DE102014117340A1 - Effiziente PFM-Schaltsteuerung für nicht invertierenden Buck-Boost-Wandler - Google Patents

Effiziente PFM-Schaltsteuerung für nicht invertierenden Buck-Boost-Wandler Download PDF

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Abstract

Es werden Verfahren, Geräte und integrierte Schaltungen zum Steuern eines Buck-Boost-Wandlers offenbart. In einem Beispiel ist ein Gerät eingerichtet, eine Ausgangsspannung an einem Spannungsausgang mit einer niedrigen Referenzspannung und einer hohen Referenzspannung zu vergleichen. Das Gerät kann eine Stromstärke in einem Induktor mit einer niedrigen Schwellenwertstromstärke und einer hohen Schwellenwertstromstärke vergleichen. Das Gerät kann als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang geringer ist als die niedrige Referenzspannung, den Induktor laden. Das Gerät kann als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor die hohe Schwellenwertstromstärke erreicht, den Induktor mit dem Spannungsausgang verbinden, um Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu übertragen. Das Gerät kann als Reaktion darauf, dass entweder die Stromstärke in dem Induktor die niedrige Schwellenwertstromstärke erreicht oder die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht, das Übertragen von Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang beenden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Spannungswandler und insbesondere auf Buck-Boost-Wandler.
  • Hintergrund
  • Buck-Boost-Wandler (Abwärts-/Aufwärtswandler) können als Treiber für Lasten mit spezifischen Anforderungen an Stromstärke und/oder Spannung genutzt werden. Ein Buck-Boost-Wandler kann eine Ausgangsspannung liefern, deren Wert größer, kleiner oder gleich der Eingangsspannung ist. Ein nichtinvertierender Buck-Boost-Wandler kann dazu genutzt werden, eine Ausgangsspannung mit derselben Polarität zu liefern, wie sie auch bei der Eingangsspannung vorliegt. Ein nichtinvertierender Buck-Boost-Wandler kann mit vier Schaltern arbeiten, die mit einem einzelnen, gemeinsamen Induktor verbunden sind, wobei die Schalter steuern, wann sich der Buck-Boost-Wandler beziehungsweise Abwärts-/Aufwärtswandler im „Abwärts-Modus” befindet (und somit über eine geringere Ausgangs- als Eingangsspannung verfügt) oder im „Aufwärts-Modus“ (und somit über eine höhere Ausgangs- als Eingangsspannung verfügt).
  • Ein nichtinvertierender Buck-Boost-Wandler kann so gesteuert werden, dass er im Pulsfrequenzmodulations(PFM)-Modus arbeitet. Dies trifft gemeinhin zu, wenn die erforderliche Stromstärke der Last einen relativ geringen Wert aufweist. Der Wandler kann die Energie des Stroms in dem Induktor speichern, die der Wandler dann in Impulsen oder in Form der Energie des Stroms von dem Induktor zum Ausgang des Wandlers ableiten kann. Der Wandler kann eine Reihe von mehreren Energiepaketen (auch Bursts genannt) zum Ausgang des Wandlers ableiten, wenn die Ausgangsspannung einen auslösenden Schwellenwert unterschreitet, und diesen Vorgang beenden, sobald die Ausgangsspannung auf einen ausreichenden Schwellenwert gestiegen ist. Mit dem Ausgang des Wandlers kann ein Ausgangskondensator verbunden sein, der Ladung am Ausgang speichert.
  • Der Wandler kann dann inaktiv bleiben, während die Ausgangsspannung sinkt, wenn die Last auf dem Ausgang Ladung vom Ausgangskondensator zieht. Die Ausgangsspannung kann den auslösenden Schwellenwert unterschreiten und somit den Wandler dazu veranlassen, eine Reihe von Energiepaketen aus dem Induktor abzuleiten. Der Wandler orientiert sich bezüglich seiner Ausgangsspannung an zwei Schwellenwerten, nämlich am niedrigeren, auslösenden Schwellenwert und am höheren, ausreichenden Schwellenwert. Der Wandler kann eine Oberwellenspannung und Überschreitungen jenseits der Spannungsschwellenwerte erfahren. Bei jedem Wandler ergibt sich zudem ein Energieverlust zwischen dessen Eingang und Ausgang. Die Effizienz eines Wandlers kann als der Verhältniswert seiner Ausgangs- zu seiner Eingangsenergie definiert werden. Für einen nichtinvertierenden Buck-Boost-Wandler, der in einem PFM-Modus betrieben wird, sind Energieverluste üblicherweise eher durch das Schalten und durch dynamische Verluste begründet (aufgrund der Kapazität des Schaltergatters sowie der Energie von V·I, die innerhalb der Schalter während der Übergänge verbraucht wird) als durch ohmsche Verluste.
  • Zusammenfassung
  • Allgemein gilt: Verschiedene Beispiele dieser Offenbarung beziehen sich auf einen nichtinvertierenden Buck-Boost-Wandler mit einer effizienten Pulsfrequenzmodulations(PFM)-Schaltsteuerung. In verschiedenen Beispielen dieser Offenbarung kann eine effiziente PFMSchaltsteuerung das Schalten eines Buck-Boost-Wandlers steuern, um ein Aufkommen von Oberwellenspannung und von Spannungsschwellenwertüberschreitungen zu begrenzen sowie Energieverluste bei Schaltvorgängen zu vermindern. Darüber hinaus ergeben sich weitere Vorteile. In verschiedenen Beispielen dieser Offenbarung kann eine effiziente PFM-Schaltsteuerung eine Effizienz speziell für den Aufwärts- und/oder den Abwärtsmodus optimieren. Einer der beiden optimierenden Modi kann aufgrund von Faktoren wie zum Beispiel der Zeitdauer der Ladephase der Induktor oder einem Vergleich zwischen der Eingangs- und der Ausgangsspannung ausgewählt werden.
  • Ein Beispiel bezieht sich auf ein Gerät zum Steuern eines Buck-Boost-Wandlers, wobei der Buck-Boost-Wandler einen Induktor und einen Spannungsausgang aufweist. Das Gerät ist eingerichtet, eine Ausgangsspannung am Spannungsausgang mit einer niedrigen Referenzspannung und einer hohen Referenzspannung zu vergleichen. Das Gerät ist weiterhin eingerichtet, eine Stromstärke in dem Induktor mit einer niedrigen Schwellenwertstromstärke und einer hohen Schwellenwertstromstärke zu vergleichen. Das Gerät ist weiterhin eingerichtet, als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang geringer ist als die niedrige Referenzspannung, den Induktor zu laden. Das Gerät ist weiterhin eingerichtet, als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor die hohe Schwellenwertstromstärke erreicht, den Induktor mit dem Spannungsausgang zu verbinden, um Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu übertragen. Das Gerät ist weiterhin eingerichtet, als Reaktion darauf, dass entweder die Stromstärke in dem Induktor die niedrige Schwellenwertstromstärke erreicht oder die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht, das Übertragen von Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu beenden.
  • Ein weiteres Beispiel bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines Buck-Boost-Wandlers, wobei der Buck-Boost-Wandler einen Induktor und einen Spannungsausgang aufweist. Das Verfahren beinhaltet, einen Ausgangsspannungswert am Spannungsausgang mit einer niedrigen Referenzspannung und einer hohen Referenzspannung zu vergleichen. Das Verfahren beinhaltet weiterhin, eine Stromstärke in dem Induktor mit einer niedrigen Schwellenwertstromstärke und einer hohen Schwellenwertstromstärke zu vergleichen. Das Verfahren beinhaltet weiterhin, als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang geringer ist als die niedrige Referenzspannung, den Induktor zu laden. Das Verfahren beinhaltet weiterhin, als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor die hohe Schwellenwertstromstärke erreicht, den Induktor mit dem Spannungsausgang zu verbinden, um Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu übertragen. Das Verfahren beinhaltet weiterhin, als Reaktion darauf, dass entweder die Stromstärke in dem Induktor die niedrige Schwellenwertstromstärke erreicht oder die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht, das Übertragen von Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu beenden.
  • Ein weiteres Beispiel bezieht sich auf eine integrierte Schaltung zum Steuern eines Buck-Boost-Wandlers, wobei der Buck-Boost-Wandler einen Induktor und einen Spannungsausgang aufweist. Die integrierte Schaltung ist eingerichtet, eine Ausgangsspannung am Spannungsausgang mit einer niedrigen Referenzspannung und einer hohen Referenzspannung zu vergleichen. Der integrierte Schaltkreis ist darüber hinaus eingerichtet, eine Stromstärke an dem Induktor mit einer niedrigen Schwellenwertstromstärke und einer hohen Schwellenwertstromstärke zu vergleichen. Die integrierte Schaltung ist weiterhin eingerichtet, als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang niedriger ist als die niedrige Referenzspannung, den Induktor zu laden. Die integrierte Schaltung ist weiterhin eingerichtet, als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor die hohe Schwellenwertstromstärke erreicht, den Induktor mit dem Spannungsausgang zu verbinden, um Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu übertragen. Die integrierte Schaltung ist weiterhin eingerichtet, als Reaktion darauf, dass entweder die Stromstärke in dem Induktor die niedrige Schwellenwertstromstärke erreicht oder die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht, das Übertragen von Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu beenden.
  • Die Details eines oder mehrerer Beispiele der Erfindung werden in den angefügten Zeichnungen und in der folgenden Beschreibung ausgeführt. Weitere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich als offensichtlich aus der Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 stellt einen Übersichtsschaltplan dar. Illustriert wird ein Buck-Boost-Wandler mit einer Schaltsteuerung, die den Buck-Boost-Wandler in einem effizienten Pulsfrequenzmodulations(PFM)-Modus steuern kann. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein.
  • 2 zeigt ein Schaubild der Stromstärke über der Zeit für drei unterschiedliche Beispiele für Energiepakete, die ein Buck-Boost-Wandler erzeugen und zu einem Spannungsausgang übertragen kann. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein.
  • 3 stellt einen Übersichtsschaltplan dar. Illustriert wird ein Buck-Boost-Wandler mit einer Schaltsteuerung, die den Buck-Boost-Wandler in einem effizienten PFM-Modus mit mehreren Überspannungssicherungselementen steuern kann. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm. Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Buck-Boost-Wandlers auf eine Weise dargestellt, die Spannungsüberschreitungen begrenzt und die Effizienz im Aufwärtsmodus erhöht. Weitere Vorteile werden ebenfalls dargestellt. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein.
  • 5 stellt einen Übersichtsschaltplan dar. Illustriert wird ein Buck-Boost-Wandler mit einer Schaltsteuerung, die den Buck-Boost-Wandler in einem effizienten PFM-Modus mit mehreren Überspannungssicherungselementen, einem effizienten zeitgesteuerten Schalten und speziellen Entladephasen für Abwärts- sowie Aufwärtsmodi steuern kann. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein.
  • 6 stellt ein Ablaufdiagramm dar. Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Buck-Boost-Wandlers auf eine Weise dargestellt, die Spannungsüberschreitungen begrenzt und spezifische Entladephasen für die Aufwärts- sowie für die Abwärtsmodi ermöglicht. Dies erhöht die Effizienz sowohl in Aufwärts- als auch Abwärtsmodi aufgrund eines effizienten zeitgesteuerten Schaltens. Weitere Vorteile werden ebenfalls dargestellt. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein.
  • 7 stellt einen Übersichtsschaltplan dar. Illustriert wird ein Buck-Boost-Wandler mit einer Schaltsteuerung, die den Buck-Boost-Wandler in einem effizienten PFM-Modus mit mehreren Überspannungssicherungselementen, einem effizienten durch die Eingangsspannung gesteuerten Schalten und spezifischen Entladephasen für die Aufwärts- und Abwärtsmodi steuern kann. Dies stimmt mit einem weiteren Beispiel dieser Offenbarung überein.
  • 8 stellt ein Ablaufdiagramm dar. Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Buck-Boost-Wandlers auf eine Weise dargestellt, die Spannungsüberschreitungen begrenzt und spezifische Entladephasen für die Aufwärts- sowie für die Abwärtsmodi ermöglicht. Dies erhöht die Effizienz sowohl in den Aufwärts- als auch den Abwärtsmodi durch effizientes durch die Eingangsspannung gesteuertes Schalten. Weitere Vorteile werden ebenfalls dargestellt. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein.
  • 9 stellt ein Ablaufdiagramm dar. Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Buck-Boost-Wandlers auf eine Weise dargestellt, die Spannungsüberschreitungen begrenzt und die Effizienz erhöht. Weitere Vorteile werden ebenfalls dargestellt. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein.
  • Ausführliche Beschreibung
  • 1 stellt einen Übersichtsschaltplan dar. Illustriert wird ein Buck-Boost-Wandler 100 mit einer Schaltsteuerung 140, die den Buck-Boost-Wandler 100 in einem effizienten PFM-Modus steuern kann. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein. Der Buck-Boost-Wandler 100 weist einen Spannungseingang 120, einen Spannungsausgang 134, einen Ausgangskondensator 130, einen Induktor 110, und Schalter 122, 124, 126 und 128 auf, die mit dem Induktor 110 so verbunden sind, dass unterschiedliche Schaltkreiskontakte über den Induktor 110 hinweg aktiviert werden können. Der Spannungseingang 120 kann ein Strukturelement darstellen, welches eine Eingangsspannung zum Buck-Boost-Wandler 100 überträgt oder diese erzeugt, und der Spannungsausgang 134 kann ein Strukturelement darstellen, welches eine durch den Buck-Boost-Wandler 100 erzeugte Ausgangsspannung so überträgt, dass sie einer Last zur Verfügung steht. Der Buck-Boost-Wandler 100 weist weiterhin eine Schaltsteuerung 140 auf, die in diesem illustrierenden Beispiel mit den Schaltern 122, 124, 126 und 128 verbunden ist. Die Schaltsteuerung 140 kann den Buck-Boost-Wandler 100 in einem effizienten PFM-Modus im Abwärts- wie auch im Aufwärtsmodus steuern. Dies wird unten näher ausgeführt und stimmt mit verschiedenen illustrierenden Beispielen überein. Zum Beispiel kann die Schaltsteuerung 140 logische Schaltungen, Hardware und/oder einen oder mehrere Prozessoren beinhalten, um die Zustände der Schalter 122, 124, 126 und 128 zum Betreiben des Buck-Boost-Wandlers 100 hocheffizient zu steuern. Das bedeutet: Dies geschieht mit einem relativ geringen Energieverlust zwischen der über den Spannungseingang 120 eingespeisten Energie sowie einer Last am Spannungsausgang 134 bereitgestellten Energie. Die Schaltsteuerung 140 kann logische Schaltungen, Hardware und/oder einen oder mehrere Prozessoren beinhalten, um die Zustände der Schalter 122, 124, 126 und 128 zum Betreiben des Buck-Boost-Wandlers so zu steuern, dass Zustände des Energieverlustes wie zum Beispiel Spannungsüberschreitungen begrenzt werden. Die Prozessoren, die Hardware und/oder die Logik innerhalb der Schaltsteuerung 140 können einen oder mehrere Algorithmen durchführen, die mit den Techniken übereinstimmen, so wie sie in dieser Offenbarung beschrieben werden. Zum Beispiel kann die Schaltsteuerung 140 Eingänge aufweisen, die Variablen wie zum Beispiel der Induktorstrom (die Stromstärke an dem Induktor 100), die Eingangsspannung (die Eingangsspannung am Spannungseingang 120) und/oder die Ausgangsspannung (die Spannung am Spannungsausgang 134) anzeigen. Aspekte der Schaltsteuerung 140 und verschiedene Betriebsmodi des Buck-Boost-Wandlers 100, die von der Schaltsteuerung 140 gesteuert werden, werden unten unter Bezugnahme auf verschiedene Beispiele näher beschrieben.
  • 2 zeigt ein Schaubild der Stromstärke über der Zeit für drei unterschiedliche Beispiele für Energiepakete, die ein Buck-Boost-Wandler erzeugen und zum Spannungsausgang 134 übertragen kann. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein. Die Stromstärke kann zum Beispiel durch einen Stromstärkesensor an dem Induktor 110 (zum Beispiel verbunden mit nur einer geringen physischen und ohmschen Trennung von dem Induktor 110) gemessen werden. Jede Energieübertragung zum Spannungsausgang 134 kann ein oder mehrere Energiepakete aufweisen, die sich alle nominell in derselben Form in Pulsfrequenzmodulation befinden. In jedem der drei Beispiele aus 2 ist der anfängliche Teil des Energiepaketes durch den Kurvenverlauf des Stromstärkeanstiegs 202 definiert, wenn die Eingangsspannung vom Spannungseingang 120 anfänglich gegenüber der Induktivität der Induktor 110 ansteigt. Die Unterschiede zwischen den drei Beispielen der Energiepakete aus 2 werden definiert durch den Kurvenverlauf der Stromstärkeminderung 204, 206 und 208 als drei unterschiedliche Optionen für Stromstärkeminderungen, die durch die Bedienung der Schalter 122, 124, 126, 128 in Kombination damit definiert sind, ob die Ausgangsspannung am Spannungsausgang 134 im Vergleich zur Eingangsspannung am Spannungseingang 120 größer oder kleiner ist.
  • Die Energie, die in jedem Paket enthalten ist, verhält sich proportional zu der Fläche, die vom Stromstärkeanstieg 202 und einem der Kurvenverläufe der in 2 gezeigten Stromstärkeminderung 204, 206, 208 begrenzt wird. Das heißt: Die Fläche im Schaubild 200 entspricht einer Integration von Stromstärkewerten über die Zeit und definiert somit eine Ladung; und die Energie, die vom Buck-Boost-Wandler 100 am Spannungsausgang 134 geliefert wird, ergibt sich als ein Produkt aus dieser Ladung und der Ausgangsspannung am Spannungsausgang 134 (d. h. die Energie ist eine Integration der Spannung multipliziert mit der Stromstärke über die Zeit).
  • Der Kurvenverlauf der Stromstärkeminderung 204 stellt die stärkste Stromstärkeminderung der drei Optionen im Schaubild 200 dar und bildet zusammen mit dem Kurvenverlauf des Stromstärkeanstiegs 202 die kleinste Fläche der drei Optionen im Schaubild 200. Somit wird hier der kleinste Energiewert pro Paket oder pro Impuls angezeigt. Der Kurvenverlauf der Stromstärkeminderung 206 erfolgt in deutlicheren Abstufungen und bildet zusammen mit dem Kurvenverlauf des Stromstärkeanstiegs 202 eine mittlere Fläche im Schaubild 200. Hier wird somit ein mittlerer Energiewert pro Paket angezeigt. Der Kurvenverlauf der Stromstärkeminderung 208 zeigt am deutlichsten einen stufenweisen Wertabfall und weist einen mäßigen weiteren Anstieg der Stromstärke jenseits des Höchstwertes des Kurvenverlaufs des Stromstärkeanstiegs 202 auf, bevor hier wieder ein Werteabfall eintritt.
  • Zusammen mit dem Kurvenverlauf des Stromstärkeanstiegs 202 bildet der Kurvenverlauf der Stromstärkeminderung 208 die größte Fläche der drei Optionen im Schaubild 200. Somit wird hier ein größerer Energiewert pro Paket angezeigt. Die Schaltsteuerung 140 kann den Buck-Boost-Wandler 100 so bedienen, dass Energiepakete in Übereinstimmung mit einer der drei optionalen Formen erzeugt werden, wie sie durch die Kurvenverläufe 204, 206 und 208 in Kombination mit dem Kurvenverlauf 202 beschrieben werden. Indem die Schaltsteuerung 140 zwischen diesen drei Formen der Energiepakete auswählt, kann sie den Buck-Boost-Wandler 100 so bedienen, dass ein Energiemaximalwert zum Spannungsausgang 134 übertragen wird, Schaltvorgänge (Zustandsänderungen eines oder mehrerer der Schalter 122, 124, 126, 128) auf ein Minimum reduziert werden und somit dynamische Verluste minimiert werden (von der Kapazität der Schaltergatter und der Energie von V·I, die über die Schalter hinweg während der Schaltübergänge verbraucht wird) und/oder Spannungsüberschreitungen begrenzt werden.
  • In manchen Beispielen kann die Schaltsteuerung 140 allgemein den Buck-Boost-Wandler 100 so betreiben, dass Energie im PFM-Modus übertragen wird, indem Vorgänge maximiert werden, bei welchen nur zwei der vier Schalter 122, 124, 126, 128 zu bedienen sind. In manchen Beispielen eines solchen maximierenden Zweischaltermodus kann die Schaltsteuerung 140 unter den meisten Bedingungen die anderen beiden Schalter in einem unveränderten Zustand halten und diese Schalter, im Ruhezustand, nur für Hilfs- oder außerordentliche Funktionen schalten. Im Besonderen gilt: Bei manchen Beispielen eines maximierenden Zweischaltermodus, kann bei einem nominellen Betrieb im Abwärtsmodus die Schaltsteuerung 140 den Schalter 126 eingeschaltet (d. h. geschlossen oder verbunden) und den Schalter 128 ausgeschaltet (d.h. offen oder getrennt) halten, während aktive Schaltvorgänge nur an den Schaltern 122 und 124 vorgenommen werden; und bei einem nominellen Betrieb im Aufwärtsmodus kann die Schaltsteuerung 140 den Schalter 122 ein- und den Schalter 124 ausgeschaltet halten, wobei nun aktive Schaltvorgänge nur an den Schaltern 126 und 128 vorgenommen werden. Bei manchen Beispielen eines maximierenden Zweischaltermodus kann die Schaltsteuerung 140 nur einen solchen Nominalbetriebsmodus beenden und aktiv einen der beiden Schalter in Ruhestellung für Hilfs- oder außerordentliche Funktionen betätigen. So kann eine Spannungsüberschreitung am Spannungsausgang 134 begrenzt oder beendet oder eine Oberwellenspannung am Spannungsausgang 134 minimiert werden. Bei manchen Beispielen kann die Schaltsteuerung 140 auf der Grundlage einer Eingabe, die einen zeitlichen Anstieg des Stromstärkewerts in dem Induktor 110 anzeigt, oder direkt auf der Grundlage einer Eingabe, welche die Eingangsspannung am Spannungseingang 120 anzeigt, bestimmen, ob der Abwärts-/ oder Aufwärtsmodus aktiviert wird.
  • 3 stellt einen Übersichtsschaltplan dar. Illustriert wird ein Buck-Boost-Wandler 300 mit einer Schaltsteuerung 340, die den Buck-Boost-Wandler 300 in einem effizienten PFM-Modus steuern kann. Hierbei sind mehrere Überspannungssicherungselemente integriert. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm. Es wird ein Verfahren 400 zum Betreiben des Buck-Boost-Wandlers 300 auf eine Weise dargestellt, die Spannungsüberschreitungen begrenzt und die Effizienz im Aufwärtsmodus erhöht. Weitere Vorteile werden ebenfalls dargestellt. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein. Auf Aspekte des Verfahrens 400 von 4 wird unten Bezug genommen, um Aspekte des Betreibens des Buck-Boost-Wandlers 300 von 3 zu beschreiben. Der Buck-Boost-Wandler 300 im Beispiel von 3 kann die Effizienz steigern, insbesondere für Anwendungen, die einen Buck-Boost-Wandler erfordern, der größtenteils oder nahezu vollständig im Aufwärtsmodus betrieben wird oder Anwendungen, bei denen der Buck-Boost-Wandler eine höhere Ausgangsspannung als seine Eingangsspannung liefert.
  • Der Buck-Boost-Wandler 300 im Beispiel von 3 weist mehrere Komponenten auf, die denen in 1 entsprechen und den Spannungseingang 120, den Spannungsausgang 134, einen Ausgangskondensator 130, einen Induktor 110 und die Schalter 122, 124, 126 und 128 einschließen, die mit dem Induktor 110 so verbunden sind, dass unterschiedliche Schaltkreiskontakte über den Induktor 110 hinweg aktiviert werden können. Der Buck-Boost-Wandler 100 weist weiterhin die Schaltsteuerung 340 auf, über welche die Schalter 122, 124, 126 und 128 gesteuert werden können, um den Buck-Boost-Wandler 300 in einer Weise zu steuern, mit der Spannungsüberschreitungen begrenzt und die Effizienz im Aufwärtsmodus erhöht wird. Andere Vorteile sind darüber hinaus vorhanden.
  • Der Buck-Boost-Wandler 300 weist weiterhin Referenzspannungsquellen 302, 304 und 306, einen Sensor für den Induktorstrom 310, einen Referenzstrom 312, einen Aufbereiter 320, Vergleicher 322, 324 und 326, und einen Referenzspannungsquellenschalter 330 auf. Die Referenzspannungsquellen 302, 304 und 306 erzeugen jeweils eine entsprechende Referenzspannung. Der Stromstärkesensor 310 und die Vergleicher 322, 324 und 326 sind mit der Schaltsteuerung 340 über Ausgänge verbunden und versetzen die Schaltsteuerung 340 in die Lage, eine Reihe an Zuständen im Status des Buck-Boost-Wandlers 300 auszuwerten und auf diese reagieren zu können. Der Aufbereiter 320 formt die Ausgabe des Spannungsausgangs 134 und leitet sie in einen Eingang jedes der Vergleicher 322 und 324. Die Schaltsteuerung 340 weist auch Steuerungsausgänge zum Referenzspannungsquellenschalter 330 und dem Referenzstrom 312 zusätzlich zu ihren Steuerungsausgängen zu den Schaltern 122, 124, 126 und 128 auf. So ist die Schaltsteuerung 340 in der Lage, zwischen den Referenzspannungsquellen 302 und 304 als dem anderen Eingang des Vergleichers 322 hin- und her zu schalten und den Referenzstrom 312 zu steuern, bei dem es sich um einen programmierbaren Referenzstrom handeln kann. Die Referenzspannungsquelle 306 stellt den zweiten Eingabewert dem Vergleicher 324 bereit. Der Referenzstrom 312 und der Sensor für den Induktorstrom 310 liefern die Eingaben zum Vergleicher 326.
  • Die Schaltsteuerung 340 kann verschiedene Spannungswerte im Buck-Boost-Wandler 300 vergleichen. Dies geschieht unter Bezugnahme zu einer Mindestausgangsspannung (VOUT_MIN) und einer nominellen Ausgangsspannung (VOUT_NOM) am Spannungsausgang 134 im Vergleich zu einer ersten Referenzspannung (VREF1, d. h. eine niedrige Referenzspannung) an der Referenzspannungsquelle 302 einer zweiten Referenzspannung (VREF2, d.h. eine hohe Referenzspannung) an der Referenzspannungsquelle 304 und einer dritten Referenzspannung (VREF3, d.h. eine maximale Obergrenzen-Referenzspannung) an der Referenzspannungsquelle 306. Insbesondere kann die Schaltsteuerung 340 betrieben werden, dass VREF1 größer ist als VOUT_MIN, VOUT_NOM größer als VREF1, VREF2 größer oder gleich VOUT_NOM, und VREF3 größer als VREF2, wie dies auch in der Gleichung 1 unten beschrieben wird: VOUT_MIN < VREF1 < VOUT_NOM <= VREF2 < VREF3 (Gleichung 1)
  • Die abgebildeten Komponenten des Buck-Boost-Wandlers 300 werden weiterhin mit Bezug auf das Ablaufdiagramm für das Verfahren 400 in 4 beschrieben. Wie im Ablaufdiagramm für das Verfahren 400 dargestellt, kann die Schaltsteuerung 340 den Buck-Boost-Wandler 300 in einer anfänglichen Phase steuern, in welcher der Schalter 122 (S1, wie in 4 angegeben) eingeschaltet ist und die Schalter 124, 126 und 128 (S2, S3 und S4 entsprechend, wie in 4 angegeben) ausgeschaltet sind (402). Wenn eine Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 einen geringeren Wert annimmt als die erste Referenzspannung (VREF1) an der Referenzspannungsquelle 302 (404), kann die Schaltsteuerung 340 damit beginnen, den Buck-Boost-Wandler 300 in einer Ladephase (406) zu betreiben, um den Induktor 110 aufzuladen.
  • In der Ladephase (406) schaltet die Schaltsteuerung 340 die Schalter 122 und 128 ein und die Schalter 124 und 126 aus. So werden der Spannungseingang 120, der Induktor 110 und der Ausgangskondensator 130 in einem Stromkreis verbunden, wodurch der Induktor 110 geladen wird. Während dieser Ladephase speichert der Induktor 110 Induktionsstrom und Energie. Der Ausgangskondensator 130 speichert ebenfalls Ladung. Die Schaltsteuerung 340 kann der Induktorstrom (IL, so bezeichnet in 4) an dem Induktor 110 mit einer hohen Schwellenwertstromstärke, nämlich dem Referenzstrom (IREF, so bezeichnet in 4) und mit einer niedrigen Schwellenwertstromstärke (ILOW) vergleichen. Die Schaltsteuerung 340 kann die Ladephase so lange fortsetzen, wie der Induktorstrom (IL) des Induktors 110 (gemessen durch den Sensor für den Induktorstrom 310) unterhalb der Referenzstromstärke (IREF) vom Referenzstrom 312 (408) liegt.
  • Wenn der Induktorstrom nicht mehr geringer ist als die Referenzstromstärke (oder die hohe Schwellenwertstromstärke), kann die Schaltsteuerung 340 die Schalter 124 (S2) und 126 (S3) rekonfigurieren, um den Buck-Boost-Wandler 300 in einer Übertragungsphase (410) so zu betreiben, dass Energie von dem Induktor 110 zum Spannungsausgang 134 übertragen wird. Insbesondere deaktiviert die Schaltsteuerung 340 den Schalter 124 und aktiviert den Schalter 126, so dass die Schalter 122 und 126 eingeschaltet sind und die Schalter 124 und 128 ausgeschaltet. Die Schaltsteuerung 340 konfiguriert hiermit den Buck-Boost-Wandler 300 mit einer leitenden Verbindung vom Spannungseingang 120 durch den Induktor 110 zum Spannungsausgang 134. Die Übertragung von Strom und von Energie von dem Induktor 110 zum Spannungsausgang 134 wird somit unter dauerhaftem Laden des Induktors 110 aus dem Spannungseingang 120 ermöglicht.
  • Während der Übertragungsphase (410) überwacht die Schaltsteuerung 340 die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 verglichen mit der zweiten Referenzspannung (VREF2) an der Referenzspannungsquelle 304 (412). Die Schaltsteuerung 340 überwacht ebenso der Induktorstrom (IL) an dem Induktor 110 in Bezug auf eine niedrige Referenzstromstärke oder auf die niedrige Schwellenwertstromstärke (ILOW) (414, 416). Die niedrige Referenzstromstärke kann 0 Ampere betragen oder es kann sich um einen anderen Stromstärkewert handeln, der relativ zu Nominalstromstärken niedriger liegt als dies für den Induktor 110 in verschiedenen Beispielen der Fall ist. Die Schaltsteuerung 340 kann weiterhin den Buck-Boost-Wandler 300 so lange in der Übertragungsphase (410) halten, wie seitens der Schaltsteuerung 340 erkannt wird, dass die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 einen geringeren Wert aufweist als dies bei der zweiten Referenzspannung (VREF2) an der Referenzspannungsquelle 304 der Fall ist (412) und dass der Induktorstrom (IL) in dem Induktor 110 größer ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW) (414). Wenn seitens der Schaltsteuerung 340 erkannt wird, dass die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 einen geringeren Wert aufweist als die zweite Referenzspannung (VREF2) an der Referenzspannungsquelle 304 (412), und dass der Induktorstrom (IL) an dem Induktor 110 nicht größer ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW) (414), kann die Schaltsteuerung 340 den Buck-Boost-Wandler 300 rekonfigurieren, um wieder die Ladephase (406) einzuleiten, indem der Schalter 124 wieder ein- und der Schalter 126 wieder ausgeschaltet wird.
  • Wenn seitens der Schaltsteuerung 340 erkannt wird, dass die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 keinen geringeren Wert aufweist als die zweite Referenzspannung (VREF2) an der Referenzspannungsquelle 304 (412), und dass der Induktorstrom (IL) an dem Induktor 110 größer ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW) (416), kann die Schaltsteuerung 340 den Buck-Boost-Wandler 300 so rekonfigurieren, dass er in einer Entladephase (418) arbeitet. Die zweite Referenzspannung (VREF2) an der Referenzspannungsquelle 304 kann so eingestellt sein, dass sie einen größeren, aber relativ nahe an der Eingangsspannung (VIN) liegenden Wert am Spannungseingang 120 aufweist. Diese vorausgesetzten Bedingungen (412 und 416) ereignen sich in ordnungsgemäß definierten Umständen möglicherweise sehr selten. Es kommt somit für die Schaltsteuerung 340 relativ selten vor, den Buck-Boost-Wandler 300 unter diesen Betriebsbedingungen in die Entladephase (418) zu versetzen.
  • Die Schaltsteuerung 340 kann den Buck-Boost-Wandler 300 für die Entladephase (418) einrichten, indem der Schalter 122 (S1) aus- und der Schalter 124 (S2) eingeschaltet wird, während der Schalter 126 (S3) ein- und der Schalter 128 (S4) ausgeschaltet bleiben. Wie in 3 zu sehen, ist es eine Eigenschaft dieser Entladephase, dass der Induktor 110 vom Spannungseingang 120 abgetrennt und eine leitende Verbindung vom Ausgangskondensator 130 zum Spannungsausgang 134 durch den Induktor 110 hergestellt wird. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass sich der Induktor 110 und der Ausgangskondensator 130 zum Spannungsausgang 134 entladen, während die Stromstärkewerte abfallen. Deshalb konfiguriert in dieser Entladephase (418) die Schaltsteuerung 340 den Buck-Boost-Wandler 300 so, dass der Ausgangskondensator mit dem Spannungsausgang über den Induktor verbunden ist und diese dabei entlädt. Dies geschieht in Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang höher ist als die Referenzspannung und die Stromstärke in dem Induktor höher ist als die Schwellenwertstromstärke. Diese Entladephase (418) kann deshalb in diesem Beispiel Spannungsüberschreitungen am Spannungsausgang 134 mildern, während gleichzeitig weiterhin ein Strom an den Spannungsausgang 134 geliefert wird.
  • Das Verfahren 400 der 4 weist eine weitere Konfiguration auf, welche die Schaltsteuerung 340 dem Buck-Boost-Wandler 300 unter bestimmten Bedingungen auferlegen kann, die als „Dumping-Phase“ (424) bezeichnet wird. Die Schaltsteuerung 340 kann auf die „Dumping-Phase“ (424) unter bestimmten Umständen zugreifen, die üblicherweise seltener sind als die voraussetzenden Bedingungen für die Entladephase (418). Im Besonderen heißt dies: Die Schaltsteuerung 340 kann den Buck-Boost-Wandler 300 nur dann in die Dumping-Phase (424) versetzen, wenn der Induktorstrom (IL) größer ist als eine niedrige Referenzstromstärke(ILOW) (420) und die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 nicht niedriger ist als die dritte Referenzspannung (VREF3) an der Referenzspannungsquelle 306 (422). Die Dumping-Phase (424) kann generell dazu in der Lage sein, Spannungsüberschreitungen zu stoppen und Energie von dem Induktor 110 abzuleiten (oder Energie von dem Induktor 110 an den Ausgangskondensator 130 zu übertragen). Dies gilt für den Fall, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang 134 einen bestimmten Spannungsschwellenwert überschreitet, der durch die dritte Referenzspannung (VREF3) an der Referenzspannungsquelle 306 definiert ist, obwohl sich der Buck-Boost-Wandler 300 bereits in der Entladephase (418) befindet. Die dritte Referenzspannung (VREF3) soll als eine maximale Obergrenze dienen, die als Ausgangsspannung des Buck-Boost-Wandlers 300, d.h. am Spannungsausgang 134, durchgesetzt werden soll. Diese Dumping-Phase (424) kann als eine weitere Sicherheitsvorrichtung an der Ausgangsspannung des Buck-Boost-Wandlers 300 agieren, auch wenn dies im Gegenzug unter einem Energieverlust und einer Effizienzminderung bei Aktivierung der Dumping-Phase (424) geschieht.
  • Im Besonderen geschieht folgendes: Um die Dumping-Phase (424) im Rahmen der Konfiguration der Entladephase (418) zu aktivieren, schaltet die Schaltsteuerung 340 den Schalter 126 (S3) aus und den Schalter 128 (S4) ein, während Schalter 124 (S2) ein- und Schalter 122 (S1) ausgeschaltet bleibt. Wie in 3 trennt die Konfiguration dieser Dumping-Phase (424) den Induktor 110 vom Spannungsausgang 134 und stoppt die Bereitstellung von Strom und Energie zum Spannungsausgang 134. Wie in 3 zu sehen, geschieht Folgendes: Die Konfiguration dieser Dumping-Phase (424) trennt den Induktor 110 vom Spannungseingang 120 und zwingt den Induktor 110 zu einer Entladung innerhalb des Buck-Boost-Wandlers 300 (Energie wird von dem Induktor 110 zum Ausgangskondensator 130 übertragen). So wird nahezu ein Ausgleich mit dem Ausgangskondensator 130 und mit internen ohmschen Verlusten in dem Induktor 110 und im Schaltungsweg durch die Schalter 124 (S2) und 128 (S4) hindurch erreicht. Diese Dumping-Phase (424) verursacht deshalb notwendigerweise einen Verlust an nützlicher Energie und eine Effizienzverringerung, ermöglicht aber einen vollständigen Halt einer Spannungsüberschreitung am Spannungsausgang 134. So wird durch den Buck-Boost-Wandler 300 ein strikter Schwellenwert einer möglichen Spannungsüberschreitung durchgesetzt.
  • Die Schaltsteuerung 340 kann den Buck-Boost-Wandler 300 so lange in der Dumping-Phase (424) halten, wie der Induktorstrom (IL) in dem Induktor 110 größer ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW) (426). Wenn der Induktorstrom (IL) in dem Induktor 110 nicht höher ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW) (426), kann die Schaltsteuerung 340 den Buck-Boost-Wandler 300 in die Startphase (402) und in die Ladephase (406) rekonfigurieren, wenn die Spannungsschwellenwertbedingung, dass der Spannungsausgang 134 geringer ist als die erste Referenzspannung (VREF1), an der Referenzspannungsquelle 302 (404) ebenfalls erfüllt wird.
  • In vielen Fällen werden die Voraussetzungen zur Einleitung der Entladephase (412 und 416) niemals ausgelöst werden und die aktiven Betriebsvorgänge des Buck-Boost-Wandlers 300 können nur zwischen der Ladephase (406) und der Übertragungsphase (410) wechseln. In diesen Fällen betreibt die Schaltsteuerung 340 den Buck-Boost-Wandler 300 so, dass der Schalter 122 (S1) dauerhaft eingeschaltet und Schalter 124 (S2) dauerhaft ausgeschaltet bleibt, während nur die Schalter 128 (S4) und 126 (S3) ein- und ausgeschaltet werden. Das Verfahren 400 der 4 begrenzt die Anzahl der durchgeführten Schaltvorgänge daher beträchtlich. Somit werden die dynamischen Verluste aufgrund von Schaltvorgängen und der begleitenden induktiven und kapazitiven Impedanz begrenzt, bei denen es sich generell um die Hauptursachen der Ineffizienz in Pulsfrequenzmodulations(PFM)-Betriebsmodi mit geringen Stromstärken handelt. Das Verfahren 400 der 4 mildert oder stoppt als Hilfsfunktionen Spannungsüberschreitungen am Spannungsausgang 134 des Buck-Boost-Wandlers 300 völlig, insofern dies erforderlich ist, und schaltet nur den Schalter 124 (S2) allein oder in Kombination mit dem Schalter 128 (S4) ein, wenn dies zur Durchführung dieser Hilfsfunktionen erforderlich ist, was den begleitenden zusätzlichen Beitrag zu den dynamischen Schaltverlusten mit sich bringt.
  • Die Bedingungen dafür, dass die Schaltsteuerung 140 den Buck-Boost-Wandler 300 in die Dumping-Phase (424) konfiguriert, können unter Umständen nur selten oder möglicherweise zu keiner Zeit in einem Betriebszustand auftreten, in welchem die Ausgangsspannung am Spannungsausgang 134 entscheidend größer ist als die Eingangsspannung am Spannungseingang 120. Die Bedingungen dafür, dass die Schaltsteuerung 140 den Buck-Boost-Wandler 300 in die Dumping-Phase (424) konfiguriert, können sich gelegentlich oder regelmäßig in Betriebszuständen ergeben, in welchen die Ausgangsspannung am Spannungsausgang 134 der Eingangsspannung am Spannungseingang 120 beinahe entspricht oder lediglich geringfügig niedriger ist. In Betriebszuständen, in welchen die Ausgangsspannung am Spannungsausgang 134 erheblich geringer ist als die Eingangsspannung am Spannungseingang 120, können die Bedingungen dafür, dass die Schaltsteuerung 140 den Buck-Boost-Wandler 300 in die Dumping-Phase (424) konfiguriert, regelmäßiger zutreffen. Für verschiedene Anwendungen, bei welchen die Ausgangsspannung am Spannungsausgang 134 geringer ist als die Eingangsspannung am Spannungseingang 120, weisen die Beispiele der 5 bis 8 neben weiteren Vorteilen zusätzliche Vorteile bei der Effizienz auf.
  • 5 stellt einen Übersichtsschaltplan dar, der einen Buck-Boost-Wandler 500 mit einer Schaltsteuerung 540 zeigt, die den Buck-Boost-Wandler 500 in einem effizienten PFM-Modus mit mehreren Überspannungssicherungselementen, mit einem effizienten zeitgesteuerten Schalten und mit spezifischen Entladephasen für Aufwärts- und Abwärtsmodi steuern kann. Dies stimmt mit einem anderen Beispiel dieser Offenbarung überein. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm. Es wird ein Verfahren 600 zum Betreiben des Buck-Boost-Wandlers 500 auf eine Weise dargestellt, die Spannungsüberschreitungen begrenzt und spezifische Entladephasen für Aufwärts- sowie für Abwärtsmodi ermöglicht. Dies erhöht die Effizienz sowohl in Aufwärts- als auch Abwärtsmodi durch effizientes zeitgesteuertes Schalten. Weitere Vorteile werden ebenfalls dargestellt. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein. Auf Aspekte des Verfahrens 600 in 6 wird unten Bezug genommen, um Aspekte des Betreibens des Buck-Boost-Wandlers 500 von 5 zu beschreiben. Der Buck-Boost-Wandler 500 im Beispiel von 5 kann die Effizienzflexibilität in Anwendungen eines Buck-Boost-Wandlers in Aufwärts- und/oder Abwärtsmodi erhöhen. Andere Vorteile sind ebenfalls vorhanden.
  • Der Buck-Boost-Wandler 500 im Beispiel von 5 weist mehrere Komponenten auf, die denen in 1 und 3 entsprechen und den Spannungseingang 120, den Spannungsausgang 134, den Ausgangskondensator 130, der Induktor 110, die Schalter 122, 124, 126 und 128, die Referenzspannungsquellen 302, 304 und 306, den Sensor für den Induktorstrom 310, die Referenzstromstärke 312, den Aufbereiter 320, die Vergleicher 322, 324 und 326, und den Schalter für die Referenzspannung 330 einschließen. Der Buck-Boost-Wandler 500 enthält weiterhin die Schaltsteuerung 540, über welche die Schalter 122, 124, 126 und 128 gesteuert werden können, um den Buck-Boost-Wandler 500 in einer Weise zu betreiben, mit der Spannungsüberschreitungen begrenzt, zeitgesteuertes Schalten verwendet und die Effizienz mit spezifischen Entladephasen für Aufwärts- und Abwärtsmodi erhöht werden. Andere Vorteile sind darüber hinaus vorhanden.
  • Der Buck-Boost-Wandler 500 weist auch eine Zeitfensterkomponente 502 auf, welche die Ausgabe des Vergleichers 326 empfängt und eine Ausgabe an die Schaltsteuerung 540 liefert. Die Zeitfensterkomponente 502 ermöglicht es, dass die Schaltsteuerung 540 ihre Effizienz verbessert. Dies geschieht mit einer zeitgesteuerten Schaltsequenz. Die Schaltsteuerung 540 kann den Buck-Boost-Wandler 500 in voneinander getrennten Betriebsvorgängen für Abwärts-/und Aufwärtsmodi aktivieren. Die Schaltsteuerung 540 kann eine Eingabe empfangen, welche die Eingangsspannung am Spannungseingang 120 liefert und ermitteln, ob der Buck-Boost-Wandler 500 in einem Abwärts- oder in einem Aufwärtsmodus betrieben werden soll. Dies hängt mindestens teilweise von einem Vergleich ab, ob die Ausgangsspannung am Spannungsausgang 134 größer ist oder kleiner als die Eingangsspannung am Spannungseingang 120. Im Besonderen gilt: Die Schaltsteuerung 540 kann Vorgänge im Abwärtsmodus verwenden, wenn die Ausgangsspannung geringer ist als die Eingangsspannung, und Vorgänge im Aufwärtsmodus, wenn die Ausgangsspannung größer ist als die Eingangsspannung. Eine solche Festlegung auf entweder den Abwärts- oder den Aufwärtsmodus und die Verwendung zeitgesteuerten Schaltens auf der Grundlage der Eingabe der Zeitfensterkomponente 502 durch die Schaltsteuerung 540 werden unter Bezugnahme auf 6 unten näher beschrieben.
  • Wie in 6 gezeigt, weist ein Verfahren 600 eine deutliche Überschneidung mit dem Verfahren 400 aus 4 auf, mit einer Abweichung von Verfahren 400 an einem Entscheidungspunkt 609 und wesentlichem Material, welches sich auf Vorgänge im Abwärtsmodus bezieht, die vom Entscheidungspunkt 609 ausgehen. Der Beginn des Verfahrens 600 ist identisch mit dem Verfahren 400 (402, 404, 406, 408). An der Stelle, an welcher das Verfahren 400 mit der Übertragungsphase (408) beginnt, weist das Verfahren 600 auf, dass die Schaltsteuerung 540 zudem zuerst die Eingabe aus der Zeitfensterkomponente 502 auswertet, um anhand des Messwertes festzustellen, ob die Dauer der Ladephase des Induktors (tL_REF) geringer ist als ein Zeitreferenzwert (t1) (609). Wenn die Dauer der Ladephase des Induktors (tL_REF) nicht geringer ist als ein Zeitreferenzwert (t1), aktiviert die Schaltsteuerung 540 den Buck-Boost-Wandler 500 in Vorgängen im Aufwärtsmodus, die zu dem Rest des Verfahrens 400 wie in 4 gezeigt identisch sind, beginnend mit der Übertragungsphase (410) und fortfahrend durch den Rest des Verfahrens 400 (410, 412, 414, 416, 418, 420, 422, 424, 426). Wenn die Dauer der Ladephase des Induktors (tL_REF) geringer ist als der Zeitreferenzwert (t1), aktiviert die Schaltsteuerung 540 den Buck-Boost-Wandler 500 in Vorgängen im Abwärtsmodus. Dies beginnt mit einer Entladephase im Abwärtsmodus (618).
  • Um den Buck-Boost-Wandler 500 von der Ladephase (406) aus in der Entladephase im Abwärtsmodus (618) zu aktivieren, schaltet die Schaltsteuerung 540 alle vier Schalter 122, 124, 126, 128 von ihrem Zustand in der Ladephase (406), wobei die Schalter 122 und 128 von ein zu aus und die Schalter 124 und 126 von aus zu ein geschaltet werden. Diese Entladephase im Abwärtsmodus (618) verbindet den Induktor 110 mit dem Ausgangskondensator 130 und aktiviert den Buck-Boost-Wandler 500, um Energie von dem Induktor 110 an den Spannungsausgang 134 zu entladen, wie oben beschrieben. Deshalb – konfiguriert in dieser Entladephase (618) die Schaltsteuerung 540 den Buck-Boost-Wandler 500 so, dass der Ausgangskondensator mit dem Spannungsausgang durch den Induktor 110 verbunden wird und diese somit entlädt. Dies geschieht als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang geringer ist als die Referenzspannung VREF2 und die Stromstärke in dem Induktor höher ist als die niedrige Schwellenwertstromstärke.
  • Aus der Entladephase im Abwärtsmodus (618) kann die Schaltsteuerung die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 mit der zweiten Referenzspannung (VREF2) an der Referenzspannungsquelle 304 (612) vergleichen. Ebenso kann die Stromstärke des Induktors (in 6 mit IL bezeichnet) an dem Induktor 110 mit der niedrigen Referenzstromstärke (in 6 mit ILOW bezeichnet) (614, 620) verglichen werden. Aus der Entladephase im Abwärtsmodus (618) löst die Schaltsteuerung 540 eine Entladephase im Abwärtsmodus (606) aus, indem der Schalter 124 (S2) aus- und der Schalter 122 (S1) eingeschaltet wird. Dies ereignet sich, wenn die Ausgangsspannung (VOUT) geringer ist als die zweite Referenzspannung (VREF2) und der Induktorstrom (IL) nicht höher ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW). Die Schaltsteuerung 540 kann den Buck-Boost-Wandler 500 in der Entladephase im Abwärtsmodus (606) so lange halten, wie der Induktorstrom (IL) geringer ist als eine Referenzstromstärke im Abwärtsmodus (IREF_BUCK) und der Wert der Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 geringer ist als die zweite Referenzspannung (VREF2). Wenn der Induktorstrom (IL) geringer bleibt als die Referenzstromstärke im Abwärtsmodus (IREF_BUCK) (608) und die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 nicht geringer ist als die zweite Referenzspannung (VREF2) (632), kann die Schaltsteuerung 540 zur Entladephase im Abwärtsmodus (618) zurückschalten. Wenn der Induktorstrom (IL) nicht geringer ist als die Referenzstromstärke im Abwärtsmodus (IREF_BUCK) (608) und die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 geringer ist als die zweite Referenzspannung (VREF2) (632), kann die Schaltsteuerung 540 die Eingabe von der Zeitfensterkomponente 502 auswerten, um anhand eines Messwertes festzustellen, ob eine Dauer der Ladephase des Induktors im Abwärtsmodus (tIL_REF_BUCK) größer ist als ein zweiter Referenzzeitwert (t2) (619). Wenn die Dauer der Ladephase des Induktors im Abwärtsmodus (tIL_REF_BUCK) länger ist als der zweite Referenzzeitwert (t2) (619), kann die Schaltsteuerung 540 den Buck-Boost-Wandler 500 in die Ladephase (406) zurückversetzen. Wenn die Dauer der Ladephase des Induktors im Abwärtsmodus (tIL_REF_BUCK) nicht länger ist als ein zweiter Referenzzeitwert (t2) (619), kann die Schaltsteuerung 540 den Buck-Boost-Wandler 500 in die Ladephase im Abwärtsmodus (618) zurückversetzen.
  • Aus der Entladephase im Abwärtsmodus (618) erfolgt Folgendes: Wenn die Ausgangsspannung (VOUT) geringer ist als die zweite Referenzspannung (VREF2) (612), und der Induktorstrom (IL) höher ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW) (614), setzt die Schaltsteuerung 540 es fort, den Buck-Boost-Wandler 500 in der Entladephase im Abwärtsmodus (618) zu betreiben. Aus der Entladephase im Abwärtsmodus (618) erfolgt Folgendes: Wenn die Ausgangsspannung (VOUT) nicht geringer ist als die zweite Referenzspannung (VREF2) (612) und der Induktorstrom (IL) nicht höher ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW) (620), versetzt die Schaltsteuerung 540 den Buck-Boost-Wandler in die Startphase (402) zurück. Aus der Entladephase im Abwärtsmodus (618) erfolgt Folgendes: Wenn die Ausgangsspannung (VOUT) nicht geringer ist als die zweite Referenzspannung (VREF2) (612) und der Induktorstrom (IL) höher ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW) (620), und die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 geringer ist als die dritte Referenzspannung (VREF3) an der Referenzspannungsquelle 306, versetzt die Schaltsteuerung 540 den Buck-Boost-Wandler 500 in die Entladephase im Abwärtsmodus (618) zurück.
  • Aus der Entladephase im Abwärtsmodus (618) erfolgt Folgendes: Wenn die Ausgangsspannung (VOUT) nicht geringer ist als die zweite Referenzspannung (VREF2) (612) und der Induktorstrom (IL) höher ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW) (620), und die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 nicht geringer ist als die dritte Referenzspannung (VREF3) an der Referenzspannungsquelle 306, versetzt die Schaltsteuerung 540 den Buck-Boost-Wandler 500 in eine Dumping-Phase (624) zurück. Diese Dumping-Phase (624) trennt den Induktor 110 vom Spannungsausgang 134 und stoppt mögliche Spannungsüberschreitungen am Spannungsausgang 134, wie oben unter Bezugnahme auf die Dumping-Phase (424) im Verfahren 400 von 4 beschrieben. Diese Dumping-Phase (624) kann so lange andauern, wie der Induktorstrom (IL) größer ist als die niedrige Referenzstromstärke (ILOW) (626). Hiernach versetzt die Schaltsteuerung 540 den Buck-Boost-Wandler 500 in die Entladephase im Abwärtsmodus (618) zurück.
  • Das Verfahren 600 der 6, kann folglich verschiedene Techniken beinhalten, um die Effizienz des Buck-Boost-Wandlers 500 speziell für den Abwärts- oder Aufwärtsmodus zu erhöhen. Das Verfahren 600 der 6 kann auch Entladephasen (418, 618), die eine potentielle Spannungsüberschreitung entweder im Aufwärts- oder Abwärtsmodus mildern können, und Dumping-Phasen (424, 624) einschließen, die eine potentielle Spannungsüberschreitungen entweder im Aufwärts- oder Abwärtsmodus stoppen können. Indem jedoch spezifische Strategien im Rahmen des Aufwärts- und Abwärtsmodus angewendet werden, wird es durch das Verfahren 600 (im Verhältnis zu Verfahren 400 in 4) umso unwahrscheinlicher, dass eine Entladephase oder im Besonderen eine Dumping-Phase erforderlich wird.
  • Im Besonderen heißt dies: Das Verfahren 400 kann einen einzelnen Entscheidungspunkt (422) aufweisen, der aufgrund eines Vergleichs der Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 mit einer Referenzspannung (VREF3) an der Referenzspannungsquelle 306 (422) die Dumping-Phase (424) auslöst. Im Vergleich heißt dies: Das Verfahren 600 kann mehrere Strategien und mehrere Sätze von Bedingungen in Bezug zur Ausgangsspannung aufweisen, um den Betrieb zu ermöglichen, ohne Zuflucht zu einer Dumping-Phase (424, 624) zu nehmen. In beiden Verfahren 400 und 600 kann die Schaltsteuerung (340, 540) den ineffizienten Energieverbrauch des internen Ableitens der Stromenergie des Induktors 110 vermeiden (und vollständig vermeiden, dass der Schalter 128 (S4) betätigt wird), wenn die Dumping-Phase vermieden wird. So werden bedeutende dynamische Verluste vermieden. Das Verfahren 600 weist somit verschiedene Mittel auf, mit denen die Betriebseffizienz des Buck-Boost-Wandlers 500 erhöht wird.
  • 7 stellt einen Übersichtsschaltplan dar, der einen Buck-Boost-Wandler 700 mit einer Schaltsteuerung 740 zeigt, die den Buck-Boost-Wandler 700 in einem effizienten PFM-Modus mit einer Reihe an Überspannungssicherungselementen, mit einem effizienten eingangsspannungsgesteuerten Schalten und mit spezifischen Entladephasen für Aufwärts- und Aufwärtsmodi steuert. Dies stimmt mit einem anderen Beispiel dieser Offenbarung überein. Der Buck-Boost-Wandler 700 in 7 arbeitet somit in manchen Punkten analog zum Buck-Boost-Wandler 500 in 5, er arbeitet jedoch mit einem gesteuerten Schalten im Sinne der Effizienzverbesserung entweder für den Aufwärts- oder für den Abwärtsmodus aufgrund der Eingangsspannung (VIN) und nicht aufgrund von Zeitdauern oder der Eingabe von einer Zeitfensterkomponente. 8 stellt ein Ablaufdiagramm dar. Es wird ein Verfahren 800 zum Betreiben des Buck-Boost-Wandlers 700 auf eine Weise dargestellt, die Spannungsüberschreitungen begrenzt und spezifische Entladephasen in Aufwärts- und Abwärtsmodi ermöglicht. Dies erhöht die Effizienz sowohl in Aufwärts- als auch Abwärtsmodi durch effizientes Schalten, das durch die Eingangsspannung gesteuert wird. Weitere Vorteile werden ebenfalls dargestellt. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein. Auf Aspekte des Verfahrens 800 in 8 wird unten Bezug genommen, um Aspekte des Betreibens des Buck-Boost-Wandlers 700 von 7 zu beschreiben. Der Buck-Boost-Wandler 700 im Beispiel von 7 kann die Effizienzflexibilität in Anwendungen eines Buck-Boost-Wandlers erhöhen, der in Aufwärts- und/oder Abwärtsmodi arbeitet. Andere Vorteile sind ebenfalls vorhanden.
  • Das Verfahren 800 zum Betreiben eines Buck-Boost-Wandlers 700 kann verschiedene Vorteile bieten: Es sind voneinander unabhängige Steuerstrategien anzuwenden, die entweder spezifisch für den Aufwärts- oder den Abwärtsmodus sind. Dies geschieht in Übereinstimmung mit den Vorteilen, die oben bezüglich des Verfahrens 600 zum Betreiben des Buck-Boost-Wandlers 500 beschrieben werden und das Anwenden voneinander unabhängige Steuerstrategien zum Gegenstand haben, wie sie entweder dem Aufwärts- oder dem Abwärtsmodus zuzuordnen sind. Wie in 5 bis 8 zu sehen, sind viele Komponenten des Buck-Boost-Wandlers 700 analog zu identisch bezeichneten Komponenten des Buck-Boost-Wandlers 500 in 5, und viele Aspekte des Verfahrens 800 sind analog zu identisch bezeichneten Aspekten des Verfahrens 600 in 6.
  • Der Buck-Boost-Wandler 700 in 7 unterscheidet sich von den Beispielen der 3 und 5 teilweise durch das Hinzufügen einer vierten Referenzspannungsquelle 708 und eines vierten Vergleichers 728, welcher die Eingangsspannung (VIN) an dem Spannungseingang 120 (über einen Aufbereiter 720) mit der vierten Referenzspannung (VREF4) von einer vierten Referenzspannungsquelle 708 vergleicht und somit in diesem Beispiel eingangsspannungsgesteuertes Schalten ermöglicht. Die vierte Referenzspannungsquelle 708 kann so angesehen werden, dass sie dahingehend einen für den Modus entscheidungsrelevanten Referenzspannungswert bereitstellt, als er verwendet werden kann, um zwischen einem Betrieb in einem Abwärts- oder Aufwärtsmodus zu entscheiden. Das Verfahren 800 unterscheidet sich vom Beispiel des Verfahrens 600 in 6 u. a. in Entscheidungspunkten 808 und 834. Im Beispiel von Verfahren 800 erfolgt Folgendes: Nach der Startphase (402) und der Feststellung, dass der Wert der Ausgangsspannung geringer ist als der erste Referenzspannungswert (404), stellt die Schaltsteuerung 740 fest, ob die Eingangsspannung am Spannungseingang 120 geringer ist als die vierte Referenzspannung (VREF4) aus der vierten Referenzspannungsquelle 708 (808). Wenn der Wert der Eingangsspannung 120 geringer ist als die vierte Referenzspannung (VREF4) aus der vierten Referenzspannungsquelle 708, versetzt die Schaltsteuerung 740 den Buck-Boost-Wandler 700 in Vorgänge des Aufwärtsmodus analog zu denen, die oben im Rahmen der 4 und 6 (406 bis 426) beschrieben werden.
  • Wenn der Wert der Eingangsspannung 120 nicht geringer ist als die vierte Referenzspannung (VREF4, d. h. die über den Betriebsmodus entscheidungsgebende Referenzspannung) aus der vierten Referenzspannungsquelle 708, aktiviert die Schaltsteuerung 740 Vorgänge des Abwärtsmodus, die weitgehend analog sind zu denen im Beispiel der 6, wenn auch mit entscheidenden Unterscheidungen, einschließlich eines Beginnens mit der Ladephase im Abwärtsmodus (606). Die Schaltsteuerung 740 kann den Buck-Boost-Wandler 700 in der Entladephase im Abwärtsmodus (606) so lange weiterhin halten, wie der Induktorstrom (IL) nicht geringer ist als die Referenzstromstärke im Abwärtsmodus (IREF_BUCK) (608) und die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 nicht geringer ist als die zweite Referenzspannung (VREF2) (834). Wenn entweder der Induktorstrom (IL) geringer ist als die Referenzstromstärke im Abwärtsmodus (IREF_BUCK) (608) oder die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 geringer ist als die zweite Referenzspannung (VREF2) (834), kann die Schaltsteuerung 740 den Buck-Boost-Wandler 700 in eine Entladephase im Abwärtsmodus (618) versetzen.
  • Aus der Entladephase im Abwärtsmodus (618) bestimmt die Schaltsteuerung 740 Bedingungen und agiert entsprechend ähnlich wie während der Entladephase im Abwärtsmodus (618) im Verfahren 600 der 6 (612, 620, 622). Das Verfahren 800 in der Entladephase im Abwärtsmodus (618), unterscheidet sich vom Verfahren 600 wie folgt: Ist die Ausgangsspannung (VOUT) geringer als die zweite Referenzspannung (VREF2) (612) und der Induktorstrom (IL) nicht größer als die niedrige Referenzspannung (ILOW) (814), schaltet die Schaltsteuerung 740 nicht einfach zur Entladephase im Abwärtsmodus (606) zurück, sondern stellt stattdessen wieder aufs Neue fest, ob die Eingangsspannung am Spannungseingang 120 niedriger ist als die entscheidungsgebende Referenzspannung (VREF4) der vierten Referenzspannungsquelle 708 (808). Die Schaltsteuerung 740 versetzt dann den Buck-Boost-Wandler 700 in die Ladephase im Aufwärtsmodus (406) oder in die Entladephase im Abwärtsmodus (606) aufgrund der Ermittlung, ob die Eingangsspannung am Spannungseingang 120 geringer ist (oder nicht) als die entscheidungsgebende Referenzspannung (VREF4) der vierten Referenzspannungsquelle 708 (808).
  • Das Verfahren 800 kann deshalb ähnliche Vorteile der Effizienz und der Begrenzung von Spannungsüberschreitungen bieten. Dies erfolgt mit Techniken, wie sie unter Bezugnahme auf die Beispiele der 5 und 6 oben beschrieben werden. Das Verfahren 800 kann in einigen Anwendungen auch weitere Vorteile der Effizienz dahingehend bieten, dass dem Buck-Boost-Wandler 700 ermöglicht wird, aus der Startphase (402) direkt mit einer Ladephase (406, 606) entweder im Aufwärtsmodus (406) oder im Abwärtsmodus (606) fortzufahren. Darüber hinaus sind weitere Vorteile vorhanden.
  • 9 stellt ein Ablaufdiagramm dar. Es wird ein Verfahren 900 zum Betreiben eines Buck-Boost-Wandlers auf eine Weise dargestellt, die Spannungsüberschreitungen begrenzt und die Effizienz erhöht. Weitere Vorteile werden ebenfalls dargestellt. Dies stimmt mit einem Beispiel dieser Offenbarung überein. Bei dem Verfahren 900 kann es sich um eine allgemeinere Form des Betriebs unterschiedlicher Schaltsteuerungen und/oder Buck-Boost-Wandler dieser Offenbarung handeln, was eine allgemeinere Form der Verfahren 400, 600 und 800 einschließt, die oben bezugnehmend auf 3 bis 8 beschrieben werden.
  • Im Beispiel von 9 weist das Verfahren 900 das Folgende auf: Es wird ein Vergleich durchgeführt zwischen der Ausgangsspannung am Spannungsausgang und einer niedrigen Referenzspannung und einer hohen Referenzspannung (zum Beispiel wird die Ausgangsspannung (VOUT) am Spannungsausgang 134 mit einer niedrigen Referenzspannung (zum Beispiel VREF1) (zum Beispiel 404) und mit einer hohen Referenzspannung (zum Beispiel VREF2) (zum Beispiel 412) verglichen, wie unter Bezugnahme auf 3 bis 8 beschrieben) (902). Das Verfahren 900 weist weiterhin das Folgende auf: Es wird eine Stromstärke an dem Induktor mit einer niedrigen Schwellenwertstromstärke und einer hohen Schwellenwertstromstärke verglichen (zum Beispiel als Vergleich der Induktorstrom (IL) an dem Induktor 110 mit einer niedrigen Referenzschwellenwertstromstärke (ILOW) (zum Beispiel 414, 416) und mit einer hohen Referenzschwellenwertstromstärke (IREF) (zum Beispiel 408), wie unter Bezugnahme auf 3 bis 8 beschrieben) (904). Das Verfahren 900 weist weiterhin das Folgende auf: Es wird als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang niedriger ist als die niedrige Referenzspannung, der Induktor geladen (zum Beispiel wird der Induktor 110 wie in der Ladephase 406, 606, die unter Bezugnahme auf 3 bis 8 beschrieben wird, entweder in einem Aufwärts- oder in einem Abwärtsmodus geladen) (906).
  • Das Verfahren 900 weist weiterhin Folgendes auf: Es wird der Induktor mit dem Spannungsausgang mit dem Ziel der Ladungsübertragung von dem Induktor zum Spannungsausgang verbunden (zum Beispiel wird der Ausgangskondensator 130 mit dem Spannungsausgang 134 über den Induktor 110 verbunden und somit der Induktor 110 entweder in einem Aufwärts- oder einem Abwärtsmodus entladen (zum Beispiel 418, 618) (908). Dies geschieht als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor die hohe Schwellenwertstromstärke erreicht). Das Verfahren 900 weist weiterhin auf: Es wird die Übertragung von Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang beendet (zum Beispiel wird in 4 von 416 wieder zu 402 zurückgekehrt) (910)). Dies geschieht entweder in Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor die niedrige Schwellenwertstromstärke erreicht (zum Beispiel 416) oder dass die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht (zum Beispiel 412).
  • Alle Schaltungen, Geräte und Verfahren, die oben beschrieben werden, können zum Beispiel ganz oder teilweise durch jeden von unterschiedlichen Typen integrierter Schaltungen, Chip-Sätze und/oder anderer Geräte ausgeführt oder durchgeführt werden und/oder durch einen Rechner als Software ausgeführt werden. Dies kann Prozesse einschließen, die durch einen oder mehrere Mikrosteuergeräte, Hauptprozessoren (CPUs), Prozessorkerne, vor Ort programmierbare Gatter-Anordnungen (FPGAs), programmierbare logische Geräte (PLDs), virtuelle Geräte, die von einem oder mehreren Computern ausgeführt werden, oder jeder anderen Hardware- oder Softwarekonfiguration durchgeführt, ausgeführt oder ausgebildet werden.
  • Zum Beispiel kann eine Schaltsteuerung dieser Offenbarung (z.B. die Schaltsteuerungen 140, 340, 540, 740) als integrierte Schaltung implementiert oder ausgebildet werden, die über jede Kombination von Hardware, Logik, universellen Prozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), vor Ort programmierbaren Gatter-Anordnungen (FPGAs) und/oder allgemeinen Verarbeitungsschaltungen eingerichtet ist, die in manchen Beispielen Softwareanweisungen durchführen können, um verschiedene hierin beschriebene Funktionen durchzuführen. Die integrierte Schaltung kann eingerichtet sein, eine Ausgabe zu erzeugen, um den Induktor aufzuladen. Die integrierte Schaltung kann weiterhin eingerichtet sein, einen Vergleich einer Ausgangsspannung am Spannungsausgang mit einer Referenzspannung durchzuführen. Die integrierte Schaltung kann weiterhin eingerichtet sein, einen Vergleich einer Stromstärke in dem Induktor mit einer Schwellenwertstromstärke durchzuführen. Die integrierte Schaltung kann weiterhin eingerichtet sein, eine Ausgabe zu erzeugen, um den Ausgangskondensator mit dem Spannungsausgang durch den Induktor hindurch zu verbinden. Dies erfolgt in Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang höher ist als die Referenzspannung und dass die Stromstärke in dem Induktor höher ist als die Schwellenwertstromstärke.
  • Unterschiedliche Beispiele der Erfindung sind beschrieben worden. Diese und andere Beispiele befinden sich innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche:

Claims (20)

  1. Gerät zum Steuern eines Buck-Boost-Wandlers, wobei der Buck-Boost-Wandler einen Induktor und einen Spannungsausgang aufweist, wobei das Gerät eingerichtet ist zum: Vergleichen einer Ausgangsspannung am Spannungsausgang mit einer niedrigen Referenzspannung und einer hohen Referenzspannung; Vergleichen eines Stroms in dem Induktor mit einer niedrigen Schwellenwertstromstärke und einer hohen Schwellenwertstromstärke Laden des Induktors als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang niedriger als die niedrige Referenzspannung ist, Verbinden des Induktors mit dem Spannungsausgang, um Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu übertragen, als Reaktion darauf, dass der Strom an dem Induktor die hohe Schwellenwertstromstärke erreicht; und Beenden des Übertragens von Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang als Reaktion darauf, dass entweder die Stromstärke an dem Induktor die untere Schwellenwertstromstärke erreicht oder die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht.
  2. Gerät nach Anspruch 1, wobei das Gerät weiterhin eingerichtet ist zum: Wiederaufnehmen des Ladens des Induktors als Reaktion darauf, dass entweder die Stromstärke in dem Induktor die niedrige Schwellenwertstromstärke erreicht oder die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht.
  3. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Spannungseingang aufweist und wobei das Gerät weiterhin eingerichtet ist zum: Beenden des Übertragens von Ladung vom Spannungseingang zum Induktor, während fortgefahren wird, Ladung von dem Induktor zum Ausgang zu übertragen, als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht, während die Stromstärke in dem Induktor über der niedrigen Schwellenwertstromstärke bleibt.
  4. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Spannungseingang aufweist und wobei eingerichtet zu sein, den Induktor mit dem Spannungsausgang zu verbinden, um Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu übertragen, aufweist, eingerichtet zu sein, den Induktor vom Spannungseingang zu trennen.
  5. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Ausgangskondensator aufweist, wobei das Gerät weiterhin eingerichtet ist zum: Übertragen von Ladung von dem Induktor zum Ausgangskondensator als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang höher ist als die hohe Referenzspannung und die Stromstärke in dem Induktor höher ist als die niedrige Schwellenwertstromstärke.
  6. Gerät nach Anspruch 5, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Spannungseingang aufweist und wobei eingerichtet zu sein, Ladung von dem Induktor zum Ausgangskondensator zu übertragen, umfasst, eingerichtet zu sein, den Induktor vom Spannungseingang und Spannungsausgang zu trennen.
  7. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Ausgangskondensator aufweist, und das Gerät weiterhin eingerichtet ist zum: Vergleichen einer Zeitdauer für das Laden des Induktors mit einer Referenzzeit für die Induktor-Ladephase; und Verbinden des Ausgangskondensators mit dem Spannungsausgang durch den Induktor hindurch als Reaktion darauf, dass die Stromstärke bei dem Induktor höher ist als die niedrige Schwellenwertstromstärke und die Zeitdauer für das Laden des Induktors länger ist als die Referenzzeit für die Induktor-Ladephase.
  8. Gerät nach Anspruch 7, wobei eingerichtet zu sein, den Induktor zu laden, weiterhin umfasst, eingerichtet zu sein, den Induktor in einem Aufwärtsmodus zu laden, so dass die Ausgangsspannung höher ist als eine Eingangsspannung an einem Spannungseingang des Buck-Boost-Wandlers, wobei das Gerät weiterhin eingerichtet ist zum: Laden des Induktors in einem Abwärtsmodus, so dass die Ausgangsspannung geringer ist als die Eingangsspannung, als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang geringer ist als die hohe Referenzspannung und die Stromstärke in dem Induktor geringer ist als die niedrige Schwellenwertstromstärke.
  9. Gerät nach Anspruch 7, wobei das Gerät weiterhin eingerichtet ist zum: Übertragen von Ladung von dem Induktor zum Ausgangskondensator als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor höher ist als die niedrige Schwellenwertstromstärke und die Ausgangsspannung am Spannungsausgang höher ist als eine Obergrenzen-Referenzspannung, die höher ist als die hohe Referenzspannung.
  10. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Spannungseingang aufweist, wobei das Gerät weiterhin eingerichtet ist zum: Vergleichen einer Eingangsspannung am Spannungseingang mit einer für den Modus entscheidungsgebenden Referenzspannung, die unabhängig ist von der niedrigen Referenzspannung und einer hohen Referenzspannung; Durchführen des Ladens des Induktors in einem Aufwärtsmodus, so dass die Ausgangsspannung höher ist als die Eingangsspannung, als Reaktion darauf, dass die Eingangsspannung geringer ist als die für den Modus entscheidungsgebende Referenzspannung. Durchführen des Ladens der Induktor in einem Abwärtsmodus, so dass die Ausgangsspannung geringer ist als die Eingangsspannung, als Reaktion darauf, dass die Eingangsspannung höher ist als die für den Modus entscheidungsgebende Referenzspannung.
  11. Gerät nach Anspruch 10, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Ausgangskondensator aufweist und das Gerät weiterhin eingerichtet ist zum: Vergleichen des Stroms in dem Induktor mit einer Referenzstromstärke im Abwärtsmodus, während sich das Laden des Induktors im Abwärtsmodus befindet, wobei die Referenzstromstärke im Abwärtsmodus unabhängig von sowohl der niedrigen als auch der hohen Schwellenwertstromstärke ist; und Verbinden des Ausgangskondensators mit dem Spannungsausgang durch der Induktor hindurch als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor geringer ist als die Referenzstromstärke im Abwärtsmodus oder die Ausgangsspannung am Spannungsausgang geringer ist als die hohe Referenzspannung.
  12. Gerät nach Anspruch 1, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Spannungseingang und einen Ausgangskondensator aufweist, und wobei das Laden des Induktors ein Einrichten des Geräts derart aufweist, dass ein Schaltelement zwischen dem Eingang und dem Induktor verbunden ist und dass ein Schaltelement zwischen dem Induktor und dem Ausgangskondensator verbunden ist.
  13. Verfahren zum Steuern eines Buck-Boost-Wandlers, wobei der Buck-Boost-Wandler einen Induktor und einen Spannungsausgang aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Vergleichen einer Ausgangsspannung am Spannungsausgang mit einer niedrigen Referenzspannung und einer hohen Referenzspannung; Vergleichen eines Stroms in dem Induktor mit einer niedrigen Schwellenwertstromstärke und einer hohen Schwellenwertstromstärke; Laden des Induktors als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang niedriger ist als die untere Referenzspannung, Verbinden des Induktors mit dem Spannungsausgang, um Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu übertragen, als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor die hohe Schwellenwertstromstärke erreicht; und Beenden des Übertragens von Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang als Reaktion darauf, dass entweder die Stromstärke in dem Induktor die untere Schwellenwertstromstärke erreicht oder die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, weiterhin aufweisend: Wiederaufnehmen des Ladens des Induktors als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor die niedrige Schwellenwertstromstärke erreicht oder die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Spannungseingang aufweist, wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Beenden des Übertragens von Ladung vom Spannungseingang zum Induktor, während fortgefahren wird, Ladung von dem Induktor zum Ausgang zu übertragen, als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht, während die Stromstärke in dem Induktor über der unteren Schwellenwertstromstärke bleibt.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Buck-Boost-Wandler einen Spannungseingang aufweist, und wobei das Verbinden des Induktors mit dem Spannungsausgang, um Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu übertragen, ein Trennen des Induktors vom Spannungseingang umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Spannungseingang und einen Ausgangskondensator aufweist, wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Übertragen von Ladung von dem Induktor zum Ausgangskondensator als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang höher ist als die hohe Referenzspannung und die Stromstärke in dem Induktor höher ist als die niedrige Schwellenwertstromstärke, wobei das Übertragen von Ladung von dem Induktor zum Ausgangskondensator ein Trennen des Induktors vom Spannungseingang und vom Spannungsausgang umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Ausgangskondensator aufweist, wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Vergleichen einer Zeitdauer für das Laden des Induktors mit einer Referenzzeit für die Induktor-Ladephase; und Verbinden des Ausgangskondensators mit dem Spannungsausgang durch den Induktor hindurch als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor höher ist als die niedrige Schwellenwertstromstärke und die Zeitdauer für das Laden des Induktors länger ist als die Referenzzeit für die Induktor-Ladephase.
  19. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Buck-Boost-Wandler weiterhin einen Spannungseingang und einen Ausgangskondensator aufweist, wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Vergleichen einer Eingangsspannung am Spannungseingang mit einer für den Modus entscheidungsgebenden Referenzspannung, die unabhängig ist von der niedrigen Referenzspannung und einer hohen Referenzspannung; Durchführen des Ladens des Induktors in einem Aufwärtsmodus, so dass die Ausgangsspannung höher ist als die Eingangsspannung, als Reaktion darauf, dass die Eingangsspannung geringer ist als die für den Modus entscheidungsgebende Referenzspannung; Durchführen des Ladens der Induktor in einem Abwärtsmodus, so dass die Ausgangsspannung niedriger ist als die Eingangsspannung, als Reaktion darauf, dass die Eingangsspannung höher ist als die für den Modus entscheidungsgebende Referenzspannung; Vergleichen der Stromstärke in dem Induktor mit einer Referenzstromstärke im Abwärtsmodus während sich das Laden des Induktors im Abwärtsmodus befindet, wobei die Referenzstromstärke im Abwärtsmodus unabhängig von sowohl der niedrigen Schwellenwertstromstärke als auch der hohen Schwellenwertstromstärke ist; Verbinden des Ausgangskondensators mit dem Spannungsausgang durch der Induktor hindurch als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor geringer ist als die Referenzstromstärke im Abwärtsmodus oder die Ausgangsspannung am Spannungsausgang geringer ist als die hohe Referenzspannung.
  20. Integrierte Schaltung zum Steuern eines Buck-Boost-Wandlers, wobei der Buck-Boost-Wandler einen Induktor und einen Spannungsausgang aufweist, wobei die integrierte Schaltung eingerichtet ist zum: Vergleichen einer Ausgangsspannung am Spannungsausgang mit einer niedrigen Referenzspannung und einer hohen Referenzspannung; Vergleichen einer Stromstärke in dem Induktor mit einer niedrigen Schwellenwertstromstärke und einer hohen Schwellenwertstromstärke; Laden des Induktors als Reaktion darauf, dass die Ausgangsspannung am Spannungsausgang geringer ist als die niedrige Referenzspannung; Verbinden des Induktors mit dem Spannungsausgang, um Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang zu übertragen, als Reaktion darauf, dass die Stromstärke in dem Induktor die hohe Schwellenwertstromstärke erreicht; und Beenden des Übertragens von Ladung von dem Induktor zum Spannungsausgang als Reaktion darauf, dass entweder die Stromstärke in dem Induktor die niedrige Schwellenwertstromstärke erreicht oder die Ausgangsspannung die hohe Referenzspannung erreicht.
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