DE102015101872A1

DE102015101872A1 - Switched-Mode Power Conversion

Info

Publication number: DE102015101872A1
Application number: DE102015101872.1A
Authority: DE
Inventors: Marc Fahlenkamp; Torsten Hinz; Martin Krüger
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2015-08-27
Also published as: US20150244246A1; CN104868738B; US9893602B2; CN104868738A

Abstract

Gemäß einer Ausgestaltung enthält ein Verfahren zum Betrieb eines Leistungsschaltwandlers das Steuern eines Schaltelements in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen, bei denen das Schaltelement so gesteuert wird, dass er für eine Einschaltperiode einschaltet, und daraufhin so gesteuert wird, dass es für eine Ausschaltperiode ausschaltet; das zwei- oder mehrfache Abtasten eines Rückkopplungssignals während des Steuerzyklus; wobei das Rückkopplungssignal ein Signal aufweist, das einen Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, und Rauschen. Das Verfahren umfasst ferner das Filtern des abgetasteten Rückkopplungssignals, um das Signal, das den Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, aus dem abgetasteten Rückkopplungssignal zu extrahieren, und das Steuern des Schaltelements gemäß dem gefilterten Rückkopplungssignal.

Description

Diese Anwendung beansprucht den Nutzen der U.S. Provisional Anmeldung Nr. 61/944,821, die am 26. Februar 2014 eingereicht wurde, wobei diese Anmeldung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin eingebunden wird.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft einen Leistungsschaltwandler, ein Verfahren, das dazu ausgebildet ist, einen Leistungsschaltwandler zu betreiben, sowie eine maschinenlesbare Speichereinrichtung, die maschinenausführbare Anweisungen speichert, die als Reaktion auf die Ausführung bewirken, dass eine verarbeitende Komponente Operationen ausführt.
HINTERGRUND
Jedes Mal, wenn bei einem Leistungsschaltwandler ein Schalter wie beispielsweise ein Transistor ein- oder ausgeschaltet wird, wird im Verhältnis zu dem geschalteten Strom und der geschalteten Spannung Energie dissipiert. Die mit dem Schaltbetrieb verbundenen Leistungsverluste, welche als Schaltverluste bezeichnet werden, stellen bei herkömmlichen Leistungsschaltwandlern eine signifikante Quelle von Leistungsdissipation und damit eine signifikante Quelle für Unwirtschaftlichkeit dar. Zusätzlich zu ansteigenden Schaltverlusten erhöhen große Änderungsraten von Spannungen und/oder Strömen (d. h. dv/dt und/oder di/dt) zum Zeitpunkt des Schaltübergangs die Belastung auf den Schalter und den Umfang der durch den Schalter erzeugten elektromagnetischen Störstrahlung (EMI). Es wurden einige Schaltschemata entwickelt, die bei Leistungsschaltwandlern den Vorteil von Resonanz nutzen, um den Schalter zu Zeiten einzuschalten, zu denen sich die an dem Schalter angelegten Spannungen bei einem lokalen Minimum befinden, das als Tal bezeichnet wird. Andere Schaltschemata verwenden eine konstante Schaltfrequenz oder eine Frequenz bestimmter Bursts.
ÜBERBLICK
Ein Verfahren, das zum Betrieb eines Leistungsschaltwandlers ausgebildet ist, bei dem der Leistungswandler so betrieben werden kann, dass er bei einer Schaltfrequenz eines Schaltelements in dem Leistungswandler eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung konvertiert, weist auf: Ein Verfahren, zum Betrieb eines Leistungsschaltwandlers, bei dem der Leistungswandler so betrieben werden kann, dass er bei einer Schaltfrequenz eines Schaltelements in dem Leistungswandler eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung konvertiert; wobei das Verfahren das Steuern des Schaltelements in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen, bei denen das Schaltelement so gesteuert wird, dass es für eine Einschaltperiode einschaltet, und daraufhin so gesteuert wird, dass es für eine Ausschaltperiode ausschaltet, aufweist; das zwei- oder mehrfache Abtasten eines Rückkopplungssignals während des Steuerzyklus; wobei das Rückkopplungssignal ein Signal aufweist, das einen Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, und Rauschen; das Filtern des abgetasteten Rückkopplungssignals, um das Signal, das den Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, aus dem abgetasteten Rückkopplungssignal zu extrahieren; und das Steuern des Schaltelements gemäß dem gefilterten Rückkopplungssignal.
Ein Leistungsschaltwandler, der so betrieben werden kann, dass er bei einer Schaltfrequenz eines Schaltelements in dem Leistungswandler eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung konvertiert, weist eine Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, das Schaltelement in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen, bei denen das Schaltelement so gesteuert wird, dass es für eine Einschaltperiode einschaltet, und daraufhin so gesteuert wird, dass es für eine Ausschaltperiode ausschaltet, zu steuern; wobei die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet ist, ein Rückkopplungssignal während des Steuerzyklus zwei- oder mehrfach zu abzutasten; wobei das Rückkopplungssignal ein Signal aufweist, das einen Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, und Rauschen; das abgetastete Rückkopplungssignal zu filtern, um das Signal, das den Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, aus dem abgetasteten Rückkopplungssignal zu extrahieren; und das Schaltelement gemäß dem gefilterten Rückkopplungssignal zu steuern.
Eine maschinenlesbare Speichereinrichtung speichert maschinenausführbare Anweisungen, die als Reaktion auf die Ausführung, eine verarbeitende Komponente dazu zu veranlassen, ein Schaltelement eines Leistungsschaltwandlers in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen zu steuern, bei denen das Schaltelement so gesteuert wird, dass es für eine Einschaltperiode einschaltet, und daraufhin so gesteuert wird, dass es für eine Ausschaltperiode ausschaltet; ein Rückkopplungssignal während des Steuerzyklus zwei- oder mehrfach abzutasten; wobei das Rückkopplungssignal ein Signal aufweist, das einen Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, und Rauschen; das abgetastete Rückkopplungssignal zu filtern, um das Signal, das den Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, aus dem abgetasteten Rückkopplungssignal zu extrahieren; und das Schaltelement gemäß dem gefilterten Rückkopplungssignal zu steuern.
Andere Wandler, Verfahren, Software, Merkmale und Vorteile sind oder werden für jemanden mit Fachkenntnissen beim Studium der folgenden Figuren und der ausführlichen Beschreibung erkennbar. Es ist beabsichtigt, dass alle derartigen zusätzlichen Wandler, Verfahren, Programme, Merkmale und Vorteile, die in dieser Beschreibung enthalten sind, im Bereich der Erfindung liegen und durch die nachfolgenden Ansprüche geschützt sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das System kann unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen und die Beschreibung besser verstanden werden. Über die gesamten Ansichten hinweg bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile.
1 ist ein Schaltbild, das einen ersten beispielhaften Leistungsschaltwandler veranschaulicht;
2 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Betriebsverfahren eines Leistungsschaltwandlers veranschaulicht;
3 ist ein Schaltbild, das einen zweiten beispielhaften Leistungsschaltwandler veranschaulicht;
4 ist ein Diagramm, das Eingangs- und Ausgangssignale einer Schaltersteuerungseinheit in dem in 3 gezeigten, beispielhaften Leistungsschaltwandler veranschaulicht;
5 ist ein Diagramm, das Eingangs- und Ausgangssignale eines Transformators bei dem in 3 gezeigten beispielhaften Leistungsschaltwandler veranschaulicht;
6 ist ein Diagramm, das Zeitablaufsdiagramme der Wellenformen des Eingang-(Primär)-Stroms, des Ausgangs-(Sekundär)-Stroms und das zugehörige Gatesignal des Leistungshalbleiterschalters bei DCM (a) und CCM (b) veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das den Abtastprozess des Rückkopplungssignals bei dem in 3 gezeigten Leistungswandler veranschaulicht.
8 ist ein Schaltbild eines Abtast- und Filtermoduls, das einen linearen Prädiktor einsetzt.
9 ist ein Schaltbild eines Abtast- und Filtermoduls, das ein Notch-Filter einsetzt.
10 ist ein Schaltbild eines Abtast- und Filtermoduls, das unter Verwendung von inversem Multiplexing, Verzögerung und Multiplexing pro Schaltzyklus ein oder mehr geeignete Abtastungen auswählt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG ERLÄUTERNDER AUSGESTALTUNGEN
Bezugnehmend auf 1 kann ein beispielhafter Leistungsschaltwandler eine Leistungswandlereinheit 100, z. B. einen DC-DC-Sperrwandler mit einem Schaltelement 101, aufweisen, ein magnetisches Element wie beispielsweise einen Transformator 102, sowie andere (nicht gezeigte) Teile wie beispielsweise Gleichrichter, Kondensatoren, etc. Die Leistungswandlereinheit 100 weist einen Eingang auf, dem eine DC-Spannung, eine Bulk-Spannung V_BULK, zugeführt wird, und einen Ausgang, der einer Last 103 eine Ausgangsspannung V_OUT zuführt. Bei dem Schaltelement 101 kann es sich um einen Halbleiterschalter wie beispielsweise einen Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET), einen Bipolar-Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder dergleichen handeln, der dazu ausgebildet ist, den Transformator gemäß einem entsprechenden Steuersignal mit der Spannung V_BULK zu verbinden. Der Leistungsschaltwandler kann außerdem ein Stromfühlmodul 104 enthalten, das ein Stromfühlsignal bereitstellt, z. B. eine (primäre) Stromfühlspannung V_CS, die den durch eine Primärwicklung des Transformators 102 fließenden Strom repräsentiert. Eine Schaltersteuerungseinheit 105 ist dazu ausgebildet, ein Steuersignal V_GD zu erzeugen, das dem Schaltelement 101 zugeführt wird, um das Schaltelement 101 entsprechend dem Steuersignal V_GD einzuschalten (leitend) und auszuschalten (nichtleitend). Wenn es sich bei dem Schaltelement 101 um einen MOSFET oder einen IGBT handelt, kann das Steuersignal V_GD dessen Gate zugeführt werden.
Die Schaltersteuerungseinheit 105 ist dazu ausgebildet, den Schaltbetrieb der Leistungswandlereinheit 100 zu steuern. Bei den folgenden Beispielen ist die Schaltersteuerungseinheit 105 dazu ausgebildet, die Leistungswandlereinheit 100 so zu steuern, dass sie zumindest in einer von einer Mehrzahl von Betriebsarten wie beispielsweise einem quasi-resonanten Modus arbeitet, d. h. einem selbstoszillierenden Modus. Die Steuereinheit 10 kann weiterhin dazu ausgebildet sein, die Stromfühlspannung V_CS mit einer Referenzspannung zu vergleichen. Das Steuersignal V_GD ist so eingestellt, dass es einen in dem Transformator 102 fließenden Primärstrom abschaltet, wenn das Stromfühlsignal V_CS gleich der Referenzspannung ist oder diese übersteigt. Im quasi-resonanten Modus kann das Schaltelement 101 eingeschaltet werden, wenn sich die Spannung über dem Schaltelement 101 bei einem (lokalen) Minimum befindet, was auch als Spannungstal oder Tal bekannt ist. Um dies zu erreichen, kann der Leistungsschaltwandler ein Spannungsfühlmodul 106 zur direkten oder indirekten Überwachung des Spannungsabfalls V_D über dem Schaltelement 101 während der Ausschaltzeit des Schaltelements 101 aufweisen, um das Detektieren des Zeitpunkts zu ermöglichen, zu dem sich die Spannung an dem Minimum (Tal) befindet. Eine Rückkopplungsstrecke von dem Leistungsschaltwandlerausgang (d.h. von dem Ausgang einer Leistungsschaltwandlereinheit 100) zu der Schaltersteuerungseinheit 105 kann der Schaltersteuerungseinheit 105 ein zusätzliches Eingangssignal, ein Rückkopplungssignal FB, zuführen. Der Rückkopplungspfad kann eine grundlegende Signalverarbeitung (z. B. PI- oder PID-Regelung) und eine galvanische Trennung (z. B. mittels eines optoelektronischen Kopplers etc.) aufweisen.
Das Schalten in den Tälern minimiert Schaltverluste und elektromagnetische Störstrahlung (EMI). Allgemein wird ein festes Tal aus einer Anzahl von Tälern in Folge, z. B. das erste, zweite oder jedes weitere Tal, als Trigger zur Steuerung zum Einschalten des Schaltelements 101 verwendet. Im quasi-resonanten Betriebszustand korrespondiert die Schaltfrequenz des Leistungsschaltwandlers mit der Last 103 und kann daher breit variieren. Andere Betriebsarten können zum Beispiel kontinuierlicher Stromflussmodus (engl.: "continuous current mode"; CCM), diskontinuierlicher Stromflussmodus (engl.: "discontinuous current mode"; DCM) und Burstmodus sein.
Bezugnehmend auf 2 kann ein beispielhaftes Verfahren zum Betrieb eines Leistungsschaltwandlers die folgenden Prozeduren enthalten, welche in Hardware, Software oder jede Kombination hiervon implementiert werden können. Das Schaltelement wird in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen angesteuert, in denen das Schaltelement so angesteuert wird, dass es für eine Einschaltperiode einschaltet, und nachfolgend so angesteuert wird, dass es für eine Ausschaltperiode ausschaltet (200). Aufsteigende und abfallende Flanken der Einschaltperiode können detektiert und das Abtasten kann für eine erste Zeitperiode (siehe die Zeitperiode TR in 7) vor ansteigenden Flanken und für eine zweite Zeitperiode (siehe die Zeitperiode TF in 7) nach abfallenden Flanken gesperrt werden (201). Ein Rückkopplungssignal wird während der Einschaltperioden oder Ausschaltperioden (oder beiden, den Einschaltperioden und Ausschaltperioden) der Steuerzyklen zweimal oder öfter abgetastet (202), wobei das Rückkopplungssignal ein Signal aufweist, das einen Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, und Rauschen. Dann wird das abgetastete Rückkopplungssignal gefiltert, um aus dem abgetasteten Rückkopplungssignal das Signal zu extrahieren, das den Betriebsparameter repräsentiert (203). Das Schaltelement wird entsprechend dem gefilterten Rückkopplungssignal gesteuert (204). Der Prozess beginnt mit dem nächsten Steuerzyklus erneut (205).
3 zeigt einen weiteren beispielhaften Leistungsschaltwandler (z. B. einen pulsweitenmodulierten Sperrwandler), bei dem eine Schalteinrichtung 304 so betrieben werden kann, dass sie einen Transformator 300 mit einer DC-Eingangsspannung, der Bulk-Spannung V_BULK, verbindet, und die von einer Primärwicklung 301 an die Sekundärwicklung 302 des Transformators 300 abgegebene Leistung steuert. In dem Transformator 300 wird Energie gespeichert, wenn die Schalteinrichtung 304 eingeschaltet wird. Wenn die Schalteinrichtung 304 ausgeschaltet wird, wird die Energie des Transformators 300 über einen Gleichrichter 305 zu einem Kondensator 306 und zu einer Last 307 am Ausgang des Leistungswandlers entladen, so dass an der Last 307 eine Ausgangsspannung V_OUT auftritt. Wie in 4 gezeigt, wird zu dieser Zeit entsprechend der Ausgangsspannung V_OUT und dem Wicklungsverhältnis des Transformators 300 in der Primärwicklung 301 des Transformators 300 eine Rückwirkungsspannung (engl.: "reflected voltage") V_R erzeugt. Deshalb ist eine Spannung V_D über der Schalteinrichtung 304 gleich der Bulk-Spannung V_BULK zuzüglich der Rückwirkungsspannung V_R, sobald die Schalteinrichtung 304 ausgeschaltet wird. Die mit der Spannung V_D korrespondierende Energie wird in einem parasitären Kondensator 308 der Schalteinrichtung 304 gespeichert. Nach einer Entladeperiode T_DS ist die Energie des Transformators 300 vollständig entladen, und die in dem parasitären Kondensator 308 gespeicherte Energie fließt durch die Primärwicklung 301 des Transformators 300 zurück zu der Bulk-Spannung V_BULK. Die Kapazität C_j, die jegliche maßgebliche parasitäre Kapazität wie die Drain-Source-Kapazität 308 der Schalteinrichtung 304 oder die Wicklungskapazität des Transformators 300 repräsentiert, und die Induktanz L_P der Primärwicklung 301 bilden einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz f_R als Gleichung (1a) beschrieben werden kann:
Während der Resonanzperiode wird die Energie des parasitären Kondensators 308 von und zu der durch die Primärwicklung 301 bereitgestellte Induktanz hin und her geschickt. Das Entladen des parasitären Kondensators 308 in eine (erste) Talspannung 401 (gefolgt von nachfolgenden Tälern 402 etc.) auf eine Spannung V_D erfolgt während einer Verzögerungszeit Tq. Die Verzögerungszeit Tq ist eine Hälfte der Periode der Quasi-Resonanzperiode und kann als Gleichung (1b) ausgedrückt werden:
Wenn die Schalteinrichtung 304 während der Talspannung 401 über der Schalteinrichtung 304 eingeschaltet wird, können der Schaltverlust und EMI verringert werden.
Der Schaltsteuerschaltkreis 309 empfängt ein Rückkopplungssignal FB, ein Stromfühlsignal V_CS (z.B. eine Spannung, die den Strom repräsentiert), und ein Nulldurchgangsermittlungssignal ZCD, und stellt ein Ausgangssignal V_GD (z. B. eine Spannung) bereit. Das Ausgangssignal V_GD dient zum Steuern der Schalteinrichtung 304 wie beispielsweise einem MOSFET. Die Schalteinrichtung 304 ist außerdem mit einem Transformator 300 gekoppelt, um ein Schaltstromsignal auf einem Stromfühlwiderstand 310 zu erzeugen, der einen Primärstrom I_P, der durch die Primärwicklung 301 fließt, in die Spannung V_CS umzuwandeln, die das Stromfühlsignal bildet. Der Transformator 300 enthält neben der Primärwicklung 301 und der Sekundärwicklung 302 eine Hilfswicklung 303 mit einer Induktanz L_A. Die Primärwicklung 301 ist über die Schalteinrichtung 304 mit der Bulk-Spannung verbunden, und die Sekundärwicklung 302 stellt über den Gleichrichter 305 die Ausgangsspannung des Leistungswandlers bereit. Die Hilfswicklung 303 führt dem Schaltsteuerschaltkreis 309 das Nulldurchgangsermittlungssignal ZCD zu und kann dem Schaltsteuerschaltkreis 309 über eine Gleichrichteranordnung 311 eine Versorgungsspannung zuführen. Eine Ausgangsspannungsfühleinheit 312 ist dazu ausgestattet (z. B. mit einem optischen Koppler und einem PI- oder PID-Regler), das galvanisch getrennte Rückkopplungssignal FB zu erzeugen. Damit ist der Eingang der Ausgangsspannungsfühleinheit 312 mit dem Ausgang des Leistungswandlers gekoppelt und ihr Ausgang ist mit dem betreffenden Eingang der Schaltsteuerschaltkreises 309 gekoppelt, um das Schaltsteuersignal V_GD zur Regelung der Ausgangsspannung V_OUT des Leistungswandlers zu erzeugen.
Wie weiterhin in 3 gezeigt ist, kann die DC-Bulk-Spannung V_BULK anhand eines Brückengleichrichters 313 und eines Glättungskondensators 314 von einer AC-Eingangsspannung V_IN abgeleitet werden. Der Eingang des Schaltsteuerschaltkreises 309 kann eine Steuerregel-Einheit (engl.: "control law unit") wie beispielsweise ein Frequenzregel-Modul (engl.: "frequency law module") 115 enthalten, der aus dem Rückkopplungssignal FB einen Spitzenstromschwellenwert I_PK erzeugt, sowie ein Schaltzeitsignal, das die Schaltzeitperiode T_SW oder die Schaltzeitperiodenschwellenwerte T_SWmin und T_SWmax repräsentiert:
Wie ebenso aus 4 ersichtlich ist, steigt das Stromfühlsignal V_CS, welches den Primärstrom I_P repräsentiert, während der Zeitperiode T_ON, während der das Schaltelement 304 eingeschaltet ist, an, bis der Spitzenstromschwellenwert I_PK erreicht ist, und dann wird das Schaltelement 304 bis zum nächsten Einschalten ausgeschaltet. Die Zeitperiode zwischen ansteigenden Flanken aufeinanderfolgender Einschaltzeitperioden T_ON wird als Schaltzeitperiode T_SW bezeichnet. Das Frequenzregel-Modul 315 kann eine Nachschlagtabelle oder ein Berechnungsmodul enthalten, um aus dem Rückkopplungssignal FB den Spitzenstromschwellenwert I_PK und die Schaltzeitperiode T_SW zu erzeugen. Das Einschalten kann, auch wenn dies in 4 nicht gezeigt ist, nicht nur erfolgen, wenn ein bestimmtes Tal auftritt, sondern es kann alternativ ebenso gut auch zu anderen Zeiten wie beispielsweise beim Nulldurchgang erfolgen.
5 ist ein Zeitverlaufsdiagramm, das die Charakteristik einer Spannung V_AUX über der Hilfswicklung 303 des in 3 gezeigten Leistungswandlers in Verbindung mit dem Transformatorstrom I_L (d. h. dem Primärstrom I_P und dem Sekundärstrom I_S) und dem Ausgangssignal V_GD der Schaltersteuerungseinheit 309 zeigt. Die Signalkurven zwischen einem Zeitpunkt t₁ und einem Zeitpunkt t₅ werden, wenn das Schaltelement 304 wieder eingeschaltet wird, nachdem es zu einem Zeitpunkt t₂ ausgeschaltet wurde, während des Betriebs laufend widerholt. Zum Zeitpunkt t₁ wird das Schaltelement 304 eingeschaltet und der Primärstrom I_P beginnt anzusteigen, bis ein Maximalstrom (der Spitzenstromschwellenwert I_PK) zu einem Zeitpunkt t₂ erreicht wird, zu dem das Schaltelement 304 erneut ausgeschaltet wird. Aufgrund dessen fällt der Primärstrom I_P schnell auf Null ab, während ein Sekundärstrom I_S, der durch die Sekundärwicklung 302 fließt, steil bis zu seinem Maximalwert ansteigt und dann abfällt, bis er zu einem Zeitpunkt t₄ Null erreicht. Während das Schaltelement 304 zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ eingeschaltet ist, ist die Spannung V_AUX über der Hilfswicklung 303 beinahe Null. Wenn das Schaltelement 304 zu dem Zeitpunkt t₂ ausgeschaltet wird, steigt die Spannung V_AUX steil auf eine Maximalspannung. Zwischen den Zeitpunkten t₂ und t₃ (d. h. während einer Beruhigungszeit) kann etwas Überschwingen der Spannung VAUX beobachtet werden, und zwischen den Zeitpunkten t₃ und t₄, wenn der Sekundärstrom I_S auf Null abgefallen ist, fällt die Spannung V_AUX auf einen Wert V_AUX(t₄), der mit Gleichung 3 beschrieben werden kann:
bei der
N_AUX ist die Anzahl der Windungen der Hilfswicklung 303, N_SEC ist die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung 302, und L_S ist die Induktanz der Sekundärwicklung 302.
Entsprechend kann der Abfall der Spannung V_AUX auf einen Wert V_AUX(t₂) zu dem Zeitpunkt t₂ mit Gleichung 5 beschrieben werden:
bei der
N_PRI ist die Anzahl der Windungen der Primärwicklung 301, L_P ist die Induktanz der Primärwicklung 301, und der maximale Primärstrom I_Pmax ist gleich dem maximalen Transformatorstrom I_LPK.
In dem Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten t₄ und t₅ schwingt die Spannung V_AUX erneut über. Beim Betrieb in einer quasi-resonanten Betriebsart wird das Schaltelement 304 erneut eingeschaltet, wenn die Spannung V_AUX ein bestimmtes einer Anzahl von (lokalen) Minimas, Tälern 501–504, erreicht, was bei dem vorliegenden Beispiel zum Zeitpunkt t₅ der Fall ist. Zu dem Zeitpunkt t₅ beginnt der Zyklus von vorne. Im Folgenden wird das Zeitintervall zwischen t₁ und t₂ als Einschaltzeit T_ON bezeichnet, das Zeitintervall zwischen t₂ und t₄ wird als Ausschaltzeit T_OFF bezeichnet, und das Zeitintervall zwischen t₄ und t₅ wird als Wartezeit T_W bezeichnet. Die Einschaltzeit T_ON, die Ausschaltzeit T_OFF und die Wartezeit T_W können mit Gleichungen 7–9 beschrieben werden:
bei denen f_R die Resonanzfrequenz in der quasi-resonanten Betriebsart ist (siehe Gleichung 1), und n die mit eins beginnende Anzahl der Täler in einer Folge, und
bei der f_SW die Schaltfrequenz des Schaltelements 304 ist. Die resultierende Primärleistung P_P ist gemäß Gleichung 11: P_P = 1 / 2·L_P·I 2 / LPK·f_SW (11)
Das Nulldurchgangssignal ZCD kann nicht nur die Nulldurchgänge der Hilfsspannung V_AUX bereitstellen, sondern es kann auch die Basis für die Berechnung der Bulk-Spannung V_BULK und der Ausgangsspannung V_OUT bilden. Allerdings können andere Möglichkeiten, jene Parameter zu bestimmen, ebenso gut eingesetzt werden.
Anstelle der in den in 4 und 5 dargestellten quasi-resonanten Betriebsart können alternative Betriebsarten wie beispielsweise die beiden in den Zeitablaufdiagrammen gemäß 6 gezeigten Betriebsarten eingesetzt werden. Die Diagramme in der linken Spalte beziehen sich auf den diskontinuierlichen Stromflussmodus (DCM), wohingegen sich die Diagramme in der rechten Spalte auf den kontinuierlichen Stromflussmodus (CCM) beziehen. Die Auswahl eines bestimmten Betriebsmodus kann von dem Pegel der Bulk-Spannung V_BULK abhängen. Bei DCM und CCM können die Zeitpunkt t₆ und t₁₀, bei denen der Halbleiterschalter eingeschaltet wird, und die Zeitpunkte t₇ und t₁₁, bei denen der Halbleiterschalter ausgeschaltet wird, zeitgetriggert oder ereignisgetriggert sein. Bei einem Leistungsschaltwandler, der mit einer erzwungenen Frequenz arbeitet, z. B. einer fixierten Frequenz und einer variablen Einschaltzeit (d.h. einem veränderlichen Tastverhältnis), sind diese Zeitpunkte zeitgetriggert. Bei einem Leistungsschaltwandler, der eine quasi-resonante Oszillation ausführt, können sowohl die Einschaltzeit als auch die Ausschaltzeit ereignisgetriggert sein. Das "Ereignis", das ein Ausschalten des Halbleiterschalters triggert, kann z. B. darin bestehen, dass der Primärstrom I_P einen Schwellenwert erreicht, wohingegen das Ereignis, das ein Einschalten des Halbleiterschalters triggert, darin bestehen kann, dass sich die Spannung über dem Schaltelement an einem (lokalen) Minimum befindet. Für die weitere Diskussion wird als erläuterndes Beispiel ein Sperrwandler betrachtet, der bei einer erzwungenen Frequenz, z. B. einer fixierten Frequenz f_SW (f_SW = T_SW ^–1) betrieben wird und der ein veränderliches Tastverhältnis D (D = T_ON/T_SW) aufweist.
Die folgenden Betrachtungen gehen von einem stationären DCM-Betrieb aus, wie er in den Diagrammen in der linken Spalte von 6 veranschaulicht ist. Ein Schaltzyklus beginnt zu einem Zeitpunkt t₁ und endet zu einem Zeitpunkt t₉, zu dem der nachfolgende Schaltzyklus beginnt. Die Periode T_SW von einem Zyklus kann wie folgt berechnet werden: T_SW = (t₆ – t₆) = f_SW (12).
Das Steuersignal (z. B. die Gatespannung V_GD), das den Schaltzustand des Schaltelements 304 steuert, wird zu einem Zeitpunkt t₆ eingeschaltet und zu dem Zeitpunkt t₇ ausgeschaltet. Die Einschaltzeit T_ON kann berechnet werden als T_ON = (t₇ – t₆) = D·T_SW = D·(t₉ – t₆), (13) wobei D das Tastverhältnis bezeichnet (D ∊ [0, 1]). Die verbleibende Zeit eines Zyklus' ist die Ausschaltzeit T_OFF, die berechnet werden kann als T_OFF = (t₉ – t₇) = (1 – D)·T_SW. (14).
Während der Einschaltzeit T_ON steigt der Primärstrom I_P von Null bis zu seinem Spitzenwert I_PP. Der Gradient der Stromrampe ist V_BULK/L_P (L_P repräsentiert die Induktanz der Primärwicklung), was nahezu konstant ist, wenn sich die Eingangsspannung V_BULK während eines Zyklus nicht signifikant ändert. Zum Zeitpunkt t₂ kann die in der Primärwicklung gespeicherte Energie E_DCM berechnet werden als E_DCM(t₇) = L_P·I_PP ²/2. (15).
Da das Schaltelement 304 zum Zeitpunkt t₇ ausgeschaltet wird, wird die Energie E_DCM durch induktive Kopplung von der Primärseite auf die Sekundärseite des Transformators 300 "übertragen". Der Sekundärstrom I_S ist während der Einschaltzeit T_ON Null (da die Gleichrichterdiode 305 in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist) und fällt zum Zeitpunkt t₇ von seinem anfänglichen Spitzenwert I_SP ab auf Null, das zum Zeitpunkt t₈ erreicht ist. Der Sekundärstrom I_S bleibt zwischen den Zeitpunkten t₈ und t₉ Null. Es wird darauf hingewiesen, dass in der vorliegenden Diskussion Verzögerungszeiten (Anstiegs- und Abfallzeiten) vernachlässigt werden, um die Aufmerksamkeit auf die Grundpunktion der Schaltung zu fokussieren. Der sekundäre Spitzenstrom I_SP erfüllt die Gleichung E_DCM(t₇) = L_S·I_SP ²/2 = L_P·I_PP ²/2, wobei L_S wiederum die Induktanz der Sekundärwicklung repräsentiert. Der Gradient der sekundären Stromrampe während der Ausschaltzeit T_OFF ist (V_OUT + V₃₀₅)/L_S, wobei V₃₀₅ die Vorwärtsspannung der Gleichrichterdiode 305 ist. Im Gegensatz zu CCM fällt der Sekundärstrom I_S (beginnend bei I_SP) bei DCM während eines Schaltzyklus auf Null, wohingegen dies während CCM – im vorliegenden Beispiel zur Zeit t₇ – nicht der Fall ist.
Der kontinuierliche Stromflussmodus (CCM) ist in den Diagrammen in der rechten Spalte von 6 veranschaulicht. Ein Schaltzyklus startet zum Zeitpunkt t₅ und endet bei dem Zeitpunkt t₇, zu dem der nachfolgende Schaltzyklus beginnt. Im stationären Betrieb ist der anfängliche Primärstrom I_P0 (I_P0 = I_P(t₁₀)), der bei DCM gleich Null wäre, bei CCM größer als Null, das die in den Transformatorwicklungen L_P und L_S "gespeicherte" Energie E_CCM während der Ausschaltzeit T_OFF niemals auf Null fällt. Zum Zeitpunkt t₅ wird der Halbleiterschalter geschlossen (das Steuersignal V_GD befindet sich auf einem High-Pegel), und der Primärstrom I_P beginnt von dem anfänglichen Wert I_P0 auf den Spitzenpegel I_PP anzusteigen, wobei I_PP = I_P0 + ∆I_P. Wenn der Primärstrom zum Zeitpunkt t₁₁ seinen Spitzenwert I_PP (festgelegt durch einen Strom-Schwellenwert) erreicht, wird das Schaltelement 304 ausgeschaltet und der Sekundärstrom fällt von seinem Spitzenwert I_SP auf seinen Endwert I_S0 ab, wobei I_SP = I_S0 + ∆I_S. Die in dem Transformator "gespeicherte" Energie variiert von E_CCMmin = L_S·I_S0 ²/2 = L_P·I_P0 ²/2 bis E_CCMmax = L_S·I_SP ²/2 = L_P·I_PP ²/2. Zum Zeitpunkt t₁₂ beginnt der Zyklus erneut, der Sekundärstrom I_S wird durch die Gleichrichterdiode 305 blockiert, und der Primärstrom "springt" auf seinen anfänglichen Wert I_P0 und steigt wie in dem vorangehenden Zyklus an.
Bezugnehmend auf 7 wird der in 3 gezeigte Leistungswandler beispielsweise im DCM betrieben, so dass der Primärstrom während der Einschaltzeitperiode T_ON des Schaltelements 304 bis zu seinem Spitzenwert I_PP ansteigt, und wobei das Schaltelement 304 für die Zeitperiode T_OFF ausgeschaltet wird und der Sekundärstrom I_S vom Spitzenwert I_SP auf Null abfällt. Eine Einschaltzeitperiode T_ON und eine Ausschaltzeitperiode T_OFF bilden einen Steuerzyklus. Um die Ausgangsspannung(-Leistung) bei einem gewünschten Wert zu halten, werden Parameter wie beispielsweise die Ausgangsspannung etc. mittels einer Ausgangsspannungsfühleinheit 312 überwacht, die das Rückkopplungssignal FB dem vollständig oder teilweise digitalen Schaltsteuerschaltkreis 309 zuführt. Die Ausgangsspannungsfühleinheit 312 kann eine grundlegende Signalverarbeitung (z. B. PI- oder PID-Regelung) und eine galvanische Trennung (z.B. anhand von optoelektronischen Kopplern etc.) bereitstellen. Insbesondere kann die PI- oder PID-Regelung Rauschen wie beispielsweise Spannungsrippel verstärken, die sich mit der Ausgangsspannung V_OUT überlagern können, so dass das Rückkopplungssignal FB einen relativ großen Anteil an Rauschen enthalten kann. In 7 wird davon ausgegangen, dass das Rückkopplungssignal FB nahezu konstant aber durch Rauschen in Form von sinusförmigen Rippels überlagert ist. Wenn man während der Ausschaltperiode T_OFF nur einmal abtastet, kann das Rauschen zu einer nicht korrekten Beurteilung der Ausgangsspannung V_OUT führen, da nur diese spezielle Abtastung, die einen beträchtlichen Anteil an Rauschen enthalten kann, als Basis für die nachfolgende Steuerung des Schaltelements 304 dient. Allerdings gibt das zwei- oder mehrfache Abtasten des Rückkopplungssignals FB (d. h. zu s Zeiten T_SAMx, x = 1, 2, ... s, s ≥ 2) während der Einschaltperioden und/oder Ausschaltperioden des Steuerzyklus ein wesentliches klareres Bild des Rückkopplungssignals FB, das ein Signal, das einen Betriebsparameter (z. B. die Ausgangsspannung V_OUT) des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, enthält, und Rauschen. Auch wenn weitere Abtastungen genauer sind, ist im Rückkopplungssignal FB nach wie vor Rauschen (z. B. Spannungsrippels) enthalten. Um das Rauschen zu eliminieren können Filter, z. B. dedizierte digitale Filter, wie sie in den 8–10 gezeigt sind, eingesetzt werden. Der Leistungswandler kann zusätzliches Rauschen in den ansteigenden und fallenden Flanken RE, FE der Einschaltperioden des Schaltelements 304 erzeugen. Um dies zu vermeiden, wird das Schaltrauschen abgetastet. Das Abtasten kann für eine gewisse Zeitperiode TR kurz bevor oder nachdem ansteigende Flanken RE auftreten und eine gewisse Zeitperiode TF kurz bevor oder nachdem abfallende Flanken FE auftreten, gesperrt werden.
Wie 7 zu entnehmen ist, können während des "Normalbetriebsmodus", d. h. im CCM, DCM oder QRn-Modus, während Ausschaltperioden höhere Abtastraten eingesetzt werden als während der Einschaltphasen. Während des Normalbetriebsmodus wird dediziertes Abtasten mit der Schaltfrequenz synchronisiert, um den nächsten Pulsweitenmodulations-(PWM)-Zyklus festzulegen. Dies kann entweder ganz am Anfang der Einschaltphase durchgeführt werden, um den abgetasteten Wert für die bereits laufende Einschaltphase zu berücksichtigen, oder am Ende der Ausschaltphase im Hinblick auf den nächsten PWM-Zyklus. Die anderen während der Ausschaltphase genommenen Abtastungen können für eine dv/dt-Detektion bei dem Rückkopplungssignal genommen werden, um einen Lastsprung am Ausgang im Voraus zu erkennen. Basierend darauf können z. B. ein unverzüglicher Wechsel zu dem niedrigsten QR-n-Modus oder ein positiver Offset das Kompensationsnetzwerk in der Reaktion auf den Lastsprung unterstützen.
In der Burstmodusbetriebsart kann die Abtastrate im Vergleich zum Normalmodus erhöht werden und sämtliche oder zumindest die Mehrheit der abgetasteten Werte kann ausgewertet werden (z.B. für eine Lastdetektion), wie es gewünscht ist, wenn unverzüglich festgestellt werden soll, ob das Rückkopplungssignal einen Burstmodus-Beendigungsschwellenwert überschritten hat, um den Burstmodus sofort zu beenden. Im Burstmodus gibt es keine Korrelation zwischen abgetasteten Rückkopplungswerten und der Festlegung des PWM-Zyklus. Das Rückkopplungssignal und damit die Abtastungen werden nur für eine Zweipunktregelung verwendet, bei der das Rückkopplungssignal zwischen zwei Schwellenwerten hin- und herschwingt.
8 zeigt ein Abtastmodul 801, das das Rückkopplungssignal FB empfängt und das mit einer Abtastfrequenz f_SAM abtastet, und ein lineares Prädiktor-Modul 802, das nach dem Abtastmodul 801 kommt. Das Ausgangssignal des linearen Prädiktor-Moduls 802, welches ein Signal ist, das das vorhergesagte Rauschen repräsentiert, wird von einem Subtrahierer 803, dessen Ausgangssignal einem PWM-Modulator zugeführt wird, von dem Ausgangssignal des Abtastmoduls subtrahiert. Der PWM-Modulator kann die in 3 gezeigte Frequenzregel-Einheit 315 enthalten. Eine lineare Prädiktion ist eine mathematische Operation, mit der künftige Werte eines zeitdiskreten Signals als lineare Funktion der vorherigen Abtastungen abgeschätzt werden. Sie wird oft bei linearer prädiktiver Kodierung (LPC) eingesetzt und kann als Unterfall der Filtertheorie angesehen werden.
9 zeigt ein Abtastmodul 901, das das Rückkopplungssignal FB empfängt und mit der Abtastfrequenz f_SAM abtastet, sowie ein Notch-Filter-Modul 902, das nach dem Abtastmodul 901 kommt. Das Ausgangssignal des Abtastmoduls 901 wird dem PWM-Modulator zugeführt, der die in 3 gezeigte Frequenzregel-Einheit 315 enthalten kann. Die Durchlassfrequenz des Notch-Filter-Moduls 902 kann mit einem Steuersignal CF gesteuert werden, um lediglich erwünschte Signale passieren zu lassen und unerwünschte Rauschsignale vom Passieren abzuhalten.
10 zeigt ein Abtastmodul 1001, das das Rückkopplungssignal FB empfängt, und ein Notch-Filter-Modul 902, das nach dem Abtastmodul 901 kommt.
10 zeigt ein Abtastmodul 1001, das das Rückkopplungssignal FB empfängt und mit der Abtastfrequenz f_SAM abtastet, und ein Invers-Multiplexer-Modul 1002, das nach dem Abtastmodul 1001 kommt und das eine Mehrzahl von Ausgangssignalen bereitstellt. Die Ausgangssignale können in einem Pufferspeichermodul 1003 gespeichert werden. Ein oder mehr der verfügbaren Ausgangssignale werden durch eine Auswahleinheit 1004 für die PWM-Modulation ausgewählt. Der PWM-Modulator kann die in 3 gezeigte Frequenzregel-Einheit 315 enthalten. Auswahlkriterien können sein, dass die letzte vor dem PWM-Modulations-Update verfügbare Abtastung genommen wurde, oder dass diejenigen Abtastungen, bei denen die geringste Verfälschung des Schaltens erwartet wird, genommen wurden.
Während verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben wurden, ist für Fachleute erkennbar, dass im Rahmen der Erfindung wesentlich mehr Ausgestaltungen und Implementierungen möglich sind. Entsprechend darf die Erfindung außer im Licht der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente nicht beschränkt werden.
In einem oder mehreren Beispielen können die hier beschriebenen Funktionen wenigstens teilweise hardwaremäßig implementiert werden, wie etwa durch spezielle Hardwarekomponenten oder einen Prozessor. Allgemeiner können die Techniken hardwaremäßig, durch Prozessoren, Software, Firmware oder irgendeine Kombination davon implementiert werden. Bei Implementierung in Software können die Funktionen als eine oder mehrere Anweisungen oder als Code auf einem maschinenlesbaren Medium gespeichert oder über ein solches übertragen werden und durch eine auf Hardware basierende Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Zu maschinenlesbaren Medien können maschinenlesbare Speichermedien gehören, welche einem physisch greifbaren Medium wie etwa einem Datenspeichermedium entsprechen, oder Kommunikationsmedien, wozu ein beliebiges Medium gehört, welches eine Übertragung eines Computerprogramms von einem Ort zu einem anderen ermöglicht, z B. gemäß einem Kommunikationsprotokoll. Auf diese Weise können maschinenlesbare Medien allgemein physisch greifbare maschinenlesbare Speichermedien enthalten, die nicht flüchtig sind (1), oder (2) ein Kommunikationsmedium wie etwa einem Signal oder einer Trägerwelle. Datenspeichermedien können beliebige verfügbare Medien sein, auf die durch einen oder mehrere Computer oder einen oder mehrere Prozessoren zugegriffen werden kann, um Anweisungen, Code und/oder Datenstrukturen zur Implementierung der in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken abzurufen. Ein Computerprogrammprodukt kann ein maschinenlesbares Medium aufweisen.
Beispielsweise, jedoch ohne Einschränkung, können solche maschinenlesbaren Speichermedien RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM oder andere optische Plattenspeicher, magnetische Plattenspeicher oder andere magnetische Speichereinrichtungen, Flash-Speicher oder jedes andere Medium sein, das verwendet werden kann, um gewünschten Programmcode in der Form von Anweisungen oder Datenstrukturen zu speichern und auf das durch eine Maschine zugegriffen werden kann. Außerdem kann jede Verbindung zutreffend als ein maschinenlesbares Medium, d. h. ein maschinenlesbares Übertragungsmedium, bezeichnet werden. Wenn zum Beispiel Anweisungen von einer Website, einem Server oder einer anderen entfernten Quelle unter Verwendung eines Koaxialkabels, eines Glasfaserkabels, eines verdrillten Adernpaares, einer digitalen Teilnehmerleitung (Digital Subscriber Line, DSL) oder drahtloser Techniken, wie etwa Infrarot, Funkwellen und Mikrowellen, übertragen werden, dann werden. das Koaxialkabel, das Glasfaserkabel, das verdrillte Adernpaar, DSL oder die drahtlosen Techniken, wie etwa Infrarot, Funkwellen und Mikrowellen, von der Definition des Mediums mit umfasst. Es versteht sich jedoch, dass maschinenlesbare Speichermedien und Datenspeichermedien nicht Verbindungen, Trägerwellen, Signale oder andere transiente Medien mit beinhalten, sondern dass sich der Begriff vielmehr auf nicht transiente, physisch greifbare Medien bezieht. Der Begriff ”Platte”, wie er hier verwendet wird, beinhaltet Kompaktplatte (Compact Disc, CD), Laserdisc, optische Platte, Digital Versatile Disc (DVD), Diskette und Blue-ray Disc, wobei ”Disks” Daten gewöhnlich magnetisch reproduzieren, während ”Discs” Daten optisch mit Lasern reproduzieren. Kombinationen der obigen Medien sind ebenfalls im Bedeutungsumfang von ”maschinenlesbare Medien” enthalten.
Anweisungen können durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden, wie etwa eine oder mehrere Zentraleinheiten (Central Processing Units, CPUs), digitale Signalprozessoren (DSPs), Altzweck-Mikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits, ASICs), feldprogrammierbare Logikschaltungen (Field Programmable Logic Arrays, FPGAs) oder andere äquivalente integrierte oder diskrete logische Schaltungsanordnungen. Dementsprechend kann sich der Begriff ”Prozessor”, wie er hier verwendet wird, auf eine beliebige von den obigen Strukturen oder eine beliebige andere Struktur, die für eine Implementierung der hier beschriebenen Techniken geeignet ist, beziehen. Weiterhin kann in einigen Aspekten die hier beschriebene Funktionalität innerhalb dedizierter Hardware- und/oder Softwaremodule vorgesehen sein, die zum Kodieren oder Dekodieren in einem gemeinsamen CODEC ausgebildet sind. Außerdem könnten die Techniken vollständig in einer oder mehreren Schaltungen oder einem oder mehreren Logikelementen implementiert sein.
Die Verfahren dieser Offenbarung können in einer breiten Vielfalt von Geräten oder Apparaten einschließlich einem drahtlosen Mobilteil, einem integrierten Schaltkreis (IC) oder einem Set von ICs (z.B. einem Chipsatz) implementiert sein. Verschiedene Komponenten, Module oder Einheiten sind in dieser Offenbarung beschrieben, um funktionelle Aspekte von Geräten hervorzuheben, die dazu ausgebildet sind, die dargelegten Techniken auszuführen, aber sie erfordern nicht notwendigerweise eine Realisierung durch verschiedene Hardwareeinheiten. Vielmehr können, wie oben beschrieben, verschiedene Einheiten in einer einzigen Hardwareeinheit kombiniert oder durch eine Ansammlung intraoperativer Hardwareeinheiten einschließlich einem oder mehreren Prozessoren wie oben beschrieben in Verbindung mit geeigneter Software und/oder Firmware bereitgestellt werden.

Claims

Verfahren, das zum Betrieb eines Leistungsschaltwandlers ausgebildet ist, bei dem der Leistungswandler so betrieben werden kann, dass er bei einer Schaltfrequenz eines Schaltelements in dem Leistungswandler eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung konvertiert, wobei das Verfahren aufweist: Steuern des Schaltelements in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen, bei denen das Schaltelement so gesteuert wird, dass es für eine Einschaltperiode einschaltet, und daraufhin so gesteuert wird, dass es für eine Ausschaltperiode ausschaltet; zwei- oder mehrfaches Abtasten eines Rückkopplungssignals während des Steuerzyklus; wobei das Rückkopplungssignal ein Signal aufweist, das einen Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, und Rauschen; Filtern des abgetasteten Rückkopplungssignals, um das Signal, das den Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, aus dem abgetasteten Rückkopplungssignal zu extrahieren; und Steuern des Schaltelements gemäß dem gefilterten Rückkopplungssignal.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers die Ausgangsspannung des Leistungswandlers ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner aufweist: Detektieren ansteigender und abgefallener Flanken der Einschaltdauer und Sperren der Abtastung für oder unter Ausschluss von Abtastungen, die innerhalb einer ersten Zeitperiode kurz vor oder nach ansteigenden Flanken und einer zweiten Zeitperiode kurz vor oder nach abfallenden Flanken genommen wurden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Leistungswandler in einer diskontinuierlichen Betriebsart, einer kontinuierlichen Betriebsart, einer quasi-resonanten Betriebsart oder einer Burst-Betriebsart betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Filtern eine lineare Prädiktion aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Filtern eine Notch-Filterung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem aus den abgetasteten Signalen eine Auswahl von einem oder mehr Signalen gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Abtastrate in der Burst-Betriebsart höher ist als in der diskontinuierlichen Betriebsart, der kontinuierlichen Betriebsart oder der quasi-resonanten Betriebsart.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Abtastrate während Ausschaltperioden höher ist als die Abtastrate während Einschaltperioden.
Leistungsschaltwandler, der so betrieben werden kann, dass er bei einer Schaltfrequenz eines Schaltelements in dem Leistungswandler eine Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung konvertiert, und der aufweist: Eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, das Schaltelement in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen, bei denen das Schaltelement so gesteuert wird, dass es für eine Einschaltperiode einschaltet, und daraufhin so gesteuert wird, dass es für eine Ausschaltperiode ausschaltet, zu steuern; wobei die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet ist: ein Rückkopplungssignal während des Steuerzyklus zwei- oder mehrfach abzutasten; wobei das Rückkopplungssignal ein Signal aufweist, das einen Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, und Rauschen; das abgetastete Rückkopplungssignal zu filtern, um das Signal, das den Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, aus dem abgetasteten Rückkopplungssignal zu extrahieren; und das Schaltelement gemäß dem gefilterten Rückkopplungssignal zu steuern.
Leistungswandler nach Anspruch 10, bei dem der Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers die Ausgangsspannung des Leistungswandlers ist.
Leistungswandler nach Anspruch 10, bei dem die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet ist: ansteigende und abfallende Flanken der Einschaltdauer zu detektieren und die Abtastung für oder unter Ausschluss von Abtastungen, die innerhalb einer ersten Zeitperiode kurz vor oder nach ansteigenden Flanken und einer zweiten Zeitperiode kurz vor oder nach fallenden Flanken genommen wurden, zu sperren.
Leistungswandler nach Anspruch 10, bei dem der Leistungswandler dazu ausgebildet ist, in zumindest einer der folgenden Betriebsarten zu arbeiten: einer diskontinuierlichen Betriebsart, einer kontinuierlichen Betriebsart und einer Burst-Betriebsart.
Leistungswandler nach Anspruch 10, bei dem die Steuereinheit ein Modul für lineare Prädiktion aufweist.
Leistungswandler nach Anspruch 10, bei dem die Steuereinheit ein Notchfilter-Modul aufweist.
Leistungswandler nach Anspruch 10, bei dem die Steuereinheit ein Modul aufweist, das dazu ausgebildet ist, eine oder mehr geeignete Abtastungen auszuwählen.
Leistungswandler nach Anspruch 13, bei dem die Abtastrate in der Burst-Betriebsart höher ist als in der diskontinuierlichen Betriebsart, der kontinuierlichen Betriebsart oder der quasi-resonanten Betriebsart.
Leistungswandler nach Anspruch 10, der dazu ausgebildet ist, die Abtastrate während Ausschaltperioden höher zu wählen als die Abtastrate während Einschaltperioden.
Maschinenlesbare Speichereinrichtung zum Speichern maschinenausführbarer Anweisungen, das, als Reaktion auf die Ausführung, eine verarbeitende Komponente dazu zu veranlassen: ein Schaltelement eines Leistungsschaltwandlers in aufeinanderfolgenden Steuerzyklen zu steuern, bei denen das Schaltelement so gesteuert wird, dass es für eine Einschaltperiode einschaltet, und daraufhin so gesteuert wird, dass es für eine Ausschaltperiode ausschaltet; ein Rückkopplungssignal während des Steuerzyklus zwei- oder mehrfach abzutasten; wobei das Rückkopplungssignal ein Signal aufweist, das einen Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, und Rauschen; das abgetastete Rückkopplungssignal zu filtern, um das Signal, das den Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers repräsentiert, aus dem abgetasteten Rückkopplungssignal zu extrahieren; und das Schaltelement gemäß dem gefilterten Rückkopplungssignal zu steuern.
Maschinenlesbare Speichereinrichtung nach Anspruch 19, bei dem der Betriebsparameter des Leistungsschaltwandlers die Ausgangsspannung des Leistungswandlers ist.
Maschinenlesbare Speichereinrichtung nach Anspruch 19, die ferner aufweist: Detektieren ansteigender und abfallender Flanken der Einschaltdauer und Sperren der Abtastung für oder unter Ausschluss von Abtastungen, die innerhalb einer ersten Zeitperiode kurz vor oder nach ansteigenden Flanken und einer zweiten Zeitperiode kurz vor oder nach fallenden Flanken genommen wurden.
Maschinenlesbare Speichereinrichtung nach Anspruch 19, bei der der Leistungswandler in einer diskontinuierlichen Betriebsart, einer kontinuierlichen Betriebsart, einer quasi-resonanten Betriebsart oder einer Burst-Betriebsart betrieben wird.
Maschinenlesbare Speichereinrichtung nach Anspruch 19, bei der das Filtern eine lineare Prädiktion aufweist.
Maschinenlesbare Speichereinrichtung nach Anspruch 19, bei der das Filtern eine Notch-Filterung aufweist.
Maschinenlesbare Speichereinrichtung nach Anspruch 19, bei der das Filtern das Auswählen von einem oder mehr geeigneten Abtastungen enthält.
Maschinenlesbare Speichereinrichtung nach Anspruch 22, bei der die Abtastrate in der Burst-Betriebsart höher ist als in der diskontinuierlichen Betriebsart, der kontinuierlichen Betriebsart oder der quasi-resonanten Betriebsart.
Maschinenlesbare Speichereinrichtung nach Anspruch 19, bei der die Abtastrate während Ausschaltperioden höher ist als die Abtastrate während Einschaltperioden.