DE102016110671A1

DE102016110671A1 - Pulsdichtemodulierter schneller Stromcontroller

Info

Publication number: DE102016110671A1
Application number: DE102016110671.2A
Authority: DE
Inventors: Attila TOMASOVICS; Arno Rabenstein
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2016-12-15
Also published as: CN106253674B; CN106253674A; US20160365847A1; US10148260B2

Abstract

Es werden Verfahren, Bauelemente, Techniken und Schaltungen zur schnellen Stromsteuerung eines Abwärtswandlers beschrieben. Gemäß einem Beispiel enthält ein Bauelement einen Pulsdichtemodulator, einen Analogkomparator, und eine Verbindungsschaltung. Der Analogkomparator weist einen mit einer Spitzenstromreferenz verbundenen ersten Eingang auf. Die Verbindungsschaltung weist einen mit einem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbundenen ersten Eingang und einen mit einem Ausgang des Analogkomparators verbunden zweiten Eingang auf. Das Bauelement weist einen Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung auf.

Description

Diese Offenbarung betrifft elektrische Leistungswandler und, insbesondere, elektronische Steuerungen für elektrische Leistungswandler.
Elektrische Leistungswandler werden dazu eingesetzt, spezialisierte Strom- und Spannungsanforderungen einer Last mit einer verfügbaren Leistungsquelle zu erfüllen. Beispielsweise können Ketten von Licht emittierenden Dioden (LEDs) für einen sachgemäßen Betrieb eine(n) bestimmte(n) DC-Spannung und -Strom benötigen. LED-Ketten können typischerweise mit einem zweistufigen Vorschaltgerät, das einen AC-DC-Spannungswandler und einen DC-DC-Stromwandler aufweist, typischerweise einen Abwärtswandler (engl.: „step down or buck converter“) mit einer Ausgangsspannung, die geringer ist, als die Eingangsspannung, mit Leistung versorgt werden.
Ein Controller für eine LED-Kette kann entweder analog oder digital sein. Ein analoger Controller bewirkt, dass die Lichtstärke proportional zum Strom ist, was den Vorteil der Einfachheit und einer schnellen Ansprechzeit besitzt. Allerdings ist die Reaktion der Lichtstärke auf den Strom nicht-linear, und das Frequenzspektrum der Lichtstärke verändert sich ebenfalls mit dem Strom, was dazu führt, dass sich das Frequenzspektrum des Lichts mit der Lichtstärke ändert. Digitale DC-DC-Stromwandlercontroller werden daher für viele Anwendungen bevorzugt. Ein digitaler Controller kann die Lichtstärke der LED-Kette einstellen, indem er den Strom mit einer hohen Geschwindigkeit ein- und ausschaltet, vorzugsweise schnell genug, um unterhalb der Detektionsschwelle durch menschliche Wahrnehmung zu bleiben, so dass das menschliche Gehirn nur eine konstante Lichtstärke erkennt. Jedoch sind, wenn es misslingt, dass die Schaltfrequenz schneller ist als die Grenzen menschlicher Wahrnehmung, Menschen dazu in der Lage, ein erkennbares Flackern des Lichts wahrzunehmen.
Allgemein sind verschiedene Beispiele dieser Offenbarung auf digitale DC-DC-Stromwandlercontroller gerichtet, die zum sehr schnellen und wirkungsvollen Stromschalten einen Pulsdichtemodulator, einen oder mehrere analoge Komparatoren, und einen Schalterschaltkreis enthalten. Viele bestehende Stromwandlercontroller verwenden Pulsweitenmodulation, haben Schwierigkeiten, eine hohe Schaltfrequenz in dem DC-DC-Abwärtswandler aufrecht zu erhalten, erfordern die Größe und Kosten einer großen Spule, um die begrenzte Schaltfrequenz durch die Begrenzung des Rippelstroms auszugleichen, und erfordern den Aufwand entweder einer großen Zahl elektronischer Bauelemente oder einer zentralen Hochleistungsrecheneinheit (CPU). Aufgrund der großen Spule sind sie nicht dazu in der Lage, den Strom bei von Null verschiedenen und nicht-maximalen Lichtstärkepegeln schnell genug ein- und auszuschalten, um Flackern nicht wahrnehmbar zu machen. Ein schneller, geschalteter ("switched-mode") Stromcontroller dieser Offenbarung kann durch einen Pulsdichtemodulator moduliert werden, um die wahrgenommene LED-Helligkeit auf eine Weise genau zu steuern, die, neben anderen Vorteilen, ein wahrnehmbares Flackern überall in einem variablen Helligkeitsbereich verhindert. Ein schneller, geschalteter Stromcontroller dieser Offenbarung kann eine geringe Anzahl von Komponenten verwenden und keine CPU, die in das Schalten involviert ist, kann die Verwendung eines Wandlers mit einer kleinen Spule ermöglichen, und kann ein sehr schnelles Schalten mit einer Präzisions-Helligkeits- und Farbsteuerung mit einem kleinen und sehr wirkungsvollen Bauelement bieten, was, neben anderen Vorteilen, zu einem nicht-wahrnehmbaren Flackern führt.
Ein Beispiel ist auf ein Bauelement gerichtet, das zur schnellen Stromsteuerung eines Abwärtswandlers ausgebildet ist. Das Bauelement weist einen Pulsdichtemodulator, einen Analogkomparator und eine Verbindungsschaltung auf. Der Analogkomparator weist einen mit einer Spitzenstromreferenz verbundenen ersten Eingang auf. Die Verbindungsschaltung weist einen ersten Eingang auf, der mit einem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Ausgang des Analogkomparators verbunden ist. Das Bauelement weist einen Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung auf.
Ein weiteres Beispiel betrifft einen Mikrocontroller, der zur schnellen Stromsteuerung eines Abwärtswandlers ausgebildet ist. Der Mikrocontroller weist einen Pulsdichtemodulator, einen Analogkomparator und eine Verbindungsschaltung auf. Der Analogkomparator weist einen ersten Eingang, der mit einer Spitzenstromreferenz verbunden ist, auf. Die Verbindungsschaltung weist einen ersten Eingang auf, der mit einem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Ausgang des Analogkomparators verbunden ist. Der Mikrocontroller weist einen Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung auf.
Ein weiteres Beispiel ist auf ein Verfahren zur schnellen Stromsteuerung eines Abwärtswandlers gerichtet. Das Verfahren umfasst das Erzeugen eines pulsdichtemodulierten Ausgangssignals. Das Verfahren umfasst ferner das Ausgeben eines Einschaltzeitsignals über einen Analogpfad basierend auf dem pulsdichtemodulierten Ausgangssignal auf. Das Verfahren umfasst ferner das Durchführen eines Analogvergleichs eines gemessenen Stroms mit einer Spitzenstromreferenz. Das Verfahren umfasst ferner das Ausgeben eines Ausschaltzeitsignals anstelle eines Einschaltzeitsignals über den Analogpfad als Reaktion auf die Feststellung, dass der gemessene Strom die Spitzenstromreferenz erreicht hat.
Die Einzelheiten eines oder mehrerer Beispiele dieser Offenbarung werden nachfolgend anhand der begleitenden Zeichnungen und der Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Gegenstände und Vorteile sind aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie den Ansprüchen ersichtlich.
1 zeigt ein Blockdiagramm, das einen pulsdichtemodulierten, schnellen Spitzenstromcontroller mit einer festen Ausschaltdauer veranschaulicht, gemäß einem Beispiel dieser Offenbarung.
2 zeigt einen Graphen des von dem DC-DC-Stromabwärtswandler gemäß 1 unter der Steuerung des schnellen Spitzenstromcontrollers gemäß 1 ausgegebenen Stroms über der Zeit, gemäß einem Beispiel dieser Offenbarung.
3 zeigt ein Blockdiagramm, das einen pulsdichtemodulierten, schnellen Spitzen-/Talstromcontroller veranschaulicht, gemäß einem weiteren Beispiel dieser Offenbarung.
4 zeigt einen Graphen des von dem DC-DC-Stromabwärtswandler gemäß 3 unter der Steuerung des schnellen Spitzen-/Talstromcontrollers gemäß 3 ausgegebenen Stroms über der Zeit, gemäß einem Beispiel dieser Offenbarung.
5 zeigt ein Blockdiagramm, das einen pulsdichtemodulierten, schnellen hysteretischen Stromcontroller veranschaulicht, gemäß einem Beispiel dieser Offenbarung.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur schnellen Steuerung des Schaltens eines DC-DC-Abwärtswandlers, der durch einen schnellen Stromcontroller implementiert ist, veranschaulicht, gemäß einem Beispiel dieser Offenbarung.
7 zeigt zeitlich ausgerichtete Graphen eines Pulsdichtemodulations(PWM)-Ausgangsbitstromsignals, eines Controllerausgangsschaltsignals (OSS), und eines Ausgangs-LED-Stroms, die das Verhältnis zwischen ihnen demonstrieren, gemäß einer Beispielimplementierung.
1 zeigt ein Blockdiagramm, das einen pulsdichtemodulierten, schnellen Spitzenstromcontroller 100 mit einer festen Ausschaltzeit offenbart, gemäß einem Beispiel dieser Offenbarung. Der schnelle Spitzenstromcontroller 100 enthält bei diesem Beispiel einen Pulsdichtemodulator (PDM) 102, einen Analogkomparator 104, und eine Zähler-/Verbindungsschaltung 106. Der schnelle Spitzenstromcontroller 100 weist eine Zielspitzenstromreferenzsollwertleitung 110, eine Eingangsleitung 120 für die ausgewählte Helligkeit, und eine Schaltausgangsleitung 170 auf (von denen jede beispielsweise ein Draht, ein Pin oder ein Anschluss sein kann). Der Schaltausgang 170 ist mit dem Schalter 184 eines DC-DC-Stromabwärtswandlers 180 verbunden, der eine LED-Kette 190 mit Strom (engl.: „power“) versorgt. Der schnelle Spitzenstromcontroller 100 kann, wie nachfolgend erläutert, eine sehr hohe Schaltfrequenz, bei einigen Beispielen beispielsweise mehr als 5 Megahertz (MHz), mit einer sehr geringen Strommessverzögerung wie, bei einigen Beispielen, beispielsweise etwa oder unter 100 Nanosekunden (ns), bieten. Der schnelle Spitzenstromcontroller 100 kann daher eine Präzisions-Helligkeits- und -Farbsteuerung für die LED-Kette 190 mit einer Schaltfrequenz bieten, die weit jenseits der Schwelle menschlicher Wahrnehmung liegt, was das Fehlen eines wahrnehmbaren Flackereffekts sicher stellt, und ohne eine CPU in der Stromsteuerschleife oder eine große Spule in dem Wandler zu benötigen, wie nachfolgend noch erläutert wird. Gemäß einigen Beispielen kann der schnelle Spitzenstromcontroller 100 als Mikrocontroller implementiert sein.
Wie 1 zeigt, ist die Zielspitzenstromreferenzsollwertleitung 110 über einen Digital-Analog-Wandler (DAC) 112 angeschlossen, um einem Eingang des Analogkomparators 104 eine Analogspitzenstromreferenzleitung 114 zu bieten. Im Hinblick darauf, dass der Abwärtswandler 180 und die LED-Kette 190 durch den schnellen Spitzenstromcontroller 100 gesteuert werden, kann der Zielspitzenstromreferenzsollwert 110 einmal eingestellt werden, und er kann einen Zielspitzenstrom für den DC-DC-Stromwandler 180 einstellen. Der andere Eingang des Analogkomparators 104 ist mit einer Strommessleitung 192 verbunden, die zwischen einem Schalter 184 und einem Shunt-Widerstand 188 des Abwärtswandlers 180 angeschlossen ist.
Die Eingangsleitung 120 für die ausgewählte Helligkeit ist mit einer User-Eingangsschnittstelle verbunden, die es einem User ermöglicht, eine Helligkeit des Lichts der LED-Kette 190 auszuwählen. Der Pulsdichtemodulator 102 enthält, wie in 1 gezeigt, einen Integrator 122 und einen Quantisierer 124, und er kann Strompulse mit einer konstanten Breite und einer Dichte über der Zeit in einem pulsdichtemodulierten Ausgangsbitstrom 126 ausgeben, der als Reaktion auf das gewählte Helligkeitseingangssignal 120 variiert. Sowohl der pulsdichtemodulierte Ausgangs-Bitstrom 126, wie er von dem PDM 102 ausgegeben wird, als auch das analoge Komparatorausgangssignal 116, das von dem Analogkomparator 104 ausgegeben wird, sind als Eingangssignale mit der Zähler-/Verbindungsschaltung 106 verbunden.
Die Zähler-/Verbindungsschaltung 106 weist UND-Gatter 132, 134 und 136 auf; einen Zähler 140; eine Eingangsleitung 142 für die feste Ausschaltzeit; eine Eingangsleitung 144 für die maximale Einschaltzeit; und Komparatoren 146 und 148. Sowohl der pulsdichtemodulierte Ausgangsbitstrom 126 als auch das Analogkomparatorausgangssignal 116 sind als Eingangssignale mit dem UND-Gatter 132 verbunden. Die Ausgänge der UND-Gatter 132 und des Komparators 148 sind als Eingänge mit dem UND-Gatter 134 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 134 ist mit einem Eingang des UND-Gatters 136 und mit dem Reset-Eingang des Zählers 140 verbunden, während der Ausgang des Komparators 146 mit dem anderen Eingang des UND-Gatters 136 verbunden ist. Der Ausgang des Zählers 140 ist mit einem Eingang eines jeden der Komparatoren 146 und 148 verbunden; der andere Eingang des Komparators 146 ist mit der Eingangsleitung 142 für die feste Ausschaltzeit verbunden, und der andere Eingang des Komparators 148 ist mit einem maximalen Einschaltzeitsignal 144 verbunden. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 136 fungiert als Schaltausgangssignal 170 des schnellen Spitzenstromcontrollers 100, und als Ein-/Aus-Signal für den Schalter 184 des Abwärtswandlers 180. Der Schalter 184 kann als Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET) implementiert sein. Der Schalter 184 steuert das Ein- und Ausschalten des Stroms zu der LED-Kette 190. Wenn der Schalter 184 eingeschaltet ist, steigt der Strom durch die LED-Kette 190 und die Spule 186 mit einer durch die Spule 186 begrenzten Rate an.
Wenn ein gewähltes Helligkeitssignal 120 zugeführt wird, wandelt es der Pulsdichtemodulator 102 in einen Bitstrom mit einer hohen Änderungsrate. Bei diesem Bitstrom handelt es sich um ein Ein-Aus-Signal, das Ein- oder Aus-Pulse enthält. Ein-Pulse in dem Bitstrom 126 können als äquivalent zu einer 1 oder als High-Bit betrachtet werden, und aus Aus-Pulse in dem Bitstrom 126 können als äquivalent zu einer 0 oder als Low-Bit betrachtet werden. Wenn sich dieser pulsdichtemodulierte Ausgangs-Bitstrom 126 von 0 nach 1 ändert (beginnender Ein-Puls), schaltet der schnelle Spitzenstromcontroller 100 den Schalter 184 anfänglich ein, und der Strom steigt durch die LED-Kette 190 und die Spule 186 linear und proportional zur Eingangsspannung an. Auch zwischen dem Schalter 184 und dem Shunt-Widerstand 188 steigt die Spannung, die dem Analogkomparator 104 als Strommesssignal 192 zugeführt wird, an. Daher reagiert der Analogkomparator 104 darauf, dass das Strommesssignal 192 die Analogspitzenstromreferenz 114 übersteigt, indem er ein Ausgangssignal erzeugt, das den Schaltausgang 170 ausschaltet und den Schalter 184 ausschaltet. Bei ausgeschaltetem Schalter 184 fällt der Strom durch die LED-Kette 190 und die Spule 186 mit einer durch die Spule 186 begrenzten Abfallrate ab. Der Stromabfall ist linear und proportional zur Vorwärtsspannung der LED-Kette 190. Der Schaltausgang 170 kann für eine feste Ausschaltzeit, die durch ein Signal für feste Ausschaltzeit, das über die Eingangsleitung 142 für die feste Ausschaltzeit zugeführt wird, bestimmt ist, ausgeschaltet bleiben, und danach schaltet der schnelle Spitzenstromcontroller 100 den Schaltausgang 170 erneut ein. Die Zähler-/Verbindungsschaltung 106 enthält damit eine feste Auszeitsteuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, ein Ausgangssignal bereitzustellen, um den Schalter 184 für feste Ausschaltzeiten auszuschalten.
Der schnelle Spitzenstromcontroller 100 kann daher den Ausgang 170 mit einer hohen Rate abwechselnd ein- und ausschalten und dabei den Strom durch die LED-Kette 190 und die Spule 186 mit einer hohen Rate innerhalb eines eng begrenzten Bereichs mit kleinem Ripplestrom oszillieren lassen, wie dies unter Bezugnahme auf 2 weiter unten beschrieben wird. Das Erkennen, dass der gemessene Strom 192 durch den Schalter 184 die analoge Spitzenstromreferenz 114 erreicht, wird daher durch einen Analogkomparator 104 ausgeführt, der eine sehr schnelle Detektionszeit besitzen kann, und es kann lediglich erforderlich sein, dass sich das durch diese Detektion getriggerte Aus-Signal durch eine Reihe von drei UND-Gattern 132, 134, 136 zu dem Schalter 184 ausbreiten muss, was eine schnelle Ausbreitungszeit bieten kann. Der schnelle Spitzenstromcontroller 100 kann daher beim Steuern des Schalters 184 so, dass dieser im Hinblick auf einen gewählten Zielspitzenstromsollwert 110 ein- und ausschaltet, sowohl eine sehr geringe Erkennungsverzögerung als auch eine sehr geringe Ausbreitungsverzögerung bieten, und somit ein Schalten des Stroms der LED-Kette 190 ermöglichen, das sowohl sehr schnell als auch präzise angepasst ist.
2 zeigt einen Graphen 200 des von dem DC-DC-Stromabwärtswandler 180 gemäß 1 unter Steuerung des schnellen Spitzenstromcontrollers 100 von 1 ausgegebenen Stroms (y-Achse) über der Zeit (x-Achse), gemäß einem Beispiel dieser Offenbarung. Der Strom beginnt anfänglich zu einer Zeit 202 als Reaktion auf eine User-Eingabe zum Einschalten der LED-Kette 190, die über eine Eingangsleitung 120 für die gewählte Helligkeit eingegeben wird, anzusteigen, um den schnellen Spitzenstromcontroller 100 zu aktivieren, um den Schalter 184 einzuschalten und einen Strom so zu steuern, dass er durch den Abwärtswandler 180 durch die LED-Kette 190 fließt. Zur Zeit 204 passiert der ansteigende Strom durch den Abwärtswandler 180 den Spitzenreferenzstrom 242, wie er über die in 1 gezeigte Spitzenstromreferenz 114 bereitgestellt wird, um bei dem Analogkomparator 104 ein Ausgangssignal zu triggern. Der Strom steigt aufgrund von Nichtnullerkennung und Ausbreitungsverzögerung für ein endliches Zeitintervall 204–206 an, um bis zur Zeit 206, zu der das über den Ausgang 170 von dem schnellen Spitzenstromcontroller 100 ausgegebene Ausschaltsignal den Schalter 184 erreicht, den gegenwärtigen Spitzenstrom 244 zu erreichen, um den Schalter 184 auszuschalten.
Der Strom fällt für ein Zeitintervall 206–208, das auf dem über eine Eingangsleitung 142 für eine feste Ausschaltzeit zugeführten festen Ausschaltzeitsignal basiert, weiter ab, wobei die tatsächliche Ausschaltzeit auch die Ausbreitungsverzögerung beim anfänglichen Triggern des Ausgangs des Komparators 146 zum Übertragen des Signals von der Eingangsleitung 142 für feste Ausschaltzeit umfasst, und die Ausbreitungsverzögerung für das Ende des Ausschaltzeitsignals, um die Zähler-/Verbindungsschaltung 106 zu durchlaufen. Danach erzeugt der schnelle Spitzenstromcontroller 100 zur Zeit 208 über den Ausgang 170 ein neues Einschaltsignal an den Schalter 184. Der Zyklus von Einschalt- und Ausschaltsignalen von dem schnellen Spitzenstromcontroller 100 an den Schalter 184 wiederholt sich damit, was dem Abwärtswandler 180 und der LED-Kette 190 eine schnelle Stromsteuerung ermöglicht. Das Ausgangssignal des Analogkomparators 104 zum Ausschalten des Schalters 184 wird direkt entlang eines vollständig analogen Pfades durch die Zähler-/Verbindungsschaltung 106 geführt und kann dabei beim Ausschalten des Schalters 184 eine sehr geringe Verzögerung wie beispielsweise etwa oder weniger als 100 Nanosekunden (ns) besitzen. Diese geringe Verzögerung kann bei einigen Beispielen Schaltfrequenzen von mehr als 5 Megahertz (MHz) ermöglichen. Diese sehr hohe Schaltfrequenz kann die Verwendung eines Abwärtswandlers ermöglichen, der eine kleine Spule aufweist, was zu einer signifikanten Verringerung der Gesamtgröße und einer qualitativ hochwertigen Helligkeitssteuerung führt. Außerdem kann es diese sehr hohe Schaltfrequenz dem Pulsdichtemodulator 126 ermöglichen, schnell zu sein, z.B. eine hohe Taktfrequenz von über 1 MHz zu besitzen, oder, was gleichwertig ist, Bitzeiten von weniger als 1 Mikrosekunden, was zu Frequenzanteilen jenseits menschlicher Wahrnehmung führt. Im Gegensatz zu einigen bestehenden Bauelementen, die eine CPU oder andere komplexe Hochlastkomponenten in einer Wandlerschaltsteuerschleife aufweisen, kann der schnelle Spitzenstromcontroller 100 daher den Strom an die LED-Kette 190 mit einer Präzisionssteuerung der Helligkeit und Farbe, ohne wahrnehmbares Flackern, mit einem geringen Ripplestrom und hohem Wirkungsgrad, und mit einem kleinen und kostengünstigen Bauelement steuern.
Wie in 1 gezeigt, kann der Signaleingang 144 für maximale Einschaltzeit als Backup-Schutzmaßnahme gegen die Möglichkeit dienen, dass der Schalter 184 zu einer Zeit zu lange eingeschaltet bleibt. Der Signaleingang 144 für maximale Einschaltzeit kann beim Normalbetrieb typischerweise nicht zum Tragen kommen, und er kann bei einigen Beispielen nicht benötigt werden, so dass einige Implementierungen dieser Offenbarung analog zu dem Beispiel gemäß 1 sein können, jedoch ohne Signaleingang 144 für maximale Einschaltzeit, Komparator 148, oder UND-Gatter 134, und wobei das Ausgangssignal des UND-Gatters 132 direkt den Eingängen des UND-Gatters 136 und des Zählers 140 zugeführt wird.
3 zeigt ein Blockdiagramm, das einen pulsdichtemodulierten, schnellen Spitzen-/Talstromcontroller 300 gemäß einem weiteren Beispiel dieser Offenbarung darstellt. Der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 weist einige Komponenten und Strukturen analog zu dem schnellen Spitzenstromcontroller 100 gemäß 1 auf, einschließlich einem Pulsdichtemodulator 102, und einem Analogkomparator 104, bei dem ein Eingang mit dem Zielspitzstromsollwert 110 verbunden ist, einem DAC 112, und einer analogen Spitzenstromreferenz 114. Der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 weist außerdem einen zweiten Analogkomparator 304 auf, bei dem ein Eingang mit einem Zieltalstromsollwert 310 verbunden ist, der über einen DAC 312 geführt wird, um eine analoge Talstromreferenz bereitzustellen. Die Analogkomparatoren 104 und 304 können daher als Spitzenreferenzanalogkomparator 104 bzw. Talreferenzanalogkomparator 304 bezeichnet werden. Der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 kann außerdem bei einigen Beispielen als Mikrocontroller implementiert sein. Der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 ermöglicht daher, im Gegensatz zu dem schnellen Spitzenstromcontroller 100 gemäß 1, einen weiteren Grad der Präzisionssteuerung des auswählbaren Steuerns des Talstroms, mit dem Kompromiss, dass er einen Analogkomparator aufweist.
Der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 ermöglicht es daher, dass Sollwerte sowohl für eine Zielspitzenstromreferenz als auch eine Zieltalstromreferenz ausgewählt werden. Die Talstromreferenz wirkt anstelle der oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen festen Ausschaltzeit des schnellen Spitzenstromcontrollers 100. Der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 ermöglicht daher, im Gegensatz zu dem schnellen Spitzenstromcontroller 100 gemäß 1, den weiteren Grad einer Präzisionssteuerung beim wählbaren Steuern des Talstroms, mit dem Kompromiss, dass er einen zusätzlichen Analogkomparator aufweist.
Der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 ist mit einem DC/DC-Stromabwärtswandler 380 verbunden, der eine LED-Kette 390 mit Energie versorgt. Der Abwärtswandler 380 ist analog zu dem Abwärtswandler 180 gemäß 1 mit Ausnahme der Anordnung des Shunt-Widerstands 388. Eine Strommesssignalleitung 392, die mit einer Seite des Shunt-Widerstands 388 verbunden ist, wird den invertierenden Eingänge sowohl des Spitzenreferenzanalogkomparators 104 als auch des Talreferenzanalogkomparators 304 zugeführt, was die Analogkomparatoren 104 und 304 in die Lage versetzt, den Strom durch den Abwärtswandler 380 mit den analogen Spitzen- und Talreferenzströmen zu vergleichen. Der Spitzenreferenzanalogkomparatorausgang 316 des Spitzenreferenzanalogkomparators 104 ist mit einem Eingang eines UND-Gatters 132 verbunden, dessen anderer Eingang wie bei dem Beispiel gemäß 1 mit dem Ausgang des PDM 102 verbunden ist.
Die Zähler-/Verbindungsschaltung 306 unterscheidet sich von dem Beispiel gemäß 1 dadurch, dass der Zähler 340 zusätzlich zu dem mit dem Ausgang des UND-Gatters 134 verbundenen Reset-Eingang Lastwert- und Lasteingänge verwendet, sowie durch die Verwendung einer Signalleitung 342 für eine maximale Ausschaltzeit, die eine maximale Ausschaltzeit anstelle einer festen Ausschaltzeit bereitstellt. Die Signalleitung 342 für maximale Ausschaltzeit ist sowohl mit dem Lastwerteingang des Zählers 340, als auch mit dem invertierenden Eingang des Komparators 146 verbunden. Wie bei der oben beschriebenen Signalleitung 144 für maximale Einschaltzeit, die auch bei der Zähler-/Verbindungsschaltung 306 des schnellen Spitzen-/Talstromcontrollers 300 auftritt, kann es sein, dass die Signalleitung 342 für maximale Ausschaltzeit im Normalbetrieb keine aktive Rolle spielt, sondern stattdessen als nachrangige Backup-Schutzmaßnahme für die Talreferenzstromsteuerung durch den schnellen Spitzen-/Talstromcontroller 300 wirken kann.
Der Talreferenzanalogkomparatorausgang 318 des Talreferenzanalogkomparators 304 ist mit dem Lasteingang des Zählers 340 verbunden und ersetzt somit das Ausschaltzeitsignal und das Steuern, wann der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 das Controllerausgangsschaltsignal 370 erneut einschaltet. Der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 steuert daher den Schalter 384, dass er ausschaltet und dass der Strom durch den Abwärtswandler 380 abfällt, wenn der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 feststellt, dass der Strom durch den Abwärtswandler 380 die ausgewählte Spitze erreicht hat, und er steuert den Schalter 384 so, dass er einschaltet und der Strom durch den Abwärtswandler 380 ansteigt, wenn der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 feststellt, dass der Strom durch den Abwärtswandler 380 das ausgewählte Tal erreicht hat. Dies ist weiter in 4 veranschaulicht.
4 zeigt einen Graphen 400 des von dem DC-DC-Stromabwärtswandler 380 gemäß 3 unter der Steuerung des schnellen Spitzen-/Talstromcontrollers 300 gemäß 3 ausgegebenen Stroms über der Zeit, gemäß einem Beispiel dieser Offenbarung. Der durch den Graphen 400 beschriebene Strom ist anfänglich analog zu dem von 2 wie oben beschrieben. Als Reaktion darauf, dass der PDM-Ausgangsbitstrom 126 einschaltet oder von 0 auf 1 wechselt, beginnt der Strom anfänglich zur Zeit 402 anzusteigen, um den schnellen Spitzenstromcontroller 300 zu aktivieren, so dass er den Schalter 380 einschaltet und den Strom so steuert, dass er durch den Abwärtswandler 380 zu der LED-Kette 390 fließt. Zur Zeit 404 passiert der ansteigende Strom durch den Abwärtswandler 380 den Spitzenreferenzstrom 442, wie er über die in 3 gezeigte analoge Spitzenstromreferenz 114 bereitgestellt wird. Der Spitzenreferenzanalogkomparator 104 reagiert auf die Feststellung, dass der Strom den Spitzenreferenzstrom 442 erreicht, indem er eine Ausgabe an die Zähler-/Verbindungsschaltung 306 erzeugt. Der Strom steigt aufgrund von Nichtnullerkennung und Ausbreitungsverzögerung für ein endliches Zeitintervall 404–406 an, um bis zur Zeit 406, zu der das über den Ausgang 370 von dem schnellen Spitzenstromcontroller 300 ausgegebene Ausschaltsignal den Schalter 384 erreicht, den gegenwärtigen Spitzenstrom 444 zu erreichen, um den Schalter 384 auszuschalten.
Der Strom fällt dann für ein Zeitintervall 406–408 ab, bis der abfallende Strom den Talstromreferenzwert 446 erreicht, was eine Detektion durch den Talreferenzanalogkomparator 304 triggert. Wie bei dem Spitzenstromreferenzwert 442 überschießt der Strom auch den Talstromreferenzwert 446 geringfügig, da die Übertragung der Funktion und der Effekte des Talreferenzanalogkomparators 304 ein endliches Zeitintervall 408–410 benötigt, bevor das Controllerausgangssignal 370 den Schalter 384 so ansteuert, dass dieser erneut einschaltet. Der Strom durch den Abwärtswandler 380 fällt auf das gegenwärtige Stromtal 448 ab, bevor er als Reaktion auf den Effekt, dass der Schalter 384 erneut einschaltet, wieder anzusteigen beginnt, und der Zyklus wiederholt sich. Bei verschiedenen Beispielen kann das gesamte Zeitintervall kürzer sein als 10 ns, und die Schaltfrequenz kann höher sein als 5 MHz. Der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 gemäß 3 kann daher eine schnelle Stromsteuerung mit einer auswählbar gesteuerten Talstromreferenz ebenso wie einer auswählbar gesteuerten Spitzenstromreferenz ermöglichen. Der schnelle Spitzen-/Talstromcontroller 300 gemäß 3 kann daher eine schnelle Talstromerkennung ermöglichen, was darüber hinaus zu einer schnellen Gesamtstromsteuerung betragen kann.
5 zeigt ein Blockdiagramm, das einen pulsdichtemodulierten schnellen hysteretischen Stromcontroller 500 gemäß einem weiteren Beispiel dieser Offenbarung veranschaulicht. Der schnelle hysteretische Stromcontroller 500 ist in mancher Hinsicht wie beispielsweise hinsichtlich des Pulsdichtemodulators 102 analog zu den Beispielen gemäß den 1 und 3, und hat insbesondere mehr Gemeinsamkeiten mit dem Beispiel gemäß 3, das sowohl einen Spitzenstromanalogkomparator 104 als auch einen Talstromanalogkomparator 304 und die zugehörige Komponenten und Signalleitungen aufweist. Der schnelle hysteretische Stromcontroller 500 unterscheidet sich von den früheren Beispielen im Wesentlichen in der Verbindungsschaltung 506, die zwei NOR-Gatter 531, 533 aufweist, und lediglich ein UND-Gatter 532, und die keinen Zähler enthält. Der schnelle hysteretische Stromcontroller 500 kann bei einigen Beispielen auch als Mikrocontroller implementiert sein.
Von den analogen Spitzen- und Talstromreferenzausgängen 516, 518 des Spitzenreferenzanalogkomparators 104 und des Talreferenzanalogkomparators 304 ist ein jeder mit einem Eingang der NOR-Gatter 531 bzw. 533 verbunden, während die anderen Eingänge der NOR-Gatter 531, 533 mit dem Ausgang des jeweils anderen verbunden sind. Die Ausgänge der NOR-Gatter 531, 533 sind außerdem beide mit einem Eingang des UND-Gatters 532 verbunden, dessen anderer Eingang mit dem PDM 102 verbunden ist. Der Ausgang des UND-Gatters 532 wirkt als Controllerausgangsschaltsignal 570, das dem Schalter 384 des DC-DC-Stromabwärtswandlers 380 zugeführt wird, der die LED-Kette 390 mit Energie versorgt und der identisch mit dem Abwärtswandler 380 gemäß 3 ist.
Der schnelle Hysteretische Stromcontroller 500 arbeitet daher mit nur einem kleinen Set analoger Komponenten und ohne Zähler in der Verbindungsschaltung 506, und er kann daher bei einigen Beispielen den Schalter 384 basierend auf Spitzen- und Talstromreferenzen mit einer sehr schnellen Steuerung wie beispielsweise mit Schaltzeiten unterhalb von 20 ns und bei Frequenzen von über 5 MHz steuern. Der schnelle hysteretische Stromcontroller führt außerdem zu einem Strom durch den Abwärtswandler 380 und die LED-Kette 390 über der Zeit, wie in dem Graphen 400 gemäß 4 gezeigt und wie vorangehend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben, wobei Spitzen- und Talreferenzen angewendet werden, obgleich sich die Ausbreitungsverzögerungen zwischen den unterschiedlichen Beispielen unterscheiden können. Der schnelle hysteretische Stromcontroller 500 ist deshalb hysteretisch, weil die Verbindungsschaltung 506 dazu ausgebildet ist, die Einschaltzeit- und Ausschaltzeitinformation ohne die Verwendung eines Zählers zu bewahren und zu alternieren.
6 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 600 zur schnellen Steuerung des Schaltens eines DC-DC-Wandlers veranschaulicht, der gemäß einem Beispiel dieser Offenbarung durch einen schnellen Stromcontroller (z.B. den schnellen Spitzenstromcontroller 100 gemäß 1, den schnellen Spitzen-/Talstromcontroller 300 gemäß 3 oder den schnellen hysteretischen Stromcontroller 500 gemäß 5, wie oben beschrieben) implementiert ist. Das Verfahren 600 umfasst das Erzeugen eines pulsdichtemodulierten Ausgangssignals (z.B. eines PDM-Ausgangssignals, das von dem Pulsdichtemodulator 102 des schnellen Spitzenstromcontrollers 100 gemäß 1, dem schnellen Spitzen-/Talstromcontroller 300 gemäß 3 oder dem schnellen hysteretischen Stromcontroller 500 gemäß 5 erzeugt wird) (602). Das Verfahren 600 umfasst außerdem das Ausgeben eines Einschaltzeitsignals über einen analogen Pfad (z.B. über die Zähler-/Verbindungsschaltung 100 gemäß 1, die Zähler-/Verbindungsschaltung 300 gemäß 3 oder die Verbindungsschaltung 500 gemäß 5) basierend auf dem pulsdichtemodulierten Ausgangssignal (z.B. eines Einschaltzeitausgangssignals über den Controllerausgang 170, 370, 570 an den Schalter 184, 384, was zu einem in dem Zeitintervall 202–204 in 2 oder in dem Zeitintervall 402–404 in 4 gezeigten Stromanstieg führt) (604).
Das Verfahren 600 umfasst ferner das Durchführen eines Analogvergleichs eines gemessenen Stroms mit einer Spitzenstromreferenz (z.B. das Messen durch den Analogkomparator 104 des schnellen Spitzenstromcontrollers 100 gemäß 1, den schnellen Spitzen-/Talstromcontroller 300 gemäß 3 oder den schnellen hysteretischen Stromcontroller 500 gemäß 5, ob der gemessene Strom eine Spitzenstromreferenz erreicht hat, über einen analogen Pfad) (606). Das Verfahren 600 umfasst ferner das Ausgeben eines Ausschaltzeitsignals anstelle des Einschaltzeitsignals (z.B. des Ausgangssignals des Analogkomparators 104 über die Zähler-/Verbindungsschaltung 100 gemäß 1, die Zähler-/Verbindungsschaltung 300 gemäß 3 oder die Verbindungsschaltung 500 gemäß 5, um den Schaltausgang auszuschalten, wie beispielsweise für eine vorgegebene Dauer oder bis über eine Messung über den analogen Pfad festgestellt wird, dass der gemessene Strom eine Talstromreferenz erreicht hat, wonach das Einschaltzeitsignal erneut ausgegeben werden kann) über den analogen Pfad als Reaktion auf die Feststellung, dass der gemessene Strom die Spitzenstromreferenz erreicht hat (608).
7 zeigt zeitlich ausgerichtete Graphen des Pulsdichtemodulations(PDM)-Ausgangsbitstromsignals 710, des Controllerausgangsschaltsignals (OSS) 720 und des Ausgangs-LED-Stroms 700, die den Zusammenhang zwischen ihnen veranschaulichen, gemäß einer Beispielimplementierung, die bei einem der Stromcontroller 100, 300, 500, wie sie oben beschrieben wurden, eingesetzt werden kann. Der Graph 700 des Ausgangs-LED-Stroms gemäß 7 ist analog zu dem Graphen 200 des in 2 gezeigten Ausgangsstroms einschließlich des anfänglichen Stroms zur Zeit 202, der Spitzenreferenzstromdurchschreitungszeit 204, der Ausschaltzeit 206, der neuen Einschaltsignalausbreitungszeit 208, des Spitzenreferenzstroms 242, und des gegenwärtigen Spitzenstroms 244, wie oben unter Bezugnahme auf 2 diskutiert. 7 zeigt die Ausbreitungsverzögerung zwischen der Spitzenreferenzstromdurchschreitungszeit 204, wenn das Ausgangsschaltsignal ausschaltet, und der Ausschaltzeit 206, nachdem das Ausgangsschaltsignal sich ausbreitet und der Ausgangs-LED-Strom, bevor er abfällt, seine aktuellen Spitze 244 erreicht. 7 zeigt analog auch die neue Einschaltsignalerzeugungszeit 207, wenn das Ausgangsschaltsignal erneut einschaltet, und die Ausbreitungsverzögerung zwischen der neuen Einschaltsignalerzeugungszeit 207 und der neuen Einschaltsignalausbreitungszeit 208. Wie durch den Vergleich der Graphen 710 und 720 gezeigt, kann das Ausgangsschaltsignal als Reaktion darauf, dass der PDM-Ausgangsbitstrom einschaltet, anfänglich einschalten, und das Ausgangsschaltsignal kann später zwischen AUS und EIN schalten, während der PDM-Ausgangsbitstrom eingeschaltet bleibt, um den Ausgangsstrom in dem spezifizierten Bereich zu halten.
Sämtliche der vorangehend beschriebenen Schaltungen, Bauelemente und Verfahren können zum Beispiel ganz oder teilweise durch beliebige verschiedene Arten von integrierten Schaltungen, Chipsets und/oder anderen Bauelementen und/oder als Software, die von einem Computer ausgeführt wird, ausgestaltet sein oder durchgeführt werden. Dies kann Prozesse umfassen, die in einem oder mehreren Mikrocontrollern, zentralen Recheneinheiten (CPUs), Prozessorkernen, feldprogrammierbaren Gatearrays (FPGAs), programmierbaren Logikbausteinen (PLDs) ausgeübt werden, ausgeführt werden oder ausgestaltet sind, virtuelle Bauelemente, die durch ein oder mehr zugrunde liegende Computerbauelemente ausgeführt werden, oder jegliche andere Konfiguration von Hardware und/oder Software.
Verschiedene erläuternde Aspekte dieser Offenbarung können wie in den folgenden, mit A1–A20 nummerierten Beispielen implementiert werden:

A1. Bauelement, das aufweist: Einen Pulsdichtemodulator; einen Analogkomparator, der einen ersten Eingang aufweist, der mit einer Spitzenstromreferenz verbunden ist; eine Verbindungsschaltung, die einen ersten Eingang, der mit einem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Ausgang des Analogkomparators verbunden ist, aufweist; und einen Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung.
A2. Bauelement gemäß dem Beispiel A1, wobei der Analogkomparator einen zweiten Eingang aufweist, der mit einer Strommessleitung verbunden ist, die dazu ausgebildet ist, einen Strom in einem Wandler zu messen, der mit dem Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung verbunden ist.
A3. Bauelement gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A1 oder A2, wobei die Verbindungsschaltung dazu ausgebildet ist, basierend auf der Spitzenstromreferenz ein Einschaltzeitsignal auszugeben.
A4. Bauelement gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A1–A3, wobei die Verbindungsschaltung eine Steuerschaltung für eine feste Ausschaltzeit aufweist.
A5. Bauelement gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A1–A4, wobei die Verbindungsschaltung einen Zähler aufweist, der einen mit dem Ausgang des Analogkomparators verbundenen Eingang besitzt.
A6. Bauelement gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A1–A5, wobei der Analogkomparator ein erster Analogkomparator ist, das Bauelement außerdem einen zweiten Analogkomparator mit einem mit einer Talstromreferenz verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei die Verbindungsschaltung dazu ausgebildet ist, basierend auf der Spitzenstromreferenz ein Einschaltzeitsignal auszugeben, sowie dazu, basierend auf der Talstromreferenz ein Ausschaltzeitsignal auszugeben.
A7. Bauelement gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A1–A6, wobei die Verbindungsschaltung einen Timer aufweist, der einen mit dem Ausgang des ersten Analogkomparators verbundenen ersten Eingang und einen mit dem Ausgang des zweiten Analogkomparators verbundenen zweiten Eingang aufweist.
A8. Bauelement gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A1–A7, wobei die Zählerschaltung ein erstes NOR-Gatter, ein zweites NOR-Gatter und ein UND-Gatter aufweist.
A9. Bauelement gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A1–A8, wobei das erste NOR-Gatter einen mit dem Ausgang des ersten Analogkomparators verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei das erste NOR-Gatter einen mit einem Ausgang des zweiten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist, wobei das zweite NOR-Gatter einen mit dem Ausgang des zweiten Analogkomparators verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei das zweite NOR-Gatter einen mit einem Ausgang des ersten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist, und wobei das UND-Gatter einen mit dem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbundenen ersten Eingang und einen mit dem Ausgang des ersten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist.
A10. Bauelement gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A1–A9, wobei die Spitzenstromreferenz einen ausgewählten Zielspitzenstromsollwert und eine auf dem ausgewählten Zielspitzenstromsollwert basierende analoge Spitzenstromreferenz aufweist.
A11. Ein Mikrocontroller, das aufweist: Einen Pulsdichtemodulator; einen Analogkomparator, der einen ersten Eingang aufweist, der mit einer Spitzenstromreferenz verbunden ist; eine Verbindungsschaltung, die einen ersten Eingang, der mit einem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Ausgang des Analogkomparators verbunden ist, aufweist; und einen Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung.
A12. Ein Mikrocontroller gemäß dem Beispiel A11, wobei der Analogkomparator einen zweiten Eingang aufweist, der mit einer Strommessleitung verbunden ist, die dazu ausgebildet ist, einen Strom in einem Wandler zu messen, der mit dem Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung verbunden ist.
A13. Mikrocontroller gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A11 oder A12, wobei die Verbindungsschaltung dazu ausgebildet ist, basierend auf der Spitzenstromreferenz ein Einschaltzeitsignal auszugeben.
A14. Mikrocontroller gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A11–A13, wobei die Verbindungsschaltung eine Steuerschaltung für eine feste Ausschaltzeit aufweist.
A15. Mikrocontroller gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A11–A14, wobei die Verbindungsschaltung einen Zähler aufweist, der einen mit dem Ausgang des Analogkomparators verbundenen Eingang besitzt.
A16. Mikrocontroller gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A11–A15, wobei der Analogkomparator ein erster Analogkomparator ist, der Mikrocontroller außerdem einen zweiten Analogkomparator mit einem mit einer Talstromreferenz verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei die Verbindungsschaltung dazu ausgebildet ist, basierend auf der Spitzenstromreferenz ein Einschaltzeitsignal auszugeben, sowie dazu, basierend auf der Talstromreferenz ein Ausschaltzeitsignal auszugeben.
A17. Mikrocontroller gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A11–A16 wobei der Analogkomparator ein erster Analogkomparator ist, der Mikrocontroller außerdem einen zweiten Analogkomparator mit einem mit einer Talstromreferenz verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei die Zählerschaltung ein erstes NOR-Gatter, ein zweites NOR-Gatter und ein UND-Gatter aufweist, wobei das erste NOR-Gatter einen mit dem Ausgang des ersten Analogkomparators verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei das erste NOR-Gatter einen mit einem Ausgang des zweiten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist, wobei das zweite NOR-Gatter einen mit dem Ausgang des zweiten Analogkomparators verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei das zweite NOR-Gatter einen mit einem Ausgang des ersten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist, und wobei das UND-Gatter einen mit dem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbundenen ersten Eingang und einen mit dem Ausgang des ersten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist.
A18. Verfahren zum Steuern eines Wandlers, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen eines pulsdichtemodulierten Ausgangssignals; Ausgeben eines Einschaltzeitsignals basierend auf dem pulsdichtemodulierten Ausgangssignal über einen Analogpfad; Durchführen eines Analogvergleichs eines gemessenen Stroms mit einer Spitzenstromreferenz; Ausgeben eines Ausschaltzeitsignals anstelle des Einschaltzeitsignals über den analogen Pfad als Reaktion auf die Feststellung, dass der gemessene Strom die Spitzenstromreferenz erreicht hat.
A19. Verfahren gemäß Beispiel A18, das außerdem aufweist: Ausgeben des Ausschaltzeitsignals anstelle des Einschaltzeitsignals für eine feste Zeitdauer; und erneutes Ausgeben des Einschaltzeitsignals als Reaktion darauf, dass die feste Zeitdauer endet.
A20. Verfahren gemäß einer beliebigen Kombination der Beispiele A18–19, das weiterhin aufweist: Durchführen eines Analogvergleichs des gemessenen Stroms mit einer Talstromreferenz; und erneutes Ausgeben eines Einschaltzeitsignals über den analogen Pfad als Reaktion auf die Feststellung, dass der gemessene Strom die Talstromreferenz erreicht hat.

Es wurden verschiedene Beispiele beschrieben. Diese und andere Beispiele liegen innerhalb des Bereichs der nachfolgenden Ansprüche.

Claims

Bauelement, das aufweist: einen Pulsdichtemodulator; einen Analogkomparator, der einen ersten Eingang aufweist, der mit einer Spitzenstromreferenz verbunden ist; eine Verbindungsschaltung, die einen ersten Eingang, der mit einem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Ausgang des Analogkomparators verbunden ist, aufweist; und einen Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung.
Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei der Analogkomparator einen zweiten Eingang aufweist, der mit einer Strommessleitung verbunden ist, einen Strom in einem Wandler zu messen, der mit dem Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung verbunden ist.
Bauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungsschaltung dazu ausgebildet ist, basierend auf der Spitzenstromreferenz ein Einschaltzeitsignal auszugeben.
Bauelement gemäß Anspruch 1, wobei die Verbindungsschaltung eine Steuerschaltung für eine feste Ausschaltzeit aufweist.
Bauelement gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsschaltung einen Zähler aufweist, der einen mit dem Ausgang des Analogkomparators verbundenen Eingang besitzt.
Bauelement gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Analogkomparator ein erster Analogkomparator ist, das Bauelement außerdem einen zweiten Analogkomparator mit einem mit einer Talstromreferenz verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei die Verbindungsschaltung dazu ausgebildet ist, basierend auf der Spitzenstromreferenz ein Einschaltzeitsignal auszugeben, sowie dazu, basierend auf der Talstromreferenz ein Ausschaltzeitsignal auszugeben.
Bauelement gemäß Anspruch 6, wobei die Verbindungsschaltung einen Timer aufweist, der einen mit dem Ausgang des ersten Analogkomparators verbundenen ersten Eingang und einen mit dem Ausgang des zweiten Analogkomparators verbundenen zweiten Eingang aufweist.
Bauelement gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Zählerschaltung ein erstes NOR-Gatter, ein zweites NOR-Gatter und ein UND-Gatter aufweist.
Bauelement gemäß Anspruch 8, wobei das erste NOR-Gatter einen mit dem Ausgang des ersten Analogkomparators verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei das erste NOR-Gatter einen mit einem Ausgang des zweiten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist, wobei das zweite NOR-Gatter einen mit dem Ausgang des zweiten Analogkomparators verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei das zweite NOR-Gatter einen mit einem Ausgang des ersten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist, und wobei das UND-Gatter einen mit dem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbundenen ersten Eingang und einen mit dem Ausgang des ersten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist.
Bauelement gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Spitzenstromreferenz einen ausgewählten Zielspitzenstromsollwert und eine auf dem ausgewählten Zielspitzenstromsollwert basierende analoge Spitzenstromreferenz aufweist.
Mikrocontroller, der aufweist: einen Pulsdichtemodulator; einen Analogkomparator, der einen ersten Eingang aufweist, der mit einer Spitzenstromreferenz verbunden ist; eine Verbindungsschaltung, die einen ersten Eingang, der mit einem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbunden ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Ausgang des Analogkomparators verbunden ist, aufweist; und einen Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung.
Mikrocontroller gemäß Anspruch 11, wobei der Analogkomparator einen zweiten Eingang aufweist, der mit einer Strommessleitung verbunden ist, einen Strom in einem Wandler zu messen, der mit dem Ausgangsanschluss der Verbindungsschaltung verbunden ist.
Mikrocontroller gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Verbindungsschaltung dazu ausgebildet ist, basierend auf der Spitzenstromreferenz ein Einschaltzeitsignal auszugeben.
Mikrocontroller gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Verbindungsschaltung eine Steuerschaltung für eine feste Ausschaltzeit aufweist.
Mikrocontroller gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Verbindungsschaltung einen Zähler aufweist, der einen mit dem Ausgang des Analogkomparators verbundenen Eingang besitzt.
Mikrocontroller gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Analogkomparator ein erster Analogkomparator ist, der Mikrocontroller außerdem einen zweiten Analogkomparator mit einem mit einer Talstromreferenz verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei die Verbindungsschaltung dazu ausgebildet ist, basierend auf der Spitzenstromreferenz ein Einschaltzeitsignal auszugeben, sowie dazu, basierend auf der Talstromreferenz ein Ausschaltzeitsignal auszugeben.
Mikrocontroller gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der Analogkomparator ein erster Analogkomparator ist, der Mikrocontroller außerdem einen zweiten Analogkomparator mit einem mit einer Talstromreferenz verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei die Zählerschaltung ein erstes NOR-Gatter, ein zweites NOR-Gatter und ein UND-Gatter aufweist, wobei das erste NOR-Gatter einen mit dem Ausgang des ersten Analogkomparators verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei das erste NOR-Gatter einen mit einem Ausgang des zweiten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist, wobei das zweite NOR-Gatter einen mit dem Ausgang des zweiten Analogkomparators verbundenen ersten Eingang aufweist, wobei das zweite NOR-Gatter einen mit einem Ausgang des ersten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist, und wobei das UND-Gatter einen mit dem Ausgang des Pulsdichtemodulators verbundenen ersten Eingang und einen mit dem Ausgang des ersten NOR-Gatters verbundenen zweiten Eingang aufweist.
Verfahren zum Steuern eines Wandlers, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen eines pulsdichtemodulierten Ausgangssignals; Ausgeben eines Einschaltzeitsignals basierend auf dem pulsdichtemodulierten Ausgangssignal über einen Analogpfad; Durchführen eines Analogvergleichs eines gemessenen Stroms mit einer Spitzenstromreferenz; Ausgeben eines Ausschaltzeitsignals anstelle des Einschaltzeitsignals über den analogen Pfad als Reaktion auf die Feststellung, dass der gemessene Strom die Spitzenstromreferenz erreicht hat.
Verfahren gemäß Anspruch 18, das außerdem aufweist: Ausgeben des Ausschaltzeitsignals anstelle des Einschaltzeitsignals für eine feste Zeitdauer; und erneutes Ausgeben des Einschaltzeitsignals als Reaktion darauf, dass die feste Zeitdauer endet.
Verfahren gemäß Anspruch 18 oder 19, das weiterhin aufweist: Durchführen eines Analogvergleichs des gemessenen Stroms mit einer Talstromreferenz; und erneutes Ausgeben eines Einschaltzeitsignals über den analogen Pfad als Reaktion auf die Feststellung, dass der gemessene Strom die Talstromreferenz erreicht hat.