DE102013212542B4 - Zyklusweise stromschätzung eines schaltreglers - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Schätzen des Zyklusdurchschnittsstroms für eine Ausgangsphase eines Schaltreglers während Impulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Zyklen des Schaltreglers, wobei jeder PWM-Zyklus einen Einschaltteil und einen Ausschaltteil aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:Messen eines Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) der Ausgangsphase während des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus;Schätzen eines Zyklusdurchschnittsstroms für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) und einer Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus; undEinbinden der Zyklusdurchschnittstromschätzung in ein Ansprechverhalten des Schaltreglers;wobei das Schätzen des Zyklusdurchschnittstroms für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) und der Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus umfasst:Schätzen eines Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase an einem Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus als Funktion einer an die Ausgangsphase angelegten Eingangsspannung, einer Schaltfrequenz der Ausgangsphase, einer Ausgangsinduktivität der Ausgangsphase und einer Differenz zwischen einem Tastverhältnis für den derzeitigen PWM-Zyklus und einem mittleren Tastverhältnis für eine Anzahl abgeschlossener PWM-Zyklen; undKombinieren des an dem Mittelpunkt des unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) und des am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus geschätzten Hochspannungsseiten-Transistorstroms.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft Schaltregler, insbesondere zyklusweise Stromschätzung für Schaltregler.
  • Elektronische Geräte wie Mikroprozessoren, Grafikprozessoren, Netzwerkprozessoren, digitale Signalprozessoren usw. müssen oft sehr schnell auf große schrittartige Lasttransienten ansprechen. Schalt-Stromwandler besitzen vorzugsweise ein Spannungsansprechverhalten, das eng der idealen Zielspannung folgt, während Rückwelligkeit verringert wird. Ein System mit einem solchen transienten Ansprechverhalten verhält sich oft über einen großen Frequenzbereich von Laständerungen hinweg gut. Einige herkömmliche Schaltregler verwenden typischerweise entweder eine sehr hohe Anzahl von Stromabtastwerten pro Zyklus oder einen Stromabtastwert pro Zyklus, um die Strombedingungen am Ausgang des Reglers zu verstehen. Im Fall von mehreren Stromabtastwerten pro Zyklus sind qualitativ hochwertige ADC (Analog-Digital-Wandler) notwendig, um die Abtastung zu erreichen, wodurch die Systemkosten signifikant erhöht, der Stromverbrauch erhöht und mehr Fläche auf dem Chip erfordert wird. Dagegen führt nur ein einziger Stromabtastwert pro Zyklus eine signifikante Latenz in die Stromschleife ein und führt zu einem schlechten Transientenansprechverhalten des Schaltreglers. Andere herkömmliche Schaltregler stellen adaptive Spannungspositionierung (AVP) bereit, um die Spannungsauslenkung während hochfrequenter sich wiederholender Laständerungen zu minimieren, d.h. um die Ausgangsimpedanz zu minimieren. Typischerweise wird die Spannung mit einer hohen Rate abgetastet, aber der Induktivitätsstrom wird mit einer wesentlich geringeren Rate abgetastet. Bei Laständerungen führt die AVP-Schleife eine hohe Latenz in das Regelsystem ein und verursacht Rückwelligkeit und ungünstiges Spannungsansprechverhalten oder Ausgangsimpedanzspitzen aufgrund der geringen Induktivitätsstrom-Abtastrate.
  • Die Publikation US 2012 / 0 019 226 A1 offenbart eine Vorrichtung mit einem PWMgesteuerten Schalter und einer Sample-and-Hold Schaltung. Die Sample-und-Hold Schaltung erzeugt einen Durchschnittstrom des durch den Schalter fließenden Stroms, indem der Schalterstrom an einem Mittelpunkt des Einschaltteils des Schalters abgetastet wird. Die Publikation US 2008 / 0 084 721 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur linearen Regelung eines Stroms oder einer Spannung in einer Energieversorgung, die ein Schaltelement aufweist. Ein nicht-lineares Modell wird zur Schätzung des Stroms oder der Spannung für das Schaltelement basierend auf einem vorgegebenen Schaltverhältnis des Schaltelements verwendet. Die Publikation US 2010 / 0 188 062 A1 offenbart eine Energieversorgung mit einer Ausgangsspannungs-Rückkopplungsschleife. Die Publikation US 2011 / 0 119 513 A1 offenbart einen Spannungsregler mit einer Regelungsschleife. Die Publikation US 2001 / 0 046 145 A1 offenbart eine Schaltung zur Ermittlung eines Induktorstroms, welcher von einem Schaltnetzteil zu einer Last fließt. Der Induktorstrom wird geschätzt, indem die Spannung über den Synchron-MOSFET der Halbbrücke gemessen wird und der Strom mittels eines Sample-and-Hold Verfahrens geschätzt wird. Die Schaltung umfasst auch einen Stromschätzer zum Schätzen des Stroms außer dem Sample-and-Hold-Fenster. Die Publikation DE 60 2004 006 623 T2 beschreibt eine Steuerschaltung für Strombetriebsarten-Abwärtswandler.
  • Das Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist die Bereitstellung eines Verfahrens zum effizienten Schätzen eines Ausgangsstroms eines Schaltreglers und eines entsprechenden Schaltreglers.
  • Das Problem wird durch Verfahren nach Ansprüchen 1 und 5 und durch Schaltregler nach Ansprüchen 3 und 8 gelöst.
  • Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Schätzen des Zyklusdurchschnittsstroms für eine Ausgangsphase eines Schaltreglers während Zyklen der Impulsbreitenmodulation (PWM) des Schaltreglers, wobei jeder PWM-Zyklus einen Einschaltteil und einen Ausschaltteil aufweist, umfasst das Verfahren Folgendes: Messen eines Niederspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase während des Ausschaltteils jedes PWM-Zyklus; Schätzen eines Zyklusdurchschnittsstroms für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms und einer Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus; und Einbinden der Zyklusdurchschnittsstromschätzung in ein Ansprechverhalten des Schaltreglers. Das Schätzen des Zyklusdurchschnittstroms für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms und der Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus Folgendes umfasst: das Schätzen eines Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase an einem Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus als Funktion einer an die Ausgangsphase angelegten Eingangsspannung, einer Schaltfrequenz der Ausgangsphase, einer Ausgangsinduktivität der Ausgangsphase und einer Differenz zwischen einem Tastverhältnis für den derzeitigen PWM-Zyklus und einem mittleren Tastverhältnis für eine Anzahl abgeschlossener PWM-Zyklen; und das Kombinieren des an dem Mittelpunkt des unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms und des am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus geschätzten Hochspannungsseiten-Transistorstroms.
  • Gemäß einer Ausführungsform eines Schaltreglers umfasst der Schaltregler eine Ausgangsphase mit einem Hochspannungsseiten-Transistor und einem Niederspannungs-Transistor, die betreibbar sind, um sich als Reaktion auf ein an die Ausgangsphase angelegtes Impulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Signal in verschiedenen Perioden ein- und auszuschalten, wobei jeder Zyklus des PWM-Signals einen Einschaltteil und einen Ausschaltteil aufweist. Der Schaltregler umfasst ferner eine Strommessschaltung, die betreibbar ist, um den Strom des Niederspannungsseiten-Transistors zu messen, einen Analog-Digital-Umsetzer, der betreibbar ist, um den gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstrom während des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus abzutasten, und einen Stromschätzer, der betreibbar ist, um einen Zyklusdurchschnittsstrom für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus abgetasteten Niederspannungsseiten-Transistorstroms und einer Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus zu schätzen. Der Stromschätzer ist für Folgendes betreibbar: Schätzen eines Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase an einem Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus als Funktion einer an die Ausgangsphase angelegten Eingangsspannung, einer Schaltfrequenz der Ausgangsphase, einer Ausgangsinduktivität der Ausgangsphase und einer Differenz zwischen einem Tastverhältnis für den derzeitigen PWM-Zyklus und einem mittleren Tastverhältnis für eine Anzahl abgeschlossener PWM-Zyklen; und
    Kombinieren des an dem Mittelpunkt des unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms und des am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus geschätzten Hochspannungsseiten-Transistorstroms.
  • Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Schätzen des Durchschnittsstroms für mehrere Ausgangsphasen eines Mehrphasen-Schaltreglers während Impulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Zyklen des Mehrphasen-Schaltreglers, wobei jeder PWM-Zyklus einen Einschaltteil und einen Ausschaltteil aufweist, umfasst das Verfahren Folgendes: Messen eines Niederspannungsseiten-Transistorstroms jeder Ausgangsphase während des Ausschaltteils jedes PWM-Zyklus; Schätzen eines Durchschnittstroms jeder Ausgangsphase für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des für jede Ausgangsphase während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms und einer Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus; und Kombinieren der Durchschnittsstromschätzungen für die mehreren Ausgangsphasen, um eine Gesamtdurchschnittsstromschätzung für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen. Das Schätzen des Durchschnittsstroms jeder Ausgangsphase für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des für jede Ausgangsphase während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms und der Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus Folgendes umfasst: Schätzen eines Hochspannungsseiten-Transistorstroms jeder Ausgangsphase an einem Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus als Funktion einer an jeder Ausgangsphase angelegten Eingangsspannung, einer Schaltfrequenz jeder Ausgangsphase, einer Ausgangsinduktivität jeder Ausgangsphase und einer Differenz zwischen einem Tastverhältnis für den derzeitigen PWM-Zyklus und einem mittleren Tastverhältnis für eine Anzahl abgeschlossener PWM-Zyklen.
  • Gemäß einer Ausführungsform eines Mehrphasen-Schaltreglers umfasst der Mehrphasen-Schaltregler mehrere Ausgangsphasen, die jeweils einen Hochspannungsseiten-Transistor und einen Niederspannungsseiten-Transistor umfassen, die betreibbar sind, um sich als Reaktion auf ein Impulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Signal in verschiedenen Perioden ein- und auszuschalten, wobei jeder Zyklus des PWM-Signals einen Einschaltteil und einen Ausschaltteil aufweist. Der Mehrphasen-Schaltregler umfasst ferner eine Strommessschaltung, die betreibbar ist, um den Strom jedes Niederspannungsseiten-Transistors zu messen, einen Analog-Digital-Umsetzer, der betreibbar ist, um den gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstrom jeder Ausgangsphase während des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus abzutasten, und einen Stromschätzer, der betreibbar ist, um einen Durchschnittsstrom jeder Ausgangsphase für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des für jede Ausgangsphase während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms und einer Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus zu schätzen und die Durchschnittsstromschätzungen für die mehreren Ausgangsphasen zu kombinieren, um eine Gesamtdurchschnittsstromschätzung für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen. Der Stromschätzer ist für Folgendes betreibbar: Schätzen eines Hochspannungsseiten-Transistorstroms jeder Ausgangsphase an einem Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus als Funktion einer an jede Ausgangsphase angelegten Eingangsspannung, einer Schaltfrequenz jeder Ausgangsphase, einer Ausgangsinduktivität jeder Ausgangsphase und einer Differenz zwischen einem Tastverhältnis für den derzeitigen PWM-Zyklus und einem mittleren Tastverhältnis für eine Anzahl abgeschlossener PWM-Zyklen; und Kombinieren des für jede Ausgangsphase am Mittelpunkt des unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms und des für dieselbe Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus geschätzten Hochspannungsseiten-Transistorstroms, um die Gesamtdurchschnittsstromschätzung für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen.
  • Für den Fachmann sind bei Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei Betrachtung der beigefügten Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennbar.
  • Die Elemente der Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. In den Zeichnungen sind Ausführungsformen abgebildet, die in der folgenden Beschreibung erläutert werden.
    • 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Einphasen-Schaltreglers, der zyklusweise Stromschätzung implementiert.
    • 2 zeigt ein Diagramm verschiedener Signale während des zyklusweisen Stromschätzungsprozesses.
    • 3 zeigt ein Diagramm einer Ausführungsform des Schätzens der Impulsbreite am Mittelpunkt des Einschaltteils eines PWM-Zyklus.
    • 4 zeigt eine Modifikation des in 1 gezeigten Einphasen-Schaltreglers.
    • 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Mehrphasen-Schaltreglers, der zyklusweise Stromschätzung implementiert.
    • 6 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines Mehrphasen-Schaltreglers, der zyklusweise Stromschätzung implementiert.
  • Die hier beschriebenen Ausführungsformen stellen zyklusweise Stromschätzung für Schaltregler auf der Basis des gemessenen Stroms im vorherigen Zyklus und einer Impulsbreitenschätzung im derzeitigen Zyklus bereit. Die hier beschriebenen zyklusweisen Stromschätzungstechniken können auf eine beliebige Schaltreglerarchitektur angewandt werden, darunter abwärts; aufwärts; abwärts-aufwärts; Sperrwandler; Gegentakt; Halbbrücke; Vollbrücke und SEPIC (Single Ended Primary-Inductor Converter). Ein Abwärtswandler verringert eine Gleichspannung auf eine niedrigere Gleichspannung. Ein Aufwärtswandler stellt eine Ausgangsspannung bereit, die höher als der Eingang ist. Ein Abwärts-Aufwärts-Wandler erzeugt eine Ausgangsspannung, die die entgegengesetzte Polarität wie der Eingang aufweist. Ein Sperrwandler erzeugt eine Ausgangsspannung, die größer oder gleich dem Eingang ist, sowie mehrere Ausgaben. Ein Gegentaktwandler ist ein besonders bei niedrigen Eingangsspannungen effizienter Zweitransistorwandler. Ein Halbbrückenwandler ist ein in vielen Offline-Anwendungen verwendeter Zweitransistorwandler. Ein Vollbrückenwandler ist ein Viertransistorwandler, der gewöhnlich in Offline-Designs eingesetzt wird, die sehr hohe Ausgangsleistung erzeugen können. Ein SEPIC ist eine Art von Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, die es ermöglicht, dass die elektrische Spannung an seinem Ausgang größer als, kleiner als oder gleich der an seinem Eingang ist.
  • Für jede Art von Schaltreglerarchitektur wird durch Bereitstellung von zyklusweiser Stromschätzung ein schnelles Lasttransientenansprechverhalten realisiert. Der Strom wird zyklusweise auf der Basis des gemessenen Stroms im vorherigen Zyklus und einer Prädiktion der Impulsbreite des derzeitigen Zyklus geschätzt.
  • Als Nächstes werden Ausführungsformen der zyklusweisen Stromschätzungstechnik beschrieben, die im Kontext eines geschalteten Abwärtswandlers erläutert werden. Für den Fachmann ist erkennbar, dass die hier beschriebenen zyklusweisen Stromschätzungsausführungsformen ohne Weiteres wenn überhaupt mit geringfügigen Modifikationen auf andere Schaltreglerarchitekturen angewandt werden können. Solche Modifikationen liegen ohne Weiteres innerhalb der Fähigkeiten von einem durschnittlichen Fachmann, ohne zu viel Experimentieren zu erfordern.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines geschalteten Abwärtswandlers, der eine Leistungsstufe 100 umfasst, die mit einer Last 102 gekoppelt ist, wie etwa einem Mikroprozessor, einem Grafikprozessor, einem Netzwerkprozessor, einem digitalen Signalprozessor usw. Die Leistungsstufe 100 weist gemäß dieser Ausführungsform eine einzige Phase 104 auf, d.h. der geschaltete Abwärtswandler ist ein Einphasen-Schaltregler, wobei der Laststrom durch eine Phase geliefert wird. Die Phase 104 umfasst einen Hochspannungsseiten-Transistor (HS) und einen Niederspannungsseiten-Transistor (LS), die durch entsprechende Treiber 101, 103 angesteuert werden. Die Ausgangsphase 104 führt der Last 102 durch eine Induktivität (L) Strom zu. Die Höhe des durch die Ausgangsphase 104 bereitgestellten Stroms hängt von dem Schaltzustand der Hochspannungsseiten- und Niederspannungsseiten-Transistoren ab. Außerdem ist zwischen der Phaseninduktivität und der Last 102 wie in 1 gezeigt ein Ausgangskondensator (C) mit der Last 102 gekoppelt. Der Ausgangskondensator kann ein einziger Kondensator oder eine Bank parallel geschalteter Kondensatoren sein.
  • Der Betrieb der Leistungsstufe 100 wird über ein durch eine Steuerung 106 erzeugtes Impulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Signal (pwm) gesteuert. Die Steuerung 106 umfasst eine PWM-Steuereinheit 108, die das PWM-Signal erzeugt. Das PWM-Signal wird an die Ausgangsphase 104 angelegt, und jeder Zyklus des PWM-Signals weist einen Einschaltteil und einen Ausschaltteil auf. Der Hochspannungsseiten-Transistor der Ausgangsphase 104 wird während des Einschaltteils jedes PWM-Zyklus eingeschaltet, und der Niederspannungsseiten-Transistor wird ausgeschaltet. Umgekehrt wird der Niederspannungsseiten-Transistor während des Ausschaltteils des PWM-Zyklus eingeschaltet und der Hochspannungsseiten-Transistor ausgeschaltet.
  • Das Tastverhältnis (d) des PWM-Signals bestimmt, wie lange der Hochspannungsseiten- und Niederspannungsseiten-Transistor während jedes PWM-Zyklus jeweils eingeschaltet sind und deshalb die Menge an durch die Ausgangsphase 104 an die Last 102 abgegebenem Strom. Das PWM-Signal wird auf der Basis der Differenz zwischen einer dem geschalteten Abwärtswandler zugeführten Referenzspannung (Vref) und der Lastspannung (Vo) erzeugt. Bei bestimmten Ausführungsformen entspricht die Referenzspannung einer der Last 102 zugeordneten Spannungsidentifikation (VID). Die VID bestimmt den Reglersollwert, d.h. die Zielspannung des Reglers, wenn der Laststrom null ist.
  • Die Steuerung 106 umfasst außerdem einen ersten ADC 110 zum Abtasten der Lastspannung (Vo) und einen zweiten ADC 112 zum Abtasten des gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (Isense) der Leistungsstufen-Ausgangshase 104. Der Niederspannungsseiten-Transistorstrom (ILS) wird von einer in dem Schaltregler enthaltenen Messschaltung 114 gemessen. Die Steuerung 106 umfasst ferner eine Einheit 118 zur adaptiven Spannungspositionierung (AVP), die ein Offset (Vavp) für die Referenzspannung (Vref) um einen Betrag erzeugt, der proportional zu einer durch einen Phasenstromschätzer 120 des Schaltreglers erzeugten Zyklusdurchschnittsstromschätzung (Iph_est) ist. Hierdurch wird die Zyklusdurchschnittsstromschätzung in das Ansprechverhalten des Schaltreglers eingebracht. Die Zyklusdurchschnittsstromschätzung wird auf der Basis des gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms im vorherigen PWM-Zyklus und einer Prädiktion der Impulsbreite des derzeitigen PWM-Zyklus erzeugt.
  • Das durch die AVP-Einheit 118 erzeugte Offset (Vavp) stellt ein Fehlersignal (e) dar, das in einen Kompensator 122 der Steuerung 100 eingegeben wird. Bei einer Ausführungsform ist der Kompensator 122 ein PID-Filter (Proportional-Integral-Ableitung), das eine Kompensatorübertragungsfunktion mit der Fehlerspannung (e) als Eingabe und dem Tastverhältnis als Ausgabe implementiert. Dementsprechend basiert das Tastverhältnis des der Leistungsstufe 100 des Schaltreglers zugeführten PWM-Signals auf dem durch die AVP-Einheit 118 erzeugten Offset (Vavp).
  • Als Nächstes wird der Betrieb des Schaltreglers hinsichtlich der zyklusweisen Phasenstromschätzung ausführlicher mit Bezug auf 2 beschrieben. 2 zeigt den Induktivitätsstrom (IL), den gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstrom (Isense), den abgetasteten Niederspannungsseiten-Transistorstrom (lph_mid_off) und die durch den Phasenstromschätzer 120 erzeugte Zyklusdurchschnittsstromschätzung (Iph_est) als Funktion des an die Leistungsstufe 100 angelegten PWM-Signals. Jeder Einschaltteil des PWM-Signals weist eine bestimmte Breite (W) auf, die im derzeitigen PWM-Zyklus geschätzt und bei der zyklusweisen Phasenstromschätzung wie nachfolgend ausführlicher beschrieben verwendet wird.
  • Der zweite ADC 112 tastet den gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstrom (Isense) während des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus z.B. am Mittelpunkt ab. Der Phasenstromschätzer 120 schätzt den Zyklusdurchschnittsstrom (Iph_est) für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus abgetasteten Niederspannungsseiten-Transistorstroms und einer Impulsbreitenschätzung für den Einschaltteil für den derzeitigen PWM-Zyklus.
  • 2 zeigt vier aufeinanderfolgende PWM-Zyklen (N, N+1, N+2 und N+3), wobei jeder Zyklus einen Einschaltteil (mit einer Breite W) aufweist, der kürzer als der Ausschaltteil ist. Der Zyklusdurchschnittsstrom (Iph_est) für den PWM-Zyklus N+1 wird auf der Basis eines Niederspannungsseiten-Transistorstroms, der am Mittelpunkt des Ausschaltteils für PWM-Zyklus N (repräsentiert durch den am Punkt [n0] in 2 genommenen Abtastwert von Iph_mid_off) abgetastet wird, und der Impulsbreitenschätzung, die am Mittelpunkt des Einschaltteils für PWM-Zyklus N+1 (repräsentiert durch den [n0+1] in 2) erzeugt wird, geschätzt.
  • Bei einer Ausführungsform benutzt der Phasenstromschätzer 120 Informationen über die Eingangsspannung (Vin), den Ausgangsphasen-Induktivitätswert (L), das Durchschnittstastverhältnis (Davg) über mehrere PWM-Zyklen und das Tastverhältnis (d) des derzeitigen PWM-Zyklus, um den Zyklusdurchschnittsstrom (Iph_est) zu schätzen, gegeben durch: I p h _ e s t [ n 0 + k ] = { I p h _ m i d _ o f f [ n 0 + k ] k = 2 M I p h _ m i d _ o f f [ n 0 + k − 1 ] + V i n + T S W 2 L ( d h a l f [ n 0 + k ] − D a v g ) k = 2 M + 1
    Figure DE102013212542B4_0001
    wobei Tsw die Schaltfrequenz der Ausgangsphase und n0 eine ganze Zahl ist, die vergangene Abtastwerte angibt,. Das Durchschnittstastverhältnis (Davg) kann durch Mitteln der letzten T Tastverhältnisse des PWM-Signals berechnet werden.
  • Der Ausdruck Iph_mid_off[n0 + k-1] in Gleichung (1) repräsentiert den am Mittelpunkt des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus (k=2M) abgetasteten Niederspannungsseiten-Transistorstrom (ILS) und der Ausdruck V i n × T S W 2 L ( d h a l f [ n 0 + k ] − D a v g )
    Figure DE102013212542B4_0002
    repräsentiert eine Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus (k=2M+1). Der Ausdruck V i n × T S W 2 L ( d h a l f [ n 0 + k ] − D a v g )
    Figure DE102013212542B4_0003
    basiert nicht auf einem tatsächlichen Abtastwert, sondern ist stattdessen eine Funktion der an die Ausgangsphase angelegten Eingangsspannung (Vin), der Phasenschaltfrequenz (Tsw), der Phasenausgangsinduktivität (L) und der Differenz zwischen dem am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus (dhalf[n0 + k]) berechneten Tastverhältnis und dem Durchschnittstastverhältnis (Davg) für M zuvor abgeschlossene PWM-Zyklen, wobei V i n × T S W 2 L
    Figure DE102013212542B4_0004
    die Impulsbreitenschätzung am Mittelpunkt des Einschaltteils für den aktuellen PWM-Zyklus repräsentiert. Der Phasenstromschätzer 120 kombiniert I p h _ m i d _ o f f [ n 0 + k − 1 ]  und  V i n × T S W 2 L ( d h a l f [ n 0 + k ] − D a v g ) ,
    Figure DE102013212542B4_0005
    um die Zyklusdurchschnittsstromschätzung (Iph_est) für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform des Ableitens des Tastverhältnisses [dhalf[n0 + k]) während des Einschaltteils für die PWM-Zyklen. 3 zeigt das an die Leistungsstufe 100 angelegte PWM-Signal und ein Dreieckmodulatorsignal, woraus das PWM-Signal abgeleitet wird. 3 zeigt außerdem das Durchschnittstastverhältnis als gestrichelte Linie. Das Tastverhältnis wird bestimmt, bevor der nächste PWM-Zyklus beginnt, und ist deshalb während des Einschaltteils jedes PWM-Zyklus wie in 3 angegeben bekannt. Der Wert des Tastverhältnisses z.B. am Mittelpunkt des Einschaltteils des PWM-Zyklus wird in Verbindung mit der Phaseneingangsspannung (Vin), dem Phaseninduktivitätswert (L) und dem Durchschnittstastverhältnis (Davg) zur Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase 104 z.B. am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus gemäß Gleichung (1) verwendet.
  • Die Latenz der Stromabtastwerte kann um bis zu die Hälfte verringert werden, obwohl ein Einzelabtast-/Zyklus-ADC 112 verwendet wird, indem Stromschätzungen in der Mitte von zwei aufeinanderfolgenden PWM-Zyklen verwendet werden. Sobald der derzeitige PWM-Zyklus abgeschlossen ist, kann der Phasenstromschätzer 120 die Zyklusdurchschnittsstromschätzung (Iph_est) beim Abschluss des PWM-Zyklus mit der tatsächlichen Phasenstrommessung vergleichen, um einen Prädiktionsfehler zu erzeugen. Der Phasenstromschätzer 120 kann dann den Prädiktionsfehler kompensieren, so dass das stationäre Ansprechverhalten des Schaltreglers von dem Prädiktionsfehler nicht beeinflusst wird und keinen statischen Fehler einführt.
  • 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines geschalteten Abwärtswandlers, der der in 1 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist, wobei jedoch die durch den AVP 116 erzeugte Offsetspannung (Vavp) in die Spannungsrückkopplungsschleife vor der Ausgangsspannung (Vo) einbezogen wird. Gemäß dieser Ausführungsform wird Vavp mit Vref kombiniert und die Differenzspannung durch einen DAC (Digital-Analog-Wandler) 121 in die analoge Domäne umgewandelt. Die resultierende analoge Differenzspannung wird dann mit Vo kombiniert und wieder zur weiteren Verarbeitung wie hier zuvor beschrieben in die digitale Domäne umgewandelt. Im Gegensatz dazu wird gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform Vavp in die Spannungsrückkopplungsschleife eingeführt, nachdem Vref mit Vo kombiniert wird.
  • In jedem Fall kann ein Abwärtswandler mit niedrigem Tastverhältnis verwendet werden, wenn der Zyklusdurchschnittsstrom während des Ausschaltzyklus bestimmt wird. Zum Beispiel kann der Ausgangsstrom am Mittelpunkt des Ausschaltzyklus gemessen werden. Die Zyklusdurchschnittsstromänderung wird durch die Dauer des Einschaltzyklus stark beeinflusst. Stromschätzung erlaubt eine Schätzung des Zyklusmittelwerts auf der Basis der Dauer des Einschaltzyklus und des Zyklusmittelwerts des vorherigen Zyklus mit geringer Latenz. Die Einschaltzeit kann durch Untersuchen des PWM-Steuersignals während des Einschaltzyklus geschätzt werden, oder alternativ durch Untersuchen des Anfangs oder Mittelpunkts des Einschaltzykluses.
  • 5 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines geschalteten Abwärtswandlers, der der in 1 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist, wobei jedoch die Leistungsstufe 100 N Phasen 104 aufweist, d.h. der geschaltete Abwärtswandler ein Mehrphasen-Schaltregler ist, wobei der Laststrom abhängig von den Lastbedingungen von einer oder mehreren Phasen 104 geliefert werden kann. Gemäß dieser Ausführungsform misst die Strommessschaltung 116 den Strom (ILs_ph1, ..., ILs_phN) jedes Niederspannungsseiten-Transistors, und es ist ein Einzel-Abtast-/Zyklus-DAC 112 für jede Phase 104 vorgesehen, um den gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstrom (Isense1, ..., IsenseN) jeder Phase 104 während des Ausschaltteils jedes PWM-Zyklus wie hier zuvor beschrieben abzutasten.
  • Der Stromschätzer 120 des Mehrphasen-Schaltreglers umfasst einen Phasenstromschätzer 120' für jede Phase 104 der Leistungsstufe 100 zur Schätzung des Durchschnittsstroms (Iph1_est, ..., Iphn-est) jeder Phase 104 für den derzeitigen PWM-Zyklus. Der Durchschnittsstrom jeder Ausgangsphase wird für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des für jede Ausgangsphase z.B. am Mittelpunkt des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus (Iph_mid_off1, ..., Iph_mid_offN) gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms und der Impulsbreitenschätzung z.B. am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus gemäß Gleichung (1) geschätzt. Das heißt, der für jede Phase 104 am Mittelpunkt des unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus (Iph_mid_offn [n0 + k -1]) gemessene Niederspannungsseiten-Transistorstrom wird mit dem für dieselbe Phase 104 am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus ( V i n × T S W 2 L ( d h a l f [ n 0 + k ] − D a v g ) )
    Figure DE102013212542B4_0006
    geschätzten Hochspannungsseiten-Transistorstrom kombiniert, um eine phasenweise Durchschnittsstromschätzung (I_ph1_est, ..., IphN_est) für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen.
  • Der Mehrphasen-Schaltregler umfasst ferner einen Kombinierer 124 zum Kombinieren der N Stromschätzungen (Iph1_est, ..., IphN_est), um eine Gesamtdurchschnittsstromschätzung (I_total_est) für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen. Die Gesamtdurchschnittsstromschätzung wird der AVP-Einheit 118 während jedes PWM-Zyklus zugeführt, so dass die AVP-Einheit 118 jeden PWM-Zyklus ein entsprechendes proportionales Offset (Vavp) bezüglich der Referenzspannung (Vref) erzeugen kann.
  • Die AVP-Einheit 118 tastet die Ausgangsspannung (Vo) des Mehrphasen-Schaltreglers mit einer höheren Frequenz ab als der Niederspannungsseiten-Transistorstrom für die N Ausgangsphasen 104 abgetastet wird. Die AVP-Einheit 118 wandelt die abgetastete Ausgangsspannung in eine auf Strom basierende Darstellung der abgetasteten Ausgangsspannung um. Bei einer Ausführungsform ist der Stromkombinierer 124 Teil der AVP-Einheit 118 und die AVP-Einheit 118 kombiniert die auf Strom basierende Darstellung der abgetasteten Ausgangsspannung und die Durchschnittsstromschätzungen (I_ph1_est, ..., IphN_est) für die N Ausgangsphasen 104, um die Gesamtdurchschnittsstromschätzung (I_total_est) für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen.
  • Der Stromschätzer 120 kann die Gesamtdurchschnittsstromschätzung für jeden PWM-Zyklus mit einem gesamten gemessenen Phasenstrom für denselben PWM-Zyklus beim Abschluss dieses PWM-Zyklus vergleichen, um einen Prädiktionsfehler zu erzeugen, und den Prädiktionsfehler kompensieren, so dass das stationäre Ansprechverhalten des Mehrphasen-Schaltreglers wie hier zuvor beschrieben nicht von dem Prädiktionsfehler beeinflusst wird.
  • 6 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines geschalteten Abwärtswandlers, die der in 5 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist, wobei jedoch die durch den AVP 116 erzeugte Offsetspannung (Vavp) vor der Ausgangsspannung (Vo) in die Spannungsrückkopplungsschleife einbezogen wird, wie hier zuvor mit Bezug auf 4 beschrieben. Die analoge Differenzspannung zwischen Vavp und Vref wird mit Vo kombiniert und wieder zur weiteren Verarbeitung in die digitale Domäne umgesetzt, wie hier zuvor beschrieben wurde.
  • Ausdrücke wie „erstes“, „zweites“ und dergleichen werden zur Beschreibung verschiedener Elemente, Regionen, Teile usw. verwendet und sollen nicht einschränkend sein. In der Beschreibung beziehen sich gleiche Ausdrücke durchweg auf gleiche Elemente.
  • Im vorliegenden Gebrauch sind die Ausdrücke „mit“, „enthaltend“, „aufweisend“, „umfassend“ und dergleichen Ausdrücke mit offenem Ende, die die Anwesenheit angegebener Elemente oder Merkmale angeben, aber nicht zusätzliche Elemente oder Merkmale ausschließen. Die Artikel „ein“, „eine“ und „der/die/das“ sollen Plural sowie Singular umfassen, sofern es der Kontext nicht klar anders angibt.
  • Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern es nicht spezifisch anders angegeben wird.
  • Obwohl hier spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurden, versteht sich für den durchschnittlichen Fachmann, dass vielfältige alternative und/oder äquivalente Implementierungen die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ersetzen können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Abwandlungen der hier besprochenen spezifischen Ausführungsformen abdecken. Es ist deshalb beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung nur durch die Ansprüche und ihre Äquivalente beschränkt wird.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Schätzen des Zyklusdurchschnittsstroms für eine Ausgangsphase eines Schaltreglers während Impulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Zyklen des Schaltreglers, wobei jeder PWM-Zyklus einen Einschaltteil und einen Ausschaltteil aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Messen eines Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) der Ausgangsphase während des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus; Schätzen eines Zyklusdurchschnittsstroms für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) und einer Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus; und Einbinden der Zyklusdurchschnittstromschätzung in ein Ansprechverhalten des Schaltreglers; wobei das Schätzen des Zyklusdurchschnittstroms für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) und der Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus umfasst: Schätzen eines Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase an einem Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus als Funktion einer an die Ausgangsphase angelegten Eingangsspannung, einer Schaltfrequenz der Ausgangsphase, einer Ausgangsinduktivität der Ausgangsphase und einer Differenz zwischen einem Tastverhältnis für den derzeitigen PWM-Zyklus und einem mittleren Tastverhältnis für eine Anzahl abgeschlossener PWM-Zyklen; und Kombinieren des an dem Mittelpunkt des unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) und des am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus geschätzten Hochspannungsseiten-Transistorstroms.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen des Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) während des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus Folgendes umfasst: Messen des Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS); und Abtasten des gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms an einem Mittelpunkt des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus.
  3. Schaltregler, umfassend: eine Ausgangsphase mit einem Hochspannungsseiten-Transistor (HS) und einem Niederspannungsseiten-Transistor (LS), die betreibbar sind, um sich als Reaktion auf ein an die Ausgangsphase angelegtes Impulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Signal in verschiedenen Perioden ein- und auszuschalten, wobei jeder Zyklus des PWM-Signals einen Einschaltteil und einen Ausschaltteil aufweist; eine Strommessschaltung (116), die zum Messen des Stroms (ILS) des Niederspannungsseiten-Transistors (LS) betreibbar ist; einen Analog-Digital-Wandler (112), der zum Abtasten des gemessenen Niederspannungsseitenstroms (ILS) während des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus betreibbar ist; und einen Stromschätzer (120), der zum Schätzen eines Zyklusdurchschnittsstroms für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus abgetasteten Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) und einer Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus betreibbar ist; wobei der Stromschätzer (120) für Folgendes betreibbar ist: Schätzen eines Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase an einem Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus als Funktion einer an die Ausgangsphase angelegten Eingangsspannung, einer Schaltfrequenz der Ausgangsphase, einer Ausgangsinduktivität der Ausgangsphase und einer Differenz zwischen einem Tastverhältnis für den derzeitigen PWM-Zyklus und einem mittleren Tastverhältnis für eine Anzahl abgeschlossener PWM-Zyklen; und Kombinieren des an dem Mittelpunkt des unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS) und des am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus geschätzten Hochspannungsseiten-Transistorstroms.
  4. Schaltregler nach Anspruch 3, wobei der Schaltregler ein geschalteter Abwärtswandler ist.
  5. Verfahren zum Schätzen des Zyklusdurchschnittsstroms für mehrere Ausgangsphasen eines Mehrphasen-Schaltreglers während Impulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Zyklen des Mehrphasen-Schaltreglers, wobei jeder PWM-Zyklus einen Einschaltteil und einen Ausschaltteil aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Messen eines Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS-ph1, ..., ILS_PHN) jeder Ausgangsphase während des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus; Schätzen eines Durchschnittsstroms jeder Ausgangsphase für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des für jede Ausgangsphase während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILs_ph1, ..., ILS_phN) und einer Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus; und Kombinieren der Durchschnittsstromschätzungen für die mehreren Ausgangsphasen, um eine Gesamtdurchschnittsstromschätzung für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen; wobei das Schätzen des Durchschnittsstroms jeder Ausgangsphase für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des für jede Ausgangsphase während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS-ph1, ..., ILS_phN ) und der Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus Folgendes umfasst: Schätzen eines Hochspannungsseiten-Transistorstroms jeder Ausgangsphase an einem Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus als Funktion einer an jeder Ausgangsphase angelegten Eingangsspannung, einer Schaltfrequenz jeder Ausgangsphase, einer Ausgangsinduktivität jeder Ausgangsphase und einer Differenz zwischen einem Tastverhältnis für den derzeitigen PWM-Zyklus und einem mittleren Tastverhältnis für eine Anzahl abgeschlossener PWM-Zyklen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Messen des Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS_ph1, ... , ILS_phN) jeder Ausgangsphase während des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus Folgendes umfasst: Messen des Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS_ph1, ..., ILS_phN ) jeder Ausgangsphase; und Abtasten des gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS_ph1, ..., ILS_phN ) jeder Ausgangsphase an einem Mittelpunkt des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Kombinieren der Durchschnittstromschätzungen für die mehreren Ausgangsphasen, um die Gesamtdurchschnittsstromschätzung für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen, Folgendes umfasst: Kombinieren des für jede Ausgangsphase am Mittelpunkt des unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILs_ph1, ..., ILS_phN ) und des für dieselbe Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus geschätzten Hochspannungsseiten-Transistorstroms.
  8. Mehrphasen-Schaltregler, umfassend: mehrere Ausgangsphasen, die jeweils einen Hochspannungsseiten-Transistor (HS) und einen Niederspannungsseiten-Transistor (LS) umfassen, die betreibbar sind, um sich als Reaktion auf ein Impulsbreitenmodulations- bzw. PWM-Signal in verschiedenen Perioden ein- und auszuschalten, wobei jeder Zyklus des PWM-Signals einen Einschaltteil und einen Ausschaltteil aufweist; eine Strommessschaltung (116), die zum Messen des Stroms (ILS_ph1, ..., ILS_phN) jedes Niederspannungsseiten-Transistors (LS) betreibbar ist; einen Analog-Digital-Wandler (112), der zum Abtasten des gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS-ph1, ..., ILS_phN) jeder Ausgangsphase während des Ausschaltteils für jeden PWM-Zyklus betreibbar ist; und einen Stromschätzer (120), der zum Schätzen eines Durchschnittsstroms jeder Ausgangsphase für den derzeitigen PWM-Zyklus auf der Basis des für jede Ausgangsphase während des Ausschaltteils für den unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILS_ph1, ..., ILS_phN ) und einer Schätzung des Hochspannungsseiten-Transistorstroms der Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus und Kombinieren der Durchschnittsstromschätzungen für die mehreren Ausgangsphasen, um eine Gesamtdurchschnittsstromschätzung für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen, betreibbar ist; wobei der Stromschätzer (120) für Folgendes betreibbar ist: Schätzen eines Hochspannungsseiten-Transistorstroms jeder Ausgangsphase an einem Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus als Funktion einer an jede Ausgangsphase angelegten Eingangsspannung, einer Schaltfrequenz jeder Ausgangsphase, einer Ausgangsinduktivität jeder Ausgangsphase und einer Differenz zwischen einem Tastverhältnis für den derzeitigen PWM-Zyklus und einem mittleren Tastverhältnis für eine Anzahl abgeschlossener PWM-Zyklen; und Kombinieren des für jede Ausgangsphase am Mittelpunkt des unmittelbar vorausgehenden PWM-Zyklus gemessenen Niederspannungsseiten-Transistorstroms (ILs_ph1, ..., ILS_phN ) und des für dieselbe Ausgangsphase am Mittelpunkt des Einschaltteils für den derzeitigen PWM-Zyklus geschätzten Hochspannungsseiten-Transistorstroms, um die Gesamtdurchschnittsstromschätzung für den derzeitigen PWM-Zyklus zu erzeugen.
  9. Mehrphasen-Schaltregler nach Anspruch 8, wobei der Mehrphasen-Schaltregler ein geschalteter Mehrphasen-Abwärtswandler ist.
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