DE102015119952A1

DE102015119952A1 - Eingangsleistungs-Schätzung für schaltende Spannungsregler

Info

Publication number: DE102015119952A1
Application number: DE102015119952.1A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Tang; Tim M. Ng; Darryl Tschirhart
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2016-05-25
Also published as: US9973084B2; CN105759114A; CN105759114B; US20160149489A1

Abstract

Eine Schätzung der Eingangsleistung des Spannungsreglers wird durch das Schätzen der Ausgangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom des Spannungsreglers, das Schätzen des Leistungsverlusts des Spannungsreglers und das Schätzen der Eingangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der geschätzten Ausgangsleistung und des geschätzten Leistungsverlusts bereitgestellt.

Description

Die vorliegende Anmeldung betrifft schaltende Spannungsregler (engl.: switching voltage converters), insbesondere die Schätzung der Eingangsleistung von schaltenden Spannungsreglern.
In vielen elektrischen Systemen ist eine Last über einen schaltenden Leistungswandler an eine Quelle angeschlossen. Es ist vorteilhaft, zu wissen, wie Aktionen der Last sich auf die Leistungsbelastung der Eingangsquelle auswirken. Beispielsweise wird die Kenntnis der Reglereingangsleistung in der Regel für Telemetriezwecke, Fehlerüberwachung und Systemoptimierung eingesetzt. Die von der Quelle erforderliche Leistung entspricht derjenigen, die von der Last verbraucht wird, plus den Verlusten innerhalb des schaltenden Leistungswandlers. Wenn keine Verluste zwischen der Quelle und dem Stromrichter entstehen, ist die von der Quelle geforderte Leistung gleich der Eingangsleistung des Wandlers. Die Eingangsspannung an einem Wandler ist ein bestehender Messwert, der für den Schutz und möglicherweise die Steuerung des Wandlers erforderlich ist. Dann muss nur noch der Eingangsstrom bekannt sein, um die Eingangsleistung des Leistungswandlers zu ermitteln. Die Ermittlung des Eingangsstromwerts ist erheblich komplizierter als die Spannungsmessung, wenn die Genauigkeit erhalten bleiben soll, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen. Darüber hinaus erfordert die Ermittlung des Eingangsstroms im Allgemeinen das Hinzufügen eines Serienelements, wie etwa einen Stromerkennungswiderstand, um eine Messung des Stroms durch das Serienelement durchzuführen.
Die Eingangsleistung ist das Produkt der Eingangsspannung und des Eingangsstroms. Die Eingangsspannung ist ein bestehender Telemetriewert, der für den Schutz und die Steuerung der Stromversorgung erforderlich ist. Der Eingangsstrom wird gemessen oder geschätzt. Im Fall der Messung werden externe Komponenten auf der Platine benötigt, wodurch die Kosten und verbrauchte Platinenfläche steigen. Hinsichtlich der Schätzung hängt die Eingangsstromschätzung sehr stark von der Genauigkeit der abgetasteten Eingangsspannung ab. Der Eingangsspannungsschiene (engl.: input voltage rail) ist üblicherweise rauschbehaftet, was zu einer falschen Stromschätzung und falschen Auswertung der Eingangsspannung führt. Eine Kombination von fehlerhaften Schätzungen für Strom und Spannung führt zu einer fehlerhaften Auswertung der Eingangsleistung. Folglich ist eine genauere Methode für die Eingangsleistungs-Schätzung für schaltende Spannungsregler wünschenswert.
Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Schätzung der Eingangsleistung eines Spannungsreglers umfasst das Verfahren: das Schätzen der Ausgangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms des Spannungsreglers; das Schätzen des Leistungsverlusts des Spannungsreglers; und das Schätzen der Eingangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der geschätzten Ausgangsleistung und dem geschätzten Leistungsverlust.
Gemäß einer Ausführungsform eines Spannungsreglers umfasst der Spannungsregler eine Leistungsstufe und einen Controller. Die Leistungsstufe ist dazu ausgebildet, eine Ausgangsstrom für eine Last durch eine Spule bereitzustellen. Der Controller ist dazu ausgebildet, die Ausgangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom des Spannungsreglers zu schätzen, den Leistungsverlust des Spannungsreglers zu schätzen und die Eingangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der geschätzten Ausgangsleistung und dem geschätzten Leistungsverlust zu schätzen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform einer Spannungsreglersteuerung umfasst der Spannungsregler einen Eingangsleistungsschätzer, der dazu ausgebildet ist, die Ausgangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom des Spannungsreglers zu schätzen; den Leistungsverlust des Spannungsreglers zu schätzen; und die Eingangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der geschätzten Ausgangsleistung und dem geschätzten Leistungsverlust zu schätzen.
Fachleute auf dem Gebiet werden zusätzliche Merkmale und Vorteile erkennen, nachdem sie die folgende ausführliche Beschreibung gelesen und die begleitenden Zeichnungen betrachtet haben.
Die Elemente der Zeichnung sind nicht unbedingt maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, solange sie einander nicht ausschließen. Die Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung ausführlich erläutert.
1 veranschaulicht ein Blockdiagramm mit einer Ausführungsform eines mehrphasigen schaltenden Spannungsreglers mit einem Eingangsleistungsschätzer.
2 veranschaulicht ein Blockdiagramm mit einer anderen Ausführungsform eines mehrphasigen schaltenden Spannungsreglers mit einem Eingangsleistungsschätzer.
3 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Schätzung der Eingangsleistung eines schaltenden Spannungsreglers.
4 ist ein schematisches Diagramm, das ein Verlustmodell erster Ordnung für einen schaltenden Spannungsreglers veranschaulicht.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Phase eines mehrphasigen schaltenden Spannungsreglers im nicht lückenden Betrieb (CCM, Continuous Current Mode) veranschaulicht.
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen stellen eine Schätzung der Eingangsleistung eines schaltenden Spannungsreglers bereit, ohne den Eingangsstrom des Spannungsreglers zu messen. Folglich sind keine weiteren Komponenten für die Schätzung der Eingangsleistung des Spannungsreglers erforderlich. Darüber hinaus ist die Schätzung der Eingangsleistung in geringem Maße von der Eingangsspannung abhängig. Schaltstromrichter sind erforderlich, um deren Ausgangsspannung und -strom mit einem hohen Grad an Genauigkeit für Steuerungs- und Schutzanforderungen zu kennen. Durch Verwendung dieser bekannten Mengen und Informationen, die angeben, wie stark der Wandler belastet ist, um die Regelung aufrechtzuerhalten, lässt sich eine Schätzung darüber, wie viel Strom durch das System verbraucht wird, abgeben. Das heißt, die Verluste und die Eingangsleistung werden basierend auf der Ausgangsleistung und dem Steuerungsaufwand des Reglers bestimmt. In einem Fall wird Eingangsspannungsmessung verwendet, die möglichen Nachteile können jedoch dadurch abgemildert werden, sich nicht in hohem Maße auf die Richtigkeit der Messung zu verlassen. In anderen Fällen basiert die Schätzung der Eingangsleistung und Verluste nicht auf der Eingangsspannungsmessung.
1 veranschaulicht eine Ausführungsform eines schaltenden Spannungsreglers 100 mit einer Leistungsstufe 102, die eine Vielzahl von Phasen 104 und einen Controller 106 umfasst, wie beispielsweise einen Mikrocontroller, einen Mikroprozessor, einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) usw. zum Steuern des Betriebs der Leistungsstufe 102. Jede Phase 104 ist betreibbar, um einen Phasenstrom (I_Ln) über eine separate Spule (L_O) an eine Last 107 bereitzustellen. Die Last 107 ist mit dem schaltenden Spannungsreglers 100 über die Spulen und einen Ausgangskondensator (C_O) verbunden. Die Last 107 kann ein hochleistungsfähiger integrierter Schaltkreis, beispielsweise ein Mikroprozessor, Grafikprozessor, Netzwerkprozessor usw. oder eine andere Art von integriertem Schaltkreis sein, für den eine Spannungsregelung erforderlich ist, beispielsweise mittels eines PoL (Point of Load).
Jede Phase 104 weist einen High-Side-Transistor (Q1) und einen Low-Side-Transistor (Q2) auf, um die Last 107 über die entsprechende Spule zu verbinden. Der High-Side-Transistor jeder Phase 104 verbindet die Last 107 schaltbar mit einer Eingangsspannung (Vin) des schaltenden Spannungsreglers 100, und der entsprechende Low-Side-Transistor verbindet die Last 107 schaltbar während verschiedener Perioden mit Masse. N Phasen sind in 1 dargestellt. Die Leistungsstufe 102 kann eine beliebige Anzahl von Phasen umfassen, einschließlich einer Phase (einphasige Ausführung) oder mehr als eine Phase (mehrphasige Implementierung).
Der Controller 106 regelt die Spannung (V_out), welche der Last 107 durch die Leistungsstufe 102 bereitgestellt wird, indem er die Phasenströme, welche der Last 107 bereitgestellt werden, anpasst. Der Controller 106 kann einen Pulsweitenmodulator (PWM) 108 zum Schalten jeder Phase 104 der Leistungsstufe 102 über ein entsprechendes PWM-Steuersignal (PWM1, PWM2, ..., PWMn) umfassen, sodass die Leistungsstufe 102 über die entsprechenden Spule und den High-Side- oder Low-Side-Transistor Strom an die Last 107 bereitstellt oder von dieser aufnimmt. Wenn das PWM-Steuersignal einen hohen Logikpegel aufweist, wird der High-Side-Transistor in einen leitenden Zustand versetzt, der Spulenstrom wird über den High-Side-Transistor bereitgestellt oder aufgenommen und der Strom durch die Spule erhöht sich für die Dauer. Dies wird allgemein als „Einschaltzeit" bezeichnet, und die Leistungsstufe 102 wird als „eingeschaltet“ betrachtet. Wenn das PWM-Steuersignal einen niedrigen Logikpegel aufweist, wird der Low-Side-Transistor in einen leitenden Zustand versetzt, der Strom wird über den Low-Side-Transistor bereitgestellt oder aufgenommen und der Strom durch die Spule verringert sich über die Dauer. Dies wird allgemein als „Ausschaltzeit" bezeichnet, und die Leistungsstufe 102 wird als „ausgeschaltet“ betrachtet. Wenn das PWM-Steuersignal einen dreiwertigen oder hochohmigen Logikpegel aufweist (das PWM-Steuersignal weist weder einen hohen noch einen niedrigen Pegel auf), werden sowohl der High-Side- als auch der Low-Side-Transistor in einen nicht leitenden Zustand versetzt, der Strom wird entweder über die Low-Side- oder die High-Side-Transistorbodydiode bereitgestellt oder aufgenommen und der Betrag des Stromes durch die Spule verringert sich gegen Null. Dies wird im Allgemeinen als „HiZ-Zeit“ oder „inaktive Zeit“ bezeichnet, und die Leistungsstufe 102 wird als inaktiv oder in „High Z“ befindlich angesehen.
Im lückenden Betrieb (DCM, Discontinuous Conduction Mode) darf der Low-Side-Transistor nicht leitend sein, wenn der Spulenstrom Null erreicht. Der Zyklus besteht dann aus einer Einschaltzeit, gefolgt von einer Ausschaltzeit, gefolgt von einer HiZ-Zeit. Während der HiZ-Zeit nähert sich der Spulenstrom Null und ändert sich für die Dauer des Zyklus nicht, sobald er Null ist. Folglich erreicht der Spulenstrom während eines Teils des Schaltzyklus im lückenden Betrieb (DCM) Null. Im nicht lückenden Betrieb (CCM, Continuous Conduction Mode) langt der Spulenstrom zwischen den Schaltzyklen nicht bei Null an. Das heißt, im lückenden Betrieb (DCM) ist der Spulenstrom immer positiv oder Null, und im nicht lückenden Betrieb (CCM) kann der Spulenstrom positiv oder negativ sein, aber nicht bei Null bleiben. Der Spulenstrom kann Null durchlaufen und negativ werden, beispielsweise bei Nichtlast, und der Spannungsregler 100 kann im nicht lückenden Betrieb (CCM) betrieben werden, wenn der dreieckförmige Spulenstrom auf Null zentriert wird.
Sowohl im CCM-Betrieb als auch im DCM-Betrieb stellen die Treiber 110 der Leistungsstufe 102 Gatetreibersignale an den Gates des High-Side-Transistors und des Low-Side-Transistors der entsprechenden Phasen 104 in Reaktion auf die von dem Controller 106 bereitgestellten PWM-Steuersignale bereit. Der Aktivierungszustand der Phasen 104 und das Tastverhältnis der High-Side- und Low-Side-Transistoren werden zumindest teilweise in Abhängigkeit von der an der Last 107 bereitgestellten Ausgangsspannung (V_out) bestimmt, sodass der schaltende Spannungsregler so schnell und verlässlich wie möglich auf sich ändernde Lastbedingungen reagieren kann.
Der Controller 106 kann Änderungen von einer Referenzspannung zu einer anderen bewältigen. Der Controller 106 kann ebenfalls Fehler zwischen der Ausgangsspannung (V_out) und einer Referenzspannung bestimmen und die Fehlerspannung in eine digitale Darstellung umwandeln, welche an den Pulsweitenmodulator 108 bereitgestellt wird, um den Schaltzyklus der Phasen 104 zu verändern, beispielsweise durch Anpassen des Tastverhältnisses. Derartige Funktionen zur Spannungsregelung sind in typischen digital gesteuerten schaltenden Spannungsreglern Standard, weswegen hierfür keine weiteren Erläuterungen bereitgestellt werden.
Zusätzlich zu der Regelung der an die Last 107 bereitgestellten Spannung schätzt der Controller 106 die Eingangsleistung (P_in) des schaltenden Spannungsreglers 100, ohne den Eingangsstrom des Reglers zu messen. In einer Ausführungsform umfasst der Controller 106 ferner eine Eingangsspannungs-Erkennungsschaltung für Analog-/Digital-Wandler (ADC, Analog-to-Digital Conversion) 112 zum Messen der Eingangsspannung (V_in) an der Leistungsstufe 102. Der Controller 106 überwacht auch die Phasenströme, die von den Phasen 104 an die Last 107 bereitgestellt werden, z. B. durch Messung der Phasenströme (I_Ln), welche durch die DCR-Messung in die entsprechenden Spulen eingebracht werden. Der Controller 106 schätzt den Gesamtstrom (I_out) ab, welcher an die Last 107 über den schaltenden Spannungsregler 100 basierend auf den von der DCR-Messung gemessenen Phasenströmen bereitgestellt wird. Der Controller 106 kann die Eingangsleistung (P_in) des schaltenden Spannungsreglers 100 basierend auf der gemessenen Eingangsspannung und des gemessenen Ausgangsstroms Schätzen. Der Controller 106 kann den Regler-Ausgangsstrom unter Verwendung jeglicher Standard-Strommessschaltung messen.
Beispielsweise umfasst in der in 1 gezeigten Ausführungsform die Leistungsstufe 102 des schaltenden Spannungsreglers 100 ein RC-Stromerkennungsnetzwerk, welches parallel mit jeder Phase 104 verbunden ist. Das RC-Strommessnetzwerk umfasst einen Widerstand (R_sen), der seriell mit einem Kondensator (C_sen) verbunden ist. Das RC-Stromerkennungsnetzwerk berücksichtigt den DCR (nicht idealer Gleichstromwiderstand) der entsprechenden Spule. Die über dem Kondensator C_sen gemessene Spannung (V_Cn) stellt die Spannung über dem DCR für diese Spule dar, das heißt der Strom (I_Ln) durch die Spule ist mit dem Verhältnis der Kondensatorspannung zum DCR-Wert verknüpft. Der Controller 106 umfasst eine Stromerkennungs-ADC-Schaltung 114 zum Erzeugen einer Schätzung des Stroms durch jede Spule basierend auf der Spannung (V_C1, V_C2, ... V_Cn), die über die Kondensatoren der jeweiligen RC-Stromerkennungsnetzwerke gemessen werden. In einer Ausführungsform ist der Controller 106 eine digitale Steuerung, und die Stromerkennungs-ADC-Schaltung 114 wandelt die einzelnen Spannungen (V_C1, V_C2, ... V_Cn), welche durch die DCR-Erkennungsnetzwerke 112 gemessen werden, in einen entsprechenden digitalen Wert um. Die digitalisierten Werte, die von der Stromerkennungs-ADC-Schaltung 114 ausgegeben werden, stellen die einzelnen Phasenstromschätzungen dar, welche summiert werden 116, um eine digitalisierte Gesamtstromschätzung (I_T) bereitzustellen. Im Falle eines einphasigen schaltenden Spannungsreglers umfasst der Regler nur eine Ausgangsspule (L), und die Summierungsstufe 116 kann weggelassen werden. In diesem Fall ist die digitalisierte Gesamtstromschätzung I_T, die in 1 gezeigt wird, die aktuelle Schätzung, die für die einzelne Spule ermittelt wurde.
2 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform des schaltenden Spannungsreglers 100. Die in 2 gezeigte Ausführungsform ist der in 1 gezeigten Ausführungsform ähnlich. Unterschiedlich ist jedoch, dass die Stromerkennungs-ADC-Schaltung 114 des Controllers 106 als ein integrierter Stromsensor implementiert ist, wodurch die Strommessschaltung 114 den Strom durch die jeweiligen Spulen misst. Die integrierten Stromerkennungssignale werden in 2 als Ströme (i₁, i₂, ..., i_n) dargestellt, anstatt dessen könnten es aber auch Spannungen sein.
In beiden Ausführungsformen der 1 und 2 umfasst der Controller 106 einen Schleifenkompensationsfilter 118. Der Schleifenkompensationsfilter 118 ist programmiert, um die Ziele für die Verstärkungs- und Phasenspanne für die Spannungsreglersteuerung 106 als eine Funktion einer Vielzahl von Systemparametern für den Controller 106 zu erfüllen. Beispielsweise kann der Schleifenkompensationsfilter 118 programmiert werden, um die Gesamtausgangsimpedanz-Reaktion des schaltenden Spannungsreglers 100 so glatt (flach) wie möglich zu halten.
Der Controller 106 umfasst auch einen Eingangsleistungsschätzer 120 zum Schätzen der Eingangsleistung des schaltenden Spannungsreglers 100, ohne den Eingangsstrom des Reglers zu messen. 3 veranschaulicht ein entsprechendes Flussdiagramm des Betriebs des Eingangsleistungsschätzers 120 während der Verwendung. Der Eingangsleistungsschätzer 120 erzeugt eine Schätzung der Eingangsleistung (P_in) des schaltenden Spannungsreglers 100 als eine Funktion der Ausgangsleistung (P_out) des schaltenden Spannungsreglers 100, des Ausgangsstroms (I_out) des schaltenden Spannungsreglers 100 und des Steuerungsaufwands des Spannungsreglers. Gemäß der in 3 veranschaulichten Ausführungsform umfasst die Methode der Eingangsleistungs-Schätzung das Schätzen der Ausgangsleistung (P_out) des Spannungsreglers 100 basierend auf der Ausgangsspannung (V_out) und des Ausgangsstroms (I_out) des Spannungsreglers 100 (Block 300), das Schätzen des Leistungsverlusts (P_loss) des Spannungsreglers 100 (Block 310), und das Schätzen der Reglereingangsleistung P_in basierend auf der geschätzten Ausgangsleistung und dem geschätzten Leistungsverlust (Block 320).
Die Ausgangsspannung V_out des Spannungsreglers 100 kann mit der Ausgangsspannungs-ADC-Erkennungsschaltung 122 des Controllers 106 gemessen werden. Der Ausgangsstrom I_out des Spannungsreglers 100 kann mit der Strom-ADC-Erkennungsschaltung 114 gemessen werden. Der gemessene Ausgangsstrom I_out stellt eine Summierung der Stromabgabe jeder aktiven Phase 104 des schaltenden Spannungsreglers 100 dar. Der Eingangsleistungsschätzer 120 kann dann den Leistungsverlust (P_loss) des Spannungsreglers 100 basierend auf der gemessenen Ausgangsspannung und des gemessenen Ausgangsstroms berechnen. In einer anderen Ausführungsform wird die Ausgangsspannung (V_out) des Spannungsreglers 100 mit der Ausgangsspannungs-ADC-Erkennungsschaltung 122 gemessen, der Ausgangsstrom (I_out) des Spannungsreglers 100 wird mit der Strom-ADC-Erkennungsschaltung 114 gemessen und die Eingangsspannung (V_in) zur Leistungsstufe 102 wird mit der Eingangsspannungs-ADC-Erkennungsschaltung 112 gemessen.
Der Controller 106 misst auch einen Controllerparameter, der angibt, dass ein Steuersignal von dem Controller 106 erzeugt wurde. Das Steuersignal wird der Leistungsstufe 102 zur Steuerung des Betriebs der Leistungsstufe 102 bereitgestellt. Der Eingangsleistungsschätzer 120 berechnet dann den Leistungsverlust (P_loss) des Spannungsreglers 100 basierend auf der gemessenen Ausgangsspannung, dem Ausgangsstrom, der Eingangsspannung und dem Controllerparameter. Beispielsweise kann der Controllerparameter durch Abtasten oder Mitteln des PWM-Tastverhältnisses des Controllers 106 gemessen werden. In einer anderen Ausführungsform kann der Controllerparameter durch Abtasten oder Mitteln der Ausgabe des Schleifenkompensationsfilters 118 gemessen werden. In jedem dieser Fälle wird die Eingangsleistung des schaltenden Spannungsreglers 100 geschätzt, ohne den Eingangsstrom des Reglers zu messen.
4 veranschaulicht ein Verlustmodell erster Ordnung für den schaltenden Spannungsregler 100. Der Gesamtverlust des schaltenden Spannungsreglers 100 wird durch einen Widerstand R_loss dargestellt, der mehrere Variablen umfasst, wie die Gate-Spannung, die an die Transistor-Gates der Leistungsstufe 102 angelegt wird, die Schaltfrequenz der Leistungsstufentransistoren, die Art der Leistungsstufentreiber 110, die Einschaltzeit der Leistungsstufentransistoren, die Totzeit zwischen dem Ausschalten eines High-Side-Transistors der Leistungsstufe 102 und dem Einschalten des entsprechenden Low-Side-Transistors und umgekehrt usw. Die mittlere Spannung an der Eingangsklemme der Spule, welche erforderlich ist, um die Ausgangsspannung Vout hinsichtlich der Verluste aufrechtzuerhalten, wird ausgedrückt durch: duty·V_in = V_out + I_out·R_loss (1) wobei V_in die gemessene Eingangsspannung des Reglers ist, I_in der Eingangsstrom des Reglers ist, duty das Tastverhältnis der Leistungsstufe ist, duty·V_in der Eingangsleistung entspricht, V_out die gemessene Ausgangsspannung des Reglers ist und I_out der gemessene Gesamtausgangsstrom des Reglers ist. Gleichung (1) lässt sich darstellen als:
Durch Substituierung von I_in = I_out·duty in der Gleichung (2) erhält man das folgende Modell erster Ordnung für die Eingangsleistung des Reglers:
wobei
ein Term ist, der den Leistungsverlust des schaltenden Spannungsreglers 100 darstellt.
Der Ausdruck der Eingangsleistung, welcher durch Gleichung (3) gegeben ist, basiert auf einem einzigen Verlustterm R_loss, welcher die linearen und nicht linearen Variablen zusammenfasst. Dieses einfache Modell erster Ordnung kann auf verschiedene Weise dargestellt werden, wie unten genauer beschrieben, um eine präzisere Schätzung der Eingangsleistung des Reglers zu erbringen.
In einer Ausführungsform liefert der Eingangsleistungsschätzer 120 eine Schätzung der Reglereingangsleistung (P_in) wie folgt:
wobei I_out der Ausgangsstrom des Spannungsreglers 100 ist, welcher mit der Strom-ADC-Erkennungsschaltung 114 gemessen wird und eine Summierung der Stromabgabe jeder aktiven Phase 104 des schaltenden Spannungsreglers 100 darstellt, V_out die Ausgangsspannung des Spannungsreglers 100 ist, welche mit der Ausgangsspannungs-ADC-Erkennungsschaltung 122 gemessen wird, V_in die Eingangsspannung des Spannungsreglers 100 ist, welche mit der Eingangsspannungs-ADC-Erkennungsschaltung 112 gemessen wird, und „duty“ das Tastverhältnis des Spannungsreglers 100 ist, wie durch den Controller 106 ermittelt. Zudem ist α₁ ein Skalierungsfaktor (Verstärkung), welcher auf die Regler-Ausgangsleistungsschätzung P_out angewendet ist, α₂ ist ein Skalierungsfaktor (Verstärkung), welcher auf den Term für den Spannungsregler-Leistungsverlust P_loss angewendet wird, welcher durch
in der Gleichung (4) dargestellt wird, und ∆ ist ein Leistungsverlustterm.
Somit kann die Eingangsleistung P_in des Spannungsreglers 100 geschätzt werden, indem ein skalierter Schätzwert der Ausgangsleistung des Reglers, ein skalierter Schätzwert des Leistungsverlusts des Reglers und ein Leistungs-Offset hinzugefügt werden. Beispielsweise wird in Gleichung (4) die geschätzte Ausgangsleistung P_out des Spannungsreglers 100 mit einem ersten Skalierungsfaktor α1 multipliziert, um den skalierten Schätzwert der Ausgangsleistung zu ergeben. Der geschätzte Leistungsverlust P_loss des Spannungsreglers 100 wird durch einen zweiten Skalierungsfaktor α₂ skaliert, um den skalierten Schätzwert des Leistungsverlusts zu ergeben. Die Skalierungsfaktoren α₁ und α₂ und der Leistungs-Offset ∆ sind zumindest teilweise in den linearen und nicht linearen Variablen berücksichtigt, welche in dem vereinfachten Term R_loss zusammengefasst sind, der in 4 veranschaulicht wird. Die Skalierungsfaktoren α₁ und α₂ und der Leistungs-Offset ∆ können in Datenregistern 124 gespeichert werden, auf welche der Regler-Controller 106 zugreifen kann.
Die Modellkomplexität kann mit minimaler Erhöhung des Rechenaufwands erhöht werden. Beispielsweise kann der zweite Skalierungsfaktor α₂ als eine lineare Funktion des Ausgangsstroms I_out durch Vereinfachung der Abhängigkeit von dem Tastverhältnis des Reglers angenähert werden. Auch Terme, die V_out/duty umfassen, können durch die Eingangsspannungsmessung V_in ersetzt werden, um den Rechenaufwand weiter zu verringern.
In einer anderen Ausführungsform wird Gleichung (4) weiter verändert, um den Einfluss der Eingangsspannungsmessung V_in auf die Schätzung der Eingangsleistung wie folgt zu verringern:
Nach diesem Modell für die Eingangsleistung des Spannungsreglers erfolgt eine Reduzierung des Einflusses der Eingangsspannungsmessung V_in auf die Schätzung der Eingangsleistung für den Term der Regler-Verlustleistung
Wenn alle Messungen einen Nullfehler ergeben, dann ist die durch die Gleichung (4) angegebene Schätzung der Eingangsleistung gleich der Schätzung der Eingangsleistung, welche durch Gleichung (5) angegeben wird. In einer Ausführungsform ist der erste Skalierungsfaktor α1 gleich 1 und der zweite Skalierungsfaktor α2 ist gleich 1. Der Leistungs-Offset Δ kann 0 oder nicht Null sein. Der erste und der zweite Skalierungsfaktor α1, α2 können programmierbar sein, ebenso wie die der Leistungs-Offset Δ.
Die untenstehende Gleichung (6) ist ein Ausdruck für die Eingangsleistung des Spannungsreglers im CCM-Betrieb. Wenn der schaltende Spannungsregler 100 im CCM-Betrieb betrieben wird, kann der Spulenstrom Null durchlaufen, bleibt aber zwischen Schaltzyklen nicht bei Null. 5 veranschaulicht eine vereinfachte Darstellung einer Phase des schaltenden Spannungsreglers im CCM-Betrieb, wobei V_in die Eingangsspannung ist, V_out die Ausgangsspannung ist, I_out der Ausgangsstrom ist, L_out die Ausgangsspule ist, C_out der Ausgangskondensator ist, R_L die Last darstellt, Q1 der High-Side-Transistor ist und Q2 der Low-Side-Transistor ist. Der Eingangsleistungsschätzer 120 stellt eine Schätzung der Spannungsregler-Eingangsleistung (P_in) im CCM-Betrieb wie folgt bereit: P_in = P_out + P_loss P_in = P_out + P_HS(Q1) + P_LS(Q2) + P_Lo + P_Co P_HS(Q1) = P_switch,on + P_switch,off + P_conduction + P_gate + P_Coss P_LS(Q2) = P_diode + P_conduction + P_gate P_Lo = P_conduction + P_core P_in = α₁·P_out + I_outα₂V_eq(duty,I_out) + N_phΔ (6) wobei P_HS(Q1) die Leistungsverlustkomponente des High-Side-Transistors Q1 ist, P_LS(Q2) die Leistungsverlustkomponente des Low-Side-Transistors Q2 ist, P_Lo die Leistungsverlustkomponente der Ausgangsspule L_out ist, P_Co die Leistungsverlustkomponente des Ausgangskondensators C_out ist, P_switch,on die Leistungsverlustkomponente für Transistor Q1 während des Übergangs vom ausgeschalteten in den eingeschalteten Zustand ist, P_switch,off die Leistungsverlustkomponente für Transistor Q1 während des Übergangs vom eingeschalteten in den ausgeschalteten Zustand ist, P_conduction eine Leitungs-Leistungsverlustkomponente ist, P_gate eine Gate-Kapazitäts-(Eingangs)-Leistungsverlustkomponente für jeden Transistor Q1/Q2 ist, P_Coss eine Ausgangskapazitäts-Leistungsverlustkomponente ist und P_diode eine Dioden-Leistungsverlustkomponente ist. Der Ausdruck I_outα₂V_eq(duty,I_out) in Gleichung (6) stellt den Leistungsverlust-Term für den schaltenden Spannungsregler 100 dar.
Die Variable N_ph entspricht der Anzahl der Phasen 104, welche in der Leistungsstufe 102 enthalten sind. Somit kann der Leistungs-Offset Δ basierend auf der Anzahl der aktiven Phasen 104 skaliert werden. Alternativ kann ein unterschiedlicher Wert für den Leistungs-Offset ∆ für jede Kombination von aktiven Phasen 104 (N_ph = 1, N_ph = 2 usw.) verwendet werden. Der Leistungs-Offset ∆ kann auch aktualisiert werden, wenn die durch den Spannungsregler 100 geregelte Last 107 sich ändert.
In einer Ausführungsform wird der Ausdruck V_eq(duty,I_out) in Gleichung (6) wie folgt ausgedrückt:
wobei V_eq(duty,I_out) ein Term für äquivalente Spannung ist, 2V_Ft_dF_sw ein Term für
Dioden-Verlust ist,
ein Term für Gleichstrom-Leitungsverlust ist,
ein Term für Schaltverlust ist, V_f eine Dioden-Durchlassspannung ist, t_d die Totzeit zwischen den High-Side- und Low-Side-Transistoren Q1/Q2 ist, F_SW die Schaltfrequenz der Leistungsstufentransistoren Q1/Q2 im CCM-Betrieb ist, R_ds,HS der Durchlasswiderstand des High-Side-Transistors Q1 ist, R_ds,LS der Durchlasswiderstand des Low-Side-Transistors Q2 ist, DCR der nicht ideale Gleichstromwiderstand der Ausgangsspule L_out ist und t_SW die Zeit für das Umschalten des High-Side-Transistors Q1 in den eingeschalteten oder ausgeschalteten Zustand (nicht das umgekehrte Verhältnis zur Schaltfrequenz) ist.
Im Allgemeinen kann der Term für den Leistungs-Offset Δ eine Menge pro Phase sein. Der Regler-Controller 106 kennt seine Phasenanzahl und kann ∆ entsprechend anpassen, wie vorstehend erläutert. Der Term für den Leistungs-Offset ∆ kann sich für CCM-Betrieb und den PFM(Pulsfrequenzmodulation)-Modus, welcher auch als DCM bekannt ist, unterscheiden. Der Controller 106 kennt seinen Betriebsmodus und kann ∆ entsprechend anpassen. Der erste und der zweite Skalierungsfaktor (Verstärkung) α₁ und α₂ weisen ebenfalls Abhängigkeiten zu Phasenanzahl und Betriebsmodus auf. Der Controller 106 kann α₁ und/oder α₂ basierend auf der Phasenanzahl und dem CCM/PFM(DCM)-Modus anpassen. Im PFM(DCM)-Betrieb kann eine Reduzierung der Einschaltzeit weitere Anpassungen an α₁, α₂ und/oder ∆ nach sich ziehen. Zum Beispiel können Verringerungen der Einschaltzeit von 100 % auf beispielsweise 75 % auf beispielsweise 50 % in drei gesonderten Werten α₁, α₂ und ∆ resultieren. Diese Werte können in Datenregistern 124 gespeichert werden, die für den Controller 106 zugänglich sind.
In einer Ausführungsform für den CCM-Betrieb wird der Term für Leistungs-Offset Δ ausgedrückt wie angegeben durch:
wobei V_gsF_sw(Q_g,HS + Q_g,LS) den Gate-Leistungsverlust der High-Side- und Low-Side-Transistoren darstellt kΔI x / LF y / sw den Kernverlust darstellt,
den Wechselstrom-Leitungsverlust darstellt und 1 / 2C_ossV den Ausgangskapazitätsverlust darstellt. Zudem ist R_ds,HS der Drain-Source-Widerstand des High-Side-Transistors Q1, R_ds,LS ist der Drain-Source-Widerstand des Low-Side-Transistors Q2, Q_g,HS ist die Gate-Ladung des High-Side-Transistors Q1, Q_g,LS ist die Gate-Ladung des Low-Side-Transistors Q2, k ist ein konstanter Term für das Magnetmaterial der Spule und C_oss ist die Ausgangskapazität des High-Side-Transistors Q1.
Die untenstehende Gleichung (9) ist ein Ausdruck für die Eingangsleistung des Spannungsreglers im DCM(PFM)-Betrieb. Wenn der schaltende Spannungsregler 100 im DCM(PFM)-Betrieb betrieben wird, erreicht der Spulenstrom des Spannungsreglers 100 Null zwischen Schaltzyklen. Der Eingangsleistungsschätzer 120 stellt eine Schätzung der Spannungsregler-Eingangsleistung P_in im DCM(PFM)-Betrieb wie folgt bereit: P_in = P_out + P_loss P_in = P_out + P_HS(Q1) + P_LS(Q2) + P_Lo + P_Co P_HS(Q1) = P_switch,off + P_conduction + P_gate P_LS(Q2) = P_diode + P_conduction + P_gate P_in = P_out + α_PFMI_outV_eq,PFM(F_PFM,I_out) + Δ_PFM (9) wobei α_PFMI_outV_eq,PFM(F_PFM,I_out) das Tastverhältnis des Reglers auf die Eingangsleistung bezieht und Δ_PFM ein Term für Frequenz-/Spule-Stromwelligkeitsverlust-Offset ist.
In einer Ausführungsform wird der Ausdruck V_eq,PFM(F_PFM,I_out) in Gleichung (9) ausgedrückt wie angegeben durch:
wobei
den Dioden-Verlust darstellt,
den Leitungsverlust darstellt,
den Schaltverlust darstellt und F_PFM die Schaltfrequenz im PFM(DCM)-Betrieb ist.
In einer Ausführungsform für den DCM(PFM)-Betrieb wird der Term für Leistungs-Offset Δ_PFM ausgedrückt durch: Δ_PFM = V_gsF_PFM(Q_g,HS + Q_g,LS) + kΔI x / LF y / PFM (11) wobei V_gsF_PFM(Q_g,HS + Q_g,LS) den Gate-Verlust darstellt und
den Kernverlust darstellt.
Im DCM(PFM)-Betriebsmodus sind V_eq und Tastverhältnis Funktionen der PFM-Schaltfrequenz F_PFM, welche wiederum eine Funktion des Regler-Ausgangsstroms I_out ist. Für genauere Ergebnisse werden V_eq und das Tastverhältnis aktualisiert, wenn die Last 107 sich ändert. Der Skalierungsfaktor (Verstärkung) α_PFM kann fortlaufend angepasst werden, um den Rechenaufwand weiter zu verringern.
In einer Ausführungsform werden die hierin vorstehend beschriebenen Skalierungsfaktoren und der Leistungs-Offset durch Messen der Eingangsleistung des Spannungsreglers 100 während eines Überprüfungsprozesses ermittelt. Die Skalierungsfaktoren und der Leistungs-Offset werden angepasst, bis die von dem Spannungsregler 100 während des Überprüfungsprozesses gemeldete Ausgangsleistung innerhalb einer vorbestimmten Toleranz der gemessenen Eingangsleistung liegt. Alternativ können die Skalierungsfaktoren und der Leistungs-Offset berechnet werden, beispielsweise in Übereinstimmung mit den hierin vorgestellten Gleichungen. In jedem dieser Fälle können die Skalierungsfaktoren und der Leistungs-Offset in den Datenregistern 124 gespeichert werden, die für den Controller 106 zugänglich sind.
Als nächstes wird eine Ausführungsform zum Ermitteln der Anfangswerte für die Skalierungsfaktoren und den Leistungs-Offset beschrieben. Das Modell erster Ordnung, welches durch die Gleichungen (1) bis (3) dargestellt wird, fasst Verlustelemente mit mehreren Variablen als Widerstandsverluste zusammen. Basierend auf diesem einfachen Modell ist dann nicht klar, welche Anfangswerte für die Skalierungsfaktoren und den Leistungs-Offset verwendet werden sollten, um den Eingangsleistungsschätzer 120 abzustimmen. Ein Ausgangspunkt ist eine Funktion der jeweiligen Konstruktion, beispielsweise der verwendeten Leistungsstufentransistoren, Treiber und Spulen, die Schaltfrequenz, die Nenn-Betriebsspannungen usw. Beispielsweise kann die Regler-Ausgangsleistung P_out ausgedrückt werden durch:
Durch Einstellen von α3 = 1 können gleich Terme zusammengefasst werden wie folgt:
Der Term für die Skalierung (Verstärkung) α1 kann ausgedrückt werden durch:
wobei
und η Effizienz sind.
In jeder Schaltspannungsreglerkonstruktion sind die Bauelemente und deren Parameter bekannt. Die Effizienz einer jeweiligen Eingangsspannung V_in, einer Ausgangsspannung V_out und eines Ausgangsstroms I_out ist bekannt/simuliert/berechnet. Die Skalierungsfaktoren und der Leistungs-Offset können an dem bekannten Betriebspunkt berechnet werden.
Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen, hierin beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, solange nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist.

Claims

Verfahren zur Schätzung der Eingangsleistung eines Spannungsreglers, wobei das Verfahren aufweist: das Schätzen der Ausgangsleistung des Spannungsreglers basierend auf einer Ausgangsspannung und einem Ausgangsstrom des Spannungsreglers; das Schätzen des Leistungsverlusts des Spannungsreglers; und das Schätzen der Eingangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der geschätzten Ausgangsleistung und dem geschätzten Leistungsverlust.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schätzung des Leistungsverlusts des Spannungsreglers aufweist: das Messen der Ausgangsspannung des Spannungsreglers mittels einer Spannungsmessschaltung; das Messen des Ausgangsstroms des Spannungsreglers mittels Strommessschaltung; das Berechnen der Ausgangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der gemessenen Ausgangsspannung und dem gemessenen Ausgangsstrom; und das Schätzen des Leistungsverlusts des Spannungsreglers basierend auf der berechneten Ausgangsleistung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schätzung des Leistungsverlusts des Spannungsreglers aufweist: das Messen der Ausgangsspannung des Spannungsreglers mittels einer Spannungsmessschaltung; das Messen des Ausgangsstroms des Spannungsreglers mittels einer Strommessschaltung; das Messen der Eingangsspannung an eine Leistungsstufe des Spannungsreglers mittels einer Spannungsmessschaltung; das Messen eines Controllerparameters, der ein Steuersignal repräsentiert, das von einem Controller des Spannungsreglers erzeugt wird; und das Berechnen des Leistungsverlusts des Spannungsreglers basierend auf der gemessenen Ausgangsspannung, dem Ausgangsstrom, der Eingangsspannung und dem Controllerparameter.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Messen des Controllerparameters aufweist: Abtasten oder Mitteln eines PWM-(Pulsweitenmodulations)-Tastverhältnisses des Controllers.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Messen des Controllerparameters aufweist: Abtasten oder Mitteln einer Kompensatorausgabe des Controllers.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, bei dem das Schätzen des Eingangsleistungsverlusts des Spannungsreglers aufweist: das Berechnen des Eingangsleistungsverlusts durch Hinzufügen eines skalierten Schätzwerts der Ausgangsleistung, eines skalierten Schätzwerts des Leistungsverlusts und eines Offsets.
Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin aufweist: das Multiplizieren der geschätzten Ausgangsleistung mit einem ersten Skalierungsfaktor, um den skalierten Schätzwert der Ausgangsleistung zu ermitteln; und das Multiplizieren des geschätzten Leistungsverlusts mit einem zweiten Skalierungsfaktor, um den skalierten Schätzwert des Leistungsverlusts zu ermitteln;
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der erste Skalierungsfaktor 1 ist und der zweite Skalierungsfaktor 1 ist.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der erste Skalierungsfaktor 1 ist, der zweite Skalierungsfaktor 1 ist und der Offset 0 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6–9, bei dem der Spannungsregler mehrere Phasen aufweist, von denen eine oder mehrere während des Betriebs des Spannungsreglers aktiv sind, und bei dem der Offset basierend auf der Anzahl aktiver Phasen skaliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6–10, bei dem der Spannungsregler eine Vielzahl von Phasen aufweist, von denen eine oder mehrere während des Betriebs des Spannungsreglers aktiv sind, und bei dem ein unterschiedlicher Wert für den Offset für jede Kombination aktiver Phasen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6–11, bei dem der Spannungsregler dazu ausgebildet ist, im nicht lückenden Betrieb und im lückenden Betrieb betrieben zu werden, und bei dem ein für den Offset im nicht lückenden Betrieb ein anderer als im lückenden Betrieb verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Spannungsregler dazu ausgebildet ist, verschiedene Einschaltperioden im lückenden Betriebsmodus zu implementieren, und bei dem für den Offset jeder der einzelnen Einschaltperioden ein anderer Wert verwendet wird.
Spannungsregler, der aufweist: eine Leistungsstufe, die dazu ausgebildet ist, Ausgangsstrom für eine Last durch eine Spule bereitzustellen; und einen Controller, der dazu ausgebildet ist, die Ausgangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom des Spannungsreglers zu schätzen; den Leistungsverlust des Spannungsreglers zu schätzen; und die Eingangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der geschätzten Ausgangsleistung und dem geschätzten Leistungsverlust zu schätzen.
Spannungsregler nach Anspruch 14, der weiterhin aufweist: ein Spannungsmessschaltung, die betreibbar ist, um die Ausgangsspannung des Spannungsreglers zu messen; und Strommessschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Ausgangsstrom des Spannungsreglers zu messen, wobei der Controller dazu ausgebildet ist, die Ausgangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der gemessenen Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom zu berechnen und den Leistungsverlust des Spannungsreglers basierend auf der berechneten Ausgangsleistung zu schätzen.
Spannungsregler nach Anspruch 14, der weiterhin aufweist: eine Spannungsmessschaltung, dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannung des Spannungsreglers zu messen; eine Strommessschaltung, dazu ausgebildet ist, den Ausgangsstrom des Spannungsreglers zu messen; eine Spannungsmessschaltung, dazu ausgebildet ist, die Eingangsspannung an der Leistungsstufe zu messen, wobei der Controller dazu ausgebildet ist, einen Controllerparameter zu messen, der ein Steuersignal angibt, welches durch den Controller erzeugt wurde, wobei der Controller dazu ausgebildet ist, den Leistungsverlust des Spannungsreglers basierend auf der gemessenen Ausgangsspannung, dem Ausgangsstrom, der Eingangsspannung und dem Controllerparameter zu berechnen.
Spannungsregler nach Anspruch 16, bei dem der Controller dazu ausgebildet ist, den Controllerparameter durch Abtasten oder Mitteln eines PWM(Pulsweitenmodulator)-Tastverhältnisses des Controllers zu messen.
Spannungsregler nach Anspruch 16, bei dem der Controller dazu ausgebildet ist, den Controllerparameter durch Abtasten oder Mitteln einer Kompensatorausgabe des Controllers zu messen.
Spannungsregler nach einem der Ansprüche 14–18, bei dem der Controller dazu ausgebildet ist, den Eingangsleistungsverlust durch Hinzufügen eines skalierten Schätzwerts der Ausgangsleistung, eines skalierten Schätzwerts des Leistungsverlusts und eines Offsets zu berechnen.
Spannungsregler nach Anspruch 19, bei dem der Controller dazu ausgebildet ist, die Schätzung der Ausgangsleistung mit einem ersten Skalierungsfaktor zu multiplizieren, um den skalierten Schätzwert der Ausgangsleistung zu ermitteln, und die Schätzung der Ausgangsleistung mit einem zweiten Skalierungsfaktor zu multiplizieren, um den skalierten Schätzwert des Leistungsverlusts zu ermitteln.
Spannungsregler nach Anspruch 20, bei dem der erste Skalierungsfaktor 1 ist und der zweite Skalierungsfaktor 1 ist.
Spannungsregler nach Anspruch 20, bei dem der erste Skalierungsfaktor 1 ist, der zweite Skalierungsfaktor 1 ist und der Offset 0 ist.
Spannungsregler nach einem der Ansprüche 19–22, bei dem die Leistungsstufe eine Vielzahl von Phasen aufweist, von denen eine oder mehrere während des Betriebs des Spannungsreglers aktiv sind, und bei dem der Offset basierend auf der Anzahl aktiver Phasen skaliert wird.
Spannungsregler nach einem der Ansprüche 19–23, bei dem die Leistungsstufe eine Vielzahl von Phasen aufweist, von denen eine oder mehrere während des Betriebs des Spannungsreglers aktiv sind, und bei dem für den Offset für jede Kombination aktiver Phasen ein anderer Wert verwendet wird.
Spannungsregler nach einem der Ansprüche 19–24, bei dem die Leistungsstufe dazu ausgebildet ist, im nicht lückenden Betrieb und im lückenden Betrieb betrieben zu werden, und bei dem für den Offset im nicht lückenden Betrieb ein anderer Wert als im lückenden Betrieb verwendet wird.
Spannungsregler nach Anspruch 25, bei dem die Leistungsstufe dazu ausgebildet ist, verschiedene Einschaltperioden im lückenden Betriebsmodus zu implementieren, und bei dem für den Offset jeder der einzelnen Einschaltperioden ein anderer Wert verwendet wird.
Spannungsreglersteuerung die einen Eingangsleistungsschätzer aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Ausgangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom des Spannungsreglers zu schätzen; den Leistungsverlust des Spannungsreglers zu schätzen; und die Eingangsleistung des Spannungsreglers basierend auf der geschätzten Ausgangsleistung und dem geschätzten Leistungsverlust zu schätzen.