DE102016213987A1 - Schnellübergangs-Schaltumsetzer mit Typ-III-Kompensation - Google Patents

Schnellübergangs-Schaltumsetzer mit Typ-III-Kompensation Download PDF

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Abstract

Eine Schaltung ist zum Verbessern der Antwort auf große Signale einer Steuerstufenschaltung eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers durch Vergrößern des Differentialeingangsbereichs eines Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung durch Segmentieren und Addieren eines Offsets zu der Fehlerverstärkereingabe und -ausgabe ausgelegt. Wenn eine Transiente detektiert wird, wird die Rückkopplungsspannung in mehreren Segmenten um mehrere Offsetspannungen versetzt, um eine Sättigung der Steuerstufenschaltung zu verhindern. Entgegenwirkende Offsetspannungen werden zu einer Ausgabe eines Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung addiert, um ein Überschwingen oder ein Unterschwingen zu verhindern. Ein Vorwärtskopplungskompensationssignals wird erzeugt, wobei die Amplitude des Signals auf mindestens einen festen Spannungspegel zwischen einer minimalen und einer maximalen Amplitude des Vorwärtskopplungskompensationssignals geklemmt wird. Das Vorwärtskopplungskompensationssignal wird zu der Ausgabe des Fehlerverstärkers addiert, um ein Ausgangsfehlersignal der Steuerstufenschaltung zu erzeugen, das zum Steuern des Modulierens der Eingangsleistungsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers ausgelegt ist.

Description

  • Verwandte Patentanmeldungen
  • Die US-Patentanmeldung mit der lfd. Nr. 15/064676, die am 9. März 2016 eingereicht wurde und demselben Inhaber zugeordnet ist wie die vorliegende Erfindung, ist hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen.
  • Technisches Gebiet
  • Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Differentialfehlerverstärker. Insbesondere bezieht sich diese Offenbarung auf Differentialfehlerverstärker mit einem schnellen Übergangsverhalten. Noch genauer betrifft diese Offenbarung einen Fehlerverstärker innerhalb einer Steuerstufenschaltung eines Gleichstrom/Gleichstrom-Schaltleistungsumsetzers.
  • Hintergrund
  • Typ-III-Kompensation wird häufig für den spannungsmodusge steuerten Gleichstrom/Gleichstrom-Schaltleistungsumsetzer verwendet, um eine größere Bandbreite als die Induktor-Kondensator-Resonanzfrequenz (LC-Resonanzfrequenz) des Gleichstrom/Gleichstrom-Schaltleistungsumsetzers zu erreichen. "Demystifying Type II and Type III Compensators Using Op-Amp and OTA for DC/DC Converters", S. W. Lee, Texas Instruments Application Report – SLVA662, Juli 2014, führt aus, dass es der Zweck des Hinzufügens einer Kompensation zu dem Fehlerverstärker eines Gleichstrom/Gleichstrom-Schaltleistungsumsetzers ist, einigen der in der Steuerung-zu-Ausgabe-Übertragungsfunktion enthaltenen Verstärkungen und Phasen entgegenzuwirken. Die Verstärkungen und Phasen können die Stabilität des Gleichstrom/Gleichstrom-Schaltleistungsumsetzers gefährden. Das letztendliche Ziel ist es, dafür zu sorgen, dass die gesamte Regelschleifen-Übertragungsfunktion (Steuerung-zu-Ausgabe verkettet mit dem Fehlerverstärker) den Stabilitätskriterien genügt.
  • Eine Typ-I-Kompensation hat einen einzelnen Pol auf der Basis eines Rückkopplungskondensators und eines Widerstands an dem Eingang eines Operationsverstärkers oder einer Impedanz an einem Ausgang eines Operationstranskonduktanzverstärkers mit dem Widerstand oder den Widerständen an dem Eingang des Operationstranskonduktanzverstärkers. Eine Typ-II-Kompensation hat zwei Pole und fügt einen Widerstands-Kapazitäts-Zweig (RC-Zweig) hinzu, um die Verstärkung zu glätten und den Phasengang im Mittelfrequenzbereich zu verbessern. Die erhöhte Phase wird durch Erhöhen der Trennung des Pols und der Nullstelle der Kompensation erreicht. Eine Typ-III-Kompensation weist, neben dem Pol-bei-null und zwei Nullstellen, zwei Pole auf. Die Typ-III-Kompensation wird verwendet, wenn mehr als 90 Grad an Phasensteigerung erforderlich ist. Durch Hinzufügen eines weiteren Pol-/Nullstellenpaares zu der Typ-II-Kompensation kann die Typ-III-Kompensation die Phase theoretisch bis zu 180 Grad steigern.
  • 1a ist ein Blockschaltbild eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers. 1b ist ein schematisches Diagramm einer Steuerstufenschaltung 5 des Standes der Technik des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a. Unter Bezugnahme auf 1a überträgt ein Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer Leistung von einer Source VIN zu einer Last, während er die an den Eingang der Schaltung angelegte Spannung und Stromstärke in eine Ausgangsspannung VOUT und einen Strom IOUT, die für die Last geeignet sind, umsetzt. Der Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer besteht aus einer Steuerstufenschaltung 5 und einer Leistungsstufe 10. Die Steuerstufenschaltung 5 empfängt erforderliche Rückkopplungssignale aus der Leistungsstufe 10 und eine Referenzspannung VREF und Steuersignale aus Systembetriebsfunktionen. Das Rückkopplungssignal VFB wird an einen Kompensator 20 angelegt, um die Phase und die Verstärkung des Rückkopplungssignals VFB zu korrigieren. Das kompensierte Rückkopplungssignal VCTRL wird an einen Fehlerverstärker 15 angelegt, um die Differenz zwischen dem kompensierten Rückkopplungssignal VCTRL und der Referenzspannung VREF zu bestimmen. Der Ausgangsanschluss 7 des Fehlerverstärkers 15 überträgt die Differenzausgangsspannung VDIF, die an den Modulator 25 der Leistungsstufe 10 angelegt werden soll. Der Modulator 25 vergleicht die Differenzausgangsspannung VDIF mit einer Rampenspannung VRAMP, um eine Pulsbreite der modulierten Eingangsspannung VMOD zu bestimmen. Die modulierte Eingangsspannung VMOD wird an den Filter 35 angelegt, um den Hochfrequenzanteil aus der modulierten Eingangsspannung VMOD zu entfernen, um die Ausgangsspannung VOUT des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers zu bestimmen.
  • Unter Bezugnahme auf 1b weist der Fehlerverstärker 15 der Steuerstufenschaltung 5 einen Transkonduktanzverstärker 17 auf. Der Transkonduktanzverstärker 17 empfängt das Rückkopplungssignal VFB an seinem invertierenden Anschluss (–) und die Referenzspannung VREF an seinem nichtinvertierenden Anschluss (+). Der Ausgang des Transkonduktanzverstärkers 17 ist mit einem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungswiderstands Rff und dem ersten Anschluss des Kompensationskondensators Cc verbunden. Der zweite Anschluss des Kompensationskondensators Cc ist mit der Massereferenzspannung verbunden. Der zweite Anschluss des Vorwärtskopplungswiderstands Rff ist mit dem Summierungsknoten 16 an dem Ausgang des Fehlerverstärkers 15 verbunden. Der Summierungsknoten 16 ist eine einzelne Verbindung zum Kombinieren des Ausgangssignals VOEA des Fehlerverstärkers 15 mit dem Ausgangssignal VCOMP des Kompensators 20. Die Summierung des Ausgangssignals VOEA des Fehlerverstärkers 15 und des Ausgangssignals VCOMP des Kompensators 20 liefert die Differenzausgangsspannung VDIF an den Anschluss 7 zur Übertragung an die Leistungsstufe 10.
  • Der Kompensator 20 addiert eine Vorwärtskopplungskompensation, die die Phasenreserve erhöht, die als die Differenz zwischen der Einsverstärkungs-Phasenverschiebung und –180 Grad, was der Punkt ist, an dem die Schleife instabil wird, definiert ist.
  • Der Verstärker 22 mit endlicher Verstärkung oder geringer Verstärkung empfängt das Rückkopplungssignal VFB an seinem invertierenden Anschluss (–) und die Referenzspannung VREF an seinem nichtinvertierenden Anschluss (+). Der Ausgang des Verstärkers mit endlicher Verstärkung 22 ist mit dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff verbunden. Der zweite Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff ist mit dem zweiten Anschluss des Vorwartskopplungswiderstands Rff verbunden und mit dem Ausgangsanschluss 7 des Fehlerverstärkers 15 verbunden, um die Differenzausgangsspannung VDIF an die Leistungsstufe 10 zu liefern.
  • 1c ist eine graphische Darstellung der Verstärkung und Phase über der Frequenz der Steuerstufenschaltung 5 des Standes der Technik des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a. Die Kurve 40 ist die Verstärkung des Fehlerverstärkers 15 und die Kurve 45 ist die Verstärkung des Kompensators 20. Die Gesamtverstärkung der Steuerstufenschaltung 5 ist in der Kurve 50 gezeigt. Der Kompensator 20 bildet eine Typ-III-Kompensation, die häufig für den Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer verwendet wird, um eine größere Bandbreite zu erreichen als die Last-Induktor-Kondensator-Resonanzfrequenz (Last-LC-Resonanzfrequenz). Die beiden Nullstellen 55 heben die Resonanzfrequenz des Induktors und des Ausgangskondensators auf und die 0-dB-Frequenz der gesamten Steuerstufenschaltung 5 kann höher als die Resonanzfrequenz sein. Der Vorwärtskopplungsweg des Kompensators 20 ist jedoch nur während der Vorwärtskopplungspol-Zeitkonstanten (etwa 3 Cff Rff) wirksam und zudem ist der Dynamikbereich durch die Leistungsversorgungsspannungsquelle VDD begrenzt.
  • 2 ist eine graphische Darstellung der Antwort auf große Signale des Fehlerverstärkers 15 und der Ausgangsspannung VOUT des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer von 1a, der die Steuerstufenschaltung des Standes der Technik aus 1b verwendet. Die Kurve 65 zeigt die Antwort der Ausgangsspannung VOC des Kompensators 20 auf eine große Last- und/oder Leitungstransiente. Die Kurve 70 zeigt die Ausgangsspannung VOEA des Fehlerverstärkers 15 und die Kurve 75 zeigt die Ausgangsspannung VDIF der Steuerstufenschaltung 5. Die Ausgangsspannung VDIF der Steuerstufenschaltung 5 ist die Differenzspannung zwischen der Referenzspannung VREF und dem Spannungspegel des kompensierten Rückkopplungssignals VCTRL.
  • Wenn eine Last- und/oder Leitungstransiente groß und/oder lang ist und die Ausgangsspannung VOUT nicht reguliert werden kann, während der Vorwärtskopplungsweg des Kompensators 20 wirksam ist, wird die Übergangsgeschwindigkeit durch den Hauptpol begrenzt, d. h. sie ist sehr langsam, und ein Überschwingen oder Unterschwingen 80 der Ausgangsspannung VOUT während der Transiente wird in der Zeit vor dem Zeitpunkt τ0 groß. Wenn die Antwort der Ausgangsspannung VOC des Kompensators 20 nicht mehr ansteigt, beginnt zu dem Zeitpunkt τ0 die Ausgangsspannung VOEA des Fehlerverstärkers 15 zu dominieren und die Ausgangsspannung VOUT des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers beginnt, auf ihren benötigten Spannungspegel zu steigen, und der Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer wird zu dem Zeitpunkt τ1 geregelt.
  • "Area- and Power-Efficient Monolithic Buck Converters with Pseudo-Type III Compensation", Wu, et al., IEEE Journal of Solid-State Circuits, Bd. 45, Nr. 8, Seiten 1446–1455, Aug. 2010, beschreibt monolithische PWM-Spannungsmodus-Abwärtsumsetzer mit neuartiger Pseudo-Typ-III-Kompensation (PT3-Kompensation). Die Kompensation hält das schnelle Lastübergangsverhalten des herkömmlichen Typ-III-Kompensators aufrecht; gleichzeitig wird die Typ-III-Kompensatorantwort durch Hinzufügen eines Hochverstärkungs-Niederfrequenz-Weges (über einen Fehlerverstärker) mit einem Moderatverstärkungs-Hochfrequenz-Weg (über einen Bandpassfilter) an den Eingängen des PWM-Komparators synthetisiert. Gefunden am 20. Januar 2016 bei: URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=8sarnumber=55184838sisnumber=5518480
  • Zusammenfassung
  • Eine Aufgabe dieser Offenbarung ist es, eine Schaltung zu schaffen, die dazu ausgelegt ist, eine schnellere Übergangsansprechzeit eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers bereitzustellen, so dass ein geringeres Überschwingen oder Unterschwingen der Ausgangsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers auftritt, wenn ein Last- und/oder Leitungstransientensignal groß ist.
  • Eine weitere Aufgabe dieser Offenbarung ist es, eine Schaltung und ein Verfahren zum Überwachen eines Eingangsanschlusses einer Steuerstufenschaltung eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers, um zu detektieren, ob ein großes Last- und/oder Leitungstransientensignal auftritt, zu schaffen.
  • Eine weitere Aufgabe dieser Offenbarung ist es, eine Schaltung und ein Verfahren zum Vergrößern des Differentialeingangsbereichs des Fehlerverstärkers einer Steuerstufenschaltung eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers zu schaffen.
  • Um zumindest eine dieser Aufgaben zu lösen, weist eine Steuerstufenschaltung innerhalb eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers eine Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung, einen programmierbaren Rückkopplungsspannungsoffsetgenerator, einen Fehlerverstärkerstromoffsetgenerator und eine Vorwärtskopplungskompensationsschaltung auf. Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung, die zum Überwachen einer Differenz zwischen einer Offsetrückkopplungsspannung, die aus der Ausgangsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers erzeugt wird und durch den Rückkopplungsspannungsoffsetgenerator versetzt wird, und einer Referenzspannung ausgelegt ist. Wenn die Eingangsspannungsüberwachungsvorrichtung ein großes Differential zwischen der Offsetrückkopplungsspannung und der Referenzspannung detektiert, wird eine Offsetspannung erzeugt, die zu einer Eingabe der Steuerstufenschaltung addiert werden soll, und es wird eine Offsetstromstärke erzeugt, die zu der Ausgabe des Fehlerverstärkers addiert werden soll. Der Ausgang des Vorwärtskopplungsverstärkers ist wahlweise mit einem Vorwärtskopplungskondensator der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren verbunden. Eine Vorwärtskopplungsspannungsquelle ist mit einem weiteren Vorwärtskopplungskondensator einer Gruppe von mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren verbunden, um die Ausgabe des Vorwärtskopplungsverstärkers auf einen festen Spannungspegel einzustellen, um zu bewirken, dass die Ausgabe des Fehlerverstärkers die Störung an der Fehlerverstärkerausgabe durch Segmentübergänge minimiert.
  • Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung weist eine erste Offsetspannungsquelle und eine zweite Offsetspannungsquelle auf. Ein negativer Anschluss der ersten Offsetspannungsquelle ist angeschlossen, um die Referenzspannung zu empfangen, und der positive Anschluss der ersten Offsetspannungsquelle ist mit einem invertierenden Anschluss einer ersten Komparatorschaltung verbunden. Ein positiver Anschluss der zweiten Offsetspannungsquelle ist angeschlossen, um die Referenzspannung zu empfangen, und der negative Anschluss der zweiten Offsetspannungsquelle ist mit einem invertierenden Anschluss einer zweiten Komparatorschaltung verbunden. Die erste und die zweite Offsetspannungsquelle legen positive und negative Spannungsgrenzen für die Offsetrückkopplungsspannung fest. Die Offsetrückkopplungsspannung wird an die nichtinvertierenden Anschlüsse des ersten und des zweiten Komparators angelegt. Wenn eine große Leitungs- und/oder Lasttransiente an dem Eingangsspannungsanschluss oder dem Ausgangsanschluss des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers auftritt, wird einer des ersten und des zweiten Komparatoren aktiviert, und der Ausgangsanschluss des aktivierten Komparators wird einen Signalpegel eines ersten logischen Zustands aufweisen und der Ausgangsanschluss des deaktivierten Komparators wird einen Signalpegel eines zweiten logischen Zustands aufweisen. Die Ausgangssignalpegel des ersten und des zweiten Komparators werden durch eine Steuerschleifenüberwachungs-Logikschaltung decodiert, die bestimmt, ob irgendeine Leitungs- und/oder Lasttransiente ein großer Anstieg oder ein großer Abfall ist. Die Steuerschleifenüberwachungs-Logikschaltung erzeugt Ausgangssteuersignale zum Erzeugen von mehr oder weniger Offsetspannung, um den Offset der Rückkopplungsspannung zu ändern. Ferner werden die Steuersignale die Offsetstromstärke des Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers modifizieren. Zusätzlich werden die Steuersignale den mindestens einen zusätzlichen Vorwärtskopplungskondensator auswählen, der zwischen dem Vorwärtskopplungsverstärkerausgang und dem Fehlerverstärkerausgang hinzugefügt wird.
  • In verschiedenen Ausführungsformen umfasst der programmierbare Rückkopplungsoffsetgenerator einen ohmschen Spannungsteiler mit einem ersten Eingangsanschluss, der das Rückkopplungssignal empfängt, und einem zweiten Eingangsanschluss, der mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden ist. Der ohmsche Teiler weist mehrere in Reihe geschaltete Widerstände auf. Eine erste anpassbare Stromquelle zum Erzeugen der Offsetrückkopplungsspannung einer ersten Polarität (positiv) weist einen ersten Anschluss, der mit der Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden ist, und einen zweiten Anschluss, der mit einem ersten Anschluss eines ersten Offset-Steuerschalters verbunden ist, auf. Der erste Offset-Steuerschalter weist einen zweiten Anschluss auf, der mit einem dritten Eingangsanschluss des ohmschen Spannungsteilers verbunden ist, der mit einer Verbindung von zwei Widerständen der mehreren in Reihe geschalteten Widerstände verbunden ist. Eine zweite anpassbare Stromquelle zum Erzeugen der Offsetrückkopplungsspannung einer zweiten Polarität (negativ) weist einen ersten Anschluss auf, der mit einem ersten Anschluss eines zweiten Offset-Steuerschalters verbunden ist. Der zweite Offset-Steuerschalter weist einen zweiten Anschluss auf, der mit dem zweiten Anschluss des ersten Offset-Steuerschalters und dem dritten Eingangsanschluss des ohmschen Spannungsteilers verbunden ist. Ein zweiter Anschluss der zweiten anpassbaren Stromquelle ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden. Ein Ausgang des Rückkopplungsoffsetgenerators ist mit einer Verbindung von zwei Widerständen der mehreren in Reihe geschalteten Widerstände und mit dem nichtinvertierenden Eingang des Fehlerverstärkers verbunden.
  • In anderen Ausführungsformen ist der Rückkopplungsoffsetgenerator als mehrere geschaltete Offsetstromquellen ausgebildet, die innerhalb des Fehlerverstärkers angeordnet sind. Die mehreren Offsetstromquellen weisen einen Steueranschluss auf, der es ermöglicht, eine ausgewählte Offsetstromquelle zu aktivieren, um den Schwellenwert des Fehlerverstärkers auf der Basis der zu erzeugenden Offsetrückkopplungsspannung zu modifizieren.
  • In wieder anderen Ausführungsformen ist die Rückkopplungsspannung an einen invertierenden Anschluss eines Operationsverstärkers angelegt und die Referenzspannungsquelle ist mit dem nichtinvertierenden Anschluss des Operationsverstärkers verbunden. Der Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers ist mit einem Gate eines Transistors eines ersten Leitfähigkeitstyps (PMOS) verbunden. Die Source des Transistors eines ersten Leitfähigkeitstyps (PMOS) ist mit der Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden. Der Drain des Transistors eines ersten Leitfähigkeitstyps (PMOS) ist mit einem ersten Anschluss eines ersten Widerstands eine Reihung von mehreren in Reihe geschalteten Widerstanden eines ohmschen Teilers verbunden. Ein zweiter Anschluss eines letzten Widerstands der Reihenschaltung von Widerständen des ohmschen Teilers ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden. Eine dritte Stromquelle weist einen ersten Anschluss, der mit der Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden ist, und einen zweiten Anschluss, der mit einem ersten Anschluss eines dritten Offset-Steuerschalters verbunden ist, auf. Der dritte Offset-Steuerschalter weist einen zweiten Anschluss auf, der mit einem dritten Eingangsanschluss des ohmschen Spannungsteilers verbunden ist und mit einer Verbindung von zwei Widerständen der Reihung von mehreren in Reihe geschalteten Widerständen verbunden ist. Eine vierte Stromquelle weist einen ersten Anschluss auf, der mit einem ersten Anschluss eines vierten Offset-Steuerschalters verbunden ist. Der vierte Offset-Steuerschalter weist einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss des dritten Offset-Steuerschalters und dem dritten Eingangsanschluss des ohmschen Spannungsteilers verbunden ist, auf. Ein zweiter Anschluss der vierten Stromquelle ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden. Ein Ausgangsanschluss des Rückkopplungsoffsetgenerators ist mit einer Verbindung von zwei Widerstanden der mehreren in Reihe geschalteten Widerstände und mit dem nichtinvertierenden Eingang des Fehlerverstärkers verbunden.
  • In weiteren Ausführungsformen umfasst der Offsetgenerator ferner mehrere Stromquellen, wobei eine erste Hälfte der mehreren Stromquellen einen ersten Anschluss aufweist, der mit einer Stromversorgungsspannungsquelle verbunden ist. Ein zweiter Anschluss jeder der ersten Hälfte der mehreren Stromquellen ist mit einem ersten Anschluss eines von mehreren Steuerschaltern verbunden. Ein erster Anschluss jeder der zweiten Hälfte der mehreren Stromquellen ist mit einem ersten Anschluss eines der Steuerschalter der mehreren Schalter verbunden. Ein zweiter Anschluss jeder der zweiten Hälfte der mehreren Stromquellen ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden.
  • Mehrere Widerstände sind miteinander in Reihe geschaltet. Ein erster Anschluss eines ersten Widerstands der in Reihe geschalteten mehreren Widerstände ist entweder mit der Referenzspannungsquelle oder mit der Rückkopplungsspannung verbunden. Ein zweiter Anschluss eines letzten Widerstands der mehreren in Reihe geschalteten Widerstände ist mit einem Eingang des Fehlerverstärkers verbunden. Ein zweiter Anschluss von zwei der mehreren Steuerschalter ist miteinander und mit dem gemeinsamen Anschluss von zwei Widerständen der mehreren in Reihe geschalteten Widerstände verbunden. Jeder der Schalter weist einen Steueranschluss auf, der ermöglicht, dass eine ausgewählte Stromquelle zu aktiviert wird, um den Spannungspegel der Rückkopplungsspannung oder der Referenzspannung zu versetzen.
  • Die Vorwärtskopplungskompensations-Steuerschaltung ist zwischen dem Ausgang des Vorwärtskopplungsverstärkers und mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren angeordnet. Jeder der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren weist einen ersten Anschluss auf, der zusammen miteinander verschaltet und mit dem Ausgangsanschluss der Steuerstufenschaltung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers verbunden ist. Ein zweiter Anschluss jedes der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren ist mit einem ersten Anschluss eines Schalters mehrerer Schalter verbunden. Ein zweiter Anschluss jedes der mehreren Schalter, der mit den mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren verbunden ist, ist mit dem Ausgang des Vorwärtskopplungsverstärkers verbunden. Eine Vorwartskopplungsmaximalspannungsquelle weist einen ersten Anschluss, der mit einem ersten Anschluss eines ersten Vorwärtskopplungsspannungswahlschalters verbunden ist, und einen zweiten Anschluss, der mit einer Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, auf. Ein zweiter Anschluss des ersten Vorwärtskopplungsspannungswahlschalters ist mit dem zweiten Anschluss eines der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren verbunden. Eine Vorwärtskopplungsmittelspannungsquelle weist einen ersten Anschluss, der mit einem ersten Anschluss eines zweiten Vorwärtskopplungsspannungswahlschalters verbunden ist, und einen zweiten Anschluss, der mit einer Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, auf. Ein zweiter Anschluss des zweiten Vorwärtskopplungsspannungswahlschalters ist mit dem zweiten Anschluss eines der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren verbunden. Eine Vorwärtskopplungsminimalspannungsquelle weist einen ersten Anschluss, der mit einem ersten Anschluss eines dritten Vorwärtskopplungsspannungswahlschalters verbunden ist, und einen zweiten Anschluss, der mit einer Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, auf. In verschiedenen Ausführungsformen fällt die Vorwärtskopplungsminimalspannungsquelle weg und der erste Anschluss des dritten Vorwärtskopplungsspannungswahlschalters ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden.
  • Jeder der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren und des ersten, zweiten und dritten Vorwärtskopplungsspannungswahlschalters weist einen Steueranschluss auf, der angeschlossen ist, um die Ausgangssteuersignale zu empfangen, die durch die Steuerschleifenüberwachungs-Logikschaltung erzeugt werden, die für eine jeweilige selektive Aktivierung der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren und des ersten, zweiten und dritten Vorwärtskopplungsspannungswahlschalters ausgelegt sind.
  • In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die mindestens eine dieser Aufgaben erfüllen, weist ein Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer eine Steuerstufenschaltung auf, die eine Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung, einen Rückkopplungsspannungsoffsetgenerator, einen Fehlerverstärkerstromoffsetgenerator und eine Vorwärtskopplungskompensationsschaltung wie oben beschrieben aufweist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die mindestens eine dieser Aufgaben erfüllen, wird ein Verfahren zum Verbessern der Antwort auf große Signale einer Steuerstufenschaltung eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers durch Erhöhen des Differentialeingangsbereichs des Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung durch Segmentieren und Addieren eines Offsets zu der Fehlerverstärkereingabe und -ausgabe bereitgestellt. Die Steuerstufenschaltung umfasst ein Überwachen einer Steuerschleife des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers, um eine Differenz zwischen einer Rückkopplungsspannung, die sich aus der Ausgangsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers bildet, und einer Referenzspannung zu bestimmen. Es wird aus der Differenz zwischen einer Rückkopplungsspannung, die sich aus der Ausgangsspannung bildet, und einer Referenzspannung bestimmt, dass an dem Eingangsanschluss oder dem Ausgangsanschluss Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers eine Transiente aufgetreten ist. Die aus der Ausgangsspannung gebildete Rückkopplungsspannung wird in mehreren Segmenten um mehrere Offsetspannungen versetzt, um eine Sättigung der Steuerstufenschaltung zu verhindern, wenn ein großes Transientensignal empfangen wird. Entgegenwirkende Offsetspannungen werden zu einer Ausgabe eines Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung addiert, die dazu ausgelegt sind, die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers aufrechtzuerhalten, um ein Überschwingen oder ein Unterschwingen zu verhindern. Ein Vorwärtskopplungskompensationssignal wird erzeugt, wobei die Amplitude des Signals auf mindestens einen festen Spannungspegel zwischen einer minimalen und einer maximalen Amplitude des Vorwärtskopplungskompensationssignals geklemmt wird. Das Vorwärtskopplungskompensationssignal wird zu der Ausgabe des Fehlerverstärkers addiert, um ein Ausgangsfehlersignal der Steuerstufenschaltung zu erzeugen, das zum Steuern der Modulation der Eingangsleistungsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers ausgelegt ist.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1a ist ein Blockdiagramm eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers.
  • 1b ist ein schematisches Diagramm einer Steuerstufenschaltung des Standes der Technik des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a.
  • 1c ist eine graphische Darstellung der Verstärkung und der Phase über der Frequenz der Steuerstufenschaltung des Standes der Technik des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a.
  • 2 ist ein Diagramm der Antwort auf große Signale des Fehlerverstärkers und der Ausgangsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a, der die Steuerstufenschaltung des Standes der Technik einsetzt.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm einer Steuerstufenschaltung, wie sie für einen Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer der vorliegenden Offenbarung von 1a implementiert ist.
  • 4a ist ein Diagramm der Übertragungsfunktion des Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung des Standes der Technik des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a.
  • 4b ist ein Diagramm der Übertragungsfunktion des Transkonduktanzverstärkers der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a.
  • 4c ist ein Diagramm der Übertragungsfunktion des Transkonduktanzverstärkers und der Offsetstromquelle der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a.
  • 4d ist ein Diagramm der Übertragungsfunktion des Vorwärtskopplungsverstärkers der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a.
  • 4e ist ein Diagramm der Übertragungsfunktion des Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a.
  • 5a, 5b, 5c, 5d-1 und 5d-2 sind schematische Darstellungen von Ausführungsformen von Eingangsoffsetgeneratoren, wie sie für die Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a implementiert sind.
  • 6a und 6b sind schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Vorwärtskopplungskondensator-Steuerschaltung, wie sie für die Steuerstufenschaltung implementiert ist, wie sie für einen Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer der vorliegenden Offenbarung implementiert ist.
  • 7a und 7b sind Graphen der Ausgangsspannung über der Zeit des Vorwärtskopplungsverstärkers der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a.
  • 8 ist ein Diagramm des Verhaltens der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung von 3 des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a.
  • 9 ist eine graphische Darstellung der Lasttransiente (1 mA bis 0,8 A) mit und ohne Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung von 3.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers der vorliegenden Offenbarung.
  • Genaue Beschreibung
  • Um die Antwort auf große Signale zu verbessern, vergrößert die Steuerstufenschaltung, wie sie für einen Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer der vorliegenden Erfindung implementiert ist, den Differentialeingangsbereich eines Fehlerverstärkers innerhalb der Steuerstufenschaltung durch Segmentieren der Fehlerverstärkereingabe und -ausgabe und Addieren eines Offsets.
  • 3 ist ein schematisches Diagramm der Steuerstufenschaltung 105, wie sie für einen Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer der vorliegenden Offenbarung implementiert ist, das das Segmentieren, das Addieren eines Offsets zu der Eingabe- und Ausgabe des Fehlerverstärkers 115 und das Hinzufügen zusätzlicher Vorwärtskopplungskondensatoren Cff1 und Cff2 zu der Kompensatorschaltung 120 zeigt. Die Steuerstufenschaltung ist ähnlich wie die Steuerstufenschaltung des Standes der Technik von 1b aufgebaut.
  • Die Steuerstufenschaltung 5 weist einen Fehlerverstärker 115 auf, der einen Transkonduktanzverstärker 117 umfasst. Der Transkonduktanzverstärker 117 empfängt das Offsetrückkopplungssignal VFB' an seinem invertierenden Anschluss (–) von dem Anschluss 125 und die Referenzspannung VREF an seinem nichtinvertierenden Anschluss (–) von dem Anschluss 130. Der Ausgang des Transkonduktanzverstärkers 117 ist mit einem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungswiderstands Rff und dem ersten Anschluss des Kompensationskondensators Cc verbunden. Der zweite Anschluss des Kompensationskondensators Cc ist mit der Massereferenzspannung verbunden. Der zweite Anschluss des Vorwärtskopplungswiderstands Rff ist mit dem Summierungsknoten 116 verbunden. Der Summierungsknoten 116 ist eine einzelne Verbindung zum Kombinieren des Ausgangssignals VOEA des Fehlerverstärkers 115 mit dem Ausgangssignal VCOMP des Kompensators 120. Die Summierung des Ausgangssignals VOEA des Fehlerverstärkers 115 und des Ausgangssignals VCOMP des Kompensators 120 liefert die Differenzausgangsspannung VDIF an den Anschluss 7 zur Übertragung an die Leistungsstufe 10. Da der Summierungsknoten 116 eine einfache Verbindung mit nichtphysischer Schaltung ist, ist er im Folgenden nicht weiter beschrieben.
  • Der Kompensator 120 fügt eine Vorwärtskopplungskompensation hinzu, die die Phasenreserve erhöht, die als die Differenz zwischen der Einsverstärkungs-Phasenverschiebung und –180° definiert ist, was der Punkt ist, an dem die Schleife instabil wird.
  • Der Vorwärtskopplungsverstärker mit endlicher Verstärkung 122 empfängt das Offsetrückkopplungssignal VFB' an seinem invertierenden Anschluss (–) und die Referenzspannung VREF an seinem nichtinvertierenden Anschluss (+). Der Ausgang des Vorwärtskopplungsverstärkers mit endlicher Verstärkung 122 ist mit dem ersten Anschluss der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren Cff1 und Cff2 über die Schalter SW1 und SW2 verbunden. Der zweite Anschluss jedes der Vorwärtskopplungskondensatoren Cff1 und Cff2 ist mit dem zweiten Anschluss des Vorwärtskopplungswiderstands Rff verbunden und mit dem Ausgangsanschluss 7 des Fehlerverstärkers 115 verbunden, um die Fehlerverstärkerspannung VOEA an die Leistungsstufe 10 zu liefern.
  • Der Anschluss 125 ist mit einem ersten Anschluss (+) der anpassbaren Offsetspannungsquelle 114 verbunden, so dass die anpassbare Offsetspannungsquelle 114 das Rückkopplungssignal VFB empfängt. Die anpassbare Offsetspannungsquelle 114 liefert eine Anpassungsspannung VADJ, die zu dem Rückkopplungssignal VFB addiert wird, um das Offsetrückkopplungssignal VFB' zu erzeugen. Der zweite Anschluss (–) der Offsetspannungsquelle 114 ist mit dem Eingang der Steuerstufenschaltung 105 verbunden, um das Offsetrückkopplungssignal VFB' an die Eingänge des Fehlerverstärkers 115 und des Kompensators 120 zu liefern. Der Anschluss 130 ist mit dem Eingang der Steuerstufenschaltung 105 verbunden, um die Referenzspannung VREF an die Eingänge des Fehlerverstärkers 115 und des Kompensators 120 zu liefern.
  • Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 empfängt das Offsetrückkopplungssignal VFB' und die Referenzspannung VREF. Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 ist dazu ausgelegt, zu bestimmen, dass eine große Transiente an der Leitung und/oder der Last des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers aufgetreten ist. Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 weist eine erste Offsetspannungsquelle 102 und eine zweite Offsetspannungsquelle 104 auf. Ein negativer Anschluss der ersten Offsetspannungsquelle 102 ist angeschlossen, um die Referenzspannung VREF zu empfangen, und der positive Anschluss der ersten Offsetspannungsquelle 102 ist mit einem invertierenden Anschluss einer ersten Komparatorschaltung 106 verbunden. Ein positiver Anschluss der zweiten Offsetspannungsquelle 104 ist angeschlossen, um die Referenzspannung VREF zu empfangen, und der negative Anschluss der zweiten Offsetspannungsquelle 104 ist mit einem invertierenden Anschluss einer zweiten Komparatorschaltung 108 verbunden. Die erste und die zweite Offsetspannungsquelle 102 und 104 legen eine positive Spannungsgrenze VOFF1 und eine negative Spannungsgrenze VOFF2 für das Rückkopplungssignal VFB fest. Das Offsetrückkopplungssignal VFB' wird an die nichtinvertierenden Anschlüsse der ersten und zweiten Komparatoren 106 und 108 angelegt. Wenn eine große Leitungs- und/oder Lasttransiente an dem Eingangsspannungsanschluss VIN oder dem Ausgangsanschluss VOUT des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers wie in 1a gezeigt auftritt, wird einer des ersten und des zweiten Komparators 106 und 108 aktiviert und der Ausgangsanschluss des aktivierten Komparators weist einen Signalpegel eines ersten logischen Zustands auf und der Ausgangsanschluss des deaktivierten Komparators weist einen Signalpegel eines zweiten logischen Zustands auf. Die Ausgangssignalpegel des ersten und des zweiten Komparators 106 und 108 werden durch eine Steuerschleifenüberwachungs-Logikschaltung 110 decodiert, die bestimmt, ob irgendeine Leitungs- und/oder Lasttransiente eine große Zunahme oder eine große Abnahme darstellt.
  • Der Ausgang 112 der Steuerschleifenüberwachungs-Logikschaltung 110 ist eine Programm-/Auswahlleitung. Die Programm-/Auswahlleitung 112 ist mindestens eine an die anpassbare Offsetspannungsquelle 114 angelegte Verbindung zum Steuern der Offsetspannung der auf das Rückkopplungssignal VFB zum Bestimmen des Offsetrückkopplungssignals VFB' angewendeten Segmente. Die Programm-/Auswahlleitung 112 ist mindestens eine an die Schalter SW1 und SW2 angelegte Verbindung zum Steuern der Vorwärtskopplungskompensation während eines Auftretens der großen Leitungs- und/oder Lasttransienten an dem Eingangsspannungsanschluss VIN oder dem Ausgangsanschluss VOUT des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers.
  • Der Transkonduktanzverstärker 117, der das Offset-Rückkopplungssignal VFB' empfängt, erfordert eine äquivalent, jedoch mit entgegengesetzten Polaritäten versetzte Offsetspannungen an dem Ausgangsanschluss 118 des Transkonduktanzverstärkers 117, um ein korrigiertes Ausgangssignal VOGM zu erzeugen. Eine Offsetstromquelle 119 ist mit dem Transkonduktanzverstärker 117 verbunden, um den Ausgangsoffsetstrom zu erzeugen, der die Offsetspannung über den Vorwärtskopplungswiderstand Rff entwickelt.
  • 4a ist ein Diagramm der Übertragungsfunktion des Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung des Standes der Technik des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a. 4b ist ein Diagramm der Übertragungsfunktion des Transkonduktanzverstärkers der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a. 4c ist ein Diagramm der Übertragungsfunktion des Transkonduktanzverstärkers und der Offsetstromquelle der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a. 4d ist ein Diagramm der Übertragungsfunktion des Vorwärtskopplungsverstärkers der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a. 4e ist ein Diagramm der Übertragungsfunktion des Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a.
  • In 4a ist die horizontale Achse 205 die Amplitude des Rückkopplungssignals VFB und die vertikale Achse 200 die Amplitude des Ausgangssignals VOEA des Fehlerverstärkers 15 des Standes der Technik, wie er in 1b gezeigt ist. Die Linie 210 stellt eine idealisierte Übertragungskennlinie des Rückkopplungssignals VFB über dem Ausgangssignal VOEA dar. Die Linie 215 stellt die tatsächliche Übertragungskennlinie des Rückkopplungssignals VFB über dem Ausgangssignal VOEA für 4a–4e dar. Wenn die Amplitude des Rückkopplungssignals VFB sehr groß wird, beginnt das Ausgangssignal VOEA abzuflachen, wenn der Verstärker beginnt, in die Sättigung zu gelangen.
  • Unter Bezugnahme auf 3 und 4b ist die horizontale Achse 205 die Amplitude des Rückkopplungssignals VFB und die vertikale Achse 220 die Amplitude des Ausgangssignals VOEA des Fehlerverstärkers 115. Die Linie 210 stellt eine idealisierte Übertragungskennlinie des Rückkopplungssignals VFB über dem Transkonduktanzverstärker-Ausgangssignal VOGM dar. Die Größe des Rückkopplungssignals VFB wird nun, wie mit der Linie 225 gezeigt, segmentiert, sobald die Größe des Rückkopplungssignals VFB einen relativ hohen Pegel erreicht hat und sich das Ausgangssignal VOGM dem Sättigungspegel nähert. Die Segmentierung des Rückkopplungssignals VFB wird durch Addieren von Spannungsoffsets 230 und 235 zu dem Rückkopplungssignal VFB erreicht.
  • Unter Bezugnahme auf die 3 und 4c ist die horizontale Achse 205 die Amplitude des Rückkopplungssignals VFB und die vertikale Achse 240 die Amplitude des Ausgangssignals VOGM des Transkonduktanzverstärkers 117 plus der Offsetstromquelle 119. Die Linie 212 stellt eine idealisierte Übertragungskennlinie des Rückkopplungssignals VFB über dem Ausgangssignal VOGM des Transkonduktanzverstärkers 117 dar. Der Transkonduktanzverstärker 117 empfängt das Offsetrückkopplungssignal VFB', wie es in Zeile 225 gezeigt ist, und erfordert daher äquivalente, jedoch mit entgegengesetzter Polarität versehene Offsetspannungen 270 und 275 an dem Ausgangsspannungsanschluss des Transkonduktanzverstärkers 117, um ein korrigiertes Ausgangssignal VOEA zu erzeugen.
  • Unter Bezugnahme auf 3 und 4d ist der Einfluss des Offsetspannungspegels in dem Vorwärtskopplungsweg für die Kompensationsschaltung 120 nicht wichtig, so dass die Gegenoffsetspannung nicht an das Vorwärtskopplungsausgangssignal Vff angewendet wird. Die Auswahl der Vorwärtskopplungskondensatoren und die Addition der Vorwärtskopplungsspannungsquellen sind nachfolgend beschrieben.
  • Unter Bezugnahme auf 3 und 4e ist die horizontale Achse 207 die Amplitude der Differenzspannung zwischen dem Rückkopplungssignal VFB und der Referenzspannung VREF. Die vertikale Achse 220 ist die Amplitude des Ausgangssignals VOEA des Fehlerverstärkers 115. Der Eingangsbereich ist wie gezeigt die Differenz zwischen der tatsächlichen Übertragungskennlinie des Rückkopplungssignals VFB über dem Ausgangssignal VOEA und der erhöhten Übertragungskennlinie 285 und 290 des Kompensators 120. Der Eingangsbereich des Kompensators 120 kann durch Erhöhen der Anzahl von Segmenten der Offsetspannungen, die auf das Rückkopplungssignal VFB angewendet werden, vergrößert werden.
  • 5a, 5b, 5c, 5d-1 und 5d-2 sind schematische Darstellungen von Ausführungsformen von Eingangsoffsetgeneratoren, wie sie für die Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung implementiert sind. Unter Bezugnahme auf 5a ist das Rückkopplungssignal VFB mit einem ersten Anschluss eines Spannungsteilers 140 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Spannungsteilers 140 ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden. Der Spannungsteiler ist aus mehreren in Reihe geschalteten Widerständen gebildet. Bei der Implementierung von 5a sind drei in Reihe geschaltete Widerstände R1, R2 und R3 vorhanden. Ein dritter Anschluss 135 ist an einer Verbindung des zweiten Widerstands R2 und des dritten Widerstands R3 ausgebildet, um das Offsetrückkopplungssignal VFB' an die Steuerstufenschaltung 105 zu liefern.
  • Eine erste anpassbare Stromquelle I1 weist einen ersten Anschluss, der mit einer Stromversorgungsspannungsquelle VDD verbunden ist, und einen zweiten Anschluss, der mit einem ersten Anschluss eines dritten Schalters SW3 verbunden ist, auf. Ein zweiter Anschluss des dritten Schalters SW3 ist mit dem vierten Anschluss des Spannungsteilers 140 verbunden, der mit einer Verbindung des ersten Widerstandes R1 und des zweiten Widerstands R2 verbunden ist. Eine zweite anpassbare Stromquelle I2 weist einen ersten Anschluss auf, der mit einem ersten Anschluss eines vierten Schalters SW4 verbunden ist, und ein zweiter Anschluss des vierten Schalters SW4 ist mit der Verbindung des zweiten Anschlusses des dritten Schalters SW3 und des vierten Anschlusses des Spannungsteilers 140 verbunden. Der zweite Anschluss der zweiten anpassbaren Stromquelle I2 ist mit der Massereferenzspannung verbunden.
  • Die Steueranschlüsse der ersten anpassbaren Stromquelle I1 und der zweiten anpassbaren Stromquelle I2 sind mit der Programmleitung 112b verbunden. Die Programmleitung 112b ist mindestens eine an die erste anpassbare Stromquelle I1 und die zweite anpassbare Stromquelle I2 angelegte Verbindung zum Programmieren der Stromstärkepegel und damit der Offsetspannung der Offsetrückkopplungsspannung VFB'. Die Steueranschlüsse der Schalter SW3 und SW4 sind mit der Auswahlleitung 112a verbunden. Die Auswahlleitung 112a ist mindestens eine an die Schalter SW3 und SW4 angelegte Verbindung zum Aktivieren der ersten anpassbaren Stromquelle I1 und der zweiten anpassbaren Stromquelle I2 und legt somit die Polarität der Offsetrückkopplungsspannung VFB' fest.
  • Unter Bezugnahme auf 5b wird die Offset-Rückkopplungsspannung VFB' innerhalb des Transkonduktanzverstärkers 117 erzeugt. Das Differentialpaar der PMOS-Transistoren MP1 und MP2 bildet den Transkonduktanzverstärker. Das Rückkopplungssignal VFB wird an das Gate des PMOS-Transistors MP1 angelegt und die Referenzspannung VREF wird an das Gate des PMOS-Transistors MP2 angelegt. Der Laststromspiegel ist aus den NMOS-Transistoren MN1 und MN2 gebildet. Drain und Gate des NMOS-Transistors MN1 sind miteinander verbunden und mit dem Drain des PMOS-Transistors MP1 verbunden, um den invertierenden Ausgang VO– zu bilden. Der diodenverbundene Transistor MN1 bildet den Referenzschenkel des Laststromspiegels und der NMOS-Transistor MN2 bildet den Spiegelschenkel des Laststromspiegels. Das Gate des NMOS-Transistors MN2 ist mit dem Drain und dem Gate des NMOS-Transistors MN1 verbunden. Die Sources der NMOS-Transistoren MN1 und MN2 sind mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden. Der Drain des NMOS-Transistors MN2 ist mit dem Drain des PMOS-Transistors MP2 verbunden, um das nichtinvertierende Ausgangssignal VO+ zu bilden.
  • Bei einem herkömmlichen Transkonduktanzverstärker sind die Sources der PMOS-Transistoren MP1 und MP2 miteinander und mit einer einzigen Stromquelle I4 verbunden. Um die notwendige Offsetspannung für das Rückkopplungssignal VFB zu liefern, ist die Source der PMOS-Transistoren MP1 mit einem ersten Anschluss des Widerstands R4 verbunden und die Source der PMOS-Transistoren MP2 mit einem ersten Anschluss des Widerstands R5 verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Widerstände R4 und R5 sind miteinander verbunden. Die effektive Offsetspannung wird selektiv durch die anpassbaren Stromquellen I3, I5, I6 und I7 erzeugt. Die gemeinsame Verbindung der Source der PMOS-Transistoren MP1 und des ersten Anschlusses des Widerstands R4 ist mit dem ersten Anschluss eines Schalters SW5 verbunden. Der zweite Anschluss eines Schalters SW5 ist mit einem ersten Anschluss der Stromquelle I3 verbunden und der zweite Anschluss der Stromquelle I3 ist mit der Stromversorgungsspannungsquelle VDD verbunden. Die gemeinsame Verbindung der Source der PMOS-Transistoren MP1 und des ersten Anschlusses des Widerstands R4 ist ebenfalls mit dem ersten Anschluss eines Schalters SW7 verbunden. Der zweite Anschluss eines Schalters SW7 ist mit einem ersten Anschluss der Stromquelle I6 verbunden und der zweite Anschluss der Stromquelle I6 ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden. Die gemeinsam verbundenen zweiten Anschlüsse der Widerstände R4 und R5 sind mit einem ersten Anschluss der Stromquelle I4 verbunden. Der zweite Anschluss der Stromquelle I4 ist mit der Versorgungsspannungsquelle VDD verbunden. Die gemeinsame Verbindung der Source der PMOS-Transistoren MP2 und des ersten Anschlusses des Widerstands R5 ist mit dem ersten Anschluss eines Schalters SW6 verbunden. Der zweite Anschluss eines Schalters SW6 ist mit einem ersten Anschluss der Stromquelle I5 verbunden und der zweite Anschluss der Stromquelle I5 ist mit der Versorgungsspannungsquelle VDD verbunden. Die gemeinsame Verbindung der Source der PMOS-Transistoren MP2 und des ersten Anschlusses des Widerstands R5 ist ebenfalls mit dem ersten Anschluss eines Schalters SW8 verbunden. Der zweite Anschluss eines Schalters SW8 ist mit einem ersten Anschluss der Stromquelle I7 verbunden und der zweite Anschluss der Stromquelle I7 ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden.
  • Die Steueranschlüsse der Schalter SW5, SW6, SW7 und SW8 sind mit der Auswahlleitung 112a verbunden. Die Auswahlleitung 112a ist mindestens eine an die Schalter SW5, SW6, SW7 und SW8 angelegte Verbindung zum selektiven Aktivieren der anpassbaren Stromquellen I3, I5, I6 und I7 und stellt somit die Polarität des Offsets der Referenzspannung VFB ein. Wenn SW5 und SW8 aktiviert sind, wird eine negative Offsetspannung (R4 + R5) × I3 mit I3 = I7 an das Rückkopplungssignal VFB gegeben. Wenn SW6 und SW7 aktiviert sind, wird eine positive Offsetspannung (R4 + R5) × I5 mit I5 = I6 an das Rückkopplungssignal VFB gegeben. Die Steueranschlüsse der anpassbaren Stromquellen I3, I5, I6 und I7 sind mit der Programmleitung 112b verbunden. Die Programmleitung 112b ist mindestens eine an die anpassbaren Stromquellen I3, I5, I6 und I7 angelegte Verbindung zum Programmieren der Stromstärkepegel und damit des an die Rückkopplungsspannung VFB angelegten Offsetspannungspegels.
  • Unter Bezugnahme auf 5c verwendet der Offsetgenerator einen Widerstandsteiler 155 aus einem Digital/Analog-Umsetzer, der in der Schaltung zum Erzeugen der Referenzspannung VREF verwendet wird. Der Spannungsteiler ist aus mehreren in Reihe geschalteten Widerständen R11, R12, ..., Rn gebildet. Ein erster Anschluss des Spannungsteilers 155 verbindet einen ersten Anschluss des ersten Widerstands R11 des Spannungsteilers 155 mit einem Drain eines PMOS-Transistors MP3. Ein zweiter Anschluss des Spannungsteilers 155 verbindet einen ersten Anschluss des letzten Widerstands Rn des Spannungsteilers 155 mit dem Massereferenzspannungspegel. Ein dritter Anschluss 160 ist an einer Verbindung von zwei der in Reihe geschalteten Widerstände R11, R12, ..., Rn des Spannungsteilers 155 ausgebildet, um die Offset-Referenzspannung VREF' an die Steuerstufenschaltung 105 zu liefern.
  • Der Anschluss 130 legt die Referenzspannung VREF an einen invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 150 an. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 150 ist mit einer Verbindung von zweien der Widerstände des ohmschen Teilers 155 verbunden, um eine Rückkopplung aus dem Widerstandsteiler 155 zu dem Operationsverstärker 150 bereitzustellen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 150 ist mit dem Gate des PMOS-Transistors MP3 verbunden. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 150 liefert eine Vorspannung für den PMOS-Transistor MP3, um die Stromstärke durch den Widerstandsteiler 155 zu steuern.
  • Ein erster Anschluss einer anpassbaren Stromquelle I8 ist mit der Stromversorgungsspannungsquelle VDD verbunden und ein zweiter Anschluss der anpassbaren Stromquelle I8 ist mit einem ersten Anschluss des Schalters SW9 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Schalters SW9 ist mit einem ersten Anschluss des Schalters SW10 verbunden. Der zweite Anschluss des Schalters SW10 ist mit einem ersten Anschluss der anpassbaren Stromquelle I9 verbunden und der zweite Anschluss der anpassbaren Stromquelle I9 ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden. Die gemeinsame Verbindung des zweiten Anschlusses des Schalters SW9 und des ersten Anschlusses des Schalters SW10 ist mit einer Verbindung eines Paares von Widerständen des Widerstandsteilers 155 verbunden, um selektiv eine Stromstärke an den Widerstandsteiler 155 zu liefern, um den notwendigen Offset für die Referenzspannung VREF zu erzeugen. Die Steueranschlüsse der Stromquelle I8 und der Stromquelle I9 sind mit der Programmleitung 112b verbunden. Die Programmleitung 112b ist mindestens eine an die anpassbare Stromquelle I8 und die anpassbare Stromquelle I9 angelegte Verbindung zum Programmieren der Stromstärkepegel und damit der Offsetspannung der Offsetreferenzspannung VREF'. Die Steueranschlüsse der Schalter SW9 und SW10 sind mit der Auswahlleitung 112a verbunden. Die Auswahlleitung 112a ist mindestens eine an die Schalter SW9 und SW10 angelegte Verbindung zum Aktivieren der anpassbaren Stromquelle I8 und der anpassbaren Stromquelle I9 und legt somit die Polarität der Offsetreferenzspannung VREF' fest.
  • Für eine Verallgemeinerung eines Offsetgenerators, der für das Offsetrückkopplungssignal VFB' mehrere Offsets zur Verfügung stellt, um mehrere Segmente für den Ausgang VOEA der Steuerstufenschaltung 105 zu erzeugen, wird auf 5d-1 Bezug genommen. Mehrere Widerstände R13, ..., R1n sind miteinander in Reihe geschaltet. Der erste Anschluss des ersten Widerstandes R13 ist mit dem Anschluss 130 zum Empfangen des Rückkopplungssignals VFB verbunden. Der zweite Anschluss des Widerstands R1n ist mit dem Anschluss 160 verbunden, um das Offsetrückkopplungssignal VFB an die Steuerstufenschaltung 105 zu liefern. Die ersten Anschlüsse der anpassbaren Stromquellen I10, I11, ... und I1m sind mit der Leistungsversorgungsspannungsquelle VDD verbunden. Die zweiten Anschlüsse der anpassbaren Stromquellen I10, I11, ... und I1m sind mit den ersten Anschlüssen der Schalter SW11, SW12, ..., SW1m verbunden, und die zweiten Anschlüsse der Schalter SW11, SW12, ..., SW1m sind mit den ersten Anschlüssen der Schalter SW13, SW14, ..., SW1n verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Schalter SW13, SW14, ..., SW1n sind mit den ersten Anschlüssen der anpassbaren Stromquellen I12, I13, ... und I1n verbunden und die zweiten Anschlüsse der anpassbaren Stromquellen I12, I13, ... und I1n sind mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden.
  • Die Verbindung des zweiten Anschlusses des Schalters SW11 und des ersten Anschlusses des Schalters SW13 ist mit dem ersten Anschluss des Widerstands R13 verbunden. In ähnlicher Weise sind die Verbindungen des zweiten Anschlusses der Schalter SW12, ... und der ersten Anschlüsse der Schalter SW14, ... mit den Verbindungen der mehreren Widerstände R13, ..., R1n verbunden. Schließlich ist die Verbindung des zweiten Anschlusses des Schalters SW1m und des ersten Anschlusses des Schalters SW1n mit dem zweiten Anschluss des Widerstands R1n und dem Ausgangsanschluss 160 verbunden, um die Offsetrückkopplungsspannung VFB' bereitzustellen. Die Steueranschlüsse der Schalter SW11, SW12, ..., SW1m und der Schalter SW13, SW14, ..., SW1n sind mit der Auswahlleitung 112a verbunden. Die Auswahlleitung 112a ist mindestens eine an die Schalter SW11, SW12, ..., SW1m und die Schalter SW13, SW14, ..., SW1n angelegte Verbindung zum Aktivieren der anpassbaren Stromquellen I10, I11, ..., I1m und der anpassbaren Stromquellen I12, I13, ... und I1n, um so die Polarität des Offset-Rückkopplungssignals VFB' festzulegen. Die Steueranschlüsse der anpassbaren Stromquellen I10, I11, ..., I1m und der anpassbaren Stromquellen I12, I13, ... und I1n sind mit der Programmleitung 112b verbunden, um so die Amplitude der Offsetspannung für das Offsetrückkopplungssignal VFB festzulegen.
  • Es ist zu beachten, dass der Anschluss 130 das Rückkopplungssignal VFB an den ersten Anschluss des ersten Widerstands R13 anlegt. Wenn jedoch die Referenzspannung VREF an den ersten Anschluss des ersten Widerstandes R13 angelegt ist, ist die Ausgangsspannung die Offsetreferenzspannung VREF' und erzeugt die Segmente zum Vergrößern des Differentialeingangsbereichs der Steuerstufenschaltung 105.
  • Unter Bezugnahme auf 5d-2 ist der Offsetgenerator 114 eine vereinfachte Version des Offsetgenerators 114 von 5d-1. In diesem Fall gibt es einen einzigen Widerstand R13, dessen erster Anschluss mit dem Anschluss 130 verbunden ist, um das Rückkopplungssignal VFB zu empfangen. Der zweite Anschluss des Widerstands R13 ist mit dem Anschluss 160 verbunden, um das Offsetrückkopplungssignal VFB' an die Steuerstufenschaltung 105 zu übertragen. Die ersten Anschlüsse der anpassbaren Stromquellen I10 und I11 sind mit der Versorgungsspannungsquelle VDD verbunden. Die zweiten Anschlüsse der anpassbaren Stromquellen I10 und I11 sind mit den ersten Anschlüssen der Schalter SW11 bzw. SW12 verbunden und die zweiten Anschlüsse der Schalter SW11 und SW12 sind mit den ersten Anschlüssen der Schalter SW13 bzw. SW14 verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Schalter SW13 und SW14 sind mit den ersten Anschlüssen der anpassbaren Stromquellen I12 bzw. I13 verbunden und die zweiten Anschlüsse der anpassbaren Stromquellen I12 und I13 sind mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden.
  • Die Verbindung des zweiten Anschlusses des Schalters SW11 und des ersten Anschlusses des Schalters SW13 ist mit dem ersten Anschluss des Widerstands R13 verbunden. In ähnlicher Weise sind die Anschlüsse des zweiten Anschlusses der Schalter SW12 und des ersten Anschlusses des Schalters SW14 mit dem zweiten Anschluss des Widerstands R13 und dem Ausgangsanschluss 160 verbunden, um die Offsetrückkopplungsspannung VFB' bereitzustellen.
  • Die Auswahlleitung 112a ist mindestens eine an die Schalter SW11 und SW12 und die Schalter SW13 und SW14 angelegte Verbindung zum Aktivieren der anpassbaren Stromquellen I10 und I11 sowie der anpassbaren Stromquellen I12 und I13, um so die Polarität des Offsetrückkopplungssignals VFB' festzulegen. Die Steueranschlüsse der anpassbaren Stromquellen I10 und I11 sowie der anpassbaren Stromquellen I12 und I13 sind mit der Programmleitung 112b verbunden, um so die Amplitude der Offsetspannung für das Offsetrückkopplungssignal VFB' festzulegen.
  • 6a und 6b sind schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Vorwärtskopplungskondensator-Steuerschaltung der Steuerstufenschaltung, wie sie für einen Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer der vorliegenden Offenbarung implementiert ist. Für eine Verallgemeinerung der Vorwärtskopplungskondensator-Steuerschaltung der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung wird auf 6a Bezug genommen. Der Ausgang des Vorwärtskopplungsverstärkers 122 des Kompensators 120 ist mit den ersten Anschlüssen der Schalter SW21, SW22, ..., SW2n verbunden und die zweiten Anschlüsse der Schalter SW21, SW22, ..., SW2n sind mit den ersten Anschlüssen der Kondensatoren Cff1, Cff2, ..., Cffn verbunden. Die ersten Anschlüsse (+) der Spannungsquellen 175a, 175b, ..., 175n-1, 175n sind mit den ersten Anschlüssen der Schalter SW31, SW32, ..., SW3n verbunden. Die zweiten Anschlüsse (–) der Spannungsquellen 175a, 175b, ..., 175n-1, 175n sind mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Schalter SW31, SW32, ..., SW3n sind mit den ersten Anschlüssen der Kondensatoren Cff1, Cff2, ..., Cffn verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Kondensatoren Cff1, Cff2, ..., Cffn sind miteinander zusammengeschaltet und mit dem Ausgang des Fehlerverstärkers 115 verbunden, der mit dem Anschluss 7 verbunden ist, der die Steuerschaltungs-Differenzausgangsspannung VDIF an den Eingang der Leistungsstufe 10 von 1a liefert. Die Auswahlleitung 112a ist mit dem Steueranschluss der Schalter SW21, SW22, ..., SW2n und der Schalter SW31, SW32, ..., SW3n verbunden, um auszuwählen, welcher der Kondensatoren Cff1, Cff2, ..., Cffn mit dem Vorwärtskopplungs-Operationsverstärker 122 und welche der Spannungsquellen 175a, 175b, ..., 175n-1, 175n mit den Kondensatoren Cff1, Cff2, ..., Cffn verbunden sind. Die Anzahl der Kondensatoren Cff1, Cff2, ..., Cffn wird durch die Anzahl der gewünschten Segmente zum Vergrößern des Eingangsbereichs der Steuerstufenschaltung 105 von 3 bestimmt.
  • Für eine Implementierung der Vorwärtskopplungs-Steuerschaltung der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung wird auf 6 Bezug genommen. Die Anzahl der Kondensatoren Cff1, Cff2, ..., Cffn ist kleiner als die gewünschte Anzahl von Stufen. In diesem Fall ist der Bedarf drei Segmente in der Übertragungskurve und somit zwei Vorwärtskopplungskondensatoren Cff1 und Cff2. Die minimale Spannung wird zu null Volt oder zu dem Pegel der Massereferenzspannungsquelle bestimmt. Daher wird die Spannungsquelle 175n auf null Volt gesetzt oder weggelassen und der erste Anschluss des Schalters SW31 ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden. Die Mittelpegel-Vorwärtskopplungsspannungsquelle Vff_MID ist mit ihrem ersten Anschluss mit dem ersten Anschluss des Schalters SW20 verbunden. Der zweite Anschluss des Schalters SW20 ist mit dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators CFF1 verbunden. Der Ausgang des Vorwärtskopplungsverstärkers 122 ist mit dem ersten Anschluss des Schalters SW21 verbunden. Der zweite Anschluss des Schalters SW21 ist mit dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators CFF1 verbunden. Der erste Anschluss des Schalters SW22 ist mit dem Ausgang des Vorwärtskopplungsverstärkers 122 verbunden. Der erste Anschluss der Spannungsquelle 180 ist mit dem ersten Anschluss des Schalters SW30 verbunden. Der zweite Anschluss der Spannungsquelle 180 ist mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Schalter SW22, SW30 und SW31 sind mit dem ersten Anschluss des Kondensators CFF2 verbunden. Die zweiten Anschlüsse der Kondensatoren CFF1 und CFF2 sind zusammengeschaltet und mit dem Ausgang 7 der Steuerstufenschaltung 105 verbunden, um die Differenzausgangsspannung VDIF an die Leistungsstufe 10 von 1a zu übertragen.
  • Die Auswahlleitung 112a ist mit den Steueranschlüssen der Schalter SW21, SW22, SW30 und SW31 verbunden, um auszuwählen, welche der Kondensatoren Cff1 und Cff2 mit dem Vorwärtsverstärker 122 verbunden sind und welche der Spannungsquellen 175a und 175b mit den Kondensatoren Cff1 und Cff2 verbunden sind. Die beiden Kondensatoren Cff1 und Cff2 zeigen an, dass zwei Segmente zum Vergrößern des Eingangsbereichs der Steuerstufenschaltung 105 von 3 vorhanden sind.
  • 7a und 7b sind graphische Darstellungen der Ausgangsspannung über der Zeit der Vorwärtskopplungskompensatorschaltung 120 der Steuerstufenschaltung 105 des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers der vorliegenden Offenbarung. Vor dem Auftreten der großen positiven transienten Spannung zu dem Zeitpunkt τ0 ist die Differenzeingabe des Fehlerverstärkers 115 klein und der Vorwärtskopplungskondensator Cff2 ist mit dem Ausgang des Vorwärtsverstärkers 122 über den Schalter SW22 verbunden. Der Schalter SW20 wird aktiviert, um die Mittelspannungsquelle 175a mit dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff1 zu verbinden. Der Spannungspegel VC1 ist somit auf den Spannungspegel VFF_MID der Mittelspannungsquelle 175a festgelegt. Der Spannungspegel VFF_MID der Mittelpegelspannungsquelle 175a ist gleich der Amplitude des Ausgangssignals des Vorwärtskopplungsverstärkers 122, wenn die Amplitudendifferenz zwischen dem Rückkopplungssignal VFB und der Referenzspannung VREF null (0) ist.
  • In 7a detektiert die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100, dass eine große positive Transiente an dem Ausgang des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers zum Zeitpunkt τ1 aufgetreten ist. Der Schalter SW22 wird deaktiviert und der Schalter SW30 wird aktiviert, um den ersten Anschluss der Maximalpegelspannungsquelle 175b mit dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff2 zu verbinden. Der Spannungspegel Vff_MAX der Maximalpegelspannungsquelle 175b ist die maximale Amplitude des Ausgangssignals des Vorwärtskopplungsverstärkers 122. Der Schalter SW20 wird deaktiviert, und der Schalter SW21 wird aktiviert, um den Ausgang des Vorwärtskopplungsverstärkers 122 mit dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff1 zu verbinden. Der Spannungspegel VCOMP des Kompensators 120 beginnt in Richtung der maximalen Spannung der Ausgabe des Vorwärtskopplungsverstärkers 122 anzusteigen, wenn die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 eine große positive Transiente zu dem Zeitpunkt τ1 detektiert. Der Spannungspegel VCOMP fällt dann auf den Pegel des Spannungspegels VC1 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff1. Der Spannungspegel VCOMP steigt dann auf den Spannungspegel VC2 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff2 an, der auf den Spannungspegel Vff_MAX der Maximalpegelspannungsquelle 175b eingestellt ist.
  • In 7b detektiert die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100, dass eine große negative Transiente an dem Ausgang des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers zu dem Zeitpunkt τ1 aufgetreten ist. Der Schalter SW22 wird deaktiviert und der Schalter SW31 wird aktiviert, um die Massereferenzspannungsquelle mit dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff2 zu verbinden. Die Massereferenzspannungsquelle ist die minimale Amplitude der Ausgabe des Vorwärtskopplungsverstärkers 122. Der Schalter SW20 wird deaktiviert und der Schalter SW21 wird aktiviert, um den Ausgang des Vorwärtskopplungsverstärkers 122 mit dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff1 zu verbinden. Der Spannungspegel VCOMP des Kompensators 120 beginnt auf die Massereferenzspannungsquelle zu fallen, wenn die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 detektiert, dass die große negative Transiente zu dem Zeitpunkt τ1 vorhanden ist. Der Spannungspegel VCOMP steigt dann auf den Pegel des Spannungspegels VC1 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff1 an. Der Spannungspegel VCOMP fällt dann auf den Spannungspegel VC2 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff2, der auf den Spannungspegel Vff_MIN oder den Spannungspegel der Massereferenzspannungsquelle festgelegt ist. Die Segmentierung minimiert die Störungen, die durch Transienten an dem Fehlerverstärker, die durch Transienten an dem Rückkopplungssignal VFB ausgegeben werden, verursacht werden, und diese werden mit den Segmentübergängen minimiert.
  • 8 ist ein Diagramm des Verhaltens der Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung von 3. Vor dem Zeitpunkt τ0 werden die Ausgabe des Vorwärtskopplungsverstärkers 122 und die Ausgabe des Transkonduktanzverstärkers 117 auf den Spannungspegel VFF_MID gesetzt. Zu dem Zeitpunkt τ0 beginnt das Rückkopplungssignal VFB zu sinken, wobei es zuvor im Wesentlichen gleich dem Wert der Referenzspannung VREF ist. Das Ausgangssignal VCOMP vom Ausgang der Kompensatorschaltung 120 beginnt relativ schnell zu steigen. Das korrigierte Ausgangssignal VOEA aus dem Ausgang des Fehlerverstärkers 115 beginnt viel langsamer anzusteigen. Die beiden Signale werden an dem Ausgang der Steuerstufenschaltung 105 kombiniert, um die Differenzausgangsspannung VDIF zu erzeugen. Zu dem Zeitpunkt τ1 übersteigt das Rückkopplungssignal VFB die negative Spannungsgrenze VOFF2. Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 aktiviert die Auswahlleitung 112a, um die anpassbare Offsetspannungsquelle 114 zu starten und die Ausgangsspannung des Vorwärtskopplungsverstärkers mit dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff1, wo die Spannung auf mittlerem Pegel VFF_MID liegt, zu verbinden, wodurch das Ausgangssignal VCOMP auf den Spannungspegel VFF_MID gesetzt wird. Die Ausgangsspannung der Kompensatorschaltung 120 beginnt bis zu dem Zeitpunkt τ2 anzusteigen. Zu dem Zeitpunkt τ2 hört das Rückkopplungssignal VFB auf zu fallen und beginnt zu steigen und die Ausgangsspannung der Kompensatorschaltung 120 beginnt bis zu dem Zeitpunkt τ3 zu fallen. Zu dem Zeitpunkt τ3 übersteigt das Rückkopplungssignal VFB die positive Spannungsgrenze VOFF1. Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 deaktiviert die Auswahlleitung 112a, um die Offsetspannung zu entfernen und die Ausgangsspannung des Vorwärtskopplungsverstärkers mit dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff2 zu verbinden, an dem die Spannung den maximalen Pegel VFF_MAX hat, wodurch das Ausgangssignal VCOMP auf den Spannungspegel VFF_MAX gesetzt wird. Die Ausgangsspannung der Kompensatorschaltung VCOMP sinkt etwa auf den Spannungspegel VFF_MID, wenn das Rückkopplungssignal VFB den Wert der Referenzspannung VREF annimmt. Die Ausgangsspannung VDIF der Steuerstufenschaltung 105 ist die additive Kombination der Ausgangsspannung VCOMP des Kompensators und der Ausgangsspannung VOEA des Fehlerverstärkers 115. Ohne das zweite Segment der Spannungskompensation hätte die Ausgabe der Steuerstufenschaltung 105 einen niedrigeren Spannungspegel VDIF gehabt. Dies minimiert die Störung der Ausgabe des Fehlerverstärkers 120 durch Segmentübergänge.
  • 9 ist ein Satz von Kurven der Effekte einer Lasttransiente (1 mA bis 0,8 A) auf den Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer von 1a mit und ohne die Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung von 1a. Der erste Satz von Kurven 320 stellt die Ausgangsspannung VOUT des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a dar. Die Kurve des Stands der Technik 300a verwendet die Steuerstufenschaltung von 1b und weist die größte Störung der Ausgangsspannung VOUT auf. Die Kurve 305a ist der Schaltbetriebsart DC/DC-Leistungswandler der Steuerstufenschaltung der verwandten Patentanmeldung, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Die Amplitude der transienten Störung der Ausgangsspannung VOUT ist kleiner als die der transienten Störung der Ausgangsspannung VOUT des in der Kurve 300a gezeigten Standes der Technik. Die Kurve 310a ist der Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer, der die Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung von 3 verwendet. Die Amplitude der transienten Störung der Ausgangsspannung VOUT ist geringer als die der transienten Störung der Ausgangsspannung VOUT des in der Kurve 300a gezeigten Standes der Technik und der Ausgangsspannung VOUT der verwandten Patentanmeldung.
  • Der zweite Satz von Kurven 325 veranschaulicht die Induktorstromstärke IL des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a. Der Stand der Technik 300b verwendet die Steuerstufenschaltung von 1b und weist die größte Störung der Induktorstromstärke IL auf. Die Kurve 305b ist der Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer der Steuerstufenschaltung der verwandten Patentanmeldung, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Die Amplitude der transienten Störung der Induktorstromstärke IL ist geringer als die der transienten Störung der Induktorstromstärke IL des Standes der Technik, die in der Kurve 300b gezeigt ist. Die Kurve 310b ist der Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer, der die Steuerstufenschaltung der vorliegenden Offenbarung von 3 verwendet. Die Amplitude der transienten Störung der Induktorstromstärke IL ist geringer als die der transienten Störung der Induktorstromstärke IL des Standes der Technik, die in der Kurve 300b gezeigt ist, und der Induktorstromstärke IL der verwandten Patentanmeldung, die in der Kurve 305b gezeigt ist.
  • Der dritte Satz von Kurven 330 veranschaulicht die Ausgangsspannung VDIF der Steuerstufenschaltung 105 von 3 des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers von 1a. Die Kurve des Standes der Technik 300c verwendet die Steuerstufenschaltung von 1b und weist die größte Störung der Ausgangsspannung VDIF auf. Die Kurve 305c ist der Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer der Steuerstufenschaltung der verwandten Patentanmeldung, die hier durch Bezugnahme eingeschlossen ist. Die Amplitude der transienten Störung der Ausgangsspannung VDIF ist kleiner als die der transienten Störung der Ausgangsspannung VDIF des Standes der Technik, die in der Kurve 300b gezeigt ist. Die Kurve 310c ist der Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer, der die Steuerstufenschaltung 105 der vorliegenden Offenbarung von 3 verwendet. Die Amplitude der transienten Störung der Ausgangsspannung VDIF ist kleiner als die der transienten Störung der Ausgangsspannung VDIF des Standes der Technik, die in der Kurve 300c gezeigt ist, und der Ausgangsspannung VDIF der verwandten Patentanmeldung, die in der Kurve 305c gezeigt ist.
  • Unter Bezugnahme auf 3 ist ein Verfahren zum Verbessern der Antwort auf große Signale der Steuerstufenschaltung 105 eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers durch Vergrößern des Differentialeingangsbereichs des Fehlerverstärkers 115 der Steuerstufenschaltung 105 durch Segmentieren und Addieren eines Offsets zu der Eingabe und Ausgabe des Fehlerverstärkers 115 durch Anpassen der Offsetspannungsquelle 114 gezeigt. Die Steuerstufenschaltung 105 umfasst ein Überwachen der Steuerschleife 100 des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers, um die Differenz zwischen einer Rückkopplungsspannung VFB, die sich aus der Ausgangsspannung VOUT der des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers ausbildet, und einer Referenzspannung VREF zu bestimmen. Aus der Differenz zwischen einer Rückkopplungsspannung VFB und der Referenzspannung VREF kann bestimmt werden, dass eine Transiente an dem Eingangsanschluss oder Ausgangsanschluss des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers aufgetreten ist. Die Rückkopplungsspannung VFB wird in mehreren Segmenten um mehrere Offsetspannungen versetzt, um eine Sättigung der Steuerstufenschaltung 105 zu verhindern, wenn ein großes transientes Signal empfangen wird. Entgegenwirkende Offsetspannungen werden durch die Offsetstromquelle 119 zu einer Ausgabe eines Fehlerverstärkers 115 der Steuerstufenschaltung 105 addiert, um die Ausgangsspannung VOEA des Fehlerverstärkers 115 aufrechtzuerhalten, um ein Überschwingen oder ein Unterschwingen zu verhindern. Ein Vorwärtskopplungskompensationssignal VCOMP wird erzeugt, wobei die Amplitude des Signals auf mindestens einen festen Spannungspegel zwischen einer minimalen und einer maximalen Amplitude des Vorwärtskopplungskompensationssignals VCOMP geklemmt wird. Das Vorwärtskopplungskompensationssignal VCOMP wird zu der Ausgabe VOEA des Fehlerverstärkers 115 addiert, um ein Ausgangsfehlersignal VDIF der Steuerstufenschaltung 105 zu erzeugen, um die Modulation der Eingangsleistungsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers zu steuern.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers der vorliegenden Offenbarung zum Verbessern der Antwort auf große Signale des Fehlerverstärkers 115 innerhalb einer Steuerstufe 105 des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers. Unter Bezugnahme auf 3 und 10 überwacht die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 (Kasten 400) ein Rückkopplungssignal VFB und erzeugt Transientendetektionssignale. Die Transientendetektionssignale werden untersucht (Kasten 405), um zu bestimmen, ob eine positive Lasttransiente und/oder eine negative Leitungstransiente aufgetreten ist.
  • Wenn die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 detektiert, dass eine positive Lasttransiente und/oder eine negative Leitungstransiente aufgetreten ist, wird eine positive Offsetspannung VADJ zu dem Rückkopplungssignal VFB addiert wird (Kasten 410), indem der Offsetspannungsgenerator 114 und die Offsetstromstärke IOFF aus der Stromquelle 119 aktiviert werden. Der Spannungspegel VCOMP fällt dann (Kasten 415) auf den Pegel des Spannungspegels VC1 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff1. Der Spannungspegel VCOMP steigt dann auf den Spannungspegel VC2 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff2, der auf den Spannungspegel VFF_MAX der Maximalpegelspannungsquelle 175b eingestellt ist.
  • Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 vergleicht (Kasten 420) das Rückkopplungssignal VFB mit der ersten Offsetspannung VOFF1 aus der ersten Offsetspannungsquelle 102. Wenn das Rückkopplungssignal VFB nicht größer als die erste Offsetspannung VOFF1 ist, setzt sich der Vergleich (Kasten 420) fort, bis das Rückkopplungssignal VFB größer ist als die erste Offsetspannung VOFF1 ist. Wenn das Rückkopplungssignal VFB größer als die erste Offsetspannung VOFF1 ist, wird die positive Offsetspannung VADJ durch Deaktivieren des Offsetspannungsgenerators 114 und die Offsetstromstärke IOFF durch Deaktivieren der Stromquelle 119 aus dem Rückkopplungssignal VFB entfernt. Der Spannungspegel VCOMP steigt dann auf den Spannungspegel VC1 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff1. Der Spannungspegel VCOMP fällt dann auf den Spannungspegel VC2 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff2, der auf den Spannungspegel VFF_MID der Mittelpegelspannungsquelle 175a eingestellt ist.
  • Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 überwacht (Kasten 400) das Rückkopplungssignal VFB und detektiert transiente Signale. Wenn die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 nicht detektiert, dass eine positive Lasttransiente und/oder eine negative Leitungstransiente aufgetreten ist, werden die transienten Detektionssignale untersucht (Kasten 435), um zu bestimmen, ob eine positive Lasttransiente und/oder eine negative Leitungstransiente aufgetreten ist. Wenn die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 detektiert, dass eine positive Lasttransiente und/oder eine negative Leitungstransiente aufgetreten ist, wird eine negative Offsetspannung VADJ zu dem Rückkopplungssignal VFB addiert (Kasten 440), indem der Offsetspannungsgenerator 114 und die Offsetstromstärke IOFF aus der Stromquelle 119 aktiviert werden. Der Spannungspegel VCOMP steigt dann (Kasten 445) auf den Pegel des Spannungspegels VC2 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff2 an. Der Spannungspegel VCOMP fällt dann auf den Spannungspegel VC1 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff1, der auf den Spannungspegel Vff_MIN' der Minimalspannungsquelle 175a eingestellt ist.
  • Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 vergleicht (Kasten 450) das Rückkopplungssignal VFB mit der zweiten Offsetspannung VOFF2 aus der zweiten Offsetspannungsquelle 104. Wenn das Rückkopplungssignal VFB nicht größer als die erste Offsetspannung VOFF1 ist, setzt sich der Vergleich (Kasten 420) fort, bis das Rückkopplungssignal VFB größer als die zweite Offsetspannung VOFF2 ist. Wenn das Rückkopplungssignal VFB größer als die zweite Offsetspannung VOFF2 ist, wird die negative Offsetspannung VADJ aus dem Rückkopplungssignal VFB entfernt, indem der Offsetspannungsgenerator 114 deaktiviert wird, und die Offsetstromstärke IOFF entfernt, indem die Stromquelle 119 deaktiviert wird. Der Spannungspegel VCOMP fällt dann von dem Pegel des Spannungspegels VC2 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff1. Der Spannungspegel VCOMP steigt dann auf den Spannungspegel VC2 an dem ersten Anschluss des Vorwärtskopplungskondensators Cff2, der auf den Spannungspegel VFF_MID' der Mittelpegel-Spannungsquelle 175a festgelegt ist. Die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung 100 setzt dann die Überwachung (Kasten 400) des Rückkopplungssignals VFB fort, um transiente Signale zu detektieren.
  • Obwohl diese Offenbarung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben worden ist, werden Fachleuten auf dem Gebiet verstehen, dass verschiedene Änderungen in Form und Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der Offenbarung abzuweichen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ”Demystifying Type II and Type III Compensators Using Op-Amp and OTA for DC/DC Converters”, S. W. Lee, Texas Instruments Application Report – SLVA662, Juli 2014 [0003]
    • ”Area- and Power-Efficient Monolithic Buck Converters with Pseudo-Type III Compensation”, Wu, et al., IEEE Journal of Solid-State Circuits, Bd. 45, Nr. 8, Seiten 1446–1455, Aug. 2010 [0012]
    • http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=8sarnumber=55184838sisnumber=5518480 [0012]

Claims (26)

  1. Steuerstufenschaltung innerhalb eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers, die umfasst: eine Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Differenz zwischen einer Rückkopplungsspannung, die aus der Ausgangsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers entwickelt ist, und einer Referenzspannung zu überwachen; einen programmierbaren Rückkopplungsspannungsoffsetgenerator, der dazu ausgelegt ist, eine Offsetspannung für die Rückkopplungsspannung bereitzustellen, um eine Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen, wenn die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung ein großes Differential zwischen der Rückkopplungsspannung und der Referenzspannung detektiert; einen Fehlerverstärkerstromoffsetgenerator, der dazu ausgelegt ist, eine Offsetstromstärke zu erzeugen, die zu der Ausgabe des Fehlerverstärkers addiert werden soll; und eine Vorwärtskopplungskompensationsschaltung, die dazu ausgelegt ist, den Eingangsbereich des Vorwärtskopplungsverstärkerausgangs und des Fehlerverstärkerausgangs zu vergrößern.
  2. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung umfasst: eine erste Offsetreferenzquelle, die umfasst: einen negativen Anschluss, der zum Empfangen eines ersten Referenzsignals angeschlossen ist; eine zweite Offsetreferenzquelle, die umfasst: einen positiven Anschluss, der zum Empfangen des ersten Referenzsignals angeschlossen ist; einen ersten Komparator, der umfasst: einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, der zum Empfangen des Rückkopplungssignals angeschlossen ist, einen invertierenden Eingangsanschluss, der mit einem positiven Anschluss der ersten Offsetreferenzquelle verbunden ist, eine erste Vergleichsschaltung, die dazu ausgelegt ist, zu bestimmen, wann das Rückkopplungssignal größer ist als die Größe der additiven Kombination des Rückkopplungssignals und der Größe der ersten Referenzquelle, um ein erstes Transientendetektionssignal eines ersten logischen Zustands zu erzeugen; einen zweiten Komparator, der umfasst: einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss der zum Empfangen des Rückkopplungssignals angeschlossen ist, einen invertierenden Eingangsanschluss, der mit einem negativen Anschluss der zweiten Offsetreferenzquelle verbunden ist, eine zweite Vergleichsschaltung, die dazu ausgelegt ist, zu bestimmen, wann das Rückkopplungssignal größer ist als die Größe der subtraktiven Kombination des Rückkopplungssignals und der Größe der zweiten Referenzquelle, um ein zweites Transientendetektionssignal eines ersten logischen Zustands zu erzeugen; und eine Transientensteuerschaltung, die in Kommunikation mit der ersten und der zweiten Vergleichsschaltung steht, dazu ausgelegt ist, das erste und das zweite Transientendetektionssignal zu empfangen, dazu ausgelegt ist, zu bestimmen, ob irgendein Leitungs- und/oder Lasttransientensignal eine große Zunahme oder eine große Abnahme in der Größe ist, und dazu ausgelegt ist, Ausgabesteuersignale zum Aktivieren des programmierbaren Rückkopplungsspannungsoffsetgenerators, des Fehlerverstärkerstromoffsetgenerators und der Vorwärtskopplungskompensationsschaltung zu erzeugen.
  3. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 2, wobei bei Auftreten einer großen Leitungs- und/oder Lasttransienten an dem Eingangsspannungsanschluss oder dem Ausgangsanschluss des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers einer des ersten oder des zweiten Komparators aktiviert werden wird und der Ausgangsanschluss des aktivierten Komparators einen Signalpegel eines ersten logischen Zustands aufweisen wird und der Ausgangsanschluss des deaktivierten Komparators einen Signalpegel eines zweiten logischen Pegels aufweisen wird.
  4. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 3, wobei die Ausgangssignalpegel des ersten und des zweiten Komparators durch eine Transientensteuerschaltung decodiert werden, die bestimmt, ob eine beliebige Leitungs- und/oder Lasttransiente eine große Zunahme oder eine große Abnahme ist.
  5. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 4, wobei die Steuerschleifenüberwachungslogikschaltung Ausgangssteuersignale erzeugt, um mehr oder weniger Offsetspannung zu erzeugen, um den Offset der Rückkopplungsspannung zu ändern.
  6. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 5, wobei die Ausgangssteuersignale die Offsetstromstärke des Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung modifizieren.
  7. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 2, wobei der programmierbare Rückkopplungsoffsetgenerator umfasst: einen Widerstandsspannungsteiler, der umfasst: einen ersten Eingangsanschluss, der das Rückkopplungssignal empfängt, einen zweiten Eingangsanschluss, der mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, mehrere in Reihe geschaltete Widerstände, wobei ein erster Widerstand der mehreren in Reihe geschalteten Widerstanden mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist und ein letzter Widerstand der mehreren in Reihe geschalteten Widerständen mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, eine erste anpassbare Stromquelle zum selektiven Liefern einer ersten Stromstärke an den Widerstandsspannungsteiler zum Erzeugen der Offsetrückkopplungsspannung einer ersten Polarität, die umfasst einen ersten Anschluss, der mit einer Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden ist, und einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude der ersten Stromstärke aus der ersten anpassbaren Stromquelle ausgelegt ist; einen ersten Offsetsteuerschalter, der umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer ersten anpassbaren Stromquelle verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit einem dritten Anschluss des Widerstandsteilers verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des zweiten Anschlusses der ersten anpassbaren Stromquelle mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers ausgelegt ist, um selektiv die erste Stromstärke an den Widerstandsteiler zu liefern, um die Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen; eine zweite anpassbare Stromquelle zum selektiven Liefern einer zweiten Stromstärke an den Widerstandsspannungsteiler zum Erzeugen der Offsetrückkopplungsspannung einer zweiten Polarität, die umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einer Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, und einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude der zweiten Stromstärke aus der zweiten anpassbaren Stromquelle ausgelegt ist; einen zweiten Offsetsteuerschalter, der umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer zweiten anpassbaren Stromquelle verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des zweiten Anschlusses der zweiten anpassbaren Stromquelle mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers ausgelegt ist, um selektiv die zweite Stromstärke an den Widerstandsteiler zu liefern, um die Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen; einen Ausgangsanschluss zum Verbinden mit einer Verbindung von zwei Widerständen der mehreren in Reihe geschalteten Widerstände und mit einem nichtinvertierenden Eingang eines Fehlerverstärkers des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers.
  8. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 2, wobei der programmierbare Rückkopplungsoffsetgenerator mehrere geschaltete Offsetstromquellen umfasst, die innerhalb des Fehlerverstärkers angeschlossen sind, wobei jede der mehreren Offsetstromquellen einen Steueranschluss aufweist, der es ermöglicht, dass eine ausgewählte Offsetstromquelle aktiviert wird, um einen Schwellenwert des Fehlerverstärkers zu modifizieren, um die zu erzeugende Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen.
  9. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 2, wobei der programmierbare Rückkopplungsoffsetgenerator umfasst: einen Operationsverstärker, der umfasst: einen invertierenden Anschluss, der zum Empfangen der Rückkopplungsspannung angeschlossen ist, einen nichtinvertierenden Anschluss, der zum Empfangen einer Referenzspannung angeschlossen ist, und einen Differentialverstärker zum Erzeugen eines Differenzsignals aus der Rückkopplungsspannung und der Referenzspannung; einen Transistor eines ersten Leitfähigkeitstyps, der umfasst: ein Gate, das mit einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist, um das Differenzsignal zu empfangen, und eine Source, die mit der Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden ist; einen Widerstandsspannungsteiler, der umfasst: einen ersten Eingangsanschluss, der mit einem Drain des Transistors des ersten Leitfähigkeitstyps verbunden ist, um eine Differenzstromstärke zu empfangen, die von dem Transistor des ersten Leitfähigkeitstyps aus dem Differenzsignal erzeugt wird, einen zweiten Eingangsanschluss, der mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, mehrere in Reihe geschaltete Widerstände, wobei ein erster Widerstand der mehreren in Reihe geschalteten Widerständen mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist und ein letzter Widerstand der mehreren in Reihe geschalteten Widerständen mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, eine erste anpassbare Stromquelle zum selektiven Liefern einer ersten Stromstärke an den Widerstandsspannungsteiler zum Erzeugen der Offsetrückkopplungsspannung einer ersten Polarität, die umfasst einen ersten Anschluss, der mit einer Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden ist, und einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude der ersten Stromstärke aus der ersten anpassbaren Stromquelle ausgelegt ist; einen ersten Offsetsteuerschalter, der umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer ersten anpassbaren Stromquelle verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit einem dritten Anschluss des Widerstandsteilers verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des zweiten Anschlusses der ersten anpassbaren Stromquelle mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers ausgelegt ist, um selektiv die erste Stromstärke an den Widerstandsteiler zu liefern, um die Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen; eine zweite anpassbare Stromquelle zum selektiven Liefern einer zweiten Stromstärke an den Widerstandsspannungsteiler zum Erzeugen der Offsetrückkopplungsspannung einer zweiten Polarität, die umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einer Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, und einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude der zweiten Stromstärke aus der zweiten anpassbaren Stromquelle ausgelegt ist; einen zweiten Offsetsteuerschalter, der umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer zweiten anpassbaren Stromquelle verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des zweiten Anschlusses der zweiten anpassbaren Stromquelle mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers ausgelegt ist, um selektiv die zweite Stromstärke an den Widerstandsteiler zu liefern, um die Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen; einen Ausgangsanschluss zum Verbinden mit einer Verbindung von zwei Widerstanden der mehreren in Reihe geschalteten Widerstände und mit einem nichtinvertierenden Eingang eines Fehlerverstärkers.
  10. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 2, wobei der programmierbare Rückkopplungsversatzgenerator umfasst: erste mehrere Stromquellen, wobei jede Stromquelle der ersten mehreren Stromquellen umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einer Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden ist; einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude jeder Stromquelle der ersten mehreren Stromquellen ausgelegt ist; erste mehrere Steuerschalter, wobei jeder Steuerschalter der mehreren Steuerschalter umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer der ersten mehreren Stromquellen verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss einer der zweiten mehreren Steuerschalter verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des ersten Anschlusses mit dem zweiten Anschluss ausgelegt ist; zweite mehrere Stromquellen, wobei jede Stromquelle der zweiten mehreren Stromquellen umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einer Massereferenzspannungsquelle verbunden ist; einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude jeder Stromquelle der zweiten mehreren Stromquellen ausgelegt ist; zweite mehrere Steuerschalter, wobei jeder Steuerschalter der mehreren Steuerschalter umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer der ersten mehreren Stromquellen verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss eines der ersten mehreren Steuerschalter verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, der zum selektiven Verbinden des ersten Anschlusses mit dem zweiten Anschluss ausgelegt ist; in Reihe geschaltete mehrere Widerstände, wobei ein erster Anschluss eines ersten Widerstands der in Reihe geschalteten mehreren Widerstände mit der Referenzspannungsquelle oder mit der Rückkopplungsspannung verbunden ist und ein zweiter Anschluss eines letzten Widerstands der in Reihe geschalteten mehreren Widerstände mit einem Eingang des Fehlerverstärkers verbunden ist und wobei der zweite Anschluss eines Steuerschalters der ersten mehreren Steuerschalter und ein zweiter Anschluss eines Steuerschalters der zweiten mehreren Steuerschalter mit der gemeinsamen Verbindung von zwei Widerständen der in Reihe geschalteten mehreren Widerstände verbunden ist und ein Steueranschluss jedes der ersten mehreren Steuerschalter und der Steueranschluss der zweiten mehreren Steuerschalter es ermöglichen, dass eine ausgewählte Stromquelle aktiviert wird, um den Spannungspegel der Rückkopplungsspannung oder der Referenzspannung zu versetzen.
  11. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 2, wobei die Vorwärtskopplungskompensationsschaltung umfasst: mehrere parallel geschaltete Vorwärtskopplungskondensatoren, wobei ein erster Anschluss jedes der mehreren parallel geschalteten Vorwärtskopplungskondensatoren mit einem Ausgang der Steuerstufenschaltung und dem Ausgang des Fehlerverstärkers in der Steuerstufenschaltung verbunden ist; einen Vorwärtskopplungsverstärker mit endlicher Verstärkung, der einen nichtinvertierenden Anschluss, der die Referenzspannung empfängt, und einen invertierenden Anschluss, der das Rückkopplungssignal empfängt, aufweist; eine Vorwärtskopplungskompensationssteuerschaltung, die zwischen den Vorwärtskopplungsverstärker und den mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren angeschlossen ist, wobei die Vorwärtskopplungssteuerschaltung umfasst: mehrere Spannungsquellen, die einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss, der mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, umfassen, wobei eine erste Spannungsquelle der mehreren Spannungsquellen eine maximale Spannung bereitstellt, die gleich einem maximalen Spannungspegel einer Ausgabe des Vorwärtskopplungsverstärkers ist, eine letzte Spannungsquelle einen minimalen Spannungspegel bereitstellt, der gleich einem minimalen Spannungspegel der Ausgabe des Vorwärtskopplungsverstärker ist, und die restlichen Spannungsquellen Spannungen liefern, die mittlere Spannungspegel zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung bereitstellen; erste mehrere Vorwärtskopplungsschalter, wobei jeder der Vorwärtskopplungsschalter umfasst: einen ersten Anschluss, der mit dem Ausgang des Vorwärtskopplungs-Operationsverstärkers verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss eines Vorwärtskopplungskondensators der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des Ausgangssignals des Vorwärtskopplungsverstärkers mit einem Vorwärtskopplungskondensator der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren ausgelegt ist, zweite mehrere Vorwärtskopplungsschalter, wobei jeder der Vorwärtskopplungsschalter umfasst: einen ersten Anschluss, der mit dem ersten Anschluss einer der Spannungsquellen verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss eines Vorwärtskopplungskondensators der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des ersten Anschlusses der einen der Spannungsquellen mit einem Vorwärtskopplungskondensator der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren ausgelegt ist.
  12. Steuerstufenschaltung nach Anspruch 11, wobei die letzte Spannungsquelle die Massereferenzspannungsquelle ist.
  13. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer, der umfasst: eine Steuerstufenschaltung innerhalb des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers, die umfasst: eine Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung, die dazu ausgelegt ist, eine Differenz zwischen einer Rückkopplungsspannung, die aus der Ausgangsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers entwickelt ist, und einer Referenzspannung zu überwachen; einen programmierbaren Rückkopplungsspannungsoffsetgenerator, der dazu ausgelegt ist, eine Offsetspannung für die Rückkopplungsspannung bereitzustellen, um eine Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen, wenn die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung ein großes Differential zwischen der Rückkopplungsspannung und der Referenzspannung detektiert; einen Fehlerverstärkerstromoffsetgenerator, der dazu ausgelegt ist, eine Offsetstromstärke zu erzeugen, die zu der Ausgabe des Fehlerverstärkers addiert werden soll; und eine Vorwärtskopplungskompensationsschaltung, die dazu ausgelegt ist, den Eingangsbereich des Vorwärtskopplungsverstärkerausgangs und des Fehlerverstärkerausgangs zu vergrößern.
  14. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 13, wobei die Steuerschleifenüberwachungsvorrichtung umfasst: eine erste Offsetreferenzquelle, die umfasst: einen negativen Anschluss, der zum Empfangen eines ersten Referenzsignals angeschlossen ist; eine zweite Offsetreferenzquelle, die umfasst: einen positiven Anschluss, der zum Empfangen des ersten Referenzsignals angeschlossen ist; einen ersten Komparator, der umfasst: einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, der zum Empfangen des Rückkopplungssignals angeschlossen ist, einen invertierenden Eingangsanschluss, der mit einem positiven Anschluss der ersten Offsetreferenzquelle verbunden ist, eine erste Vergleichsschaltung, die dazu ausgelegt ist, zu bestimmen, wann das Rückkopplungssignal größer ist als die Größe der additiven Kombination des Rückkopplungssignals und der Größe der ersten Referenzquelle, um ein erstes Transientendetektionssignal eines ersten logischen Zustands zu erzeugen; einen zweiten Komparator, der umfasst: einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss der zum Empfangen des Rückkopplungssignals angeschlossen ist, einen invertierenden Eingangsanschluss, der mit einem negativen Anschluss der zweiten Offsetreferenzquelle verbunden ist, eine zweite Vergleichsschaltung, die dazu ausgelegt ist, zu bestimmen, wann das Rückkopplungssignal größer ist als die Größe der subtraktiven Kombination des Rückkopplungssignals und der Größe der zweiten Referenzquelle, um ein zweites Transientendetektionssignal eines ersten logischen Zustands zu erzeugen; und eine Transientensteuerschaltung, die in Kommunikation mit der ersten und der zweiten Vergleichsschaltung steht, dazu ausgelegt ist, das erste und das zweite Transientendetektionssignal zu empfangen, dazu ausgelegt ist, zu bestimmen, ob irgendein Leitungs- und/oder Lasttransientensignal eine große Zunahme oder eine große Abnahme in der Größe ist, und dazu ausgelegt ist, Ausgabesteuersignale zum Aktivieren des programmierbaren Rückkopplungsspannungsoffsetgenerators, des Fehlerverstärkerstromoffsetgenerators und der Vorwärtskopplungskompensationsschaltung zu erzeugen.
  15. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 14, wobei bei Auftreten einer großen Leitungs- und/oder Lasttransienten an dem Eingangsspannungsanschluss oder dem Ausgangsanschluss des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers einer des ersten oder des zweiten Komparators aktiviert werden wird und der Ausgangsanschluss des aktivierten Komparators einen Signalpegel eines ersten logischen Zustands aufweisen wird und der Ausgangsanschluss des deaktivierten Komparators einen Signalpegel eines zweiten logischen Pegels aufweisen wird.
  16. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 15, wobei die Ausgangssignalpegel des ersten und des zweiten Komparators durch eine Transientensteuerschaltung decodiert werden, die bestimmt, ob eine beliebige Leitungs- und/oder Lasttransiente eine große Zunahme oder eine große Abnahme ist.
  17. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 16, wobei die Steuerschleifenüberwachungslogikschaltung Ausgangssteuersignale erzeugt, um mehr oder weniger Offsetspannung zu erzeugen, um den Offset der Rückkopplungsspannung zu ändern.
  18. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 17, wobei die Ausgangssteuersignale die Offsetstromstärke des Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung modifizieren.
  19. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 14, wobei der programmierbare Rückkopplungsoffsetgenerator umfasst: einen Widerstandsspannungsteiler, der umfasst: einen ersten Eingangsanschluss, der das Rückkopplungssignal empfängt, einen zweiten Eingangsanschluss, der mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, mehrere in Reihe geschaltete Widerstände, wobei ein erster Widerstand der mehreren in Reihe geschalteten Widerständen mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist und ein letzter Widerstand der mehreren in Reihe geschalteten Widerständen mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, eine erste anpassbare Stromquelle zum selektiven Liefern einer ersten Stromstärke an den Widerstandsspannungsteiler zum Erzeugen der Offsetrückkopplungsspannung einer ersten Polarität, die umfasst einen ersten Anschluss, der mit einer Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden ist, und einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude der ersten Stromstärke aus der ersten anpassbaren Stromquelle ausgelegt ist; einen ersten Offsetsteuerschalter, der umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer ersten anpassbaren Stromquelle verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit einem dritten Anschluss des Widerstandsteilers verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des zweiten Anschlusses der ersten anpassbaren Stromquelle mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers ausgelegt ist, um selektiv die erste Stromstärke an den Widerstandsteiler zu liefern, um die Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen; eine zweite anpassbare Stromquelle zum selektiven Liefern einer zweiten Stromstärke an den Widerstandsspannungsteiler zum Erzeugen der Offsetrückkopplungsspannung einer zweiten Polarität, die umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einer Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, und einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude der zweiten Stromstärke aus der zweiten anpassbaren Stromquelle ausgelegt ist; einen zweiten Offsetsteuerschalter, der umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer zweiten anpassbaren Stromquelle verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des zweiten Anschlusses der zweiten anpassbaren Stromquelle mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers ausgelegt ist, um selektiv die zweite Stromstärke an den Widerstandsteiler zu liefern, um die Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen; einen Ausgangsanschluss zum Verbinden mit einer Verbindung von zwei Widerstanden der mehreren in Reihe geschalteten Widerstände und mit einem nichtinvertierenden Eingang eines Fehlerverstärkers.
  20. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 14, wobei der programmierbare Rückkopplungsoffsetgenerator mehrere geschaltete Offsetstromquellen umfasst, die innerhalb des Fehlerverstärkers angeschlossen sind, wobei jede der mehreren Offsetstromquellen einen Steueranschluss aufweist, der es ermöglicht, dass eine ausgewählte Offsetstromquelle aktiviert wird, um einen Schwellenwert des Fehlerverstärkers zu modifizieren, um die zu erzeugende Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen.
  21. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 14, wobei der programmierbare Rückkopplungsoffsetgenerator umfasst: einen Operationsverstärker, der umfasst: einen invertierenden Anschluss, der zum Empfangen der Rückkopplungsspannung angeschlossen ist, einen nichtinvertierenden Anschluss, der zum Empfangen einer Referenzspannung angeschlossen ist, und einen Differentialverstärker zum Erzeugen eines Differenzsignals aus der Rückkopplungsspannung und der Referenzspannung; einen Transistor eines ersten Leitfähigkeitstyps, der umfasst: ein Gate, das mit einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers verbunden ist, um das Differenzsignal zu empfangen, und eine Source, die mit der Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden ist; einen Widerstandsspannungsteiler, der umfasst: einen ersten Eingangsanschluss, der mit einem Drain des Transistors des ersten Leitfähigkeitstyps verbunden ist, um eine Differenzstromstärke zu empfangen, die von dem Transistor des ersten Leitfähigkeitstyps aus dem Differenzsignal erzeugt wird, einen zweiten Eingangsanschluss, der mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, mehrere in Reihe geschaltete Widerstände, wobei ein erster Widerstand der mehreren in Reihe geschalteten Widerständen mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden ist und ein letzter Widerstand der mehreren in Reihe geschalteten Widerständen mit dem zweiten Eingangsanschluss verbunden ist, eine erste anpassbare Stromquelle zum selektiven Liefern einer ersten Stromstärke an den Widerstandsspannungsteiler zum Erzeugen der Offsetrückkopplungsspannung einer ersten Polarität, die umfasst einen ersten Anschluss, der mit einer Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden ist, und einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude der ersten Stromstärke aus der ersten anpassbaren Stromquelle ausgelegt ist; einen ersten Offsetsteuerschalter, der umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer ersten anpassbaren Stromquelle verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit einem dritten Anschluss des Widerstandsteilers verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des zweiten Anschlusses der ersten anpassbaren Stromquelle mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers ausgelegt ist, um selektiv die erste Stromstärke an den Widerstandsteiler zu liefern, um die Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen; eine zweite anpassbare Stromquelle zum selektiven Liefern einer zweiten Stromstärke an den Widerstandsspannungsteiler zum Erzeugen der Offsetrückkopplungsspannung einer zweiten Polarität, die umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einer Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, und einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude der zweiten Stromstärke aus der zweiten anpassbaren Stromquelle ausgelegt ist; einen zweiten Offsetsteuerschalter, der umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer zweiten anpassbaren Stromquelle verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des zweiten Anschlusses der zweiten anpassbaren Stromquelle mit dem dritten Anschluss des Widerstandsteilers ausgelegt ist, um selektiv die zweite Stromstärke an den Widerstandsteiler zu liefern, um die Offsetrückkopplungsspannung zu erzeugen; einen Ausgangsanschluss zum Verbinden mit einer Verbindung von zwei Widerständen der mehreren in Reihe geschalteten Widerstände und mit einem nichtinvertierenden Eingang eines Fehlerverstärkers.
  22. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 14, wobei der programmierbare Rückkopplungsversatzgenerator umfasst: erste mehrere Stromquellen, wobei jede Stromquelle der ersten mehreren Stromquellen umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einer Leistungsversorgungsspannungsquelle verbunden ist; einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude jeder Stromquelle der ersten mehreren Stromquellen ausgelegt ist; erste mehrere Steuerschalter, wobei jeder Steuerschalter der mehreren Steuerschalter umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer der ersten mehreren Stromquellen verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss einer der zweiten mehreren Steuerschalter verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des ersten Anschlusses mit dem zweiten Anschluss ausgelegt ist; zweite mehrere Stromquellen, wobei jede Stromquelle der zweiten mehreren Stromquellen umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einer Massereferenzspannungsquelle verbunden ist; einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum Anpassen der Amplitude jeder Stromquelle der zweiten mehreren Stromquellen ausgelegt ist; zweite mehrere Steuerschalter, wobei jeder Steuerschalter der mehreren Steuerschalter umfasst: einen ersten Anschluss, der mit einem zweiten Anschluss einer der ersten mehreren Stromquellen verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss eines der ersten mehreren Steuerschalter verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, der zum selektiven Verbinden des ersten Anschlusses mit dem zweiten Anschluss ausgelegt ist; in Reihe geschaltete mehrere Widerstände, wobei ein erster Anschluss eines ersten Widerstands der in Reihe geschalteten mehreren Widerstände mit der Referenzspannungsquelle oder mit der Rückkopplungsspannung verbunden ist und ein zweiter Anschluss eines letzten Widerstands der in Reihe geschalteten mehreren Widerstände mit einem Eingang des Fehlerverstärkers verbunden ist und wobei der zweite Anschluss eines Steuerschalters der ersten mehreren Steuerschalter und ein zweiter Anschluss eines Steuerschalters der zweiten mehreren Steuerschalter mit der gemeinsamen Verbindung von zwei Widerstanden der in Reihe geschalteten mehreren Widerstände verbunden ist und ein Steueranschluss jedes der ersten mehreren Steuerschalter und der Steueranschluss der zweiten mehreren Steuerschalter es ermöglichen, dass eine ausgewählte Stromquelle aktiviert wird, um den Spannungspegel der Rückkopplungsspannung oder der Referenzspannung zu versetzen.
  23. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 14, wobei die Vorwärtskopplungskompensationsschaltung umfasst: mehrere parallel geschaltete Vorwärtskopplungskondensatoren, wobei ein erster Anschluss jedes der mehreren parallel geschalteten Vorwärtskopplungskondensatoren mit einem Ausgang der Steuerstufenschaltung und dem Ausgang des Fehlerverstärkers in der Steuerstufenschaltung verbunden ist; einen Vorwärtskopplungsverstärker, der einen nichtinvertierenden Anschluss, der die Referenzspannung empfängt, und einen invertierenden Anschluss, der das Rückkopplungssignal empfängt, aufweist; eine Vorwärtskopplungskompensationssteuerschaltung, die zwischen den Vorwärtskopplungsverstärker und den mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren angeschlossen ist, wobei die Vorwärtskopplungssteuerschaltung umfasst: mehrere Spannungsquellen, die einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss, der mit der Massereferenzspannungsquelle verbunden ist, umfassen, wobei eine erste Spannungsquelle der mehreren Spannungsquellen eine maximale Spannung bereitstellt, die gleich einem maximalen Spannungspegel einer Ausgabe des Vorwärtskopplungsverstärkers ist, eine letzte Spannungsquelle einen minimalen Spannungspegel bereitstellt, der gleich einem minimalen Spannungspegel der Ausgabe des Vorwärtskopplungsverstärker ist, und die restlichen Spannungsquellen Spannungen liefern, die mittlere Spannungspegel zwischen der maximalen Spannung und der minimalen Spannung bereitstellen; erste mehrere Vorwärtskopplungsschalter, wobei jeder der Vorwärtskopplungsschalter umfasst: einen ersten Anschluss, der mit dem Ausgang des Vorwärtskopplungsverstärkers verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss eines Vorwärtskopplungskondensators der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des Ausgangssignals des Vorwärtskopplungsverstärkers mit einem Vorwärtskopplungskondensator der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren ausgelegt ist, zweite mehrere Vorwärtskopplungsschalter, wobei jeder der Vorwärtskopplungsschalter umfasst: einen ersten Anschluss, der mit dem ersten Anschluss einer der Spannungsquellen verbunden ist, einen zweiten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss eines Vorwärtskopplungskondensators der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren verbunden ist, einen Steueranschluss, der mit einem Ausgang der Transientensteuerschaltung verbunden ist, die zum selektiven Verbinden des ersten Anschlusses der einen der Spannungsquellen mit einem Vorwärtskopplungskondensator der mehreren Vorwärtskopplungskondensatoren ausgelegt ist.
  24. Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzer nach Anspruch 23, wobei die letzte Spannungsquelle die Massereferenzspannungsquelle ist.
  25. Verfahren zum Verbessern der Antwort auf große Signale einer Steuerstufenschaltung eines Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers, das die folgenden Schritte umfasst: Vergrößern des Differentialeingangsbereichs eines Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung durch die folgenden Schritte: Segmentieren eines Rückkopplungssignals, das aus einer Ausgabe des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers entwickelt wird; und Addieren eines Offsets zu der Fehlerverstärkereingabe und -ausgabe.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Segmentieren und Addieren eines Offsets die folgenden Schritte umfasst: Überwachen einer Steuerschleife des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers, um eine Differenz zwischen einer Rückkopplungsspannung, die aus der Ausgangsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers entwickelt wird, und einer Referenzspannung zu bestimmen; Bestimmen, dass an dem Eingangsanschluss oder dem Ausgangsanschluss Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers eine Transiente aufgetreten ist, aus der Differenz zwischen der Rückkopplungsspannung, die aus der Ausgangsspannung entwickelt wird, und der Referenzspannung; Versetzen der Rückkopplungsspannung, die aus der Ausgangsspannung entwickelt wird, in mehreren Segmenten um mehrere Offsetspannungen, um eine Sättigung der Steuerstufenschaltung zu verhindern, wenn ein großes Transientensignal empfangen wird; Addieren entgegenwirkender Offsetspannungen zu einer Ausgabe eines Fehlerverstärkers der Steuerstufenschaltung, die dazu ausgelegt sind, die Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers aufrechtzuerhalten, um ein Überschwingen oder ein Unterschwingen zu verhindern Erzeugen eines Vorwärtskopplungskompensationssignals, wobei die Amplitude des Signals auf mindestens einen festen Spannungspegel zwischen einer minimalen und einer maximalen Amplitude des Vorwärtskopplungskompensationssignals geklemmt wird; Addieren des Vorwärtskopplungskompensationssignals zu der Ausgabe des Fehlerverstärkers, um ein Ausgangsfehlersignal der Steuerstufenschaltung zu erzeugen, das zum Steuern des Modulierens der Eingangsleistungsspannung des Schaltmodus-Gleichstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers ausgelegt ist.
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