DE102015100148A1

DE102015100148A1 - Leitungskompensation durch Nulldurchgangs-Kompensationsstrom und -widerstand

Info

Publication number: DE102015100148A1
Application number: DE102015100148.9A
Authority: DE
Inventors: Kok Kee Lim; Yong Siang Teo
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2015-07-09
Also published as: CN104767261A; US20160308383A1; US20150194836A1; US9397517B2; KR20150083039A; US9564771B2

Abstract

Es werden Verfahren, Bauelemente und Schaltkreise offenbart, die einer wiederaufladbaren Batterie einen ersten Pegel einer Ausgangsspannung von einem Batterieladegerät zuführen, wobei die wiederaufladbare Batterie mittels eines Ladekabels mit dem Batterieladegerät gekoppelt ist. Die Verfahren, das Bauelement und die Schaltkreise können weiterhin dahingehend offenbart sein, dass sie als Reaktion auf einen Hinweis auf eine veränderte Ausgangsspannung auf ein oder mehrere Elemente des Batterieladegeräts einschließlich einen Nulldurchgangs-(ZC)-Pin und einen ausgewählten Widerstand anwenden, wobei der ausgewählte Widerstand durch das Ladekabel bestimmt ist, das das Batterieladegerät mit der wiederaufladbaren Batterie koppelt, und dass die den Kompensationsstrom auf den ZC-Pin und den ausgewählten Widerstand anwendet, was eine Anpassung der Ausgangsspannung von dem ersten Pegel der Ausgangsspannung auf einen zweiten Pegel der Ausgangsspannung bewirkt, die dem Spannungsabfall von der Impedanz des ausgewählten Ladekabels entspricht.

Description

Diese Offenbarung betrifft Batterieladegeräte, insbesondere Techniken und Schaltungen, die eine Leitungskompensation bei Batterieladegeräten ermöglichen.
Einige Batterieladeschaltungen können Leistungswandler einsetzen, die eine Eingangsleistung (engl.: "power input") von einer Leistungsquelle erhalten und die Eingangsleistung in eine Ausgangsleistung (engl.: "power output") konvertieren, die einen (z.B. geregelten) Spannungs- oder Strompegel aufweist, der sich von dem Spannungs- oder Strompegel der Eingangsleistung unterscheidet. Der Wandler gibt die Ausgangsleistung an ein Filter aus, das ein Bauelement, einen Schaltkreis oder ein anderes elektrisches Gerät mit Leistung versorgt. Schalter-basierte Leistungswandler können Halbbrückenschaltkreise und Signalmodulationstechniken einsetzen, um den Strom- oder Spannungspegel der Ausgangsleistung zu regeln. Gemäß einigen Beispielen können Leistungswandler Rückkopplungsschaltkreise und -techniken (z.B. Spannungserfassung, Stromerfassung und dergleichen) aufweisen, um die Genauigkeit und die Steuerung des Spannungs- oder Strompegels der Ausgangsleistung zu verbessern. Diese vorangehend erwähnten Techniken und Schaltkreise zur Verbesserung der Genauigkeit und Steuerung der Spannung oder des Stroms der Ausgangsleistung kann den Gesamtwirkungsgrad des Leistungswandlers verringern und/oder die physische Größe, Komplexität und/oder Kosten des Leistungswandlers erhöhen.
Allgemein werden Techniken und Schaltungen beschrieben, die einen Leistungswandler wie beispielsweise ein Batterieladegerät dazu in die Lage versetzen, einen Spannungspegel auszugeben, der innerhalb eines engen (z.B. akkuraten) Spannungspegel-Toleranzfensters gehalten werden kann, wenn unterschiedliche Ladekabel verwendet werden, und das alles, ohne die Kosten von und/oder die Materialisten für den Leistungswandler zu erhöhen bzw. verlängern. Ein Leistungswandler wie beispielsweise ein isolierter AC/DC-Wandler oder ein Schaltnetzteil kann einen oder mehrere Leistungsschalter, Treiber-/Steuerlogik sowie Rückkopplungsregelungsschaltkreise (z.B. Strommess- oder Spannungsmessschaltkreise) aufweisen.
Ein Beispiel ist auf ein Verfahren zum Ausgeben eines ersten Pegels einer Ausgangsspannung an eine wiederaufladbare Batterie eines Batterieladegerätes gerichtet, wobei die wiederaufladbare Batterie durch ein Ladekabel mit dem Batterieladegerät gekoppelt ist, sowie zum Anwenden eines Kompensationsstroms auf ein oder mehrere Elemente des Batterieladegeräts einschließlich eines Nulldurchgangs-(ZC)-Pins und eines ausgewählten Widerstands als Reaktion auf einen Hinweis auf eine veränderte Ausgangsspannung, wobei der ausgewählte Widerstand basierend auf dem Ladekabel festgelegt ist, das das Batterieladegerät mit der wiederaufladbaren Batterie koppelt, wobei das Anwenden des Kompensationsstroms auf den ZC-Pin und den ausgewählten Widerstand eine Anpassung der Ausgangsspannung von dem ersten Pegel der Ausgangsspannung auf einen zweiten Pegel der Ausgangsspannung bewirkt, die dem Spannungsabfall von der Impedanz des ausgewählten Ladekabels entspricht.
Ein anderes Beispiel ist auf ein Batterieladegerät gerichtet, das einen Transformator mit einer Primärwicklung und einer Hilfswicklung aufweist, einen primärseitigen Regelungs-(PSR)-Controller, sowie einen einstellbaren Offsetspannungsschaltkreis (AOV). Der PSR-Controller weist einen Nulldurchgangs-(ZC)-Pin auf, ein ZC-Abtastmodul, wobei das ZC-Abtastmodul an dem ZC-Pin eine ZC-Spannung abtastet, ein Konstantspannungssteuer-(CVC)-Modul, wobei der PSR-Controller basierend auf der abgetasteten ZC-Spannung an dem ZC-Pin eine Spannung an die wiederaufladbare Batterie ausgibt, sowie ein Kompensationsstromsteuermodul. Das Kompensationsstromsteuermodul weist ein Abtast-und-Halte-(S/H)-Modul auf, wobei das S/H-Modul eine Ausgangsspannung abtastet und hält, einen Spannung-nach-Strom-Erzeuger, wobei der Spannung-nach-Strom-Erzeuger dazu ausgebildet ist, einen Kompensationsstrom als Funktion der abgetasteten Ausgangsspannung zu erzeugen, und wobei das Kompensationsstromsteuermodul mit dem ZC-Pin gekoppelt ist. Der AOV-Schaltkreis weist einen ausgewählten Widerstand auf, wobei der Widerstand basierend auf einem Ladekabel ausgewählt ist, wobei der Widerstand mit dem ZC-Pin und der Hilfswicklung lösbar gekoppelt ist, und wobei durch den Kompensationsstrom und den Widerstand an dem ZC-Pin eine Offset-Spannung erzeugt wird, die dem von der Impedanz des ausgewählten Ladekabels herrührenden Spannungsabfall entspricht.
Ein weiteres Beispiel ist auf einen Schaltkreis gerichtet, der einen Transformator mit einer Primärwicklung und einer Hilfswicklung aufweist, einen primärseitigen Regelungs-(PSR)-Controller, sowie einen einstellbaren Offsetspannungsschaltkreis (AOV). Der PSR-Controller weist einen Nulldurchgangs-(ZC)-Pin auf, ein ZC-Abtastmodul, wobei das ZC-Abtastmodul an dem ZC-Pin eine ZC-Spannung abtastet, ein Konstantspannungssteuer-(CVC)-Modul, wobei der PSR-Controller basierend auf der an dem ZC-Pin abgetasteten ZC-Spannung eine Ausgangsspannung an die wiederaufladbare Batterie ausgibt, und ein Kompensationsstromsteuermodul. Das Kompensationsstromsteuermodul weist ein Abtast-und-Halte-(S/H)-Modul auf, wobei das S/H-Modul die Ausgangsspannung abtastet und hält, ein Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul, wobei das Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul dazu ausgebildet ist, einen Kompensationsstrom als Funktion der abgetasteten Ausgangsspannung zu erzeugen, und wobei das Kompensationsstromsteuermodul mit dem ZC-Pin gekoppelt ist. Der AOV-Schaltkreis weist einen ausgewählten Widerstand auf, wobei der Widerstand basierend auf einem Ladekabel ausgewählt ist, wobei der Widerstand mit dem ZC-Pin und der Hilfswicklung lösbar gekoppelt ist, und wobei durch den Kompensationsstrom und den Widerstand an dem ZC-Pin eine Offset-Spannung erzeugt wird, die dem von der Leitungsimpedanz des ausgewählten Ladekabels herrührenden Spannungsabfall entspricht.
Die Einzelheiten von einem oder mehreren Beispielen werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen, sowie aus den Ansprüchen.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein System zur Umwandlung von Leistung von einer Leistungsquelle gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Systems veranschaulicht, das gemäß einer der vorliegenden Offenbarung gezeigt wird.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Leistungswandlers gemäß einem Beispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
4 ist ein konzeptionelles Diagramm, das die Abtaststelle der Spannung auf der Hilfswicklung des Transformators gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Die 5A und 5B veranschaulichen Beispiele für den analogen und digitalen Ansatz des in den 2 bis 3 gezeigten Spannung-nach-Strom-Erzeugermoduls.
6 ist eine zeichnerische Darstellung eines Beispiels des Zusammenhangs zwischen dem Kompensationsstrom und der abgetasteten Ausgangsspannung des in 2 gezeigten Systems.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Bereitstellung einer Leitungskompensation gemäß den Beispielen dieser Offenbarung veranschaulicht.
Die 8A & 8B sind grafische Darstellungen, die Spannungsverläufe vor und nach dem Ausgleich der Ladekabelimpedanz unter Verwendung des in den 2–3 beschriebenen Stromkompensationssteuermoduls veranschaulichen.
9 ist eine Tabelle, die den Unterschied zwischen den Systemen mit und ohne der in den 8A & 8B gezeigten Leitungskompensation darstellt.
10 ist eine grafische Darstellung, die die Wellenform einer Spannung nach der Kompensation der Ladekabelimpedanz unter Verwendung eines Stromkompensationssteuermoduls zeigt, wenn das System eine in 2 gezeigte, befestigte Last aufweist.
Bei einem Schaltnetzteil (engl.: „Switched-Mode Power Supply“; SMPS) wird die AC-Netzeinspeisung direkt gleichgerichtet und dann gefiltert, um eine DC-Spannung zu erhalten. Die resultierende DC-Spannung wird dann durch einen elektronischen Schaltkreis mit einer hohen Frequenz ein- und ausgeschaltet, wodurch ein AC-Strom erzeugt wird, der einen Hochfrequenztransformator oder eine Drossel durchfließt. Das Schalten erfolgt bei sehr hoher Frequenz (typisch 10 kHz–1 MHz), was die Verwendung von Transformatoren und Filterkondensatoren ermöglicht, die wesentlich kleiner, leichter und billiger sind als diejenigen, die man in linearen Netzteilen findet, welche bei Netzfrequenz arbeiten. Nach der Drossel oder der Sekundärwicklung des Transformators wird der Hochfrequenzwechselstrom (AC) gleichgerichtet und gefiltert, um eine DC-Ausgangsspannung zu erzeugen. Wenn das SMPS einen adäquat isolierten Hochfrequenztransformator verwendet, ist der Ausgang elektrisch gegenüber dem Netz isoliert; dieses Merkmal ist oft wesentlich für die Sicherheit. Schaltnetzteile sind üblicherweise geregelt und das Netzteil setzt einen Rückkopplungs-Controller ein, der den von der Last gezogenen Strom überwacht, um die Ausgangsspannung konstant zu halten. Der Schalt-Duty-Cycle erhöht sich, wenn die Anforderungen an die Leistungsausgabe ansteigen.
Bei einigen Anwendungen kann ein Schaltnetzteil oder ein isolierter AC/DC-Wandler (nachfolgend als „Leistungswandler“ oder „Wandler“ bezeichnet) eine Eingangsleistung (z.B. Spannung, Strom, etc.) erhalten und die Eingangsleistung (z.B. durch Hochsetzen) in eine Ausgangsleistung (z.B. Spannung, Strom, etc.) umwandeln, die einen Spannungs- oder Strompegel aufweist, der verschieden (z.B. geregelt) ist von dem Spannungs- oder Strompegel der Eingangsleistung, zum Beispiel die Ausgangsleistung um einem Filter zuzuführen, um eine Last (z.B. ein Gerät oder eine wiederaufladbare Batterie) mit Energie zu versorgen.
In jedem Fall kann der Leistungswandler einen oder mehrere Schalter (z.B. MOS-Leistungsschalttransistor-basierte Schalter, Galliumnitrid-(GaN)-basierte Schalter oder andere Arten von Schaltvorrichtungen) aufweisen, die in einer Leistungsstufenkonfiguration angeordnet sind, die der Leistungswandler gemäß einer oder mehreren Modulationstechniken steuert, um den Strom- oder Spannungspegel der von dem Leistungswandler ausgegebenen Leistung zu ändern.
Ein Leistungswandler kann einen oder mehrere Gatetreiber und 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), Pulsweitenmodulation (PWM), Puls-Frequenz-Modulation (PFM) oder jeder anderen geeigneten Modulationstechnik arbeiten. Durch die Steuerung der Schalter einer Leistungsstufe unter Verwendung von Modulationstechniken kann ein Leistungswandler den Strom- oder Spannungspegel der von dem Leistungswandler ausgegebenen Leistung regeln.
Einige Leistungswandler können Rückkopplungsschaltkreise und -techniken einsetzen, um das Messen von Strömen und/oder das Messen von Spannungen durchzuführen, um eine Information über einen Strom- oder Spannungspegel einer Ausgangsleistung zu erhalten. Der Leistungswandler kann die erhaltene Information unter Verwendung von Rückkopplungsschaltkreisen und -techniken dazu einsetzen, die Genauigkeit der Ausgangsleistung zu verbessern. Beispielsweise kann der Leistungswandler die rückgekoppelte Information dazu verwenden, den Spannungs- oder Strompegel einer Ausgangsleistung innerhalb eines bestimmten Toleranz- oder Schwellfensters zu halten, um den Spannungs- und/oder Stromanforderungen einer Last zu genügen. Einige Leistungswandler können gemäß einem Beispiel für Rückkopplungsschaltkreise und -techniken das Abtasten einer Spannung einsetzen, um den Echtzeit-Spannungspegel der an eine Last ausgegebenen Leistung zu bestimmen. Wenn der Leistungswandler feststellt, dass der Spannungspegel den Spannungsanforderungen der Last nicht genügt, dann kann der Leistungswandler anpassen oder ändern, wie der Leistungswandler die Leistungsschalter steuert, um den Spannungspegel der Ausgangsleistung anzupassen oder zu ändern, bis sich der Spannungspegel der Ausgangsleistung innerhalb des Toleranzfensters befindet und dem mit den Spannungsanforderungen der Last verbundenen Spannungspegel genügt.
Allgemein können Schaltkreise und Techniken gemäß dieser Offenbarung ein System mit einem Leistungswandler dazu in die Lage versetzen, Leistung mit einem Spannungspegel auszugeben, der einen Spannungsabfall von der Leitungsimpedanz eines ausgewählten Ladekabels ausgleichen kann, der aber auch innerhalb eines engen (z.B. genauen) Spannungspegel-Toleranzfensters gehalten werden kann, und das alles, ohne die Kosten zu erhöhen und/oder den Wirkungsgrad des Leistungswandlers zu verringern. Ein Leistungswandler wie beispielsweise ein Sperrwandler kann einen oder mehrere Leistungsschalter enthalten, Treiber-/Steuerlogik, sowie einen Rückkopplungssteuerschaltkreis (z.B. einen Spannungsmessschaltkreis).
Ein Sperrwandler wird sowohl bei der AC/DC- als auch der DC/DC-Wandlung mit galvanischer Isolierung zwischen dem Eingang und beliebigen Ausgängen eingesetzt. Genauer handelt es sich bei dem Sperrwandler um einen Hochsetzsteller, bei dem die Drossel so aufgeteilt ist, dass sie einen Transformator bildet, so dass die Spannungsverhältnisse multipliziert werden mit dem zusätzlichen Vorteil einer Isolierung. Wenn beispielsweise eine Plasmalampe oder ein Spannungsvervielfacher angesteuert wird, wird die gleichrichtende Diode des Hochsetzstellers weggelassen und die Anordnung wird als Sperr-Umformer (engl.: "flyback transformer") bezeichnet.
1 stellt ein Blockdiagramm dar, das ein System 1 (z.B. ein Batterieladegerät) zum Umwandeln von Leistung von einer Leistungsquelle 2 gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. 1 zeigt das System 1 mit vier separaten und unterschiedlichen Komponenten, die als Leistungsquelle 2, Leistungswandler 4, Filter 6 und Last 8 dargestellt sind, allerdings kann das System 1 zusätzliche oder weniger Komponenten enthalten. Beispielsweise kann es sich bei der Leistungsquelle 2, dem Leistungswandler 4, dem Filter 6 und der Last 8 um vier einzelne 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 einem System 1 elektrische Leistung zuführt. Es existieren zahlreiche Beispiele von Leistungsquellen 2 und sie können, ohne hierauf beschränkt zu sein, Stromnetze, Generatoren, Transformatoren, Batterien, Solarpaneels, Windräder, Nutzbremssysteme (engl.: "regenerative break system"), hydroelektrisch oder windbetriebene Generatoren oder jede andere Art von Geräten einschließen, die dazu in der Lage sind, dem System 1 elektrische Leistung zuzuführen.
Das System 1 enthält einen Leistungswandler 4, der als Schaltnetzteil arbeitet, welches eine Form von elektrischer Leistung, die von einer Leistungsquelle 2 bereitgestellt wird, in eine andere und brauchbare Form von elektrischer Leistung zur Versorgung einer Last 8 mit Energie wandelt. Bei dem Leistungswandler 4 kann es sich um einen Sperrwandler handeln, der Leistung mit einem Spannungspegel ausgibt, der höher ist als der Spannungspegel der von dem Sperrwandler empfangenen Eingangsleistung. Ein Sperrwandler wird sowohl bei AC/DC- als auch DC/DC-Wandlung mit galvanischer Isolierung zwischen dem Eingang und beliebigen Ausgängen eingesetzt. Genauer handelt es sich bei dem Sperrwandler um einen Hochsetzsteller mit einer Drossel, die so ausgebildet ist, dass sie einen Transformator bildet, so dass die Spannungsverhältnisse multipliziert werden, mit einem zusätzlichen Vorteil einer Isolierung. 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 enthält weiterhin ein Filter 6 und eine Last 8. Die Last 8 empfängt die von dem Leistungswandler 4 gewandelte elektrische Leistung, nachdem die Leistung das Filter passiert. Gemäß 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 (d.h. wiederaufladbare), 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 Spannungs- und/oder Stromanforderungen 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 Laden einer Batterie) 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. Spannungsmessung oder 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 geforderten Spannungs- oder Strompegeltoleranzfensters liegt.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Systems 1 gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Eine Leistungsquelle 2 (gleichgerichtete Spannung an einem HV-Eingang) ist über einen Eingangs-Bulk-Kondensator (engl.: "input bulk capacitor") mit den Primärwicklungen eines Transformators gekoppelt. Die sich an den Sekundärwicklungen des Transformators entwickelnde Spannung ist mit einem Filter 6 (Ausgangskondensator 50 und Sekundärdiode (nicht gezeigt)) gekoppelt. Die Spannung von dem Filter 6 liegt, wie in 1 beschrieben und gezeigt, an der Last 8 als die von dem Leistungswandler 4 erzeugte Ausgangsspannung vor. Die Knoten 50 und 51 des Filters 6 repräsentieren Anschlüsse, an die ein Ladekabel 52 angeschlossen ist, um eine Last 8 (wiederaufladbare Batterie 54) zu laden. Bei der Batteriespannung handelt es sich um die resultierende Spannung, die sich über der wiederaufladbaren Batterie 54 durch die Ausgangsspannung von den Sekundärwicklungen des Transformators ausbildet. Der Betrieb des Leistungswandlers 4 wird von dem primärseitigen Regelungs-(PSR)-Controller 24 gesteuert, der als IC-(integrierter Schaltkreis)-Chip implementiert ist.
Bei dem Beispiel gemäß 2 enthält der PSR-Controller 24 ein ZC-Abtastmodul 26, ein Konstantspannungssteuer-(CVC)-Modul 28, einen Nulldurchgangsdetektor 40, einen Komparator 41, ein SR-(Set-Reset)-Flip-Flop 42, einen Transistor 44, sowie eine Verstärkung N.
Das ZC-Abtastmodul 26 tastet die ZC-Spannung ab, wenn der von der Sekundärwicklung fließende sekundärseitige Strom auf null abgeklungen ist. Nachdem das ZC-Abtastmodul festgestellt hat, dass der sekundärseitige Strom auf Null abgeklungen ist, tastet es die Spannung an dem Nulldurchgangspin (ZC-Pin 22 wie nachfolgend erläutert) ab und führt dem Konstantspannungssteuer-(CVC)-Modul 28 ein Signal oder die Nulldurchgangsspannung zu. Gemäß einigen Beispielen handelt es sich beim dem ZC-Abtastmodul 26 um ein Abtast-und-Halte-(S/H)-Modul.
Das CVC-Modul 28 verwendet die Nulldurchgangsspannung dazu, festzulegen, ob sich die Last 8 erhöht oder verringert hat und passt seine Ausgangsspannung gemäß der Ausgangsspannung des Leistungswandlers 4 an, um die an die Last gelieferte Spannung zu steuern und die Spannung innerhalb einer engen Toleranz zu halten. Gemäß einem Beispiel handelt es sich bei dem CVC-Modul 28 um einen Proportional-Integral-(PI)-Controller. Gemäß anderen Beispielen handelt es sich bei dem CVC-Modul 28 um einen Proportional-Integral-Differential-(PID)-Controller.
Der Nulldurchgangsdetektor 40 detektiert die Nulldurchgangsspannung an dem Nulldurchgangspin (ZC-Pin 22 wie nachfolgend beschrieben), um dem SR-Flip-Flop (z.B. dem SR-Flip-Flop 42 wie nachfolgend beschrieben) ein „Set“-Signal zuzuführen. Gemäß anderen Beispielen könnte der Nulldurchgangsdetektor 40 durch einen Oszillator oder dergleichen ersetzt sein.
Der Komparator 41 vergleicht die Signale von dem CVC-Modul 28 und dem Strommesspin (CS-Pin 20 wie nachfolgend erläutert) und sendet ein „Reset“-Signal an das SR-Flip-Flop 42, wenn das Signal von dem CVC-Modul 28 gleich oder größer ist als das Signal an dem Strommesspin.
Das SR-Flip-Flop 42 führt dem Transistor 44, abhängig von den Signalen von dem Nulldurchgangsdetektor 40 und dem Komparator 41, ein Steuersignal zum Ein- oder Ausschalten zu.
Der Transistor 44 steuert, ob die Primärwicklung des Transformators mit Masse verbunden ist. Wenn der Transistor 44 von dem SR-Flip-Flop 42 ein EIN-Signal erhält, schaltet der Transistor 44 EIN und verbindet die Primärwicklung des Transformators und den Widerstand R3 mit Masse. Wenn dem Transistor 44 von dem SR-Flip-Flop 42 ein AUS-Signal zugeführt wird, schaltet der Transistor 44 AUS und trennt die Primärwicklung des Transformators und den Widerstand R3 von Masse. Gemäß einigen Beispielen handelt es sich bei dem Transistor 44 um einen MOSFET-Transistor.
Die Verstärkung N stellt eine Verstärkung bereit, die erforderlich ist, um das Signal oder die Spannung des CS-Pins 20 mit dem Signal oder der Spannung des CVC-Moduls 28 zu vergleichen.
Die Verwendung eines IC-Chips kann verschiedene Vorteile einschließlich eines geringen Formfaktors und geringer Herstellungskosten aufweisen. Bei dem Beispiel gemäß 2 handelt es sich bei dem PSR-Controller 24 um eine IC-Aufmachung mit Pins 18, 20, 22, die in 2 schematisch als Knoten in dem Leistungswandler 4 gezeigt sind. Der Pin 18 ist der Gate-Pin und er stellt ein Steuersignal zum Ansteuern des Gates eines Transistors (MOSFET-Transistor 44) bereit. Der Pin 20 ist ein Strommess-(CS)-Pin und er stellt ein Signal bereit, das auf den von Drain nach Source durch den Transistor fließenden Strom schließen lässt, wenn dieser eingeschaltet ist. Der Pin 22 ist ein Nulldurchgangs-(ZC)-Pin und er stellt eine Nulldurchgangsspannung von der Hilfswicklung des Transformators bereit, die von dem ZC-Abtastmodul 26 abgetastet wird.
Gemäß einem Beispiel von 2 verwendet der Leistungswandler 4 das ZC-Abtastmodul 26 des PSR-Controllers 24, um die Spannung an dem ZC-Pin 22 abzutasten. Bei einem Standard-PSR-Controller ist die Spannung an dem ZC-Pin die Nulldurchgangsspannung, und sie wird abgetastet an der Stelle gerade bevor die Spannung an der Hilfswicklung zu oszillieren beginnt (wie in 4 gezeigt). Zu der Oszillation kommt es wegen der Existenz des L-C-Schaltkreises, der durch die Transformatorinduktivität und die Ausgangskapazität COSS des MOSFETs gebildet wird. Wenn der Strom in der Ausgangsdiode auf 0 abfällt, beginnt die Spannung an der Hilfswicklung zu oszillieren. Die Nulldurchgangs-(ZC)-Spannung unmittelbar vor der Oszillation der Hilfswicklung und wenn die sekundärseitige Diode (nicht gezeigt) kurz davor ist, zu sperren, kann sehr nahe bei der Ausgangsspannung über der Last 8 liegen. Die von dem ZC-Abtastmodul 26 abgetastete ZC-Spannung passiert das CVC-Modul 28 (z.B., abhängig von den Anforderungen, einen PI-Controller oder einen PID-Controller). Die Ausgangsspannung oder das Signal von dem CVC-Modul 28 kann dem Komparator 41 eine Information über den Ausgangsspannungspegel des Leistungswandlers verschaffen. Die Ausgangsspannung oder das Signal des CS-Pins 20 in Kombination mit der Verstärkung N kann dem Komparator 41 eine Information über den aktuellen Ausgangsspannungspegel des Leistungswandlers 4 an die Last 8 verschaffen. Der Komparator 41 vergleicht die Ausgangsspannung oder das Signal des CVC-Moduls 28 mit der Ausgangsspannung oder dem Signal des CS-Pins 20 in Kombination mit der Verstärkung N, um zu entscheiden, ob er ein Steuersignal (d.h. ein „Reset“-Signal) an das SR-Flip-Flop 42 sendet. Der Nulldurchgangsdetektor 40 sendet nach der Detektion einer Nulldurchgangsspannung an dem ZC-Pin 22 ein Steuersignal (d.h. ein „Set“-Signal) an das SR-Flip-Flop 42. Gemäß einem anderen Beispiel kann der Nulldurchgangsdetektor 40 durch einen Oszillator ersetzt sein, oder durch jede andere Art von Taktgeber (engl.: „Clock“). Das SR-Flip-Flop 42 sendet ein Steuersignal an den Gate-Pin 18, der mit dem Transistor 44 gekoppelt ist, und das Steuersignal schaltet den Transistor 44 ein und aus, was es dem PSR-Controller 24 ermöglicht, den Leistungswandler 4 und die Menge der an das Filter 6 und die Last 8 abgegebenen Leistung zu steuern.
Bei dem Beispiel gemäß 2 gleicht der Spannungswandler 4 den Spannungsabfall über dem Kabel aus, indem er einen variablen Kompensationsstrom einführt, der in den Nulldurchgangs-Pin (ZC-Pin) 22 fließt. Wenn die Ausgangsspannung des Systems 1 hoch ist, ist die Last 8 des Systems 1 ebenfalls hoch. Wenn die Last 8 hoch ist, erfordert es die Last, dass ein höherer Ausgangsstrom durch das Ladekabel fließt, und die Impedanz des Ladekabels bewirkt einen Spannungsverlust, wenn der Ausgangsstrom hoch ist. Aufgrund dessen wird dem AOV-Schaltkreis 38 ein von der Last 8 abhängiger Kompensationsstrom I_CC zugeführt, um dem PSR-Controller 24 eine Offset-Spannung zuzuführen und den Spannungsverlust aufgrund der Impedanz des Ladekabels auszugleichen. Ein Kompensationsstrom I_CC kann dem ZC-Pin 22 durch das Kompensationsstromsteuermodul 30 zugeführt werden, um den Spannungsabfall des Ladekabels aufgrund der Leitungsimpedanz auszugleichen. Der Kompensationsstrom I_CC und ein extern angebrachter Widerstand wie beispielsweise der Widerstand R1 des AOV-Schaltkreises 38 erzeugen an dem ZC-Pin 22 einen Spannungsoffset, was dazu führt, dass sich die an dem ZC-Pin 22 abgetastete Spannung erhöht. Die Offset-Spannung repräsentiert den von der Leitungsimpedanz des Ladekabels eingebrachten Spannungsabfall. Weiterhin ermöglicht der Spannungsabfall dem PSR-Controller 24 des Leistungswandlers 4 den Empfang einer Rückmeldung, dass die Ausgangsspannung an der Last 8 höher oder geringer sein kann als zuvor durch den PSR-Controller 24 abgetastet. Der PSR-Controller 24 kann den Leistungswandler 4 so steuern, dass er an das Filter und die Last zusätzliche Leistung liefert, um die aufgrund der Impedanz des Ladekabels und dem Anstieg und/oder Abfall in der Last verringerte Ausgangsleistung auszugleichen. Auf diese Weise folgt die von dem Leistungswandler 4 bereitgestellte Leistung der Last 8, weil der Kompensationsstrom I_CC von der Last 8 abhängt.
Gemäß einer Beispielimplementierung des PSR-Controllers 24 schaltet der PSR-Controller den MOSFET ein, der Transformatorstrom i_p steigt, wie in Gleichung (1) unten gezeigt ist, linear von Null auf i_pk. Während der Einschaltdauer wird die Energie in dem Transformator gespeichert. Wenn der MOSFET abschaltet (t_off), wird die in dem Transformator gespeicherte Energie über den Ausgangsgleichrichter dem Ausgang des Leistungswandlers zugeführt. Während dieser Dauer werden die Ausgangsspannung VO und die Vorwärtsspannung V_F der Diode an der Hilfswicklung N_AUX abgebildet (engl.: "reflected"), wobei die Spannung an der Hilfswicklung N_AUX durch Gleichung (2) ausgedrückt werden kann. Gemäß einigen Beispielen wird ein Abtastmodul dazu eingesetzt, die abgebildete Spannung abzutasten, sowie das ZC-Abtastmodul 26 zum Abtasten der abgebildeten Spannung an dem ZC-Pin 22. Die korrelierte Ausgangsspannungsinformation ist verfügbar, weil die Vorwärtsspannung des Ausgangsgleichrichters eine Konstante wird. Hiernach lässt sich die abgetastete Spannung mit einer präzisen Referenzspannung vergleichen, um eine Spannungsschleife zur Bestimmung der Einschaltzeit (engl.: „on-time“) des MOSFETs auszugestalten und eine akkurate, konstante Ausgangsspannung zu regeln.
In Gleichung (1) ist L_P die Induktivität der Primärwicklung des Transformators; V_IN ist die Eingangsspannung des Transformators; t_on ist die Einschaltdauer (engl.: „on-time period“) des MOSFETs. In Gleichung (2) ist N_AUX/N_S das Windungsverhältnis der Hilfswicklung und der sekundären Ausgangswicklung. V_O ist die Ausgangsspannung; und V_F ist die Vorwärtsspannung des Ausgangsgleichrichters.
Dieses Abtast-Verfahren dupliziert außerdem eine Entladezeit (tdis), der Ausgangsstrom I_O bezieht sich auf den sekundärseitigen Strom des Transformators. Er kann, wie unten in Gleichung (3) ausgedrückt ist, durch das Signal i_pk, t_dis berechnet werden. Der PSR-Controller verwendet dieses Ergebnis dazu, die Einschaltzeit (engl.: „on-time“) des MOSFETs zu ermitteln und einen konstanten Ausgangsstrom einzustellen. Der Strommesswiderstand R_MESS wird dazu verwendet, den Wert des Ausgangsstroms einzustellen.
In Gleichung (3) ist t_S die Schaltdauer des PSR-Controllers; N_P/N_S ist das Windungsverhältnis der Primärwicklung und der sekundären Ausgangswicklung; R_MESS ist der Messwiderstand zum Umwandeln des Schaltstroms des Transformators in eine Spannung V_CS.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Leistungswandlers gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Bei dem Beispiel gemäß 3 wird der Betrieb des Systems 1, wie oben bei den 1–2 erläutert, durch den PSR-Controller 24 gesteuert, der als IC-(integrierter Schaltkreis)-Chip implementiert ist. Bei dem Beispiel gemäß 3 enthält der PSR-Controller 24 ein ZC-Abtastmodul 26, ein Konstantspannungs-(CVC)-Modul 28, sowie ein Kompensationsstromsteuermodul 30.
Das Kompensationsstromsteuermodul 30 führt dem ZC-Pin 22 und dem Widerstand R1 basierend auf der an der Last 8 geforderten Ausgangsleistung einen Kompensationsstrom zu. Das Kompensationsstromsteuermodul 30 enthält ein Abtast-und-Halte-(S/H)-Modul 32, ein Maximal-Offsetstrom-Begrenzungsmodul 34, sowie ein Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36.
Das S/H-Modul 32 tastet die Ausgangsspannung oder das Signal ab und hält diese/dieses und führt dem Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 eine Spannung oder ein Signal zu. Gemäß einigen Beispielen bestimmt das S/H-Modul 32 die Ausgangsspannung an der Last 8 aus der Ausgangsspannung oder dem Signal des CVC-Moduls 28. Gemäß anderen Beispielen bestimmt das S/H-Modul 32 die Ausgangsspannung an der Last 8 aus der Spitzenspannung (engl.: "peak voltage") am CS-Pin 20, die auf den durch die Primärwicklung des Transformators fließenden Strom schließen lässt.
Das Maximal-Offsetstrom-Begrenzungsmodul 34 begrenzt die/das dem Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 von dem S/H-Modul 32 präsentierte Ausgangsspannung oder -signal. Durch die Begrenzung der/des dem Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 zugeführten Spannung oder Signals verhindert das Maximal-Offsetstrom-Begrenzungsmodul 34 unkontrollierbare Zustände und stellt die Stabilität des Systems 1 sicher. Gemäß einigen Beispielen ist das Maximal-Offsetstrom-Begrenzungsmodul 34 ein Filter (Filter 31 wie in 2 gezeigt), wie beispielsweise ein Tiefpassfilter. Gemäß anderen Beispielen filtert das Maximal-Offsetstrom-Begrenzungsmodul 34 die/das Ausgangsspannung oder -signal, bevor das S/H-Modul 32 die Ausgangsspannung abtastet und hält.
Das Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 führt dem ZC-Pin 22 und dem Widerstand R1 des AOV-Schaltkreises 38 basierend auf der/dem begrenzten Ausgangsspannung oder -signal einen Kompensationsstrom von dem Maximal-Offsetstrom-Begrenzungsmodul 34 zu. Gemäß anderen Beispielen führt das Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 dem ZC-Pin 22 und dem Widerstand R1 des AOV-Schaltkreises 8 basierend auf der direkten/dem direkten Ausgangsspannung oder -signal von dem S/H-Modul 32 einen Kompensationsstrom zu.
Gemäß dem Beispiel von 3 handelt es sich bei dem PSR-Controller 24 um eine IC-Aufmachung mit Pins 18, 20, 22. Die Pins 18, 20, 22 sind Knoten in dem Leistungswandler 4. Der Gate-Pin 18 stellt ein Steuersignal zum Steuern des Gates eines Transistors bereit, der Strommess-(CS)-Pin 20 wird dazu verwendet, den durch den Transistor, wenn dieser eingeschaltet ist, von Drain nach Source fließenden Strom abzutasten, und der Nulldurchgangs-(ZC)-Pin 22 ist lösbar mit dem einstellbaren Offsetspannungsschaltkreis 38 (AOV) gekoppelt. Die Ausgabe von dem CVC-Modul 28 des PSR-Controllers 24 wird dem Kompensationsstromsteuermodul 30 zugeführt. Der von dem Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 des Kompensationsstromsteuermoduls 30 erzeugte Kompensationsstrom I_CC wird über den ZC-Pin 22 dem AOV-Schaltkreis 38 zugeführt. Der AOV-Schaltkreis 38 enthält einen Widerstand R1, der mit der Hilfswicklung des Transformators gekoppelt ist, sowie einen Widerstand R2, wobei sich R2 parallel zu einem Kondensator C2 befindet. Der Widerstand R1 ist eingestellt basierend auf einem ausgewählten Ladekabel wie beispielsweise dem Ladekabel 52, wie in 2 beschrieben und gezeigt, wo das Ladekabel 52 dazu verwendet wird, an Knoten 50, 51 eine Last 8 mit einem Filter 6 zu koppeln.
Gemäß einem Beispiel von 3 verwendet der Leistungswandler 4 das ZC-Abtastmodul 26 des PSR-Controllers 24 dazu, die Spannung an dem ZC-Pin 22 abzutasten. Bei einem Standard-PSR-Controller ist die Spannung an dem ZC-Pin die Nulldurchgangsspannung und sie wird abgetastet an der Stelle unmittelbar bevor die Spannung an der Hilfswicklung zu oszillieren beginnt. Zu der Oszillation kommt es aufgrund der Existenz des von der Transformatorinduktivität und der MOSFET-Ausgangskapazität COSS gebildeten L-C-Schaltkreises. Wenn der Strom in der Ausgangsdiode (nicht gezeigt) auf 0 abfällt, beginnt die Spannung an der Hilfswicklung zu oszillieren. Die Spannung unmittelbar vor der Oszillation der Hilfswicklung und wenn die sekundärseitige Diode (nicht gezeigt) kurz davor ist, zu sperren, ist sehr nahe an der Ausgangsspannung über der Last 8. Die abgetastete ZC-Spannung wird durch das CVC-Modul 28 (abhängig von den Anforderungen z.B. einem PI-Controller oder einem PID-Controller) geleitet. Die Ausgangsspannung des CVC-Moduls 28 stellte eine Information über den Ausgangspegel der Spannung an der Last 8 bereit.
Gemäß einem Beispiel wird die Ausgangsspannung des CVC-Moduls 28 dann dazu verwendet, die Menge des dem AOV-Schaltkreis 38 von dem Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 über den ZC-Pin 22 zuzuführenden Kompensationsstrom I_CC zu steuern. Die Ausgangsspannung des CVC-Moduls 28 wird durch das S/H-Modul 32 des Leitungskompensationsmoduls 30 abgetastet. Die abgetastete Ausgangsspannung des S/H-Moduls 32 von der Ausgangsspannung des CVC-Moduls 28 wird von dem Maximal-Offsetstrom-Begrenzungsmodul 32 verwendet, um die dem Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 zugeführte, abgetastete Ausgangsspannung zu begrenzen. Die dem Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 zugeführte, begrenzte Abtast-Ausgangsspannung (engl.: "sample output voltage") wird, wie in den 5A & 5B gezeigt, entweder durch analoge oder digitale Mittel in einen Kompensationsstrom I_CC konvertiert und von dem Kompensationsstromsteuermodul 30 über den ZC-Pin 22 dem AOV-Schaltkreis 38 zugeführt. Der Kompensationsstrom I_CC erzeugt eine Offset-Spannung zwischen dem Kompensationsstrom I_CC und dem Widerstand R1 des AOV-Schaltkreises 38 die dem Spannungsabfall aufgrund der Leitungsimpedanz des Ladekabels entspricht. Die Offset-Spannung wird zu der an dem ZC-Pin 22 lokalisierten ZC-Spannung hinzu addiert.
Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Ausgangsspannung über der Last 8 als Spitzenspannung des CS-Pins 20 abgetastet und dazu verwendet werden, die Menge des Kompensationsstroms I_CC zu steuern, der dem AOV-Schaltkreis 38 von dem Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 über den ZC-Pin 22 zuzuführen ist. Die Ausgangsspannung des CS-Pins 20 wird von dem S/H-Modul 32 des Leitungskompensationsmoduls 30 abgetastet. Die abgetastete Ausgangsspannung des S/H-Moduls 32 wird von dem Maximal-Offsetstrom-Begrenzungsmodul 32 dazu verwendet, die dem Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 zugeführte, abgetastete Ausgangsspannung zu begrenzen. Die dem Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 zugeführte, begrenzte Abtast-Ausgangsspannung wird, wie in den 5A & 5B gezeigt, entweder durch ein analoges oder ein digitales Mittel in einen Kompensationsstrom I_CC konvertiert und durch den ZC-Pin 22 dem AOV-Schaltkreis 38 zugeführt. Der Kompensationsstrom I_CC erzeugt eine Offset-Spannung zwischen dem Kompensationsstrom I_CC und dem Widerstand R1 des AOV-Schaltkreises 38, die dem Spannungsabfall des Ladekabels aufgrund der Leitungsimpedanz entspricht. Die Offset-Spannung wird der an dem ZC-Pin 22 lokalisierten ZC-Spannung hinzu addiert.
Bei dem Beispiel gemäß 3 kann die Ausgangsleistung des Leistungswandlers 4 in jedem Zeitabschnitt abgetastet werden. Beispielsweise kann die Ausgangsleistung des Leistungswandlers alle 2,5 Millisekunden ausgeschrieben abgetastet werden. Gemäß einem weiteren Beispiel kann die abgetastete Ausgangsleistung des Leistungswandlers 4 die Ausgangsspannung des CVC-Moduls 28 sein. Gemäß weiteren Beispielen kann die abgetastete Ausgangsspannung des CVC-Moduls 28 ein PI-Controller sein. Die Wahl der Abtastdauer versieht die Bandbreite des Systems mit einer Begrenzung. Wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, kann die Stabilität des Systems 1 durch Abtasten der Ausgangsspannung anstelle einer kontinuierlichen Überwachung der Ausgangsspannung in Echtzeit verbessert werden. Das Einführen eines Kompensationsstroms I_CC in Echtzeit könnte auch unerwünschte Überschwinger am ZC-Pin 22 verursachen, weil das System 1 auf die von dem AOV-Schaltkreis 38 eingeführte Offset-Spannung reagiert.
4 ist ein konzeptionelles Diagramm 100, das die Abtaststelle 110 der Spannung an der Hilfswicklung 108 des Transformators veranschaulicht. Das Gate 102 repräsentiert das Signal an dem Gate-Pin 18, das der Transistor 44 des PSR-Controllers 24, wie unter Bezugnahme auf die 2–3 beschrieben, entweder EIN oder AUS ist. Der Primärwicklungsstrom 104 repräsentiert den durch die Primärwicklung des Transformators fließenden Strom, wenn das Gate 102 entweder EIN oder AUS ist. Der Sekundärwicklungsstrom 106 repräsentiert den durch die Sekundärwicklung des Transformators fließenden Strom, wenn das Gate entweder EIN oder AUS ist. Die Hilfswicklungsspannung 108 repräsentiert die Spannung, die an der Hilfswicklung des Transformators vorliegt, wenn das Gate entweder EIN oder AUS ist. Die Abtaststelle 110 repräsentiert die Nulldurchgangsspannung und die Spannung über der Last, wie unter Bezugnahme auf die 1–3 beschrieben.
Bei dem Beispiel gemäß 4 tastet ein Standard-PSR-Controller wie beispielsweise der unter Bezugnahme auf die 2–3 beschriebene PSR-Controller 24 die Nulldurchgangsspannung 110 ab der Stelle unmittelbar bevor die Hilfswicklungsspannung 108 zu oszillieren beginnt. Zu der Oszillation der Hilfswicklungsspannung 108 kommt es aufgrund der Existenz des durch die Transformatorinduktanz und die Ausgangskapazität COSS des MOSFETs gebildeten L-C-Schaltkreises. Wenn der durch die Ausgangsdiode fließende Sekundärwicklungsstrom 104 auf 0 abfällt, beginnt die Hilfswicklungsspannung 108 zu oszillieren und die Hilfswicklungsspannung 108 im Moment vor der Oszillation ist die Nulldurchgangsspannung (Abtaststelle) 110 und repräsentiert die Ausgangsspannung kurz bevor die sekundärseitige Diode in den Sperrzustand übergeht.
Die 5A & 5B veranschaulichen zwei Ansätze für den in den 2–3 gezeigten Spannung-nach-Strom-Erzeuger. 5A ist ein Schaltbild, das ein Beispiel eines analogen Ansatzes 120 für das Spannungnach-Strom-Erzeugungsmodul veranschaulicht. Bei dem Beispiel gemäß 5A verwendet das Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 einen V-nach-I-Wandler wie beispielsweise einen Transkonduktanzverstärker, um einen Kompensationsstrom 124 zu erzeugen. Ein Fachmann wird die Vielzahl von Methoden für die Implementierung eines Transkonduktanzverstärkers erkennen. 5B ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für einen digitalen Ansatz 130 für das Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul veranschaulicht. Bei dem Beispiel gemäß 5B verwendet das Spannung-nach-Strom-Erzeugungsmodul 36 einen Analog-Digital-Wandler (ADC), um die abgetastete Ausgangsspannung 122 zu digitalisieren und die einem Controller zugeführten Bits können die Größe (engl.: "magnitude") des Kompensationsstroms 134 auswählen und erzeugt den Kompensationsstrom 134. Die abgetastete Ausgangsspannung 122 kann entweder von der/dem Ausgangsspannung oder -signal des CVC-Moduls 28 oder der/dem Spitzenausgangsspannungswert oder -signal des CS-Pins 20 stammen wie unter Bezugnahme auf die 2–3 erläutert.
6 ist eine grafische Darstellung eines Beispiels für den Zusammenhang zwischen dem Kompensationsstrom und der abgetasteten Ausgangsspannung des in 2 gezeigten Systems 1.
Ein Kompensationsstrom 242 enthält einen Strom, der dem ZC-Pin 22 und dem Widerstand R1 von dem Kompensationsstromsteuermodul 30 zugeführt wird. Der Kompensationsstrom 242 und der Widerstand R1 stellen eine Offset-Spannung bereit, die dem wegen der Leitungsimpedanz des ausgewählten Ladekabels vorliegenden Spannungsabfall entspricht.
Die abgetastete Ausgangsspannung 244 kann von der Ausgangsspannung, dem Signal des CVC-Moduls 28 oder dem Spitzenausgangsspannungs- und/oder -signal (engl.: "peak output voltage and/or signal") des CS-Pins 20 stammen. Gemäß einigen Beispielen kann die abgetastete Ausgangsspannung 244 eine Ausgangsspannung jenseits (engl.: „beyond“) der Maximal- oder Minimallast des Systems 1 sein, wie in 1 beschrieben und in 6 als graue Flächen veranschaulicht ist.
Die Stelle 246 maximaler Last ist die Stelle, an der die Maximalstrom-Offset-Stromgrenze 34, wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, einen Anstieg des Kompensationsstroms 242 verhindert, indem es, wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, die/das dem Stromerzeugungsmodul 36 zugeführte Ausgangsspannung oder -signal begrenzt. Die Stelle 246 maximaler Last repräsentiert den maximalen Kompensationsstrom, der dem ZC-Pin 22 und dem Widerstand R1 von dem Kompensationsstromsteuermodul 30 zugeführt wird, was ein Abschneiden des Betrags der dem ZC-Pin 22 hinzu addierten und von dem PSR-Controller 24 abgetasteten Offset-Strom bewirkt.
Bei dem Beispiel gemäß 6 stellt die abgetastete Ausgangsspannung 244 einen Hinweis auf die Ausgangslast des Batterieladegeräts dar. Überdies basiert die abgetastete Ausgangsspannung 244 auf der abgetasteten Ausgangsspannung des CVC-Moduls, welches ein Proportional-Integral-(PI)-Controller sein kann, ein Proportional-Integral-Differential-(PID)-Controller, oder dergleichen. Gemäß einem weiteren Beispiel basiert die abgetastete Ausgangsspannung 244 auf der Spitzenmessspannung (engl.: "peak sense voltage") an einem Strommess-(CS)-Pin des PSR-Controllers 24, wie unter Bezugnahme auf die 2–3 beschrieben, was auf den Spulenstrom durch die Primärwicklung des Transformators schließen lässt. Wenn die Last und die abgetastete Ausgangsspannung 244 wie in 6 gezeigt ansteigen, steigt der Kompensationsstrom 242. Das Ansteigen des Kompensationsstroms 242 ist erforderlich, weil durch das Lastkabel aufgrund der Leitungsimpedanz ein höherer Ausgangsstrom fließt, wenn die Last hoch ist. Der Anstieg des Kompensationsstroms 242 wird, wie unter Bezugnahme auf die 2–3 beschrieben, dem ZC-Pin 22 zugeführt, der mit einem Widerstand R1 gekoppelt ist, und der Kompensationsstrom 242 mit dem Widerstand R1 stellt, wenn die Last 8 hoch ist, eine Offset-Spannung bereit, um Spannungsverluste aufgrund der Leitungsimpedanz des Ladekabels 52 auszugleichen. Bei dem Beispiel gemäß 6 wird der Kompensationsstrom 242 begrenzt, um, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, unkontrollierbare Zustände zu verhindern und die Stabilität des Systems 1 sicherzustellen. Indem dem System die Offset-Spannung 246 zugeführt wird, bewirkt der Kompensationsstrom 242, dass die ZC-abgetastete Spannung geringer ist als die aktuelle ZC-Spannung, das Bereitstellen des PSR-Controllers 24, wie unter Bezugnahme auf die 2–3 beschrieben, empfängt die Information, dass die Ausgangsspannung an der Last 8 geringer ist als erwartet. Mit dieser Information kann der PSR-Controller 24 der Last 8 zusätzliche Leistung zuführen, um die aufgrund der Leitungsimpedanz des Ladekabels und der höheren Last geringere Ausgangsspannung auszugleichen.
7 stellt ein Flussdiagramm dar, das ein Verfahren 300 zur Bereitstellung einer Leitungskompensation gemäß den Beispielen dieser Offenbarung veranschaulicht. Gemäß einigen Beispielen kann eine Einrichtung wie beispielsweise ein oben unter Bezugnahme auf die 1–3 beschriebener Leistungswandler 4 so arbeiten, dass es das Verfahren 300 ausführt. Das Verfahren wird unter Bezugnahme das in 3 gezeigte Blockdiagramm und den in 3 gezeigten Schaltkreis beschrieben, allerdings können andere Schaltkreise, die andere oder mehr Schaltkreiselemente enthalten, so arbeiten, dass sie das Verfahren 300 ausführen. Unter Bezugnahme auf 3 handelt es sich bei dem Leistungswandler 4 um ein Batterieladegerät und die Last ist eine wiederaufladbare Batterie, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Gemäß einem Beispiel kann ein Schaltkreis wie beispielsweise der Leistungswandler 4, wie er in 1 beschrieben wurde, insbesondere ein Controller, wie beispielsweise ein in 2 beschriebener PSR-Controller 24 einer wiederaufladbaren Batterie, zu irgendeinem Zeitpunkt einen ersten Pegel einer Ausgangsspannung von einem Batterieladegerät zuführen, wobei die wiederaufladbare Batterie durch ein Ladekabel (302) mit dem Batterieladegerät gekoppelt ist. Der Schaltkreis kann außerdem einen Hinweis empfangen, eine wiederaufladbare Batterie aufzuladen – die wiederum ein geändertes Ausgangsspannungserfordernis anzeigt (Erhöhen des Ausgangsspannungserfordernisses für den Fall, dass eine wiederaufladbare Batterie angeschlossen wird und verringern des Ausgangsstromerfordernisses für den Fall, dass eine wiederaufladbare Batterie abgeklemmt wird). Der Controller kann dann als Reaktion auf einen Hinweis einer geänderten Ausgangsspannung einem oder mehreren Elementen des Batterieladegeräts einschließlich einem Nulldurchgangs-(ZC)-Pin und einem ausgewählten Widerstand einen Kompensationsstrom zuführen, wobei der ausgewählte Widerstand basierend auf dem Ladekabel festgelegt wird, das das Batterieladegerät mit der wiederaufladbaren Batterie koppelt, wobei das Anwenden des Kompensationsstroms auf dem ZC-Pin und den ausgewählten Widerstand eine Anpassung der Ausgangsspannung von einem ersten Pegel der Ausgangsspannung auf einen zweiten Pegel der Ausgangsspannung bewirkt, die dem von der Impedanz des ausgewählten Ladekabels herrührenden Spannungsabfall entspricht (304).
Gemäß einem weiteren Beispiel kann das Batterieladegerät einem primärseitigen Steuer-(PSR)-Controller Leistung zuführen, wobei der PSR-Controller den Spannungspegel der einer Last zugeführten Ausgangsleistung steuert. Der PSR-Controller steuert den Spannungspegel der der Last zugeführten Ausgangsleistung durch Abtasten einer Nulldurchgangs-(ZC)-Spannung an einem ZC-Pin des PSR-Controllers, um ein abgetastetes ZC-Ausgangsspannungssignal zu erzeugen, durch Erzeugen einer Ausgangsspannung eines Konstantspannungssteuer-(CVC)-Moduls als Funktion des abgetasteten ZC-Ausgangsspannungssignals, durch Abtasten einer Ausgangsspannung des Batterieladegeräts, um ein abgetastetes Ausgangsspannungssignal zu erzeugen, durch Erzeugen eines Kompensationsstroms durch ein Kompensationsstromsteuermodul an dem ZC-Pin als Funktion der abgetasteten Ausgangsspannung, wobei der Kompensationsstrom und der Widerstand so ausgebildet sind, dass sie dem ZC-Pin eine Offset-Spannung zuführen, um den Spannungsabfall aufgrund der Impedanz des ausgewählten Ladekabels auszugleichen, und durch das Vergleichen des abgetasteten Ausgangsspannungssignals mit einem Messspannungssignal, das auf den Spulenstrom einer Primärwicklung eines Transformators schließen lässt, um das Batterieladegerät und das Aufladen der wiederaufladbaren Batterie zu steuern.
Die 8A & 8B sind grafische Darstellungen, die die Spannungsverläufe vor und nach dem Ausgleich der Ladekabelimpedanz unter Verwendung des oben unter Bezugnahme auf die 2–3 beschriebenen Stromkompensationssteuermoduls veranschaulichen. Diese Spannungsverläufe repräsentieren die Spannung über der in 2 dargestellten wiederaufladbaren Batterie, was nachfolgend ausführlich erläutert wird. Diese Verläufe helfen bei der Veranschaulichung der Zusammenhänge zwischen den Elementen gemäß 2 und der Veränderung in dem System, wenn der PSR-Controller 24 dem ZC-Pin 22 und dem Widerstand R1 einen Kompensationsstrom zuführt.
Beginnend mit dem Fenster 400 gemäß 8A wird der Spannungsverlauf 402 veranschaulicht, der der an die wiederaufladbare Batterie angelegten Spannung unter Verwendung eines Stromkompensationsmoduls 30 und eines 400-Milliohm-Widerstands für den Widerstand R1 entspricht. Das Fenster 400 veranschaulicht außerdem den Spannungsverlauf 404, der der an die wiederaufladbare Batterie angelegten Spannung ohne Stromkompensationsmodul 30 entspricht.
Das Fenster 410 gemäß 8B veranschaulicht einen Spannungsverlauf 412, der der an die wiederaufladbare Batterie angelegten Spannung unter Verwendung eines Stromkompensationssteuermoduls 30 und eines 700-Milliohm-Widerstands für den Widerstand R1 entspricht. Das Fenster 410 veranschaulicht außerdem einen Spannungsverlauf 414, der der an die wiederaufladbare Batterie angelegten Spannung ohne Stromkompensationssteuermodul 30 und keinem Widerstand R1 entspricht.
9 ist eine statistische Darstellung, die den Unterschied zwischen den Systemen mit und ohne der in den 8A & 8B gezeigten Leistungskompensation veranschaulicht. Eine Tabelle 420 zeigt eine Zeile 422, wie in 8A als Fenster 400 gezeigt ist, mit einer Ladekabelimpedanz von 400 mΩ, und Zeile 424, wie sie in 8B als Fenster 410 mit einer Ladekabelimpedanz von 700 mΩ gezeigt ist. Zeile 422 zeigt auf, dass das Originalsystem ohne Leitungskompensation eine minimale Ausgangsspannung von 6,21 V und eine maximale Ausgangsspannung von 7 V für eine prozentuale Streuung von 11,9 % aufweist. Zeile 422 zeigt außerdem, dass das Modul mit Leitungskompensation eine minimale Ausgangsspannung von 6,63 V und eine maximale Ausgangsspannung von 6,75 V für eine prozentuale Streuung von 1,7 % aufweist. Zeile 424 zeigt auf, dass das Originalsystem ohne Leitungskompensation eine minimale Ausgangsspannung von 6,1 V und eine maximale Ausgangsspannung von 7,4 V bei einer prozentualen Streuung von 9,3 % aufweist. Zeile 424 zeigt außerdem auf, dass das System mit Leitungskompensation eine minimale Ausgangsspannung von 6,42 V und eine maximale Ausgangsspannung von 6,54 V bei einer prozentualen Streuung von 1,9 % aufweist. Allgemein verringern die Einführung einer Offset-Spannung durch einen Kompensationsstrom bei dem ZC-Pin und ein Widerstand nach Masse die Spreizung der Ausgangsspannung aufgrund der Leitungsimpedanz des ausgewählten Ladekabels.
10 ist eine grafische Darstellung, die einen Spannungsverlauf nach dem Ausgleich einer Ladekabelimpedanz unter Verwendung eines Stromkompensationssteuermoduls 30 und wenn das System eine in 2 gezeigte angebrachte Last aufweist, veranschaulicht. Das Fenster 500 veranschaulicht einen Spannungsverlauf 502 als Spannung der über der in 2 dargestellten, wiederaufladbaren Batterie 54. Der Kurvenverlauf 502 hilft, den Zusammenhang zwischen den Elementen gemäß 2 und der Stabilität des Systems zu veranschaulichen, wenn der PSR-Controller 24 den ZC-Pin 22 und den Widerstand R1 einen Kompensationsstrom zuführt und wenn die Last angebracht ist. Im Allgemeinen bewirken das Einbringen einer Offset-Spannung durch einen Kompensationsstrom an dem ZC-Pin und eines Widerstands nach Masse keinerlei Instabilität des Systems 1.
Es gibt mehrere Vorzüge des offenbarten Systems. Gemäß einem Beispiel ermöglicht das offenbarte System dem Anwender, den gewünschten Ausgangs-Offset durch Änderung des Wertes des Widerstands R1 anzupassen. In diesem Fall kann der Anwender ein Hersteller eines Originalsystems (engl.: „Original Equipment Manufacturer“; OEM) sein, der den Schaltkreis einkauft und so konfiguriert, dass er mit einem bestimmten Kabel arbeitet. Die Leitungsimpedanz des ausgewählten Ladekabels ist nicht festgelegt und das offenbarte System sorgt für die Flexibilität, den Widerstand R1 einzustellen, was eine universellere Auslegung ermöglicht. Zweitens folgt der Kompensationsstrom (d.h. die Offset-Spannung) der Ausgangsspannung, die auf der Last basiert, wobei eine größere Last eine höhere Ausgangsspannung besitzt und wobei eine größere Ausgangsspannung einen höheren Kompensationsstrom (d.h. Offset-Spannung) aufweist. Diese Folgen der Last verbessert die Linearität der Kompensation. Letztlich fallen durch die Implementierung der Leitungskompensation keine zusätzlichen externen Materialistenkosten an.
Beliebige der oben beschriebenen Schaltkreise, Geräte und Verfahren können beispielsweise vollständig oder teilweise beliebige verschiedene Arten von integrierten Schaltkreisen, Chipsätzen und/oder Geräten und/oder von einer Recheneinrichtung ausgeführte Software verkörpert oder hierdurch ausgeführt werden. Dies kann Prozesse einschließen, die in einem oder in mehreren Mikrocontrollern, zentralen Recheneinheiten (CPUs), Rechenkernen, anwender-programmierbare Gatterarrays (FPGAs), programmierbare Logikbauelemente (PLDs), virtuelle Geräte, die durch eine oder mehrere darunter liegende Recheneinrichtungen ausgeführt werden, oder jede andere Konfiguration oder Hardware und/oder Software durchgeführt, ausgeführt oder verkörpert werden.

Claims

Verfahren, das aufweist: Ausgeben eines ersten Pegels einer Ausgangsspannung an eine wiederaufladbare Batterie von einem Batterieladegerätes, wobei die wiederaufladbare Batterie mittels eines Ladekabels mit dem Batterieladegerät gekoppelt ist; und Anwenden eines Kompensationsstroms als Reaktion auf einen Hinweis auf eine veränderte Ausgangsspannung auf ein oder mehrere Elemente des Batterieladegeräts einschließlich eines Nulldurchgangs-(ZC)-Pins und eines ausgewählten Widerstands, wobei der ausgewählte Widerstand basierend auf dem Ladekabel festgelegt ist, das das Batterieladegerät mit der wiederaufladbaren Batterie koppelt; wobei das Anwenden des Kompensationsstroms auf den ZC-Pin und den ausgewählten Widerstand eine Anpassung der Ausgangsspannung von dem ersten Pegel der Ausgangsspannung auf einen zweiten Pegel der Ausgangsspannung, die dem von der Impedanz des ausgewählten Ladekabels herrührenden Spannungsabfall bewirkt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Hinweis auf die veränderte Ausgangsspannung weiterhin aufweist: Betreiben eines primärseitigen Regelungs-(PSR)-Controllers, wobei der PSR-Controller die der wiederaufladbaren Batterie zugeführte Leistung steuert, wobei das Steuern der der wiederaufladbaren Batterie zugeführten Leistung aufweist: Abtastasten einer Nulldurchgangs-(ZC)-Spannung an einem ZC-Pin des PSR-Controllers, um ein abgetastetes ZC-Ausgangsspannungssignal zu erzeugen; Erzeugen einer Ausgangsspannung eines Konstantspannungssteuer-(CVC)-Moduls als Funktion des abgetasteten ZC-Ausgangsspannungssignals; Abtasten einer Ausgangsspannung des Batterieladegeräts, um ein abgetastetes Ausgangsspannungssignal zu erzeugen; Erzeugen eines Kompensationsstroms durch ein Kompensationsstromsteuermodul an dem ZC-Pin als Funktion der abgetasteten Ausgangsspannung; wobei der Kompensationsstrom und der Widerstand so ausgestaltet sind, dass sie dem ZC-Pin eine Offsetspannung zuführen, um einen Spannungsabfall aufgrund der Impedanz des ausgewählten Ladekabels auszugleichen; und Vergleichen des abgetasteten Ausgangsspannungssignals mit einem Messspannungssignal, das auf einen Primärwicklungsstrom des Transformators schließen lässt, um das Batterieladegerät und das Laden der wiederaufladbaren Batterie zu steuern.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der ausgewählte Widerstand ein erster Widerstand ist, der mit einem zu einem Kondensator parallelen zweiten Widerstand gekoppelt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das Kompensationsstromsteuermodul weiterhin das Begrenzen der abgetasteten Ausgangsspannung durch ein Maximalstrombegrenzungsmodul umfasst, wobei das Begrenzen der abgetasteten Ausgangsspannung den Kompensationsstrom begrenzt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2–4, wobei die abgetastete Ausgangsspannung eine Ausgangsspannung des CVC-Moduls ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2–4, wobei die abgetastete Ausgangsspannung eine Spitzenmessspannung an einem Strommess-(CS)-Pin des PSR-Controllers ist, die auf den Spulenstrom durch die Primärwicklung des Transformators schließen lässt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2–6, wobei das ZC-Abtastmodul ein Abtast-und-Halte-Modul ist, das die an dem ZC-Pin ermittelte Spannung abtastet und hält.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2–7, wobei das CVC-Modul ein Proportional-Integral-(PI)-Controller ist und wobei der Proportional-Integral-(PI)-Controller dazu ausgebildet ist, eine PI-Controllerausgangsspannung als Funktion des abgetasteten ZC-Ausgangsspannungssignals von dem ZC-Abtastmodul zu erzeugen.
Batterieladegerät, das aufweist: einen Transformator, der eine Primärwicklung und eine Hilfswicklung aufweist; einen primärseitigen Regelungs-(PSR)-Controller, der aufweist: einen Nulldurchgangs-(ZC)-Pin; ein ZC-Abtastmodul, wobei das ZC-Abtastmodul an dem ZC-Pin eine ZC-Spannung abtastet; ein Konstantspannungssteuer-(CVC)-Modul, wobei der PSR-Controller basierend auf der abgetasteten ZC-Spannung an dem ZC-Pin eine Spannung an die wiederaufladbare Batterie ausgibt; und ein Kompensationsstromsteuermodul, das aufweist: ein Abtast-und-Halte-(S/H)-Modul, wobei das S/H-Modul eine Ausgangsspannung abtastet und hält; einen Spannung-nach-Strom-Erzeuger, wobei der Spannung-nach-Strom-Erzeuger dazu ausgebildet ist, einen Kompensationsstrom als Funktion der abgetasteten Ausgangsspannung zu erzeugen; und wobei das Kompensationsstromsteuermodul mit dem ZC-Pin gekoppelt ist: und einen einstellbaren Offsetspannungsschaltkreis, der aufweist: einen ausgewählten Widerstand, wobei der Widerstand basierend auf einem ausgewählten Ladekabel ausgewählt ist, wobei der Widerstand mit dem ZC-Pin und der Hilfswicklung lösbar gekoppelt ist, und wobei durch den Kompensationsstrom und den Widerstand an dem ZC-Pin eine Offset-Spannung erzeugt wird, die dem Spannungsabfall aufgrund der Impedanz des ausgewählten Ladekabels entspricht.
Batterieladegerät gemäß Anspruch 9, wobei das Kompensationsstromsteuermodul weiterhin ein Maximalstrombegrenzungsmodul aufweist, wobei das Maximalstrombegrenzungsmodul den Kompensationsstrom begrenzt.
Batterieladegerät gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die abgetastete Ausgangsspannung des Kompensationsstromsteuermoduls eine Ausgangsspannung des CVC-Moduls ist.
Batterieladegerät gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die abgetastete Ausgangsspannung des Kompensationsstromsteuermoduls eine Spitzenmessspannung an einem Strommess-(CS)-Pin des PSR-Controllers ist, die auf den Spulenstrom durch die Primärwicklung des Transformators schließen lässt.
Batterieladegerät gemäß einem der Ansprüche 9–12, wobei der ausgewählte Widerstand des einstellbaren Offsetspannungsschaltkreises ein erster Widerstand ist, der mit einem zu einem Kondensator parallelen zweiten Widerstand gekoppelt ist.
Batterieladegerät gemäß einem der Ansprüche 9–13, wobei das ZC-Abtastmodul ein Abtast-und-Halte-Modul ist, das die Spannung an dem ZC-Pin Spannung abtastet und hält.
Batterieladegerät gemäß einem der Ansprüche 9–14, wobei das CVC-Modul ein Proportional-Integral-(PI)-Controller ist und wobei der Proportional-Integral-(PI)-Controller dazu ausgebildet ist, eine PI-Controllerausgangsspannung als Funktion des abgetasteten ZC-Ausgangsspannungssignals von dem ZC-Abtastmodul zu erzeugen.
Batterieladegerät gemäß einem der Ansprüche 9–15, wobei der PSR-Controller weiterhin einen Nulldurchgangsdetektor aufweist.
Batterieladegerät gemäß einem der Ansprüche 9–16, wobei der PSR-Controller weiterhin einen Oszillator aufweist.
Schaltkreis, der aufweist: einen Transformator mit einer Primärwicklung und einer Hilfswicklung; einen primärseitigen Regelungs-(PSR)-Controller, der aufweist: einen Nulldurchgangs-(ZC)-Pin; ein ZC-Abtastmodul, wobei das ZC-Abtastmodul an dem ZC-Pin eine ZC-Spannung abtastet; ein Konstantspannungssteuer-(CVC)-Modul, wobei der PSR-Controller basierend auf der an dem ZC-Pin abgetasteten ZC-Spannung eine Ausgangsspannung an eine wiederaufladbare Batterie ausgibt; und ein Kompensationsstromsteuermodul, das aufweist: ein Abtast-und-Halte-(S/H)-Modul, wobei das S/H-Modul die Ausgangsspannung abtastet und hält; einen Spannung-nach-Strom-Erzeuger, wobei der Spannung-nach-Strom-Erzeuger dazu ausgebildet ist, einen Kompensationsstrom als Funktion der abgetasteten Ausgangsspannung zu erzeugen; und wobei das Kompensationsstromsteuermodul mit dem ZC-Pin gekoppelt ist; und einen einstellbaren Offsetspannungsschaltkreis, der aufweist: einen ausgewählten Widerstand, wobei der Widerstand basierend auf einem ausgewählten Ladekabel ausgewählt ist, wobei der Widerstand mit dem ZC-Pin und der Hilfswicklung lösbar gekoppelt ist, und wobei durch den Kompensationsstrom und den Widerstand an dem ZC-Pin eine Offset-Spannung erzeugt wird, die dem Spannungsabfall entspricht, der von der Leitungsimpedanz des ausgewählten Ladekabels herrührt.
Schaltkreis gemäß Anspruch 18, wobei der PSR-Controller weiterhin aufweist: einen Komparator, der dazu ausgebildet ist, einen Transistor zu steuern und die wiederaufladbare Batterie über das Ladekabel zu laden; wobei der Komparator einen ersten Eingangsknoten und einen zweiten Eingangsknoten aufweist; wobei der Komparator dazu ausgebildet ist, durch Vergleichen einer Ausgangsspannung des CVD-Moduls an dem ersten Eingangsknoten des Komparators mit einem Messspannungssignal an dem zweiten Eingangsknoten des Komparators, das auf einen durch eine Primärwicklung des Transformators fließenden Spulenstrom schließen lässt, an einem Ausgangsknoten des Komparators ein Steuersignal zu erzeugen, wobei der Komparator dazu ausgebildet ist, an dem Ausgangsknoten des Komparators das Steuersignal zum Steuern des Schaltens eines Transistors und die Erzeugung der Ausgangsspannung zu erzeugen, und wobei der Komparator eine geregelte Ausgangsspannung hervorbringt, um das Laden der wiederaufladbaren Batterie zu steuern.
Schaltkreis gemäß einem der Ansprüche 18 oder 20, wobei der ausgewählte Widerstand des einstellbaren Offsetspannungsschaltkreises ein erster Widerstand ist, der mit einem zu einem Kondensator parallelen zweiten Widerstand gekoppelt ist.