DE102015104561A1 - System und verfahren für einen getakteten leistungswandler - Google Patents

System und verfahren für einen getakteten leistungswandler Download PDF

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Abstract

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines getakteten Leistungswandlers synchrones Gleichrichten eines Stroms in einer Sekundärseite des getakteten Leistungswandlers durch Detektieren eines Spannungsabfalls einer Sekundärwicklung eines Transformators und Aktivieren eines Halbleiterschalters, der an die Sekundärwicklung gekoppelt ist, wenn der Spannungsabfall detektiert wird. Das Verfahren beinhaltet auch Bestimmen eines digitalen Signals, Übertragen des digitalen Signals an eine Steuerung, die an eine Primärwicklung des Transformators gekoppelt ist, durch Schalten des Halbleiterschalters gemäß dem digitalen Signal.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein elektronisches Gerät und insbesondere ein System und ein Verfahren für einen getakteten Leistungswandler.
  • Leistungsversorgungssysteme sind in vielen elektronischen Anwendungen von Computern bis hin zu Autos allgegenwärtig. Allgemein werden Spannungen innerhalb eines Leistungsversorgungssystems erzeugt, indem eine Gleichstrom-Gleichstrom-(DC/DC)-, eine Gleichstrom-Wechselstrom-(DC/AC)- und/oder eine Wechselstrom-Gleichstrom-(AC/DC)-Wandlung durch Bedienen eines mit einer Spule oder einem Transformator belasteten Schalters durchgeführt werden. Eine Klasse solcher Systeme beinhaltet getaktete Leistungswandler (Switched Mode Power Supplies, SMPS). Ein SMPS hat gewöhnlich einen höheren Wirkungsgrad als andere Arten von Leistungswandlungssystemen, weil die Leistungswandlung durch ein gesteuertes Laden und Entladen der Spule oder des Transformators durchgeführt wird und Energieverluste infolge einer Leistungsabführung über ohmsche Spannungsabfälle reduziert.
  • Ein SMPS beinhaltet gewöhnlich mindestens einen Schalter und eine Spule oder einen Transformator. Manche spezielle Topologien beinhalten unter anderem Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller und Sperrwandler. Eine Steuerschaltung wird üblicherweise genutzt, um den Schalter zum Laden und Entladen der Spule zu öffnen und zu schließen. In manchen Anwendungen werden der Strom, welcher der Last zugeführt wird, und/oder die Spannung, welche der Last zugeführt wird, über eine Rückkopplungsschleife gesteuert.
  • Eine Anwendung eines SMPS ist ein Ladegerät für eine Lithium-Ionen-Batterie. Da Lithium-Ionen-Batterien beschädigungsanfällig sind, falls ein oberer Spannungsgrenzwert überschritten wird, wird die Batterie üblicherweise so lange mit einem Konstantstrom aufgeladen, bis die Ausgangsspannung eine Sollspannung erreicht. Folglich kann ein solches Batterieladegerät ein SMPS in Anspruch nehmen, das dazu ausgebildet ist, einen Konstantstrom zu liefern. Weil solche Batterieladegeräte Wechselstrom aus einer Wandsteckdose in Gleichstrom umwandeln können, werden Sperrwandler, die einen Transformator nutzen, üblicherweise genutzt, um für die Batterie, die aufgeladen wird, eine galvanische Trennung vom Wechselstromnetz bereitzustellen.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines getakteten Leistungswandlers ein synchrones Gleichrichten eines Stroms auf einer Sekundärseite des getakteten Leistungswandlers durch Detektieren eines Abfallens einer Spannung (engl.: voltage drop) einer Sekundärwicklung eines Transformators und Aktivieren eines Halbleiterschalters, der an die Sekundärwicklung gekoppelt ist, wenn das Abfallen der Spannung detektiert wird. Das Verfahren umfasst auch ein Bestimmen eines digitalen Signals, Übertragen des digitalen Signals an eine Steuerung (einen Controller), die an eine Primärwicklung des Transformators gekoppelt ist, durch Schalten des Halbleiterschalters gemäß dem digitalen Signal.
  • Zu einem umfassenderen Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun Bezug auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen genommen, in denen:
  • 1 1a, die ein Schaltbild eines beispielhaften getakteten Leistungswandlers veranschaulicht, und 1b, die ein repräsentatives Kurvenformdiagramm des getakteten Leistungswandlers veranschaulicht, beinhaltet;
  • 2 2a, die eine beispielhafte Synchrongleichrichterschaltung veranschaulicht, und 2b, die ein entsprechendes Kurvenformdiagramm veranschaulicht, beinhaltet;
  • 3 3a, die eine beispielhafte Reaktivierungsdetektionsschaltung veranschaulicht, und 3b, die ein Kurvenformdiagramm veranschaulicht, das den Betrieb der beispielhaften Reaktivierungsdetektionsschaltung zeigt, beinhaltet;
  • 4 4a, die eine beispielhafte Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung veranschaulicht, und 4b, die ein den Betrieb der beispielhaften Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung zeigendes Kurvenformdiagramm veranschaulicht, beinhaltet;
  • 5 ein Blockdiagramm eines beispielhaften sekundärseitigen Steuer-IC veranschaulicht; und
  • 6 ein Flussschema eines beispielhaften Verfahrens veranschaulicht.
  • Entsprechende Bezugszeichen und Symbole in unterschiedlichen Figuren beziehen sich allgemein auf entsprechende Teile, sofern nicht anders angegeben. Die Figuren sind so gezeichnet, dass sie die relevanten Aspekte der bevorzugten Ausführungsformen klar veranschaulichen, und sind nicht zwangsläufig maßstabgerecht gezeichnet. Um bestimmte Ausführungsformen klarer zu veranschaulichen, kann nach dem Bezugszeichen einer Figur ein Buchstabe stehen, der Abwandlungen derselben Struktur, desselben Materials oder desselben Prozessschritts angibt.
  • Die Herstellung und die Nutzung der vorliegend bevorzugten Ausführungsformen werden unten ausführlich erörtert. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare Erfindungsgedanken bereitstellt, die in vielen verschiedenen speziellen Kontexten ausgeführt werden können. Die speziellen Ausführungsformen, die erörtert werden, sollen spezielle Möglichkeiten zum Herstellen und Nutzen der Erfindung lediglich veranschaulichen und begrenzen nicht den Schutzbereich der Erfindung.
  • Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen in einem speziellen Kontext, nämlich einem System und einem Verfahren für einen getakteten Leistungswandler in einer Sperrwandlerkonfiguration, beschrieben. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auch anwendbar auf andere Konfigurationen von getakteten Leistungswandlern und andere Systeme und Anwendungen, welche andere Schaltungen, die schalten, beinhalten, einschließlich unter anderem Stromsystemen und Motorsteuerungssystemen.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Kommunikation von der Sekundärseite zur Primärseite eines getakteten Sperrwandlers unter Nutzung des Schalttransistors eines sekundärseitigen Synchrongleichrichters zum Durchführen von Kommunikation zusätzlich zu seiner Funktion als Gleichrichterschalter implementiert. Ein solches Kommunikationsschema lässt sich in einem Sperrwandler nutzen, der die primärseitige Steuerung seiner Ausgangsspannung und/oder seines Ausgangsstroms durchführt. In einer Ausführungsform wird der Schalttransistor mit Impulsen angesteuert, wenn die Ausgangsspannung des getakteten Sperrwandlers einen vorher bestimmten Spannungsschwellenwert unterschreitet. Wenn die primärseitige Steuerung das entsprechende Signal über eine Hilfswicklung des Transformators empfängt, beginnt die primärseitige Steuerung wieder mit dem Schalten im Burst-Modus. In einem anderen Beispiel ist eine Digitalschnittstelle an die Sekundärseite des getakteten Sperrwandlers gekoppelt. Wenn eine Anforderung einer Änderung der Ausgangsspannung über die Digitalschnittstelle empfangen wird, empfängt die primärseitige Steuerung ein digitales Signal über den sekundärseitigen Schalttransistor und den Transformator, das eine ausgewählte Ausgangsversorgungsspannung angibt. In einer Ausführungsform sind möglicherweise ein Synchrongleichrichter, eine Reaktivierungsdetektion und eine Digitalübertragung von empfangenen Befehlen zusammen in einem einzigen sekundärseitigen Steuer-IC integriert.
  • 1a veranschaulicht einen beispielhaften getakteten Sperrwandler 100, der einen Diodenbrückengleichrichter 102, einen Transformator 106, einen Schalttransistor 122 und eine Steuerung 126 auf der Primärseite und eine Steuerung eines Schalttransistors 112 durch eine sekundäre integrierte Steuerschaltung (IC) 140 auf der Sekundärseite beinhaltet. Der Diodenbrückengleichrichter 102 wandelt Wechselspannung Vac, die zum Beispiel eine Netzwechselspannung sein kann, in eine Gleichspannung Vin um, die an eine Primärwicklung 108 des Transformators 106 gekoppelt ist. Die Restwelligkeit aus dem Gleichrichtungsprozess wird durch einen Eingangsfilterkondensator 104 gefiltert. Der Schaltvorgang des Schalttransistors 122 magnetisiert und entmagnetisiert die Primärwicklung 108 des Transformators 106, um Leistung von der Primärwicklung 108 an eine Sekundärwicklung 110 mit einer Ausgangsgleichspannung Vout zu übertragen. Der Ausgangsstrom an der Sekundärwicklung 110 wird mit dem durch den sekundären Steuer-IC 140 gesteuerten Schalttransistor 112 gleichgerichtet, die zusammen als Synchrongleichrichter fungieren.
  • Wie gezeigt, weist die Sekundärwicklung 110 kein Rückkopplungsnetz auf, das von der Sekundärseite des Transformators 106 an die Primärseite des Transformators 106 gekoppelt ist. Vielmehr leitet der getaktete Sperrwandler 100 seine Rückkopplungsspannung durch Überwachen der Spannung einer Hilfswicklung 116 ab, die magnetisch an den Transformator 106 gekoppelt ist. Diese Rückkopplungsspannung von der Hilfswicklung 116 wird durch die Steuerung 126 am Pin ZCD über einen unter Nutzung der Widerstände 132 und 134 implementierten Spannungsteiler überwacht. Darüber hinaus kann die Steuerung 126 eine Messung des primärseitigen Stroms durchführen, indem sie die Spannung über einen Stromerfassungswiderstand 124 überwacht, der an die Source des Schalttransistors 122 am Pin CS gekoppelt ist. Basierend auf der von den Pins ZCD und CS aufgenommenen Rückkopplung erzeugt die Steuerung 126 ein Schaltmuster am Pin GD, der über einen Gatewiderstand 148 an das Gate des Schalttransistors 122 gekoppelt ist, um eine allgemein stabile Ausgangsspannung und/oder einen allgemein stabilen Ausgangsstrom aufrechtzuerhalten. Während des Betriebs wird Leistung über die Hilfswicklung 116, eine Diode 118 und einen Kondensator 120 an die Steuerung 126 geliefert. Während der Inbetriebsetzung kann die Steuerung 126 über einen Widerstand 128 und eine Diode 130 Leistung aus der Spannung Vin empfangen. In einer Ausführungsform wird die Ausgangsspannung des beispielhaften getakteten Sperrwandlers 100 unter Nutzung eines Tiefpassfilters gefiltert, das einen Kondensator 146, eine Spule 144 und einen Ausgangskondensator 114 beinhaltet.
  • Der sekundäre Steuer-IC 140 liefert über den Pin GD ein Schaltsignal an den Schalttransistor 112, um eine synchrone Gleichrichtung bereitzustellen und um Kommunikation von der Sekundärseite des Transformators 106 für die Steuerung 126 bereitzustellen. In einer Ausführungsform wird der Zustand der Sekundärwicklung 110 über einen Pin PC, der über einen aus Widerständen 136 und 138 bestehenden Spannungsteiler an die Sekundärwicklung 110 gekoppelt ist, in den sekundären Steuer-IC 140 eingegeben. Alternativ kann der sekundäre Steuer-IC 140 unter Nutzung anderer Synchrongleichrichterschaltungen und Verfahren, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, an die Sekundärwicklung 110 gekoppelt werden. Wie gezeigt, ist die Ausgangsspannung Vout über Ausgangsstifte V+ und V– an einen Steckverbinder 142 gekoppelt. Zwischen dem Steckverbinder 142 und dem sekundären Steuer-IC 140 sind Kommunikationsstifte D+ und D– gekoppelt. In einer Ausführungsform ist der Steckverbinder 142 möglicherweise ein Universal-Serial-Bus(USB)-Steckverbinder. Alternativ können andere Steckverbinderarten genutzt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 1b erhöht sich der Primärwicklungsstrom Ip, wenn der Knoten GD den Schalttransistor 122 zum Beispiel während der Zeit ton aktiviert. Die Steigung der Erhöhung des Primärstroms IP, wenn der Schalttransistor 122 aktiviert wird, ist im Wesentlichen proportional zum Spannungspegel der Eingangsspannung Vin und im Wesentlichen umgekehrt proportional zur Induktivität L der Primärwicklung 108 bzw. des Transformators. Das heißt: dIin/dt = Vin/L.
  • Wenn der Schalttransistor 122 aktiviert wird, entspricht eine Spannung über die Primärwicklung 108 im Wesentlichen der Spannung Vin und eine Spannung über die Sekundärwicklung 110 entspricht im Wesentlichen –N22/N21·Vin, wobei N21 für die Zahl der Wicklungen der Primärwicklung 108 und N22 für die Zahl der Wicklungen der Sekundärwicklung 110 steht. Da die Spannung Vw über die Sekundärwicklung 110 während der Einschaltdauer ton negativ ist, was darauf zurückführbar ist, dass die Primärwicklung 108 und die Sekundärwicklung 110 entgegengesetzte Wicklungsrichtungen aufweisen, beträgt der Strom Is durch die Sekundärwicklung 110 null, wenn der Schalttransistor 122 aktiviert wird.
  • Wenn der Schalttransistor 122 deaktiviert wird, zum Beispiel zur Zeit t1, wechseln die Spannung über die Primärwicklung 108 und die Spannung über die Sekundärwicklung 110 die Polarität und erhöhen sich so lange, bis die Spannung über die Sekundärwicklung 110 im Wesentlichen der Ausgangsspannung Vout entspricht. Bei einem deaktivierten Schalttransistor 122 wird die Primärwicklung 108 entmagnetisiert und überträgt die Energie, die induktiv in der Primärwicklung 108 gespeichert wurde, an die Sekundärwicklung 110 und den Ausgang Vout. Wie gezeigt, sinkt der Primärstrom Ip zu den Zeiten t1, wenn der Schalttransistor 122 abgeschaltet ist, auf null, und der Strom Is durch die Sekundärwicklung 110, der null betrug, als der Schalttransistor 122 aktiv war, steigt zur Zeit t1 sprunghaft auf einen Pegel und beginnt dann zu sinken.
  • Aufgrund der induktiven Kopplung zwischen der Hilfswicklung 116 und der Primärwicklung 108 entspricht der Spannungspegel der Hilfsspannung Vw während der Zeit, in welcher der Schalttransistor 122 aktiv ist (d. h. wenn die Ansteuerspannung GD hoch ist), im Wesentlichen Vw = N23/N21·Vin, wobei N23 für die Zahl der Wicklungen der Hilfswicklung 116 steht. Wenn der Schalttransistor 122 inaktiv ist (d. h. wenn der Knoten GD einen niedrigen Wert aufweist), entspricht der Spannungspegel der Hilfsspannung Vaux im Wesentlichen Vaux = N23/N22·Vout, solange der Strom Is durch die Sekundärwicklung 110 nicht auf null gesunken ist. Da der sekundärseitige Strom Is auf null sinkt, das heißt, da der Transformator ganz entmagnetisiert wird, werden die sekundärseitige Spannung und mithin die Hilfsspannung Vw null. Parasitäre Effekte wie zum Beispiel parasitäre Kapazitäten des Transformators können ein Überschwingen oder Oszillationen der Hilfsspannung Vw dann auslösen, wenn der Transformator 106 entmagnetisiert worden ist, wie anhand des Verlaufs von Vw ab der Zeit t2 gezeigt. Dieses Überschwingen tritt auf, weil der Synchrongleichrichter auf der Sekundärseite des Transformators 106 die Polarität wechselt und der Sekundärwicklung 110 einen offenen Stromkreis präsentiert. Demzufolge erscheint die Impedanz am Drain des Schalttransistors 122 als Parallelresonanz, welche die Induktivität der Primärwicklung 108 parallel zur Kapazität, die an den Drain des Schalttransistors gekoppelt ist, beinhaltet.
  • Die Steuerung 126 kann dieses Überschwingungsphänomen nutzen, um zu bestimmen, wann die Sekundärwicklung 110 entmagnetisiert worden ist, um eine primärseitige Steuerung des Ausgangsstroms durchzuführen. Indem zum Beispiel der Spitzenprimärstrom Ip und das Verhältnis der Zeit, während deren sich die Sekundärwicklung 110 entlädt (tD), zur Gesamtzykluszeit (ts) gesteuert wird, sind der Ausgangsstrom und/oder die Ausgangsspannung zur Stromversorgungslast steuerbar. Das Einsetzen dieses Überschwingens lässt sich zum Beispiel detektieren, indem ein Nulldurchgang der Hilfswicklungsspannung Vw detektiert wird oder indem der Kniepunkt 156 der Hilfswicklungsspannung Vw detektiert wird.
  • In Systemen, die die Synchrongleichrichtung nicht in Anspruch nehmen, wird oft eine Diode genutzt, um Sekundärstrom Is gleichzurichten. In solchen Fällen ist die Ausgangsleistung der Sekundärseite wie folgt: Psekundär = (VFR + Vout)·Is, wobei Psekundär die Ausgangsleistung der Sekundärseite, VFR die Flussspannung der Gleichrichterdiode ist. Diese Vorwärtsspannung der Gleichrichterdiode steht für einen Verlust von Leistung, aus dem ein Wirkungsgradverlust resultiert. Indem der Schalttransistor 112 synchron mit dem primärseitigen Schalttransistor 122 ein- und ausgeschaltet wird, kann die effektive Vorwärtsspannung des Gleichrichters sehr niedrig eingestellt werden, zum Beispiel unter 0,1 V, wodurch der Wirkungsgrad des resultierenden Leistungswandlers erhöht wird.
  • In einer Ausführungsform wird der sekundärseitige Schalttransistor 112 eingeschaltet, indem der Spannungsabfall der sekundärseitigen Wicklung detektiert wird. Die Ausschaltzeit des Schalttransistors 112 wird durch eine Voraussagezeitsteuerung bestimmt und ihre Funktionsweise basiert auf einer Spitzenstromgleichung für die Primär- und die Sekundärseite. Während des Ausschaltzeitraums tD ist der sekundärseitige Spitzenstrom wie folgt
    Figure DE102015104561A1_0002
    wobei ISP der Spitzenstrom der sekundärseitigen Wicklung ist; IPP der Spitzenstrom der primärseitigen Wicklung ist; NP die Primärwicklungswindungen sind; NS die Sekundärwicklungswindungen sind. Außerdem
    Figure DE102015104561A1_0003
    wobei LP die primärseitige Wicklungsinduktivität ist; Vin die primärseitige Eingangsspannung ist; Vout die Systemausgangsspannung ist; Ton die Einschaltungszeit des primärseitigen Leistungs-MOSFETs ist; und TDET die Zeit für die Entmagnetisierung der sekundärseitigen Wicklung ist.
  • Das Einfügen der Gleichungen (3) und (4) in die Gleichung (2) ergibt Folgendes:
    Figure DE102015104561A1_0004
    Deshalb
    Figure DE102015104561A1_0005
  • Gemäß dieser Gleichung ist das Mittel der Spulenspannung während eines Schaltzeitraums im eingeschwungenen Zustand null, daher ist das Produkt aus der Ladespannung und der Ladezeit gleich dem Produkt aus der Endladespannung und der Entladezeit. In Sperrwandlern ist die Ladespannung an der magnetisierenden Spule die Eingangsspannung (Vin/n), während die Endladespannung Vout ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der PC-Pin des sekundären Steuer-IC 140 mit einem Spannungsteiler verbunden, um die sekundärseitige Wicklungsspannung Vw während der Einschaltungszeit des primärseitigen Schalttransistors 122 zu erfassen. So können Vin/n, Ton und VOUT ermittelt werden. Ferner kann TDET, also die Einschaltzeit des Schalttransistors 112, anhand der Gleichung (7) vorausgesagt werden. In einer Ausführungsform wird der sekundärseitige Schalttransistor 112 eingeschaltet, wenn die Bodydiode des Schalttransistors 112 anfängt zu leiten und die sekundärseitige Wicklungsspannung auf null fällt. Der Schalttransistor 112 wird durch die Voraussagezeitsteuerung ausgeschaltet, wie in der Gleichung (8) gezeigt,
    Figure DE102015104561A1_0006
  • 2a veranschaulicht eine beispielhafte Synchrongleichrichtersteuerschaltung 200, die Operationsverstärker (OpAmps) 206, 208, Vergleicher 204, 210 und ein SR-Latch 212 beinhaltet. 2b ist ein Kurvenformdiagramm, das die Ausgabe des OpAmp A0 208 zu den Zeiten A, B und C während des Betriebs des beispielhaften Sperrwandlers 200 zeigt.
  • In der in 2a veranschaulichten Schaltung schaltet sich der sekundärseitige Schalttransistor 112 ein, wenn die sekundärseitige Wicklungsspannung von einer höheren Spannung auf eine niedrigere Spannung fällt. Wie der sekundärseitige Schalttransistor 112 ausgeschaltet wird, hängt vom jeweiligen genutzten Voraussageverfahren ab. Wie gezeigt, bilden die Widerstände R1 und R2, die den Widerständen 136 und 138 in 1a entsprechen, einen Widerstandsteiler für die Spannung Vdet der sekundärseitigen Wicklung 110. Diese sekundärseitige Wicklungsspannung Vdet ist gleich Vin/n + Vout während der Einschaltzeit des primärseitigen Leistungs-MOSFETs. Die Widerstände R3 und R4, die innerhalb des sekundären Steuer-IC 140 angeordnet sein können, bilden einen Widerstandsteiler für die Ausgangsspannung des beispielhaften getakteten Sperrwandlers 100.
  • Wie gezeigt, ist der OpAmp 208 als Integrator mit Rückkopplungskondensator CT und Reiheneingangswiderständen R5 konfiguriert. Während des Betriebs wird der Eingang zu diesem Integrator über den als Spannungsfolger konfigurierten OpAmp 206 aufgeladen, wenn das Logiksignal QTON ein Low-Signal und der Schalter 220 geschlossen ist. Wenn das Logiksignal QTON dagegen ein High-Signal ist, ist der Schalter 220 offen und die Eingabe in den Integrator wird über einen Transistor 222 abgegeben. Der Schalttransistor 112 wird über das Signal SR-Gate eingeschaltet, wenn die Ausgangsspannung des OpAmp 208 die Schwellenspannung Vref überschreitet und den Rücksetzeingang des SR-Latch 212 aktiviert hat; und wird ausgeschaltet, wenn das Signal VLPC-TH die Spannung PC überschreitet.
  • Am Anfang erfolgt die Ausgabe des OpAmp 208 VA an der Stelle, die im Kurvenformdiagramm von 2a gezeigt ist. Während der Einschaltungszeit des primärseitigen Schalttransistors 122, Ton, ist das Logiksignal QTON ein High-Signal, deshalb wird der Kondensator CT bis zur Stelle B entladen, sodass:
    Figure DE102015104561A1_0007
  • Wenn der primärseitige Leistungs-MOSFET ausgeschaltet ist, fällt der sekundärseitige Strom Is von seinem Spitzenwert auf 0A; das Logiksignal QTON ist ein High(Low)-Signal und während dieser Entmagnetisierungszeit, und die Spannung über den OpAmp 208 ist (an der Stelle C):
    Figure DE102015104561A1_0008
  • Falls die Ausgangsspannung des OpAmp 208 wieder zur ursprünglichen Spannung VA zurückkehrt, was bedeutet, dass die Änderung der Spannung während TON und die Änderung der Spannung während TDET gleich sind, und
    Figure DE102015104561A1_0009
  • Falls das Widerstandsverhältnis wie folgt festgelegt ist,
    Figure DE102015104561A1_0010
    kann TDET gemäß der Gleichung (7) berechnet werden.
  • Es versteht sich, dass der beispielhafte Sperrwandler 200 lediglich ein Beispiel für viele mögliche Synchrongleichrichtersteuerschaltungen ist, die in beispielhaften Schaltleistungswandlern genutzt werden können.
  • 3 veranschaulicht eine beispielhafte Reaktivierungsdetektions- und Übertragungsschaltung 300. In einer Ausführungsform überwacht ein Vergleicher 306 die Ausgangsspannung eines beispielhaften Leistungswandlers mit einer Referenzspannung, die durch einen Bandgap-Spannungsgenerator 302 generiert wurde. Ein Low-Dropout(LDO)-Regler 304 kann genutzt werden, um die Schaltung innerhalb der Reaktivierungsdetektions- und Übertragungsschaltung 300 sowie andere Schaltungsbauteile mit Leistung zu versorgen. Wie gezeigt, ist die Spannung Vcc, die an die Ausgangsspannung eines Schaltleistungswandlers gekoppelt sein kann, an einen durch die Widerstände 312 und 314 implementierten Spannungsteiler gekoppelt. In alternativen Ausführungsformen kann der Bandgap-Spannungsgenerator 302 abhängig von den jeweiligen Ausführungsformen und deren Spezifikationen unter Nutzung anderer Spannungsreferenzschaltungen implementiert und der durch die Widerstände 312 und 314 implementierte Spannungsteiler anders implementiert oder weggelassen werden.
  • Während des Betriebs wird ein Impulsgenerator 308 getriggert, wenn die negative Eingabe in den Vergleicher die Ausgabe des Bandgap-Spannungsgenerators 306 unterschreitet, und ein Impuls wird über einen Treiber 310 und den Pin GD an das Gate des sekundärseitigen Schalttransistors 112 gesendet. Der Impulsgenerator 308 kann einen einzelnen Impuls oder eine Vielzahl von Impulsen ausgeben. In manchen Ausführungsformen ist diese Vielzahl von Impulsen möglicherweise im Einklang mit einem vorher bestimmten Muster.
  • In einer Ausführungsform kann die Reaktivierungsdetektions- und Übertragungsschaltung 300 während eines Burstmodus arbeiten, wenn das Netzteil sehr wenig belastet ist. In einem solchen Burstmodus gibt die Steuerung 126 einen oder mehrere Impulse stoßartig an den Schalttransistor 122 aus, um den Ausgang Vout über den Transformator 106 aufzuladen. Nachdem die Reihe von Impulsen ausgegeben worden ist, endet das Schalten des Schalttransistors 122 vorübergehend bis zur nächsten Reihe von Impulsstößen. In manchen Ausführungsformen kann die Steuerung 126 in einen Niedrigleistungsbetriebsmodus eintreten. Wenn die Reaktivierungsdetektions- und Übertragungsschaltung 300 detektiert, dass die Ausgangsspannung des Leistungswandlers unter einen Schwellenwert gesunken ist, wird die Steuerung 126 benachrichtigt, indem der Schalttransistor 112 mit einen Impuls angesteuert wird. Dieser Impuls kann auf der Primärseite des Transformators 106 von der Steuerung 126 detektiert werden, um einen oder mehrere Impulse während eines Burstmodus zu triggern. Die primärseitige Steuerung 126 kann diese Impulse detektieren, indem sie ein Überschwingen am ZCD-Pin, der an die Hilfswicklung 116 gekoppelt ist, detektiert, welches von einem Schaltimpuls an der Sekundärseite ausgelöst wurde. Sobald die primärseitige Steuerung 126 dieses Überschwingen am ZCD-Pin detektiert, kann sie die Schaltprozesse dann wieder aufnehmen.
  • 3b veranschaulicht ein Kurvenformdiagramm, das den Betrieb der Reaktivierungsdetektions- und Übertragungsschaltung 300 veranschaulicht. Die obere Kurvenform steht für die sekundärseitige Wicklungsspannung, die mittlere Kurvenform steht für die hilfsseitige Wicklungsspannung und die untere Kurvenform steht für die Gatespannung eines sekundärseitigen Schalttransistors, zum Beispiel des Schalttransistors 112. Während des Zeitraums 320 arbeitet die Steuerung 126 in einem Burst-Ein-Modus, in dem der primärseitige Schalttransistor 122 mit Impulsen angesteuert wird. In der abgebildeten Ausführungsform ist der sekundärseitige Schalttransistor nicht aktiviert. Dem Burst-Ein-Modus-Betrieb während der Zeit 320 schließt sich ein Burst-Aus-Modus während des Zeitraums 322 an, in dem der primärseitige Schalttransistor 122 nicht aktiviert ist. Wenn die Ausgangsspannung einen festgelegten Schwellenwert unterschreitet, wie oben beschrieben, erzeugt die Reaktivierungsdetektions- und Übertragungsschaltung 300 einen Impuls 324 der Gatespannung des sekundärseitigen Schalttransistors, wodurch ein Überschwingen 326 der sekundärseitigen Wicklungsspannung und ein entsprechendes Überschwingen 328 der hilfsseitigen Wicklungsspannung sowie der primärseitigen Wicklungsspannung (nicht gezeigt) erzeugt werden. In einer Ausführungsform detektiert die Steuerung 126 möglicherweise ein Überschwingen 328 der hilfsseitigen Wicklungsspannung über den Pin ZCD. Alternativ detektiert die Steuerung 126 möglicherweise ein an der primärseitigen Wicklung vorliegendes Überschwingen.
  • 4a veranschaulicht eine beispielhafte Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung 400, die dazu ausgebildet ist, den logischen Zustand an den Pins D+ bis D– an die Primärsteuerung zu übertragen, indem sie den sekundärseitigen Schalttransistor mit Impulsen ansteuert. In einer Ausführungsform wird die Spannung am Pin D+ über Vergleicher 420 und 422 innerhalb eines Vergleicherblocks 406 mit durch eine Bandgap-Schaltung 402 erzeugten Referenzspannungen verglichen. Ähnlich wird die Spannung am Pin D– über Vergleicher 424 und 426 ebenfalls innerhalb des Vergleicherblocks 406 mit durch die Bandgap-Schaltung 402 erzeugten Referenzspannungen verglichen. Die Ausgabe des Vergleicherblocks 406 wird durch einen Decodierer 408 decodiert und der Impulsgenerator 410 erzeugt basierend auf der Ausgabe des Decodierers 408 einen oder mehrere Impulse. Diese Impulse können die Form eines seriellen Datenworts annehmen. Diese Impulse werden dann über einen Treiber 412 und den Pin GD an den sekundärseitigen Schalttransistor übertragen. In manchen Ausführungsformen kann von einem LDO 404 eine geregelte Versorgungsspannung für den Treiber und andere Schaltungen geliefert werden.
  • In den abgebildeten Ausführungsformen können die Pins D+ und D– an eine USB-Schnittstelle gekoppelt sein und der Zustand dieser Pins kann für eine angeforderte Versorgungsspannung stehen. Die Signalisierung an den Pins D+ und D– kann unter Nutzung einer mehrstufigen Signalisierung durchgeführt werden und/oder kann durch das Präsentieren eines parallelen oder seriellen logischen Zustands durchgeführt werden. In alternativen Ausführungsformen können neben einer USB-Schnittstelle noch andere Schnittstellen genutzt werden. Eine solche Schnittstelle kann unter anderem serielle Schnittstellen wie I2C-, Controller-Area-Network(CAN)- und andere sowie verschiedene parallele Busschnittstellen beinhalten.
  • 4b veranschaulicht ein Kurvenformdiagramm, das den Betrieb der Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung 400 veranschaulicht. Die obere Kurvenform steht für die sekundärseitige Wicklungsspannung, die mittlere Kurvenform steht für die hilfsseitige Wicklungsspannung und die untere Kurvenform steht für die Gatespannung eines sekundärseitigen Schalttransistors, zum Beispiel des Schalttransistors 112. Während des Zeitraums 430 gibt die Steuerung 126 Schaltimpulse an den primärseitigen Schalttransistor 122 aus, während der sekundärseitige Schalttransistor 112 nicht geschaltet wird.
  • Während des Zeitraums 432 erzeugt die Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung 400 einen Impuls 440 der Gatespannung des sekundärseitigen Schalttransistors, wodurch eine Spannungsspitze und ein Überschwingen 442 der sekundärseitigen Wicklungsspannung und eine entsprechende Spannungsspitze und ein entsprechendes Überschwingen 444 der hilfsseitigen Wicklungsspannung (die annahmegemäß auf der Primärseite vorliegt) sowie der primärseitigen Wicklungsspannung (nicht gezeigt) erzeugt werden. In einer Ausführungsform detektiert die Steuerung 126 möglicherweise ein Überschwingen 444 der hilfsseitigen Wicklungsspannung über den Pin ZCD. Alternativ detektiert die Steuerung 126 möglicherweise ein an der primärseitigen Wicklung vorliegendes Überschwingen. In manchen Ausführungsformen kann die Signalisierung von der Sekundärseite zur Primärseite hin durchgeführt werden, während sowohl auf der Primärseite als auch auf der Sekundärseite geschaltet wird. In einer solchen Ausführungsform kann das Gate des sekundärseitigen Schalttransistors während des Zeitraums eines sekundärseitigen Überschwingens mit Impulsen angesteuert werden. 4b zeigt zum Beispiel, dass bei einem Überschwingen der sekundärseitigen Wicklungsspannung ein Impuls 440 vorkommt.
  • 5 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines sekundären Steuer-IC 502, der eine Synchrongleichrichterschaltung 504, eine Reaktivierungsdetektionsschaltung 508 und eine Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung 510 beinhaltet. In einer Ausführungsform können diese Blöcke so implementiert sein wie in oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben. Wie gezeigt, sind die Ausgänge der Synchrongleichrichterschaltung 504, der Reaktivierungsdetektionsschaltung 508 und der Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung 510 an eine gemeinsame Treiberschaltung 506 gekoppelt, deren Ausgang über den Pin GD an das Gate des Schalttransistors 112 gekoppelt ist. In manchen Ausführungsformen sind die Ausgänge der Synchrongleichrichterschaltung 504, der Reaktivierungsdetektionsschaltung 508 und der Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung 510 innerhalb des Treibers 506 durch ODER miteinander verbunden. Alternativ kann der Treiber 506 außerhalb des sekundären Steuer-IC 502 implementiert sein.
  • Es versteht sich, dass der sekundärseitige IC 502 in alternativen Ausführungsformen verschiedene Kombinationen der SR-Funktion 504 und eine oder mehrere andere Funktionen beinhalten kann. In einer Ausführungsform beinhaltet ein sekundärseitiger Steuer-IC zum Beispiel möglicherweise eine Untermenge der in 5 gezeigten Funktionen. Ein sekundärseitiger Steuer-IC beinhaltet zum Beispiel möglicherweise die SR-Funktion 504 und die Reaktivierungsdetektionsschaltung 508 in einer Ausführungsform und beinhaltet möglicherweise die SR-Funktion 504 und die Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung 510 oder andere Kombinationen davon.
  • In manchen speziellen Ausführungsformen arbeitet die Reaktivierungsdetektionsschaltung 508 möglicherweise nur während des Burstbetriebs, der durch den sekundären Steuer-IC detektiert werden kann, indem er den PC-Pin überwacht und bestimmt, dass während eines bestimmten Zeitraums keine Impulse am PC detektiert wurden. Weiter ist die Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung 510 in manchen Ausführungsformen möglicherweise nur während des Normalbetriebs und nicht während des Burstbetriebs aktiv. Die SR-Funktion 504 arbeitet in manchen Ausführungsformen möglicherweise mit der Sekundärseite-zu-Primärseite-Datenübertragungsschaltung 510, zum Beispiel durch eine Ablaufplanung von Datenübertragungen, nachdem der sekundärseitige Schalttransistor 112 abgeschaltet worden ist, nachdem die Sekundärwicklung entmagnetisiert worden ist.
  • 6 veranschaulicht ein Flussschema eines beispielhaften Verfahrens 600. Bei Schritt 602 wird ein Strom in einer Sekundärwicklung eines Transformators eines getakteten Leistungswandlers unter Nutzung eines Halbleiterschalters synchron gleichgerichtet. In einer Ausführungsform wird der Halbleiterschalter aktiviert, wenn ein Spannungsabfall der Sekundärwicklung des Transformators detektiert wird. Bei Schritt 604 wird ein digitales Signal detektiert. Dieses digitale Signal beinhaltet zum Beispiel möglicherweise den Zustand einer Eingangsschnittstelle, die an die Sekundärseite eines getakteten Leistungswandlers gekoppelt ist, eine Bedingung einer verringerten Spannung von einem leicht belasteten Netzteil während eines Burst-Aus-Abschnitts eines Burstmodus oder andere Bedingungen. Sobald das digitale Signal bestimmt worden ist, wird das digitale Signal bei Schritt 606 unter Nutzung des Halbleiterschalters von der Sekundärseite des Transformators an eine Steuerung übertragen, die an eine Primärseite des Transformators gekoppelt ist. Dies lässt sich zum Beispiel implementieren, indem der Schalttransistor mit einem oder mehreren Impulsen eingeschaltet wird. Die primärseitige Steuerung kann auf eine signalisierte Bedingung einer verringerten Spannung durch Übergehen in einen Burst-Ein-Modus ansprechen und kann auf einen Zustand einer Eingangsschnittstelle, die eine Änderung der Ausgangsspannung anfordert, durch das Ändern einer geregelten Ausgangsspannung in eine der empfangenen Anforderung entsprechende Ausgangsspannung ansprechen.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben eines getakteten Leistungswandlers synchrones Gleichrichten eines Stroms in einer Sekundärseite des getakteten Leistungswandlers durch Detektieren eines Spannungsabfalls einer Sekundärwicklung eines Transformators und Aktivieren eines Halbleiterschalters, der an die Sekundärwicklung gekoppelt ist, wenn der Spannungsabfall detektiert wird. Das Verfahren beinhaltet auch Bestimmen eines digitalen Signals, Übertragen des digitalen Signals an eine Steuerung, die an eine Primärwicklung des Transformators gekoppelt ist, durch Schalten des Halbleiterschalters gemäß dem digitalen Signal. In einer Ausführungsform beinhaltet das Bestimmen des digitalen Signals Empfangen eines Signals an einer Eingangsschnittstelle und Erzeugen des digitalen Signals basierend auf dem empfangenen Signal.
  • In einer Ausführungsform umfasst die Eingangsschnittstelle eine Universal-Serial-Bus(USB)-Schnittstelle, die eine erste Signalleitung und eine zweite Signalleitung aufweist, und das Empfangen des Signals beinhaltet Vergleichen der ersten Signalleitung und/oder der zweiten Signalleitung mit einem Schwellenwert. Das Erzeugen des digitalen Signals kann weiter Decodieren des empfangenen Signals beinhalten. In manchen Ausführungsformen beinhalten das empfangene Signal und das übertragene digitale Signal eine Anforderung einer Ausgangsspannung des getakteten Leistungswandlers. In einer Ausführungsform löst das Übertragen des Schaltens des Halbleiterschalters gemäß dem digitalen Signal eine Spannungsspitze auf einer Hilfswicklung des Transformators aus.
  • Das Verfahren kann weiter Überwachen einer Ausgangsspannung des getakteten Leistungswandlers beinhalten, sodass das Bestimmen des digitalen Signals Bestimmen des digitalen Signals basierend auf dem Überwachen der Ausgangsspannung umfasst. In einer Ausführungsform beinhaltet das Überwachen der Ausgangsspannung Vergleichen der Ausgangsspannung mit einem Schwellenwert und das Übertragen des digitalen Signals beinhaltet Übertragen einer Reaktivierungsanforderung an die Steuerung.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet das digitale Signal ein erstes digitales Signal und ein zweites digitales Signal, und das Verfahren beinhaltet weiter Empfangen eines Signals an einer Eingangsschnittstelle, Erzeugen des ersten digitalen Signals basierend auf dem empfangenen Signal, Überwachen einer Ausgangsspannung des getakteten Leistungswandlers, Erzeugen des zweiten digitalen Signals basierend auf dem Überwachen der Ausgangsspannung.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet eine integrierte Schaltung eine Synchrongleichrichtersteuerung, die dazu ausgebildet ist, an einen Steuerknoten eines Halbleiterschalters und an eine Sekundärwicklung eines Transformators gekoppelt zu werden, und die dazu ausgebildet ist, einen Spannungsabfall der Sekundärwicklung eines Transformators zu detektieren und einen Halbleiterschalter, der an die Sekundärwicklung gekoppelt ist, zu aktivieren, wenn der Spannungsabfall detektiert wird. Die integrierte Schaltung beinhaltet weiter eine digitale Schnittstellenschaltung, die dazu ausgebildet ist, an den Steuerknoten des Halbleiterschalters gekoppelt zu werden, und die dazu ausgebildet ist, ein digitales Signal zu bestimmen und den Steuerknoten des Halbleiterschalters gemäß dem digitalen Signal mit Impulsen anzusteuern. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die integrierte Schaltung weiter den Halbleiterschalter und/oder den Transformator. Die Synchrongleichrichtersteuerung und die digitale Schnittstellenschaltung können auf einem selben Halbleitersubstrat angeordnet sein.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet die integrierte Schaltung weiter eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen, die an die digitale Schnittstellenschaltung gekoppelt sind, und die digitale Schnittstellenschaltung ist dazu ausgebildet, das digitale Signal basierend auf einem Zustand der Vielzahl von Eingangsanschlüssen zu bestimmen. Die digitale Schnittstellenschaltung kann einen Vergleicher beinhalten, der an mindestens einen der Vielzahl von Eingangsanschlüssen gekoppelt ist. In manchen Ausführungsformen beinhaltet die integrierte Schaltung weiter einen Decodierer, der an einen Ausgang des Vergleichers gekoppelt ist. Die Vielzahl von Anschlüssen kann dazu ausgebildet sein, an eine Universal-Serial-Bus(USB)-Schnittstelle gekoppelt zu werden. Ferner kann das digitale Signal eine Ausgangsspannungsanforderung einer Übertragung an eine Steuerung beinhalten, die an eine Primärwicklung des Transformators gekoppelt ist.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet die integrierte Schaltung weiter eine Ausgangsspannungsüberwachungsschaltung, die an die digitale Schnittstellenschaltung gekoppelt und dazu ausgebildet ist, an einen Ausgangsspannungsknoten eines getakteten Leistungswandlers an einem Überwachungseingangsanschluss gekoppelt zu werden. Die Ausgangsspannungsüberwachungsschaltung beinhaltet möglicherweise einen Vergleicher, der an den Überwachungseingangsanschluss gekoppelt ist, und einen Impulsgenerator, der dazu ausgebildet ist, ein Reaktivierungsanforderungssignal basierend auf einer Ausgabe des Vergleichers zu liefern.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet die integrierte Schaltung weiter eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen, die weiter an die digitale Schnittstellenschaltung gekoppelt sind, sodass das digitale Signal ein erstes digitales Signal und ein zweites digitales Signal beinhaltet, und die digitale Schnittstellenschaltung ist dazu ausgebildet, das erste digitale Signal basierend auf einem Zustand der Vielzahl von Eingangsanschlüssen zu bestimmen. Die digitale Schnittstellenschaltung kann dazu ausgebildet sein, das zweite digitale Signal basierend auf einer Ausgabe der Spannungsüberwachungsschaltung zu bestimmen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform beinhaltet ein getakteter Leistungswandler einen Transformator, einen Halbleiterschalter, der zwischen einer Sekundärwicklung des Transformators und einem Ausgangsanschluss des getakteten Leistungswandlers gekoppelt ist, und eine sekundärseitige integrierte Steuerschaltung IC, die an einen Steuerknoten des Halbleiterschalters gekoppelt ist. Die sekundärseitige integrierte Steuerschaltung IC beinhaltet eine Synchrongleichrichtersteuerung, eine Ausgangsspannungsüberwachungsschaltung und eine Signalisierungsschnittstelle. Die Synchrongleichrichtersteuerung ist an einen Steuerknoten eines Halbleiterschalters und an eine Sekundärwicklung eines Transformators gekoppelt und ist dazu ausgebildet, einen Spannungsabfall der Sekundärwicklung eines Transformators zu detektieren und den Halbleiterschalter zu aktivieren, wenn der Spannungsabfall detektiert wird. Die Ausgangsspannungsüberwachungsschaltung ist an den Ausgangsanschluss des getakteten Leistungswandlers gekoppelt und ist dazu ausgebildet, den Steuerknoten des Halbleiterschalters mit Impulsen anzusteuern, wenn eine Spannung eines Ausgangsanschlussknotens über einen ersten Schwellenwert hinausgeht. Schließlich ist die Signalisierungsschnittstelle an eine Vielzahl von Signalisierungsanschlüssen der sekundärseitigen integrierten Steuerschaltung IC gekoppelt und ist dazu ausgebildet, ein digitales Signal durch Ziehen des Steuerknotens des Halbleiterschalters gemäß einem Zustand der Vielzahl von Signalisierungsanschlüssen zu übertragen.
  • In einer Ausführungsform ist die Vielzahl von Signalisierungsanschlüssen dazu ausgebildet, an eine Universal-Serial-Bus(USB)-Schnittstelle gekoppelt zu werden. Der getaktete Leistungswandler kann weiter eine primärseitige Steuerung beinhalten, die an eine Primärwicklung des Transformators gekoppelt ist. In manchen Ausführungsformen beinhaltet das durch die Signalisierungsschnittstelle übertragene digitale Signal eine Ausgangsspannungsanforderung und die primärseitige Steuerung ist dazu ausgebildet, die Ausgangsspannungsanforderung über eine Hilfswicklung des Transformators zu empfangen und den getakteten Leistungswandler gemäß der Ausgangsspannungsanforderung zu ändern und zu steuern.
  • Die Vorteile mancher Ausführungsformen beinhalten die Fähigkeit, Daten von der Sekundärseite an die Primärseite eines transformatorgetrennten getakteten Leistungswandlers zu liefern, ohne dass zusätzliche galvanisch getrennte Signalwege wie Optokoppler und dergleichen genutzt werden. Ein weiterer Vorteil mancher Ausführungsformen beinhaltet die Fähigkeit der Aufnahme einer Reaktivierungsfunktion, einer Datenschnittstelle und einer Synchrongleichrichtung in einem einzigen IC.

Claims (22)

  1. Verfahren zum Betreiben eines getakteten Leistungswandlers, wobei das Verfahren aufweist: synchrones Gleichrichten eines Stroms auf einer Sekundärseite des getakteten Leistungswandlers, wobei das synchrone Gleichrichten ein Detektieren eines Abfallens einer Spannung einer Sekundärwicklung eines Transformators und ein Aktivieren eines Halbleiterschalters, der an die Sekundärwicklung gekoppelt ist, wenn ein Abfallen der Spannung detektiert wird, umfasst; Bestimmen eines digitalen Signals; und Übertragen des digitalen Signals an eine Steuerung, die an eine Primärwicklung des Transformators gekoppelt ist, wobei das Übertragen ein Schalten des Halbleiterschalters gemäß dem digitalen Signal umfasst.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen des digitalen Signals aufweist: Empfangen eines Signals an einer Eingangsschnittstelle; und Erzeugen des digitalen Signals basierend auf dem empfangenen Signal.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem: die Eingangsschnittstelle eine Universal-Serial-Bus(USB)-Schnittstelle umfasst, die eine erste Signalleitung und eine zweite Signalleitung aufweist; und das Empfangen des Signals ein Vergleichen der ersten Signalleitung und/oder der zweiten Signalleitung mit einem Schwellenwert umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Erzeugen des digitalen Signals weiterhin ein Decodieren des empfangenen Signals aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das empfangene Signal und das übertragene digitale Signal eine Anforderung für eine Ausgangsspannung des getakteten Leistungswandlers umfassen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Übertragen des Schaltens des Halbleiterschalters gemäß dem digitalen Signal eine Spannungsspitze auf einer Hilfswicklung des Transformators auslöst.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin ein Überwachen einer Ausgangsspannung des getakteten Leistungswandlers aufweist, wobei das Bestimmen des digitalen Signals ein Bestimmen des digitalen Signals basierend auf dem Überwachen der Ausgangsspannung umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem: das Überwachen der Ausgangsspannung ein Vergleichen der Ausgangsspannung mit einem Schwellenwert umfasst; und das Übertragen des digitalen Signals ein Übertragen einer Reaktivierungsanforderung an die Steuerung umfasst.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das digitale Signal ein erstes digitales Signal und ein zweites digitales Signal aufweist und das Verfahren weiterhin aufweist: Empfangen eines Signals an einer Eingangsschnittstelle; Erzeugen des ersten digitalen Signals basierend auf dem empfangenen Signal; Überwachen einer Ausgangsspannung des getakteten Leistungswandlers; und Erzeugen des zweiten digitalen Signals basierend auf dem Überwachen der Ausgangsspannung.
  10. Integrierte Schaltung, die aufweist: eine Synchrongleichrichtersteuerung, die dazu ausgebildet ist, an einen Steuerknoten eines Halbleiterschalters und an eine Sekundärwicklung eines Transformators gekoppelt zu werden, wobei die Synchrongleichrichtersteuerung dazu ausgebildet ist, einen Spannungsabfall der Sekundärwicklung eines Transformators zu detektieren und einen Halbleiterschalter, der an die Sekundärwicklung gekoppelt ist, zu aktivieren, wenn der Spannungsabfall detektiert wird; und eine digital Schnittstellenschaltung, die dazu ausgebildet ist, an den Steuerknoten des Halbleiterschalters gekoppelt zu werden, wobei die digitale Schnittstellenschaltung dazu ausgebildet ist, ein digitales Signal zu bestimmen und den Steuerknoten des Halbleiterschalters gemäß dem digitalen Signal mit Impulsen anzusteuern.
  11. Integrierte Schaltung nach Anspruch 10, die weiterhin den Halbleiterschalter aufweist.
  12. Integrierte Schaltung nach Anspruch 10 oder 11, die weiterhin den Transformator aufweist.
  13. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 10–12, bei der die Synchrongleichrichtersteuerung und die digitale Schnittstellenschaltung auf demselben Halbleitersubstrat angeordnet sind.
  14. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 10–13, die weiterhin eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen, die an die digitale Schnittstellenschaltung gekoppelt sind, aufweist, wobei die digitale Schnittstellenschaltung dazu ausgebildet ist, das digitale Signal basierend auf einem Zustand der Vielzahl von Eingangsanschlüssen zu bestimmen.
  15. Integrierte Schaltung nach Anspruch 14, bei der die digitale Schnittstellenschaltung einen Vergleicher, der an mindestens einen der Vielzahl von Eingangsanschlüssen gekoppelt ist, umfasst.
  16. Integrierte Schaltung nach Anspruch 15, die weiterhin einen Decodierer aufweist, der an einen Ausgang des Vergleichers gekoppelt ist.
  17. Integrierte Schaltung nach Anspruch 14, bei der die Vielzahl von Anschlüssen dazu ausgebildet sind, an eine Universal-Serial-Bus(USB)-Schnittstelle gekoppelt zu werden.
  18. Integrierte Schaltung nach Anspruch 14, bei der das digitale Signal eine Ausgangsspannungsanforderung zur Übertragung an eine Steuerung, die an eine Primärwicklung des Transformators gekoppelt ist, aufweist.
  19. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 10–18, die weiterhin eine Ausgangsspannungsüberwachungsschaltung aufweist, die an die digitale Schnittstellenschaltung gekoppelt und dazu ausgebildet ist, an einen Ausgangsspannungsknoten eines getakteten Leistungswandlers an einem Überwachungseingangsanschluss gekoppelt zu werden.
  20. Integrierte Schaltung nach Anspruch 19, bei der: die Ausgangsspannungsüberwachungsschaltung einen Vergleicher, der an den Überwachungseingangsanschluss gekoppelt ist, aufweist; und einen Impulsgenerator, der dazu ausgebildet ist, ein Reaktivierungsanforderungssignal basierend auf einer Ausgabe des Vergleichers zu liefern.
  21. Integrierte Schaltung nach Anspruch 19, die weiterhin eine Vielzahl von Eingangsanschlüssen, die weiter an die digitale Schnittstellenschaltung gekoppelt sind, aufweist, wobei das digitale Signal ein erstes digitales Signal und ein zweites digitales Signal aufweist; die digitale Schnittstellenschaltung dazu ausgebildet ist, das erste digitale Signal basierend auf einem Zustand der Vielzahl von Eingangsanschlüssen zu bestimmen; und die digitale Schnittstellenschaltung dazu ausgebildet ist, das zweite digitale Signal basierend auf einer Ausgabe der Spannungsüberwachungsschaltung zu bestimmen.
  22. Getakteter Leistungswandler, der aufweist: einen Transformator; einen Halbleiterschalter, der zwischen eine Sekundärwicklung des Transformators und einen Ausgangsanschluss des getakteten Leistungswandlers gekoppelt ist; eine sekundärseitige integrierte Steuerschaltung (IC), die an einen Steuerknoten des Halbleiterschalters gekoppelt ist, wobei die sekundärseitige integrierte Steuerschaltung (IC) aufweist: eine Synchrongleichrichtersteuerung, die an einen Steuerknoten eines Halbleiterschalters und an eine Sekundärwicklung eines Transformators gekoppelt ist, wobei die Synchrongleichrichtersteuerung dazu ausgebildet ist, einen Spannungsabfall der Sekundärwicklung eines Transformators zu detektieren und den Halbleiterschalter zu aktivieren, wenn der Spannungsabfall detektiert wird, eine Ausgangsspannungsüberwachungsschaltung, die an den Ausgangsanschluss des getakteten Leistungswandlers gekoppelt ist, wobei die Ausgangsspannungsüberwachungsschaltung dazu ausgebildet ist, den Steuerknoten des Halbleiterschalters mit Impulsen anzusteuern, wenn eine Spannung eines Ausgangsanschlussknotens über einen ersten Schwellenwert hinausgeht; und eine Signalisierungsschnittstelle, die an eine Vielzahl von Signalisierungsanschlüssen der sekundärseitigen integrierten Steuerschaltung (IC) gekoppelt ist, wobei die Signalisierungsschnittstelle dazu ausgebildet ist, ein digitales Signal durch Ziehen des Steuerknotens des Halbleiterschalters gemäß einem Zustand einer Vielzahl von Signalisierungsanschlüssen zu übertragen.
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