DE102016108616A1

DE102016108616A1 - Hysteresesteuerungen für Leistungsfaktorkorrektur in AC/DC-Stromrichtern

Info

Publication number: DE102016108616A1
Application number: DE102016108616.9A
Authority: DE
Inventors: Andriyanto Halim; Siew Lee Cheong; Attila TOMASOVICS
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2016-05-10
Publication date: 2016-11-17
Also published as: CN106160450A; US9722487B2; US20160336870A1; CN106160450B

Abstract

Die Verfahren, Vorrichtungen und integrierten Schaltungen sind zum Steuern eines Stromrichters offenbart. In einem Beispiel enthält eine Steuerung ein Spitzenstromreferenzmodul, das zum Ausgeben einer Spitzenstromreferenz konfiguriert ist. Die Steuerung enthält ferner ein Talstromreferenzmodul, das zum Ausgeben einer Talstromreferenz konfiguriert ist. Die Steuerung enthält ferner einen oder mehrere Komparator(en), die zum Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz konfiguriert sind, um einen Gate-Schalter des Stromrichters einzuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und um den Gate-Schalter des Stromrichters auszuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt.

Description

Technisches Gebiet
Diese Anmeldung betrifft eine Leistungsfaktorkorrektur (PFC, vom Englischen: Power Factor Correction) in AC/DC-Wandlern (Wechselspannungs- bzw. -strom/Gleichspannungs- bzw. -strom-Wandler) insbesondere PFC-Steuerungen für AC/DC-Wandler.
Hintergrund
Eine AC/DC-Leistungsumwandlung wird in vielen industriellen, kommerziellen und persönlichen elektronischen Anwendungen eingesetzt. Eine AC/DC-Umwandlung beinhaltet eine gewisse inhärente Ineffizienz im Sinne einer Leistung, die zwischen einem AC-Eingang und einem DC-Ausgang verloren geht. Während ein Teil dieser Ineffizienz unvermeidlich ist, kann ein Teil der Ineffizienz auch durch Induktanz und/oder Kapazität bedingt sind, die gegen den Wechselstrom reagiert, die mit einem Leistungsfaktorkorrekturfilter (PFC, Power Factor Corrector) verringert oder eliminiert werden kann. Ein PFC kann in einer von verschiedenen Steuerungsarten gesteuert werden, wie in einem sogenannten Critical Conduction Mode (CrCM, Betrieb an der Lückgrenze) oder einem Continuous Conduction Mode (CCM, nichtlückender Betrieb), die durch eine PFC-Steuerung geregelt werden können.
Der CrCM sieht typischerweise einen geringen durchschnittlichen Ausgangsstrom vor und kann typischerweise für Niederleistungsanwendungen, wie unter etwa 300 Watt (W) verwendet werden. Der CrCM sieht eine variable Schaltfrequenz und eine konstante Einschaltzeit für ein Gate-Signal vor, wobei das Gate-Signal immer dann geschaltet wird, wenn der Induktorstrom eines Induktors auf null geht. Der CrCM erfordert somit eine relativ geringe Berechnung und ist leicht zu implementieren. Der CCM sieht typischerweise einen höheren durchschnittlichen Ausgangsstrom vor und wird typischerweise für Anwendungen höherer Leistung verwendet, wie über etwa 300 Watt (W). Der CCM sieht eine konstante Schaltfrequenz und variable Einschaltzeit für das Gate-Signal vor, wobei das Schalten des Gate-Signals auf einem Durchschnittsstromsteuerverfahren beruht. Der CCM erfordert somit mehr Berechnung als der CrCM.
Es ist eine Aufgabe, verbesserte Möglichkeiten zur Steuerung von Stromrichtern (Leistungswandlern) bereitzustellen.
Kurzdarstellung
Es werden eine Steuerung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach Anspruch 13 sowie eine Vorrichtung nach Anspruch 16 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Im Allgemeinen sind verschiedene Beispiele dieser Anmeldung auf eine Hysteresesteuerung für ein Leistungsfaktorkorrekturfilter (PFC) gerichtet. In verschiedenen Beispielen dieser Anmeldung kann eine Hysterese-PFC-Steuerung ein PFC über jeden Leistungsbereich mit einfachen Berechnungen, die nur einen geringen Verarbeitungsaufwand oder eine geringe CPU-Last wie im CrCM auferlegen, wie auch mit einer geringen Belastung am Gate-Schalter wie im CCM vorsehen. Eine Hysterese-PFC-Steuerung dieser Anmeldung kann somit, neben anderen Vorteilen, Vorteile der CrCM- wie auch CCM-PFC-Steuerung bei entweder Nieder- oder Hochleistungsanwendungen kombinieren.
In verschiedenen Beispielen dieser Anmeldung kann eine Hysterese-PFC-Steuerung als eine digitale Hysterese-PFC-Steuerung oder als Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung implementiert sein, die beide Vorteile, wie geringe Belastung am Gate-Schalter und geringe Verarbeitungslast, vorsehen kann. Eine digitale Hysterese-PFC-Steuerung kann einen Gate-Schalter steuern, so dass er zwischen einer Spitzenstromreferenz und einer Talstromreferenz ein- und ausschaltet, die beide digital gesteuert sind. Eine Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung kann mit einem Einzelkomparator implementiert sein, der zum Vorsehen einer Rückkopplung zu einem Multiplexer konfiguriert ist, der mit Spitzen- und Talreferenzen verbunden ist, wobei der Ausgang des Multiplexers durch einen Digital/Analog-Wandler (DAC) zu einem Eingang zum Wandler geht, so dass ein einzelnes Referenzsignal zwischen einem Vorsehen sowohl einer Spitzenreferenz wie auch einer Talreferenz, basierend auf dem Komparatorausgang, wechselt.
Ein Beispiel betrifft eine Steuerung für einen Stromrichter, auch als Leistungswandler bezeichnet. Die Steuerung enthält ein Spitzenstromreferenzmodul, das zum Ausgeben einer Spitzen(peak)stromreferenz konfiguriert ist. Die Steuerung enthält ferner ein Talstromreferenzmodul, das zum Ausgeben einer Tal(valley)stromreferenz konfiguriert ist. Die Steuerung enthält ferner einen oder mehrere Komparator(en), die zum Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz konfiguriert sind, um einen Gate-Schalter (z.B. Transistorschalter, welcher zum Steuern ein Gate aufweist) des Stromrichters einzuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und um den Gate-Schalter des Stromrichters auszuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt.
Ein weiteres Beispiel betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Stromrichters. Das Verfahren enthält ein Ausgeben einer Spitzenstromreferenz basierend auf einem erfassten Durchschnittsstrom des Stromrichters und einer im Voraus gewählten Spitzenreferenzfunktion. Das Verfahren enthält ferner ein Ausgeben einer Talstromreferenz basierend auf dem erfassten Durchschnittsstrom des Stromrichters und einer im Voraus gewählten Talreferenzfunktion. Das Verfahren enthält ferner ein Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz. Das Verfahren enthält ferner ein Einschalten eines Gate-Schalters des Stromrichters, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und Ausschalten des Gate-Schalters des Stromrichters, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt.
Ein weiteres Beispiel betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Stromrichters. Die Vorrichtung enthält einen Multiplikator, der zum Erfassen eines Werts der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, konfiguriert ist. Die Vorrichtung enthält ferner ein Spitzenstromreferenzmodul, das mit einem Ausgang des Multiplikators verbunden ist und zum Ausgeben einer Spitzenstromreferenz basierend auf dem Leistungsausgang und einem im Voraus gewählten Spitzenstromreferenzwert konfiguriert ist. Die Vorrichtung enthält ferner ein Talstromreferenzmodul, das mit dem Ausgang des Multiplikators verbunden ist und zum Ausgeben einer Talstromreferenz basierend auf dem Leistungsausgang und einem im Voraus gewählten Talstromreferenzwert konfiguriert ist. Die Vorrichtung enthält ferner einen oder mehrere Komparator(en), die zum Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz konfiguriert sind, um einen Gate-Schalter des Stromrichters einzuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und um den Gate-Schalter des Stromrichters auszuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt.
Die Einzelheiten eines Beispiels oder mehrerer Beispiele dieser Anmeldung sind in den beiliegenden Zeichnungen und der folgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Objekte und Vorteile dieser Anmeldung gehen aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockdiagramm, das einen AC/DC-Stromrichter mit einer digitalen Hysterese-PFC-Steuerung gemäß einem Beispiel zeigt.
2 zeigt eine Stromwellenform eines Ausgangsstroms des AC/DC-Stromrichters von 1, der gemäß einem Beispiel zwischen einer Spitzenstromreferenz und einer Talstromreferenz unter der Steuerung der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung wechselt, mit einem Durchschnittsstrom.
3 zeigt eine Reihe verschiedener Stromwellenformen eines beispielhaften Ausgangsstroms eines AC/DC-Stromrichters unter der Steuerung der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung von 1 und demonstriert verschiedene wählbare gesteuerte Werte für die Spitzenstromreferenz, Talstromreferenz, einen Welligkeitsstrom und Überstromschutz (OCP, Over Current Protection) unter der Steuerung der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung.
4 zeigt eine Grafik einer Nahansicht des digitalen Wellenformteils des beispielhaften Ausgangsstroms wie in 2, gemeinsam mit zeitkoordinierten Signalen, die von verschiedenen Komponenten einer digitalen Hysterese-PFC-Steuerung ausgestrahlt werden, die ferner die Funktion einer digitalen Hysterese-PFC-Steuerung in einer Implementierung veranschaulichen.
5 zeigt Grafiken, die veranschaulichen, wie in einem Beispiel ein AC/DC-Stromrichter unter der Steuerung einer digitalen Hysterese-PFC-Steuerung den Betriebsmodus zwischen einem Continuous Conduction Mode (CCM) und einem Critical Conduction Mode (CrCM) abhängig von der zu einem bestimmten Zeitpunkt erforderlichen Leistung und mit Hysterese bei einem Wechsel zwischen Betriebsarten steuern kann.
6 zeigt einen AC/DC-Stromrichter mit einer Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung als eine andere beispielhafte Implementierung einer Hysterese-PFC-Steuerung dieser Anmeldung, die sich von einer digitalen Hysterese-PFC-Steuerung unterscheidet, während sie auch ähnliche vorteilhafte Merkmale einer Hysterese-PFC-Steuerung wie oben beschrieben vorsieht.
7 zeigt eine Grafik eines Stromausgangs eines AC/DC-Stromrichters in einem Beispiel, der mit einer Wechselstromreferenz, die zwischen einem Spitzenstromreferenzwert und einem Talstromreferenzwert wechselt, unter der Steuerung einer Einzelkomparator-PFC-Steuerung wie oben beschrieben gesteuert wird.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben einer Hysterese-PFC-Steuerung gemäß einem Beispiel dieser Anmeldung zeigt, um, neben anderen Vorteilen, in vorteilhafter Weise den Ausgang eines AC/DC-Stromrichters zu steuern, z.B. für einen flexiblen Betrieb entweder im CCM-oder CrCM-Betrieb zu einem bestimmten Zeitpunkt abhängig von der Ausgangsleistung, wie auch für eine flexible Steuerung der Spitzen- und Talstromreferenzen, des Welligkeitsstrom und Überstromschutzes, wie oben beschrieben.
Ausführliche Beschreibung
1 ist ein Blockdiagramm, das einen AC/DC-Stromrichter 100 mit einer digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 gemäß einem Beispiel veranschaulicht. Die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 enthält einen Eingangsspannungs-(Vin)Analog/Digital-Spannungswandler (VADC) 112, einen Ausgangsspannungs-(Vout)VADC 114, einen Spannungskompensator 116, einen Multiplikator 118, ein Spitzenstromreferenzmodul 120, ein Talstromreferenzmodul 122, Digital/Analog-Wandler (DACs) 124 und 126, Komparatoren 130 und 132, eine Pulsbreitenmodulation-(PWM, Pulse Width Modulation)Logikschaltung 134 und einen Ausgangs-Pin 136. In einigen Beispielen kann die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 als eine MikroSteuerung implementiert sein. In einigen Beispielen können der Vin VADC 112, Vout der VADC 114, die DACs 124 und 126, die Komparatoren 130 und 132 und das PWM-Logikmodul 134 als Hardware-Komponenten implementiert sein und der Spannungskompensator 116, der Multiplikator 118, das Spitzenstromreferenzmodul 120 und das Talstromreferenzmodul 122 können als Module oder Teile einer Software implementiert sein. Software-Implementierungen des Spannungskompensators 116, Multiplikators 118, Spitzenstromreferenzmoduls 120 und Talstromreferenzmoduls 122 können als Firmware implementiert sein und können auf einer oder mehreren Speicherkomponente(n) gespeichert und/oder von einer der mehreren Verarbeitungseinheit(en) ausgeführt werden, wie einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU, Central Processing Unit) einer digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110. In anderen Beispielen können verschiedene Merkmale einer digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 in jeder von verschiedenen Arten von Hardware und/oder Software-Elementen implementiert sein. Der AC/DC-Stromrichter 100 enthält auch eine Klemme 102 für eine eingehende Spannung Vin, einen Induktor 104, einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-(MOSFET)Gate-Schalter 106, und eine Klemme Vout 108 für ausgehende Spannung.
Die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 enthält drei Eingänge vom AC/DC-Stromrichter 100 und einen Ausgang zum AC/DC-Stromrichter 100. Als die drei Eingänge ist Vin VADC 112 mit der Klemme 102 für eingehende Spannung Vin verbunden, um die Eingangsspannung zum AC/DC-Stromrichter 100 zu empfangen; Vout VADC 114 ist mit der Klemme 108 für ausgehende Spannung Vout verbunden, um die Ausgangsspannung des AC/DC-Stromrichters 100 zu empfangen; und bei den Komparatoren 130 und 132 sind deren invertierende Eingangs-Pins mit einem Stromsensor am Induktor 104 verbunden, um eine Anzeige des Induktorstroms vom Induktor 104 zu empfangen. Als Ausgang ist das PWM-Logikmodul 134 mit der Steuerklemme des Gate-Schalters 106 verbunden und zum Abgeben eines Modulationssignals an den Gate-Schalter 106 konfiguriert, um den Gate-Schalter 106 ein- und auszuschalten, wodurch der Betrieb des AC/DC-Stromrichters 100 gesteuert wird.
Der Multiplikator 118 generiert ein Referenzstromsignal Ym basierend auf der Eingangsspannung und Ausgangsspannung des AC/DC-Stromrichters 100, wie durch Eingänge vom Vin VADC 112 und Vout VADC 114 angezeigt. Der Multiplikator 118 kann in Software implementiert sein, die von einem Prozessor ausgeführt wird, um eine Multiplikationsanweisung zwischen einem Spannungskompensatorwert vom Spannungskompensator 116 und einem VADC Vin-Wert vom Vin VADC 112 durchzuführen, um den Ym-Referenzwert zu generieren. In anderen Beispielen kann der Multiplikator 118 analog in analogen Komponenten unter Verwendung von Betriebsverstärkern (op-amps) und eines Transistorschaltkreises implementiert sein. Das Spitzenstromreferenzmodul 120 und das Talstromreferenzmodul 122 empfangen den durchschnittlichen Spannungswert Ym vom Multiplikator 118 und generieren eine Spitzenstromreferenz Yp bzw. eine Talstromreferenz Yv. Die DACs 124 und 126 wandeln die Spitzenstromreferenz Yp bzw. Talstromreferenz Yv in eine analoge Form für einen Eingang zu den nicht invertierenden Eingangs-Pins der Komparatoren 130 und 132 um. Wie oben angegeben, sind die invertierenden Eingangs-Pins der Komparatoren 130 und 132 mit dem Induktor 104 verbunden, um den Induktorstrom am Induktor 104 zu messen. Die Komparatoren 130 und 132 sind somit zum Vergleichen des Induktorstroms am Induktor 104 mit der Spitzenstromreferenz Yp und der Talstromreferenz Yv konfiguriert, die durch das Spitzenstromreferenzmodul 120 bzw. das Talstromreferenzmodul 122 vorgesehen sind, und zum Ausgeben der Ergebnisse ihres Vergleichs an die PWM-Logikschaltung 134.
Die PWM-Logikschaltung 134 ist somit zum Ausgeben eines Schaltmodulationssignals, basierend auf dem Vergleich des Induktorstroms am Induktor 104 mit der Spitzenstromreferenz Yp und der Talstromreferenz Yv, an den Gate-Schalter 106 konfiguriert. Die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 ist somit zum Steuern des Gate-Schalters 106 konfiguriert, um mit geringem Verarbeitungsaufwand und geringer Latenz für die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 und mit geringer Belastung am Gate-Schalter 106 zwischen Spitzenstromreferenz Yp und Talstromreferenz Yv unter digitaler Steuerung ein- und auszuschalten. Aspekte der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 sind in der Folge unter Bezugnahme auf verschiedene Beispiele näher beschrieben.
2 zeigt eine Stromwellenform 200 eines Induktorstroms 216 des AC/DC-Stromrichters 100 von 1 gemäß einem Beispiel, der zwischen einer Spitzenstromreferenz 212 und einer Talstromreferenz 214 unter der Steuerung der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 wechselt, mit einem Durchschnittsstrom 218. Die Spitzenstromreferenz 212 und die Talstromreferenz 214, dargestellt in 2, können die Spitzenstromreferenz Yp und die Talstromreferenz Yv darstellen, die vom Spitzenstromreferenzmodul 120 und Talstromreferenzmodul 122 der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110, wie oben besprochen, zugeleitet (und von DACs 124 und 126 digitalisiert) wird. Somit kann die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 den Gate-Schalter 106 des AC/DC-Stromrichters 100 steuern, um in einem zeitlich gesteuerten Muster zwischen Ein und Aus zu wechseln, so dass der AC/DC-Stromrichter 100 einen Schaltinduktorstrom 216 generiert, der um den Durchschnittsstrom 218 alterniert. Die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 kann den Gate-Schalter 106 zum Einschalten steuern, sobald die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 erfasst, dass der Induktorstrom 216 die Talstromreferenz 214 erreicht hat, und die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 kann den Gate-Schalter 106 zum Ausschalten steuern, sobald die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 erfasst, dass der Induktorstrom 216 die Spitzenstromreferenz 212 erreicht hat.
2 zeigt auch eine Nahansicht 219 eines Wellenformteils 220 einer Stromwellenform 200 gemäß einem Beispiel, mit der Spitzenstromreferenz 212 und der Talstromreferenz 214 unter der Steuerung der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 100 von 2. Der Wellenformteil 220 zeigt, wie die Spitzenstromreferenz 212 und Talstromreferenz 214 eigentlich digital sind, dargestellt in Nahansicht 219 als digitale Spitzenstromreferenz 222 und digitale Talstromreferenz 224, so dass sich jede durch kleine Schrittfunktionen ändert, die sich den glatten, analogen Kurven der durchschnittlichen Spitzenstromreferenz 223 und durchschnittlichen Talstromreferenz 225 nähern. Wie in der Nahansicht 219 dargestellt, wechselt der Induktorstrom 216 des AC/DC-Stromrichters 100 ungefähr zwischen der digitalen Spitzenstromreferenz 222 und der digitalen Talstromreferenz 224 und schießt aufgrund einer unvermeidlichen, sehr geringen Systemverzögerung, die zu einer sehr geringen Erhöhung im Welligkeitsstrom führt, sehr leicht beim Wechsel über beide hinaus. Wie die Nahansicht 219 zeigt, kann der Induktorstrom 216 tatsächlich zwischen der durchschnittlichen Spitzenstromreferenz 223 und der durchschnittlichen Talstromreferenz 225 in einer engeren Annäherung wechseln, als zwischen der digitalen Spitzenstromreferenz 222 und der digitalen Talstromreferenz 224, da die unvermeidliche, geringe Systemverzögerung mit der Durchschnittsbildung der digitalen Referenzsignale der digitalen Spitzenstromreferenz 222 und digitalen Talstromreferenz 224 übereinstimmt.
Die Abweichung des Induktorstroms 216 vom Durchschnittsstrom 218 zwischen Spitzenstromreferenz 212 und Talstromreferenz 214 ist der Welligkeitsstrom, der in diesem Beispiel so gesteuert ist, dass er gering ist, wie 2 zeigt. In einigen Beispielen kann eine digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 die Spitzenstromreferenz 212 und Talstromreferenz 214 als Verhältnisse um einen gewünschten Durchschnittsstrom mit einem gewünschten Welligkeitsstrom steuern. Die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 kann in einigen Beispielen einen gewünschten Durchschnittsstrom und einen gewünschten Welligkeitsstrom in Firmware speichern und kann die Spitzenstromreferenz 212 und Talstromreferenz 214 gemäß dem gewünschten Durchschnittsstrom und einem gewünschten Welligkeitsstrom steuern. In einigen Beispielen kann die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 eine Steuerung so ausführen, dass die Spitzenstromreferenz 212 (oder Yp) und Talstromreferenz 214 (oder Yv) auf eine Spitzenstromverhältniskonstante (oder Multiplikatorkonstante) Cp, eine Talstromverhältniskonstante Cv, einen Durchschnittsstrom Ym (oder Durchschnittsstrom 218) und einen Welligkeitsstrom K_R gemäß Gleichungen 1 und 2 bezogen wird:
Wenn daher eine niedrige Schaltfrequenz für eine bestimmte Anwendung gewünscht ist, kann der Welligkeitsstrom K_R in den Steuervariablen, die von der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 gespeichert werden, als relativ groß definiert werden, während, wenn ein niedriger Welligkeitsstrom und eine hohe Frequenz für eine bestimmte Anwendung gewünscht sind, der Welligkeitsstrom KR in den Steuervariablen, die von der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 gespeichert werden, als relativ klein definiert werden kann. In einigen Anwendungen, in welchen der Gate-Schalter 106 besonders empfindlich ist oder langfristige Leistungsanforderungen hat, kann eine gewählte niedere Schaltfrequenz auch eine geringe Belastung am Gate-Schalter 106 ermöglichen, um eine Belastung zu vermeiden. Diese Flexibilität in der Auswahl von Schaltfrequenz und Welligkeitsstrom, die durch die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 ermöglicht wird, ist in 3 dargestellt und in der Folge unter Bezugnahme auf diese näher beschrieben.
In einigen Beispielen können das Spitzenstromreferenzmodul 120 und Talstromreferenzmodul 122 mit einem gespeicherten Wert der Spitzenstromverhältniskonstante Cp bzw. einer Talstromverhältniskonstante Cv programmiert oder gestaltet werden; können einen Durchschnittsstrom 218/Ym vom Multiplikator 118 empfangen; und können eine Spitzenstromreferenz 212/Yp bzw. Talstromreferenz 214/Yv gemäß Gleichung 3 bzw. 4 (unten) bestimmen und ausgeben. Gleichungen 3 und 4 sind einfache Umstellungen von Gleichung 1 bzw. 2, um eine Lösung für Spitzen- und Talstrom im Sinne gespeicherter Werte der Spitzenstromverhältniskonstante Cp und der Talstromverhältniskonstante Cv und eines Werts für den Durchschnittsstrom Ym, der vom Multiplikator 118 empfangen werden kann, zu bieten. Y_p = C_pY_m (Gleichung 3) Y_v = C_vY_m (Gleichung 4)
In einigen Beispielen können das Spitzenstromreferenzmodul 120 und das Talstromreferenzmodul 122 mit einem gespeicherten Wert des Welligkeitsstroms KR programmiert oder gestaltet sein, können einen Durchschnittsstrom 218/Ym vom Multiplikator 118 empfangen und können eine Spitzenstromreferenz 212/Yp bzw. Talstromreferenz 214/Yv, gemäß Gleichung 5 bzw. 6 (unten) bestimmen und ausgeben. Gleichungen 5 und 6 sind einfache Umstellungen von Gleichung 1 bzw. 2, um eine Lösung für Spitzen- und Talstrom im Sinne eines gespeicherten Werts des Welligkeitsstroms KR und eines Werts für den Durchschnittsstrom Ym, der vom Multiplikator 118 empfangen werden kann, zu bieten.
In den verschiedenen obenstehenden Beispielen kann das Spitzenstromreferenzmodul 120 eine Spitzenstromreferenz basierend auf dem gegenwärtig erfassten Durchschnittsstrom des Stromrichters (zugeleitet über Vin VADC 112, Vout VADC 114, Spannungskompensator 116 und Multiplikator 118) ausgeben. Zusätzlich kann das Spitzenstromreferenzmodul 120 auch eine im Voraus gewählte Spitzenreferenzfunktion ausgeben, wobei die im Voraus gewählte Spitzenreferenzfunktion durch eine der Gleichungen 1, 3 oder 5, wie oben dargestellt und beschrieben, oder eine andere analoge, im Voraus gewählte Spitzenreferenzfunktion definiert sein kann, die einen im Voraus gewählten Wert der Spitzenstromreferenz, des Welligkeitsstroms, des maximalen Stroms für Überstromschutz (OCP) (wie in der Folge näher beschrieben) oder einen zugehörigen Parameter beinhaltet. Ebenso gibt in den verschiedenen obenstehenden Beispielen das Talstromreferenzmodul 122 somit eine Talstromreferenz basierend auf dem gegenwärtig erfassten Durchschnittsstrom des Stromrichters (zugeleitet über Vin VADC 112, Vout VADC 114, Spannungskompensator 116 und Multiplikator 118) und eine im Voraus gewählte Talreferenzfunktion aus, wobei die im Voraus gewählte Talreferenzfunktion eine der Gleichungen 2, 4 oder 6, wie oben dargestellt und beschrieben, oder eine andere analoge, im Voraus gewählte Talreferenzfunktion sein kann, die einen im Voraus gewählten Wert der Talstromreferenz, des Welligkeitsstroms, der Betriebsart oder des Hysteresebands (wie in der Folge näher beschrieben) oder einen zugehörigen Parameter beinhaltet.
3 zeigt eine Reihe verschiedener Stromwellenformen 200, 410, 420, 430, 440, 450 eines beispielhaften Ausgangsstroms des AC/DC-Stromrichters 100 unter der Steuerung der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 von 1 und zeigt verschiedene wählbar gesteuerte Werte für Spitzenstromreferenz, Talstromreferenz, Welligkeitsstrom, und Überstromschutz (OCP) unter der Steuerung der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110. 3 zeigt verschiedene Aspekte und Vorteile der Funktion der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110. Die Stromwellenform 200 ist dieselbe wie oben unter Bezugnahme auf 2 besprochen und ist in 3 zu Vergleichszwecken enthalten. Die Stromwellenform 410 zeigt die Talstromreferenz 412 auswählbar auf null gestellt. Während die Stromwellenform 200 effektiv einen Continuous Conduction Mode (CCM) vorsieht, wenn auch mit geringem Verarbeitungsaufwand, sieht die Stromwellenform 410 effektiv einen Critical Conduction Mode (CrCM), wenn auch mit geringer Belastung am Gate-Schalter 106, einfach durch wählbares Einstellen der Talstromreferenz 412 der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 bei oder nahe null vor.
Das Talstromreferenzmodul 122 kann somit zu jedem Zeitpunkt wählbar steuern, ob die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 den AC/DC-Stromrichter 100 für einen CCM- oder CrCM-Betrieb steuert, wie in der Folge näher beschrieben ist, indem die Talstromreferenz entweder bei einem im Wesentlichen Nicht-Nullwert oder bei einem im Wesentlichen Nullwert gesteuert wird. Das Talstromreferenzmodul 122 kann somit auch ein Hystereseband wählbar steuern, in dem die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 den AC/DC-Stromrichter 100 steuert, vor dem Umschalten in die andere Betriebsart entweder im CCM oder CrCM zu bleiben, wie in der Folge näher beschrieben ist.
Die Stromwellenform 420 von 3 ist der Stromwellenform 200 ähnlich, außer, dass der Welligkeitsstrom wählbar größer als in der Stromwellenform 200 eingestellt wurde. Die Stromwellenform 430 von 3 ist ebenso der Stromwellenform 200 ähnlich, außer, dass der Welligkeitsstrom wählbar kleiner als in der Stromwellenform 200 eingestellt wurde. Die Stromwellenform 440 ist der Stromwellenform 200 ähnlich, außer dass der Überstromschutz (OCP) so gewählt ist, dass die Spitzenstromreferenz bei einem gewählten OCP-Wert 443 gedeckelt ist, so dass der Ausgangsstrom nicht über den gewählten Maximalstrom 443 des OCP steigen kann. In der Stromwellenform 450 ist sowohl die Talstromreferenz auf null gestellt wie auch ein gewählter OCP auferlegt, um einen OCP in einer CrCM-ähnlichen Betriebsart vorzusehen.
4 zeigt eine Grafik 500 einer Nahansicht 219 des digitalen Wellenformteils 220 des beispielhaften Ausgangsstroms wie in 2, gemeinsam mit zeitkoordinierten Signalen, die von verschiedenen Komponenten der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 ausgestrahlt werden, die ferner die Funktion der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 in einer Implementierung veranschaulichen. Grafik 500 zeigt auch das Modulationssignal 510, das von der PWM-Logikschaltung 134 generiert wird, einen ersten Zeitgeberwert 520, Stromschleifen-Analog/Digital-(ADC)Auslöser 530, Stromschleifen-INT-Signale 540 (in diesem Beispiel mit einer Frequenz von 100 Kilohertz (kHz)), einen zweiten Zeitgeberwert 550, Spannungsschleifen-Analog/Digital-(ADC) Auslöser 560 und Spannungsschleifen-INT-Signale 570 (in diesem Beispiel mit einer Frequenz von 50 Kilohertz (kHz)). Stromschleifen-INT-Signale 540 können die Werte des Spitzenstromreferenzmoduls 120 und Talstromreferenzmoduls 122 aktualisieren. Eine Aktualisierung der beiden kann neue analoge Spannungsreferenzen aus DACs 124 bzw. 126 generieren. Wenn die DACs 124 und 126, wie in 4 dargestellt, ihre Werte aktualisieren, kann ein Halt nullter Ordnung eintreten. Spannungsschleifen-INT-Signale 570 können die Ausgangsspannung über Vout VADC 114 messen und den Spannungskompensator 116 aktualisieren, um die Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten.
Wie in 4 dargestellt, bewirkt ein Ein-Zustand des Modulationssignals 510, das von der PWM-Logikschaltung 134 ausgegeben wird, einen Anstieg des Induktorstroms 216 und ein Aus-Zustand des Modulationssignals 510, das von der PWM-Logikschaltung 134 ausgegeben wird, bewirkt eine Abnahme des Induktorstroms 216. Wie in der Nahansicht 219 des digitalen Wellenformteils 220 dargestellt, zeigen die digitale Spitzenstromreferenz 222 und die digitale Talstromreferenz 224 einen Halt nullter Ordnung (Zero-order Hold, ZOH) (229), der in analogen Implementierungen nicht vorhanden ist. Die Nahansicht 219 des digitalen Wellenformteils 220 zeigt auch ein Beispiel einer Komparatorverzögerung 228 oder die geringfügige Verzögerung, die der Funktionsweise von Komparatoren 130 und 132 eigen ist, beim Strom, der zwischen Ansteigen und Abnehmen wechselt, nachdem er die digitale Spitzenstromreferenz 222 oder digitale Talstromreferenz 224 überschritten hat. Die Stromschleifen-ADC-Auslöser 530 und Stromschleifen-INT-Signale 540 sprechen auf den ersten Zeitgeberwert 520 durch Ausstrahlen eines Signals für die digitale Spitzenstromreferenz 222 und digitale Talstromreferenz 224 an, um jeweils einen Stufensprung auf ihre folgenden Werte zu machen. Die Spannungsschleifen-ADC-Auslöser 560 und Spannungsschleifen-INT-Signale 570 sprechen in diesem Beispiel auf den zweiten Zeitgeberwert 550 bei der halben Frequenz des ersten Zeitgebers und die Stromschleife an.
5 zeigt Grafiken 600 und 610, die veranschaulichen, wie der AC/DC-Stromrichter 100 in einem Beispiel unter der Steuerung der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 die Betriebsart zwischen einem CCM-Betrieb und einem CrCM-Betrieb abhängig von der zu einem bestimmten Zeitpunkt erforderlichen Leistung umschalten kann, mit Hysterese beim Wechsel zwischen Betriebsarten. Die Grafik 600 zeigt die Eingangsspannung 620, den Spannungsschleifeneingang 630, das Nullspannung-INT-Signal 640 und den gegenwärtigen Betriebsmodus 650. Die Grafik 610 zeigt den gegenwärtigen Betriebsmodus relativ zum gegenwärtig erforderlichen Leistungsausgang, einschließlich des CCM-Betriebs 612 und des CrCM-Betriebs 614, die in diesem Beispiel in einem Hystereseband 616 zwischen 150 und 200 Watt (W) überlappen. Das Hystereseband 616 in Grafik 610 ist parallel zu einem Hystereseband 636 zwischen 150 und 200 W angegeben, das im Spannungsschleifeneingang 630 in Grafik 600 dargestellt ist.
Die Grafik 610 zeigt, dass der AC/DC-Stromrichter 100 unter der Steuerung der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 im CCM-Betrieb arbeiten kann, wenn er bei einer gegenwärtigen Leistung von etwa 150 bis 600 W arbeitet. Wenn der Leistungsausgang unter 150 W fällt, kann die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 den AC/DC-Stromrichter 100 vom CCM-Betrieb in den CrCM-Betrieb schalten, wie durch wählbare Einstellung der Talstromreferenz der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 auf null, wodurch der Ausgangsstrom des AC/DC-Stromrichters 100 zu einem CCM-artigen Ausgang, wie in Wellenform 200 wie oben besprochen, übergeht, zu einem CrCM-artigen Ausgang, wie in Wellenform 410 wie oben besprochen.
Sobald der AC/DC-Stromrichter 100 im Leistungsausgang unter 150 W gefallen ist und im CrCM-Betrieb arbeitet, kann der AC/DC-Stromrichter 100 weiterhin bei jedem Leistungsausgang zwischen 0 und 200 W arbeiten, während er im CrCM-Betrieb bleibt, wie in Grafik 610 dargestellt. Die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 kann in diesem Beispiel den AC/DC-Stromrichter 100 vom CrCM-Betrieb in den CCM-Betrieb nur dann zurückgehen lassen, wenn die gegenwärtig erforderliche Leistung über 200 W steigt. Somit kann in diesem Beispiel der Ausgangsbereich von 150 bis 200 W entweder im CCM-Betrieb oder CrCM-Betrieb zugeleitet werden, abhängig davon, in welcher der zwei Betriebsarten der AC/DC-Stromrichter 100 bereits arbeitet; somit kann der überlappende Bereich 616 als ein Hystereseband oder ein Hysteresebereich angesehen werden.
Die oberen und unteren Grenzen des Hysteresebandes 616 können in anderen Implementierungen im Wesentlichen über und unter den beispielhaften Werten von 200 bzw. 150 W variieren. In dem Beispiel von 5 und in anderen Implementierungen kann das Hystereseband mit einem Bereich eines Leistungsausgangs übereinstimmen, in dem entweder der CCM- oder CrCM-Betrieb gut funktioniert und in dem weder der CCM- noch der CrCM-Betrieb einen signifikanten Nachteil bringt. Die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 kann in jeder einer Vielzahle von Implementierungen bei verschiedenen Werten ein gewisses signifikantes Hystereseband vorsehen um sicherzustellen, dass eine Situation eines zu häufigen Wechsels zwischen dem CCM- und CrCM-Betrieb vermieden wird, wenn die gegenwärtig erforderliche Leistung zufällig sehr nahe bei einem Übergangsleistungswert zwischen den beiden liegt. Somit kann die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 in einer Vielzahl von Beispielen den AC/DC-Stromrichter 100 flexibel zu einem beliebigen Zeitpunkt entweder im CCM-Betrieb oder CrCM-Betrieb betreiben, abhängig davon, welcher der beiden für den erforderlichen Leistungsausgang zu einem bestimmten Zeitpunkt vorteilhaft ist.
Der Spannungsschleifeneingang 630 und der gegenwärtige Betriebsmodus 650, wie in Grafik 600 dargestellt, veranschaulichen ferner die laufende Auswahl von Betriebsarten durch die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110, die für den AC/DC-Stromrichter 100 im Laufe der Zeit gewählt werden (Zeitintervalle sind auf Linie 660, begrenzt durch Halbkreise der Eingangsspannung 620, angegeben). Der Spannungsschleifeneingang 630 enthält ein Hystereseband 636 zwischen 150 und 200 W und eine Linie 632, die den gegenwärtig erforderlichen Leistungsausgang des AC/DC-Stromrichters 100 (“Leistung 632”) anzeigt. In den Zeitintervallen 0 und 1 (wie auf Linie 660 angegeben), wie in der Grafik 600 dargestellt, liegt die Leistung 632 deutlich unter 150 W und die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 betreibt den AC/DC-Stromrichter 100 im CrCM-Betrieb, wie für die entsprechenden Zeitintervalle in der Grafik 650 des gegenwärtigen Betriebsmodus dargestellt. In Zeitintervall 2 beginnt die Leistung 632 unter dem Hystereseband 636, steigt aber dann über das Hystereseband 636, wo sie am Ende des Zeitintervalls verbleibt; der Betriebsmodus ist CrCM, geht aber in Zeitintervall 3 zu CCM über (wie in Grafik 650 dargestellt). Während des Zeitintervalls 3 fällt die Leistung unter das Hystereseband 636 und die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 reagiert durch ein Zurückgehen zum CrCM-Betrieb für Zeitintervall 4.
Die Leistung 632 steigt dann in das Hystereseband 636 und endet im Zeitintervall 4 im Hystereseband 636, so dass die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 in Zeitintervall 5 im CrCM-Betrieb bleibt. Die Leistung 632 steigt am Ende von Zeitintervall 5 leicht über das Hystereseband 636, so dass die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 für das Zeitintervall 6 zu CCM übergeht. Die Leistung 632 fällt in das Hystereseband 636, wo sie das Zeitintervall 6 beendet, so dass die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 im Zeitintervall 7 im CCM-Betrieb bleibt. Die Leistung 632 fällt dann vor dem Ende des Zeitintervalls 7 unmittelbar unter das Hystereseband 636, so dass die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 im Zeitintervall 8 wieder in den CrCM-Betrieb geht. Diese Beispiele veranschaulichen ferner, wie die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 den Leistungsausgang des AC/DC-Stromrichters 100 in Bezug auf seinen gegenwärtigen Leistungsausgang weiter zwischen CCM und CrCM betreiben kann, um immer in einem vorteilhaften Betriebsmodus zu bleiben, während ein Hystereseband in einem Übergang zwischen den beiden in einem Leistungsbereich verwendet wird, wo es keinen zwingenden Vorteil zwischen dem CCM oder dem CrCM gibt, um einen zu häufigen Übergang zu vermeiden.
Das Spitzenstromreferenzmodul 120 und das Talstromreferenzmodul 122 der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 können somit ermöglichen, dass die Leistung, der Betriebsmodus, das Hystereseband, der Welligkeitsstrom und der Überstromschutz im AC/DC-Stromrichter 100 gemäß einer Vielzahl von Steuerparametern wählbar steuerbar sind. Die Steuerparameter für das Spitzenstromreferenzmodul 120 und das Talstromreferenzmodul 122 können in verschiedenen Beispielen entweder bei der anfänglichen Herstellung des AC/DC-Stromrichters 100 und bei der anfänglichen Programmierung des Spitzenstromreferenzmoduls 120 und des Talstromreferenzmoduls 122 oder als Teil einer späteren Firmware- oder Software-Modifizierung oder -Aktualisierung der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 und/oder algorithmisch als Reaktion auf verschiedene Betriebsparameter des AC/DC-Stromrichters 100 gewählt oder festgesetzt werden.
6 zeigt einen AC/DC-Stromrichter 700 mit einer Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710 als eine andere beispielhafte Implementierung einer Hysterese-PFC-Steuerung dieser Anmeldung, die sich von der oben beschriebenen digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 unterscheidet, während sie ebenfalls ähnliche vorteilhafte Merkmale einer Hysterese-PFC-Steuerung wie oben beschrieben bietet. Die Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710 enthält einige Komponenten gleich jenen der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 wie oben beschrieben, einschließlich Eingangsspannung-(Vin)Analog/Digital-Spannungswandler (VADC) 112, Ausgangsspannung-(Vout)VADC 114, Spannungskompensator 116 und Multiplikator 118. Der AC/DC-Stromrichter 700 hat auch Komponenten gleich jenen des AC/DC-Stromrichters 100 wie oben beschrieben, einschließlich der Klemme 102 für eingehende Spannung Vin, des Induktors 104, des Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-(MOSFET)Gate-Schalters 106, der Klemme 108 für ausgehende Spannung Vout und des Ausgangs-Pins 136. Die Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710 enthält auch ein Spitzenstromreferenzmodul 720, ein Talstromreferenzmodul 722, einen Multiplexer 723, einen einzelnen Digital/Analog-Wandler (DAC) 724 und einen einzelnen Komparator 730. Die Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710 kann somit digitale Spitzen- und Talstromreferenzen und mit den oben unter Bezugnahme auf die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 beschriebenen Vorteilen in einer einfachen Implementierung mit weniger Komponenten als die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 vorsehen.
Wie 6 zeigt, ist ein Induktorstromsensor vom Induktor 104 mit dem invertierenden Eingang des Komparators 730 verbunden. Die Ausgänge des Spitzenstromreferenzmoduls 720 und des Talstromreferenzmoduls 722 sind mit einem Eingang zum Multiplexer 723 verbunden. Der Ausgang des Multiplexers 723 wird in den DAC 724 eingegeben und der Ausgang des DAC 724 ist mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 730 verbunden. Es kann somit angenommen werden, dass der Multiplexer 723 den Mangel an einem zweiten DAC und einem zweiten Komparator wie in der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 ausgleicht. Die Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710 kann somit zum Ausgeben einer digitalen Spitzenstromreferenz und einer digitalen Talstromreferenz konfiguriert sein, wie oben beschrieben, obwohl jeweils nur eine zu einem Zeitpunkt ausgegeben wird und zwischen den zwei nach Bedarf gewechselt wird, wie in der Folge unter Bezugnahme auf 7 näher beschrieben ist.
In einigen Beispielen können das Spitzenstromreferenzmodul 720, das Talstromreferenzmodul 722, der Multiplexer 723, der DAC 724 und der Komparator 730 in einer einzigen integrierten Schaltung (IC) implementiert sein, die in einigen Beispielen in einer MikroSteuerung, einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) oder einem Digitalsignalprozessor (DSP) implementiert sein kann. Analog zur digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110, wie oben beschrieben, kann die Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710 in einigen Beispielen als eine MikroSteuerung implementiert sein. In einigen Beispielen können der Vin VADC 112, der Vout VADC 114, der Multiplexer 723, der DAC 724 und der Komparator 730 als Hardware-Komponenten implementiert sein und der Spannungskompensator 116, der Multiplikator 118, das Spitzenstromreferenzmodul 720 und das Talstromreferenzmodul 722 können als Module oder Teile von Software implementiert sein. Software-Implementierungen des Spannungskompensators 116, des Multiplikators 118, des Spitzenstromreferenzmoduls 720 und des Talstromreferenzmoduls 722 können als Firmware implementiert sein und können auf einer oder mehreren Speicherkomponente(n) gespeichert und/oder von einer oder mehreren Verarbeitungseinheit(en) ausgeführt werden, wie einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) der Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710.
Das Spitzenstromreferenzmodul 720 und Talstromreferenzmodul 722 können mit allen oben für das Spitzenstromreferenzmodul 120 und das Talstromreferenzmodul 122 beschriebenen Funktionen implementiert sein, einschließlich einer flexiblen Steuerung der Spitzen- und Talstromreferenz, des Betriebsmodus (CCM oder CrCM), des Welligkeitsstroms und des Überstromschutzes, wie oben beschrieben. In anderen Beispielen können verschiedene Merkmale der Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710 in einer beliebigen von verschiedenen Arten von Hardware- und/oder Software-Elementen implementiert sein. Das Spitzenstromreferenzmodul 720 und das Talstromreferenzmodul 722 können selektierbar die Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710 freigeben, um selektierbar den AC/DC-Stromrichter 700 zu steuern, um einen Ausgangsstrom mit einer Leistung, einem Betriebsmodus, einem Hystereseband, einem Welligkeitsstrom und einem Überstromschutz zu generieren, die alle selektierbar gesteuert werden können. Das Spitzenstromreferenzmodul 720 und das Talstromreferenzmodul 722 können eine selektierbare Steuerung der Leistung, des Betriebsmodus, des Hysteresebands, des Welligkeitsstroms und des Überstromschutzes in Übereinstimmung mit einem von einer Vielzahl von Steuerparameter ermöglichen, die in verschiedenen Beispielen entweder bei der anfänglichen Herstellung des AC/DC-Stromrichters 700 und der anfänglichen Programmierung des Spitzenstromreferenzmoduls 720 und Talstromreferenzmoduls 722 oder als Teil einer Firmware- oder Software-Modifikation oder -Aktualisierung bei der Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710 und/oder algorithmisch als Reaktion auf verschiedene Betriebsparameter des AC/DC-Stromrichters 700 gewählt oder festgelegt werden.
7 zeigt eine Grafik 750 eines Stromausgangs 756 eines AC/DC-Stromrichters 700, der in einem Beispiel mit einer Wechselstromreferenz 752, die zwischen einem Spitzenstromreferenzwert 762 und einem Talstromreferenzwert 764 wechselt, unter der Steuerung ein Einzelkomparator-PFC-Steuerung 710 wie oben beschrieben, gesteuert wird. Die Wechselstromreferenz 752 wechselt zwischen dem Spitzenstromreferenzwert 762 und dem Talstromreferenzwert 764 abhängig vom Ausgang vom Multiplexer 723 über den DAC 724 zum Komparator 730, wie oben beschrieben, wobei der Ausgang vom Multiplexer 723 zwischen dem Spitzenstromreferenzwert 762 und dem Talstromreferenzwert 764, wie vom Spitzenstromreferenzmodul 720 und Talstromreferenzmodul 722 ausgegeben, wechselt. Die Grafik 750 zeigt auch ein Einzelkomparator-PFC-Steuerungsausgangssignal 780, wie es in diesem Beispiel an den Gate-Schalter 106 ausgegeben wird, um den Gate-Schalter 106 ein- und auszuschalten.
7 zeigt auch mehrere Beispiele der Gesamtverzögerung zwischen dem Stromausgang 756, der die Wechselstromreferenz 752 quert, dem Stromausgang 756, der zwischen Ansteigen und Abnehmen basierend auf dem Einzelkomparator-PFC-Steuerungsausgangssignal 780 umkehrt, und der Wechselstromreferenz 752, die ihre anschließende Änderung ausführt. Die Gesamtverzögerung enthält erstens eine Komparatorverzögerungszeit 762 aufgrund des Komparators 730; zweitens eine Multiplexerreaktionszeit 764 aufgrund des Multiplexers 723; und drittens eine DAC-Reaktionszeit 766 aufgrund des DAC 724. Während die Einzelkomparator-PFC-Steuerung 710 die Vorteile aufweist, dass sie einfacher ist und weniger Komponenten hat, hat die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 wie oben beschrieben den Vorteil im Allgemeinen kürzerer Gesamtverzögerungszeiten in analogen Implementierungen, insbesondere für einen größeren Bereich eines Hysteresebandes. Somit kann die Einzelkomparator-PFC-Steuerung 710 in einigen Beispielen in der Implementierung eines spezialisierten Hardware-Elements, wie einer ASIC oder eines DSP, wie oben angegeben, vorteilhafter sein, während die digitale Hysterese-PFC-Steuerung 110 mehr Flexibilität bieten kann, um in vorteilhafter Weise eine eher Allzweck-MikroSteuerung zu implementieren, obwohl die speziellen Vorteile und Kompromisse in jeder besonderen Implementierung variabel sein können und im normalen Verlauf eines technischen Entwurfs berücksichtigt werden können, wie Fachleuten auf dem Gebiet klar ist.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren 800 gemäß einem Beispiel dieser Anmeldung zum Betreiben einer Hysterese-PFC-Steuerung veranschaulicht, mit dem Ziel, neben anderen Vorteilen, den Ausgang eines AC/DC-Stromrichters in vorteilhafter Weise zu steuern, z.B. flexibel entweder im CCM oder CrCM-Betrieb zu einem bestimmten Zeitpunkt abhängig von der Ausgangsleistung zu arbeiten, wie auch flexibel die Spitzen- und Talstromreferenz, den Welligkeitsstrom und Überstromschutz, wie oben beschrieben, zu steuern. Das Verfahren 800 kann mit Verfahren zum Betreiben von Hysterese-PFC-Steuerungen dieser Anmeldung übereinstimmen, die eine digitale Hysterese-PFC-Steuerung 100 und eine Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710 enthalten, wie oben unter Bezugnahme auf 1–7 beschrieben.
In dem Beispiel von 8 enthält das Verfahren 800 ein Ausgeben einer Spitzenstromreferenz basierend auf einem erfassten Durchschnittsstrom des Stromrichters und einer im Voraus gewählten Spitzenreferenzfunktion (z.B. Spitzenstromreferenzmodul 120 oder 720, das eine Spitzenstromreferenz 212 oder Yp gemäß z.B. Gleichungen 1, 3, oder 5 ausgibt oder aber den Welligkeitsstroms und/oder einen Maximalstrom für Überstromschutz (OCP) selektierbar steuert, wie oben unter Bezugnahme auf 1–7 beschrieben) (802). Das Verfahren 800 enthält ferner ein Ausgeben einer Talstromreferenz basierend auf dem erfassten Durchschnittsstrom des Stromrichters und einer im Voraus gewählten Talreferenzfunktion (z.B. Talstromreferenzmodul 122 oder 722, das eine Talstromreferenz 214 oder Yv gemäß z.B. Gleichungen 2, 4, oder 6 ausgibt oder aber den Welligkeitsstrom, den Betriebsmodus und/oder das Hystereseband selektierbar steuert, wie unter Bezugnahme auf 1–7) beschrieben (804).
Das Verfahren 800 enthält ferner ein Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz (z.B. Komparatoren 130 und 132, die den Induktorstrom durch den Induktor 104 mit der Spitzenstromreferenz und Talstromreferenz vom Spitzenstromreferenzmodul 120 und Talstromreferenzmodul 122 der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 vergleichen, oder einen Einzelkomparator 730, der den Induktorstrom durch den Induktor 104 mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz vom Spitzenstromreferenzmodul 720 und Talstromreferenzmodul 722 über den Multiplexer 723 vergleicht, wie in der Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710, wie oben unter Bezugnahme auf 1–7 beschrieben) (806). Das Verfahren 800 enthält ferner ein Einschalten eines Gate-Schalters des Stromrichters, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und Ausschalten des Gate-Schalters des Stromrichters, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt (z.B. PWM-Logikschaltung 134 oder Einzelkomparator 730, die bzw. der ein Ausgangsmodulationssignal am Gate-Schalter 106 anlegt, um den Gate-Schalter 106 ein- und auszuschalten, wie gemäß selektierbaren Steuerparametern der digitalen Hysterese-PFC-Steuerung 110 oder der Einzelkomparator-Hysterese-PFC-Steuerung 710, wie oben unter Bezugnahme auf 1–7 beschrieben, bestimmt wird) (808).
Jeder/jedes der oben beschriebenen Schaltungen, Vorrichtungen und Verfahren kann in einer der verschiedenen Arten von integrierten Schaltungen, Chip-Sätzen und/oder anderen Vorrichtungen und/oder zum Beispiel als Software, die von einer Rechnervorrichtung ausgeführt wird, verkörpert sein oder zur Gänze oder teilweise darin ausgeführt werden. Dies kann Prozesse enthalten, die in einer oder mehreren MikroSteuerungen, zentralen Verarbeitungseinheiten (CPUs), Verarbeitungskernen, feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs), programmierbaren logischen Vorrichtungen (PLDs), virtuellen Vorrichtungen, die von einer oder mehreren darunterliegenden Rechnervorrichtungen ausgeführt werden, oder jeder anderen Konfiguration aus Hardware und/oder Software durchgeführt, ausgeführt werden oder darin verkörpert sind.
Zum Beispiel kann eine Hysterese-PFC-Steuerung dieser Anmeldung (z.B. Hysterese-PFC-Steuerungen 110, 710) in einigen Beispielen als integrierte Schaltung implementiert oder verkörpert sein, die durch eine beliebige Kombination aus Hardware, Logik, Allzweck-Prozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs) und/oder allgemeinen Verarbeitungsschaltungen konfiguriert ist, die Software-Anweisungen ausführen können, um verschiedene hier beschriebene Funktionen auszuführen.
Einige Ausführungsformen der Anmeldung können wie in den folgenden Beispielen implementiert sein, die mit A1–A20 nummeriert sind:

A1. Eine Steuerung für einen Stromrichter, wobei die Steuerung aufweist: ein Spitzenstromreferenzmodul, das zum Ausgeben einer Spitzenstromreferenz konfiguriert ist; ein Talstromreferenzmodul, das zum Ausgeben einer Talstromreferenz konfiguriert ist; und einen oder mehrere Komparator(en), die zum Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz konfiguriert sind, um einen Gate-Schalter des Stromrichters einzuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und um den Gate-Schalter des Stromrichters auszuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt.
A2. Die Steuerung von Beispiel A1, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, den Strom durch den Stromrichter selektierbar zu steuern, um zwischen einem Betrieb in einem Continuous Conduction Mode (CCM) und in einem Critical Conduction Mode (CrCM) basierend auf einem gegenwärtigen Wert der Leistung durch den Stromrichter zu wechseln.
A3. Die Steuerung von Beispiele A1 oder A2, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, den Strom durch den Stromrichter selektierbar zu steuern, um bei einem Betrieb entweder im CCM oder CrCM zu bleiben, wenn ein gegenwärtiger Wert der Leistung durch den Stromrichter bei einem Leistungswert innerhalb eines Hysteresebands ist.
A4. Die Steuerung nach einem der Beispiele A1–A3, wobei der eine oder die mehreren Komparator(en) einen ersten Komparator und einen zweiten Komparator aufweisen, wobei der erste Komparator einen ersten Eingangs-Pin hat, der mit einem Ausgang des Spitzenstromreferenzmoduls verbunden ist, und der zweite Komparator einen ersten Eingangs-Pin hat, der mit einem Ausgang des Talstromreferenzmoduls verbunden ist.
A5. Die Steuerung nach einem der Beispiele A1–A4, wobei der erste Eingangs-Pin des ersten Komparators mit dem Ausgang des Spitzenstromreferenzmoduls durch einen ersten Digital/Analog-Wandler (DAC) verbunden ist und der erste Eingangs-Pin des zweiten Komparators mit dem Ausgang des Talstromreferenzmoduls durch einen zweiten Digital/Analog-Wandler (DAC) verbunden ist.
A6. Die Steuerung nach einem der Beispiele A1–A5, wobei der Strom durch den Stromrichter ein Induktorstrom durch einen Induktor des Stromrichters ist, wobei die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass ein Induktorstromsensor am Induktor mit einem zweiten Eingangs-Pin des ersten Komparators und mit einem zweiten Eingangs-Pin des zweiten Komparators verbunden ist.
A7. Die Steuerung von Beispiel A1, wobei der eine oder die mehreren Komparator(en) einen einzelnen Komparator aufweisen, wobei die Steuerung ferner einen Multiplexer aufweist, dessen Eingänge mit den Ausgängen des Spitzenstromreferenzmoduls und des Talstromreferenzmoduls verbunden sind, wobei der Komparator einen ersten Eingangs-Pin hat, der mit einem Ausgang des Multiplexers verbunden ist.
A8. Die Steuerung von Beispiele A1 oder A7, wobei der Strom durch den Stromrichter ein Induktorstrom durch einen Induktor des Stromrichters ist, wobei die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass ein Induktorstromsensor am Induktor mit einem zweiten Eingangs-Pin des Komparators verbunden ist.
A9. Die Steuerung nach einem der Beispiele A1–A8, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, um selektierbar die Spitzenstromreferenz und die Talstromreferenz zu steuern, wie basierend auf einem erfassten vorliegenden Durchschnittsstrom des Stromrichters und einer im Voraus gewählten Spitzenstromverhältniskonstante bzw. einer im Voraus gewählten Talstromverhältniskonstante bestimmt.
A10. Die Steuerung nach einem der Beispiele A1–A9, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, um selektierbar die Spitzenstromreferenz und die Talstromreferenz zu steuern, wie basierend auf einem erfassten vorliegenden Durchschnittsstrom des Stromrichters und einem im Voraus gewählten Welligkeitsstrom bestimmt.
A11. Die Steuerung nach einem der Beispiele A1–A10, wobei das Spitzenstromreferenzmodul konfigurierbar ist, die Spitzenstromreferenz selektierbar zu steuern, um einen Maximalstrom für einen Überstromschutzbetrieb durchzusetzen.
A12. Die Steuerung nach einem der Beispiele A1–A11, wobei das Talstromreferenzmodul konfigurierbar ist, die Talstromreferenz selektierbar zu steuern, um zwischen einem im Wesentlichen Nicht-Nullwert und einem im Wesentlichen Nullwert zu wechseln, um den Betrieb des Stromrichters zwischen einem Continuous Conduction Mode (CCM) bzw. einem Critical Conduction Mode (CrCM) zu wechseln, basierend auf einem gegenwärtigen Wert der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, und basierend darauf, ob der Stromrichter in einem vorangehenden Spannungshalbzyklus-Zeitintervall im CCM oder CrCM betrieben wurde, wenn der vorliegende Wert der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, innerhalb eines gewählten Hysteresebands liegt.
A13. Ein Verfahren zum Steuern eines Stromrichters, wobei das Verfahren aufweist: Ausgeben einer Spitzenstromreferenz basierend auf einem erfassten Durchschnittsstrom des Stromrichters und einer im Voraus gewählten Spitzenreferenzfunktion; Ausgeben einer Talstromreferenz basierend auf dem erfassten Durchschnittsstrom des Stromrichters und einer im Voraus gewählten Talreferenzfunktion; Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz; und Einschalten eines Gate-Schalters des Stromrichters, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und Ausschalten des Gate-Schalters des Stromrichters, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt.
A14. Das Verfahren von Beispiel A13, ferner aufweisend ein selektierbares Steuern des Stroms durch den Stromrichter, um zwischen einem Betrieb in einem Continuous Conduction Mode (CCM) und in einem Critical Conduction Mode (CrCM) basierend auf einem gegenwärtigen Wert der Leistung durch den Stromrichter zu wechseln.
A15. Das Verfahren von Beispiele A13 oder A14, ferner aufweisend ein selektierbares Steuern des Stroms durch den Stromrichter, um bei einem Betrieb entweder im CCM oder CrCM zu bleiben, wenn ein gegenwärtiger Wert der Leistung durch den Stromrichter bei einem Leistungswert innerhalb eines Hysteresebands ist.
A16. Eine Vorrichtung zum Steuern eines Stromrichters, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Multiplikator, der zum Erfassen eines Werts der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, konfiguriert ist; ein Spitzenstromreferenzmodul, das mit einem Ausgang des Multiplikators verbunden ist und zum Ausgeben einer Spitzenstromreferenz basierend auf dem Leistungsausgang und einem im Voraus gewählten Spitzenstromreferenzwert konfiguriert ist; ein Talstromreferenzmodul, das mit dem Ausgang des Multiplikators verbunden ist und zum Ausgeben einer Talstromreferenz basierend auf dem Leistungsausgang und einem im Voraus gewählten Talstromreferenzwert konfiguriert ist; und einen oder mehrere Komparator(en), die zum Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz konfiguriert sind, um einen Gate-Schalter des Stromrichters einzuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und um den Gate-Schalter des Stromrichters auszuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt.
A17. Die Vorrichtung von Beispiel A16, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, den Strom durch den Stromrichter selektierbar zu steuern, um zwischen einem Betrieb in einem Continuous Conduction Mode (CCM) und in einem Critical Conduction Mode (CrCM) basierend auf einem gegenwärtigen Wert der Leistung durch den Stromrichter zu wechseln, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, den Strom durch den Stromrichter selektierbar zu steuern, um bei einem Betrieb entweder im CCM oder CrCM zu bleiben, wenn ein gegenwärtiger Wert der Leistung durch den Stromrichter bei einem Leistungswert innerhalb eines Hysteresebands ist.
A18. Die Vorrichtung von Beispiele A16 oder A17, wobei der eine oder die mehreren Komparator(en) einen ersten Komparator und einen zweiten Komparator aufweisen, wobei der erste Komparator einen ersten Eingangs-Pin hat, der mit einem Ausgang des Spitzenstromreferenzmoduls verbunden ist, und der zweite Komparator einen ersten Eingangs-Pin hat, der mit einem Ausgang des Talstromreferenzmoduls verbunden ist, wobei der erste Eingangs-Pin des ersten Komparators mit dem Ausgang des Spitzenstromreferenzmoduls durch einen ersten Digital/Analog-Wandler (DAC) verbunden ist und der erste Eingangs-Pin des zweiten Komparators mit dem Ausgang des Talstromreferenzmoduls durch einen zweiten Digital/Analog-Wandler (DAC) verbunden ist, und wobei der Strom durch den Stromrichter ein Induktorstrom durch einen Induktor des Stromrichters ist, wobei die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass ein Induktorstromsensor am Induktor mit einem zweiten Eingangs-Pin des ersten Komparators und mit einem zweiten Eingangs-Pin des zweiten Komparators verbunden ist.
A19. Die Vorrichtung von Beispielen A16 oder A17, wobei der eine oder die mehreren Komparator(en) einen einzelnen Komparator aufweisen, wobei die Vorrichtung ferner einen Multiplexer aufweist, dessen Eingänge mit den Ausgängen des Spitzenstromreferenzmoduls und des Talstromreferenzmoduls verbunden sind, wobei der Komparator einen ersten Eingangs-Pin hat, der mit einem Ausgang des Multiplexers verbunden ist, wobei die Vorrichtung eine integrierte Schaltung aufweist, wobei zumindest das Spitzenstromreferenzmodul, die Talstromreferenz, der Multiplexer und der Einzelkomparator in der integrierten Schaltung enthalten sind, wobei der Strom durch den Stromrichter ein Induktorstrom durch einen Induktor des Stromrichters ist, wobei die Steuerung ferner so konfiguriert ist, dass ein Induktorstromsensor am Induktor mit einem zweiten Eingangs-Pin des Komparators verbunden ist.
A20. Die Vorrichtung nach einem der Beispiele A16–A19, wobei das Talstromreferenzmodul konfigurierbar ist, die Talstromreferenz selektierbar zu steuern, um zwischen einem im Wesentlichen Nicht-Nullwert und einem im Wesentlichen Nullwert zu wechseln, um den Betrieb des Stromrichters zwischen einem Continuous Conduction Mode (CCM) bzw. einem Critical Conduction Mode (CrCM) zu wechseln, basierend auf dem Wert der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, und basierend darauf, ob der Stromrichter in einem vorangehenden Spannungshalbzyklus-Zeitintervall im CCM oder CrCM betrieben wurde, wenn der Wert der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, innerhalb eines gewählten Hysteresebands liegt.

Es wurden verschiedene Beispiele der Erfindung beschrieben. Diese und andere Beispiele liegen im Umfang der folgenden Ansprüche.

Claims

Steuerung für einen Stromrichter, wobei die Steuerung umfasst: ein Spitzenstromreferenzmodul, das zum Ausgeben einer Spitzenstromreferenz eingerichtet ist; ein Talstromreferenzmodul, das zum Ausgeben einer Talstromreferenz konfiguriert ist; und einen oder mehrere Komparatoren, die zum Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz eingerichtet sind, um einen Gate-Schalter des Stromrichters einzuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und um den Gate-Schalter des Stromrichters auszuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, den Strom durch den Stromrichter wählbar zu steuern, um zwischen einem nichtlückenden Betrieb und einem Betrieb an der Lückgrenze basierend auf einem gegenwärtigen Wert der Leistung durch den Stromrichter zu wechseln.
Steuerung nach Anspruch 2, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, den Strom durch den Stromrichter wählbar zu steuern, um entweder bei dem nichtlückenden Betrieb oder bei dem Betrieb an der Lückgrenze zu bleiben, wenn ein gegenwärtiger Wert der Leistung durch den Stromrichter bei einem Leistungswert innerhalb eines Hysteresebereichs ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die ein oder mehreren Komparatoren einen ersten Komparator und einen zweiten Komparator umfassen, wobei der erste Komparator einen ersten Eingangsanschluss aufweist, der mit einem Ausgang des Spitzenstromreferenzmoduls verbunden ist, und der zweite Komparator einen ersten Eingangsanschluss aufweist, der mit einem Ausgang des Talstromreferenzmoduls verbunden ist.
Steuerung nach Anspruch 4, wobei der erste Eingangsanschluss des ersten Komparators mit dem Ausgang des Spitzenstromreferenzmoduls über einen ersten Digital/Analog-Wandler verbunden ist und der erste Eingangsanschluss des zweiten Komparators mit dem Ausgang des Talstromreferenzmoduls über einen zweiten Digital/Analog-Wandler verbunden ist.
Steuerung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Strom durch den Stromrichter ein Induktorstrom durch einen Induktor des Stromrichters ist, wobei die Steuerung ferner derart ausgestaltet ist, dass ein Induktorstromsensor am Induktor mit einem zweiten Eingangsanschluss des ersten Komparators und mit einem zweiten Eingangsanschluss des zweiten Komparators verbunden ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die ein oder mehreren Komparatoren einen einzigen Komparator umfassen, wobei die Steuerung ferner einen Multiplexer umfasst, dessen Eingänge mit den Ausgängen des Spitzenstromreferenzmoduls und des Talstromreferenzmoduls verbunden sind, wobei der Komparator einen ersten Eingangsanschluss aufweist, der mit einem Ausgang des Multiplexers verbunden ist.
Steuerung nach Anspruch 7, wobei der Strom durch den Stromrichter ein Induktorstrom durch einen Induktor des Stromrichters ist, wobei die Steuerung ferner derart ausgestaltet ist, dass ein Induktorstromsensor am Induktor mit einem zweiten Eingangsanschluss des Komparators verbunden ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, um wählbar die Spitzenstromreferenz und die Talstromreferenz, wie basierend auf einem erfassten tatsächlichen Durchschnittsstrom des Stromrichters und einer vorgewählten Spitzenstromverhältniskonstante bzw. einer vorgewählten Talstromverhältniskonstante bestimmt, zu steuern.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, um wählbar die Spitzenstromreferenz und die Talstromreferenz, wie basierend auf einem erfassten vorliegenden Durchschnittsstrom des Stromrichters und einem vorgewählten Welligkeitsstrom bestimmt, zu steuern.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1–10, wobei das Spitzenstromreferenzmodul konfigurierbar ist, die Spitzenstromreferenz wählbar zu steuern, um einen Maximalstrom für einen Überstromschutzbetrieb durchzusetzen.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1–11, wobei das Talstromreferenzmodul konfigurierbar ist, die Talstromreferenz wählbar zu steuern, um zwischen einem im Wesentlichen Nicht-Nullwert und einem im Wesentlichen Nullwert zu wechseln, um den Betrieb des Stromrichters zwischen einem nichtlückenden Betrieb und einem Betrieb an der Lückgrenze zu wechseln, basierend auf einem vorliegenden Wert der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, und basierend darauf, ob der Stromrichter in einem vorangehenden Spannungshalbzyklus-Zeitintervall im nichtlückenden Betrieb oder im Betrieb an der Lückgrenze betrieben wurde, wenn der vorliegende Wert der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, innerhalb eines gewählten Hysteresebereichs liegt.
Verfahren zum Steuern eines Stromrichters, wobei das Verfahren umfasst: Ausgeben einer Spitzenstromreferenz basierend auf einem erfassten Durchschnittsstrom des Stromrichters und einer vorgewählten Spitzenreferenzfunktion; Ausgeben einer Talstromreferenz basierend auf dem erfassten Durchschnittsstrom des Stromrichters und einer vorgewählten Talreferenzfunktion; Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz; und Einschalten eines Gate-Schalters des Stromrichters, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und Ausschalten des Gate-Schalters des Stromrichters, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner aufweisend ein wählbares Steuern des Stroms durch den Stromrichter, um zwischen einem Betrieb in einem nichtlückenden Betrieb und im Betrieb an der Lückgrenze basierend auf einem gegenwärtigen Wert der Leistung durch den Stromrichter zu wechseln.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner aufweisend ein wählbares Steuern des Stroms durch den Stromrichter, um entweder im nichtlückenden Betrieb oder im Betrieb an der Lückgrenze zu bleiben, wenn ein gegenwärtiger Wert der Leistung durch den Stromrichter bei einem Leistungswert innerhalb eines Hysteresebereichs ist.
Vorrichtung zum Steuern eines Stromrichters, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Multiplizierer, der zum Erfassen eines Werts der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, eingerichtet ist; ein Spitzenstromreferenzmodul, das mit einem Ausgang des Multiplizierers verbunden ist und zum Ausgeben einer Spitzenstromreferenz basierend auf dem Leistungsausgang und einem vorgewählten Spitzenstromreferenzwert eingerichtet ist; ein Talstromreferenzmodul, das mit dem Ausgang des Multiplizierers verbunden ist und zum Ausgeben einer Talstromreferenz basierend auf dem Leistungsausgang und einem vorgewählten Talstromreferenzwert eingerichtet ist; und ein oder mehrere Komparatoren, die zum Vergleichen eines Stroms durch den Stromrichter mit der Spitzenstromreferenz und der Talstromreferenz eingerichtet sind, um einen Gate-Schalter des Stromrichters einzuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Talstromreferenz fällt, und um den Gate-Schalter des Stromrichters auszuschalten, wenn der Strom durch den Stromrichter auf die Spitzenstromreferenz steigt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, den Strom durch den Stromrichter wählbar zu steuern, um zwischen einem nichtlückenden Betrieb und einem Betrieb an der Lückgrenze basierend auf einem gegenwärtigen Wert der Leistung durch den Stromrichter zu wechseln, wobei das Spitzenstromreferenzmodul und das Talstromreferenzmodul konfigurierbar sind, den Strom durch den Stromrichter wählbar zu steuern, um entweder im nichtlückenden Betrieb oder im Betrieb an der Lückgrenze zu bleiben, wenn ein gegenwärtiger Wert der Leistung durch den Stromrichter bei einem Leistungswert innerhalb eines Hysteresebereichs ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, wobei die ein oder mehreren Komparatoren einen ersten Komparator und einen zweiten Komparator umfassen, wobei der erste Komparator einen ersten Eingangsanschluss aufweist, der mit einem Ausgang des Spitzenstromreferenzmoduls verbunden ist, und der zweite Komparator einen ersten Eingangsanschluss aufweist, der mit einem Ausgang des Talstromreferenzmoduls verbunden ist, wobei der erste Eingangsanschluss des ersten Komparators mit dem Ausgang des Spitzenstromreferenzmoduls über einen ersten Digital/Analog-Wandler verbunden ist und der erste Eingangsanschluss des zweiten Komparators mit dem Ausgang des Talstromreferenzmoduls durch einen zweiten Digital/Analog-Wandler verbunden ist, und wobei der Strom durch den Stromrichter ein Induktorstrom durch einen Induktor des Stromrichters ist, wobei die Vorrichtung ferner derart eingerichtet ist, dass ein Induktorstromsensor am Induktor mit einem zweiten Eingangsanschluss des ersten Komparators und mit einem zweiten Eingangsanschluss des zweiten Komparators verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16–18, wobei die ein oder mehreren Komparatoren einen einzigen Komparator umfassen, wobei die Vorrichtung ferner einen Multiplexer umfasst, dessen Eingänge mit den Ausgängen des Spitzenstromreferenzmoduls und des Talstromreferenzmoduls verbunden sind, wobei der Komparator einen ersten Eingangsanschluss aufweist, der mit einem Ausgang des Multiplexers verbunden ist, wobei die Vorrichtung eine integrierte Schaltung umfasst, wobei zumindest das Spitzenstromreferenzmodul, die Talstromreferenz, der Multiplexer und der einzige Komparator in der integrierten Schaltung enthalten sind, wobei der Strom durch den Stromrichter ein Induktorstrom durch einen Induktor des Stromrichters ist, wobei die Vorrichtung ferner derart eingerichtet ist, dass ein Induktorstromsensor am Induktor mit einem zweiten Eingangsanschluss des Komparators verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16–19, wobei das Talstromreferenzmodul konfigurierbar ist, die Talstromreferenz wählbar zu steuern, um zwischen einem im Wesentlichen Nicht-Nullwert und einem im Wesentlichen Nullwert zu wechseln, um den Stromrichter zwischen einem nichtlückenden Betrieb und einem Betrieb an der Lückgrenze zu wechseln, basierend auf dem Wert der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, und basierend darauf, ob der Stromrichter in einem vorangehenden Spannungshalbzyklus-Zeitintervall im nichtlückenden Betrieb oder Betrieb an der Lückgrenze betrieben wurde, wenn der Wert der Leistung, die vom Stromrichter ausgegeben wird, innerhalb eines gewählten Hysteresebereichs liegt.