arbeitszyklusinformation überschritten werden muss, sodass der nächste Impuls bereitgestellt (d. h., nicht übersprungen) wird, vergrößert, wenn der gegenwärtige Impuls (d. h., der Impuls, der dem nächsten Impuls vorangeht) übersprungen wurde (vergrößert wurde, im Vergleich zu dem Wert, wenn der gegenwärtige Impuls nicht übersprungen wurde). Des Weiteren ist eine Länge (oder ein Arbeitszyklus) eines Impulses des Ansteuersignals 322 im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer als eine Mindestlänge (oder Arbeitszyklus) von einem Impuls im Nicht-Pulse-Skipping-Modus, da der Arbeitszyklus des nächsten Impulses direkt durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation (ohne jede Modifikation in Abhängigkeit vom Überspringen oder Nichtüberspringen des gegenwärtigen Impulses) bestimmt wird. Folglich wird die Effizienz des DC/DC-Wandlers im Pulse-Skipping-Modus vergrößert.
Es sollte beachtet werden, dass die Ausführungsform gemäß 3 durch einige der Merkmale und Funktionalitäten ergänzt werden kann, die hier in Bezug auf die Ausführungsformen der 1, 2 und 4 beschrieben werden.
Im Folgenden wird eine alternative Implementierung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
4 zeigt ein Blockschaltbild eines DC/DC-Wandlers unter Verwendung einer solchen alternativen Implementierung des vorgeschlagenen Pulse-Skipping-Mechanismus gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der DC/DC-Wandler 400 gemäß 4 umfasst einen Schaltwandler 410, der dem Schaltwandler 310 entsprechen kann. Dementsprechend emfängt der Schaltwandler 410 ein Ansteuersignal 422 und stellt eine Ausgangsspannung basierend auf einer Eingangsspannung bereit.
Der DC/DC-Wandler 400 umfasst auch einen Ansteuersignal-Generator 420, dessen Funktionalität ähnlich der Funktionalität des Ansteuersignal-Generators 320 ist. Jedoch unterscheidet sich die innere Struktur des Ansteuersignal-Generators 420 von der inneren Struktur des Ansteuersignal-Generators 320, wie es im Folgenden beschrieben wird. Der Ansteuersignal-Generator 420 empfängt ein Rückkopplungssignal 421, das dem Rückkopplungssignal 321 entsprechen kann und empfängt oder generiert ein Referenzsignal 423, das dem Referenzsignal 323 entsprechen kann. Der Ansteuersignal-Generator 420 stellt das Ansteuersignal 422 für den Schaltwandler 410 bereit.
Der Ansteuersignal-Generator 420 umfasst einen Controller oder Regler 430, der das Rückkopplungssignal 421 und das Referenzsignal 423 empfängt und eine gewünschte Arbeitszyklusinformation 432 bereitstellt. Der Controller oder Regler 430 kann dem Controller 330 entsprechen und die gewünschte Arbeitszyklusinformation 432 kann der gewünschten Arbeitszyklusinformation 332 entsprechen.
Des Weiteren umfasst der Ansteuersignal-Generator 420 auch einen Pulsbreitenmodulationsgenerator 440, dessen Funktionalität im Wesentlichen mit der Funktionalität des Pulsbreitenmodulationsgenerators 340 identisch ist. Jedoch empfängt der Pulsbreitenmodulationsgenerator 440 als eine Eingangsgröße eine modifizierte Arbeitszyklusinformation 441 (anstatt der gewünschten Arbeitszyklusinformation) und stellt auf der Basis davon ein pulsbreitenmoduliertes Signal 442 bereit, das dem pulsbreitenmodulierten Signal 342 ähnlich ist. Somit wird ein Arbeitszyklus des pulsbreitenmodulierten Signals 442 durch die modifizierte Arbeitszyklusinformation 441 bestimmt.
Des Weiteren umfasst der Ansteuersignal-Generator 420 ein Gate 450, welches das pulsbreitenmodulierte Signal 442 und ein Gating-Signal 452 empfängt und das Ansteuersignal 422 bereitstellt. Die Funktionalität des Gates 450 ist im Wesentlichen mit der Funktionalität des Gates 350 identisch. Dementsprechend wird eine Bereitstellung von Impulsen des Ansteuersignals 422 ausgelassen, wenn das Gating-Signal 452 aktiv ist.
Jedoch sollte beachtet werden, dass sich die Erzeugung des Gating-Signals 452 im Ansteuersignal-Generator 420 von der Erzeugung des Gating-Signals 352 im Ansteuersignal-Generator 320 unterscheidet. Der Ansteuersignal-Generator 420 umfasst einen Vergleicher 462, der die gewünschte Arbeitszyklusinformation 432 empfängt und die gewünschte Arbeitszyklusinformation mit einer Schwellenwertarbeitszyklusinformation 464 vergleicht, um infolge des Vergleichs das Gating-Signal 452 zu erhalten. Bei einer Ausführungsform wird das Gating-Signal aktiviert, wenn der gewünschte Arbeitszyklus, der durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation 432 repräsentiert wird, kleiner (oder gleich) dem Schwellenwertarbeitszykluswert ist, der durch die Schwellenwertarbeitszyklusinformation 464 repräsentiert wird. Andernfalls, wenn der gewünschte Arbeitszykluswert, der durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation 432 repräsentiert wird, größer (oder gleich) dem Schwellenwertarbeitszykluswert ist, der durch die Schwellenwertarbeitszyklusinformation 464 repräsentiert wird, wird das Gating-Signal 452 deaktiviert, sodass die Bereitstellung von Impulsen des Ansteuersignals 422 aktiviert wird. Somit bleibt der Grenzwert für eine Entscheidung, ob ein folgender Impuls (auch bezeichnet als nächster Impuls) des Gate-Signals 422 übersprungen wird oder nicht, davon unbeeinträchtigt, ob der gegenwärtige Impuls des Ansteuersignals 422 übersprungen wurde oder nicht.
Jedoch umfasst der Ansteuersignal-Generator 420 auch einen Arbeitszyklusmodifikator 470, der konfiguriert ist, das Gating-Signal 452 und optional ein Steuersignal 442b zu empfangen, wobei das Steuersignal anzeigt, dass eine bestimmte Position innerhalb eines Zyklus als optional oder anwendungsspezifisch betrachtet werden kann.
Der Arbeitszyklusmodifikator 470 stellt auch einen Arbeitszyklus-Modifikationswert 472 bereit, der zur gewünschten Arbeitszyklusinformation 432 hinzugefügt wird, um die modifizierte Arbeitszyklusinformation 441 von der gewünschten Arbeitszyklusinformation 432 abzuleiten. Beispielsweise kann der Arbeitszyklusmodifikator 470 konfiguriert sein, die Arbeitszyklus-Modifikationsinformation 472 bereitzustellen, sodass die modifizierte Arbeitszyklusinformation 441 selektiv inkrementiert wird, wenn sie mit der gewünschten Arbeitszyklusinformation 432 verglichen wird, wenn ein vorheriger Impuls übersprungen wurde, d. h., wenn das Gating-Signal 452 für den vorherigen Impuls aktiviert wurde. Jedoch kann der Arbeitszyklus-Modifikator 470 konfiguriert sein, die Arbeitszyklus-Modifikationsinformation 472 bereitzustellen, sodass die modifizierte Arbeitszyklusinformation 441 gleich der gewünschten Arbeitszyklusinformation 432 ist, wenn der vorherige Impuls nicht übersprungen wurde, d. h., wenn das Gating-Signal 452 für den vorherigen Impuls inaktiv war. Somit stellt der Arbeitszyklus-Modifikator 470 effektiv sicher, dass die modifizierte Arbeitszyklusinformation 441 selektiv vergrößert wird, wenn sie mit der gewünschten Arbeitszyklusinformation 432 verglichen wird, wenn der vorherige Impuls des Ansteuersignals 422 übersprungen wurde. Dementsprechend wird erreicht, dass die Länge (oder gleichwertig ein Arbeitszyklus) eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping über eine Länge (oder gleichwertig ein Arbeitszyklus) beschrieben durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation 432 vergrößert wird.
Es sollte beachtet werden, dass die Ausführungsform gemäß 4 durch einige der Merkmale und Funktionalitäten ergänzt werden kann, die hier in Bezug auf die Ausführungsformen der 1, 2 und 3 beschrieben werden.
Im Folgenden werden noch einige weitere Details beschrieben und Messergebnisse präsentiert und erörtert.
3 zeigt einen DC/DC-Wandler gemäß der Erfindung, wobei der minimale Arbeitszyklus durch einen minimalen Arbeitszyklusauswahlblock 366, 368 basierend auf vorherigen Pulse-Skipping-Entscheidungen ausgewählt wird. Z. B. wird ein (vergleichsweise) hoher minimaler Arbeitszyklus (auch bezeichnet als der zweite Schwellenwertarbeitszykluswert) ausgewählt, wenn ein (oder mehr) vorherige Impulse übersprungen wurden. Ein (vergleichsweise) kleiner minimaler Arbeitszyklus (auch bezeichnet als der erste Schwellenwertarbeitszykluswert) wird ausgewählt, wenn der vorherige Impuls nicht übersprungen wurde.
4 zeigt eine alternative Implementierung, wo der Grenzwert für die Pulse-Skipping-Entscheidung festgelegt ist. Wenn ein oder mehrere Impulse übersprungen wurden, wird jedoch der nächste Impuls, der nicht übersprungen wurde, künstlich vergrößert. Dies führt zum gleichen Resultat, dass ein nicht übersprungener Impuls (z. B. ein nicht übersprungener Impuls im Anschluss an ein Pulse-Skipping) größer ist als gewöhnlich, d. h., mehr Ladung zum Ausgangskondensator (cap) überträgt und so zu geringen Impulsen am Schaltknoten (beispielsweise am Schalter des Buck-Wandlers oder am Schalter des Boost-Wandlers oder an den Schaltern eines Tief-Hochsetzstellers oder jedes anderen Schaltwandlers) führt.
5, 6 und 7 zeigen Messergebnisse des ersten Implementierungsbeispiels (beispielsweise den DC/DC-Wandler gemäß 3).
5 zeigt eine grafische Darstellung von Signalen in einem konventionellen DC/DC-Wandler. Eine Abszisse beschreibt die Zeit und eine Ordinate beschreibt Signalpegel. Insbesondere beschreibt eine Kurve 510 eine zeitlich allmähliche Entwicklung einer Ausgangsspannung eines Schaltwandlers. Es wurde festgestellt, dass eine Effizienz bei 1 mA Last annähernd 68% beträgt und dass eine Welligkeit in diesem Fall ungefähr 5 mV beträgt. Des Weiteren wurde festgestellt, dass eine Effizienz bei 10 mA Last annähernd 70% beträgt und dass eine Welligkeit mit 10 mA Last annähernd 5 mV beträgt.
6 zeigt eine grafische Darstellung von Signalen in einem DC/DC-Wandler unter Verwendung des vorgeschlagenen Pulse-Skipping-Schemas mit einem „durchschnittlichen Minimalimpuls”. Hier bezieht sich der Ausdruck „durchschnittlicher Minimalimpuls” auf den Minimalimpuls, der nach dem Pulse-Skipping auftritt (nicht auf den absoluten Mindestlängenimpuls im Nicht-Pulse-Skipping-Modus), d. h., der „durchschnittliche Minimalimpuls” entspricht dem zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert. Eine Abszisse beschreibt die Zeit und eine Ordinate beschreibt Signalpegel. Insbesondere beschreibt eine Kurve 610 eine zeitlich allmähliche Entwicklung einer Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers. Es wurde festgestellt, dass eine Effizienz bei 1 mA Last annähernd 77% beträgt, wobei eine Welligkeit annähernd 20 mV beträgt. Des Weiteren wurde festgestellt, dass eine Effizienz bei 10 mA Last annähernd 78% beträgt, wobei eine Welligkeit annähernd 20 mV beträgt.
7 zeigt eine grafische Darstellung von Signalen in einem DC/DC-Wandler unter Verwendung des vorgeschlagenen Pulse-Skipping-Schemas mit einem großen Minimalimpuls. Eine Abszisse beschreibt die Zeit und eine Ordinate beschreibt Signalpegel. Eine Kurve 710 beschreibt eine zeitlich allmähliche Entwicklung einer Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers. Es wurde festgestellt, dass eine Effizienz bei 1 mA Last annähernd 83% beträgt, wobei eine Welligkeit annähernd 35 mV beträgt. Außerdem wurde festgestellt, dass eine Effizienz bei 10 mA Last annähernd 84% beträgt, wobei eine Welligkeit annähernd 35 mV beträgt.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Messergebnisse einer Prüfschaltung gezeigt haben, dass die Verwendung des vorgeschlagenen Pulse-Skipping-Schemas eine bedeutende Verbesserung in der Effizienz mitbringt, wobei die Welligkeit ein wenig zunimmt. Jedoch erscheint es so, dass die Welligkeit typischerweise innerhalb eines tolerierbaren Bereichs liegt.
Weiter zusammenfassend ist aus den 5 bis 7, die Messergebnisse des ersten Implementierungsbeispiels zeigen, ersichtlich, dass die Effizienz von 68% bis 83% bei 1 mA Laststrom und von 70% bis 84% bei 10 mA Laststrom vergrößert ist. Die Screenshots des Oszilloskops, die in den 5 bis 7 gezeigt werden, zeigen die resultierende Zunahme der Spannungswelligkeit am Ausgang. Der Kompromiss zwischen Welligkeit und Effizienz ist durch Vergleich der 6 und 7 zu sehen.
Im Folgenden werden einige weitere Details bezüglich dem Betrieb der DC/DC-Wandler 300 und 400 angegeben.
Für diesen Zweck zeigen die 8a und 8b grafische Darstellungen von Signalen, die im DC/DC-Wandler 300 gemäß 3 vorhanden sind. 8b zeigt eine zeitgezoomte Repräsentation der Signale von 8a.
Eine erste grafische Darstellung 810 beschreibt eine zeitlich allmähliche Entwicklung einer Ausgangsspannung des DC/DC-Wandlers, wenn eine Abszisse die Zeit und eine Ordinate den Wert der Ausgangsspannung beschreibt. Eine zweite grafische Darstellung 820 beschreibt gegenwärtige Impulse des Schaltwandlers 310, wobei eine Höhe der Impulse (mindestens annähernd) eine Länge (oder einen Arbeitszyklus) der Impulse repräsentiert. Eine dritte Repräsentation 830 beschreibt eine zeitlich allmähliche Entwicklung der Schwellenwertarbeitszyklusinformation 364. Eine vierte grafische Darstellung 840 zeigt eine zeitlich allmähliche Entwicklung der gewünschten Arbeitszyklusinformation 332.
Wie ersichtlich ist, wird ein Pulse-Skipping beispielsweise zur Zeit t1 ausgelöst, wenn festgestellt wird, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation unter einen Schwellenwertarbeitszykluswert, wie beispielsweise 16%, fällt. Dementsprechend wird der Schwellenwertarbeitszykluswert als eine Antwort beispielsweise auf 40% vergrößert. Dementsprechend wird ein Pulse-Skipping ausgeführt, bis durch den Ansteuersignal-Generator festgestellt wird, dass der gewünschte Arbeitszykluswert den Schwellenwertarbeitszykluswert von 40% erreicht oder überschreitet. Dies geschieht zur Zeit t2. Dementsprechend wird die Bereitstellung von Impulsen des Ansteuersignals zur Zeit t2 fortgesetzt und der Schwellenwertarbeitszykluswert wird erneut auf 16% verringert. Folglich werden Impulse des Ansteuersignals bis zur Zeit t3 bereitgestellt, wenn vom Ansteuersignal-Generator festgestellt wird, dass der gewünschte Arbeitszykluswert erneut den Schwellenwertarbeitszykluswert von 16% erreicht oder unterschreitet.
9a zeigt eine schematische Darstellung von Signalen des DC/DC-Wandlers 400 gemäß 4. Eine erste grafische Darstellung 910 zeigt eine zeitlich allmähliche Entwicklung einer Ausgangsspannung des Schaltwandlers 410, wobei eine Abszisse die Zeit beschreibt und wobei eine Ordinate den Wert der Ausgangsspannung beschreibt. Eine zweite grafische Darstellung 920 beschreibt gegenwärtige Impulse des Schaltwandlers 410, wobei beachtet werden sollte, dass eine Abszisse die Zeit und eine Ordinate den Wert beschreibt, der gleich 100% minus der gewünschten Arbeitszyklusinformation 432 ist.
Eine dritte grafische Darstellung 930 repräsentiert einen Inkrementwert anhand dessen die gewünschte Arbeitszyklusinformation 432 inkrementiert wird, um die modifizierte Arbeitszyklusinformation 441 zu erhalten. Eine vierte grafische Darstellung 940 beschreibt eine zeitlich allmähliche Entwicklung der gewünschten Arbeitszyklusinformation.
Wie ersichtlich ist, wird ein erster Impuls nach einem Pulse-Skipping, beispielsweise ein Impuls, der zur Zeit t1 beginnt, oder ein Impuls, der zur Zeit t2 beginnt, oder ein Impuls, der zur Zeit t3 beginnt, künstlich verlängert, wenn er mit dem einen oder den mehreren folgenden Impulsen verglichen wird. Diese künstliche Impulsverlängerung (über die Impulsdauer, die durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation beschrieben wird) wird durch die Bereitstellung des Arbeitszyklus-Modifikationswertes 472 verursacht, der als Reaktion auf das Überspringen von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals vergrößert wird und folglich bewirkt, dass der modifizierte Arbeitszykluswert größer ist als der gewünschte Arbeitszykluswert. Des Weiteren wird der Arbeitszyklus-Modifikationswert als Reaktion auf die Bereitstellung eines ersten Impulses des Ansteuersignals im Anschluss an ein Pulse-Skipping verringert, sodass nachfolgende Impulse (die unmittelbar nach dem ersten Impuls im Anschluss an das Pulse-Skipping ohne jedes zusätzliches Pulse-Skipping dazwischen bereitgestellt werden) nicht verlängert (im Vergleich mit der Impulsdauer, die durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation beschrieben wird) oder weniger verlängert (im Vergleich mit der Impulsdauer, die durch die gewünschte Arbeitszyklusinformation beschrieben wird) werden als der erste Impuls im Anschluss an das Pulse-Skipping. Jedoch ist es natürlich möglich, dass mehr als ein Impuls unmittelbar im Anschluss an ein Pulse-Skipping künstlich verlängert wird.
Des Weiteren sollte beachtet werden, dass die 10a und 10b Implementierungsbeispiele des Kontrollmechanismus der DC/DC-Wandler 300 und 400 zeigen.
Weiter zusammenfassend kann ein DC/DC-Wandler gemäß der Erfindung einen kleinen minimalen Arbeitszyklus während des nicht-lückenden Betriebes (CCM) und lückenden Betriebes (DCM) aufweisen. Damit ist eine sehr schnelle Dynamik möglich, da der Controller (enthalten im Wandler) (beispielsweise dem Ansteuersignal-Generator 220, 420 oder dem Controller 230, 430 davon) den Arbeitszyklus innerhalb von breiten Grenzen variieren kann. Des Weiteren kann eine kleine Ausgangsspannung von einer großen Batteriespannung (beispielsweise unter Verwendung eines „Buck-Wandlers”) generiert werden.
Sobald ein Einzelimpuls übersprungen wird, wird jedoch dieser minimale Arbeitszyklus bei einer Ausführungsform der Erfindung vergrößert (beispielsweise in der Ausführungsform von 3). Das Vergrößern des minimalen Arbeitszyklus bedeutet, dass es länger dauert, bis ein neuer Impuls herausgegeben wird, d. h., mehr Impulse werden (verglichen mit konventionellen Ansätzen) übersprungen. Dies vergrößert die Effizienz, da weniger Schaltereignisse auftreten und dies zu geringeren dynamischen Verlusten führt. Wenn ein Impuls auftritt (beispielsweise ein erster Impuls im Anschluss an ein Pulse-Skipping), dieser jedoch eine größere Impulslänge hat, dann überträgt er mehr Ladung zum Ausgang (beispielsweise verglichen mit einem Mindestlängenimpuls des lückenden Betriebes). Man kann sagen, dass ein Schaltereignis mehr Ladung zum Ausgang überträgt, also sind weniger Schaltereignisse erforderlich (verglichen mit einem konventionellen Konzept, in dem der erste Impuls im Anschluss an ein Pulse-Skipping nicht in der Länge oder gleichwertig im Arbeitszyklus verlängert würde). Sobald ein Impuls herausgegeben wird, wird die minimale Arbeitszyklusgrenze erneut (beispielsweise auf den ersten Schwellenwertarbeitszykluswert) zurückgesetzt, d. h., jetzt kann der Controller dynamisch die Ausgangsspannung mit der vollen Arbeitszyklusdynamik steuern, bis die nächste Pulse-Skipping-Entscheidung getroffen wird. Details bezüglich dieser Implementierung werden beispielsweise unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Bei einer alternativen Implementierung (beispielsweise in der Ausführungsform von 4) ist die minimale für die Pulse-Skipping-Entscheidung relevante Arbeitszyklusgrenze konstant. Jedoch der Schaltimpuls, der generiert wird, wenn der Wandler (ein oder mehr) vorherige Impulse übersprungen hat wird künstlich vergrößert, sodass die resultierende Ladung erneut größer ist als in einem normalen Betriebsmodus (beispielsweise wenn ein Mindestlängenimpuls bereitgestellt wird). Wenn ein Impuls (beispielsweise als Reaktion auf die Bereitstellung eines ersten Impulses nach dem Pulse-Skipping) ausgegeben wird, wird das Arbeitszyklusinkrement erneut deaktiviert, d. h., der Wandler hat seine normale Steuerfähigkeit, bis die nächste Entscheidung für das Pulse-Skipping getroffen wird. Ein Blockschaltbild solch einer Ausführungsform wird in 4 gezeigt.
2 veranschaulicht der Betrieb des vorgeschlagenen Wandlers (beispielsweise des Wandlers gemäß 1 oder des Wandlers gemäß 3): Es gibt während der Betriebsweise des nicht-lückenden Betriebes (CCM) und des lückenden Betriebes (DCM) keine Differenz (beispielsweise im Vergleich zu einem konventionellen DC/DC-Wandler, wobei ein Übergang vom Pulse-Skipping-Modus zum lückenden Betrieb oder nicht-lückenden Betrieb nicht berücksichtigt ist). Im lückenden Betrieb wird der Arbeitszyklus mit dem sich verringernden Laststrom verringert, bis ein bestimmter Mindestwert (beispielsweise ein Mindestwert der gewünschten Arbeitszyklusinformation) auftritt. Wenn der Laststrom weiter reduziert wird (was durch eine weitere Verminderung der gewünschten Arbeitszyklusinformation erkannt werden kann), werden Impulse übersprungen. Es ist zu ersehen, dass der minimale Arbeitszyklus (beispielsweise beschrieben durch die Schwellenwertarbeitszyklusinformation) vergrößert wird, sobald ein Impuls übersprungen wird. Der nächste Impuls, der nicht übersprungen wird, ist somit (beispielsweise im Vergleich zum Mindestlängenimpuls des lückenden Betriebes) größer. Sobald ein Impuls auftritt, wird der minimale Arbeitszyklus (beispielsweise beschrieben durch die Schwellenwertarbeitszyklusinformation) auf seinen Anfangswert (beispielsweise der erste Schwellenwertarbeitszykluswert) zurückgesetzt.
Die Auswirkung der vorgeschlagenen oben beschriebenen Pulse-Skipping-Technik ist eine erhöhte Leistung bei Strömen niedriger Last (wobei die Referenzmessungsresultate oben unter Bezugnahme auf die 5, 6 und 7 erörtert wurden).
Eine Nebenwirkung ist die erhöhte Spannungswelligkeit verursacht durch weniger aber größere Schaltimpulse: Die größere minimale Arbeitszyklusgrenze im Pulse-Skipping-Modus bedeutet, dass der Spannungsfehler typischerweise (aber nicht zwangsläufig) größer werden muss, bevor ein Impuls ausgegeben wird. Dieser Impuls hat dann eine größere Impulsbreite, die zu einem stärkeren Anstieg der Ausgangsspannung führt. Die Spannungswelligkeit kann durch die Auswahl des minimalen Arbeitszyklus während des Pulse-Skipping-Modus gesteuert werden, d. h., sie kann gegen die Effizienz eingetauscht werden. Da die erhöhte Welligkeit nur bei Strömen mit sehr niedriger Last auftritt, ist jede Interferenz mit Funkgeräten sehr unwahrscheinlich. Ein Vorteil der vorgeschlagenen Technik besteht darin, dass der gleiche Controller für alle Arbeitsweisen verwendet wird. Kein Regelkreis muss dynamisch aufgeteilt und durch einen anderen ausgetauscht werden. Dies hält die Auslegung des Controllers einfach und garantiert einen sicheren Betrieb.
Weiter zusammenfassend ist der Kern von einigen Ausführungsformen der Erfindung ein synchroner DC/DC-Wandler, der mindestens zwei Arbeitsweisen umfasst (wobei ein Modus ein Pulse-Skipping-Modus ist) und der Schaltimpulse mit einer ersten Minimalimpulsbreite in einer ersten Betriebsweise und Schaltimpulse mit einer zweiten Minimalimpulsbreite in einer zweiten Betriebsweise generiert.
Bei einer Ausführungsform des DC/DC-Wandlers ist die erste Betriebsweise ein nicht-lückender Betrieb (CCM) oder ein lückender Betrieb (DCM) charakterisiert durch die Tatsache, dass ein Schaltimpuls in jedem Schaltzyklus auftritt. Die zweite Betriebsweise ist ein Pulse-Skipping-Modus charakterisiert durch das Merkmal, dass vorausgehend zu jedem Schaltimpuls mindestens ein Impuls fehlt, d. h., ausgelassen wird.
Bei einer Ausführungsform des DC/DC-Wandlers wird das Wechseln zwischen zwei Betriebsweisen automatisch durchgeführt, wenn der beabsichtigte Arbeitszyklus (auch bezeichnet als gewünschter Arbeitszyklus) kleiner oder größer ist als der entsprechende minimale Arbeitszyklus des Betriebsmodus
Bei einer Ausführungsform des DC/DC-Wandlers wird der beabsichtigte Arbeitszyklus (auch bezeichnet als gewünschter Arbeitszyklus) durch den Inkrementwert inkrementiert, wenn der Wandler im Pulse-Skipping-Modus ist (oder im Pulse-Skipping-Modus unmittelbar vor der Bereitstellung des gegenwärtigen Impulses war). Optional kann der Inkrementwert programmierbar sein und/oder von einer Sprungrate abhängig sein.
Bei einer Ausführungsform kann der DC/DC-Wandler einen digitalen Regelkreis umfassen.
Im Folgenden werden weitere Hintergrundinformationen gegeben, um das Verstehen der Leistungsverbesserung zu erleichtern, die unter Verwendung der Ausführungsformen gemäß der Erfindung erreicht werden kann.
Im Großen und Ganzen werden Schaltspannungswandler verwendet, um eine Eingangsspannung von einem Eingangspegel Vin zu einer Ausgangsspannung mit einem unterschiedlichen Pegel Vout zu übertragen. Die Ausgangsspannung Vout kann kleiner oder größer sein als die Eingangsspannung Vin und/oder ein unterschiedliches Vorzeichen haben. Die Effizienz des Wandlers beschreibt den Anteil der Leistungsverluste und ist definiert durch Effizienz = Ausgangsleistung/Eingangsleistung = Ausgangsleistung/(Ausgangsleistung + Leistungsverluste).
Für große Ausgangsströme wird die Effizienz gewöhnlich durch den parasitischen Betriebswiderstand der Leistungsschalter bestimmt. Für Ströme niedriger Last wird die Effizienz durch die dynamischen Verluste für das Ein- und Ausschalten des Leistungsschalters bestimmt. Der Energieverlust pro Schaltereignis ist nicht an den Laststrom angepasst. Deshalb nimmt die Effizienz schnell mit einem sich verringernden Laststrom ab. Ausführungsformen gemäß der Erfindung verbessern die Effizienz eines Schaltspannungswandlers unter Leichtlast-Zuständen.
11 zeigt den Betrieb eines konventionellen Schaltwandlers (DC/DC-Wandlers) beispielhaft für einen Buck-Wandler: Bei hohen Strömen ist der Arbeitszyklus des Steuersignals, das verwendet wird, um die Leistungsschalter ein- und auszuschalten, konstant, d. h., nicht oder nur geringfügig lastabhängig (nicht-lückender Betrieb). Für durchschnittliche Ströme verringert sich der Arbeitszyklus mit dem Laststrom (lückender Betrieb), bis er einen minimalen Arbeitszyklus erreicht. Der minimale Arbeitszyklus ist anwendungsspezifisch und hängt von der Geschwindigkeit des Ausgangstreibers ab. Wenn der Strom weiter verringert wird, beginnt der Wandler, vollständige Impulse (Pulse-Skipping-Modus) zu überspringen. Dies ist erforderlich, um einen Anstieg der Ausgangsspannung zu vermeiden. Die Ladung, die durch einen Einzelimpuls mit der Minimalimpulsbreite übertragen wird, ist durch die folgende Gleichung gegeben, die für einen Buck-Wandler gilt: Q = (VB – Vo)/(2L) × VB/Vo × Tmin², wobei VB eine Batteriespannung beschreibt (oder Eingangsspannung), wobei Vo eine Ausgangsspannung beschreibt, wobei L eine Spuleninduktivität beschreibt, und wobei Tmin eine Dauer eines Minimalimpulses beschreibt.
Es ist zu ersehen, dass mit sich verringernder minimaler Impulsbreite die Ladung quadratisch abnimmt. Dies bedeutet, dass mit sich vergrößernder Schaltfrequenz des Wandlers (was zu einer kleineren Minimalimpulsbreite führt) mehr Impulse erforderlich sind, d. h., weniger Impulse werden übersprungen, was zu schlechterer Effizienz führt. Dies wird deutlich, indem die dynamische Leistung Pdyn berücksichtigt wird, um die Leistungsschalter ein- und auszuschalten: Pdyn = iload × energy_for_one_switching_event/Q.
Die Auswirkungen der obigen Betrachtung sind wie folgt:

– sich stark verringernde Effizienz mit ansteigender Schaltfrequenz; und
– große dynamische Verluste für große Spulen bei Niedriglastzuständen, was in schwacher Effizienz resultiert;
– (bei Hochlastzuständen ist dies umgekehrt)

Ein konventioneller Ansatz, um die Effizienz sogar bei höherer Schaltfrequenz hochzuhalten, besteht daraus, die minimale Impulsbreite hoch zu halten. Jedoch begrenzt das die Dynamik während des Einschwingverhaltens am Wandler sowie das Wandlungsverhältnis. Gewöhnlich bedeuten diese Anforderungen, dass der minimale Arbeitszyklus nicht hoch gehalten werden kann, d. h., die Effizienz bei Strömen niedriger Last ist in der Tat schlechter. Jedoch wurde festgestellt, dass eine hohe Schaltfrequenz sowieso wünschenswert ist, um eine schnelle Dynamik, eine niedrigere Welligkeit und kleinere (= kostengünstigere) passive Bauelemente (d. h., Spule und Kapazität) zu ermöglichen.
12 zeigt ein Blockschaltbild eines konventionellen DC/DC-Wandlers mit Pulse-Skipping zu Vergleichszwecken.
Weiter zusammenfassend sollte jedoch beachtet werden, dass der Betrieb eines DC/DC-Wandlers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung durch externes Messen des Schaltknotens des Wandlers gesehen werden kann. Bei einigen Ausführungsformen ist der Schaltknoten der Pin des Wandlers, der mit einer externen Spule verbunden ist. Bei einigen Ausführungsformen können an diesem Knoten die Impulse direkt überwacht werden. Wenn der Wandler das vorgeschlagene Konzept verwendet, gibt es eine minimale Impulsbreite während eines hohen Stroms oder transienten Betriebs, der kleiner ist als die minimale Impulsbreite, die während des Pulse-Skipping-Modus auftritt.
Es sollte auch beachtet werden, dass die Ausführungsformen gemäß der Erfindung in eigenständigen Stromversorgungen verwendet werden können. Des Weiteren können Ausführungsformen gemäß der Erfindung in integrierten Stromversorgungen für Systeme auf einem Chip (SOCs) verwendet werden.
Des Weiteren sollte beachtet werden, dass eine alternative Lösung ein DC/DC-Wandler sein würde, der automatisch von der Pulsbreitenmodulationsbetriebsweise zur PFM-Betriebsweise wechselt, wenn der Laststrom klein ist. Dies führt jedoch zusätzliche Latenzzeit ein, die das Einschwingverhalten verschlechtert. Da das vorgeschlagene Konzept gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung von einem Schaltzyklus zum nächsten aktiviert und deaktiviert wird, tritt es unmittelbar in Kraft, d. h., es verbessert die Effizienz, selbst wenn die Phasen niedriger Last ziemlich klein sind.
Obwohl einige Aspekte im Kontext einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar verständlich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens repräsentieren, wobei ein Block oder Gerät einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschritts entspricht. Analog repräsentieren Aspekte, die im Kontext eines Verfahrensschrittes beschrieben sind, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung. Einige oder alle Verfahrensschritte können durch (oder unter Verwendung) einer Hardware-Vorrichtung, wie beispielsweise einem Mikroprozessor, einem programmierbaren Computer oder einer elektronischen Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.
Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsformen der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, wie beispielsweise einer Diskette, einer DVD, Blue-Ray, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM oder einem Flash-Speicher ausgeführt werden, auf denen elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem kooperieren (oder zum Kooperieren fähig sind), sodass das entsprechende Verfahren ausgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Einige Ausführungsformen gemäß der Erfindung umfassen einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die zum Kooperieren mit einem programmierbaren Computersystem fähig sind, sodass eines der hier beschriebenen Verfahren ausgeführt wird.
Generell können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als ein Computerprogramm-Produkt mit einem Programmcode implementiert werden, wobei der Programmcode betriebsfähig ist, eines der Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm-Produkt auf einem Computer läuft. Der Programmcode kann beispielsweise auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsformen umfassen das Computerprogramm, um eines der Verfahren, die hier beschrieben sind, auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert auszuführen.
Mit anderen Worten ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens deshalb ein Computerprogramm, das einen Programmcode aufweist, um eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer läuft.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahren ist deshalb ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), welches das darauf gespeicherte Computerprogramm zur Ausführung eines der hier beschriebenen Verfahren umfasst. Der Datenträger, das digitale Speichermedium oder das aufgezeichnete Medium sind typischerweise körperlich und/oder nicht vorübergehend.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist deshalb ein Datenstream oder eine Abfolge von Signalen, die das Computerprogramm repräsentieren, um eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Der Datenstream oder die Abfolge von Signalen kann beispielsweise konfiguriert sein, um über eine Datenübertragungsverbindung, wie beispielsweise über das Internet, übertragen zu werden.
Eine weitere Ausführungsform umfasst ein Verarbeitungsmittel, wie beispielsweise ein Computer oder eine programmierbare Logikbaugruppe, die konfiguriert oder angepasst ist, um eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen.
Eine weitere Ausführungsform umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm installiert ist, um eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen.
Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, das konfiguriert ist, um (beispielsweise elektronisch oder optisch) ein Computerprogramm zur Ausführung eines der hier beschriebenen Verfahren an einen Empfänger zu übertragen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein mobiles Gerät, ein Speicherbaustein oder Ähnliches sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Dateiserver umfassen, um das Computerprogramm zum Empfänger zu übertragen.
Bei einigen Ausführungsformen kann eine programmierbare Logikbaugruppe (beispielsweise ein Field Programmable Gate Array) verwendet werden, um einige oder alle Funktionalitäten der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Field Programmable Gate Array mit einem Mikroprozessor kooperieren, um eines der hier beschriebenen Verfahren auszuführen. Generell werden die Verfahren vorzugsweise durch irgendeine Hardware-Vorrichtung ausgeführt.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich veranschaulichend für die Prinzipien der vorliegenden Erfindung. Es ist jedoch offensichtlich, dass Modifikationen und Variationen der hier beschriebenen Anordnungen und Details für andere Fachleute offensichtlich sind. Es ist deshalb die Absicht, nur durch den Umfang der anhängigen Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Details begrenzt zu sein, die hier mittels Beschreibung und Erklärung der Ausführungsformen präsentiert sind.

Claims

DC/DC-Wandler, umfassend: einen Schaltwandler, der konfiguriert ist, eine Ausgangsspannung basierend auf einer Eingangsspannung bereitzustellen; und einen Ansteuersignal-Generator, der konfiguriert ist, um ein Ansteuersignal für den Schaltwandler bereitzustellen, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, um zwischen einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und einem Pulse-Skipping-Modus zu wechseln, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, um eine Einstellung einer Impulserzeugung anzupassen, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 1, wobei der DC/DC-Wandler ein synchroner DC/DC-Wandler ist, wobei der DC/DC-Wandler einen Taktgeber umfasst, der konfiguriert ist, um eine Abfolge von Schaltzyklen zu definieren, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, einen Impuls des Ansteuersignals für jeden Schaltzyklus im Nicht-Pulse-Skipping-Modus bereitzustellen, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, eine Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals in einem oder mehreren Schaltzyklen im Pulse-Skipping-Modus auszulassen und dadurch ein Pulse-Skipping auszuführen.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 2, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, einen Arbeitszyklus von Impulsen des Ansteuersignals im Nicht-Pulse-Skipping-Modus basierend auf einem Vergleich oder einer Differenzenbildung zwischen der Ausgangsspannung und einer Referenzspannung anzupassen, sodass die Mindestlänge eines Impulses eingehalten wird.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 3, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation basierend auf dem Vergleich oder der Differenzenbildung zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung sowohl im Pulse-Skipping-Modus als auch im Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu erhalten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, die gewünschte Arbeitszyklusinformation mit einer Schwellenwertarbeitszyklusinformation zu vergleichen und vom Nicht-Pulse-Skipping-Modus zum Pulse-Skipping-Modus zu wechseln, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich einem von der Schwellenwertarbeitszyklusinformation repräsentierten Schwellenwertarbeitszykluswert ist.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 4, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, selektiv die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals auszulassen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich dem Schwellenwertarbeitszykluswert ist, der von der Schwellenwertarbeitszyklusinformation repräsentiert wird, und die Schwellenwertarbeitszyklusinformation von einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert auf einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert als Reaktion auf das Versäumnis der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals zu vergrößern, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an das Pulse-Skipping größer ist als die Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 5, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, die Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals nach der Auslassung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals fortzusetzen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation größer oder gleich der Schwellenwertarbeitszyklusinformation ist, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, die Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Wiederaufnahme der Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals zu reduzieren.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 6, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, die Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Wiederaufnahme der Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals auf den ersten Schwellenwertarbeitszykluswert zurückzusetzen.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der DC/DC-Wandler konfiguriert ist, in einem nicht-lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping in einem lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping und im Pulse-Skipping-Modus zu arbeiten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, selektiv die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals auszulassen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich dem Schwellenwertarbeitszykluswert ist, der durch die Schwellenwertarbeitszyklusinformation repräsentiert wird, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, selektiv die Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals von einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert auf einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert zu vergrößern, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb war, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, die Schwellenwertarbeitszyklusinformation unverändert zu lassen, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im lückenden Betrieb war, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an das Pulse-Skipping größer ist als die Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb war.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der DC/DC-Wandler konfiguriert ist, in einem nicht-lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping, in einem lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping und im Pulse-Skipping-Modus zu arbeiten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, selektiv die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals auszulassen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich dem Schwellenwertarbeitszykluswert ist, der durch die Schwellenwertarbeitszyklusinformation repräsentiert wird, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, selektiv die Schwellenwertarbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals von einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert auf einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert zu vergrößern, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im lückenden Betrieb war, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, die Schwellenwertarbeitszyklusinformation unverändert zu lassen, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb war, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an das Pulse-Skipping größer ist als die Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb war.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation zu erhalten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, vom Nicht-Pulse-Skipping-Modus zum Pulse-Skipping-Modus zu wechseln, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert ist, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, vom Pulse-Skipping-Modus zum Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu wechseln, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation größer oder gleich einem zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert ist, wobei sich der erste Schwellenwertarbeitszykluswert vom zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert unterscheidet.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation zu erhalten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, Impulse des Ansteuersignals im Nicht-Pulse-Skipping-Modus bereitzustellen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation größer oder gleich einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert ist, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, in den Pulse-Skipping-Modus überzugehen, in dem die Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals ausgelassen wird, als Reaktion darauf, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation den ersten Schwellenwertarbeitszykluswert erreicht oder unterschreitet, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, die Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals nach der Auslassung von einem oder mehreren Impulsen nur fortzusetzen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert erreicht oder überschreitet, wobei der zweite Schwellenwertarbeitszykluswert größer ist als der erste Schwellenwertarbeitszykluswert.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 11, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, die Impulse des Ansteuersignals bereitzustellen, sodass ein Arbeitszyklus der Impulse des Ansteuersignals von der gewünschten Arbeitszyklusinformation bestimmt wird, sodass eine Länge eines Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses, wobei die Mindestlänge eines Impulses durch den ersten Schwellenwertarbeitszykluswert bestimmt wird.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation basierend auf einem Vergleich oder einer Differenzenbildung zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung sowohl im Pulse-Skipping-Modus als auch im Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu erhalten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, selektiv die gewünschte Arbeitszyklusinformation im Pulse-Skipping-Modus zu inkrementieren, um eine modifizierte Arbeitszyklusinformation von der gewünschten Arbeitszyklusinformation abzuleiten, sodass ein Arbeitszyklus eines ersten Impulses des Ansteuersignals im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als ein von der gewünschten Arbeitszyklusinformation beschriebener Arbeitszyklus.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 13, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, das Inkrement der gewünschten Arbeitszyklusinformation als Reaktion auf eine Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals zu deaktivieren, bis ein nächstes Pulse-Skipping auftritt.
DC/DC-Wandler nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, die gewünschte Arbeitszyklusinformation mit einem vorbestimmten Schwellenwertarbeitszykluswert zu vergleichen, zu entscheiden, ob ein Impuls des Ansteuersignals bereitzustellen ist oder ob die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals ausgelassen werden soll; wobei der vorbestimmte Schwellenwertarbeitszykluswert davon unabhängig ist, ob ein vorheriger Impuls übersprungen wurde oder nicht.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei ein Inkrementwert um den die gewünschte Arbeitszyklusinformation selektiv im Pulse-Skipping-Modus inkrementiert wird, programmierbar ist.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, einen Inkrementwert anhand dem die gewünschte Arbeitszyklusinformation selektiv im Pulse-Skipping-Modus inkrementiert wird, basierend auf einer Sprungrate oder basierend auf der Anzahl an übersprungenen Impulsen anzupassen.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der DC/DC-Wandler konfiguriert Ist, in einem nicht-lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping, in einem lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping und im Pulse-Skipping-Modus zu arbeiten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation basierend auf einem Vergleich oder einer Differenzenbildung zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung sowohl im Pulse-Skipping-Modus als auch im Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu erhalten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, selektiv die gewünschte Arbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals zu inkrementieren, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb war, um eine modifizierte Arbeitszyklusinformation von der gewünschten Arbeitszyklusinformation abzuleiten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, das Inkrement der gewünschten Arbeitszyklusinformation auszulassen, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im lückenden Betrieb war, sodass ein Arbeitszyklus eines ersten Impulses des Ansteuersignals im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als ein von der gewünschten Arbeitszyklusinformation beschriebener Arbeitszyklus, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb arbeitete.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der DC/DC-Wandler konfiguriert ist, in einem nicht-lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping, in einem lückenden Betrieb ohne Pulse-Skipping und im Pulse-Skipping-Modus zu arbeiten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation basierend auf einem Vergleich oder einer Differenzenbildung zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung sowohl im Pulse-Skipping-Modus als auch im Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu erhalten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, selektiv die gewünschte Arbeitszyklusinformation als Reaktion auf die Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals zu inkrementieren, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im lückenden Betrieb war, um eine modifizierte Arbeitszyklusinformation von der gewünschten Arbeitszyklusinformation abzuleiten, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, das Inkrement der gewünschten Arbeitszyklusinformation auszulassen, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im nicht-lückenden Betrieb war, sodass ein Arbeitszyklus eines ersten Impulses des Ansteuersignals im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als ein von der gewünschten Arbeitszyklusinformation beschriebener Arbeitszyklus, wenn der DC/DC-Wandler unmittelbar vor der Auslassung der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals im lückenden Betrieb arbeitete.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der Nicht-Pulse-Skipping-Modus ein nicht-lückender Betrieb oder ein lückender Betrieb ist.
DC/DC-Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei der DC/DC-Wandler einen digitalen Regelkreis umfasst.
DC/DC-Wandler, umfassend: ein Mittel für die Bereitstellung einer Ausgangsspannung basierend auf einer Eingangsspannung; und ein Mittel für die Bereitstellung eines Ansteuersignals für das Mittel für die Bereitstellung der Ausgangsspannung, wobei das Mittel für die Bereitstellung des Ansteuersignals konfiguriert ist, um zwischen einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und einem Pulse-Skipping-Modus zu wechseln, und wobei das Mittel, um das Ansteuersignal bereitzustellen, auch konfiguriert ist, eine Einstellung einer Impulserzeugung anzupassen, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
DC/DC-Wandler, umfassend: ein Schaltwandler, der konfiguriert ist, eine Ausgangsspannung basierend auf einer Eingangsspannung bereitzustellen; und ein Ansteuersignal-Generator, der konfiguriert ist, um ein Ansteuersignal für den Schaltwandler bereitzustellen, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, um zwischen einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und einem Pulse-Skipping-Modus zu wechseln, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, eine Einstellung einer Impulserzeugung anzupassen, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus; wobei der DC/DC-Wandler ein synchroner DC/DC-Wandler ist, wobei der DC/DC-Wandler einen Taktgeber umfasst, der konfiguriert ist, um eine Abfolge von Schaltzyklen zu definieren, wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, um einen Impuls des Ansteuersignals für jeden Schaltzyklus im Nicht-Pulse-Skipping-Modus bereitzustellen, und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, um eine Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals in einem oder mehreren Schaltzyklen im Pulse-Skipping-Modus auszulassen und dadurch ein Pulse-Skipping auszuführen; wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, einen Arbeitszyklus der Impulse des Ansteuersignals im Nicht-Pulse-Skipping-Modus basierend auf einem Vergleich oder einer Differenzenbildung zwischen der Ausgangsspannung und einer Referenzspannung anzupassen, sodass die Mindestlänge eines Impulses eingehalten wird; wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, eine gewünschte Arbeitszyklusinformation basierend auf dem Vergleich oder der Differenzenbildung zwischen der Ausgangsspannung und der Referenzspannung sowohl im Pulse-Skipping-Modus als auch im Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu erhalten; wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, die gewünschte Arbeitszyklusinformation mit einer Schwellenwertarbeitszyklusinformation zu vergleichen und vom Nicht-Pulse-Skipping-Modus zum Pulse-Skipping-Modus zu wechseln, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich einem von der Schwellenwertarbeitszyklusinformation repräsentierten Schwellenwertarbeitszykluswert ist; und wobei der Ansteuersignal-Generator konfiguriert ist, selektiv die Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals auszulassen, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich dem Schwellenwertarbeitszykluswert ist, der von der Schwellenwertarbeitszyklusinformation repräsentiert wird, und die Schwellenwertarbeitszyklusinformation von einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert auf einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert als Reaktion auf das Versäumnis der Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals zu vergrößern, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an das Pulse-Skipping größer ist als die Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
Verfahren, um eine Ausgangsspannung basierend auf einer Eingangsspannung unter Verwendung eines Schaltwandlers bereitzustellen, wobei das Verfahren umfasst: das Bereitstellen eines Ansteuersignals für einen Schaltwandler; und das Schalten eines Schalters des Schaltwandlers basierend auf dem Ansteuersignal, um die Ausgangsspannung basierend auf der Eingangsspannung bereitzustellen, wobei das Bereitstellen des Ansteuersignals das Bereitstellen des Ansteuersignals in einem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und das Bereitstellen des Ansteuersignals in einem Pulse-Skipping-Modus umfasst; wobei ein Wechseln zwischen dem Nicht-Pulse-Skipping-Modus und dem Pulse-Skipping-Modus ausgeführt wird; und wobei eine Einstellung einer Impulserzeugung des Ansteuersignals angepasst wird, sodass eine Länge eines ersten Impulses im Anschluss an ein Pulse-Skipping größer ist als eine Mindestlänge eines Impulses im Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Verfahren weiter das Bereitstellen einer gewünschten Arbeitszyklusinformation umfasst, um eine Länge von Impulsen des Ansteuersignals basierend auf einem Belastungszustand im Nicht-Pulse-Skipping-Modus zu regulieren, wobei die gewünschte Arbeitszyklusinformation mit einer Schwellenwertarbeitszyklusinformation verglichen wird, die einen Schwellenwertarbeitszykluswert repräsentiert, und wobei eine Bereitstellung eines Impulses des Ansteuersignals ausgelassen wird, wenn festgestellt wird, dass die gewünschte Arbeitszyklusinformation kleiner oder gleich der Schwellenwertarbeitszyklusinformation ist, sodass ein Pulse-Skipping ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, weiter umfassend die Anpassung der Einstellung der Impulserzeugung, sodass der erste Impuls im Anschluss an ein Pulse-Skipping in einem Transfer einer größeren Menge an Ladung zu einem Ausgangskondensator resultiert als ein Mindestlängenimpuls des Nicht-Pulse-Skipping-Modus.
Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei die Schwellenwertarbeitszyklusinformation von einem ersten Schwellenwertarbeitszykluswert auf einen zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert als Reaktion auf die Auslassung der Bereitstellung des Impulses des Ansteuersignals inkrementiert wird, sodass eine Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals nur nach der Auslassung der Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals fortgesetzt wird, wenn die gewünschte Arbeitszyklusinformation den zweiten Schwellenwertarbeitszykluswert erreicht oder überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, wobei mindestens ein erster Impuls des Ansteuersignals nach der Auslassung der Bereitstellung von einem oder mehreren Impulsen des Ansteuersignals selektiv verlängert wird, damit er größer ist, als er von der gewünschten Arbeitszyklusinformation beschrieben wird.