DE102017120950A1

DE102017120950A1 - Leistungsbegrenzung für Sperrwandler

Info

Publication number: DE102017120950A1
Application number: DE102017120950.6A
Authority: DE
Inventors: Xiaowu Gong
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2018-03-15
Also published as: US9917521B1; US20180076722A1

Abstract

Eine Steuerung eines Leistungswandlers wird beschrieben, die nach dem Einschalten eines Primärschalters eines Leistungswandlers eine Spannung erkennt, die indikativ für einen Primärstrom durch den Primärschalter ist und in Reaktion auf die Feststellung, dass die Spannung einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, den Primärschalter ausschaltet. Die Steuerung speichert einen Spitzenwert der Spannung, während sie den Primärschalter ausschaltet, und in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher oder niedriger als eine Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, stellt die Steuerung den Gleichspannungs-Schwellenwert und/oder die Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters ein.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft Leistungswandler und insbesondere Techniken, die mit Leistungsbegrenzung von Sperrwandlern verbunden sind.
HINTERGRUND
Schaltspannungswandler, Regler oder Netzteile können verwendet werden, um eine geregelte Gleichstrom-Ausgangsspannung von einer ungeregelten Wechselstrom- oder Gleichstrom-Eingangsspannung zu liefern. Ein Schaltnetzteil (SMPS – Switch Mode Power Supply) in Flyback-Ausführung (hier auch einfach „Flyback“ genannt) kann eine Ausgangsspannung auf der Basis des Primärstroms regeln, der durch einen Primärschalter fließt, der mit einer Primärwicklung eines Transformators in Reihe geschaltet ist. Eine Ansteuerschaltung des Flyback kann einen Impuls erzeugen, um den Leistungsschalter einzuschalten, damit Energie in der Primärwicklung aufgebaut wird, die zu einer Sekundärwicklung des Transformators zu übertragen ist. Während der Primärschalter eingeschaltet ist, kann die Induktivität der Primärwicklung des Transformators bewirken, dass der Pegel des durch den Primärschalter fließenden Primärstroms im Wesentlichen linear zunimmt. Wenn die Ansteuerschaltung feststellt, dass der Primärstrompegel einen bestimmten Schwellenwert erreicht hat, kann die Ansteuerschaltung bewirken, dass sich der Primärschalter ausschaltet und mit der Leitung des Primärstroms aufhört.
Um während des Betriebs eine Beschädigung des Primärschalters und/oder eine Beschädigung einer mit der Sekundärwicklung verbundenen Last zu verhindern, kann ein Flyback den Primärstrom durch den Primärschalter auf einen höchstzulässigen Strompegel begrenzen. Der höchstzulässige Strompegel kann von der Eingangsspannung zum Flyback und dem mit einer Sekundärseite des Transformators verbundenen Lastbetrag abhängen. Wenn sich die Betriebsbedingungen (z. B. Eingangsspannung und Betrag der Primärinduktivität) eines Flyback ändern, kann sich auch der akzeptable maximale Primärstrompegel für das Flyback ändern, was bewirkt, dass ein zuvor akzeptabler maximaler Primärstrompegel für eine bestimmte Anwendung und zu einer bestimmten Zeit nicht mehr akzeptabel ist. Es ist eine Aufgabe, Möglichkeiten bereitzustellen, derartige Änderungen zu berücksichtigen.
KURZDARSTELLUNG
Es werden eine Leistungsschaltung nach Anspruch 1 oder 16 sowie ein Verfahren nach Anspruch 9 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Im Allgemeinen werden Schaltungen und Techniken beschrieben, die es einem SMPS (z. B. einem Flyback) ermöglichen, seine maximale Ausgangsleistungsbegrenzung durch ein dynamisches Abstimmen eines maximalen Strompegels eines Primärstroms, den das SMPS während eines nachfolgenden Schaltzyklus durch einen Primärschalter fließen lässt, anzupassen. Beispielsweise kann im Laufe der Zeit die Eingangsspannung zum SMPS oder der Betrag der Primärinduktivität variieren (z. B. entweder im Laufe der Zeit oder wenn das SMPS Leistung von einem System zu einem anderen liefert), was dazu führt, dass das, was vorher als ein akzeptabler maximaler Primärstrompegel verwendet wurde, nicht mehr für eine bestimmte Anwendung zu einer bestimmten Zeit geeignet ist. Das heißt, was vorher eine zulässige maximale Ausgangsleistungsbegrenzung war, kann nun aufgrund einer Änderung der Eingangsspannung oder der Primärinduktivität in einer thermischen Überlastung des Primärschalters und/oder einer übermäßig hohen Ausgangsspannung, die die Last überversorgen kann, resultieren.
Von daher kann das beispielhafte SMPS regelmäßig beurteilen (z. B. nach jedem Schaltzyklus), ob die dem Primärschalter auferlegte maximale Primärstrombeschränkung noch für nachfolgende Schaltzyklen des Primärschalters geeignet ist, oder ob die maximale Primärstrombeschränkung erhöht oder verringert werden sollte. Beispielsweise kann das SMPS, wenn das SMPS feststellt, dass die maximale Primärstrombeschränkung für einen vorherigen Schaltzyklus des Primärschalters zu niedrig war, die maximale Primärstrombeschränkung für einen nächsten Schaltzyklus des Primärschalters erhöhen. Und wenn das SMPS feststellt, dass die maximale Primärstrombeschränkung für den vorherigen Schaltzyklus des Primärschalters zu hoch war, kann das SMPS die maximale Primärstrombeschränkung für den nächsten Schaltzyklus des Primärschalters verringern. Und wenn das SMPS feststellt, dass die maximale Primärstrombeschränkung für den vorherigen Schaltzyklus des Primärschalters nicht zu hoch und nicht zu niedrig war, kann das SMPS die maximale Primärstrombeschränkung für den nächsten Schaltzyklus des Primärschalters auf ihrem aktuellen Pegel aufrechterhalten.
In einem Beispiel wird die Anmeldung zu einer Leistungsschaltung geführt, die Folgendes umfasst: einen Transformator, der dazu angeordnet ist, Energie zwischen einer Primärseite der Leistungsschaltung und einer Sekundärseite der Leistungsschaltung zu speichern; einen Primärschalter, der mit einer Primärseitenwicklung des Transformators gekoppelt ist; und eine Steuerung, die zu Folgendem ausgelegt ist: Einschalten des Primärschalters während eines aktuellen Schaltzyklus; in Reaktion auf die Feststellung, dass eine Spannung, die indikativ für einen Primärstrom durch den Primärschalter ist, einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, Ausschalten des Primärschalters während des aktuellen Schaltzyklus; in Reaktion auf die Feststellung, dass ein Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus höher oder niedriger als ein mit dem Spitzenwert der Spannung verbundener Zielwert ist, Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder des Zielwerts für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters.
In einem anderen Beispiel wird die Anmeldung zu einer Leistungsschaltung geführt, die Folgendes umfasst: Mittel zum Einschalten eines Primärschalters eines Leistungswandlers; Mittel zum Erkennen einer Spannung, die indikativ für einen Primärstrom durch den Primärschalter ist; Mittel zum Feststellen, ob die Spannung einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, Mittel zum Ausschalten des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass die Spannung den Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet; Mittel zum Feststellen, ob ein Spitzenwert der Spannung, während der Primärschalter ausgeschaltet wird; und Mittel zum Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher oder niedriger als eine Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist.
In einem anderen Beispiel wird die Anmeldung zu einem Verfahren geführt, das Folgendes umfasst: nach dem Einschalten eines Primärschalters eines Leistungswandlers, eine Spannung durch eine Steuerung zu erkennen, die indikativ für einen Primärstrom durch den Primärschalter ist; in Reaktion auf die Feststellung, dass die Spannung einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, den Primärschalter durch die Steuerung auszuschalten; einen Spitzenwert der Spannung durch die Steuerung zu speichern, während der Primärschalter ausgeschaltet wird; und in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher oder niedriger als eine Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, den Gleichspannungs-Schwellenwert und/oder die Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters durch die Steuerung einzustellen.
Die Details eines oder mehrerer Beispiele sind in den beiliegenden Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Objekte und Vorteile der Anmeldung werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes System zum Umwandeln von Leistung von einer Leistungsquelle gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Anmeldung darstellt.
2 ist ein Schaltplan, der einen beispielhaften Leistungswandler des beispielhaften Systems darstellt, das in 1 gezeigt ist, das dazu ausgelegt ist, gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Anmeldung eine maximale Ausgangsleistungsbegrenzung des beispielhaften Leistungswandlers dynamisch anzupassen.
3 ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine beispielhafte Steuerung darstellt, die eine beispielhafte Leistungsbegrenzungs-Logikeinheit des beispielhaften Leistungswandlers umfasst, der in 2 gezeigt ist und dazu ausgelegt ist, gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Anmeldung eine maximale Primärstrombegrenzung des beispielhaften Leistungswandlers dynamisch abzustimmen.
4 ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Vorgänge eines beispielhaften Leistungswandlers des beispielhaften Systems darstellt, das in 1 gezeigt ist, das dazu ausgelegt ist, gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Anmeldung eine maximale Ausgangsleistungsbegrenzung des beispielhaften Leistungswandlers dynamisch anzupassen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes System zum Umwandeln von Leistung von einer Leistungsquelle gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Anmeldung darstellt. 1 zeigt System 1 als drei getrennte und ausgeprägte Komponenten aufweisend, die als Leistungsquelle 2, Leistungswandler 6 und Last 4 dargestellt sind, wobei das System 1 allerdings zusätzliche oder weniger Komponenten umfassen kann. Die Leistungsquelle 2, der Leistungswandler 6 und die Last 4 können drei individuelle Komponenten sein oder eine Kombination aus einer oder mehreren Komponenten repräsentieren, welche die Funktionalität des hier beschriebenen Systems 1 bereitstellen.
Das System 1 umfasst die Leistungsquelle 2, die das System 1 mit elektrischer Leistung versorgt. Zahlreiche Beispiele der Leistungsquelle 2 existieren und können unter anderem Stromnetze, Generatoren, Transformatoren, Batterien, Solarpanels, Windkraftanlagen, Rekuperationsbremssysteme, hydroelektrische oder windgetriebene Generatoren oder jede andere Form von Vorrichtungen, die in der Lage sind, das System 1 mit elektrischer Leistung zu versorgen, umfassen.
Das System 1 umfasst den Leistungswandler 6, der als ein Flyback arbeitet. Der Leistungswandler 6 kann einen oder mehrere Transformatoren umfassen, um die Eingangsleistung an der Primärseite des einen oder der mehreren Transformatoren in eine Ausgangsleistung zur Last 4, die mit einer Sekundärseite des einen oder der mehreren Transformatoren gekoppelt ist, umzuwandeln.
Das System 1 umfasst ferner die Last 4. Die Last 4 empfängt die vom Leistungswandler 6 umgewandelte elektrische Leistung (z. B. Spannung und Strom). In einigen Beispielen durchläuft die vom Leistungswandler 6 umgewandelte Leistung ein Filter (nicht gezeigt), bevor sie die Last 4 erreicht. In einigen Beispielen ist das Filter eine Teilkomponente des Leistungswandlers 6, eine externe Komponente des Leistungswandlers 6 und/oder eine Teilkomponente der Last 4. Auf jeden Fall kann die Last 4 (hier auch manchmal als Vorrichtung 4 bezeichnet) die gefilterte oder ungefilterte elektrische Leistung vom Leistungswandler 6 nutzen, um eine Funktion durchzuführen. Zahlreiche Beispiele der Last 4 existieren und können unter anderem Datenverarbeitungsvorrichtungen und zugehörige Komponenten, wie Mikroprozessoren, elektrische Komponenten, Schaltungen, Laptop-Computer, Desktop-Computer, Tablet-Computer, Mobiltelefone, Batterien, Lautsprecher, Leuchteinheiten, auf Kraftfahrzeuge/Marine/Luft- und Raumfahrt/Eisenbahn bezogene Komponenten, Motoren, Transformatoren oder jede andere Art von Elektrovorrichtungen und/oder Schaltkreise, die eine Spannung oder einen Strom von einem Leistungswandler empfangen, umfassen.
Die Leistungsquelle 2 kann elektrische Leistung mit einem ersten Spannungs- und Strompegel über eine Verbindung 8 liefern. Die Last 4 kann über eine Verbindung 10 elektrische Leistung empfangen, die einen zweiten Spannungs- und Strompegel aufweist und vom Leistungswandler 6 umgewandelt wird. Die Verbindungen 8 und 10 repräsentieren ein beliebiges Medium, das in der Lage ist, elektrische Leistung von einem Ort zu einem anderen zu leiten. Beispiele der Verbindungen 8 und 10 umfassen unter anderem physische und/oder drahtlose elektrische Übertragungsmedien, wie elektrische Drähte, elektrische Spuren, leitfähige Gasröhren, Twisted-Pair-Kabel und dergleichen. Jede der Verbindungen 8 und 10 stellt eine elektrische Kopplung zwischen der Leistungsquelle 2 und dem Leistungswandler 6 bzw. dem Leistungswandler 6 und der Last 4 bereit. Darüber hinaus stellt die Verbindung 10 eine Rückkopplungsschleife oder -schaltung bereit, um Informationen zum Leistungswandler 6 zu übertragen, die mit den Eigenschaften der von der Last 4 empfangenen Ausgangsleistung verbunden sind.
In dem Beispiel von System 1 kann die von der Leistungsquelle 2 gelieferte elektrische Leistung durch den Wandler 6 in Leistung umgewandelt werden, die einen geregelten Spannungs- und/oder Strompegel aufweist, der bzw. die dem Leistungsbedarf der Last 4 entspricht bzw. entsprechen. Zum Beispiel kann Leistung, die einen ersten Spannungspegel aufweist, an der Verbindung 8 von der Leistungsquelle 2 ausgegeben und vom Leistungswandler 6 empfangen werden. Der Leistungswandler 6 kann die Leistung, die den ersten Spannungspegel aufweist, in Leistung umwandeln, die einen von der Last 4 benötigten zweiten Spannungspegel aufweist. Der Leistungswandler 6 kann die Leistung, die den zweiten Spannungspegel aufweist, an der Verbindung 10 ausgeben.
Die Last 4 kann die Leistung, die den zweiten Spannungspegel aufweist, an der Verbindung 10 empfangen. Die Last 4 kann die Leistung, die den zweiten Spannungspegel aufweist, nutzen, um eine Funktion durchzuführen (z. B. Energieversorgung eines Mikroprozessors, Laden einer Batterie usw.). Der Leistungswandler 6 kann Informationen über die Verbindung 10 empfangen, die mit der Leistung verbunden sind, die den zweiten Spannungspegel aufweist. Zum Beispiel kann die Regelungsschaltung (z. B. Strommessung) des Leistungswandlers 6 den Spannungs- oder Strompegel der Ausgangsleistung an der Verbindung 10 erkennen, und eine Steuereinheit des Wandlers 6 kann die Ausgangsleistung an der Verbindung 10 auf der Basis des erkannten Spannungs- oder Strompegels anpassen, um zu bewirken, dass die gefilterte Ausgangsleistung einen anderen Spannungs- oder Strompegel aufweist, der in ein von der Last 4 benötigtes Spannungs- oder Strompegel-Toleranzfenster passt.
2 ist ein Schaltplan, der einen Leistungswandler 6A als einen beispielhaften Leistungswandler des beispielhaften Systems darstellt, das in 1 gezeigt ist, das dazu ausgelegt ist, gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Anmeldung eine maximale Ausgangsleistungsbegrenzung des beispielhaften Leistungswandlers dynamisch anzupassen. Der Leistungswandler 6A umfasst einen Transformator T0. Der Transformator T0 bietet eine Isolierung zwischen einer Primärseite des Leistungswandlers 6A und einer Sekundärseite des Leistungswandlers 6A. Der Transformator T0 umfasst eine Primärwicklung, eine Sekundärwicklung und eine Rückkopplungswicklung.
Die Primärseite des Leistungswandlers 6A ist dazu ausgelegt, eine Spannungseingabe an der Verbindung 8 zu empfangen (z. B. von der Quelle 2, wie in 1 gezeigt). Die Primärseite des Leistungswandlers 6A umfasst eine Steuerung 12, einen Gleichrichter 28, Kondensatoren C1, C2, CVCC und C4, Widerstände R0, R1 und RCS, Dioden D1 und D3, die Primär- und Rückkopplungswicklungen des Transformators T0 sowie einen Primärschalter (z. B. Leistungs-MOSFET) M1.
Die Sekundärseite des Leistungswandlers 6A ist dazu ausgelegt, eine Spannungsausgabe an der Verbindung 10 zu produzieren (z. B. um die Last 4 mit Energie zu versorgen, wie in 1 gezeigt). Die Sekundärseite des Leistungswandlers 6A umfasst die Sekundärwicklung des Transformators T0, den Ausgangskondensator C0 und eine Rückkopplungsschleife zum Betrieb der Sekundärseitenregelung (SSR). Die Rückkopplungsschleife des SSR-Betriebs umfasst die Widerstände R2–R6, einen Kondensator C4, eine Zenerdiode DZ (z. B. einen Operationsverstärker, dessen negativer Eingang sich an einer intern fixierten Spannung befinden soll) und einen Optokoppler 29.
Die Steuerung 12 ist dazu ausgelegt, das Gate des Primärschalters M1 zu steuern, um den Leistungswandler 6A zu veranlassen, eine Eingangsspannung an der Verbindung 8 in eine Ausgangsspannung an der Verbindung 10 umzuwandeln. Die Steuerung 12 kann eine beliebige geeignete Anordnung von Hardware, Software, Firmware oder eine beliebige Kombination davon umfassen, um die der Steuerung 12 zugeordneten Techniken durchzuführen, die hier beschrieben sind. Die Steuerung 12 kann einen oder mehrere Mikroprozessoren, Digitalsignalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs – Application Specific Integrated Circuits), feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs – Field Programmable Gate Arrays) oder beliebige andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltkreise sowie beliebige Kombinationen solcher Komponenten umfassen. Wenn die Steuerung 12 Software oder Firmware umfasst, umfasst die Steuerung 12 ferner jede notwendige Hardware zum Speichern und Ausführen der Software oder Firmware, wie z. B. einen oder mehrere Speicher und einen oder mehrere Prozessoren oder eine oder mehrere Verarbeitungseinheiten. Im Allgemeinen kann eine Verarbeitungseinheit einen oder mehrere Mikroprozessoren, DSPs, ASICs, FPGAs oder beliebige andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltkreise sowie beliebige Kombinationen solcher Komponenten umfassen.
Die Steuerung 12 ist dazu ausgelegt, die Ausgangsspannung an der Verbindung 10 durch Steuern des Tastverhältnisses des Primärschalters M1 zu regeln. Die Steuerung 12 umfasst eine Leistungsbegrenzungs-Logikeinheit (PLL – Power Limitation Logic) 14, die von der Steuerung 12 verwendet wird, um eine maximale Ausgangsleistungsbegrenzung des Leistungswandlers 6A durch ein dynamisches Abstimmen eines maximalen Primärstrompegels des Primärstroms I_P, den der Leistungswandler 6A durch den Primärschalter M1 fließen lässt, einzustellen. Die Steuerung 12 kann eine Ausgangsspannung des Leistungswandlers 6A regeln (z. B. um die Last 4 an der Verbindung 10 mit Energie zu versorgen) basierend auf einer Beurteilung durch die PLL 14 des Primärstroms I_P, der durch den Primärschalter M1 fließt.
Im Betrieb kann die Steuerung 12 einen Schaltimpuls am Gate-Ausgang der Steuerung 12 ausgeben, um den Primärschalter M1 einzuschalten. Beispielsweise kann die Steuerung 12 ein Gate-Ansteuerungssignal ausgeben, das von einem Oszillator der Steuerung 12 angesteuert wird und von einer niedrigen Spannung (z. B. GND) auf eine hohe Spannung (z. B. VCC, zehn Volt oder eine andere hohe Spannung) zunimmt, um den Primärschalter M1 zu veranlassen, mit dem Leiten des Stroms I_P zu beginnen. Aufgrund der Induktivität der Primärwicklung des Transformators T0, die mit dem Primärschalter M1 in Reihe geschaltet ist, kann der Strompegel des durch den Primärschalter M1 fließenden Stroms I_P mit einer im Wesentlichen linearen Änderungsrate zunehmen.
Die PLL 14 der Steuerung 12 ist dazu ausgelegt, interne Parameter des Leistungswandlers 6A regelmäßig zu beurteilen (z. B. nach jedem Schaltzyklus des Primärschalters M1), um einen geeigneten Wert für eine Zuordnung zum maximalen Primärstrom-Schwellenwert festzustellen, den die Steuerung 12 verwendet, um den durch den Primärschalter M1 fließenden Strom I_P zu begrenzen. Die PLL 14 kann den Wert des maximalen Primärstrom-Schwellenwerts mit anderen Komponenten der Steuerung 12 teilen, die feststellen, wann der Primärschalter M1 auszuschalten ist. Beispielsweise, falls die PLL 14 basierend auf einer Beurteilung der internen Parameter für den vorherigen Schaltzyklus feststellt, dass der maximale Primärstrom-Schwellenwert zu niedrig ist, kann die PLL 14 den maximalen Primärstrom-Schwellenwert erhöhen. Und falls die PLL 14 basierend auf einer Beurteilung der internen Parameter für den vorherigen Schaltzyklus feststellt, dass der maximale Primärstrom-Schwellenwert zu hoch ist, kann die PLL 14 den maximalen Primärstrom-Schwellenwert verringern. Auf diese Weise kann die Steuerung 12 den Primärschalter M1 während eines nachfolgenden Schaltzyklus ausschalten, falls der durch den Primärschalter M1 fließende Strom I_P den eingestellten (z. B. erhöhten oder verringerten) maximalen Primärstrom-Schwellenwert überschreitet, trotz der Tatsache, dass der durch den Primärschalter M1 fließende Strom I_P den vorherigen maximalen Primärstrom-Schwellenwert überschreitet, der während des vorherigen Schaltzyklus von der PLL 14 zur Steuerung 12 bereitgestellt wurde.
Die Steuerung 12 kann das Gate-Ansteuerungssignal erzeugen, um den Primärschalter M1 in Reaktion auf den Empfang eines Messsignals von einer Strommessvorrichtung der Steuerung 12, das den Strompegel des durch den Primärschalter M1 fließenden Stroms I_P anzeigt, auszuschalten. Das Messsignal kann einen momentan gemessenen Wert des Strompegels des Stroms I_P durch den Primärschalter M1 anzeigen. Beispielsweise kann die Steuerung 12 die Spannung V_S am Strommesseingang der Steuerung 12 überwachen. Die Steuerung 12 kann den Strompegel des Stroms I_P durch Feststellen eines Verhältnisses zwischen der Spannung V_S und dem Widerstandswert des Widerstands RCS ermitteln.
Die Steuerung 12 kann das, was ein momentan gemessener Wert des Strompegels des Stroms I_P durch den Primärschalter M1 zu sein scheint, mit dem von der PLL 14 gelieferten maximalen Primärstrom-Schwellenwert (z. B. einem konstanten Referenzsignal, das zeitunabhängig ist) vergleichen. Falls zu irgendeiner Zeit, während der Primärschalter M1 eingeschaltet ist, der Messwert des Strompegels des Stroms I_P durch den Primärschalter M1 den von der PLL 14 gelieferten maximalen Primärstrom-Schwellenwert überschreitet, kann eine Komparatorschaltung der Steuerung 12 bewirken, dass die Steuerung 12 den Primärschalter M1 ausschaltet. Beispielsweise kann die Steuerung 12, wenn der Strompegel des Stroms I_P einen von der PLL 14 ermittelten maximalen Primärstrom-Schwellenwert erreicht, einen Schaltimpuls am Gate-Ausgang der Steuerung 12 ausgeben, um den Primärschalter M1 auszuschalten. Die Steuerung 12 kann ein Gate-Ansteuerungssignal ausgeben, das von dem Oszillator der Steuerung 12 angesteuert wird und von einer hohen Spannung (z. B. VCC oder einem anderen hohen Spannungspegel) auf eine niedrige Spannung (z. B. GND oder einen anderen niedrigen Spannungspegel, der niedriger als der hohe Spannungspegel ist) abnimmt, um den Primärschalter M1 zu veranlassen, mit dem Leiten des Stroms I_P aufzuhören.
Die maximale Ausgangsleistung P des Leistungswandlers 6A kann, wie unten dargestellt, in den Gleichungen 1 und 2 ausgedrückt werden:
In den Gleichungen 1 und 2 sind die Ausdrücke I_P und L_P der Primärstrom durch den Primärschalter M1 bzw. die Primärinduktivität der Primärwicklung des Transformators T0. Der Ausdruck t_ON ist die Dauer der Einschaltperiode eines Ansteuerungssignals (z. B. eines Pulsweitenmodulationssignals) von der Steuerung 12, während welcher der Primärschalter M1 eingeschaltet ist und den Strom I_P leitet. Der Ausdruck T ist die Dauer der Schaltperiode des Ansteuerungssignals von der Steuerung 12.
Wie durch die Gleichungen 1 und 2 dargestellt, variiert die Ausgangsleistung P des Leistungswandlers 6A, wenn die Eingangsspannung V_IN (z. B. an der Verbindung 8 von der Quelle 2) schwankt. Da der Eingangsspannungsbereich der Eingangsspannung V_IN zwischen 90 V und 264 V Wechselspannung variiert, kann die Grenze der Ausgangsleistung P des Leistungswandlers 6A, wenn sich die Eingangsspannung V_IN an der Spitze des Spannungsbereichs (264 V Wechselspannung) befindet, um ein Vielfaches höher als die Grenze der Ausgangsleistung P des Leistungswandlers 6A sein, wenn sich die Eingangsspannung V_IN am Minimum des Spannungsbereichs (90 V Wechselpannung) befindet. Die Steuerung 12 kann die Ausgangsleistung P (und die Ausgangsspannung V_OUT) durch automatisches Einstellen von t_ON (z. B. mithilfe der Ruckkopplungsinformationen, die am FB-Eingang der Steuerung 12 vom Optokoppler 29 erhalten wurden) regeln, um die Ausgangsspannung V_OUT innerhalb eines akzeptablen Spannungsbereichs zur Versorgung der Last 4 zu halten.
Es ist jedoch eine Zeitverzögerung t_D mit der Steuerung 12 verbunden, die den Zeitbetrag von dem Moment, zu dem die Spannung V_S am CS-Eingang der Steuerung 12 anzeigt, dass der durch den Primärschalter M1 fließende Strom I_P den maximalen Primärstrom-Schwellenwert überschreitet, bis zu dem Moment, zu dem die Steuerung 12 den Gate-Ausgang der Steuerung 12 veranlasst, einen Befehl zum Ausschalten des Primärschalters M1 auszugeben, repräsentiert. Innerhalb der Zeitverzögerung t_D bleibt der Primärschalter M1 eingeschaltet und leitet den Strom I_P. Demzufolge liefert der Primärschalter M1 während der Zeitverzögerung t_D weiterhin Leistung (die z. B. zur Last 4 weitergeleitet wird). Daher basiert die maximale Ausgangsleistung P, die während eines jeglichen Schaltzyklus des Primärschalters M1 zur Last 4 geliefert wird, nicht nur auf der Einschaltperiode t_ON, sondern wird auch von der Zeitverzögerung t_D der Steuerung 12 beeinflusst. Da die tatsächliche Dauer der Einschaltperiode des Primärschalters M1 gleich t_ON + t_D ist, wird die tatsächliche Ausgangsleistung P des Leistungswandlers 6A durch die Gleichung 3 repräsentiert:
Obgleich die Zeitverzögerung t_D in der Regel kurz ist (z. B. im Allgemeinen innerhalb des Bereichs von 100 ns bis 300 ns), kann der Ausdruck t_D bei höheren Betriebsfrequenzen (selbst bei kurzer Dauer) eine große Auswirkung auf die gesamte Ausgangsleistung P haben, da die Einschaltperiode t_ON und die Schaltperiode T bei höheren Betriebsfrequenzen ebenfalls relativ kurz sind. Demzufolge kann eine Minimierung der mit der Steuerung 12 verbundenen Zeitverzögerung t_D wichtig für den Erhalt einer genauen maximalen Leistungsbegrenzung sein, insbesondere beim Betrieb des Leistungswandlers 6A im Diskontinuierlichen Strommodus (DCM).
3 ist ein konzeptionelles Diagramm, das die Steuerung 12A als eine beispielhafte Steuerung darstellt, die eine Leistungsbegrenzungs-Logikeinheit (PLL) 14A als ein Beispiel der PLL 14 des beispielhaften Leistungswandlers umfasst, der in 2 gezeigt ist und dazu ausgelegt ist, gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Anmeldung eine maximale Primärstrombegrenzung des beispielhaften Leistungswandlers dynamisch abzustimmen. 3 wird im Kontext des Leistungswandlers 6A von 2 und den durch die Gleichungen 1–3 dargestellten folgenden Ableitungen beschrieben.
Die Steuerung 12A umfasst eine Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0, eine Oszillatoreinheit A1, einen SR-Latch A3, eine Komparatoreinheit A2 und eine PLL 14A. Die PLL 14A umfasst eine Spitzenwertdetektor- und Abtast- und Halte-(PDSH – Peak Detector and Sample & Hold)-Einheit A4, eine Differenzkomparatoreinheit A5 und eine Ziel-Maximalleistungsbegrenzungs-Schwellenwert-(TMPLT – Target Maximum Power Limitation Threshold)-Einheit A6.
Die Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 ist dazu ausgelegt, einen maximalen Spannungswert von V_S zu halten, wenn sich der Primärstrom I_P durch den Primärschalter M1 auf einem maximalen akzeptablen Primärstrompegel befindet. Der von der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherte Wert wird von der PLL 14A als eine Ausgabe vom Differenzkomparator A5 festgestellt.
Die Oszillatoreinheit A1 und der SR-Latch A3 sind dazu ausgelegt, ein Pulsweitenmodulations- oder Pulsfrequenzmodulationssignal am Gate-Anschluss des Primärschalters M1 zu erzeugen, um den Primärschalter A1 zu veranlassen, sich bei einer bestimmten Frequenz einzuschalten, um eine Ausgangsspannung an der Last 4 zu regeln. Die Frequenz, mit der die Oszillatoreinheit A1 den Primärschalter M1 zum Einschalten veranlasst, schwankt mit dem Betrag der Leistung, der vom Leistungswandler 6A zur Last 4 geliefert wird.
Der Komparator A2 empfängt als Eingaben einen aktuellen Spannungspegel V_S und den maximalen Spannungswert von V_S, der von der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeichert wird. In Reaktion darauf, dass die aktuelle Spannung V_S den von der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten maximalen Spannungswert von V_S überschreitet, kann der Komparator A2 eine Rücksetzung des SR-Latch A3 bewirken, um dadurch den Primärschalter M1 zum Ausschalten zu veranlassen. Je größer daher der von der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherte maximale Spannungswert V_S ist, desto länger bleibt der Primärschalter M1 eingeschaltet, was dazu führt, dass während eines einzelnen Schaltzyklus ein größerer Leistungsbetrag vom Leistungswandler 6A zur Last 4 geliefert wird.
Die PDSH-Einheit A4 ist dazu ausgelegt, den Maximal- oder Spitzenwert von V_S während eines aktuellen Schaltzyklus abzutasten und zu halten. Die TMPLT-Einheit A6 ist dazu ausgelegt, das, was die PLL 14A als maximalen Zielwert (auch als „Spitzenwert“ bezeichnet) von V_S oder als Reihe von maximalen Zielwerten von V_S für den aktuellen Schaltzyklus vorbestimmt hatte, zu speichern, um zu gewährleisten, dass der Leistungswandler 6A innerhalb einer akzeptablen maximalen Leistungsbegrenzung arbeitet. Das heißt, die TMPLT-Einheit A6 ist dazu ausgelegt, den Wert oder die Reihe von Werten von V_S, der dem angestrebten maximalen Strombegrenzungs-Schwellenwert entspricht oder die der Reihe von maximalen Strombegrenzungs-Schwellenwerten des Wandlers 6A entsprechen, für den aktuellen Schaltzyklus zu speichern. Die PLL 14A bestimmt den Zielwert oder die Zielwerte von V_S auf der Basis des Maximalwerts von V_S während eines vorherigen Schaltzyklus vor. Beispielsweise kann der Zielwert von V_S dem Spitzenwert von V_S entsprechen, der für den vorherigen Schaltzyklus beobachtet wurde, und die Reihe von Zielwerten von V_S kann dem Spitzenwert von V_S für den vorherigen Schaltzyklus plus oder minus zwei Prozent entsprechen.
Der Differenzkomparator A5 ist dazu ausgelegt, den von der PDSH-Einheit A4 für einen aktuellen Schaltzyklus des Primärschalters M1 gespeicherten Wert mit dem Wert oder der Reihe von Werten, der bzw. die von der TMPLT-Einheit A6 für den aktuellen Schaltzyklus des Primärschalters M1 gespeichert wird, zu vergleichen. Die PLL 14A verwendet die Ausgabe des Differenzkomparators A5, um den vom Gleichspannungs-Schwellenwert A0 gespeicherten Wert vor einem nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters M1 einzustellen oder nicht einzustellen. Die PLL 14A verwendet die Ausgabe des Differenzkomparators A5, um den Zielwert oder die Reihe von Zielwerten von V_S, der bzw. die von der TMPLT-Einheit A6 gespeichert wird, einzustellen oder nicht einzustellen.
Gemäß den Techniken dieser Anmeldung, obgleich eine mit der Steuerung 12A verbundene gewisse Zeitverzögerung t_D vorhanden sein kann (z. B. aufgrund des Komparators A2, des SR-Latch A3 und des Ansteuerungszustands der Steuerung 12A zum Primärschalter M1), ist die maximale Leistungsbegrenzung oder der maximale Spitzenstrom, bei dem die PLL 14A und die Steuerung 12A arbeiten, sehr genau. Die PLL 14A der Steuerung 12A kann den mit dem Leistungswandler 6A verbundenen maximalen Primärstrombegrenzungs-Schwellenwert automatisch abstimmen (schrittweise erhöhen oder verringern), bis sich der maximale Primärstrombegrenzungs-Schwellenwert bei einem Wert einpendelt, der angesichts der aktuellen Eingangsspannung V_IN und des Betrags der Primärinduktivität für die aktuelle Anwendung am Besten geeignet ist. Daher kann die Steuerung 12A bei der Begrenzung ihrer maximalen Ausgangsleistung P genauer sein als andere Leistungswandler (z. B. solche, die abhängig von einer Primärstrom-Anstiegsrate zwischen unterschiedlichen dynamischen Spannungs-Schwellenwerten wählen).
Beispielsweise kann die Oszillatoreinheit A1 als einen anfänglichen Betrieb den SR-Latch A3 veranlassen, ein Positivimpuls-Spannungssignal auszugeben, das von der Steuerung 12A als ein Gate-Ansteuerungssignal gesendet wird, um den Primärschalter M1 einzuschalten. Der Spannungspegel V_S kann von GND (z. B. null Volt) mit einer von der Gleichung 4 gegebenen Anstiegsrate zunehmen:
Der von der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 und der TMPLT-Einheit A6 gespeicherte Anfangswert kann ein Volt Gleichspannung (oder eine andere Gleichstrom-Nennspannung größer als GND) betragen. Dann, nach einer gewissen Laufzeitverzögerung, die mit den Einheiten A1, A2 und A3 verbunden ist, kann das Signal des Spannungspegels V_S an einem Spitzenwert aufhören, anzusteigen, bevor es plötzlich wieder auf GND abfällt (z. B. null Volt), nachdem die Oszillatoreinheit A1 den SR-Latch A3 veranlasst, ein Nullimpuls-Spannungssignal auszugeben, das von der Steuerung 12A als ein Gate-Ansteuerungssignal gesendet wird, um den Primärschalter M1 auszuschalten.
Die PDSH-Einheit A4 kann den Spitzenwert, den V_S unmittelbar vor dem Abfall auf GND erreicht hat, abtasten und halten. Mithilfe der Differenzkomparatoreinheit A5 kann die PLL 14A den Spitzenwert von V_S mit dem Zielwert (oder der Reihe von Zielwerten), der mit V_S verbunden ist und dem von der TMPLT-Einheit A6 gespeicherten angestrebten maximalen Strombegrenzungs-Schwellenwert entspricht, vergleichen. Falls der Spitzenwert von V_S während eines aktuellen Schaltzyklus des Primärschalters M1 niedriger als der mit V_S verbundene Zielwert (oder die Reihe von Zielwerten) ist, kann die PLL 14A den in der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Wert für den nächsten Schaltzyklus des Primärschalters M1 erhöhen. Falls jedoch der Spitzenwert von V_S während eines aktuellen Schaltzyklus des Primärschalters M1 höher als der mit V_S verbundene Zielwert (oder die Reihe von Zielwerten) ist, kann die PLL 14A den in der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Wert für den nächsten Schaltzyklus des Primärschalters M1 verringern. Falls jedoch der Spitzenwert von V_S während eines aktuellen Schaltzyklus des Primärschalters M1 nicht höher und nicht niedriger als der mit V_S verbundene Zielwert (oder die Reihe von Zielwerten) ist, kann die PLL 14A den in der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Wert für den nächsten Schaltzyklus des Primärschalters M1 aufrechterhalten. Die PLL 14A kann den mit V_S verbundenen Zielwert (oder die Reihe von Zielwerten), der von der TMPLT-Einheit A6 gespeichert wird, entsprechend einer jeglichen Einstellung, die an dem in der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Wert vorgenommen wurde, einstellen. Durch ein derartiges Abstimmen des in der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Werts ist die Steuerung 12A eventuell in der Lage, den Leistungswandler 6A mit einer maximalen Leistungsbegrenzung, die eine sehr hohe Genauigkeit aufweist (z. B. abhängig von der Steuerungsgrenztoleranz) zu steuern.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Vorgänge 100–190 als beispielhafte Vorgänge eines beispielhaften Leistungswandlers des beispielhaften Systems darstellt, das in 1 gezeigt ist, das dazu ausgelegt ist, gemäß einem oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Anmeldung eine maximale Ausgangsleistungsbegrenzung des beispielhaften Leistungswandlers dynamisch anzupassen. Der Einfachheit der Beschreibung halber wird 4 nachstehend im Kontext der Steuerung 12 und des Leistungswandlers 6A von 2 sowie der Steuerung 12A von 3 beschrieben. 4 zeigt ein Beispiel der Reihenfolge, in der die Vorgänge 100–190 durchgeführt werden können. In anderen Beispielen können die Vorgänge 100–190 in einer anderen Reihenfolge als der in 4 dargestellten durchgeführt werden.
Im Betrieb kann die Steuerung 12 den Primärschalter M1 einschalten (100). Beispielsweise kann die Oszillatoreinheit A1 der Steuerung 12A den SR-Latch A3 veranlassen, ein positives Spannungssignal auszugeben. In Reaktion darauf kann die Steuerung 12A das Gate des Primärschalters M1 mit einer positiven Spannung ansteuern, um den Primärschalter M1 zu veranlassen, sich einzuschalten und Primärstrom I_P zu leiten.
Die Steuerung 12 kann eine Spannung V_S über einen Strommesswiderstand RCS erkennen, die indikativ für einen Primärstrom I_P durch den Primärschalter M1 ist (110). Beispielsweise kann der Komparator A2 der Steuerung 12A eine Anzeige des Spannungspegels V_S als eine Eingabe empfangen, wenn der Spannungspegel V_S nach dem Einschalten des Primärschalters M1 steigt.
Die Steuerung 12 kann feststellen, ob die Spannung über den Strommesswiderstand RCS einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet (120). Beispielsweise kann die Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 einen erwarteten Wert von V_S speichern, wenn der Primärstrom I_P durch den Primärschalter M1 einen mit dem Leistungswandler 6A verbundenen maximalen Primärstrom-Schwellenwert erreicht. Die TMPLT-Einheit A6 kann anfänglich einen ähnlichen erwarteten Wert oder eine Reihe von erwarteten Werten, die von der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeichert werden, speichern.
Die Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 kann anfänglich einen Nennwert speichern, der größer als Null ist (z. B. ein Volt). Im Laufe der Zeit, durch das Durchführen der nachstehenden Vorgänge 130–140, kann sich der von der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherte Wert bei einem erwarteten Wert von V_S einpendeln, der für die aktuelle Betriebsumgebung des Leistungswandlers 6A abgestimmt und am Besten geeignet ist (z. B. die spezielle Eingangsspannung V_IN und/oder der Betrag der Primärinduktivität). Die Komparatoreinheit A2 der Steuerung 12A kann den von der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Wert als eine zusätzliche Eingabe zu dem erkannten Wert von V_S empfangen. Die Ausgabe der Komparatoreinheit A2 kann das Resultat des Vergleichs zwischen der erkannten Spannung V_S und der erwarteten Spannung V_S sein, wenn sich der Primärstrom I_P durch den Primärschalter M1 an einem maximalen Primärstrom-Schwellenwert befindet, der mit dem Leistungswandler 6A verbunden ist.
Falls die Spannung über den Strommesswiderstand RCS nicht den Gleichspannungs-Schwellenwert (120, NEIN) überschreitet, kann die Steuerung 12 weiterhin die Spannung V_S über den Strommesswiderstand RCS erkennen, die indikativ für den Primärstrom I_P durch den Primärschalter M1 ist (110). Wenn beispielsweise die Ausgabe von der Komparatoreinheit A2 anzeigt, dass die gemessene Spannung V_S nicht den erwarteten Wert von V_S überschreitet, wenn sich der Primärstrom I_P durch den Primärschalter M1 an einem maximalen Primärstrom-Schwellenwert befindet, dann kann der Primärschalter M1 eingeschaltet bleiben. Wenn jedoch die Spannung über den Strommesswiderstand RCS den Gleichspannungs-Schwellenwert (120, JA) überschreitet, kann die Steuerung 12 den Primärschalter M1 ausschalten (130). Wenn beispielsweise die Ausgabe von der Komparatoreinheit A2 anzeigt, dass die gemessene Spannung V_S den erwarteten Wert von V_S überschreitet, wenn sich der Primärstrom I_P durch den Primärschalter M1 an einem maximalen Primärstrom-Schwellenwert befindet, dann kann sich die SR-Latch-Einheit A3 zurücksetzen, was die Steuerung 12A veranlasst, das Gate des Primärschalters M1 mit einer Nullspannung anzusteuern, um den Primärschalter M1 zu veranlassen, sich auszuschalten und aufzuhören, den Primärstrom I_P zu leiten. Die Steuerung 12 kann den Primärschalter M1 ausschalten (130).
Die Steuerung 12 kann einen Spitzenwert der Spannung über den Strommesswiderstand abtasten und halten (140). Beispielsweise, aufgrund einer gewissen Laufzeitverzögerung, die mit den Komponenten der Steuerung 12 verbunden ist, kann die Spannung V_S über den Gleichspannungs-Schwellenwert hinaus weiter zunehmen, selbst nachdem sich die SR-Latch-Einheit A3 zurücksetzt, und bevor sich der Primärschalter M1 vollkommen ausschaltet. Die PSDH-Einheit A4 der PLL 14A kann den Spitzenwert von V_S während der Laufzeitverzögerung abtasten und halten (z. B. aufzeichnen und speichern).
Die Steuerung 12 kann feststellen, ob der Spitzenwert der Spannung über den Strommesswiderstand höher als eine Reihe von Zielwerten ist (150), und wenn nicht (150, NEIN), ob der Spitzenwert der Spannung über den Strommesswiderstand niedriger als die Reihe von Zielwerten ist (160). Beispielsweise kann die Differenzkomparatoreinheit A5 den Spitzenwert von V_S, der von der PSDH-Einheit A4 gespeichert wird, mit dem erwarteten Spitzenwert oder der Reihe von erwarteten Spitzenwerten von V_S, die von der TMPLT-Einheit A6 gespeichert werden, vergleichen. Falls der Spitzenwert von V_S während eines aktuellen Schaltzyklus des Primärschalters M1 höher als der mit V_S verbundene Zielwert (oder die Reihe von Zielwerten) ist (150, JA), kann die PLL 14A den in der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Wert für den nächsten Schaltzyklus des Primärschalters M1 auf der Basis der Ausgabe von der Differenzkomparatoreinheit A5 verringern (190).
Falls die Steuerung 12 feststellt, dass der Spitzenwert der Spannung über den Strommesswiderstand nicht höher als die Reihe von Zielwerten ist (150, NEIN), dann kann die Steuerung 12 feststellen, ob der Spitzenwert der Spannung über den Strommesswiderstand niedriger als die Reihe von Zielwerten ist (160). Falls der Spitzenwert von V_S während eines aktuellen Schaltzyklus des Primärschalters M1 niedriger als der mit V_S verbundene Zielwert (oder die Reihe von Zielwerten) ist (160, JA), dann kann die PLL 14A den in der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Wert für den nächsten Schaltzyklus des Primärschalters M1 auf der Basis der Ausgabe von der Differenzkomparatoreinheit A5 erhöhen (180).
Falls jedoch der Spitzenwert von V_S während eines aktuellen Schaltzyklus des Primärschalters M1 nicht höher und nicht niedriger als der mit V_S verbundene Zielwert (oder die Reihe von Zielwerten) ist, kann die PLL 14A den in der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Wert für den nächsten Schaltzyklus des Primärschalters M1 aufrechterhalten (170). Das heißt, obwohl die PLL 14A den mit V_S verbundenen Zielwert (oder die Reihe von Zielwerten), der von der TMPLT-Einheit A6 gespeichert wird, entsprechend einer jeglichen Einstellung, die an dem in der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Wert vorgenommen wurde, anpassen kann, kann die PLL 14A davon Abstand nehmen, den von der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Wert anzupassen, wenn keine Anpassung benötigt wird. Durch ein derartiges Abstimmen des in der Gleichstrom-Schwellenwerteinheit A0 gespeicherten Werts ist die Steuerung 12A eventuell in der Lage, den Leistungswandler 6A mit einer maximalen Leistungsbegrenzung, die eine sehr hohe Genauigkeit aufweist (z. B. abhängig von der Steuerungsgrenztoleranz) zu steuern.
Beispiel 1. Eine Leistungsschaltung, die Folgendes umfasst: einen Transformator, der eingerichtet ist, Energie zwischen einer Primärseite der Leistungsschaltung und einer Sekundärseite der Leistungsschaltung zu speichern; einen Primärschalter, der mit einer Primärseitenwicklung des Transformators gekoppelt ist; und eine Steuerung, die zu Folgendem eingerichtet ist: Einschalten des Primärschalters während eines aktuellen Schaltzyklus; in Reaktion auf eine Feststellung, dass eine Spannung, die indikativ für einen Primärstrom durch den Primärschalter ist, einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, Ausschalten des Primärschalters während des aktuellen Schaltzyklus; in Reaktion auf eine Feststellung, dass ein Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus höher oder niedriger als ein mit dem Spitzenwert der Spannung verbundener Zielwert ist, Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder des Zielwerts für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters.
Beispiel 2. Die Leistungsschaltung von Beispiel 1, die ferner einen zwischen den Primärschalter und Masse in Reihe geschalteten Strommesswiderstand umfasst, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, die Spannung als eine Spannung über den Strommesswiderstand zu erkennen.
Beispiel 3. Die Leistungsschaltung nach einem der Beispiele 1–2 oder Kombinationen davon, wobei die Steuerung ferner für Folgendes eingerichtet ist: den Primärschalter während des nachfolgenden Schaltzyklus einzuschalten; in Reaktion auf die Feststellung, dass die Spannung, die indikativ für den Primärstrom durch den Primärschalter ist, den eingestellten Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, den Primärschalter während des nachfolgenden Schaltzyklus auszuschalten; in Reaktion auf die Feststellung, dass ein Spitzenwert der Spannung während des nachfolgenden Schaltzyklus höher oder niedriger als der mit dem Spitzenwert der Spannung verbundene angepasste Zielwert ist, ferner den Gleichspannungs-Schwellenwert und/oder des Zielwerts für einen dritten Schaltzyklus des Primärschalters einzustellen.
Beispiel 4. Die Leistungsschaltung nach einem der Beispiele 1–3 oder Kombinationen davon, wobei die Steuerung ferner für Folgendes eingerichtet ist: in Reaktion auf eine Feststellung, dass der Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus nicht höher und nicht niedriger als der mit dem Spitzenwert der Spannung verbundene Zielwert ist, den Gleichspannungs-Schwellenwert und den Zielwert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters aufrechtzuerhalten.
Beispiel 5. Die Leistungsschaltung nach einem der Beispiele 1–4 oder Kombinationen davon, wobei die Steuerung eine Abtast- und Halte-Einheit umfasst, die eingerichtet ist, den Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus zu speichern.
Beispiel 6. Die Leistungsschaltung des Beispiels 5, wobei die Abtast- und Halte-Einheit eingerichtet ist, die Spannung als den Spitzenwert abzutasten, während der Primärschalter ausgeschaltet wird.
Beispiel 7. Die Leistungsschaltung nach einem der Beispiele 1–6 oder Kombinationen davon, wobei die Steuerung eingerichtet ist, den Gleichspannungs-Schwellenwert und/oder den Zielwert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters durch Erhöhen des Gleichspannungs-Schwellenwerts oder Verringern des Zielwerts für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus niedriger als der mit dem Spitzenwert der Spannung verbundene Zielwert ist, einzustellen.
Beispiel 8. Die Leistungsschaltung nach einem der Beispiele 1–7 oder Kombinationen davon, wobei die Steuerung eingerichtet ist, den Gleichspannungs-Schwellenwert und/oder den Zielwert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters durch Verringern des Gleichspannungs-Schwellenwerts oder Erhöhen des Zielwerts für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus höher als der mit dem Spitzenwert der Spannung verbundene Zielwert ist, einzustellen.
Beispiel 9. Ein Verfahren, das Folgendes umfasst: nach dem Einschalten eines Primärschalters eines Leistungswandlers, Detektieren einer Spannung durch eine Steuerung, die indikativ für einen Primärstrom durch den Primärschalter ist, in Reaktion auf eine Feststellung, dass die Spannung einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, Ausschalten des Primärschalters durch die Steuerung; Speichern eines Spitzenwertes der Spannung durch die Steuerung, während der Primärschalter ausgeschaltet wird; und in Reaktion auf eine Feststellung, dass der Spitzenwert höher oder niedriger als eine Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwertes und/oder der Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters durch die Steuerung.
Beispiel 10. Das Verfahren des Beispiels 9, das ferner Folgendes umfasst: in Reaktion auf eine Feststellung, dass der Spitzenwert nicht höher und nicht niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, Aufrechterhalten des Gleichspannungs-Schwellenwertes und/oder der Reihe von Zielwerten auf einem entsprechenden aktuellen Wert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters durch die Steuerung.
Beispiel 11. Das Verfahren nach einem der Beispiele 9–10 oder Kombinationen davon, wobei das Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters Folgendes umfasst: Erhöhen eines Gleichspannungs-Schwellenwerts durch die Steuerung für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist; oder Verringern der Reihe von Zielwerten durch die Steuerung für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist.
Beispiel 12. Das Verfahren nach einem der Beispiele 9–11 oder Kombinationen davon, wobei das Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters Folgendes umfasst: Verringern eines Gleichspannungs-Schwellenwerts durch die Steuerung für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist; oder Erhöhen der Reihe von Zielwerten durch die Steuerung für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist.
Beispiel 13. Das Verfahren nach einem der Beispiele 9–12 oder Kombinationen davon, wobei die Spannung einer Spannung über einen Strommesswiderstand entspricht, der zwischen dem Primärschalter und Masse in Reihe geschaltet ist.
Beispiel 14. Das Verfahren nach einem der Beispiele 9–13 oder Kombinationen davon, wobei der Gleichspannungs-Schwellenwert während eines anfänglichen Schaltzyklus des Primärschalters einem Volt entspricht.
Beispiel 15. Das Verfahren nach einem der Beispiele 9–14 oder Kombinationen davon, wobei die Reihe von Zielwerten eine Reihe von Spannungen umfasst, die größer als der, gleich dem, und um ungefähr zwei Prozent kleiner als der Gleichspannungs-Schwellenwert sind.
Beispiel 16. Eine Leistungsschaltung, die Folgendes umfasst: Mittel zum Einschalten eines Primärschalters eines Leistungswandlers; Mittel zum Erkennen einer Spannung, die indikativ für einen Primärstrom durch den Primärschalter ist; Mittel zum Feststellen, ob die Spannung einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, Mittel zum Ausschalten des Primärschalters in Reaktion auf das Feststellen, dass die Spannung den Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet; Mittel zum Bestimmen eines Spitzenwertes der Spannung, während die Primärschalter ausgeschaltet wird; und Mittel zum Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf ein Feststellen, dass der Spitzenwert höher oder niedriger als eine Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist.
Beispiel 17. Die Leistungsschaltung des Beispiels 16, die ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Aufrechterhalten des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten auf einem entsprechenden aktuellen Wert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf das Feststellen, dass der Spitzenwert nicht höher und nicht niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist.
Beispiel 18. Die Leistungsschaltung nach einem der Beispiele 16–17 oder Kombinationen davon, wobei die Mittel zum Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters Mittel zum Erhöhen eines Gleichspannungs-Schwellenwerts für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, oder Mittel zum Verringern der Reihe von Zielwerten für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, umfassen.
Beispiel 19. Die Leistungsschaltung nach einem der Beispiele 16–18 oder Kombinationen davon, wobei die Mittel zum Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters Mittel zum Verringern eines Gleichspannungs-Schwellenwerts für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, oder Mittel zum Erhöhen der Reihe von Zielwerten für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, umfassen.
Beispiel 20. Die Leistungsschaltung nach einem der Beispiele 16–19 oder Kombinationen davon, wobei die Spannung einer Spannung über einen Strommesswiderstand entspricht, der zwischen dem Primärschalter und Masse in Reihe geschaltet ist.
Beispiel 21. Eine Leistungsschaltung, die Mittel zum Durchführen von einem der Verfahren der Beispiele 9–15 oder Kombinationen davon umfasst.
Beispiel 22. Die Leistungsschaltung von Beispiel 1, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, eines der Verfahren der Beispiele 9–15 oder Kombinationen davon durchzuführen.
Beispiel 23. Ein computerlesbares Speichermedium, das Anweisungen umfasst, die bei einer Ausführung durch eine Steuerung eines Leistungswandlers die Steuerung veranlassen, ein beliebiges der Verfahren der Beispiele 9–15 oder Kombinationen davon durchzuführen.
Es sind verschiedene Beispiele beschrieben worden. Diese und andere Beispiele befinden sich innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche.

Claims

Leistungsschaltung, die Folgendes umfasst: einen Transformator, der eingerichtet ist, Energie zwischen einer Primärseite der Leistungsschaltung und einer Sekundärseite der Leistungsschaltung zu speichern; einen Primärschalter, der mit einer Primärseitenwicklung des Transformators gekoppelt ist; und eine Steuerung, die für Folgendes eingerichtet ist: den Primärschalter während eines aktuellen Schaltzyklus einzuschalten; in Reaktion auf eine Feststellung, dass eine Spannung, die für einen Primärstrom durch den Primärschalter indikativ ist, einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, den Primärschalter während des aktuellen Schaltzyklus auszuschalten; in Reaktion auf eine Feststellung, dass ein Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus höher oder niedriger als ein mit dem Spitzenwert der Spannung verbundener Zielwert ist, den Gleichspannungs-Schwellenwert und/oder den Zielwert für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters einzustellen.
Leistungsschaltung nach Anspruch 1, die ferner einen zwischen den Primärschalter und Masse in Reihe geschalteten Strommesswiderstand umfasst, wobei die Steuerung ferner dazu ausgelegt ist, die Spannung als eine Spannung über den Strommesswiderstand zu erkennen.
Leistungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung ferner für Folgendes eingerichtet ist: den Primärschalter während des nachfolgenden Schaltzyklus einzuschalten; in Reaktion auf die Feststellung, dass die Spannung, die für einen Primärstrom durch den Primärschalter indikativ ist, den eingestellten Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, den Primärschalter während des nachfolgenden Schaltzyklus auszuschalten; in Reaktion auf die Feststellung, dass ein Spitzenwert der Spannung während des nachfolgenden Schaltzyklus höher oder niedriger als der mit dem Spitzenwert der Spannung verbundene eingestellte Zielwert ist, ferner den Gleichspannungs-Schwellenwert und/oder den Zielwert für einen dritten Schaltzyklus des Primärschalters einzustellen.
Leistungsschaltung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Steuerung ferner für Folgendes eingerichtet ist: in Reaktion auf eine Feststellung, dass der Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus nicht höher und nicht niedriger als der mit dem Spitzenwert der Spannung verbundene Zielwert ist, den Gleichspannungs-Schwellenwert und/oder den Zielwert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters aufrechtzuerhalten.
Leistungsschaltung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die Steuerung eine Abtast- und Halte-Einheit umfasst, die eingerichtet ist, den Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus zu speichern.
Leistungsschaltung nach Anspruch 5, wobei die Abtast- und Halte-Einheit eingerichtet ist, die Spannung als den Spitzenwert abzutasten, während der Primärschalter ausgeschaltet wird.
Leistungsschaltung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Steuerung eingerichtet ist, den Gleichspannungs-Schwellenwert und/oder den Zielwert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters durch Erhöhen des Gleichspannungs-Schwellenwerts oder Verringern des Zielwerts für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus niedriger als der mit dem Spitzenwert der Spannung verbundene Zielwert ist, einzustellen.
Leistungsschaltung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Steuerung eingerichtet ist, den Gleichspannungs-Schwellenwert und/oder den Zielwert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters durch Folgendes einzustellen: Verringern eines Gleichspannungs-Schwellenwerts in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus höher als der mit dem Spitzenwert der Spannung verbundene Zielwert ist; oder Erhöhen des Zielwerts für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert der Spannung während des aktuellen Schaltzyklus höher als der mit dem Spitzenwert der Spannung verbundene Zielwert ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: nach dem Einschalten eines Primärschalters eines Leistungswandlers, Detektieren einer Spannung, die indikativ für einen Primärstrom durch den Primärschalter ist, in Reaktion auf eine Feststellung, dass die Spannung einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, Ausschalten des Primärschalters; Speichern eines Spitzenwertes der Spannung, während der Primärschalter ausgeschaltet wird; und in Reaktion auf eine Feststellung, dass der Spitzenwert höher oder niedriger als eine Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwertes und/oder der Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters.
Verfahren nach Anspruch 9, das ferner Folgendes umfasst: in Reaktion auf eine Feststellung, dass der Spitzenwert nicht höher und nicht niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, Aufrechterhalten des Gleichspannungs-Schwellenwertes und/oder der Reihe von Zielwerten auf einem entsprechenden aktuellen Wert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters Folgendes umfasst: den Gleichspannungs-Schwellenwert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, zu erhöhen; oder die Reihe von Zielwerten für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, durch die Steuerung zu verringern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–11, wobei das Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters Folgendes umfasst: den Gleichspannungs-Schwellenwert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, zu verringern; oder die Reihe von Zielwerten für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist, zu erhöhen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–12, wobei die Spannung einer Spannung über einen Strommesswiderstand entspricht, der zwischen dem Primärschalter und Masse in Reihe geschaltet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–13, wobei der Gleichspannungs-Schwellenwert während eines anfänglichen Schaltzyklus des Primärschalters einem Volt entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9–14, wobei die Reihe von Zielwerten eine Reihe von Spannungen umfasst, die größer als der, gleich dem, und um ungefähr zwei Prozent kleiner als der Gleichspannungs-Schwellenwert sind.
Leistungsschaltung, die Folgendes umfasst: Mittel zum Einschalten eines Primärschalters eines Leistungswandlers; Mittel zum Erkennen einer Spannung, die indikativ für einen Primärstrom durch den Primärschalter ist; Mittel zum Feststellen, ob die Spannung einen Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet, Mittel zum Ausschalten des Primärschalters in Reaktion auf das Feststellen, dass die Spannung den Gleichspannungs-Schwellenwert überschreitet; Mittel zum Bestimmen eines Spitzenwertes der Spannung, während der Primärschalter ausgeschaltet wird; und Mittel zum Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für einen nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf ein Feststellen, dass der Spitzenwert höher oder niedriger als eine Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist.
Leistungsschaltung nach Anspruch 16, die ferner Folgendes umfasst: Mittel zum Aufrechterhalten des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten auf einem entsprechenden aktuellen Wert für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf das Feststellen, dass der Spitzenwert nicht höher und nicht niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist.
Leistungsschaltung nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Mittel zum Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters Folgendes umfassen: Mittel zum Erhöhen des Gleichspannungs-Schwellenwerts für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist; oder Mittel zum Verringern der Reihe von Zielwerten für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert niedriger als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist.
Leistungsschaltung nach einem der Ansprüche 16–18, wobei die Mittel zum Einstellen des Gleichspannungs-Schwellenwerts und/oder der Reihe von Zielwerten für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters Folgendes umfassen: Mittel zum Verringern des Gleichspannungs-Schwellenwerts für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist; oder Mittel zum Erhöhen der Reihe von Zielwerten für den nachfolgenden Schaltzyklus des Primärschalters in Reaktion auf die Feststellung, dass der Spitzenwert höher als die Reihe von mit dem Spitzenwert der Spannung verbundenen Zielwerten ist.
Leistungsschaltung nach einem der Ansprüche 16–19, wobei die Spannung einer Spannung über einen Strommesswiderstand entspricht, der zwischen dem Primärschalter und Masse in Reihe geschaltet ist.