DE102015115149A1

DE102015115149A1 - Dynamische Spannungsübergangssteuerung in getakteten Leistungswandlern

Info

Publication number: DE102015115149A1
Application number: DE102015115149.9A
Authority: DE
Inventors: Amir Babazadeh; Benjamin Tang
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2016-03-17
Anticipated expiration: 2035-09-10
Also published as: US10425006B2; US9614444B2; CN105429463B; CN105429463A; US20160079851A1; US20170163156A1; DE102015115149B4

Abstract

Ein getakteter Leistungswandler umfasst eine Leistungsstufe, einen Hauptkompensator und eine Spannungsrampenschaltung. Die Leistungsstufe ist dazu ausgebildet, eine Spannung an eine Last auszugeben. Der Hauptkompensator ist dazu ausgebildet, das Schalten der Leistungsstufe zu steuern, so dass die von der Leistungsstufe ausgegebene Spannung einer Zielspannung entspricht, die dem getakteten Leistungswandler angezeigt wird. Die Spannungsrampenschaltung umfasst einen Spannungsrampengenerator und eine dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung. Der Spannungsrampengenerator ist dazu ausgebildet, eine Spannungsrampe zu erzeugen, die bei einer ersten Spannung startet, die der Zielspannung entspricht, und bei einer zweiten Spannung endet, die einer neuen Zielspannung entspricht. Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung reagiert auf den Spannungsrampengenerator und ist dazu ausgebildet, die Ausgangsspannungsreaktion des getakteten Leistungswandlers basierend auf einem oder mehreren Kompensationsparametern zu modifizieren.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft getaktete Leistungswandler (engl.: switched mode power converter), insbesondere das Steuern von dynamischen Spannungsübergängen in getakteten Leistungswandlern.
Schaltspannungsregler sind in modernen elektronischen Systemen aufgrund ihrer hohen Effizienz und geringen Menge an Fläche/Volumen, welche von solchen Wandlern verbraucht wird, für eine Vielzahl von Anwendungen weit verbreitet, wie beispielsweise EDV (Server und mobil) und POL (Point-of-Load-Systeme) für die Telekommunikation. Weithin akzeptierte Schaltspannungsreglertopologien umfassen Buck-, Boost-, Buck-Boost-, Vorwärts-, Flyback-, Halbbrücken-, Vollbrücken- und SEPIC-Topologien. Mehrphasen-Buck-Wandler sind besonders gut geeignet für die Bereitstellung von hohem Strom bei niedrigen Spannungen, welcher von integrierten Hochleistungsschaltungen, wie beispielsweise Mikroprozessoren, Grafikprozessoren und Netzprozessoren, benötigt wird. Buck-Wandler sind mit aktiven Komponenten, wie beispielsweise eine Pulsbreitenmodulation(PWM, Pulse Width Modulation)-Steuerungs-IC (Integrated Circuit, integrierte Schaltung), Treiberschaltungen, eine oder mehrere Phasen, einschließlich Leistungs-MOSFETs (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors, Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren), und passiven Komponenten, wie beispielsweise Spulen, Transformatoren oder gekoppelte Spulen, Kondensatoren und Widerstände, implementiert. Mehrere Phasen (Leistungsstufen) können parallel zur Last durch entsprechende Spulen verbunden werden, um hohe Ausgangsstromanforderungen zu erfüllen.
Viele elektronische Systeme, wie beispielsweise Mikroprozessoren, erfordern dass Leistungsversorgungen effizienter arbeiten, um eine thermische Überlastung bei hohen Lasten zu vermeiden und um die Batterielebensdauer insbesondere in tragbaren Systemen zu erhöhen. Erweiterte eingebettete Echtzeitsysteme, einschließlich sowohl batteriebetriebener tragbarer Systeme (wie beispielsweise Laptops, Mobiltelefone usw.) als auch nicht-tragbarer Systeme (wie beispielsweise Server, Desktops usw.), umfassen oft einen oder mehrere Mikroprozessoren, wobei es auf Systemebene möglich ist, den Energieverbrauch durch Änderung der Frequenz und des Spannungspegels des Mikroprozessors, d. h. so genannte dynamische Spannungsskalierung, zu reduzieren. Die dynamische Spannungsskalierung reduziert den Energieverbrauch, indem die Prozessorgeschwindigkeit und Spannung je nach Anforderungen der Anwendungen, welche auf dem Mikroprozessor ausgeführt werden, während der Laufzeit geändert werden. Es hat sich gezeigt, dass sich der Leistungsverbrauch des Prozessors konvex mit der Frequenz erhöht; daher hilft die dynamische Spannungsskalierung, den dynamischen Energieverbrauch des Prozessors signifikant zu reduzieren. Diese Technik wird häufig auch als dynamischer Spannungsübergang bezeichnet. Aufgrund der Bedeutung des dynamischen Spannungsübergangs in getakteten Leistungswandlern gibt es eine wachsende Nachfrage nach neuen Steuertechniken, welche die Spannungsübergangsreaktion verbessern, was wiederum zu noch mehr Leistungseinsparung und Gesamteffizienz in getakteten Leistungswandlern führt.
Gemäß einer Ausführungsform einer Spannungsreglersteuerung umfasst die Spannungsreglersteuerung einen Hauptkompensator und eine Spannungsrampenschaltung. Der Hauptkompensator ist dazu ausgebildet, um einen Spannungsregler zu steuern, so dass eine vom Spannungsregler ausgegebene Spannung einer Zielspannung entspricht, welche der Spannungsreglersteuerung angezeigt wird. Die Spannungsrampenschaltung umfasst einen Spannungsrampengenerator, welcher dazu ausgebildet ist, eine Spannungsrampe auszugeben, die bei einer ersten Spannung startet und bei einer zweiten Spannung endet, und eine dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung, welche auf den Spannungsrampengenerator reagiert und dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannungsreaktion des Spannungsreglers basierend auf einem oder mehreren Kompensationsparametern zu modifizieren.
Gemäß einer Ausführungsform eines getakteten Leistungswandlers umfasst der getaktete Leistungswandlern eine Leistungsstufe, welche dazu ausgebildet ist, eine Spannung an eine Last auszugeben, einen Hauptkompensator, welcher dazu ausgebildet ist, das Schalten der Leistungsstufe zu steuern, so dass die von der Leistungsstufe ausgegebene Spannung einer Zielspannung entspricht, die dem getakteten Leistungswandlern angezeigt wird, und eine Spannungsrampenschaltung, welche einen Spannungsrampengenerator und eine dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung umfasst. Der Spannungsrampengenerator ist dazu ausgebildet, um eine Spannungsrampe zu erzeugen, welche bei einer ersten Spannung startet, die der Zielspannung entspricht, und bei einer zweiten Spannung endet, die einer neuen Zielspannung entspricht. Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung reagiert auf den Spannungsrampengenerator und ist dazu ausgebildet, um die Ausgangsspannungsreaktion des getakteten Leistungswandlers basierend auf einem oder mehreren Kompensationsparametern zu modifizieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines getakteten Leistungswandlers umfasst der getaktete Leistungswandlern eine Leistungsstufe, welche dazu ausgebildet ist, eine Spannung an eine Last auszugeben, einen Hauptkompensator, welcher dazu ausgebildet ist, das Schalten der Leistungsstufe zu steuern, so dass die von der Leistungsstufe ausgegebene Spannung einer Zielspannung entspricht, die dem getakteten Leistungswandlern angezeigt wird, und einen Rampengenerator, welcher dazu ausgebildet ist, eine Anstiegsgeschwindigkeit eines dynamischen Spannungsübergangs von der Zielspannung zu einer neuen Zielspannung zu steuern. Der getaktete Leistungswandlern umfasst ferner einen Hilfskompensator, welcher dazu ausgebildet ist, den Hauptkompensator außer Kraft zu setzen und eine dynamische Spannungsübergangsreaktion des Hauptkompensators zu ändern.
Fachleute auf diesem Gebiet werden weitere Merkmale und Vorteile beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und beim Betrachten der beigefügten Zeichnungen erkennen.
Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht in Bezug zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, wenn sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
1 veranschaulicht ein Plot-Diagramm einer dynamischen Spannungsübergangswellenform von einer ersten Spannung (V1) zu einer zweiten Spannung (V2).
2 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines getakteten Leistungswandlers mit einer dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung.
3 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform eines getakteten Leistungswandlers mit einer dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung.
4 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer noch weiteren Ausführungsform eines getakteten Leistungswandlers mit einer dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung.
5 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer noch weiteren Ausführungsform eines getakteten Leistungswandlers mit einer dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung.
6 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines getakteten Leistungswandlers mit einer dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung.
7 veranschaulicht ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung.
8 veranschaulicht Ausführungsformen von Anstiegsgeschwindigkeitsmodifikationen, welche von einer dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung vorgenommen werden.
9, welche 9A und 9B umfasst, veranschaulicht die idealen Spulen- und Kondensatorströme, welche für einen rampenartigen dynamischen Spannungsübergang erforderlich sind (9A), und die Nettoladung für die Durchführung jeder Art von dynamischem Spannungsübergang (9B).
10 veranschaulicht ein Plot-Diagramm eines dynamischen Spannungsübergangs in der Ausgangsspannung eines getakteten Leistungswandlers unter Berücksichtigung der Spulenstromgrenze.
1 veranschaulicht einen beispielhaften dynamischen Spannungsübergang von einer ersten Spannung (V1) zu einer zweiten Spannung (V2), wie von einem getakteten Leistungswandlern implementiert. Ein dynamischer Spannungsübergang beinhaltet typischerweise das Anpassen der Lastspannung zur Laufzeit in Reaktion auf Änderungen in der Lastanforderung. Viele elektronische Systeme, wie beispielsweise Mikroprozessoren, erfordern, dass der dynamische Spannungsübergang (DVT, Dynamic Voltage Transition) innerhalb eines designierten Fensters („DVT-Reaktionsfenster“) durchgeführt wird. Die Abmessungen des DVT-Fensters werden von DVT-Parametern, wie beispielsweise Spannungsüberschwingen (Vos), tolerierbares Band (TOB), Übergangszeit (Tf + Tr) und Einschwingzeit (Ts), definiert. In vielen Anwendungen ist es wünschenswert, die Abmessungen des DVT-Fensters zu reduzieren. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen optimieren dynamische Spannungsübergänge, welche von einem getakteten Leistungswandlern implementiert werden, d. h. machen sie perfekt, effektiv oder funktionell wie möglich, um eine Hochleistungsreaktion bereitzustellen. Beispielsweise kann die Zeit, um die neue Zielspannung V2 zu erreichen, durch Reduzieren der Rampenverzögerung und Latenz minimiert werden, und auf mehrere präemptive Übergänge kann reagiert werden, wenn eine neue Zielspannung gegeben ist, bevor das vorherige Ziel erreicht ist, indem die Reaktion optimiert wird, um das neue Ziel zu erreichen. Eine Überschwing- und/oder Unterschwingsteuerung kann auch bereitgestellt sein. Beispielsweise kann ein Überschwingen erlaubt sein, wenngleich mit einer Spannungs- und Zeitbeschränkung. Ein Unterschwingen kann nicht erlaubt sein, aber ein einschwingendes Ende kann akzeptabel sein. Ein Nachschwingen in der Wellenformreaktion kann minimiert sein. Spannungs- und Strombeschränkungen können auch aufrechterhalten werden, z. B. durch Bereitstellen von Überspannungs- und/oder Unterspannungsschutz, Einhalten von positiven und negativen Stromgrenzen, Reduzieren von Systemrauschen von der Eingabe und Ausgabe dV/dt und dI/dt usw.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines getakteten Leistungswandlers 100 zur Regelung einer Last 102. Die Last 102 ist schematisch in 2 veranschaulicht und kann eine integrierte Hochleistungsschaltung sein, wie beispielsweise ein Mikroprozessor, Grafikprozessor, Netzprozessor usw., oder eine andere Art von integrierter Schaltung, welche eine Spannungsregelung erfordert, wie beispielsweise POL (Point-of-Load). Der getaktete Leistungswandlern 100 umfasst eine Leistungsstufe 104 für die Ausgabe einer Spannung (Vo) an die Last 102, einen Hauptkompensator 106 für die Steuerung des Schaltens der Leistungsstufe 104, so dass die von der Leistungsstufe ausgegebene Spannung 104 einer Zielspannung (VID) entspricht, welche dem getakteten Leistungswandlern 100 angezeigt wird, und eine Spannungsrampenschaltung 108 zum Modifizieren oder Außerkraftsetzen des dynamischen Spannungsübergangsverhaltens des Hauptkompensators 106. Die Spannungsrampenschaltung 108 umfasst einen Spannungsrampengenerator 110 und eine dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112.
Der Spannungsrampengenerator 110 ist dazu ausgebildet, eine Spannungsrampe (VID Ramp) zu erzeugen, welche bei einer ersten Spannung (z. B. V1 in 1) entsprechend der Zielspannung startet und bei einer zweiten Spannung (z. B. V2 in 1) entsprechend einer neuen Zielspannung endet. Der Spannungsrampengenerator 110 empfängt Spannungsidentifikationsinformationen (VID, Voltage Identification Information) beispielsweise von der Last 102 im Fall eines Mikroprozessors, welcher die Zielspannung anzeigt, auf die der getaktete Leistungswandlern 100 regeln sollte. Die Zielspannung kann sich von Zeit zu Zeit, beispielsweise basierend auf Lastbedingungen, ändern. Die vom Spannungsrampengenerator 110 erzeugte Spannungsrampe weist einen dynamischen Spannungsübergang während einer Änderung von einer Zielspannung auf eine andere Zielspannung auf.
Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 reagiert auf den Spannungsrampengenerator 110 und modifiziert die Spannungsrampe basierend auf einem oder mehreren Kompensationsparametern (P). Der bzw. die Kompensationsparameter kann bzw. können ein beliebiger Systemparameter sein, welcher mit dem Betrieb des getakteten Leistungswandlers 100 assoziiert ist und sich auf die vom Spannungsrampengenerator 110 erzeugte Spannungsrampe auswirkt. Beispielsweise können Kompensationsparameter, wie beispielsweise maximaler Spulenstrom (I_L,Max), erfasster Strom (Isen), Ausgangskapazität (C), Anzahl der Leistungsstufenphasen usw., die Spannungsrampe beeinflussen. Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 kann die Ausgangsspannungsreaktion des getakteten Leistungswandlers basierend auf solchen Kompensationsparametern modifizieren, um die Abmessungen des in 1 gezeigten DVT-Fensters zu modifizieren, so dass die dynamischen Spannungsübergänge optimiert sind, um eine Hochleistungsreaktion bereitzustellen. Im Allgemeinen modifiziert die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 den Systemfehler durch die Spannungs- und/oder Stromrückkopplungspfade des Systems.
Die Leistungsstufe 104 des getakteten Leistungswandlers 100 wird zur Vereinfachung der Darstellung in 2 mit einer Phase 114 gezeigt. Jede Phase 114 der Leistungsstufe 104 umfasst einen High-Side-Transistor (HS) und einen Low-Side-Transistor (LS) zum Koppeln mit der Last 102 über eine entsprechende Spule (L) und einen Ausgangskondensator (C). Die Leistungsstufe 114 umfasst auch einen Treiber 116 zum unabhängigen Ansteuern der High-Side- und Low-Side-Transistoren jeder Phase 114. Der High-Side-Transistor verbindet schaltbar die Last 102 mit einer Eingangsspannung (Vdd) des getakteten Leistungswandlers 100, und der Low-Side-Transistor verbindet schaltbar die Last 102 in verschiedenen Perioden mit Masse. Im Allgemeinen kann die Leistungsstufe 104 des getakteten Leistungswandlers 100 eine beliebige Anzahl von Phasen 114 umfassen, einschließlich einer einzelnen Phase oder mehr als eine Phase.
Der Hauptkompensator 106 des getakteten Leistungswandlers 100 ist als Teil einer digitalen Steuerung implementiert, welche das Gesamtschaltverhalten der Leistungsstufe 104 steuert. Die digitale Steuerung 106 kann die Spannung (Vo) regulieren, welche der Last 102 von der Leistungsstufe 104 zugeführt wird, indem die an die Last 102 gelieferten Phasenströme basierend auf einem Spannungsfehlersignal (Verr) angepasst werden. Die Steuerung 106 kann auch eine digitale PWM(Pulse Width Modulation, Pulsbreitenmodulation)-Steuerschleife zum Schalten der Phasen 114 der Leistungsstufe 104 über den entsprechenden Treiber 116 umfassen, so dass die Phasen 114 durch die entsprechende Spule und den High-Side- oder Low-Side-Transistor Strom an die Last 102 liefern oder von dieser ziehen. Die Leistungsstufe 104 kann eine Mehrzahl von Phasen 114 umfassen, von denen wenigstens eine während eines dynamischen Spannungsübergangs in der Spannungsrampe durch ein entsprechendes PWM-Signal (PWM) geschaltet wird und von denen eine oder mehrere vor dem dynamischen Spannungsübergang anfänglich deaktiviert sind. Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 kann eine oder mehrere der deaktivierten Phasen 114 erneut aktivieren, beispielsweise an einer Vorderflanke des entsprechenden PWM-Signals während des dynamischen Spannungsübergangs. Im Allgemeinen kann die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 als Teil der gleichen digitalen Steuerung wie der Hauptkompensator 106 oder als Teil einer separaten Steuerung implementiert werden.
In jedem Fall versucht der Hauptkompensator 106, den Spannungsfehler zu minimieren, und die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 kann die Anstiegsgeschwindigkeit optimieren und/oder die Form des Fehlers umformen, um die Ausgangsspannung basierend auf einem oder mehreren der Kompensationsparameter (P) in die gewünschte Richtung zu bewegen. Beispielsweise kann die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 die Spannungsrampenanstiegsgeschwindigkeit optimieren, vorbehaltlich mehrerer Beschränkungen, wie beispielsweise Zielanstiegsgeschwindigkeit, Buck-Induktivität (L), Ausgangskapazität (C), Eingangsstromgrenze, Eingangs-dl/dt-Grenze, Ausgangsstromgrenze (I_L,Max), AusgangsdI/dt-Grenze usw. Die Kompensationsschaltung 112 kann die Anstiegsgeschwindigkeitsoptimierung auch auf Systemrückkopplungsinformationen basieren, wie beispielsweise Eingangsspannung (Vdd), erfasste Ausgangsspannung (Vsen), erfassten Ausgangsstrom (Isen), Temperatur usw. Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 kann die Spannungsrampenanstiegsgeschwindigkeit optimieren, während Temperatur-/Wärmegrenzen berücksichtigt werden. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „Anstiegsgeschwindigkeit“ auf die maximale Geschwindigkeit der Änderung der Ausgangsspannung pro Zeiteinheit und wird typischerweise als Volt pro Sekunde ausgedrückt. Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 kann auch Überstromschutz(OCP, Overcurrent Protection) und/oder Überspannungsschutz(OVP, Overvoltage Protection)-Mechanismen 118 anpassen, welche vom getakteten Leistungswandlern 100 basierend auf der Anstiegsgeschwindigkeitsanpassung implementiert werden, die von der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 vorgenommen wird. Beispielsweise kann die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 wenigstens eine von einer OCP-Grenze und einer OVP-Grenze für den getakteten Leistungswandlern 100 während eines dynamischen Spannungsübergangs in der Spannungsrampe (VID Ramp) ändern oder außer Kraft setzen. Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 kann die Ausgangsspannungsreaktion des getakteten Leistungswandlers durch Steuern des Spannungsrampengenerators 110 direkt modifizieren oder die Ausgangsspannungsreaktion des getakteten Leistungswandlers durch Modifizieren oder Umgehen des Betriebs des Hauptkompensators 106 indirekt modifizieren.
Der Spannungsrampengenerator 110 kann eine Anstiegsgeschwindigkeit (SR, Slew Rate) für einen dynamischen Spannungsübergang in der Spannungsrampe bestimmen. Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 umfasst einen Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer 120 zum Modifizieren der Anstiegsgeschwindigkeit der Spannungsrampe basierend auf einem oder mehreren Systemparametern. Beispielsweise gibt es zwei Hauptfehlerquellen während eines dynamischen Spannungsübergangs. Zuerst treibt der Kondensatorstrom während des dynamischen Spannungsübergangs I_Cdv/dt die Ausgangsspannung (Vo) weg von der Zielspannung durch eine AVP(Adaptive Voltage Positioning, adaptive Spannungspositionierung)-Schleife. Durch Kompensierung für den Kondensatorstrom (I_Cdv/dt) kann der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer 120 die Ausgangsspannung in Richtung der Zielspannung bewegen und die Verzögerung reduzieren. Die Kompensierung für den Kondensatorstrom kompensiert auch für eine übergedämpfte Reaktion. Die zweite Hauptfehlerquelle während eines dynamischen Spannungsübergangs ist der ESR(Equivalent Series Resistance, äquivalenter Serienwiderstand)-Spannungsabfall des Ausgangskondensators, welcher die Kondensatorspannung von der Zielspannung wegtreibt. Durch Kompensierung für den ESR kann der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer 120 die Ausgangsspannung in Richtung der Zielspannung bewegen und das einschwingende Ende reduzieren. Die Kompensierung für den ESR kompensiert auch für eine untergedämpfte Reaktion. Als solche kann die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 den Spannungsfehler in den Hauptkompensator für die Kompensierung für (I_Cdv/dt) und den Kondensator-ESR-Spannungsabfall modifizieren.
Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 kann den Betrieb des Hauptkompensators 106 modifizieren oder außer Kraft setzen. In einer Ausführungsform ist die Leistungsstufe 104 mit der Last 102 über eine Spule (L) gekoppelt, und der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer 120 begrenzt die Anstiegsgeschwindigkeit, so dass Strom in der Spule während eines dynamischen Spannungsübergangs in der Spannungsrampe nicht gesättigt wird (I_,LMax überschreitet). Beispielsweise kann der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer 120 die Anstiegsgeschwindigkeit durch Eliminieren von einem oder mehreren PWM(Pulse Width Modulation, Pulsbreitenmodulation)-Impulsen, welche vom Hauptkompensator 106 zur Steuerung des Schaltens der Leistungsstufe 104 erzeugt werden, begrenzen.
Der Hauptkompensator 106 steuert das Schalten der Leistungsstufe 104 basierend auf einer Fehlerspannung (Verr), welche der Differenz zwischen der Spannungsrampe und einer Rückkopplungsspannung (Vsen) entspricht. Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 kann die Fehlerspannung beispielsweise anstelle der Zielspannung modifizieren, wobei im Effekt die Ausgangsspannungsreaktion der Leistungsstufe 104 (indirekt) modifiziert wird. In einer Ausführungsform umfasst die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 einen Hilfskompensator 122, welcher die Fehlerspannung Verr durch Skalieren von einem oder mehreren Kompensationsparametern modifiziert, die auf die Spannungsrampe reagieren. Beispielsweise kann der Hilfskompensator 122 einen oder mehrere Kompensationsparameter skalieren, um die Spannungsrampe zu überkompensieren/unterkompensieren, so dass ein Überschwingen/Unterschwingen in der Spannungsrampe absichtlich erhöht oder verringert wird. Der Hilfskompensator 122 kann den einen oder die mehreren Kompensationsparameter unterschiedlich für positive Spannungsrampen als für negative Spannungsrampen skalieren, so dass die dynamische Spannungsübergangsreaktion des getakteten Leistungswandlers 100 auf jede (positive und negative) Richtung eines dynamischen Spannungsübergangs angepasst werden kann. Der Hilfskompensator 122 kann als Teil der gleichen digitalen Steuerung als Hauptkompensator 106 oder als Teil einer separaten Steuerung implementiert werden.
3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des getakteten Leistungswandlers 100. Gemäß dieser Ausführungsform setzt die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 den Betrieb des Hauptkompensators 106 während dynamischer Spannungsübergangsereignisse in der Spannungsrampe (VID Ramp) außer Kraft. Der Hilfskompensator 122 wird z. B. über einen Multiplexer 130 zur Steuerung des Schaltens der Leistungsstufe 104 während eines dynamischen Spannungsübergangs in der Spannungsrampe (VID Ramp) ausgewählt, welche vom Spannungsrampengenerator 110 ausgegeben wird, und der Hauptkompensator 106 wird ansonsten vom Multiplexer 130 zur Steuerung des Schaltens der Leistungsstufe 104 ausgewählt.
4 veranschaulicht eine Ausführungsform des Hilfskompensators 122 der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung 112. Gemäß dieser Ausführungsform wird das Spannungsrampensignal (VID Ramp), welches vom Spannungsrampengenerator 110 ausgegeben wird, mit einer erfassten Spannung (Vsen) verglichen, die der Ausgangsspannung (Vo) des getakteten Leistungswandlers 100 entspricht. Der Hilfskompensator 122 ändert die dynamische Spannungsübergangsreaktion des Hauptkompensators 106 basierend auf der Differenz (Verr) zwischen dem Spannungsrampensignal und der erfassten Spannungsrückkopplung, wobei Verr ein Spannungsfehlersignal ist. Detaillierter formt der Hilfskompensator 122 Verr, um eine gewünschte Ausgabe zu erreichen. Hierzu umfasst der Hilfskompensator 122 einen Spannungskompensationsblock (G_vc), welcher zum Umformen von Verr verwendet wird, um die Ausgangsspannung zu steuern. Der Hilfskompensator 122 umfasst auch einen Stromkompensationsblock (G_ic), welcher ähnlich wie der Spannungskompensationsblock G_vc funktioniert, aber stattdessen auf dem strombezogenen Teil des Fehlers operiert. Der Hilfskompensator 122 umfasst ferner einen Post-Rampen-Kompensator 140 zum Umformen von Verr nach Beendigen der Rampe, um die Post-Rampen-Transiente zu steuern. Im Effekt passt der Post-Rampen-Kompensator 140 die Spannungskompensation und die Stromkompensation an, welche vom Hauptkompensator 106 bereitgestellt werden. Der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer 120 der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 optimiert die Rampenanstiegsgeschwindigkeit basierend auf Systeminformationen und Bedingungen wie zuvor hierin beschrieben.
Der Hauptkompensator 106 umfasst einen Kompensationsblock (G_c) zum Formen des Ausgangsspannungsfehlers, so dass die Ausgangsspannung gesteuert wird und sich wie gewünscht verhält. Solche Kompensationsblöcke sind gut bekannt und in digitalen Regelungssteuerungen verbreitet, und daher wird keine weitere Erklärung in dieser Hinsicht gegeben. Der Hauptkompensator 106 umfasst auch einen AVP(Adaptive Voltage Positioning, adaptive Spannungspositionierung)-Block (H_AVP) zum Anpassen der Ausgangsspannung (Vo) gemäß dem erfassten Ausgangsstrom (Isen). Der AVP-Block H_AVP verwendet den erfassten Ausgangsstrom Isen, welcher für den Droop-Widerstand (R_D) der Last 102 kompensiert ist, zum Erzeugen eines AVP-Offsets. Die Ausgaben des Post-Rampen-Kompensators 140 und des Stromkompensationsblocks G_ic werden kombiniert, wobei deren Kombination wiederum mit Isen kombiniert wird, um die Eingabe zum AVP-Block H_AVP auszubilden. Die Ausgabe des AVP-Blocks H_AVP wird mit Verr und der Ausgabe des Spannungskompensationsblocks G_vc kombiniert, um die Eingabe zum Kompensationsblock G_c des Hauptkompensators 106 auszubilden. Der Betrieb der Leistungsstufe 104 wird von der Ausgabe des Kompensationsblocks G_c des Hauptkompensators 106 gesteuert. Die verschiedenen Blöcke der Haupt- und Hilfskompensatoren 106, 122 können als Filter in der gleichen oder unterschiedlichen digitalen Steuerungen implementiert werden.
5 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des Hilfskompensators 122 der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung 112. Die in 5 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich zur in 4 gezeigten Ausführungsform. Jedoch anders werden der Spannungskompensationsblock G_vc und der Stromkompensationsblock G_vc des Hilfskompensators 122 in einen einzelnen Spannungs-Strom-Kompensatorblock G_vc kombiniert. Das Betriebsverhalten des Hilfskompensators 122 ist das gleiche wie das in Verbindung mit 4 erläuterte.
6 veranschaulicht eine noch weitere Ausführungsform des Hilfskompensators 122 der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung 112. Anders als die in 4 und 5 veranschaulichten Ausführungsformen, in denen der Hilfskompensator 122 den Spannungsfehler Verr umformt, um die Ausgangsspannung (Vo) zu steuern, und der Hauptkompensator 106 immer aktiv ist, implementiert die in 6 veranschaulichte Ausführungsform die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 als einen nicht-linearen Steuerblock (G_nc), welcher die Systemsteuerung vom Hauptkompensator 106 während eines dynamischen Spannungsübergangsereignisses übernimmt und die Steuerung an den Hauptkompensator 106 zurückgibt, nachdem sich das dynamische Spannungsübergangsereignis ausreichend eingeschwungen hat. Beispielsweise kann ein Multiplexer 150 zum Schalten zwischen dem nicht-linearen Steuerblock Gnc der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 und dem Kompensationsblock G_c des Hauptkompensators 106, welcher auf dynamische Spannungsübergangsereignisse reagiert, bereitgestellt werden. Der nicht-lineare Steuerblock G_c der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 kann als Filter in einer digitalen Steuerung implementiert sein.
7 veranschaulicht eine Ausführungsform des in 4 und 5 gezeigten Hilfskompensators 122. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst der Kompensationsblock G_c des Hauptkompensators 106 einen Kompensationsfilter 160, welcher die AVP-Reaktion des getakteten Leistungswandlers 100 anpasst, indem der I_cdv/dt-Teil des Laststroms (I_L) während dynamischer Spannungsübergangsereignisse entfernt wird. Der I_cdv/dt-Teil des Laststroms entspricht dem Impulsstrom vom Ausgangskondensator (C). Der Kompensationsfilter 150 kann eine Kondensatorstromverstärkungskomponente (K_cdv/dt) umfassen, welche festgelegt werden kann, um den I_cdv/dt-Teil des Laststroms zu enfernen. Selbst bei entferntem Impulsstrom ist aufgrund des ESR der Ausgangsspule (L) weiterhin eine Verzögerung in der Ausgangsspannung Vo vorhanden. Der Kompensationsfilter 160 kann auch die AVP-Reaktion durch Kompensation für diese Verzögerung anpassen. Beispielsweise kann der Parameter Kp_esr des Kompensationsfilters 160 festgelegt werden, um für die ESR-induzierte Verzögerung zu kompensieren. Die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 kann eine Verstärkungskomponente (K_vesr) des äquivalenten Serienwiderstands (ESR, Equivalent Series Resistance) umfassen, um die Kompensierung für die ESR-induzierte Verzögerung zu unterstützen. Eine oder beide der Verstärkungskomponenten K_cdv/dt und K_vesr können basierend auf der Anstiegsgeschwindigkeit (SR, Slew Rate) angepasst werden, um den Übergang von einer Zielspannung zu einer weiteren Zielspannung ferner zu steuern, beispielsweise um einen schnelleren oder langsameren Übergang bereitzustellen, als ansonsten nur vom Hauptkompensator 106 bereitgestellt werden würde. Die Anstiegsgeschwindigkeit kann basierend auf den Systemparametern wie zuvor hierin beschrieben ein fester Wert oder maximiert sein.
8 zeigt verschiedene Fälle von variabler Anstiegsgeschwindigkeit, wobei stückweise lineare Funktionen eine Option zum Anpassen der Verstärkungskomponenten K_cdv/dt und/oder K_vesr basierend auf Anstiegsgeschwindigkeitsmodifikationen, welche von der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 an der Spannungsrampe (VID Ramp) vorgenommen werden, sein können. Beispielsweise kann die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 die ESR-Verstärkungskomponente K_vesr und die Kondensatorstromverstärkungskomponente K_cdv/dt basierend auf einer Erhöhung der Anstiegsgeschwindigkeit, welche von der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung 112 vorgenommen wird, erhöhen.
Der AVP-Block H_AVP des Hauptkompensators 106 kann den erfassten Ausgangsstrom Isen basierend auf dem Droop-Widerstand (R_D) der Last 102 anpassen und den Ausgangskondensatorstrom vom Kompensationsfilter 160 und die Ausgabe des Post-Rampen-Kompensators 140 vom kompensierten Ausgangsstrom subtrahieren. Der resultierende Stromwert kann durch einen AVP-Filter 162 passieren, welcher einen Parameter KP_avp aufweist, der festgelegt werden kann, um das gewünschte AVP-Ergebnis zu erzielen. Die Ausgabe des AVP-Filters 162 wird vom Spannungsfehler Verr und von der Ausgabe der ESR-Verstärkungskomponente K_vesr subtrahiert, und das resultierende Signal wird der Leistungsstufe 104 zur Steuerung des Schaltens der Phase(n) 114 bereitgestellt.
9, welche 9A und 9B umfasst, veranschaulicht den idealen Spulenstrom (I_L) und Kondensatorstrom (I_Cdv/dt), welche für einen rampenartigen dynamischen Spannungsübergang erforderlich sind (9A), und die Nettoladung für die Durchführung eines dynamischen Spannungsübergangs (9B). Der zusätzliche Strom zum Laden des Ausgangskondensators (C) wird hierin als C_dv/dt-Strom bezeichnet. Die erforderliche Nettoladung für den Kondensator während eines dynamischen Spannungsübergangs ist gegeben durch: Q = I_cdv/dt·T_f = CΔV (1) wobei T_f die Dauer des Spannungsübergangs von einem Pegel (V1) zu einem anderen Pegel (V2) ist. Wie in 9B gezeigt, ist die Nettoladung für die Durchführung einer beliebigen Art von dynamischem Spannungsübergang ΔV gleich Q. Je größer der I_cdv/dt-Strom ist, desto kürzer ist die Übergangszeit (T_f). Der Spulensättigungsstrom (I_L,Max) begrenzt die minimale Übergangszeit, da der I_cdv/dt-Strom begrenzt ist, wie gegeben durch: I_cdv/dt,Max = I_L,Max – I_L0 (2) wobei I_L0 gleich dem Laststrom und auch gleich dem gemittelten Spulenstrom vor dem Übergangsereignis ist.
Der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer 120 kann implementiert werden, so dass der Anstiegsgeschwindigkeitswert basierend auf einem oder mehreren Systemparametern begrenzt oder um einen akzeptablen Betrag reduziert wird. In einer Ausführungsform wird die Anstiegsgeschwindigkeit anfänglich vom Spannungsrampengenerator 110 auf einen Wert festgelegt. Der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer 120 kann dann den Anstiegsgeschwindigkeitswert (SR, Slew Rate) begrenzen, wie gegeben durch: SR = min{SR_set, α(I_L,max – I_L0)/C} (3) wobei SR_set der Anstiegsgeschwindigkeitswert ist, welcher vom Spannungsrampengenerator 110 festgelegt wird, I_L,Max der maximale Nennstrom für die Spule ist, welcher die Leistungsstufe 104 mit der Last 102 koppelt, und C die Kapazität des Konsensators ist, welcher zwischen der Spule und der Last 102 gekoppelt ist.
In einer Ausführungsform bestimmt der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer 120 unabhängig eine Anstiegsgeschwindigkeit basierend auf dem maximalen Nennstrom für die Spule (I_L,Max), dem erfassten Ausgangsstrom (Isen) und der Kapazität (C) und wählt das Minimum der Anstiegsgeschwindigkeit, welche vom Spannungsrampengenerator 110 bestimmt wird, und der Anstiegsgeschwindigkeit, welche vom Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer 120 bestimmt wird, als Anstiegsgeschwindigkeit für die Änderung der von der Leistungsstufe 104 ausgegebenen Spannung auf die neue Zielspannung. Eine positive Anstiegsgeschwindigkeit kann adaptiv durch α(I_L,Max – I_L0)/C angepasst werden, wobei α ein Skalierungsfaktor ist. In einer Ausführungsform liegt α im Bereich zwischen 0,5 und 1. Eine negative Anstiegsgeschwindigkeit kann auf einen festen Wert festgelegt werden oder kann unter Verwendung einer ähnlichen Formel angepasst werden.
10 veranschaulicht den schnellsten dynamischen Spannungsübergang in der Ausgangsspannung (Vo), welcher die Spulenstromgrenze (I_L,Max) berücksichtigt. Der dynamische Spannungsübergang weist drei Intervalle auf: Ton; Tx; und Toff. Das Intervall Ton repräsentiert die Dauer, bis der Spulenstrom (I_L) seinen maximalen Wert (I_L,Max) erreicht. Idealerweise kann der High-Side-Schalter (HS) der Leistungsstufe 104 die gesamte Ton-Periode eingeschaltet sein, aber praktisch kann dies in mehreren Schaltzyklen mit breiten Impulsen aufgrund der maximalen PWM-Pulsbreitengrenze auftreten. Das Intervall Tx repräsentiert die Dauer, während der der Spulenstrom auf seinem maximalen Pegel gehalten wird. Das Intervall Toff repräsentiert die Dauer, bis der Spulenstrom auf den normalen Pegel zurückkehrt. Der Low-Side-Schalter (LS) der Leistungsstufe 104 ist während des Intervalls Toff eingeschaltet und der High-Side-Schalter ist ausgeschaltet. Jede Steuerung mit einer ähnlichen Reaktion kann in einer nahen zeitoptimalen dynamischen Spannungsübergangsreaktion resultieren. Es kann unterschiedliche Zielfunktionen für eine solche Lösung geben, wie beispielsweise minimierter Verfolgungsfehler usw. Auch kann eine bimodale Steuerung verwendet werden, welche sowohl den Hauptkompensator 106 als auch den Hilfskompensator 122 umfasst, wobei der Hilfskompensator 122 während dynamischer Spannungsübergangsereignisse aktiviert ist. Die hierin beschriebenen Hilfssteuermechanismen adressieren die schnellste Übergangsreaktion oder andere optimierte Reaktionen, wie zuvor hierin beschrieben.
Begriffe wie beispielsweise „erster“, „zweiter“ und dergleichen werden verwendet, um verschiedene Elemente, Regionen, Abschnitte usw. zu beschreiben, und sind auch nicht als Beschränkung gedacht. In der Beschreibung beziehen sich gleiche Begriffe auf gleiche Elemente.
Es ist zu verstehen, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, soweit nicht ausdrücklich anders vermerkt.

Claims

Spannungsreglersteuerung, die aufweist: einen Hauptkompensator, der dazu ausgebildet ist, einen Spannungsregler zu steuern, so dass eine vom Spannungsregler ausgegebene Spannung einer Zielspannung entspricht, die der Spannungsreglersteuerung angezeigt wird; und eine Spannungsrampenschaltung, die aufweist: einen Spannungsrampengenerator, der dazu ausgebildet ist, eine Spannungsrampe auszugeben, die bei einer ersten Spannung startet und bei einer zweiten Spannung endet; und eine dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung, die auf den Spannungsrampengenerator reagiert und dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannungsreaktion des Spannungsreglers basierend auf einem oder mehreren Kompensationsparametern zu modifizieren.
Spannungsreglersteuerung nach Anspruch 1, bei der der Spannungsrampengenerator dazu ausgebildet ist, eine Anstiegsgeschwindigkeit für einen dynamischen Spannungsübergang in der Spannungsrampe zu bestimmen, und bei der die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung einen Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannungsrampe zu modifizieren.
Spannungsreglersteuerung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Hauptkompensator dazu ausgebildet ist, auf eine Fehlerspannung zu reagieren, welche die Differenz zwischen der Spannungsrampe und einer Rückkopplungsspannung anzeigt, die dem Hauptkompensator bereitgestellt wird, und bei der die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, die Fehlerspannung zu modifizieren, so dass die Ausgangsspannungsreaktion des Spannungsreglers als Reaktion darauf modifiziert wird.
Spannungsreglersteuerung nach Anspruch 3, bei der die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, die Fehlerspannung durch Skalieren von einem oder mehreren Kompensationsparametern, die auf die Spannungsrampe reagieren, zu modifizieren.
Spannungsreglersteuerung nach Anspruch 4, bei der die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehreren Kompensationsparameter zu skalieren, um die Spannungsrampe zu überkompensieren oder unterkompensieren, so dass ein Überschwingen oder Unterschwingen in der Spannungsrampe absichtlich erhöht oder verringert wird.
Spannungsreglersteuerung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehreren Kompensationsparameter unterschiedlich für positive Spannungsrampen als für negative Spannungsrampen zu skalieren.
Getakteter Leistungswandler, der aufweist: eine Leistungsstufe, die dazu ausgebildet ist, eine Spannung an eine Last auszugeben; einen Hauptkompensator, der dazu ausgebildet ist, das Schalten der Leistungsstufe zu steuern, so dass die von der Leistungsstufe ausgegebene Spannung einer Zielspannung entspricht, die dem getakteten Leistungswandler angezeigt wird; und eine Spannungsrampenschaltung, die aufweist: einen Spannungsrampengenerator, der dazu ausgebildet ist, eine Spannungsrampe zu erzeugen, die bei einer ersten Spannung startet, die der Zielspannung entspricht, und bei einer zweiten Spannung endet, die einer neuen Zielspannung entspricht; und eine dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung, die auf den Spannungsrampengenerator reagiert und dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannungsreaktion des getakteten Leistungswandlers basierend auf einem oder mehreren Kompensationsparametern zu modifizieren.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 7, bei dem der Spannungsrampengenerator dazu ausgebildet ist, eine Anstiegsgeschwindigkeit für einen dynamischen Spannungsübergang in der Spannungsrampe zu bestimmen, und bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung einen Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Anstiegsgeschwindigkeit basierend auf dem einen oder den mehreren Systemparametern zu modifizieren.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 8, bei dem der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer dazu ausgebildet ist, die Anstiegsgeschwindigkeit basierend auf einem maximalen Nennstrom für eine Spule, die die Leistungsstufe mit der Last koppelt, einem erfassten Ausgangsstrom der Leistungsstufe und einer Kapazität eines Kondensators, welcher zwischen die Spule und die Last gekoppelt ist, zu modifizieren.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 9, bei dem der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer dazu ausgebildet ist, eine Anstiegsgeschwindigkeit basierend auf dem maximalen Nennstrom für die Spule, dem erfassten Ausgangsstrom und der Kapazität unabhängig zu bestimmen und das Minimum der Anstiegsgeschwindigkeit, welche vom Spannungsrampengenerator bestimmt wird, und der Anstiegsgeschwindigkeit, welche vom Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer als Anstiegsgeschwindigkeit bestimmt wird, als Anstiegsgeschwindigkeit für die Änderung der von der Leistungsstufe ausgegebenen Spannung auf die neue Zielspannung zu wählen.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 10, bei dem der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer dazu ausgebildet ist, die Anstiegsgeschwindigkeit als α(I_L,max – I_L0)/C) zu berechnen, wobei I_L,max der maximale Nennstrom für die Spule ist, I_L0 gleich dem Laststrom und gleich dem gemittelten Spulenstrom vor einem dynamischen Übergangsereignis ist, C die Kapazität ist und α ein Skalierungsfaktor ist.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 11, bei dem α im Bereich zwischen 0,5 und 1 liegt.
Getakteter Leistungswandler nach einem der Ansprüche 8–12, bei dem die Leistungsstufe mit der Last über eine Spule gekoppelt ist, und bei dem der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer dazu ausgebildet ist, die Anstiegsgeschwindigkeit zu begrenzen, so dass der Strom in der Spule während des dynamischen Spannungsübergangs nicht gesättigt wird.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 13, bei dem der Rampenanstiegsgeschwindigkeitsoptimierer dazu ausgebildet ist, die Anstiegsgeschwindigkeit durch Eliminieren von einem oder mehreren PWM-(Pulse Width Modulation, Pulsweitenmodulation)-Impulsen, die vom Hauptkompensator zur Steuerung des Schaltens der Leistungsstufe erzeugt werden, zu begrenzen.
Getakteter Leistungswandler nach einem der Ansprüche 7–14, bei dem der Hauptkompensator dazu ausgebildet ist, auf eine Fehlerspannung zu reagieren, die die Differenz zwischen der Spannungsrampe und einer Rückkopplungsspannung anzeigt, die dem Hauptkompensator bereitgestellt wird, und bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, die Fehlerspannung zu modifizieren, so dass die Ausgangsspannungsreaktion des getakteten Leistungswandlers in Reaktion darauf modifiziert wird.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 15, bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, die Fehlerspannung durch Skalieren von einem oder mehreren Kompensationsparametern, die auf die Spannungsrampe reagieren, zu modifizieren.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 16, bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehreren Kompensationsparameter zu skalieren, um die Spannungsrampe zu überkompensieren oder unterkompensieren, so dass ein Überschwingen oder Unterschwingen in der Spannungsrampe absichtlich erhöht oder verringert wird.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 16, bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehreren Kompensationsparameter unterschiedlich für positive Spannungsrampen als für negative Spannungsrampen zu skalieren.
Getakteter Leistungswandler nach einem der Ansprüche 7–18, bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung in einem Hilfskompensator getrennt vom Hauptkompensator enthalten ist, und bei dem der Hilfskompensator zur Steuerung des Schaltens der Leistungsstufe während eines dynamischen Spannungsübergangs in der Spannungsrampe ausgewählt ist und der Hauptkompensator ansonsten zur Steuerung des Schaltens der Leistungsstufe ausgewählt ist.
Getakteter Leistungswandler nach einem der Ansprüche 7–19, bei dem der Hauptkompensator dazu ausgebildet ist, eine Spannungskompensation basierend auf einer Spannungsrückkopplung und eine Stromkompensation basierend auf einer Stromrückkopplung zur Steuerung des Schaltens der Leistungsstufe bereitzustellen, und bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, die Spannungskompensation und die Stromkompensation, die vom Hauptkompensator bereitgestellt werden, anzupassen.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 20, bei dem die Spannungskompensation eine äquivalente Serienwiderstandsverstärkungskomponente aufweist und die Stromkompensation eine Kondensatorstromverstärkungskomponente aufweist, und bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, die äquivalente Serienwiderstandsverstärkungskomponente und die Kondensatorstromverstärkungskomponente basierend auf Anstiegsgeschwindigkeitsmodifikationen, welche von der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung an der Spannungsrampe vorgenommen werden, zu skalieren.
Getakteter Leistungswandler nach Anspruch 21, bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, die äquivalente Serienwiderstandsverstärkungskomponente und die Kondensatorstromverstärkungskomponente basierend auf einer Erhöhung der Anstiegsgeschwindigkeit, die von der dynamischen Spannungsübergangskompensationsschaltung vorgenommen wird, zu erhöhen.
Getakteter Leistungswandler nach einem der Ansprüche 20–22, bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung einen oder mehrere Filter zum Anpassen der Spannungskompensation und der Stromkompensation aufweist.
Getakteter Leistungswandler nach einem der Ansprüche 7–23, bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, wenigstens eine von einer Überstromschutzgrenze und einer Überspannungsschutzgrenze für den getakteten Leistungswandler während eines dynamischen Spannungsübergangs in der Spannungsrampe zu ändern oder außer Kraft zu setzen.
Getakteter Leistungswandler nach einem der Ansprüche 7–24, bei dem die Leistungsstufe mehrere Phasen umfasst, wobei wenigstens eine davon von einem PWM-(Pulse Width Modulation, Pulsbreitenmodulation)-Signal während eines dynamischen Spannungsübergangs in der Spannungsrampe geschaltet wird und eine oder mehrere davon anfänglich vor dem dynamischen Spannungsübergang deaktiviert sind, und wobei die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, eine oder mehrere der deaktivierten Phasen während des dynamischen Spannungsübergangs erneut zu aktivieren.
Getakteter Leistungswandler nach einem der Ansprüche 7–25, bei dem die dynamische Spannungsübergangskompensationsschaltung dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannungsreaktion des getakteten Leistungswandlers durch Ändern einer dynamischen Spannungsübergangsreaktion des Hauptkompensators zu modifizieren.
Getakteter Leistungswandler, der aufweist: eine Leistungsstufe, die dazu ausgebildet ist, eine Spannung an eine Last auszugeben; einen Hauptkompensator, der dazu ausgebildet ist, das Schalten der Leistungsstufe zu steuern, so dass die von der Leistungsstufe ausgegebene Spannung einer Zielspannung entspricht, die dem getakteten Leistungswandler angezeigt wird; einen Rampengenerator, der dazu ausgebildet ist, eine Anstiegsgeschwindigkeit eines dynamischen Spannungsübergangs von der Zielspannung zu einer neuen Zielspannung zu steuern; und einen Hilfskompensator, der dazu ausgebildet ist, den Hauptkompensator außer Kraft zu setzen und eine dynamische Spannungsübergangsreaktion des Hauptkompensators zu ändern.