DE102015107952B4

DE102015107952B4 - Spulenstrommesskompensation für Schaltspannungsregler

Info

Publication number: DE102015107952B4
Application number: DE102015107952.6A
Authority: DE
Inventors: Amir Babazadeh; Tim M. Ng; Benjamin Tang; Darryl Tschirhart
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2024-03-21
Anticipated expiration: 2035-05-21
Also published as: CN105137148B; US9627969B2; CN105137148A; DE102015107952A1; US20150349634A1

Abstract

Verfahren zur Stromschätzung für einen Schaltspannungsregler (100), der Strom durch eine Spule (Lo) an eine Last liefert, wobei das Verfahren aufweist:Messen einer Spannung (VC1) an einem Kondensator (Csen) eines RC-Stromerfassungsnetzwerks (Rsen, Csen), das parallel zu der Spule (L0) gekoppelt ist;Generieren eines Schätzwerts des Stroms durch die Spule (Lo) auf Basis der am Kondensator (Csen) des RC-Stromerfassungsnetzwerk gemessenen Spannung (VC1);Einstellen des Schätzwerts des Stroms durch die Spule (L0) durch ein digitales Kompensationsfilter (120), das eine Variation der Induktivität der Spule als Funktion der Temperatur und/oder des Stroms kompensiert; undMessen einer Temperatur des Schaltspannungsreglers (100),wobei das digitale Kompensationsfilter (120) mehrere Filterkoeffizienten aufweist, die eine Funktion der gemessenen Temperatur und von Parametern, die das RC Stromerfassungsnetzwerk (Rsen, Csen) und die Spule (Lo) betreffen, sindwobei das RC-Stromerfassungsnetzwerk den nicht-idealen Gleichstromwiderstand, DCR, der Spule (Lo) berücksichtigt und das Kompensationsfilter (120) eine Temperaturvariation zwischen dem DCR und der Induktivität der Spule als Funktion der gemessenen Temperatur kompensiert, undwobei das Verfahren weiterhin aufweist:Berechnen eines ersten der mehreren Filterkoeffizienten gemäßk1=τC⋅ΔT/τLwobeik1der erste der mehreren Filterkoeffizienten ist,τCeine Zeitkonstante für das RC-Stromerfassungsnetzwerk (Rsen, Csen) ist,τL, eine Zeitkonstante für die Spule (L0) ist undΔTein Temperaturparameter ist, der eine Funktion der Differenz zwischen der gemessenen Temperatur und einer Temperatur, bei der der DCR der Spule (L0) spezifiziert ist, ist; undBerechnen eines zweiten der mehreren Filterkoeffizienten gemäßk2=1−(1+ΔT)/(Fs⋅τL)wobeik2 der zweite der mehreren Filterkoeffizienten ist,τL, die Zeitkonstante für die Spule ist,ΔTder Temperaturparameter ist undFSeine Abtastfrequenz ist, mit der der Schätzwert des Stroms durch die Spule (L0) generiert wird.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft Schaltspannungsregler, insbesondere die Kompensation einer Spulenstrommessung für Schaltspannungsregler.
Schaltspannungsregler finden in modernen Elektroniksystemen breite Anwendung für eine Vielzahl von Applikationen wie etwa Rechnen (Server und Mobil) und POLs (Point-of Load-Systeme) für Telekommunikation wegen ihrer hohen Effizienz und des von solchen Wandlern benötigten kleinen Ausmaßes an Fläche/Volumen. Zu häufig verwendeten Schaltspannungsreglertopologien zählen Abwärts-, Aufwärts-, Abwärts-Aufwärts-, Vorwärts-, Sperr-, Halbbrücken-, Vollbrücken- und SEPIC-Topologien. Mehrphasen-Abwärtswandler eignen sich besonders gut für das Bereitstellen eines hohen Stroms bei niedrigen Spannungen, die von integrierten Hochleistungsschaltungen wie etwa Mikroprozessoren, Grafikprozessoren und Netzwerkprozessoren benötigt werden. Abwärtswandler werden mit aktiven Komponenten wie etwa einer integrierten Pulsweitenmodulations-(PWM)-Controller-Schaltung, einer Treiberschaltungsanordnung und einer oder mehrere Phasen mit Leistungs-MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) und passiven Komponenten wie etwa Spulen, Transformatoren oder gekoppelten Spulen, Kondensatoren und Widerständen implementiert. Mehrere Phasen (Leistungsstufen) können durch jeweilige Spulen parallel an die Last angeschlossen werden, um Anforderungen bezüglich eines hohen Ausgangsstroms zu erfüllen.
Ein genaues Wissen über den durch einen Schaltspannungsregler gelieferten Strom ist für einen sicheren, robusten Betrieb erforderlich. Eine ungenaue Strommessung kann zu einem voreiligen Auslösen eines Überstromschutzes (Over-Current Protection, OCP) führen, was in Applikationen mit hoher Zuverlässigkeit wie etwa Servern in Datenzentren unerwünscht ist, oder das Nichtauslösen eines OCP kann zu einem katastrophalen Ausfall der Anordnung führen. In jedem Fall bewirken ungenaue Strominformationen einen ungenauen Ausgangsspannungssollwert, der möglicherweise mit Produktspezifikationen nicht übereinstimmt.
Die Standardtechnik zum Feststellen des Stroms durch eine Spule in einem Schaltspannungsregler ist als OCR-Erfassung bekannt, die den nicht-idealen Gleichstromwiderstand (DCR, engl.: DC resistance) der Spule ausnutzt. Der DCR einer Spule wird bei Nennbedingungen im Datenblatt für fertige Komponenten ab Lager spezifiziert oder kann in Kundendesigns berechnet oder gemessen werden. Bei der DCR-Erfassung ist ein Widerstands-Kondensator-Erfassungsnetzwerk (RC-Netzwerk) parallel zu der Spule geschaltet, und die Spannung am Kondensator stellt die Spannung am DCR dar, was bedeutet, dass der Strom durch die Spule zu dem Verhältnis der Kondensatorspannung zum OCR-Wert in Beziehung steht. Für einen statischen Gleichstrom durch die Last ist der Gleichstromwert am Kondensator proportional zum Gleichstrom durch die Spule und dem DCR der Spule. Bei dynamischen Strömen wie etwa einem sich veränderndem Strom durch die Last oder einem Welligkeitsstrom durch die Spule ist der Sollwert am Kondensator proportional zum Sollstrom durch die Spule, falls die Zeitkonstante des RC-Netzwerks der der Induktivität und dem DCR der Spule entspricht. Die Induktivität und der DCR variieren jedoch mit der Temperatur, was bedeutet, dass die Strominformationen nur bei der Temperatur genau ist, bei der die Zeitkonstanten sich entsprechen.
Viele herkömmliche Schaltspannungsregler verwenden ein Netzwerk mit negativen Temperaturkoeffizienten (Negative Temperature Coefficient, NTC), um die DCR-Messung zu verbessern. Das NTC-Netzwerk für die DCR-Kompensation ist typischerweise von dem NTC-Netzwerk für den Übertemperaturschutz (Over Temperature Protection, OTC) getrennt, was die Gesamtsystemkosten, die Komponentenzahl und die Signalwegkomplexität erhöht. Außerdem enthält das Temperaturkompensations-NTC-Netzwerk keine nützlichen Informationen. Stattdessen ist das Temperaturkompensations-NTC-Netzwerk ein von Hand abgestimmtes unintelligentes Netzwerk. Infolgedessen ist das Netzwerk spezifisch für die Plattform, auf der es verwendet wird. Sich verändernde Designparameter mit thermischen Implikationen (z.B. Platinenschichtanzahl, Luftstrom, Komponenten mit niedrigerer Effizienz usw.) erfordern eine Hardwareänderung zum Wiederabstimmen des NTC-Netzwerks. Auch führen Komponententoleranzen des NTC-Netzwerks in die Strommessung einen zusätzlichen Fehler ein, und die NTC-Technik für die DCR-Kompensation ist nur für Gleichstrommessungen durchführbar. Als solches ist der dynamische Wert oder Wechselstromwert des Stroms unkompensiert.
Ein Schaltspannungsregler, der ein Netzwerk mit einem Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten aufweist, ist beispielsweise in der US 2012 / 0 194 258 A1 beschrieben. Die DE 299 24 683 U1 und die US 2009 / 0 146 635 A1 beschreiben jeweils einen Spannungsregler mit einem parallel zu einer Spule geschalteten RC-Erfassungsnetzwerk. Ein Verfahren zur Kompensation einer Abweichung zwischen der Zeitkonstante eines RC-Erfassungsnetzwerks und der Zeitkonstanten der Spule und Ihres DCR ist beschrieben in Lei Hua Shiguo Luo: „Design considerations of time constant mismatch problem for inductor DCR current sensing method“. In: Twenty-First Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition. APEC '06., 2006, 1368-1374.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Stromschätzung für einen Schaltspannungsregler, einen entsprechende Controller für einen Schaltspannungsregler und einen entsprechenden Mehrphasen-Schaltspannungsregler zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und 5, einen Controller nach Anspruch 9 und 13 und einen Mehrphasen-Schaltspannungsregler nach Anspruch 16 und 17 gelöst.
Der Fachmann erkennt bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei der Betrachtung der beiliegenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile.
Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, sofern sie einander nicht ausschließen. Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und in der Beschreibung, die folgt, detailliert.

1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Mehrphasen-Schaltspannungsreglers mit einer Spulen-DCR-Stromerfassung mit Kompensation.
2 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Kompensieren eines Schaltspannungsreglers mit einer Spulen-DCR-Stromerfassung.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Kompensationsfilters, das Temperaturkompensation an einen Mehrphasen-Schaltspannungsregler mit Spulen-DCR-Stromerfassung liefert.
4 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Kompensationsfilters, das eine Stromabhängigkeitskompensation an einen Mehrphasen-Schaltspannungsregler mit Spulen-DCR-Stromerfassung liefert.
5 zeigt ein Kurvendiagramm, das die Stromabhängigkeit der Induktivität einer Spule eines Mehrphasen-Schaltspannungsreglers zeigt.

Hierin beschriebene Ausführungsformen stellen DCR-basierte Stromschätztechniken bereit, die eine Variation zwischen dem DCR und der Phaseninduktivität kompensieren. Bei einigen Ausführungsformen werden tatsächliche Temperaturmesswerte für den Schaltspannungsregler verwendet, um die Stromschätzwertkompensation zu implementieren. Die gleiche Temperaturmessung, die zum Kompensieren des OCR-basierten Stromschätzungsprozesses verwendet wird, kann auch in Überstrom- und Übertemperaturschutzprozessen verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen wird die Stromabhängigkeit der Phaseninduktivität zum Implementieren der Stromschätzwertkompensation verwendet. Noch andere Arten von Kompensation können verwendet werden, wie etwa Spannungs- oder Frequenzkompensation. In jedem Fall können sowohl eingeschwungene (Gleichstrom) als auch nicht eingeschwungene (Wechselstrom) Lastbedingungen auf der Basis der hierin beschriebenen Stromschätzwertkompensationstechniken unter Verwendung eines Kompensationsfilters gemildert werden, das eine nicht konstante Frequenzantwort besitzt.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Schaltspannungsreglers 100, der eine Leistungsstufe 102 einschließlich mehrerer Phasen 104 und eines Controllers 106 wie etwa eines Mikrocontrollers, eines Mikroprozessors, eines ASIC (applikationsspezifische integrierte Schaltung) usw. zum Steuern des Betriebs der Leistungsstufe 102 umfasst. Jede Phase 104 kann betätigt werden zum Liefern eines Phasenstroms (I_Ln) durch eine separate Spule (Lo) an eine über die Spulen und einen Ausgangskondensator (Co) an den Schaltspannungsregler 100 angeschlossene Last. Die Last kann eine integrierte Hochleistungsschaltung sein wie etwa ein Mikroprozessor, ein Grafikprozessor, ein Netzwerkprozessor usw. oder eine andere Art integrierter Schaltung, die eine Spannungsregelung erfordert, wie etwa eine POL (Point-of-Load). Die Last wird in 1 durch den Widerstand R_L dargestellt.
Jede Phase 104 besitzt einen Hochspannungstransistor (Q1) und einen Niederspannungstransistor (Q2) zum Koppeln der Last durch entsprechend Spule. Der Hochspannungstransistor jeder Phase 104 verbindet die Last schaltbar mit einer Eingangsspannung (Vin) des Schaltspannungsreglers 100, und der entsprechende Niederspannungstransistor verbindet die Last schaltbar mit Masse bei verschiedenen Perioden. In 1 sind N Phasen gezeigt. Die Leistungsstufe 102 kann eine beliebige Anzahl von Phasen enthalten, einschließlich einer einzelnen Phase oder mehr als einer Phase.
Der Controller 106 regelt die durch die Leistungsstufe 102 an die Last gelieferte Spannung (V_O) durch Einstellen der an die Last gelieferten Phasenströme. Der Controller 106 kann einen Impulsbreitenmodulator (PWM) 108 zum Schalten jeder Phase 104 der Leistungsstufe 102 über ein entsprechendes PWM-Steuersignal (PWM1, PWM2, ..., PWMn) enthalten, so dass die Leistungsstufe 102 einen Strom durch die entsprechende Spule und den Hochspannungs- oder Niederspannungstransistor zur Last leitet oder ableitet. Wenn sich das PWM-Steuersignal auf einem logischen H-Pegel befindet, wird der Hochspannungstransistor in einen leitenden Zustand versetzt, der Spulenstrom wird durch den Hochspannungstransistor zu- oder abgeleitet und der Strom durch die Spule nimmt während der Dauer zu. Dies wird allgemein als die „Ein-Zeit“ bezeichnet, und die Leistungsstufe 102 wird als „eingeschaltet“ angesehen. Wenn sich das PWM-Steuersignal auf einem logischen L-Pegel befindet, wird der Niederspannungstransistor in einen leitenden Zustand versetzt, der Strom wird von dem Niederspannungstransistor zu- oder abgeleitet und der Strom durch die Spule nimmt während der Dauer ab. Dies wird allgemein als die „Aus“-Zeit bezeichnet, und die Leistungsstufe 102 wird als „ausgeschaltet“ angesehen. Wenn sich das PWM-Steuersignal auf einem trivalenten oder logischen Hochimpedanzpegel befindet (das PWM-Steuersignal ist weder H noch L), werden sowohl der Hochspannungs- als auch der Niederspannungstransistor in einen nichtleitenden Zustand versetzt, Strom wird entweder durch die Niederspannungs- oder Hochspannungstransistorkörperdioden zu- oder abgeleitet und die Größe des Stroms durch die Spule nimmt zu null ab. Dies wird allgemein als die „HiZ-Zeit“ oder „inaktive Zeit“ bezeichnet, und die Leistungsstufe 102 wird als „High Z“ oder inaktiv angesehen.
Der Schaltspannungsregler 100 kann Strom zu- oder ableiten, und jeder Spulenstrom besitzt eine erwartete Sägezahn- oder Dreiecksgestalt oder Welligkeitsmuster, da die Spulenströme in Abhängigkeit davon, welcher Transistor leitet, entweder abnehmen oder zunehmen müssen. Im DCM (Discontinuous Conduction Mode - lückender Leistungsbetrieb) wird dem Niederspannungstransistor nicht gestattet, leitend zu sein, wenn der Spulenstrom null beträgt. Der Zyklus besteht dann aus einer Ein-Zeit, gefolgt von einer Aus-Zeit, gefolgt von einer HiZ-Zeit. Während der HiZ-Zeit nähert sich der Spulenstrom null und ändert sich nicht während der Dauer des Zyklus, nachdem er sich nahe null befindet.
Entweder im CCM oder im DCM liefern Treiber 110 der Leistungsstufe 102 Gateansteuersignale an die Gateelektroden der Hochspannungs- und Niederspannungstransistoren der entsprechenden Phasen 104 als Antwort auf die durch den Controller 106 gelieferten PWM-Steuersignale. Der Aktivierungszustand der Phasen 104 und das Tastverhältnis der Hochspannungs- und Niederspannungstransistoren werden zumindest teilweise auf der Basis der an die Last angelegten Ausgangsspannung (Vo) bestimmt, so dass der Schaltspannungsregler 100 so schnell und so zuverlässig wie möglich auf sich verändernde Lastbedingungen reagieren kann.
Der Controller 106 kann Änderungen von einer Referenzspannung zu einer anderen verwalten. Der Controller 106 kann auch Fehler zwischen der Ausgangsspannung (Vo) und einer Referenzspannung bestimmen und die Fehlerspannung in eine digitale Darstellung umwandeln, die an den PWM 108 geliefert wird, um den Schaltzyklus der Phasen 104 z.B. durch Einstellen des Tastverhältnisses zu modifizieren. Solche Spannungsregelungsfunktionen sind die Norm in typischen, digital gesteuerten Schaltspannungsreglern und deshalb wird in dieser Hinsicht keine weitere Erläuterung geliefert.
Zusätzlich zu dem Regeln der an die Last gelieferten Spannung überwacht der Controller 106 auch die durch die Phasen 104 an die Last gelieferten Phasenströme z.B. durch Messen der in die entsprechenden Spulen eingekoppelten Phasenströme (I_Ln) durch DCR-Erfassung. Der Controller 106 schätzt den durch den Schaltspannungsregler 100 an die Last gelieferten Gesamtstrom auf der Basis der durch OCR-Erfassung gemessenen Phasenströme.
Das durch den Controller 106 des Schaltspannungsreglers implementierte Stromschätzverfahren wird als nächstes unter Bezugnahme auf 2 ausführlicher erläutert. Die Leistungsstufe 102 des Schaltspannungsreglers 100 enthält ein parallel zu jeder Phase 104 gekoppeltes RC-Stromerfassungsnetzwerk 112. Das RC-Stromerfassungsnetzwerk 112 enthält einen Widerstand (R_sen), der in Reihe mit einem Kondensator (C_sen) geschaltet ist. Das RC-Stromerfassungsnetzwerk 112 berücksichtigt den DCR (nicht idealen Gleichstromwiderstand) der Spule. Die am Kondensator (C_sen) gemessene Spannung (V_Cn) stellt die Spannung am DCR dieser Spule dar, was bedeutet, dass der Strom (I_Ln) durch die Spule zu dem Verhältnis der Kondensatorspannung zum DCR-Wert in Beziehung steht (Block 200).
Der Controller 106 enthält einen Stromsensor 114, der einen Schätzwert des Stroms durch jede Spule auf der Basis der an den Kondensatoren der jeweiligen RC-Stromerfassungsnetzwerke gemessenen Spannung (V_C1, V_C2, ... V_Cn) generiert. Bei einer Ausführungsform ist der Controller 106 ein digitaler Controller und der Stromsensor 114 umfasst einen ADC (Analog-Digital-Wandler) 116 zum Umwandeln der durch die DCR-Erfassungsnetzwerke 112 gemessenen individuellen Spannungen (V_C1,V_C2, ... V_Cn) in einen entsprechenden digitalen Wert. Die von den ADCs 116 ausgegebenen digitalisierten Werte stellen die individuellen Phasenstromschätzwerte dar, die summiert werden 118, um einen digitalisierten Gesamtstromschätzwert (I_T) bereitzustellen. Im Fall eines einphasigen Schaltspannungsreglers enthält der Regler nur eine Ausgangsspule (L) und die Summierstufe 118 kann entfallen. In diesem Fall ist der in 1 gezeigte digitalisierte Gesamtstromschätzwert I_T der für die einzelne Spule bestimmte Stromschätzwert.
Der Controller 106 enthält ein Kompensationsfilter 120 zum Einstellen des Schätzwerts des digitalisierten Gesamtstromschätzwerts I_T (Block 220). Gemäß der Ausführungsform von 1 ist das Kompensationsfilter 120 ein Temperaturkompensationsfilter, das eine Variation bei dem DCR der Spulen als Funktion der Temperatur kompensiert. Dazu enthält der Schaltspannungsregler 100 auch einen Temperatursensor 122 zum Messen der Temperatur des Schaltspannungsreglers 100. Der Temperatursensor 122 kann, falls gewünscht, an oder nahe der Leistungsstufe 102 platziert werden. Jeder Standardtemperatursensor, der eine Spannung, einen Strom oder einen Widerstandswert ausgibt, der mit der Temperatur variiert und der in einem tatsächlichen Temperaturmesswert umgewandelt werden kann, kann verwendet werden. Wiederum im Fall einer digitalen Architektur kann der Controller 106 einen ADC 124 zum Umwandeln des gemessenen Temperaturmesswerts in einen entsprechenden digitalisierten Wert (T) enthalten. Der Controller 106 verwendet die gemessene Temperatur des Schaltspannungsreglers 100 als Teil von Stromschätz- und Übertemperaturschutzprozessen und anderen, durch den Controller 106 implementierten Steuerprozessen 126.
Bei einer Ausführungsform generiert das Temperaturkompensationsfilter 120 einen temperaturkompensierten Gesamtstromschätzwert (I_T,Comp) auf der Basis des durch den Stromsensor 114 generierten Gesamtstromschätzwerts (I_T) und mehrerer Filterkoeffizienten, die eine Funktion der gemessenen Temperatur (T) sind. Die Filterkoeffizienten sind auch eine Funktion anderer Parameter, die die RC-Stromerfassungsnetzwerke 112, Ausgangsspulen (Lo) und den Betrieb des Controllers 106 betreffen. Diese zusätzlichen Parameter können in Datenregistern 128 des Controllers 106 gespeichert werden. Das Temperaturkompensationsfilter 120 kann einen temperaturabhängigen Messfehler sowohl während eingeschwungener (DC) als auch nicht eingeschwungener (AC) Bedingungen mildern. Beispielsweise kann das Temperaturkompensationsfilter 120 eine nicht konstante Frequenzantwort besitzen. Eine digitale Ausführungsform des Temperaturkompensationsfilters 120 wird hier später unter Bezugnahme auf 3 ausführlicher beschrieben.
Der Controller 106 enthält weiterhin eine Übertemperaturschutzschaltung 130, die einen Übertemperaturschutz für den Regler 100 bereitstellt. Die Übertemperaturschutzschaltung 130 kann den Schaltspannungsregler 100 abschalten, falls der Reglerbetrieb nicht aufrechterhalten werden kann, ohne eine bestimmte positive oder negative Temperaturgrenze zu übersteigen. Die Übertemperaturschutzschaltung 130 implementiert das Übertemperaturschutzschema auf der Basis der gleichen gemessenen Temperatur (T), die zum Kompensieren der Temperaturvariation zwischen dem DCR und der Induktivität der Spule verwendet wird. Auf diese Weise können zusätzliche Temperatursensoren für die Phasen 104 entfallen, wodurch Größe und Kosten des Systems reduziert werden. Jede standardmäßige Übertemperaturschutzschaltung kann verwendet werden.
3 veranschaulicht eine Ausführungsform des Temperaturkompensationsfilters 120, das in dem Controller 106 des Schaltspannungsreglers enthalten oder damit assoziiert ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Temperaturkompensationsfilter 120 ein digitales Filter mit einer nicht konstanten Frequenzantwort, um einen temperaturabhängigen Messfehler so während eingeschwungener (oder DC) und nicht eingeschwungener (oder AC) Bedingungen zu mildern.
Das Temperaturkompensationsfilter 120 empfängt als Eingaben den durch den Stromsensor 114 generierten digitalisierten gemessenen Gesamtstrom (I_T) und den durch den Temperatursensor 122 gemessenen digitalisierten Temperaturmesswert (T). Das Temperaturkompensationsfilter 120 empfängt auch als Eingaben zusätzliche Parameter, die zu den RC-Stromerfassungsnetzwerken 112, Ausgangsspulen (Lo) und den Betrieb des Controllers 106 in Beziehung stehen, die in Datenregistern 128 des Controllers 106 gespeichert werden können.
Das Temperaturkompensationsfilter 120 implementiert eine lineare Transferfunktion erster Ordnung mit einem programmierbaren Verstärkungsfaktor, Pol und Nullstelle. Der Eingang des Filters 120 entspricht der gemessenen Spannung am Kondensator eines RC-Stromerfassungsnetzwerks 112. Falls der Verstärkungsfaktor des Filters 120 auf 1/DCR eingestellt ist, der Pol des Filters 120 auf 1/RC eingestellt ist und die Nullstelle des Filters auf DCR/L eingestellt ist, dann ist der Ausgang des Filters 120 ein dynamisch genauer Schätzwert des Stroms durch die Spule. Der programmierbare Verstärkungsfaktor, Pol und Nullstelle können derart über der Temperatur variiert werden, dass jene Werte den temperaturabhängigen Werten für DCR, DCR/L und RC entsprechen. Die Fähigkeit zum Ändern der Pol-/Nullstellenplatzierung des Filters 120 unter Nennbedingungen bedeutet, dass die Zeitkonstante des RC-Stromerfassungsnetzwerks 112 nicht notwendigerweise der Zeitkonstante der Spule und ihres DCR unter Nennbedingungen zu entsprechen braucht. Die Temperaturkompensation kann unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, stückweise linear, einer Temperatursteigungskompensation oder Funktion höherer Ordnung implementiert werden. Das Temperaturkompensationsfilter 120 gestattet somit dem Controller 106, den Strom durch die Spule zu schätzen, während die Temperaturvariation im System kompensiert wird.
Koeffizienten (k₁, k₂) des Temperaturkompensationsfilters 120 werden als Funktion der in den Filter 120 eingegebenen Parameter bestimmt. Beispielsweise berechnet der Controller 106 einen ersten (k₁) der Filterkoeffizienten wie gegeben durch: $k_{1} = τ_{C} Δ_{T} / τ_{L}$
wobei τ_C = R_sen×C_sen, Δ_T=α(T - T₀), τ_L = L_O/DCR, α der Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands des Materials ist, aus dem der oder die Ausgangsspulen konstruiert sind (z.B. 0,0038/K für Kupfer), R_sen der Widerstandswert des Widerstands des entsprechenden RC-Stromerfassungsnetzwerks 112 ist, C_sen die Kapazität des Kondensators des RC-Stromerfassungsnetzwerks 112 ist, L_O die Induktivität der entsprechenden Spule ist und DCR der nicht ideale Gleichstromwiderstand der Spule (bei Nennbedingungen spezifiziert) ist. Der Lieferant einer Spule spezifiziert typischerweise den DCR der Spule in Ohm bei einer bestimmten Temperatur, z.B. 0,5 Milliohm bei 25°C. Als solches ist der Filterkoeffizient k₁ eine Funktion einer Zeitkonstante (τ_C) für das RC-Stromerfassungsnetzwerk 112, das den Strom durch eine Ausgangsspule des Reglers 100 misst, einer Zeitkonstanten (τ_L) für die Spule und eines Temperaturparameters (Δ_T), der eine Funktion einer Differenz zwischen der gemessenen Temperatur (T) und der Temperatur (T₀) ist, bei dem der DCR der Spule spezifiziert ist. Als solches verwendet der Controller 106 die gemessene Temperatur (T), um die Temperaturvariation zwischen dem DCR und der Induktivität der Spule so während eingeschwungener (oder DC) als auch nicht eingeschwungener (oder AC) Bedingungen zu kompensieren.
Der Controller 106 berechnet einen zweiten (k₂) der Filterkoeffizienten, der gegeben ist durch: $k_{2} = 1 - (1 + Δ_{T}) / (F_{s} τ_{L})$
wobei Fs die Abtastfrequenz ist, mit der die Spulenströme durch den Stromsensor 114 geschätzt werden. Das digitale Temperaturkompensationsfilter 120 wird durch den Controller 106 implementiert, wie in 3 gezeigt, unter Verwendung der Filterkoeffizienten k₁ und k₂. Beispielsweise kann das Temperaturkompensationsfilter 120 unter Verwendung eines PID-Controllers (Proportional-Integral-Differenzial) implementiert werden, wobei der Filterkoeffizient k₁ im Integralterm (I) verwendet wird und der Filterkoeffizient k₂ im Differenzialterm (D) verwendet wird. Der Proportionalterm (P) kann einen Verstärkungsfaktor von 1 oder irgendeinen anderen Verstärkungsfaktorwert besitzen.
Im Allgemeinen bezüglich der Temperaturkompensationsausführungsform generiert der Controller 106 einen temperaturkompensierten Gesamtstromschätzwert (I_T,Comp) auf der Basis des gemessenen Gesamtstroms (I_T) und der Filterkoeffizienten (k₁, k₂), die eine Funktion der gemessenen Temperatur (T) sind. Der Controller 106 kann den temperaturkompensierten Gesamtstromschätzwert verwenden, um verschiedene Steuerfunktionen 126 für den Schaltspannungsregler 100 zu unterstützen, wie etwa AVP (adaptive Spannungspositionierung). Die dynamische Spannungsregelung eines Schaltspannungsreglers kann problematisch sein. Beispielsweise können viele Ausgangskondensatoren verwendet werden, um Spannungsspitzen zu reduzieren, die während Übergangsperioden auftreten. Das Erhöhen der Anzahl der Ausgangskondensatoren, um hohe Übergangsanforderungen zu erfüllen, ist jedoch wegen der Größe- und Kostenfragen keine geeignete Lösung. AVP ist ein gangbarerer Weg zu einer dynamischen Spannungsregelung. Die Grundidee hinter AVP besteht in dem Steuern des Ausgangsspannungspegels (V_O), so dass er geringfügig über einem Mindestwert bei Volllast liegt und etwas unter einem Höchstwert bei geringer Last liegt. Infolgedessen kann das ganze Spannungstoleranzfenster für Spannungssprünge oder - abfälle während Übergangsperioden verwendet werden.
Der Controller 106 kann ein AVP-Filter 300 implementieren, das den temperaturkompensierten Gesamtstromschätzwert (I_T,comp) filtert, um eine dynamische Spannungsregelung bereitzustellen. Die durch das AVP-Filter 300 implementierte Filterung kann eine Funktion der Lastlinie (R_LL) und Bandbreite (ω_avp) des AVP-Filters 300 sein, wie in 3 gezeigt. Die Lastlinie stellt die Antwort des linearen Teils des an die (nichtlineare) Last angeschlossenen Schaltspannungsreglers 100 dar. Der Ausgangsspannungspegel (V_O) des Schaltspannungsreglers 100 wird durch das AVP-Filter 300 gesteuert, so dass der Ausgangsspannungspegel über einem Mindestwert bei voller Last und unter einem Höchstwert bei geringer Last ist. Der Controller 106 kann den temperaturkompensierten Gesamtstromschätzwert (I_T,Comp) verwenden, um noch andere Steuerfunktionen 126 für den Schaltspannungsregler 100 zu unterstützen, wie etwa Stromausgleich und Funktionen des Entfernens/Hinzufügens von Phasen im Fall eines Mehrphasenreglers.
4 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Stromkompensationsfilters 400 zum Einstellen des Schätzwerts des durch den Stromsensor 114 generierten digitalisierten Stromschätzwerts I_T. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Stromabhängigkeit der Phaseninduktivität zum Implementieren der Stromschätzwertkompensation verwendet. Die Struktur des in 4 gezeigten Stromkompensationsfilters 400 ist ähnlich der Struktur des in 3 gezeigten Temperaturkompensationsfilters 120, doch werden die Filterkoeffizienten unterschiedliche berechnet und es gibt ein Subtraktionszeichen bei der ersten Summe.
Koeffizienten (k₁, k₂) des Stromkompensationsfilters 400 werden als Funktion der in das Filter 400 eingegebenen Parameter bestimmt. Beispielsweise berechnet der Controller 106 einen ersten (k₁) der Filterkoeffizienten wie gegeben durch: $k_{1} = τ_{C} / τ_{Δ I} - 1$
wobei τ_C = R_sen×C_sen und τ_ΔI=L(I)/DCR. L(I) ist ein Schätzwert der Induktivität als Funktion des Stroms und ist gegeben durch: $L (I) = m_{L} I + L_{b}$
wobei m_L die Steigung der Abnahme für die Induktivität als Funktion des Stroms ist, I der Strom ist und L_b der Achsenabschnitt der extrapolierten Steigung für die Induktivität über dem Strom ist. Bei einer Ausführungsform nimmt das Stromkompensationsfilter 400 eine lineare Abnahme der Induktivität über dem Strom an, d.h. m_L ist linear. 5 zeigt, wie sich die Induktivität einer Spule über dem Strom (L) und der Temperatur (ΔT°C) ändert. Die Induktivität ist ab 0A bis zu einem gewissen Strom (I_K) relativ flach und beginnt dann auf zumeist lineare Weise abzuklingen.
Der Controller 106 berechnet einen zweiten (k₂) der Stromkompensationsfilterkoeffizienten wie gegeben durch: $k_{2} = 1 / (1 + 1 / (F_{s} τ_{Δ I}))$
wobei Fs die Abtastfrequenz ist, mit der die Spulenströme durch den Stromsensor 114 geschätzt werden. Das digitale Temperaturkompensationsfilter 400 wird durch den Controller 106 implementiert, wie in 4 gezeigt, unter Verwendung der Filterkoeffizienten k₁ und k₂. Beispielsweise kann das Temperaturkompensationsfilter 400 unter Verwendung eines PID-Controllers (Proportional-Integral-Differenzial) implementiert werden, wobei der Filterkoeffizient k₁ im Integralterm (I) verwendet wird und der Filterkoeffizient k₂ im Differenzialterm (D) verwendet wird. Der Proportionalterm (P) kann einen Verstärkungsfaktor von 1 oder irgendeinen anderen Verstärkungsfaktorwert besitzen. Bei einer Ausführungsform kann der Controller 106 das Stromkompensationsfilter 400 über einen Bereich (L_flat) des Spulenstroms deaktivieren, für den m_L relativ flach ist, wie in 5 gezeigt. Das Filter 400 besitzt bei Deaktivierung keinen Effekt auf die Phasenstromschätzwerte. Das Filter 400 kann deaktiviert werden, indem die Koeffizienten k₁ und k₂ auf null gesetzt werden.
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen, hierin beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.

Claims

Verfahren zur Stromschätzung für einen Schaltspannungsregler (100), der Strom durch eine Spule (Lo) an eine Last liefert, wobei das Verfahren aufweist: Messen einer Spannung (V_C1) an einem Kondensator (C_sen) eines RC-Stromerfassungsnetzwerks (R_sen, C_sen), das parallel zu der Spule (L₀) gekoppelt ist; Generieren eines Schätzwerts des Stroms durch die Spule (Lo) auf Basis der am Kondensator (C_sen) des RC-Stromerfassungsnetzwerk gemessenen Spannung (V_C1); Einstellen des Schätzwerts des Stroms durch die Spule (L₀) durch ein digitales Kompensationsfilter (120), das eine Variation der Induktivität der Spule als Funktion der Temperatur und/oder des Stroms kompensiert; und Messen einer Temperatur des Schaltspannungsreglers (100), wobei das digitale Kompensationsfilter (120) mehrere Filterkoeffizienten aufweist, die eine Funktion der gemessenen Temperatur und von Parametern, die das RC Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) und die Spule (Lo) betreffen, sind wobei das RC-Stromerfassungsnetzwerk den nicht-idealen Gleichstromwiderstand, DCR, der Spule (Lo) berücksichtigt und das Kompensationsfilter (120) eine Temperaturvariation zwischen dem DCR und der Induktivität der Spule als Funktion der gemessenen Temperatur kompensiert, und wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Berechnen eines ersten der mehreren Filterkoeffizienten gemäß $k_{1} = τ_{C} \cdot Δ_{T} / τ_{L}$
wobei k₁ der erste der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_C eine Zeitkonstante für das RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) ist, τ_L, eine Zeitkonstante für die Spule (L₀) ist und Δ_T ein Temperaturparameter ist, der eine Funktion der Differenz zwischen der gemessenen Temperatur und einer Temperatur, bei der der DCR der Spule (L₀) spezifiziert ist, ist; und Berechnen eines zweiten der mehreren Filterkoeffizienten gemäß $k_{2} = 1 - (1 + Δ_{T}) / (F_{s} \cdot τ_{L})$
wobei k2 der zweite der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_L, die Zeitkonstante für die Spule ist, Δ_T der Temperaturparameter ist und F_S eine Abtastfrequenz ist, mit der der Schätzwert des Stroms durch die Spule (L₀) generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist, den Temperaturparameter (Δ_T) zu berechnen durch Δ_T=α(T - T₀), wobei Δ_T der Temperaturparameter ist, α ein Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands für die Spule (L₀) ist, T die gemessene Temperatur ist und T₀ die Temperatur ist, bei der der DCR der Spule (L₀) spezifiziert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die gemessene Temperatur zum Kompensieren der Temperaturvariation zwischen dem DCR und der Induktivität der Spule (L₀) während nicht eingeschwungener Lastbedingungen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist: das Bereitstellen eines Übertemperaturschutzes für den Schaltspannungsregler (100) auf der Basis der zum Kompensieren der Temperaturvariation zwischen dem DCR und der Induktivität der Spule (Lo) verwendeten gleichen gemessenen Temperatur.
Verfahren zur Stromschätzung für einen Schaltspannungsregler (100), der Strom durch eine Spule (Lo) an eine Last liefert, wobei das Verfahren aufweist: Messen einer Spannung (V_C1) an einem Kondensator (C_sen) eines RC-Stromerfassungsnetzwerks (R_sen, C_sen), das parallel zu der Spule (L₀) gekoppelt ist; Generieren eines Schätzwerts des Stroms durch die Spule (Lo) auf der Basis der am Kondensator (C_sen) des RC-Stromerfassungsnetzwerk gemessenen Spannung (V_C1); Einstellen des Schätzwerts des Stroms durch die Spule (Lo) durch ein digitales Kompensationsfilter (120), das eine Variation der Induktivität der Spule als Funktion der Temperatur und/oder des Stroms kompensiert; und Messen einer Temperatur des Schaltspannungsreglers (100), wobei das digitale Kompensationsfilter (120) mehrere Filterkoeffizienten aufweist, die eine Funktion der gemessenen Temperatur und von Parametern, die das RC Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) und die Spule (Lo) betreffen, sind, wobei das RC-Stromerfassungsnetzwerk den nicht-idealen Gleichstromwiderstand (DCR) der Spule (Lo) berücksichtigt und das Kompensationsfilter eine Stromabhängigkeit der Induktivität der Spule (Lo) kompensiert, wobei das Kompensationsfilter mehrere Filterkoeffizienten umfasst, die eine Funktion der Stromabhängigkeit der Induktivität sind, und wobei das Verfahren weiterhin aufweist: Berechnen eines ersten der mehreren Filterkoeffizienten gemäß $k_{1} = τ_{C} / τ_{Δ I} - 1$
wobei k₁ der erste der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_C eine Zeitkonstante für das RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) ist und τ_ΔI eine Zeitkonstante für die Induktivität der Spule (Lo) als Funktion eines Stroms durch die Spule ist; und Berechnen eines zweiten der mehreren Filterkoeffizienten gemäß $k_{2} = 1 / (1 + 1 / (F_{s} \cdot τ_{Δ I}))$
wobei k₂ der zweite der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_ΔI die Zeitkonstante für die Induktivität der Spule (Lo) ist und Fs eine Abtastfrequenz ist, mit der der Schätzwert des Stroms durch die Spule (L₀) generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das weiterhin aufweist: die Zeitkonstante (τ_ΔI) für die Induktivität der Spule (L₀) zu berechnen durch $τ_{Δ I} = L (I) / D C R$
und einen Schätzwert der Induktivität als Funktion des Stroms zu berechnen durch $L (I) = m_{L} I + L_{b},$
wobei L(I) der Schätzwert der Induktivität als Funktion des Stroms ist, DCR der Gleichstromwiderstand der Spule ist, m_L eine Steigung einer Abnahme für die Induktivität als Funktion des Stroms ist, I der Strom ist und L_b ein Achsenabschnitt einer extrapolierten Steigung für die Induktivität über dem Strom ist.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Steigung der Abnahme (m_L) linear ist.
Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin aufweist: das Deaktivieren des Kompensationsfilters über einen Bereich des Spulenstroms, für den die Steigung (m_L) der Abnahme relativ flach ist.
Controller zum Steuern des Betriebs eines Schaltspannungsreglers (100), der einen Strom durch eine Spule (Lo) an eine Last liefert, wobei der Controller aufweist: ein RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen), das parallel zu der Spule (L₀) gekoppelt ist; einen Stromschätzer, der dazu ausgebildet ist, einen Schätzwert des Stroms durch die Spule (Lo) auf der Basis einer am Kondensator (C_sen) des RC-Stromerfassungsnetzwerks (R_sen, C_sen) gemessenen Spannung zu generieren; ein digitales Kompensationsfilter (120), das dazu ausgebildet ist, den Schätzwert des Stroms durch die Spule (Lo) durch Kompensieren einer Variation der Induktivität der Spule (Lo) als Funktion der Temperatur und/oder des Stroms einzustellen, wobei der Controller (106) außerdem dazu ausgebildet ist, einen Temperaturmesswert von einem Temperatursensor (122) zu erhalten, der dazu ausgebildet ist, eine Temperatur des Schaltspannungsreglers zu messen, und wobei das digitale Kompensationsfilter (120) mehrere Filterkoeffizienten aufweist, die eine Funktion der gemessenen Temperatur und von Parametern, die das RC Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) und die Spule (L₀) betreffen, sind, wobei das RC-Stromerfassungsnetzwerk den nicht-idealen Gleichstromwiderstand, DCR, der Spule berücksichtigt und das Kompensationsfilter dazu ausgebildet ist, eine Temperaturvariation zwischen dem DCR und der Induktivität der Spule als Funktion der gemessenen Temperatur zu kompensieren, wobei ein erster der mehreren Filterkoeffizienten gegeben ist durch $k_{1} = τ_{C} \cdot Δ_{T} / τ_{L}$
wobei k₁ der erste der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_C eine Zeitkonstante für das RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) ist, τ_L, eine Zeitkonstante für die Spule ist und Δ_T ein Zeitparameter ist, der eine Funktion der Differenz zwischen der gemessenen Temperatur und einer Temperatur ist, bei der der DCR der Spule (Lo) spezifiziert ist, und wobei ein zweiter der mehreren Filterkoeffizienten gegeben ist durch $k_{2} = 1 - (1 + Δ_{T}) / F_{s} \cdot τ_{L}$
wobei k₂ der zweite der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_L, eine Zeitkonstante für die Spule (L₀) ist, Δ_T der Temperaturparameter ist und Fs eine Abtastfrequenz ist, mit der der Schätzwert des Stroms durch die Spule (L₀) generiert wird.
Controller nach Anspruch 9, bei dem für den Temperaturparameter (Δ_T) gilt: $Δ_{T} = α (T - T_{0}),$
wobei Δ_T der Temperaturparameter ist, α ein Temperaturkoeffizient des spezifischen Widerstands für die Spule ist, T die gemessene Temperatur ist und T₀ die Temperatur ist, bei der der DCR der Spule (L₀) spezifiziert ist.
Controller nach einem der Ansprüche 9 bis 10, der weiterhin aufweist: eine Übertemperaturschutzschaltung (130), die dazu ausgebildet ist einen Übertemperaturschutz für den Schaltspannungsregler (100) auf der Basis der zum Kompensieren der Temperaturvariation zwischen dem DCR und der Induktivität der Spule verwendeten gleichen gemessenen Temperatur bereitzustellen.
Controller nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem eine Zeitkonstante des RC-Stromerfassungsnetzwerks (R_sen, C_sen) nicht der Zeitkonstante der Spule (L₀) und des DCR der Spule (Lo) bei Nennbedingungen entspricht.
Controller zum Steuern des Betriebs eines Schaltspannungsreglers (100), der einen Strom durch eine Spule (Lo) an eine Last liefert, wobei der Controller aufweist: ein RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen), das parallel zu der Spule (L₀) gekoppelt ist; einen Stromschätzer, der dazu ausgebildet ist, einen Schätzwert des Stroms durch die Spule (Lo) auf der Basis einer am Kondensator (C_sen) des RC-Stromerfassungsnetzwerks (R_sen, C_sen) gemessenen Spannung zu generieren; ein digitales Kompensationsfilter (120), das dazu ausgebildet ist, den Schätzwert des Stroms durch die Spule (L₀) durch Kompensieren einer Variation der Induktivität der Spule (L₀) als Funktion der Temperatur und/oder des Stroms einzustellen, wobei der Controller (106) außerdem dazu ausgebildet ist, einen Temperaturmesswert von einem Temperatursensor (122) zu erhalten, der dazu ausgebildet ist, eine Temperatur des Schaltspannungsreglers zu messen, und wobei das digitale Kompensationsfilter (120) mehrere Filterkoeffizienten aufweist, die eine Funktion der gemessenen Temperatur und von Parametern, die das RC Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) und die Spule (Lo) betreffen, sind, wobei das RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) den nicht idealen Gleichstromwiderstand (DCR) der Spule (Lo) berücksichtigt und das digitale Kompensationsfilter (Lo) dazu ausgebildet ist, eine Stromabhängigkeit der Induktivität der Spule (L₀) zu kompensieren, wobei das digitale Kompensationsfilter (120 mehrere Filterkoeffizienten umfasst, die eine Funktion der Stromabhängigkeit der Induktivität (L₀) sind, wobei ein erster der mehreren Filterkoeffizienten gegeben ist durch $k_{1} = τ_{C} / τ_{Δ I} - 1$
wobei k₁ der erste der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_C eine Zeitkonstante für das RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) ist und τ_ΔI eine Zeitkonstante für die Induktivität der Spule (Lo) als Funktion des Stroms durch die Spule (Lo) ist; und wobei ein zweiter der mehreren Filterkoeffizienten gegeben ist durch $k_{2} = 1 / (1 + 1 (F_{s} \cdot τ_{Δ I}))$
wobei τ_ΔI die Zeitkonstante für die Induktivität der Spule (Lo) ist und Fs eine Abtastfrequenz ist, mit der der Schätzwert des Stroms durch die Spule (L₀) generiert wird.
Controller nach Anspruch 13, bei dem für die Zeitkonstante (τ_ΔI) für die Induktivität der Spule (L₀) gilt: $τ_{Δ I} = L (I) / D C R$
und bei dem gilt: L(I) = m_LI + L_b, wobei L(I) ein Schätzwert der Induktivität eine Funktion des Stroms ist, DCR der Gleichstromwiderstand der Spule ist, m_L eine Steigung einer Abnahme für die Induktivität als Funktion des Stroms ist, I der Strom ist und L_b ein Achsenabschnitt einer extrapolierten Steigung für die Induktivität über dem Strom ist.
Controller nach Anspruch 14, bei dem der Controller weiterhin ausgebildet ist, das Kompensationsfilter (R_sen, C_sen) über einem Bereich des Spulenstroms, für den m_L relativ flach ist, zu deaktivieren.
Mehrphasen-Schaltspannungsregler, der aufweist: mehrere Phasen, die dazu ausgebildet sind, einen Strom an eine Last zu liefern, wobei jede Phase durch eine Spule (Lo) an die Last angeschlossen ist und ein RC-Stromerfassungsnetzwerke (R_sen, C_sen), das parallel zu der Spule (L₀) gekoppelt ist, aufweist; einen Stromschätzer, der dazu ausgebildet ist, einen Schätzwert der individuellen Ströme durch die Spulen (Lo) auf Basis einer an den Kondensatoren der RC-Stromerfassungsnetzwerke (R_sen, C_sen) gemessenen Spannung zu generieren und einen Gesamtstromschätzwert auf Basis der individuellen Stromschätzwerte für die Spulen (Lo) zu generieren; einen Temperatursensor (122), der dazu ausgebildet ist, eine Temperatur des Mehrphasen-Schaltspannungsreglers zu messen; und ein digitales Kompensationsfilter (120), das dazu ausgebildet ist, den Gesamtstromschätzwert durch Kompensieren einer Variation der Induktivität der Spulen (L₀) als Funktion der Temperatur und/oder des Stroms einzustellen, wobei das digitale Kompensationsfilter (120) mehrere Filterkoeffizienten aufweist, die eine Funktion der gemessenen Temperatur und von Parametern, die das RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) und die Spule (L₀) betreffen, sind, wobei das RC-Stromerfassungsnetzwerk den nicht-idealen Gleichstromwiderstand, DCR, der Spule berücksichtigt und das Kompensationsfilter dazu ausgebildet ist, eine Temperaturvariation zwischen dem DCR und der Induktivität der Spule als Funktion der gemessenen Temperatur zu kompensieren, wobei ein erster der mehreren Filterkoeffizienten gegeben ist durch $k_{1} = τ_{C} \cdot Δ_{T} / τ_{L}$
wobei k₁ der erste der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_C eine Zeitkonstante für das RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) ist, τ_L eine Zeitkonstante für die Spule ist und Δ_T ein Temperaturparameter ist, der eine Funktion der Differenz zwischen der gemessenen Temperatur und einer Temperatur ist, bei der der DCR der Spule (L₀) spezifiziert ist, und wobei ein zweiter der mehreren Filterkoeffizienten gegeben ist durch $k_{2} = 1 - (1 + Δ_{T}) / (F_{s} \cdot τ_{L})$
wobei k₂ der erste der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_L die Zeitkonstante für die Spule ist, Δ_T der Temperaturparameter ist und Fs eine Abtastfrequenz ist, mit der der Schätzwert des Stroms durch die Spule (L₀) generiert wird.
Mehrphasen-Schaltspannungsregler, der aufweist: mehrere Phasen, die dazu ausgebildet sind, einen Strom an eine Last zu liefern, wobei jede Phase durch eine Spule (L₀) an die Last angeschlossen ist und ein RC-Stromerfassungsnetzwerke (R_sen, C_sen), das parallel zu der Spule (L₀) gekoppelt ist, aufweist; einen Stromschätzer, der dazu ausgebildet ist, einen Schätzwert der individuellen Ströme durch die Spulen (L₀) auf Basis einer an den Kondensatoren der RC-Stromerfassungsnetzwerke (R_sen, C_sen) gemessenen Spannung zu generieren und einen Gesamtstromschätzwert auf Basis der individuellen Stromschätzwerte für die Spulen (Lo) zu generieren; einen Temperatursensor (122), der dazu ausgebildet ist, eine Temperatur des Mehrphasen-Schaltspannungsreglers zu messen; und ein digitales Kompensationsfilter (120), das dazu ausgebildet ist, den Gesamtstromschätzwert durch Kompensieren einer Variation der Induktivität der Spulen (L₀) als Funktion der Temperatur und/oder des Stroms einzustellen, wobei das digitale Kompensationsfilter (120) mehrere Filterkoeffizienten aufweist, die eine Funktion der gemessenen Temperatur und von Parametern, die das RC Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) und die Spule (L₀) betreffen, sind, wobei das RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) den nicht idealen Gleichstromwiderstand (DCR) der Spule (Lo) berücksichtigt und das digitale Kompensationsfilter (Lo) dazu ausgebildet ist, eine Stromabhängigkeit der Induktivität der Spule (L₀) zu kompensieren, wobei das digitale Kompensationsfilter (120 mehrere Filterkoeffizienten umfasst, die eine Funktion der Stromabhängigkeit der Induktivität (L₀) sind, wobei ein erster der mehreren Filterkoeffizienten gegeben ist durch $k_{1} = τ_{C} \cdot / τ_{Δ I} - 1$
wobei k₁ der erste der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_C eine Zeitkonstante für das RC-Stromerfassungsnetzwerk (R_sen, C_sen) ist und τ_ΔI eine Zeitkonstante für die Induktivität der Spule (Lo) als Funktion des Stroms durch die Spule (Lo) ist; und wobei ein zweiter der mehreren Filterkoeffizienten gegeben ist durch $k_{2} = 1 / (1 + 1 / (F_{s} \cdot τ_{Δ I}))$
wobei k₂ der erste der mehreren Filterkoeffizienten ist, τ_ΔI die Zeitkonstante für die Induktivität der Spule (Lo) ist und F_S eine Abtastfrequenz ist, mit der der Schätzwert des Stroms durch die Spule (L₀) generiert wird.