DE102014118770A1 - Verbesserter leistungsschaltwandler mit geteilter partitionierung - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Leistungswandler beschrieben, der Bauelemente aufweist, die in einem ersten Chip und einem zweiten Chip einer einzelnen Verpackung (engl.: "package") angeordnet sind. Der erste Chip enthält einen oder mehr erste Schalter, die mit einem Schaltungsknoten einer Leistungsstufe gekoppelt sind. Der zweite Chip enthält einen oder mehr zweite Schalter, die mit dem Schaltungsknoten der Leistungsstufe gekoppelt sind, eine Rückkopplungs-Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, bei dem einen oder den mehr zweiten Schaltern der Leistungsstufe einen Strompegel zu detektieren, sowie eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr ersten Schalter und den einen oder die mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe zumindest teilweise basierend auf dem durch die Rückkopplungs-Steuereinheit detektierten Strompegel zu steuern.

Description

  • Diese Offenbarung betrifft Leistungswandler und insbesondere Techniken und Schaltkreise, die mit Leistungsschaltwandlern verbunden sind.
  • Einige Schaltkreise können Leistungswandler verwenden, die von einer Leistungsquelle eine Leistungszufuhr erhalten und die Leistungszufuhr in eine Leistungsausgabe konvertieren (z.B. aufwärts oder abwärts), die einen (z.B. geregelten) Spannungs- oder Strompegel aufweist, der sich von dem Spannungs- oder Strompegel der Leistungszufuhr unterscheidet. Der Wandler gibt die Leistungsausgabe an einen Filter aus, um ein Bauelement, einen Schaltkreis oder ein anderes elektrisches Gerät mit Leistung zu versorgen. Schalterbasierte Leistungswandler können Halbbrückenschaltkreise und Signalmodulationstechniken einsetzen, um den Strom- oder Spannungspegel einer Leistungsausgabe zu regeln. Bei einigen Beispielen können Leistungswandler zusätzlich Rückkopplungs-Steuerschaltkreise und -techniken (z.B. Spannungsmessung, Strommessung und dergleichen) einsetzen, um die Genauigkeit zu verbessern und den Spannungs- oder Strompegel der Leistungsausgabe zu steuern. Diese vorangehend erwähnten Techniken und Schaltkreise zur Verbesserung der Genauigkeit und zur Steuerung der Spannung oder des Stroms der Leistungsausgabe können den Gesamtwirkungsgrad des Leistungswandlers verringern und/oder die physikalische Größe, die Komplexität und/oder die Kosten des Leistungswandlers erhöhen.
  • Allgemein werden Techniken und Schaltkreise beschrieben, die einen System-in-Package-(SiP)-Leistungswandler in die Lage versetzen, Leistung mit einem Strompegel auszugeben, der nicht nur fünf Ampere erreichen oder überschreiten kann, sondern der auch innerhalb eines engen (z.B. genauen) Strompegel-Toleranzfensters gehalten werden kann, und das alles, ohne die Baugröße, die Kosten und/oder den Wirkungsgrad des SiP-Leistungswandlers zu verschlechtern. Ein SiP-Leistungswandler kann, unabhängig davon, ob es sich um einen Abwärts- oder Aufwärtswandler handelt, verteilt auf nur zwei Chips des SiP-Leistungswandlerpakets einen oder mehrere Leistungsschalter enthalten, eine Treiber-/Steuerlogik, und einen Rückkopplungs-Steuerschaltkreis (z.B. einen Strommess-Schaltkreis). Ein Chip ist ein Chip vom Typ CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) und der andere Chip ist ein Chip vom Typ FET (Field-Effect Transistor) oder SFET (Superconductor Field-Effect Transistor). Der eine oder die mehreren Leistungsschalter des SiP-Leistungswandlers enthalten eine Leistungsstufe (z.B. eine Ein-Phasen-Halbbrücke, eine Mehr-Phasen-Halbbrücke, etc.). Einige von dem einen oder den mehreren Leistungsschaltern (z.B. entweder der Low-Side oder High-Side der Halbbrücke der Leistungsstufe) befindet sich auf dem einen Chip vom Typ FET oder SFET, während der Rest von dem einen oder den mehreren Leistungsschaltern (z.B. die Seite der Halbbrücke der Leistungsstufe, die sich nicht auf dem Chip vom Typ FET oder SFET befindet), sich auf dem anderen Chip vom Typ CMOS befindet. Der andere Chip vom Typ CMOS enthält außerdem eine Treiber-/Steuerlogik und den Rückkopplungs-Steuerschaltkreis (z.B. einen Strommess-Schaltkreis).
  • Indem der eine Chip vom Typ FET oder SFET einige von dem einen oder den mehreren Leistungsschaltern enthält, kann der Wirkungsgrad des SiP-Leistungswandlers verbessert werden, da wenigstens ein Teil (z.B. die High-Side) der Leistungsstufe des SiP-Leistungswandlers Leistungsschalter vom Typ FET oder SFET mit hohem Wirkungsgrad enthalten kann. Zusätzlich kann die Genauigkeit des Leistungsausgabe des SiP-Leistungswandlers durch die gemeinsame Lokalisierung der Treiber-/Steuerlogik, des Rückkopplungs-Steuerschaltkreises (z.B. des Strommess-Schaltkreises) und des Rests (z.B. der Low-Side) des einen oder der mehreren Leistungsschalter verbessert werden, da die Leistungsausgabe unter Verwendung von hochgenauen Mess-FET (engl.: "sense FET") Strommess-Schaltkreisen gesteuert werden kann, ohne anfällig zu sein für elektromagnetische Störstrahlung (EMI) und anderes Rauschen, das durch das Schalten der Schalter vom Typ FET oder SFET hervorgerufen wird. Weiterhin kann der Strommess-Schaltkreis ohne die Verwendung einer Ladungspumpe arbeiten, indem der Strommess-Schaltkreis auf demselben CMOS-Chip betrieben wird wie der Rest der Leistungsschalter und der Treiber-/Steuerlogik.
  • Bei einem Beispiel ist die Offenbarung auf einen Leistungswandler gerichtet, der einen ersten Chip enthält, der einen oder mehrere mit einem Schaltungsknoten einer Leistungsstufe gekoppelte erste Schalter aufweist, sowie einen zweiten Chip. Der zweite Chip enthält einen oder mehrere mit dem Schaltungsknoten der Leistungsstufe gekoppelte zweite Schalter einer Rückkopplungs-Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, bei dem einen oder den mehreren Schaltern der Leistungsstufe einen Strompegel zu detektieren, sowie eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehreren ersten Schalter und den einen oder die mehreren zweiten Schalter der Leistungsstufe zumindest teilweise basierend auf dem durch die Rückkopplungs-Steuereinheit detektierten Strompegel zu steuern.
  • Bei einem weiteren Beispiel ist die Offenbarung auf ein Verfahren gerichtet, das das Detektieren eines Strompegels bei einem oder mehreren zweiten Schaltern bei dem zweiten Chip des Leistungswandlers durch eine Rückkopplungs-Steuereinheit bei einem zweiten Chip eines Leistungswandlers umfasst, wobei der eine oder die mehreren Schalter an einem Schaltungsknoten einer Leistungsstufe mit einem oder mehreren Schaltern bei einem ersten Chip des Leistungswandlers gekoppelt sind. Das Verfahren umfasst weiterhin das wenigstens teilweise auf einem Treibersignal basierende Steuern des einen oder der mehreren ersten Schalter der Leistungsstufe bei dem ersten Chip durch eine Steuereinheit bei dem zweiten Chip, wobei das Steuersignal zumindest teilweise auf dem bei dem einen oder den mehreren zweiten Schaltern detektierten Strompegel basiert. Das Verfahren umfasst weiterhin das zumindest teilweise auf dem Treibersignal basierende Steuern des einen oder der mehreren zweiten Schalter der Leistungsstufe bei dem zweiten Chip durch die Steuereinheit bei dem zweiten Chip.
  • Bei einem weiteren Beispiel ist die Offenbarung auf einen Leistungswandler gerichtet, der Mittel zum Detektieren eines Strompegels bei einem oder mehreren zweiten Schaltern bei einem zweiten Chip eines Leistungswandlers aufweist, wobei der eine oder die mehreren zweiten Schalter an einem Schaltungsknoten einer Leistungsstufe mit einem oder mehreren ersten Schaltern bei einem ersten Chip des Leistungswandlers gekoppelt sind. Der Leistungswandler weist weiterhin Mittel auf, um den einen oder die mehreren ersten Schalter der Leistungsstufe von dem zweiten Chip aus zumindest teilweise basierend auf dem Treibersignal zu steuern, wobei das Treibersignal zumindest teilweise auf einem bei dem einen oder den mehreren zweiten Schaltern bei dem zweiten Chip detektierten Strompegel basiert. Der Leistungswandler weist weiterhin Mittel auf, um den einen oder die mehreren zweiten Schalter der Leistungsstufe bei dem zweiten Chip von dem zweiten Chip aus zumindest teilweise auf dem Treibersignal basierend zu steuern.
  • Die Einzelheiten von einem oder mehreren Beispielen werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Offenbarung sind aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispielsystem zur Umwandlung von Leistung von einer Leistungsquelle gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Leistungswandlers des in 1 gezeigten Beispielsystems veranschaulicht.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Beispiel eines Leistungswandlers des in 1 gezeigten Beispielsystems veranschaulicht.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das Beispieloperationen eines beispielhaften Leistungswandlers gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Die 5A und 5B sind Schaltbilder, die Querschnitte des in 2 gezeigten beispielhaften Leistungswandlers veranschaulichen.
  • Bei einigen Anwendungen kann ein Schalter-basierter Leistungswandler (nachfolgend als "Leistungswandler" oder einfach als "Wandler" bezeichnet) eine Eingangsleistung empfangen und (z.B. durch Hochstufen oder Herabstufen; engl.: "stepping-up or stepping down") in eine Leistungsausgabe zu wandeln, die einen Spannungs- oder Strompegel aufweist, der sich (z.B. geregelt) von dem Spannungs- oder Strompegel der Eingangsleistung unterscheidet, beispielsweise um die Ausgangsleistung einem Filter zur Leistungsversorgung einer Last (z.B. einem Gerät) zuzuführen. Im Sinne dieser Beschreibung bezieht sich der Ausdruck "Aufwärtswandler" (engl.: "step-up converter") auf einen Leistungswandler, der dazu ausgebildet ist, ein Eingangsleistungssignal mit einem ersten Spannungspegel zu empfangen und ein Ausgangsleistungssignal mit einem zweiten Spannungspegel auszugeben, der größer ist als der erste Spannungspegel. Außerdem bezieht sich im Sinne dieser Beschreibung der Ausdruck "Abwärtswandler" (engl.: "step-down converter") auf einen Leistungswandler, der dazu ausgebildet ist, ein Eingangsleistungssignal mit einem ersten Spannungspegel zu empfangen und ein Ausgangsleistungssignal mit einem zweiten Spannungspegel auszugeben, der geringer ist als der erste Spannungspegel.
  • In jedem Fall kann ein Leistungswandler einen oder mehrere Schalter (z.B. MOS-Leistungsschalttransistor basierte Schalter, Gallium-Nitrid-(GaN)-basierte Schalter, oder andere Arten von Schalterbauelementen) aufweisen, die in einer Leistungsstufenkonfiguration (z.B. eine Ein-Phasen- oder Mehr-Phasen-Halbbrückenkonfiguration, etc.) angeordnet sind, die der Leistungswandler gemäß einer oder mehrerer Modulationstechniken steuert, um den Strom- oder Spannungspegel der Leistungsausgabe zu ändern. Eine Ein-Phasen-Halbbrücke kann einen High-Side-Schalter aufweisen, der an einem Schaltungsknoten mit einem Low-Side-Schalter gekoppelt ist, wobei eine Mehr-Phasen-Halbbrücke mehrere High-Side-Schalter aufweisen kann, die mit mehreren Low-Side-Schaltern an einem Schaltungsknoten gekoppelt sind.
  • Ein Leistungswandler kann einen oder mehrere Gatetreiber und eine Steuerlogik aufweisen, um den einen oder die mehreren Schalter der Leistungsstufe unter Verwendung von Modulationstechniken zu steuern (z.B. einzuschalten und auszuschalten). Eine derartige Modulation der Schalter einer Leistungsstufe kann gemäß Pulsdichtemodulation (PDM) arbeiten, gemäß Pulsweitenmodulation (PWM), gemäß Puls-Frequenz-Modulation (PFM), oder gemäß jeder anderen geeigneten Modulationstechnik. Durch das Steuern der Schalter einer Leistungsstufe unter Verwendung von Modulationstechniken kann ein Leistungswandler den Strom- oder Spannungspegel der von dem Leistungswandler ausgegebenen Leistung regulieren.
  • Einige Leistungswandler können Rückkopplungs-Schaltkreise und -Techniken zur Durchführung von Strommessung und/oder Spannungsmessung aufweisen, um Informationen über einen Strom- oder Spannungspegel einer Ausgangsleistung zu erhalten. Der Leistungswandler kann die erhaltenen Informationen unter Verwendung von Rückkopplungs-Schaltkreisen und -Techniken dazu verwenden, die Genauigkeit der Ausgangsleistung zu verbessern. Beispielsweise kann der Leistungswandler die Rückkopplungs-Informationen dazu verwenden, den Spannungs- oder Strompegel einer Ausgangsleistung innerhalb eines bestimmten Toleranz- oder Schwellwert-Fensters zu halten, um den Leistungsanforderungen einer Last zu genügen.
  • Einige Leistungswandler können eine Strommessung als ein Beispiel von Rückkopplungs-Schaltkreisen und -Techniken einsetzen, um den Echtzeit-Strompegel der an eine Last ausgegebenen Leistung zu bestimmen. Wenn der Leistungswandler feststellt, dass der Strompegel die Leistungsanforderungen der Last nicht erfüllt, dann kann der Leistungswandler anpassen oder ändern, wie der Leistungswandler die Leistungsschalter steuert, um den Strompegel der Ausgangsleistung anzupassen oder zu ändern, bis sich der Strompegel der Ausgangsleistung innerhalb des Toleranzfensters befindet und dem mit den Leistungsanforderungen der Last verbundenen Strompegel genügt.
  • Einige Leistungswandler besitzen individuelle und diskrete High-Side- und Low-Side-Leistungsschalter, die von der Treiber-/Steuerlogik und/oder dem Rückkopplungs-Steuerschaltkreis des Leistungswandlers getrennt sind. Ein Leistungswandler, der individuelle und diskrete Leistungsschalter verwendet, kann mit einem geringeren Wirkungsgrad arbeiten als einige andere Arten von Leistungswandlern. Beispielsweise kann ein "System-in-Package"- oder "SiP"-Leistungswandler einen höheren Wirkungsgrad besitzen als ein Leistungswandler, der individuelle und diskrete Leistungsschalter einsetzt.
  • Anstelle sich auf einzelne und diskrete Leistungsschalter zu verlassen, weist ein SiP-Leistungswandler Leistungsschalter auf, die mit Treiber-/Steuerlogik und einem Rückkopplungs-Steuerschaltkreis in einen einzelnen integrierten Schaltkreis (IC) oder eine einzelne Chipverpackung (engl.: "chip package") integriert sind. Während integriertes Verpacken (engl.: "integrated packaging") zur Folge haben kann, dass SiP-Leistungswandler mit höherem Wirkungsgrad arbeiten als andere Arten von Leistungswandlern, kann das integrierte Verpacken die Komplexität und/oder die Kosten, die mit dem Design und der Herstellung des Leistungswandlers verbunden sind, erhöhen. Als Ergebnis der höheren Komplexität und Kosten kann ein SiP-Leistungswandler für bestimmte Low-Cost und weniger komplexen Leistungswandleranwendungen ungeeignet (z.B. zu komplex und/oder zu kostenintensiv) sein.
  • Selbst wenn die Komponenten des SiP in einem einzelnen Package enthalten sind, kann die Größe des SiP-Package bewirken, dass der SiP-Leistungswandler für einige Anwendungen zu groß ist. Beispielsweise kann ein SiP-Leistungswandler einen oder mehrere Chips (z.B. vom CMOS-Typ) aufweisen, der/die sowohl gesamte Treiber-/Steuerlogik und den Rückkopplungs-Steuerschaltkreis des Leistungswandlers enthält als auch zwei oder mehrere andere Chips (z.B. vom Typ FET, vom Typ SFET, etc.), von denen jeder einen oder mehrere High-Side- und Low-Side-Leistungsschalter (z.B. FET, SFET, etc.) mit hohem Wirkungsgrad enthält. Von daher kann ein SiP-Leistungswandler ein Minimum von drei separaten und einzelnen Chips innerhalb des einzelnen integrierten Schaltkreises oder des einzelnen Chip-Packages aufweisen. Die resultierende(n) Größe, Komplexität und Kosten für das Design und die Herstellung eines SiP-Leistungswandlers kann proportional zur Menge der in dem SiP enthaltenen Chips sein. Indem drei und oftmals mehr als drei einzelne Chips innerhalb eines einzelnen integrierten Schaltkreises oder eines einzelnen Chip-Packages eingeschlossen werden, kann/können die Komplexität, Kosten und/oder Größe des SiP-Wandlers die entsprechende Komplexität, Kosten und/oder Größenanforderungen der Anwendung des SiP-Leistungswandlers übersteigen.
  • Obwohl einige SiP-Leistungswandler einen integrierten Rückkopplungs-Steuerschaltkreis aufweisen können, um eine Chip-Strom- und/oder -Spannungsmessung auf dem Chip (engl.: "on-chip current and/or voltage sensing") durchführen zu können, kann der integrierte Rückkopplungs-Steuerschaltkreis eines SiP-Leistungswandlers in einigen Fällen ungenaue Informationen über einen Strom- oder Spannungspegel einer Leistungsausgabe erhalten. Die Ungenauigkeiten von integrierten Rückkopplungssteuer-(z.B. Mess)-Schaltkreisen eines SiP-Leistungswandlers kann auf einer erhöhten Empfindlichkeit beruhen, die Messleitungen des integrierten integrierten Rückkopplungssteuer-(z.B. Mess)-Schaltkreises bezüglich Betriebsrauschen (z.B. während eines Schaltzyklus', wenn die Leistungsschalter des SiP-Leistungswandlers zwischen einem Betrieb und einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand wechseln) aufweisen können.
  • Beispielsweise kann ein SiP-Leistungswandler die Treiber-/Steuerlogik und den Rückkopplungs-Steuerschaltkreis gemeinsam auf einem einzelnen Chip vom CMOS-Typ unterbringen. Der SiP-Leistungswandler kann weiterhin die High-Side-Leistungsschalter gemeinsam auf einem ersten Chip vom Typ FET oder SFET unterbringen, und die Low-Side-Leistungsschalter auf einem zweiten Chip vom Typ FET oder SFET. Durch das Separieren des Rückkopplungs-Steuerschaltkreises von den Leistungsschaltern kann der SiP-Leistungswandler zusätzliche Messleitungen (z.B. Drähte oder Leiterbahnen) benötigen, die zwischen den Chips vom Typ CMOS und einem oder beiden der beiden Chips vom Typ FET oder SFET angeordnet sind, um den Rückkopplungssteuer-(z.B. Mess)-Schaltkreise an die Leistungsschalter zu koppeln.
  • Messleitungen, die außerhalb des Chips, der den Rückkopplungs-Steuerschaltkreis enthält, lokalisiert sind und die zwischen zwei separaten Chips eines integrierten Schaltkreises oder einer Chip-Verpackung angeordnet sind, können anfällig sein gegenüber elektromagnetischer Störstrahlung (EMI) oder anderen Arten von elektrischem Rauschen, insbesondere wenn hocheffiziente FET- oder SFET-Leistungsschalter verwendet und dazu veranlasst werden, während eines Schaltzyklus' zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand zu wechseln (z.B. Einschalten oder Ausschalten). Zusätzlich kann, wenn besondere Arten von Mess- oder Rückkopplungs-Steuertechniken (z.B. Strommessung mit Strommess-FET) an einer Seite einer Halbbrücke (z.B. der Low-Side) durchgeführt werden, eine große Ladungspumpe (z.B. mit hoher Kapazität) durch den Rückkopplungs-Steuer-(z.B. Mess-)-Schaltkreis gefordert sein, um genaue mit dem Strompegel eines Leistungsausgangs verbundene Informationen zu erhalten.
  • Gemäß einigen Beispielen kann, um die Effekte zu minimieren, die Rauschen auf den Messschaltkreis eines Leistungswandlers ausüben kann, ein "System-auf-einem-Chip" (engl.: "System-on-Chip")- oder "SoC"-Leistungswandler mit monolithischer Integration verwendet werden. Der SoC-Leistungswandler integriert die Treiber-/Steuerlogik und den Rückkopplungs-Steuerschaltkreis des Leistungswandlers mit den Leistungsschaltern des Leistungswandlers auf einem einzelnen Chip innerhalb desselben Chips oder derselben Verpackung. Indem sämtliche der Leistungsschalter, die Treiber-/Steuerlogik und der Rückkopplungs-Steuerschaltkreis auf einem einzelnen Chip integriert werden, sind auch die Messleitungen des Rückkopplungs-Steuerschaltkreises in dem einzelnen Chip enthalten und können weniger anfällig sein im Hinblick auf EMI oder anderes elektrisches Rauschen und genauere Informationen über den Strom- und/oder Spannungspegel eines Leistungsausgangs erhalten, als der von einigen anderen Leistungswandlern verwendete Messschaltkreis.
  • Obwohl ein SoC-Leistungswandler mit monolithischer Integration einen verbesserten Messschaltkreis aufweisen kann, kann ein SoC-Leistungswandler weniger wirkungsvoll sein als einige andere Leistungswandler, weil die Leistungsschalter eines SoC-Leistungswandlers während eines jeden Schaltzyklus' (z.B. jeder Übergang zwischen dem Betrieb in einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand) eine größere Menge von Leistung dissipieren kann als die Menge von Leistung, die von den Leistungsschaltern von einigen anderen Leistungswandlern an einen Schaltzyklus verloren geht. Beispielsweise kann ein SoC-Leistungswandler eher als dass er effizientere FET- oder SFET-Leistungsschaltertechnologie einsetzt, weniger effiziente CMOS-Schaltungstechnologie einsetzen, die gemeinsam mit der Treiber-/Steuerlogik und der integrierten Strommessung auf demselben (z.B. CMOS)-Chip untergebracht ist.
  • Die weniger effiziente Leistungsschaltertechnologie der SoC-Leistungswandler kann einen höheren Betrag von RDS(ON) aufweisen als die Leistungsschalter von anderen Leistungswandlern. Als Ergebnis eines höheren Betrags von RDS(ON) können die Leistungsschalter eines SoC-Leistungswandlers während jedes Schaltzyklus' eine größere Menge von Leistung dissipieren als die Menge von Leistung, die während jedes Schaltzyklus' der Leistungsschalter-Leistungswandler verloren geht, die Schalter mit einem geringeren Betrag von RDS(ON) (z.B. Schalter vom Typ FET oder SFET) aufweisen. Zusätzlich können die Schalter vom Typ CMOS des SoC-Leistungswandlers den Strompegel der SoC-Leistungsausgabe auf weniger als fünf Ampere begrenzen.
  • Im Allgemeinen können die Schaltkreise und Techniken dieser Offenbarung einen System-in-einer-Verpackung (engl.: "system-in-package") (SiP)-Leistungswandler in die Lage versetzen, Leistung mit einem Strompegel auszugeben, der nicht nur fünf Ampere erreichen oder überschreiten kann, sondern der ebenso in einem engen (z.B. genauen) Strompegel-Toleranzfenster gehalten werden kann, alles, ohne die Verpackungsgröße, die Kosten und/oder den Wirkungsgrad des SiP-Leistungswandlers zu verschlechtern. Ein SiP-Leistungswandler, sei es ein Abwärts- oder Aufwärtswandler, kann einen oder mehrere Leistungsschalter enthalten, Treiber-/Steuerlogik und einen Rückkopplungs-Steuerschaltkreis (z.B. einen Strommessschaltkreis), der auf nur zwei Chips des SiP-Leistungswandlerpackages verteilt ist. Ein Chip ist ein Chip vom Typ CMOS und der andere Chip ist ein Chip vom Typ FET oder SFET. Der eine oder die mehreren Leistungsschalter des SiP-Leistungswandlers enthalten eine Leistungsstufe (z.B. eine Halbbrücke). Einige von dem einen oder den mehreren Leistungsschaltern (z.B. entweder der Low-Side- oder der High-Side-Schalter einer Halbbrücke der Leistungsstufe) sind auf dem einen Chip vom Typ FET oder SFET angeordnet, während der Rest von dem einen oder den mehreren Leistungsschaltern (z.B. die Seite der Halbbrücke der Leistungsstufe, die sich nicht auf dem Chip vom Typ FET oder SFET befindet) auf dem anderen Chip vom Typ CMOS angeordnet ist. Der andere Chip vom Typ CMOS enthält außerdem sämtliche Treiber-/Steuerlogik und den Rückkopplungs-Steuerschaltkreis (z.B. einen Strommessschaltkreis).
  • In dieser Offenbarung werden die Ausdrücke "vom Typ CMOS" und "vom Typ FET oder SFET" dazu verwendet, zwei verschiedene Arten oder Formen von Halbleiterchips zur Verwendung bei der Implementierung der hierin beschriebenen Schaltkreise und Techniken zu beschreiben. Ein Chip vom Typ CMOS, auf den hierin Bezug genommen wird, beschreibt einen Halbleiterchip, der primär Transistoren vom Typ CMOS enthält, oder dass der Halbleiterchip primär gemäß einem CMOS-Typ-Herstellungsprozess hergestellt ist, oder dass der Halbleiterchip wesentlich mehr Transistoren vom Typ CMOS enthält als Transistoren anderen Typs. Ein Chip vom Typ FET oder SFET, auf den hierin Bezug genommen wird, beschreibt einen Halbleiterchip, der primär Transistoren vom Typ FET oder SFET enthält (z.B. anstatt Transistoren vom Typ CMOS, die primär in einem Chip vom Typ CMOS zu finden sind), oder dass der Halbleiterchip primär durch einen FET- oder SFET-Typ-Herstellungsprozess hergestellt ist (z.B. anstatt in einem CMOS-Typ-Herstellungsprozess, der dazu verwendet werden kann, einen Chip vom Typ CMOS zu erzeugen), oder dass der Halbleiterchip wesentlich mehr Transistoren vom Typ FET oder SFET enthält als Transistoren anderen Typs (z.B. vom Typ CMOS).
  • Indem von dem einen oder den mehreren Leistungsschaltern einige auf dem Chip vom Typ FET oder SFET enthalten sind, kann zumindest ein Teil (z.B. die High-Side) der Leistungsstufe des SiP-Leistungswandlers hoch effiziente Leistungsschalter vom Typ FET oder SFET enthalten. Zusätzlich ermöglicht es die gemeinsame Anordnung der Treiber-/Steuerlogik, des Strommessschaltkreises und des Rests (z.B. der Low-Side) des einen oder der mehreren Leistungsschalter auf dem einen Chip vom Typ CMOS, dass der SiP-Leistungswandler unter Verwendung eines hoch-genauen Mess-FET-Strommess-Schaltkreises gesteuert werden kann, ohne dass außerdem eine Ladungspumpe für den Mess-FET-Strommess-Schaltkreis erforderlich ist. Weiterhin können durch die gemeinsame Anordnung des Rests von dem einen oder den mehreren Leistungsschaltern, dem Strommess-Schaltkreis und der Treiber-/Steuerlogik auf einem einzigen Chip elektromagnetische Störstrahlung (EMI) oder andere Rausch-Störungen (z.B. verursacht durch das Schalten der Schalter vom Typ FET oder SFET auf dem Chip vom Typ FET oder SFET) an den Messleitungen des Strommess-Schaltkreises reduziert werden.
  • Auf diese Weise kann der SiP-Leistungswandler durch die Verwendung von hocheffizienten Leistungsschaltern vom Typ FET oder SFET für wenigstens einige der Leistungsschalter des SiP-Leistungswandlers gemäß den folgenden Schaltkreisen und Techniken effizienter arbeiten, und er kann Leistung mit größeren Strompegeln ausgeben als einige SoC- und andere SiP-Leistungswandler. Weiterhin kann der SiP-Leistungswandler, indem der Strommessschaltkreis in demselben Chip enthalten ist wie die Treiber-/Steuerlogik und der Rest der Leistungsschalter des SiP-Leistungswandlers, gemäß den folgenden Schaltkreisen und Techniken unter Verwendung von hoch-genauer (z.B. Mess-FET)-Strommess-Technologie gesteuert werden, ohne dass er eine Ladungspumpe erfordert, um eine genauere Leistungsausgabe bereitzustellen, die einen Strompegel aufweist, der in einem engen Toleranzfenster gehalten ist. Zusätzlich kann der SiP-Leistungswandler, weil eine Ladungspumpe nicht erforderlich ist und daher nur zwei Chips verwendet werden, in ein kleineres, weniger komplexes und billigeres Gehäuse passen als einige größere, komplexere und teurere SoC- und SiP-Leistungswandler.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein System 1 zum Umwandeln einer Leistung von einer Leistungsquelle 2 gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 1 zeigt ein System mit vier getrennten und verschiedenen Komponenten dargestellt als Leistungsquelle 2, Leistungswandler 4, Filter 6 und Last 8, allerdings kann das System 1 zusätzliche oder weniger Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei der Leistungsquelle 2, dem Leistungswandler 4, dem Filter 6 und der Last 8 um vier individuelle Komponenten handeln, oder sie können eine Kombination von einer oder mehreren Komponenten repräsentieren, die die Funktionalität des hierin beschriebenen Systems 1 bereitstellen.
  • Das System 1 enthält eine Leistungsquelle 2, die dem System 1 elektrische Leistung zuführt. Es existieren verschiedene Beispiele von Leistungsquellen 2 und sie können, ohne hierauf beschränkt zu sein, Stromnetze, Generatoren, Transformatoren, Batterien, Solarpaneels, Windräder, Nutzbremssysteme (engl.: "regenerative break systems"), hydroelektrisch oder windbetriebene Generatoren oder jede andere Art von Geräten enthalten, die dazu in der Lage sind, dem System 1 elektrische Leistung zuzuführen.
  • Das System 1 enthält einen Leistungswandler 4, der als Schalter-basierter Leistungswandler arbeitet, der eine Form von elektrischer Leistung, die von der Leistungsquelle 2 bereitgestellt wird, in eine andere und brauchbare Form von elektrischer Leistung wandelt, um eine Last 8 mit Leistung zu versorgen. Bei dem Leistungswandler 4 kann es sich um einen Aufwärtswandler handeln, der elektrische Leistung mit einem Spannungspegel ausgibt, der höher ist als der Spannungspegel einer von dem Aufwärtswandler empfangenen Eingangsleistung. Ein Beispiel eines derartigen Aufwärtswandlers kann als Hochsetzsteller (engl.: "boost converter") bezeichnet werden. Der Leistungswandler 4 kann stattdessen einen Abwärtswandler aufweisen, der dazu ausgebildet ist, Leistung mit einem Spannungspegel auszugeben, der geringer ist, als der Spannungspegel einer von dem Abwärtswandler empfangenen Eingangsleistung. Ein Beispiel eines derartigen Abwärtswandlers kann als Tiefsetzsteller (engl.: "buck converter") bezeichnet werden. Gemäß noch anderen Beispielen kann es sich bei dem Leistungswandler 4 um einen Aufwärts- und Abwärtswandler (z.B. einen Buck-Boost-Wandler) handeln, der dazu in der Lage ist, Leistung mit einem Spannungspegel auszugeben, der höher oder geringer ist als der Spannungspegel der von dem Aufwärts- und Abwärtswandler empfangenen Eingangsleistung. Beispiele eines Leistungswandlers 4 können Batterieladegeräte, Mikroprozessor-Spannungsversorgungen und dergleichen enthalten. Leistungswandler 4 können als DC-nach-DC-, DC-nach-AC-, oder AC-nach-DC-Wandler arbeiten.
  • Das System 1 enthält weiterhin ein Filter 6 und eine Last 8. Nachdem die Leistung das Filter 6 durchlaufen hat, empfängt die Last 8 die von dem Leistungswandler 4 gewandelte elektrische Leistung (z.B. Spannung, Strom, etc.). Bei einigen Beispielen verwendet die Last 8 die gefilterte elektrische Leistung von dem Leistungswandler 4 und dem Filter 6, um eine Funktion auszuführen. Es existieren zahlreiche Beispiele eines Filters 6 und sie können jeden geeigneten elektronischen Filter zur Filterung von Leistung für die Last einschließen. Beispiele eines Filters 6 schließen, ohne hierauf beschränkt zu sein, passive oder aktive elektronische Filter, analoge oder digitale Filter, Hochpass-, Tiefpass-, Bandpass-, Notch- oder Allpass-Filter, Widerstand-Kondensator-Filter, Dioden-Kondensator-Filter, Spule-Kondensator-Filter, Widerstand-Spule-Kondensator-Filter und dergleichen ein. Gleichermaßen existieren verschiedene Beispiele der Last 8 und sie schließen, ohne hierauf beschränkt zu sein, Recheneinrichtungen und zugehörige Komponenten wie beispielsweise Mikroprozessoren, elektrische Bauelemente, Schaltkreise, Laptop-Computer, Desktop-Computer, Tablet-Computer, Mobiltelefone, Batterien, Lautsprecher, Leuchteinheiten, Automotive-/ Meeres-/ Raumfahrt-/ Bahn-bezogene Komponenten, Motoren, Transformatoren oder jede Art von elektrischem Gerät und/oder Schaltkreis ein, der eine Spannung oder einen Strom von einem Leistungswandler erhält.
  • Die Leistungsquelle 2 kann über eine Verbindung 10 elektrische Leistung mit einem ersten Spannungs- oder Strompegel bereitstellen. Die Last 8 kann über eine Verbindung 14 eine elektrische Leistung empfangen, die einen zweiten Spannungs- oder Strompegel empfangen kann, die durch den Leistungswandler 4 gewandelt und durch das Filter 6 gefiltert wurde. Die Verbindungen 10, 12 und 14 repräsentieren ein beliebiges Mittel, das dazu in der Lage ist, elektrische Leistung von einer Stelle an eine andere zu leiten. Beispiele von Verbindungen 10, 12 und 14 schließen, ohne hierauf beschränkt zu sein, physische und/oder drahtlose elektrische Übertragungsmittel wie beispielsweise elektrische Drähte, elektrische Leiterbahnen, leitende Gasröhren, twisted pair Leitungen und dergleichen ein. Eine jede der Verbindungen 10 und 12 ermöglicht die elektrische Kopplung zwischen Leistungsquelle 2 und Leistungswandler 4 bzw. Leistungswandler 4 und Filter 6. Die Verbindung 14 stellt eine elektrische Kopplung zwischen dem Filter 6 und der Last 8 bereit. Zusätzlich stellt die Verbindung 14 eine Rückkopplungsschleife oder einen Rückkopplungsschaltkreis zur Übertragung einer Information, die mit den Charakteristika einer gefilterten Ausgangsleistung von dem Filter 6 assoziiert ist, an den Leistungswandler 4 dar.
  • Bei dem Beispiel des Systems 1 kann eine von der Leistungsquelle 2 zur Verfügung gestellte elektrische Leistung von dem Wandler 4 zu einer Leistung gewandelt werden, die einen geregelten Spannungs- und/oder Strompegel aufweist, der den Leistungsanforderungen der Last 8 genügt. Beispielsweise kann die Leistungsquelle 2 eine Leistung ausgeben, die an der Verbindung 10 einen ersten Spannungspegel aufweist, und der Leistungswandler 4 kann die Leistung empfangen. Der Leistungswandler 4 kann die Leistung, die den ersten Spannungspegel aufweist, zu einer Leistung wandeln, die einen zweiten Spannungspegel aufweist, wie er von der Last 8 gefordert wird. Der Leistungswandler 4 kann die Leistung, die den zweiten Spannungspegel aufweist, an der Verbindung 12 ausgeben. Das Filter 6 kann die Leistung von dem Wandler 4 empfangen und die gefilterte Leistung, die den zweiten Spannungspegel aufweist, an der Verbindung 14 ausgeben.
  • Die Last 8 kann die gefilterte Leistung, die den zweiten Spannungspegel aufweist, an der Verbindung 14 empfangen. Die Last 8 kann die gefilterte Leistung, die den zweiten Spannungspegel aufweist, verwenden, um eine Funktion (z.B. das Versorgen eines Mikroprozessors mit Leistung) auszuführen. Der Leistungswandler 4 kann über die Verbindung 14 Informationen enthalten, die mit der gefilterten Leistung, welche den zweiten Spannungspegel aufweist, assoziiert sind. Beispielsweise kann ein Rückkopplungssteuerschaltkreis (z.B. Strommessung) des Leistungswandlers 4 den Spannungs- oder Strompegel der gefilterten Ausgangsleistung an der Verbindung 14 detektieren und die Treiber-Steuerlogik des Wandlers 4 kann die Ausgangsleistung an der Verbindung 12 basierend auf dem detektierten Spannungs- oder Strompegel einstellen, um die gefilterte Ausgangsleistung dazu zu veranlassen, einen anderen Spannungs- oder Strompegel anzunehmen, der innerhalb eines von der Last 8 geforderten Spannungs- oder Strompegeltoleranzfensters liegt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Leistungswandlers 4 des in 1 gezeigten Systems 1 veranschaulicht. Beispielsweise zeigt 2 eine ausführlichere beispielhafte Ansicht eines Leistungswandlers 4 des Systems 1 von 1 und den durch die Verbindungen 11, 12 bzw. 14 bereitgestellten elektrischen Verbindungen mit der Leistungsquelle 2, dem Filter 6 und der Last 8.
  • Der Leistungswandler 4 ist gezeigt als Schalter-basierter SiP-Leistungswandler, der mehrere elektrische Bauelemente und Leiterbahnen (z.B. Verbindungen oder Drähte) aufweist, die gemeinsam innerhalb eines einzigen integrierten Schaltkreises oder Chipgehäuses angeordnet sein können. Die verschiedenen elektrischen Bauelemente und Leiterbahnen des Leistungswandlers 4 sind auf zwei separate Chips des Wandlers 4 verteilt, die als Chip 20 und Chip 22 bezeichnet sind. Bei dem Leistungswandler 4 kann es sich um einen Aufwärtswandler (z.B. einen Hochsetzsteller), einen Abwärtswandler (z.B. einen Tiefsetzsteller), oder einen Aufwärts- und Abwärtswandler (z.B. einen Tiefsetz-Hochsetzsteller) handeln.
  • In 2 ist eine elliptische gestrichelte Linie eingezeichnet, um die verschiedenen Komponenten einer Leistungsstufe 34 des Leistungswandlers 4 einschließlich einem oder mehrerer Schalter 30 des Chips 22, die an einem Schaltungsknoten 18 mit einem oder mehreren Schaltern 32 des Chips 22 gekoppelt sind, zu veranschaulichen. Bei den Schaltern 30 kann es sich um High-Side- oder Low-Side-Schalter einer Halbbrücke der Leistungsstufe 34 handeln, einer Vollbrücke der Leistungsstufe 34, oder um jede andere Art von Leistungsstufenkonfiguration zur Ausgabe von Leistung von einem Schalter-basierten Leistungswandler. Wenn es sich bei den Schaltern 30 um High-Side-Schalter der Leistungsstufe 34 handelt, dann handelt es sich bei den Schaltern 32 um Low-Side-Schalter der Leistungsstufe 34. Wenn es sich umgekehrt bei den Schaltern 30 um Low-Side-Schalter der Leistungsstufe 34 handelt, handelt es sich bei den Schalter 32 um High-Side-Schalter der Leistungsstufe 34.
  • Bei dem Beispiel gemäß 2 enthält der Chip 20 eine Controller-Einheit 24, einen Treiber 40 und einen Treiber 42, die die Treiber-/ Steuerlogik und den Rückkopplungssteuerschaltkreis des Leistungswandlers 4 repräsentieren. Der Chip 20 enthält weiterhin einen oder mehrere Schalter 32, die eine Hälfte (z.B. die Low-Side oder die High-Side) der Leistungsstufe 34 des Wandlers 4 repräsentieren. Der Chip 22 des Wandlers 4 enthält nichts von der Treiber-/ Steuerlogik oder dem Rückkopplungssteuerschaltkreis des Leistungswandlers 4. Der Chip 22 enthält einen oder mehrere Schalter 30, die die andere Hälfte (z.B. die High-Side oder die Low-Side) der Leistungsstufe 34 des Wandlers 4, die nicht in dem Chip 20 enthalten ist, repräsentieren.
  • Gemäß einigen Beispielen können der Chip 20 und der Chip 22 zusätzliche oder weniger Komponenten aufweisen als die in 2 gezeigten Komponenten. Beispielsweise kann der Chip 22 eine Überstromschutzschaltung enthalten, die die Unterbringung bei einem Chip (z.B. dem Chip 22) vom Typ FET oder SFET erfordert und die nicht kompatibel sein kann mit der Unterbringung bei einem Chip (z.B. dem Chip 20) vom Typ CMOS sein. Anders ausgedrückt können Bauelemente vom Typ FET oder SFET, die die Unterbringung bei einem Chip vom Typ FET oder SFET erfordern, zusammen mit den Schaltern 32 an dem Chip 22 angeordnet werden.
  • Bei dem Chip 22 kann es sich um einen Chip vom Typ FET oder SFET handeln, und die verschiedenen, in dem Chip 22 enthaltenen Bauelemente können vom Typ FET oder SFET sein. Beispielsweise kann es sich bei den Schaltern 30 um einen oder mehrere Schalter vom Typ FET oder SFET handeln. Der Chip 22 enthält verschiedene andere in 2 nicht gezeigte elektrische Bauelemente vom Typ FET oder SFET. Als Schalter vom Typ FET oder SFET kann es sich bei den Schaltern 30 um hocheffiziente Schalterbauelmeente handeln, die entweder die High-Side- oder Low-Side-Schaltoperationen des Wandlers 4 ausführen. Beispielsweise kann es sich bei den Schaltern 30 um einen einzelnen GaN-basierten Schalter handeln, der mit Schaltern 32 und einem Schaltungsknoten 18 in einer Einzelphasen-Halbbrückenkonfiguration der Leistungsstufe 34 angeordnet ist. Bei den Schaltern 30 kann es sich auch um mehrere GaN-basierte Schalter handeln, die mit Schaltern 32 und einem Schaltungsknoten 18 in einer Mehrphasen-Halbbrückenkonfiguration der Leistungsstufe 34 angeordnet sind. In jedem Fall weisen die Schalter 30 einen geringeren RDS(ON) auf als einige andere Arten von Schaltern und dissipieren aufgrund dessen während eines Schaltzyklus' (z.B. beim Übergang vom Betrieb in einem ausgeschalteten Zustand und einem eingeschalteten Zustand) weniger Energie als andere, weniger effiziente Schaltertypen.
  • Bei dem Chip 20 kann es sich um einen Chip vom Typ CMOS handeln, und die verschiedenen, in dem Chip 20 enthaltenen elektrischen Bauelemente können vom Typ CMOS sein. Beispielsweise enthält der Chip 20 eine Controller-Einheit 24, Treiber 40 und 42, sowie einen oder mehrere Schalter 32. Die Controller-Einheit 24 enthält eine Modulationseinheit 28 (z.B. einen Treiber-/Steuerlogikblock) und eine Rückkopplungssteuereinheit 26 (z.B. eine Rückkopplungssteuerschaltung). Die Schalter 32 des Chips 20 können die Schaltoperationen des Wandlers 4 ausführen, die nicht von den Schaltern 30 des Chips 22 ausgeführt werden. Anders ausgedrückt können in Fällen, in denen die Schalter 30 des Chips 22 Low-Side-Schaltoperationen für die Leistungsstufe 34 ausführen, die Schalter 32 des Chips 20 High-Side-Schaltoperationen für die Leistungsstufe 34 ausführen. Umgekehrt können die Schalter 32 des Chips 20 Low-Side-Schaltoperationen für die Leistungsstufe 34 ausführen, wenn die Schalter 30 des Chips 22 High-Side-Schaltoperationen ausführen.
  • Bei den Schaltern 32 des Chips 20 kann es sich um einzelne oder mehrere Schalterbauelemente vom Typ CMOS zur Ausführung der Schaltoperationen der Leistungsstufe 34 handeln, die nicht von den Schaltern 30 des Chips 20 ausgeführt werden. Als Schaltbauelemente vom Typ CMOS können die Schalter 32 des Chips 20 weniger effizient arbeiten als andere Arten von Schaltern. Beispielsweise können die Schalter 32 einen höheren RDS(ON) aufweisen als einige andere Arten von Schaltern (z.B. die Schalter 30 des Chips 22 vom Typ FET oder SFET) und aufgrund dessen während eines Schaltzyklus (z.B. beim Übergang vom Betrieb in einem ausgeschalteten Zustand und einem eingeschalteten Zustand) mehr Energie dissipieren als andere, effizientere Schaltertypen.
  • Der Leistungswandler 4 enthält drei Anschlüsse, um den Wandler 4 unter Verwendung von Verbindungen 10, 12 und 14 mit externen Einrichtungen zu verbinden. Der Leistungswandler 4 enthält Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 50 und 52, sowie einen Rückkopplungsanschluss 54. Der Rückkopplungsanschluss 54 kann mit der Verbindung 14 gemäß 1 gekoppelt sein, um der Last 8 über die Verbindung 14 eine Rückkopplungsinformation zuzuführen, die auf einen Spannungs- oder Strompegel der aus dem Filter ausgegebenen, gefilterten Leistungsausgabe schließen lässt.
  • Abhängig von der jeweiligen Konfiguration des Wandlers 4 koppelt der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 52 den Schaltungsknoten 18 entweder mit der Verbindung 10 oder der Verbindung 12. Wenn der Leistungswandler 4 beispielsweise als Abwärtswandler oder Tiefsetzsteller arbeitet, wirkt der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 52 als Ausgang und koppelt den Schaltungsknoten 18 mit der Verbindung 12. Wenn der Leistungswandler 4 umgekehrt als Aufwärtswandler oder Hochsetzsteller arbeitet, wirkt der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 52 als Eingang und koppelt den Schaltungsknoten 18 mit der Verbindung 10. Wenn der Leistungswandler 4 als Aufwärts- und Abwärtswandler arbeitet, enthält der Leistungswandler 4 zusätzliche Schaltlogik (nicht gezeigt), um zu bewirken, dass die Eingangs-/ Ausgangsanschlüsse 50 und 52 entweder als Eingangs- oder Ausgangsanschlüsse arbeiten. Abhängig von der jeweiligen Konfiguration des Wandlers 4 koppelt der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 50 zusätzlich die Schalter 30 über eine Verbindung 56A entweder mit der Verbindung 10 oder der Verbindung 12, oder der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 52 koppelt die Schalter 32 über eine Verbindung 56B entweder mit der Verbindung 10 oder der Verbindung 12.
  • Beispielsweise sind die Schalter 30 gemäß einem Beispiel High-Side-Schalter einer Halbbrücke der Leistungsstufe 4, und die Schalter 32 sind Low-Side-Schalter einer Halbbrücke der Leistungsstufe 34. Wenn der Leistungswandler 4 als Abwärtswandler oder Tiefsetzsteller arbeitet, wirkt der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 50 als Eingang und koppelt die Verbindung 10 über die Verbindung 56A mit High-Side-Schaltern 30. Wenn der Leistungswandler 4 umgekehrt als Aufwärtswandler oder Hochsetzsteller arbeitet, wirkt der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 50 als Ausgang und koppelt die Verbindung 12 über die Verbindung 56A mit High-Side-Schaltern 30.
  • Bei einem alternativen Beispiel sind die Schalter 32 High-Side-Schalter einer Halbbrücke der Leistungsstufe 34, und die Schalter 30 sind Low-Side-Schalter einer Halbbrücke der Leistungsstufe 34. Wenn der Leistungswandler 4 als Abwärtswandler oder Tiefsetzsteller arbeitet, wirkt der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 50 als Eingang und koppelt die Verbindung 10 über eine Verbindung 56B mit den High-Side-Schaltern 32. Wenn der Leistungswandler 4 umgekehrt als Aufwärtswandler oder Hochsetzsteller arbeitet, wirkt der Eingangs-/ Ausgangsanschluss 50 als Ausgang und koppelt die Verbindung 12 über eine Verbindung 56B mit den High-Side-Schaltern 32.
  • Bei jedem Beispiel kann der Leistungswandler 4, wenn er als Abwärtswandler arbeitet, an dem Eingangs-/ Ausgangsanschluss 50 über die Verbindung 10 eine Leistungszufuhr von der Quelle 2 erhalten. Der Leistungswandler 4 kann die Schalter 30 und 32 gemäß Modulationstechniken steuern, um die Eingangsleistung in eine Ausgangsleistung zu wandeln, die einen geringeren Spannungspegel aufweist als die Eingangsleistung. Der Leistungswandler 4 kann die Ausgangsleistung an dem Eingangs-/ Ausgangsanschluss 52 über die Verbindung 12 an das Filter 6 ausgeben. Wenn der Leistungswandler 4 umgekehrt als Aufwärtswandler arbeitet, kann der Leistungswandler 4 an dem Eingangs-/ Ausgangsanschluss 52 über die Verbindung 10 eine Eingangsleistung von der Quelle 2 erhalten. Der Leistungswandler 4 kann die Schalter 30 und 32 gemäß Modulationstechniken steuern, um die Eingangsleistung in eine Ausgangsleistung zu wandeln, die einen höheren Spannungspegel aufweist als die Eingangsleistung. Der Leistungswandler 4 kann die Ausgangsleistung an dem Eingangs-/ Ausgangsanschluss 50 über die Verbindung 12 an das Filter 6 ausgeben. Bei jedem Beispiel, bei dem der Leistungswandler 4 als Aufwärts- und Abwärtswandler arbeitet, enthält der Leistungswandler 4 zusätzliche Schaltlogik (nicht gezeigt), um zu bewirken, dass die Eingangs-/ Ausgangsanschlüsse 50 und 52 entweder als Eingangs- oder Ausgangsanschlüsse arbeiten.
  • Verbindungen 16A–16E (gemeinschaftlich "Verbindungen 16") repräsentieren verschiedene "interne" Leiterbahnen und/oder Vias des Chips 20, die die in dem Chip 20 enthaltenen Bauelemente 24, 26, 28, 40, 42 und 32 elektrisch koppeln und miteinander verbinden. Beispielsweise stellt die Verbindung 16A einen Pfad dafür dar, dass eine elektrische Information zwischen der Rückkopplungssteuereinheit 26 und der Modulationseinheit 28 übertragen werden kann. Die Verbindung 16B repräsentiert eine Messleitung zwischen den Schaltern 32 und (z.B. einem Strommess-FET-Strommessschaltkreis) der Rückkopplungssteuereinheit 26. Die Verbindungen 16C und 16D sind Treibersteuerleitungen zur Übertragung von Treibersteuerungssignalen (z.B. basierend auf einem Pulsdichtemodulations-(PDM)-Signal, einem Pulsweitenmodulations-(PWM)-Signal, einem Puls-Frequenz-Modulations-(PFM)-Signal, oder jeder anderen geeigneten Modulationstechnik) von der Controller-Einheit 24 zu den Treibern 40 und 42. Die Verbindung 16E repräsentiert eine Schaltersteuerungsleitung zur Übertragung von Schaltersteuerungssignalen von dem Treiber 42 zu einem oder mehreren Schaltern 32.
  • Die Verbindungen 17A–17D (gemeinschaftlich "Verbindungen 17") repräsentieren "externe" Leiterbahnen und/oder Vias, die Bauelemente von einem Chip 20 oder 22 elektrisch mit dem Rückkopplungsanschluss 54, dem Schaltungsknoten 18 und/oder den internen Bauelementen des anderen Chips 20 oder 22 koppeln oder verbinden. Zum Beispiel koppelt die Verbindung 17A den Rückkopplungsanschluss 54 mit der Rückkopplungssteuereinheit 26 der Controller-Einheit 24 des Chips 20, um Informationen zu übertragen, die mit den Charakteristika einer von dem Filter 6 an der Verbindung 14 bereitgestellten, gefilterten Ausgangsleistung verbunden sind. Die Verbindung 17B repräsentiert eine Schaltersteuerungsleitung zur Übertragung eines Schaltersteuersignals von dem Treiber 40 des Chips 20 zu einem oder mehreren Schaltern 30 des Chips 20. Die Verbindungen 17C und 17D koppeln einen oder mehrere Schalter 32 des Chips 22 mit einem oder mehreren Schaltern 30 des Chips 20 an dem Schaltungsknoten 18 und dem Eingangs-/ Ausgangsanschluss 52.
  • Es existieren viele Beispiele von einem oder mehreren Schaltern 30 und sie könnten jede Art von Schalterbauelemente sein, die in einem Chip vom Typ CMOS enthalten sein können, und die weiterhin, wenn sie in einer Leistungsstufenkonfiguration angeordnet sind, dazu geeignet sind, einen Spannungspegel eines Leistungseingangs abwärts zu wandeln / tiefsetzzustellen, oder aufwärts zu wandeln / hochsetzzustellen. Beispielsweise können einige Beispiele von einem oder mehreren Schaltern 30 Silizium (Si), Galliumnitrid (GaN) und/oder Siliziumkarbid (SiC)-basierte Schalterbauelemente enthalten, Schalter vom selbstleitenden oder selbstsperrenden Typ, GaN-High-Electron-Mobility-Transistoren (HEMT), n-MOSFET-basierte Schalterbauelemente, p-MOSFET-basierte Schalterbauelemente, Dioden, IGBT-Schalterbauelemente, drain-erweiterte (engl.: "drain extended") MOS-Schalterbauelemente (deMOS) oder jede andere Art von Leistungsschalttransistoren oder Schalterbauelementen, die in einer Leistungsstufenanordnung bei einem Chip vom Typ CMOS arbeiten kann.
  • Desgleichen existieren viele Beispiele von einem oder mehreren Schaltern 32 und sie könnten jede Art von Schalterbauelementen sein, die in einem Chip vom Typ FET oder SFET enthalten sein können und die weiterhin, wenn sie in einer Leistungsstufenkonfiguration angeordnet sind, dazu geeignet sind, einen Spannungspegel einer Eingangsleistung abwärts zu wandeln / tiefsetzzustellen oder aufwärts zu wandeln / hochsetzzustellen. Beispielsweise können einige Beispiele von einem oder mehreren Schaltern Schalter vom Typ Si, GaN, und/oder Siliciumcarbid-SiC-basierte Schalterbauelemente, Schalterbauelemente vom selbstleitenden oder selbstsperrenden Typ, HEMT (GaN), Dioden, JFETs (SiC selbst leitend oder -sperrend), vertikale oder laterale Schalterbauelemente, Metal-Gate-Schalterbauelemente, Poly-Si-Gate-Schalterbauelemente oder jede andere Art von Leistungsschalttransistoren oder Schalterbauelemente sein, die in einem Chip vom Typ FET oder SFET in einer Leistungsstufenkonfiguration arbeiten kann.
  • Der/die Treiber 40 und der/die Treiber 42 repräsentieren einen oder mehrere individuelle Gatetreiber zur Steuerung eines jeden von einem oder mehreren einzelnen Schaltern 30 und (beziehungsweise) 32. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird 2 so erläutert, als ob jeder der Treiber 40 und 42 ein einzelner Treiber zur Steuerung eines jeden von dem einen oder den mehreren individuellen Schaltern 30 und 32 ist. Allerdings repräsentiert gemäß einigen Beispielen von dem Treiber / den Treibern 40 und 42 ein jeder ein Array von Mehrfach-Treibern, wobei jeder Treiber des Arrays des Treibers 40 dazu verwendet wird, einen jeweils anderen von dem einen oder den mehreren Schaltern 30 zu steuern, und wobei jeder Treiber des Arrays des Treibers 42 dazu verwendet wird, einen jeweils anderen von dem einen oder den mehreren Schaltern 32 zu steuern.
  • Der Treiber 40 ist über eine Verbindung 17B derart mit dem einen oder den mehreren Schaltern 30 gekoppelt, dass ein von dem Treiber 40 erzeugtes Ausgangssignal den einen oder die mehreren Schalter 30 dazu veranlassen kann, vom Betrieb zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand (z.B. Einschalten oder Ausschalten) überzugehen. Der Treiber 42 ist über eine Verbindung 16E derart mit dem einen oder den mehreren Schaltern 32 gekoppelt, dass ein von dem Treiber 42 erzeugtes Ausgangssignal den einen oder die mehreren Schalter 32 dazu veranlassen kann, vom Betrieb zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand überzugehen. Von den Treibern 40 und 42 enthält jeder über Verbindungen 16C bzw. 16D Steuersignale von der Modulationseinheit 28 der Controller-Einheit 24. Eine Ausgabe des Treibers 40 kann auf einem über die Verbindung 16C empfangenen Treibersteuersignal basieren, und eine Ausgabe des Treibers 42 kann auf einem über die Verbindung 16D empfangenen Treibersteuersignal basieren.
  • Die Controller-Einheit 24 des Chips 20 repräsentiert eine Kombination von Treiber-/ Steuerlogik und Rückkopplungssteuerschaltkreis des Wandlers 4 zur Durchführung von Modulations- und Rückkopplungstechniken, um die Treiber 40 und 42 zu steuern, um zu bewirken, dass die Schalter 30 und 32 die Ausgangsleistung an der Verbindung 12 modulieren. Die Steuereinheit 24 kann jede geeignete Anordnung von Hardware, Software, Firmware, oder jede Kombination hiervon enthalten, um jede der hierin der Controller-Einheit 24 zugeschriebenen Techniken auszuführen. Beispielsweise kann die Controller-Einheit 24 eine Digitalschaltung, eine Analogschaltung oder jede Kombination hiervon enthalten, um einen Schaltwandler zu steuern und zu regeln. Die Controller-Einheit 24 kann irgendeinen oder mehrere Mikroprozessoren, Signalprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs), anwender-programmierbare Gatteranordnungen (FPGAs), Komparatoren, Operationsverstärker, voll- und/oder halb-kundenspezifische Digitallogik, Register zur Speicherung von Steuerungsdaten (z.B. Parameter), Analog- und/oder Digital-Filterstufen, nicht-lineare Steuerblöcke oder jede andere äquivalente integrierte digitale oder analoge Schaltung ebenso wie beliebige Kombinationen von derartigen Komponenten enthalten.
  • Wenn die Controller-Einheit 24 Software oder Firmware enthält, enthält die Controller-Einheit 24 weiterhin Hardware zur Speicherung und Ausführung der Software oder Firmware, wie beispielsweise einen oder mehrere digitale oder analoge Prozessoren oder Recheneinheiten. Allgemein kann eine Recheneinheit eine oder mehrere Mikroprozessoren, Signalprozessoren, ASICs, FPGAs, Komparatoren, Operationsverstärker, oder jeden anderen äquivalenten, integrierten, digitalen oder analogen Schaltkreis ebenso wie beliebige Kombinationen derartiger Komponenten enthalten. Auch wenn dies in 2 nicht gezeigt ist, kann die Controller-Einheit 24 einen Speicher enthalten, der dazu ausgebildet ist, Daten zu speichern. Der Speicher kann jedes flüchtige oder nicht-flüchtige Medium wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen ausschließlich lesbaren Speicher (ROM), ein nicht-flüchtiges RAM (NVRAM), ein elektrisch löschbares programmierbares ROM (EEPROM), einen Flash-Speicher und dergleichen enthalten. Gemäß einigen Beispielen kann sich der Speicher außerhalb der Controller-Einheit 24 und/oder des Leistungswandlers befinden, z.B. kann er sich außerhalb des Gehäuses befinden, in dem die Controller-Einheit 24 und/oder der Leistungswandler 4 gehäust sind.
  • Die Controller-Einheit 24 kann sich, um den Spannungs- oder Strompegel einer Ausgangsleistung an der Verbindung 24 zu detektieren und den Betrag des Stroms an der Leistungsstufe 34 zu detektieren oder zu "messen", auf die Rückkopplungssteuereinheit 26 stützen. Beispielsweise kann die Rückkopplungssteuereinheit 26 einen Mess-FET-Strommessschaltkreis, einen Spannungsmessschaltkreis, oder andere Arten von Strom- oder Spannungsmessschaltkreisen enthalten, um einen Strom- oder Spannungspegel über die Verbindung 16B durch die Schalter 32 und die Leistungsstufe 34 zu messen. Weil die Verbindung 16B intern in dem Chip 20 enthalten ist, kann die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 eine hoch-genaue Messung des Stroms an der Leistungsstufe 34 durchführen. In anderen Worten, weil sich die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 nicht auf "externe" Messleitungen verlässt, die zwischen zwei oder mehr separaten Chips des Wandlers 4 verlaufen, sind die Messleitungen der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 (z.B. die Verbindung 16B) weniger anfällig für EMI oder andere Rauschüberlagerung. Aufgrund dessen kommt der Zustand der Information, die die Rückkopplungssteuereinheit 26 über die Verbindung 16B von den Schaltern 32 empfängt, im Vergleich zum Zustand der Information, wenn die Information zuerst übertragen wird, intakt und unverändert an.
  • Indem die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 und die Schalter 32 gemeinsam innerhalb desselben CMOS-Chips 20 angeordnet sind, kann die Messschaltung der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 eine Strom- und/oder Spannungsmessung durchführen ohne das Erfordernis einer Hochkapazitäts-(z.B. großen)-Ladungspumpe, die bei einigen anderen Messschaltungen und Techniken erforderlich ist. In anderen Worten kann die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 bei den Schaltern 32 vom CMOS-Typ eine Strommessung, insbesondere eine Mess-FET-Strommessung, durchführen, um den Strompegel an der Leistungsstufe 34 ohne die Verwendung einer Hochkapazitäts-Ladungspumpe bestimmen, die bei anderen SoC- oder SiP-Leistungswandlern erforderlich sein kann.
  • Die Controller-Einheit 24 kann sich auf die Modulationseinheit 28 stützen, um Treibersteuersignale (z.B. basierend auf einem Pulsdichtemodulations-(PDM)-Signal, einem Pulsweitenmodulations-(PWM)-Signal, einem Puls-Frequenz-Modulations-(PFM)-Signal oder einer anderen geeigneten Modulationstechnik zum Steuern der Einschalt- und/oder Ausschaltsignale der Schalter 30 und 32 der Leistungsstufe 34 zu erzeugen, um den Wandler 4 dazu zu veranlassen, an der Verbindung 12 eine Ausgangsleistung bereitzustellen. Beispielsweise kann die Modulationseinheit 28 von der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 eine Information empfangen, die einen Spannungs- oder Strompegel einer Ausgangsleistung anpasst, und die Modulationseinheit 28 kann basierend auf der Anpassungsinformation die Eigenschaften oder Charakteristika der Treiber-Steuersignale, die die Modulationseinheit 28 an die Treiber 40 und 42 ausgibt, verändern.
  • Die Modulationseinheit 28 kann über Verbindungen 16C und 16D PWM-basierte Treiber-Steuersignale bereitstellen, die die Treiber 40 und 42 dazu veranlassen, die Schalter 30 und 32 der Leistungsstufe 34 zu einem Übergang zwischen einem Betrieb in einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand zu veranlassen. Als Reaktion auf den durch die Rückkopplungssteuereinheit 26 an der Verbindung 14 detektierten Spannungs- oder Strompegel einer Ausgangsleistung und weiterhin als Reaktion auf den durch die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 detektierten Strompegel an der Leistungsstufe 34 kann die Modulationseinheit 28 den Duty-Cycle des PWM-basierten Treibersignals verändern. Beispielsweise können die Modulationseinheit 28 und die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 Strom- und/oder Spannungspegelschwellwerte verwenden, um eine Anpassung des Duty-Cycles des PWM-basierten Treibersignals festzulegen, das die Schalter 30 und 32 steuert, um eine bestimmte Ausgangsleistung an der Verbindung 12 innerhalb eines bestimmten Strom- oder Spannungspegel-Toleranzfensters zu modulieren. Durch das Verändern des Tastverhältnisses des PWM-basierten Treibersignals basierend auf einer durch die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 detektierten Information kann die Modulationseinheit 28 den Spannungs- oder Strompegel der von dem Wandler 4 an der Verbindung 12 bereitgestellten Ausgangsleistung ändern.
  • Die Modulationseinheit 28 kann über Verbindungen 16C und 16D PDM-basierte Treiber-Steuersignale bereitstellen, die die Treiber 40 und 42 dazu veranlassen, die Schalter 30 und 32 der Leistungsstufe 34 zu einem Übergang zwischen einem Betrieb in einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand zu veranlassen. Als Reaktion auf den durch die Rückkopplungssteuereinheit 26 an der Verbindung 14 detektierten Spannungs- oder Strompegel einer Ausgangsleistung und weiterhin als Reaktion auf den durch die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 detektierten Strompegel an der Leistungsstufe 34 kann die Modulationseinheit 28 den Durchschnittswert des PDM-basierten Treibersignals verändern. Beispielsweise können die Modulationseinheit 28 und die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 Strom- und/oder Spannungspegelschwellen verwenden, um eine Anpassung des Duty-Cycles des PDM-basierten Treibersignals festzulegen, das die Schalter 30 und 32 steuert, um eine bestimmte Ausgangsleistung an der Verbindung 12 innerhalb eines bestimmten Strom- oder Spannungspegel-Toleranzfensters zu modulieren. Durch das Verändern des Durchschnittswerts des PDM-basierten Treibersignals basierend auf einer durch die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 detektierten Information kann die Modulationseinheit 28 den Spannungs- oder Strompegel der von dem Wandler 4 an der Verbindung 12 bereitgestellten Ausgangsleistung ändern.
  • Indem die Schalter 30 in dem Chip 22 untergebracht sind, kann zumindest ein Teil (z.B. die High-Side oder Low-Side) der Leistungsstufe 34 unter Verwendung hocheffizienter Leistungsschalter vom Typ FET oder SFET arbeiten, ohne dass sie mit der von der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 der Controller-Einheit 24 des Chips 20 durchgeführten Strom- oder Spannungsmesstechnik interferiert. Zusätzlich kann die Controller-Einheit 24, indem die Controller-Einheit 24, die Treiber 40 und 42 und die Schalter 32 gemeinsam in dem Chip 20 angeordnet werden, die Schalter 30 und 32 unter Verwendung einer von der hochgenauen Mess-FET-Strommessschaltung der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 erhaltenen Information steuern, ohne dass zusätzlich eine Ladungspumpe für die Mess-FET-Strommessschaltung der Rückkopplungssteuereinheit 26 erforderlich ist. Außerdem kann die Anordnung der Schalter 32 gemeinsam mit der Rückkopplungs-Steuereinheit 26, der Modulationseinheit 28 und der Treiber 40 und 42 auf einem einzigen Chip 20 die Menge von EMI und anderen Rausch-Störungen, die während des Schaltens der Schalter 30 des Chips 22 an den Messleitungen (z.B. der Verbindung 16B) der Strommessschaltung der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 verursacht werden, minimieren.
  • Indem für wenigstens einige der Leistungsschalter einer Leistungsstufe (z.B. einschließlich einer Einzelphasen-Halbbrücke, einer Mehrphasen-Halbbrücke, etc.) hocheffiziente Leistungsschalter vom Typ FET oder SFET verwendet werden, kann der Leistungswandler gemäß diesen Schaltkreisen und Techniken effizienter arbeiten und er kann eine Leistung mit höheren Strompegeln ausgeben als einige SoC- und andere SiP-Leistungswandler. Weiterhin kann der Leistungswandler gemäß diesen Schaltkreisen und Techniken, indem die Stromrückkopplungssteuerschaltung gemeinsam mit der Treiber-/ Steuerlogik und dem Rest der Leistungsschalter der Leistungsstufe in demselben Chip untergebracht werden, unter Verwendung einer genaueren (z.B. Mess-FET-)Strommesstechnologie gesteuert werden, ohne dass eine Ladungspumpe erforderlich ist, um eine genauere Ausgangsleistung bereitzustellen, die einen Strompegel ausweist, der sich in einem engen Toleranzfenster befindet. Zusätzlich kann der Leistungswandler gemäß diesen Schaltungen und Techniken, weil eine Ladungspumpe nicht erforderlich ist und weil nur zwei Chips verwendet werden, in ein kleineres, weniger komplexes billigeres Gehäuse passen als einige größere, komplexere und teurere SoC- und SiP-Leistungswandler.
  • Gemäß einigen Beispielen enthält die Steuereinheit 24 keine Rückkopplungs-Steuereinheit 26 und führt deshalb keine Spannungs- oder Strommessung an den Schaltern 32 durch. Zusätzlich steuert die Controller-Einheit 24 ohne Rückkopplungs-Steuereinheit 26 die Schalter 30 und Schalter 32 nicht basierend auf der/dem von der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 detektierten Spannung oder Strom. Gemäß einigen Beispielen können die Schalter 30 eine Diode sein, wenn der Wandler 4 beispielsweise als Hochsetzsteller arbeitet und die Schalter 30 der Leistungsstufe 34 die High-Side-Schalter des Wandlers 4 repräsentieren, können die Schalter 30 eine einzelne oder mehrere Dioden sein.
  • 3 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel des Leistungswandlers 4 des in 1 gezeigten Systems veranschaulicht. 3 wird nachfolgend im Kontext des Leistungswandlers 4 gemäß 2 und des Systems 1 gemäß 1 beschrieben.
  • Der Wandler 4 wird in dem Kontext beschrieben, dass er als Mehrphasen-Halbbrücke-basierter Abwärts- oder Aufwärtswandler ausgebildet ist. Der Wandler 4 gemäß 3 enthält einen Rückkopplungsanschluss 54, um den Wandler 4 mit der Verbindung 14 zu koppeln, sowie Eingangs-/ Ausgangsanschlüsse 50 und 52, um die Wandler 4 mit Verbindungen 10 und 12 zu koppeln.
  • Der Wandler 4 enthält einen Chip 20 vom Typ CMOS, sowie einen Chip 22 vom Typ FET oder SFET. Der Chip 22 enthält High-Side-Schalter 90A und 90B vom Typ SFET. Der Chip 20 enthält eine Controller-Einheit 24, eine Rückkopplungs-Steuereinheit 26, sowie eine Modulationseinheit 28. Zusätzlich enthält der Chip 20 High-Side-Treiber 80A und 80B zur Steuerung der High-Side-Schalter 90A und 90B vom Typ SFET des Chips 20, sowie Treiber 82A und 82B zur Steuerung der in dem Chip 20 enthaltenen Low-Side-Schalter 92A und 92B vom Typ CMOS.
  • Der High-Side-Schalter 90A vom Typ SFET ist an einem Schaltungsknoten 94A mit dem Low-Side-Schalter 92A vom Typ CMOS gekoppelt. Der High-Side-Schalter 90B vom Typ SFET ist an einem Schaltungsknoten 94B mit dem Low-Side-Schalter 92B vom Typ CMOS gekoppelt. Ein Filter 96A ist zwischen dem Schaltungsknoten 94A und dem Eingangs-/ Ausgangsanschluss 52 angeordnet, und ein Filter 96B ist zwischen dem Schaltungsknoten 94B und dem Eingangs-/ Ausgangsanschluss 52 angeordnet. Gemäß einigen Beispielen können die Filter 96A und 96B Spule-Kondensator-(LC)-basierte Filter sein. Gemäß anderen Beispielen können sich die Filter 96A und 96B außerhalb des Gehäuses des Wandlers 4 befinden, beispielsweise als Teil des Filters 6 gemäß 1. Gemäß einigen Beispielen können die Filter 96A und 96B zusammen innerhalb des Chips 20 oder des Chips 22 angeordnet sein.
  • Die Mess-FET-Strommessschaltung der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 kann eine Information empfangen, die verbunden ist mit einem über Messleitungen 98A und 98B, die in dem Chip 20 enthalten sind, detektierten Strompegel an den Low-Side-Schaltern 92A und 92B vom Typ CMOS. Indem die Messleitungen 98A und 98B im Inneren des Chips 20 untergebracht sind, kann die über die Messleitungen 98A und 98B übertragene Information weniger anfällig sein für EMI oder anderes Rauschen, das während der Schaltoperationen der High-Side-Schalter 90A und 90B vom Typ SFET verursacht wird. Zusätzlich kann die Mess-FET-Strommessschaltung der Rückkopplungs-Steuereinheit 26, indem die Low-Side-Schalter 92A und 92B vom Typ CMOS gemeinsam mit der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 in dem Chip 20 untergebracht sind, eine Strommessung durchführen, ohne dass eine große (z.B. Hoch-Kapazitäts)-Ladungspumpe erforderlich ist. Der Wandler 4 kann den Vorteil erlangen, dass er durch die Verwendung von High-Side-Schaltern 90A und 90B vom Typ SFET in dem Chip 20 wirtschaftlicher arbeitet, während er außerdem hochgenaue Strommesstechniken einsetzt, um an der Verbindung 12 Leistung auszugeben, die einen Strompegel aufweist, der sich innerhalb eines von der Last 8 geforderten, engen Strompegel-Toleranzfensters befindet.
  • Bei dem Beispiel gemäß 3 sind die High-Side-Schalter 90A und 90B in dem SFET-Chip 22 untergebracht. Das Beispiel gemäß 3 veranschaulicht weiterhin eine optionale Strommessschaltung (angedeutet durch die zwischen dem CMOS-Chip 20 und dem SFET-Chip 22 angeordneten 3-Leitungen). Die Low-Side-Schalter 92A und 92B sind zusammen mit der Rückkopplungs-Steuereinheit 26, die eine Strommessung unter Verwendung von Mes-MOSFETs auf dem CMOS-Chip 20 ausführt in dem CMOS-Chip 20 integriert.
  • 4 ist ein Flussdiagramm, das verschiedene Operationen eines Beispiel-Leistungswandlers gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. 5 wird nachfolgend im Kontext des Leistungswandlers 4 gemäß 2 und des Systems 1 gemäß 1 beschrieben.
  • Von dem Chip 20 kann der Leistungswandler 4 einen Strompegel bei einem oder mehreren Schaltern 32 einer Halbbrücke einer Leistungsstufe, die bei dem Chip 20 angeordnet sind, detektieren. Beispielsweise kann die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 der Controller-Einheit 24, die bei dem Chip 20 des Leistungswandlers 4 angeordnet ist, einen Strompegel der Schalter 32 detektieren. Der Strompegel kann von der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 über eine Verbindung 16B (z.B. eine oder mehrere Messleitungen, die die Schalter 32 mit der Mess-FET-Strommessschaltung der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 verbinden) empfangen werden. Gemäß einigen Beispielen wird der bei dem einen oder den mehreren Schaltern 32 detektierte Strompegel basierend auf einem Mess-FET-Strommesssignal detektiert, das von der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 über eine oder mehrere in dem Chip 20 enthaltene Strommessleitungen empfangen wird. Die eine oder mehreren Strommessleitungen können zwischen der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 bei dem Chip 20 und dem einen oder den mehreren Schaltern 32 bei dem Chip 20 angeordnet sein.
  • Von dem Chip 20 kann der Leistungswandler 4 einen oder mehrere Schalter 30 der Halbbrücke der Leistungsstufe 34, die sich auf dem Chip 22 des Leistungswandlers 4 befinden, zumindest teilweise basierend auf dem bei den Schaltern 32 bei dem Chip 20 detektierten Strompegel steuern. Beispielsweise kann die Rückkopplungs-Steuereinheit 26 an die Modulationseinheit 28 eine Information senden, die auf den von der Mess-FET-Strommessschaltung der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 detektierten Strompegel an der Leistungsstufe 34 schließen lässt. Zusätzlich kann die Modulationseinheit 28 eine Information empfangen, die auf den Strom- oder Spannungspegel einer gefilterten Ausgangsleistung schließen lässt, welche bei der Verbindung 24 übertragen wird. Basierend auf der von der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 empfangenen Information kann die Modulationseinheit 28 ein Treibersteuersignal (z.B. ein PWM-basiertes Signal, ein PDM-basiertes Signal oder ein Signal basierend auf irgendeiner anderen Modulationstechnik) erzeugen, um den Treiber 40 zu veranlassen, die Schalter 30 bei dem Chip 22 zu steuern. Die Modulationseinheit 28 kann das Treiber-Steuerungssignal an den Treiber 40 ausgeben. Das Treiber-Steuerungssignal kann den Treiber 40 dazu veranlassen, einen Befehl auszugeben, der von dem Chip 20 über die Verbindung 17B zu dem Chip 22 gelangt, um die Schalter 30 zu einem Übergang zwischen einem Betrieb in einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand umzuschalten.
  • Von dem Chip 20 kann der Leistungswandler 4 den einen oder die mehreren Schalter 32 der Leistungsstufe 34, die sich auf dem Chip 20 des Leistungswandlers 4 befinden, zumindest teilweise basierend auf dem bei den Schaltern 32 bei dem Chip 20 detektierten Strompegel steuern. Beispielsweise kann die Modulationseinheit 28 basierend auf der von der Rückkopplungs-Steuereinheit 26 empfangenen Information ein Treiber-Steuerungssignal (z.B. ein PWM-basiertes Signal, PDM-basiertes Signal, oder ein Signal basierend auf irgendeiner anderen Modulationstechnik) erzeugen, um den Treiber 42 zu veranlassen, die Schalter 32 bei dem Chip 20 zu steuern. Die Modulationseinheit 28 kann das Treiber-Steuerungssignal an den Treiber 42 ausgeben. Das Treiber-Steuerungssignal kann den Treiber 42 dazu veranlassen, einen Befehl auszugeben, der die (z.B. in dem Chip 20 untergebrachte) Verbindung 16E veranlasst, die Schalter 32 zu einem Übergang zwischen einem Betrieb in einem eingeschalteten Zustand und einem ausgeschalteten Zustand zu veranlassen.
  • Die 5A und 5B sind Schaltbilder, die Schnittansichten des Leistungswandlers 4 gemäß 2 veranschaulichen. Beispielsweise zeigt 5A eine "mit dem Gesicht nach unten" – (engl.: "face down") – SiP-Konfiguration des Leistungswandlers gemäß 2 einschließlich Querschnittsansichten der Chips 20 und 22. 5B zeigt eine "mit dem Gesicht nach oben" – (engl.: "face up") – SiP-Konfiguration des Leistungswandlers 4 gemäß 2 einschließlich Querschnittsansichten der Chips 20 und 22.
  • Der Leistungswandler 4 kann, indem er nur zwei Chips, den Chip 20 und den Chip 22, aufweist, in ein SiP-Gehäuse mit kleinerer Größe passen als andere SiP-Leistungswandler. Beispielsweise können andere Leistungswandler die High-Side-Schalter einer Leistungsstufe auf einem Chip enthalten, die Low-Side-Schalter auf einem anderen Chip, und die Treiber-/ Steuerlogik und die Rückkopplungs-Kontrollschaltkreise auf einem oder mehreren zusätzlichen Chips. In jedem Fall können einige Wandler eine minimale Gehäusegröße von näherungsweise neunundvierzig Quadratmillimeter (d.h. sieben Millimeter mal sieben Millimeter) erfordern, um mehr als zwei Chips unterzubringen.
  • Umgekehrt können die Komponenten des Wandlers 4, in dem nur zwei Chips verwendet werden, in eine kleinere Gehäusegröße passen. Gemäß einigen Beispielen kann der Wandler 4 in eine Gehäusegröße passen, die kleiner ist als neunundvierzig Quadratmillimeter und näherungsweise sechsunddreißig Quadratmillimeter (d.h. sechs Millimeter mal sechs Millimeter) beträgt. Durch eine geringe Gehäusegröße als einige andere Leistungswandler sind die Herstellungskosten zur Herstellung des Wandlers 4 ebenfalls billiger als zur Herstellung einiger anderer Wandler. Ein SiP-Leistungswandler gemäß diesen Techniken und Schaltungen kann nicht nur in eine kleinere Gehäusegröße passen, die herzustellen weniger kostet als einige andere Wandler, sondern der SiP-Leistungswandler gemäß diesen Schaltungen und Techniken kann auch effizienter arbeiten und eine besser gesteuerte und genauere Ausgangsleistung bereitstellen als einige Wandler, indem bei einem Chip Schalter vom Typ FET oder SFET verwendet werden, während zugleich eine hoch-genaue Mess-FET-Strommessung bei dem anderen Chip eingesetzt wird.
  • Klausel 1. Leistungswandler, der aufweist: einen ersten Chip, der einen oder mehr erste Schalter aufweist, die mit einem Schaltungsknoten einer Leistungsstufe gekoppelt sind; und einen zweiten Chip, der aufweist: einen oder mehr zweite Schalter, die mit einem Schaltungsknoten der Leistungsstufe gekoppelt sind, und eine Controller-Einheit, die dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr ersten Schalter und den einen oder die mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe zu steuern, um an dem Schaltungsknoten der Leistungsstufe eine Ausgangsleistung zu erzeugen.
  • Klausel 2. Leistungswandler nach Klausel 1, wobei der eine oder die mehr ersten Schalter einen oder mehr High-Side-Schalter einer Halbbrücke der Leistungsstufe aufweisen und der eine oder die mehr zweiten Schalter einen oder mehr Low-Side-Schalter der Halbbrücke der Leistungsstufe aufweisen.
  • Klausel 3. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–2, wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter einen oder mehr High-Side-Schalter der Halbbrücke der Leistungsstufe aufweisen und der eine oder die mehr ersten Schalter einen oder mehr Low-Side-Schalter der Halbbrücke der Leistungsstufe aufweisen.
  • Klausel 4. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–3, wobei der zweite Chip weiterhin eine Rückkopplungssteuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, an dem einen oder den mehr zweiten Schaltern der Leistungsstufe einen Strompegel zu detektieren, wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr ersten Schalter und den einen oder die mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe zumindest teilweise basierend auf dem von der Rückkopplungssteuereinheit detektierten Strompegel zu steuern.
  • Klausel 5. Leistungswandler nach Klausel 4, wobei die Rückkopplungssteuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, den Strompegel an dem einen oder den mehr zweiten Schaltern basierend auf einem Mess-FET-Strommesssignal zu detektieren.
  • Klausel 6. Leistungswandler nach Klausel 5, wobei der zweite Chip weiterhin aufweist: eine oder mehr Messleitungen, die in dem zweiten Chip enthalten sind und die die Rückkopplungssteuereinheit mit dem einen oder den mehr zweiten Schaltern der Leistungsstufe koppeln, wobei die eine oder die mehr Messleitungen dazu ausgebildet sind, eine mit einem Strom- oder Spannungspegel der Leistungsstufe verbundene Information an die Rückkopplungssteuereinheit zu übertragen.
  • Klausel 7. Leistungswandler nach Klausel 6, wobei die eine oder die mehr Messleitungen weiterhin dazu ausgebildet sind, ein Mess-FET-Strommesssignal, das mit einem Strompegel der Leistungsstufe verbunden ist, an die Rückkopplungssteuereinheit zu übertragen.
  • Klausel 8. Leistungswandler nach einer der Klauseln 4–7, wobei die Rückkopplungssteuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, einen Spannungs- oder Strompegel einer Leistungsausgabe des Leistungswandlers zu detektieren, und wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr ersten Schalter und den einen oder die mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe zumindest teilweise basierend auf dem von der Rückkopplungssteuereinheit detektierten Spannungs- oder Strompegel der Leistungsausgabe zu steuern.
  • Klausel 9. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–8, wobei der erste Chip ein Chip vom Typ FET oder SFET ist.
  • Klausel 10. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–9, wobei der eine oder die mehr ersten Schalter Schalter vom Typ SFET sind.
  • Klausel 11. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–10, wobei der zweite Chip ein Chip vom Typ CMOS ist.
  • Klausel 12. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–11, wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter Schalter vom Typ CMOS sind.
  • Klausel 13. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–12, wobei der zweite Chip weiterhin wenigstens einen ersten Treiber aufweist, der dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr ersten Schalter zu steuern, und wenigstens einen zweiten Treiber, der dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr zweiten Schalter zu steuern.
  • Klausel 14. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–13, wobei der Leistungswandler einen Abwärtswandler aufweist, wobei die Leistungsausgabe einen ersten Spannungspegel aufweist, der einen zweiten Spannungspegel einer an der Halbbrücke empfangenen Leistungseingabe nicht übersteigt.
  • Klausel 15. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–14, wobei der Leistungswandler einen Aufwärtswandler aufweist, wobei der Leistungsausgabe einen ersten Spannungspegel aufweist, der einem zweiten Spannungspegel einer an der Halbbrücke empfangenen Leistungseingabe entspricht oder diesen übersteigt.
  • Klausel 16. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–15, wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, von einem Pulsdichtemodulationssignal, einem Pulsweitenmodulationssignal und einem Pulsfrequenzmodulationssignal wenigstens eines auszugeben, um den einen oder die mehr ersten Schalter und den einen oder die mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe zu steuern.
  • Klausel 17. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–16, wobei die Leistungsstufe eine Einphasen-Halbbrücke aufweist, wobei der eine oder die mehr ersten Schalter einen einzelnen High-Side-Schalter der Einphasen-Halbbrücke aufweisen und wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter einen einzelnen Low-Side-Schalter der Einphasen-Halbbrücke aufweisen.
  • Klausel 18. Leistungswandler nach einer der Klauseln 1–17, wobei die Leistungsstufe eine Mehrphasen-Halbbrücke aufweist, wobei der eine oder die mehr ersten Schalter zwei oder mehr High-Side-Schalter der Mehrphasen-Halbbrücke aufweisen und wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter zwei oder mehr Low-Side-Schalter der Mehrphasen-Halbbrücke aufweisen.
  • Klausel 19. Verfahren, das aufweist: Detektieren, durch eine Rückkopplungs-Steuereinheit bei einem zweiten Chip eines Leistungswandlers, eines Strompegels bei einem oder mehr zweiten Schaltern an dem zweiten Chip des Leistungswandlers, wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter an einem Schaltungsknoten einer Leistungsstufe mit einem oder mehreren ersten Schaltern bei einem ersten Chip des Leistungswandlers gekoppelt sind; Steuern des einen oder der mehr ersten Schalter der Leistungsstufe bei dem ersten Chip durch eine Controllereinheit zumindest teilweise basierend auf einem Treibersignal, wobei das Treibersignal zumindest teilweise auf dem bei dem einen oder den mehr zweiten Schaltern detektierten Strompegel basiert; und Steuern des einen oder der mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe bei dem zweiten Chip durch die Steuereinheit bei dem zweiten Chip durch die Controllereinheit zumindest teilweise basierend auf dem Treibersignal.
  • Klausel 20. Leistungswandler, der aufweist: Mittel zum Detektieren eines Strompegels bei einem oder mehr zweiten Schaltern bei einem zweiten Chip eines Leistungswandlers, wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter an einem Schaltungsknoten der Leistungsstufe mit einem oder mehr ersten Schaltern bei einem ersten Chip des Leistungswandlers gekoppelt sind; Mittel zum Steuern des einen oder der mehr ersten Schalter der Leistungsstufe bei dem ersten Chip von dem zweiten Chip zumindest teilweise basierend auf einem Treibersignal, wobei das Treibersignal zumindest teilweise auf dem an dem einen oder den mehr zweiten Schaltern detektierten Strompegel basiert; und Mittel zum Steuern des einen oder der mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe bei dem zweiten Chip von dem zweiten Chip zumindest teilweise basierend auf dem Treibersignal.
  • Die Techniken dieser Offenbarung können in einer breiten Variation von Bauelementen oder Vorrichtungen einschließlich einem integrierten Schaltkreis (IC) oder einem Set von ICs (z.B. einem Chipsatz) implementiert werden. In dieser Offenbarung sind verschiedene Bauelemente, Module oder Einheiten beschreiben, um die funktionalen Aspekte von Bauelementen hervorzuheben, die dazu ausgebildet sind, die offenbarten Techniken auszuführen, allerdings müssen sie nicht notwendigerweise durch unterschiedliche Hardware-Einheiten realisiert werden. Vielmehr können, wie oben beschrieben, verschiedene Einheiten in einer Hardware-Einheit kombiniert oder durch eine Ansammlung von interoperativen Hardware-Einheiten einschließlich eines oder mehrerer Mikroprozessoren wie oben beschrieben, in Verbindung mit geeigneter Software und/oder Firmware, bereitgestellt werden.

Claims (20)

  1. Leistungswandler, der aufweist: einen ersten Chip, der einen oder mehr erste Schalter aufweist, die mit einem Schaltungsknoten einer Leistungsstufe gekoppelt sind; und einen zweiten Chip, der aufweist: einen oder mehr zweite Schalter, die mit einem Schaltungsknoten der Leistungsstufe gekoppelt sind, und eine Controller-Einheit, die dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr ersten Schalter und den einen oder die mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe zu steuern, um an dem Schaltungsknoten der Leistungsstufe eine Ausgangsleistung zu erzeugen.
  2. Leistungswandler nach Anspruch 1, wobei der eine oder die mehr ersten Schalter einen oder mehr High-Side-Schalter einer Halbbrücke der Leistungsstufe aufweisen und der eine oder die mehr zweiten Schalter einen oder mehr Low-Side-Schalter der Halbbrücke der Leistungsstufe aufweisen.
  3. Leistungswandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter einen oder mehr High-Side-Schalter der Halbbrücke der Leistungsstufe aufweisen und der eine oder die mehr ersten Schalter einen oder mehr Low-Side-Schalter der Halbbrücke der Leistungsstufe aufweisen.
  4. Leistungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Chip weiterhin eine Rückkopplungssteuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, an dem einen oder den mehr zweiten Schaltern der Leistungsstufe einen Strompegel zu detektieren, wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr ersten Schalter und den einen oder die mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe zumindest teilweise basierend auf dem von der Rückkopplungssteuereinheit detektierten Strompegel zu steuern.
  5. Leistungswandler nach Anspruch 4, wobei die Rückkopplungssteuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, den Strompegel an dem einen oder den mehr zweiten Schaltern basierend auf einem Mess-FET-Strommesssignal zu detektieren.
  6. Leistungswandler nach Anspruch 5, wobei der zweite Chip weiterhin aufweist: eine oder mehr Messleitungen, die in dem zweiten Chip enthalten sind und die die Rückkopplungssteuereinheit mit dem einen oder den mehr zweiten Schaltern der Leistungsstufe koppeln, wobei die eine oder die mehr Messleitungen dazu ausgebildet sind, eine mit einem Strom- oder Spannungspegel der Leistungsstufe verbundene Information an die Rückkopplungssteuereinheit zu übertragen.
  7. Leistungswandler nach Anspruch 6, wobei die eine oder die mehr Messleitungen weiterhin dazu ausgebildet sind, ein Mess-FET-Strommesssignal, das mit einem Strompegel der Leistungsstufe verbunden ist, an die Rückkopplungssteuereinheit zu übertragen.
  8. Leistungswandler nach Anspruch 4–7, wobei die Rückkopplungssteuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, einen Spannungs- oder Strompegel einer Leistungsausgabe des Leistungswandlers zu detektieren, und wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr ersten Schalter und den einen oder die mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe zumindest teilweise basierend auf dem von der Rückkopplungssteuereinheit detektierten Spannungs- oder Strompegel der Leistungsausgabe zu steuern.
  9. Leistungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Chip ein Chip vom Typ FET oder SFET ist.
  10. Leistungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehr ersten Schalter Schalter vom Typ SFET sind.
  11. Leistungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Chip ein Chip vom Typ CMOS ist.
  12. Leistungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter Schalter vom Typ CMOS sind.
  13. Leistungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Chip weiterhin wenigstens einen ersten Treiber aufweist, der dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr ersten Schalter zu steuern, und wenigstens einen zweiten Treiber, der dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehr zweiten Schalter zu steuern.
  14. Leistungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Leistungswandler einen Abwärtswandler aufweist, wobei die Leistungsausgabe einen ersten Spannungspegel aufweist, der einen zweiten Spannungspegel einer an der Halbbrücke empfangenen Leistungseingabe nicht übersteigt.
  15. Leistungswandler nach einem der Ansprüche 1–13, wobei der Leistungswandler einen Aufwärtswandler aufweist, wobei der Leistungsausgabe einen ersten Spannungspegel aufweist, der einem zweiten Spannungspegel einer an der Halbbrücke empfangenen Leistungseingabe entspricht oder diesen übersteigt.
  16. Leistungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit weiterhin dazu ausgebildet ist, von einem Pulsdichtemodulationssignal, einem Pulsweitenmodulationssignal und einem Pulsfrequenzmodulationssignal wenigstens eines auszugeben, um den einen oder die mehr ersten Schalter und den einen oder die mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe zu steuern.
  17. Leistungswandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leistungsstufe eine Einphasen-Halbbrücke aufweist, wobei der eine oder die mehr ersten Schalter einen einzelnen High-Side-Schalter der Einphasen-Halbbrücke aufweisen und wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter einen einzelnen Low-Side-Schalter der Einphasen-Halbbrücke aufweisen.
  18. Leistungswandler nach einem der Ansprüche 1–16, wobei die Leistungsstufe eine Mehrphasen-Halbbrücke aufweist, wobei der eine oder die mehr ersten Schalter zwei oder mehr High-Side-Schalter der Mehrphasen-Halbbrücke aufweisen und wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter zwei oder mehr Low-Side-Schalter der Mehrphasen-Halbbrücke aufweisen.
  19. Verfahren, das aufweist: Detektieren, durch eine Rückkopplungs-Steuereinheit bei einem zweiten Chip eines Leistungswandlers, eines Strompegels bei einem oder mehr zweiten Schaltern an dem zweiten Chip des Leistungswandlers, wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter an einem Schaltungsknoten einer Leistungsstufe mit einem oder mehreren ersten Schaltern bei einem ersten Chip des Leistungswandlers gekoppelt sind; Steuern des einen oder der mehr ersten Schalter der Leistungsstufe bei dem ersten Chip durch eine Controllereinheit zumindest teilweise basierend auf einem Treibersignal, wobei das Treibersignal zumindest teilweise auf dem bei dem einen oder den mehr zweiten Schaltern detektierten Strompegel basiert; und Steuern des einen oder der mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe bei dem zweiten Chip durch die Steuereinheit bei dem zweiten Chip durch die Controllereinheit zumindest teilweise basierend auf dem Treibersignal.
  20. Leistungswandler, der aufweist: Mittel zum Detektieren eines Strompegels bei einem oder mehr zweiten Schaltern bei einem zweiten Chip eines Leistungswandlers, wobei der eine oder die mehr zweiten Schalter an einem Schaltungsknoten der Leistungsstufe mit einem oder mehr ersten Schaltern bei einem ersten Chip des Leistungswandlers gekoppelt sind; Mittel zum Steuern des einen oder der mehr ersten Schalter der Leistungsstufe bei dem ersten Chip von dem zweiten Chip zumindest teilweise basierend auf einem Treibersignal, wobei das Treibersignal zumindest teilweise auf dem an dem einen oder den mehr zweiten Schaltern detektierten Strompegel basiert; und Mittel zum Steuern des einen oder der mehr zweiten Schalter der Leistungsstufe bei dem zweiten Chip von dem zweiten Chip zumindest teilweise basierend auf dem Treibersignal.
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