DE102018112766A1

DE102018112766A1 - Controllereinrichtung für leistungselektronikschaltung

Info

Publication number: DE102018112766A1
Application number: DE102018112766.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Feldtkeller; Reinhard Müller
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2018-12-06
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: CN108988642B; CN108988642A; US20180351357A1; DE102018112766B4; US10256630B2

Abstract

Bei einigen Beispielen ist eine Controllereinrichtung dazu ausgebildet, eine Leistungselektronikschaltung zu steuern und sie enthält einen Hochspannungs-(HV)-Pin, einen Leistungsversorgungs-(VCC)-Pin, eine Hochfahr-Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, Elektrizität von dem HV-Pin an den VCC-Pin zu leiten, und eine Komparatorschaltung, die dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, ob ein Spannungspegel des VCC-Pins größer als ein Einschaltspannungsschwellenwert ist. Bei einigen Beispielen ist die Komparatorschaltung weiterhin dazu ausgebildet, die Controllereinrichtung als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins größer als der Einschaltspannungsschwellenwert ist, dazu zu veranlassen, eine Normalbetriebsart aufzunehmen. Bei einigen Beispielen enthält die Controllereinrichtung auch eine Pegelerkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Einschaltspannungsschwellenwert basierend auf einem Pegel des HV-Pins zu bestimmen.

Description

Diese Offenbarung betrifft Controllereinrichtungen für Leistungselektronikschaltungen.
Eine Controllereinrichtung (d. h. eine integrierte Controllerschaltung) für eine getaktete Leistungsversorgungs-(engl.: „switched-mode power supply“); SMPS)-Schaltung kann eine Familie von Wandlertypen wie beispielsweise eine Sperrwandlerschaltung, eine Leistungsfaktorkorrektur-(engl.: „power factor correction“; PFC)-Schaltung und/oder eine Resonanzwandlerschaltung wie beispielsweise eine LLC-(Induktivität-Induktivität-Kondensator)-Wandlerschaltung unterstützen. Bei einigen Beispielen kann eine Controllereinrichtung für eine SMPS-Schaltung dazu ausgebildet sein, den Betrieb von zwei oder mehr Wandlungsschaltungen einer Leistungselektronikeinrichtung wie beispielsweise einer PFC-Stufe und einer LLC-Stufe oder einer PFC-Stufe und einer Sperrwandlerstufe zu steuern.
Eine Leistungselektronikeinrichtung kann eine oder mehr Controllereinrichtungen enthalten. Zum Beispiel kann eine Leistungselektronikeinrichtung eine getrennte Controllereinrichtung für eine Sperrwandlerstufe, die dazu ausgebildet ist, eine Hilfsleistungsversorgung für den Standby-Betrieb zu erzeugen, enthalten. Die Leistungselektronikeinrichtung kann auch eine Hauptcontrollereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine PFC-Stufe und eine LLC-Stufe zu steuern, enthalten. Eine andere Leistungselektronikeinrichtung kann eine einzige Controllereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, sämtliche Wandlerfunktionen der Einrichtung zu steuern, enthalten.
Diese Offenbarung beschreibt eine Controllereinrichtung für eine Leistungselektronikeinrichtung, wobei ein Einschaltspannungsschwellenwert der Controllereinrichtung basierend auf dem Spannungspegel eines Hochspannungs-(engl.: „high-voltage“; HV)-Pins der Controllereinrichtung einstellbar ist. Bei einigen Beispielen kann auch der Unterspannungsabschalt-(engl.: „under-voltage lock out“; UVLO)-Schwellenwert der Controllereinrichtung einstellbar sein. Die Controllereinrichtung kann eine Pegelerkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Pegel (z. B. den Spannungspegel oder den Strompegel) des HV-Pins zu detektieren, enthalten. Die Controllereinrichtung kann den Einschaltspannungsschwellenwert basierend auf dem Pegel des HV-Pins bestimmen. Bei einigen Beispielen kann die Controllereinrichtung dazu ausgebildet sein, einen höheren Einschaltspannungsschwellenwert basierend auf einem höheren Spannungspegel oder Strompegel des HV-Pins einzustellen und/oder einen geringeren Einschaltspannungsschwellenwert basierend auf einem geringeren Spannungspegel oder Strompegel des HV-Pins zurückzusetzen.
Bei einigen Beispielen ist eine Controllereinrichtung dazu ausgebildet, die Leistungselektronikschaltung zu steuern und enthält einen Hochspannungs-(HV)-Pin, einen Leistungsversorgungs-(VCC)-Pin, eine Hochfahr-Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, Elektrizität von dem HV-Pin an den VCC-Pin zu leiten, und eine Komparatorschaltung, die dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, ob ein Spannungspegel des VCC-Pins größer als ein Einschaltspannungsschwellenwert ist. Bei einigen Beispielen ist die Komparatorschaltung weiterhin dazu ausgebildet, die Controllereinrichtung als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins größer als der Einschaltspannungsschwellenwert ist, zu veranlassen^, eine Normalbetriebsart aufzunehmen. Bei einigen Beispielen enthält die Controllereinrichtung auch eine Pegeldetektionsschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Einschaltspannungsschwellenwert basierend auf einem Pegel des HV-Pins zu bestimmen.
Bei einigen Beispielen enthält ein Verfahren zum Steuern einer Leistungselektronikschaltung durch eine Controllereinrichtung das Bestimmen eines Einschaltspannungsschwellenwerts basierend auf einem Pegel eines HV-Pins der Controllereinrichtung. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Bestimmen, ob ein Spannungspegel eines VCC-Pins der Controllereinrichtung größer als der Einschaltspannungsschwellenwert ist. Das Verfahren beinhaltet auch das Veranlassen der Controllereinrichtung, als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins größer als der Einschaltspannungsschwellenwert ist, eine Normalbetriebsart aufzunehmen.
Bei einigen Beispielen enthält eine Leistungselektronikeinrichtung eine Gleichrichtungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, AC-Elektrizität gleichzurichten, und eine PFC-Schaltung, die dazu ausgebildet ist, die gleichgerichtete AC-Elektrizität von der Gleichrichtungsschaltung zu empfangen. Die Leistungselektronikeinrichtung enthält auch eine SMPS-Schaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Hauptleistungsversorgung zu erzeugen und eine Controllereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die PFC-Schaltung und die SMPS-Schaltung zu steuern. Die Controllereinrichtung enthält einen VCC-Pin und einen HV-Pin, der dazu ausgebildet ist, die gleichgerichtete AC-Elektrizität von der Gleichrichtungsschaltung zu empfangen und den VCC-Pin während einer Hochfahr-Sequenz vorzuladen. Die Controllereinrichtung enthält auch eine Hochfahr-Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, die gleichgerichtete AC-Elektrizität von dem HV-Pin an den VCC-Pin zu liefern. Die Controllereinrichtung enthält weiterhin eine Komparatorschaltung, die dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, ob ein Spannungspegel des VCC-Pins größer als ein Einschaltspannungsschwellenwert ist. Die Komparatorschaltung ist auch dazu ausgebildet, die Controllereinrichtung als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins größer als der Einschaltspannungsschwellenwert ist, zu veranlassen, eine Normalbetriebsart aufzunehmen. Die Controllereinrichtung enthält eine Pegeldetektionsschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Einschaltspannungsschwellenwert basierend auf einem Pegel des HV-Pins zu bestimmen.
Die Einzelheiten von einem oder mehr Beispielen werden in den begleitenden Zeichnungen und der Beschreibung unten dargelegt. Andere Merkmale, Gegenstände und Vorteile sind aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist ein Schaltungs- und Blockdiagramm einer Leistungselektronikeinrichtung, die zwei Controllereinrichtungen enthält, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
2 ist ein Schaltungs- und Blockdiagramm einer Leistungselektronikeinrichtung, die eine Controllereinrichtung enthält, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
3 ist ein Prinzip-Blockschaltbild einer Controllereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Leistungselektronikschaltung zu steuern, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
4 ist ein Schaltungs- und Blockdiagramm einer Controllereinrichtung, die eine Komparatorschaltung und eine Stromquelle enthält, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
5 ist ein Schaltungs- und Blockdiagramm einer Controllereinrichtung, die eine Komparatorschaltung und eine Rücksetzen-Setzen-(R-S)-Latch-up-Schaltung enthält, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
6 ist ein Flussdiagramm, das Beispieltechniken zum Bestimmen eines Einschaltspannungsschwellenwerts einer Controllereinrichtung veranschaulicht, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.
7 ist ein Flussdiagramm, das Beispieltechniken zum Konfigurieren des Spannungsschwellenwerts einer Controllereinrichtung veranschaulicht, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Bauweise einer Leistungselektronikeinrichtung kann die Hochfahr-Sequenz für die Wandlungsschaltungen des Systems beeinflussen. Die Hochfahr-Sequenz kann definieren, welche Controllereinrichtung zuerst hochzufahren hat, wenn das System mehrere Controllereinrichtungen enthält. Es kann sein, dass während des Hochfahrens der ersten Controllereinrichtung eine Niederspannungsversorgung (z. B. eine Hilfsleistungsversorgung) nicht verfügbar ist. Demzufolge kann eine gleichgerichtete AC-Netzspannung die Leistungsversorgung für die erste Controllereinrichtung vorladen, bevor die erste Controllereinrichtung anfangen kann, zu arbeiten und den Betrieb einer oder mehr Wandlerschaltungen zu steuern.
Eine Technik des Vorladens der Leistungsversorgung für eine Controllereinrichtung beinhaltet das Verwenden eines Hochfahr-Widerstands, der die Leistungsversorgung für die Controllereinrichtung mit der gleichgerichteten AC-Netzspannung verbindet. Der elektrische Strom durch den Hochfahr-Widerstand kann sehr gering sein, zum Beispiel in einem Bereich von zehn Mikroampere bis einhundert Mikroampere, um die Leistungsdissipation zu verringern. Bei einigen Beispielen, bei denen der elektrische Hochfahr-Strom abgeschaltet werden kann, kann der elektrische Hochfahr-Strom höher, wie beispielsweise im Bereich von einem Milliampere bis fünf Milliampere, sein. Zum Ausschalten des Hochfahr-Stroms kann die Leistungselektronikeinrichtung eine Hochfahr-Einrichtung wie beispielsweise einen Schalter, der anfänglich ein (z. B. geschlossen) ist, enthalten. Bei einigen Beispielen weist die Hochfahr-Einrichtung einen Feldeffekttransistor (FET) vom Verarmungstyp oder einen Sperrschicht-Gate-FET (JFET) auf, obwohl andere Typen von Schaltern ebenso verwendet werden können. Weiterhin kann die Leistungselektronikeinrichtung bei einigen Beispielen einen FET vom Verarmungstyp oder einen JFET, der als einzelne Hochfahr-Stromquelle ohne einen Reihenwiderstand ausgebildet ist, enthalten.
Wenn die Controllereinrichtung anfängt, zu arbeiten, kann sie dazu ausgebildet sein, einen Versorgungsstrom in der Größenordnung von zwei Milliampere bis zehn Milliampere zu ziehen. Während eines Normalbetriebs kann die SMPS-Schaltung dazu ausgebildet sein, eine Leistungsversorgung für die Controllereinrichtung durch eine Hilfswicklung eines SMPS-Transformators zu erzeugen. Von der Zeit, zu der die Controllereinrichtung anfängt, zu arbeiten, bis die Hilfsversorgung zur Verfügung steht, kann es eine Verzögerung in der Größenordnung von fünfzig Millisekunden geben. Die Leistungselektronikeinrichtung kann einen Kondensator, der dazu ausgebildet ist, elektrische Energie, die die Controllereinrichtung verwenden kann, um während der Hochfahr-Verzögerungszeit zu arbeiten, zu speichern, enthalten. Die Leistungselektronikeinrichtung kann den Kondensator, bevor die Controllereinrichtung anfängt, zu arbeiten, mit der gleichgerichteten AC-Elektrizität vorladen.
Das Verhältnis der Vorladezeit und der Zeit vom Hochfahren der Controllereinrichtung bis zur Verfügbarkeit der Hilfsversorgung kann ein gewünschter Parameter sein, um die Einrichtung zu definieren oder konfigurieren. Eine große Unterspannungsabschalt-(UVLO)-Hysterese kann dieses Verhältnis durch Erzeugen einer großen Lücke zwischen dem Einschaltspannungsschwellenwert und dem Unterspannungsabschalt-(UVLO)-Schwellenwert (z. B. die Hysterese-Schwellenwerte) verbessern. Wenn die Spannung über dem Kondensator den Einschaltspannungsschwellenwert (z. B. den VCCon-Schwellenwert) erreicht, kann die Controllereinrichtung dazu ausgebildet sein, anzufangen, zu arbeiten. Wenn die Spannung über dem Kondensator den UVLO-Schwellenwert erreicht, kann die Controllereinrichtung dazu ausgebildet sein, das Arbeiten durch Übergehen in eine Hochfahr-Betriebsart zu beenden, was Leistung einsparen kann. Die Spannung über dem Kondensator kann den UVLO-Schwellenwert erreichen, weil die Versorgungsspannung zurückgeht, wenn die Hilfsleistungsversorgung aus irgendeinem Grund versagt. Ein typischer Einschaltschwellenwert, der als „VCCon“ ausgedrückt werden kann, für eine Controllereinrichtung kann im Bereich von sechzehn Volt bis fünfundzwanzig Volt liegen. Ein typischer UVLO-Schwellenwert, der als „VCCoff“ ausgedrückt werden kann, kann im Bereich von sieben Volt bis neun Volt liegen. Diese Schwellenwerte können typisch für eine eigenständige Controllereinrichtung (siehe 2) sein.
Für eine Leistungselektronikeinrichtung, die mehrere Controllereinrichtungen enthält, können die Controllereinrichtungen in einem Master-Slave-Verhältnis angeordnet sein, wobei die Master-Controllereinrichtung dazu in der Lage ist, die Slave-Controllereinrichtung zu befehligen und zu steuern. Bei derartigen Beispielen kann eine Controllereinrichtung dazu ausgebildet sein, in einer Hochfahr-Sequenz als Slave-Controllereinrichtung zu arbeiten. Die Slave-Controllereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, anzufangen, zu arbeiten, sobald die Master-Controllereinrichtung arbeitet und die Hilfsspannungsversorgung zur Verfügung steht. Bei einigen Beispielen kann die Slave-Controllereinrichtung dazu ausgebildet sein, zu arbeiten, wenn die Master-Controllereinrichtung der Slave-Controllereinrichtung eine Hilfsversorgungsspannung bereitstellt. Bei einigen Beispielen kann es für die Leistungselektronikeinrichtung wünschenswert sein, die Leistungsversorgungen für die Slave-Controllereinrichtung und die Master-Controllereinrichtung auf dieselbe Weise vorzuladen. Das Vorladen der zwei Leistungsversorgungen auf dieselbe Weise kann zu einer zusätzlichen Hochfahr-Verzögerungszeit und höheren Materiallisten-(engl.: „billoff-materials“; BOM)-Kosten für die Controllereinrichtungen und die Leistungselektronik führen.
Bei der Hilfsspannungsversorgung kann es sich um eine vorgeregelte Spannungsversorgung in der Größenordnung von zwölf Volt handeln. Die Slave-Controllereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, anzufangen, zu arbeiten, sobald die Hilfsspannungsversorgung zur Verfügung steht. Ein VCC-Pin der Slave-Controllereinrichtung kann mit der Hilfsspannungsversorgung elektrisch verbunden sein. Es kann sein, dass die Hilfsspannungsversorgung sechzehn Volt oder fünfundzwanzig Volt nicht erreicht, so dass es für die Slave-Controllereinrichtung wünschenswert sein kann, so ausgebildet zu sein, dass sie einen geringeren Einschaltspannungsschwellenwert als den Einschaltspannungsschwellenwert einer zugehörigen Master-Controllereinrichtung aufweist. Ein typischer Einschaltspannungsschwellenwert für eine Slave-Controllereinrichtung kann in der Größenordnung von neun Volt bis elf Volt liegen.
1 ist ein Schaltungs- und Blockdiagramm einer Leistungselektronikeinrichtung 100, die zwei Controllereinrichtungen 120 und 122 enthält, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. 1 zeigt die Leistungselektronikeinrichtung 100 mit einer separaten Sperrwandlerstufe 114, die dazu ausgebildet ist, eine Hilfs-Standby-Versorgung zu erzeugen und an einen Hilfsversorgungsknoten 140 zu liefern, und eine Kombinationscontrollereinrichtung 122, die eine Leistungsfaktorkorrektur-(PFC)-Stufe 110 und eine Induktivität-Induktivität-Kondensator-(LLC)-Stufe 112 ansteuert. Die Kombinationscontrollereinrichtung 122 kann in der Hochfahr-Sequenz als Slave arbeiten, und die Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 kann durch Schließen eines Standby-Schalters 144 eine Hilfsleistungsversorgung für die Kombinationscontrollereinrichtung 122 erzeugen. Während des Standby-Betriebs kann die Kombinationscontrollereinrichtung 122 aus sein. Viele Computerleistungsversorgungen sind entsprechend dieser Architektur aufgebaut.
Die Leistungselektronikeinrichtung 100 kann dazu ausgebildet sein, an dem AC-Netzeingang eine Wechselstrom-(AC)-Elektrizität zu empfangen. Die AC-Leitung der Leistungselektronikeinrichtung 100 kann dazu ausgebildet sein, eine elektrische Verbindung mit einer Leistungsquelle wie beispielsweise einem elektrischen Netz herzustellen und Leistung von dieser zu empfangen. Die Leistungselektronikeinrichtung 100 kann dazu ausgebildet sein, an Ausgangsknoten 160 eine Hauptausgabe zu erzeugen. Die Ausgangsknoten 160 können dazu ausgebildet sein, an Einrichtungen wie beispielsweise Server, Rack-Computer, Desktop-Computer, Fernseher, elektronische Geräte, Elektromotoren, Weißwaren (Appliances), Haushaltsautomatisierung, Leuchten und/oder beliebige andere geeignete Geräte elektrische Leistung zu liefern. Bei dem Beispiel eines Computers können die Ausgangsknoten 160 eine Zwölf-Volt-Leistungsversorgung liefern.
Bei einigen Beispielen können die Ausgangsknoten 160 dazu ausgebildet sein, eine elektrische Leistung an resistive Lasten und/oder an induktive Lasten zu liefern. Beispiele für induktive Lasten können Aktoren, Motoren und Pumpen, die in einem oder mehr von einer Heizung, Klimaanlage, Wasserversorgung, einem Lüfter oder anderen Systemen, die induktive Lasten enthalten, enthalten. Bei einigen Beispielen können die Ausgangsknoten 150 dazu ausgebildet sein, eine elektrische Leistung an kapazitive Lasten, zum Beispiel über eine Inverterschaltung, zu liefern. Beispiele für kapazitive Lasten können Beleuchtungselemente wie beispielsweise eine Xenonbogenlampe enthalten. Bei noch anderen Beispielen kann es sich bei Lasten um Kombinationen von resistiven, induktiven und kapazitiven Lasten handeln.
Eine Gleichrichtungsschaltung 130 kann dazu ausgebildet sein, eine AC-Elektrizität von dem AC-Netzeingang zu empfangen und gleichzurichten. Die Gleichrichtungsschaltung 130 kann auch dazu ausgebildet sein, die gleichgerichtete AC-Elektrizität an die PFC-Stufe 110, die Sperrwandlerstufe 114 und den Hochfahr-Widerstand 132 zu liefern. Bei einigen Beispielen kann die gleichgerichtete AC-Elektrizität eine Gleichgerichtete-Halbwellen-Elektrizität und/oder eine Gleichgerichtete-Vollwellen-Elektrizität enthalten.
Die PFC-Stufe 110 kann eine SMPS-Schaltung enthalten und sie kann dazu ausgebildet sein, die gleichgerichtete AC-Elektrizität so zu wandeln, dass sie besser zu der an die Ausgangsknoten 160 angeschlossenen Last passt. Die Leistungsstufe 110 kann dazu ausgebildet sein, eine korrigierte Elektrizität zu erzeugen und an die LLC-Stufe 112 zu liefern. Ein Glättungskondensator 150 kann dazu ausgebildet sein, Schwankungen bei der korrigierten Elektrizität zu glätten. Die LLC-Stufe 112 kann dazu ausgebildet sein, ein elektrisches Gleichstrom-(DC)-Signal zu erzeugen und an eine elektrische Last, die an die Ausgangsknoten 160 angeschlossen ist, zu liefern. Die LLC-Stufe 112 kann eine galvanische Isolierung zwischen den Eingangsknoten der Leistungselektronikeinrichtung 100 und den Ausgangsknoten 160 bieten.
Die Sperrwandlerstufe 114 kann eine SMPS-Schaltung enthalten und sie kann dazu ausgebildet sein, ein elektrisches Standby-Signal zu erzeugen und an Standby-Knoten 162 an den Standby-Ausgang zu liefern. Bei dem Beispiel eines Computers können die Standby-Knoten 162 eine Standby-Leistungsversorgung an die Tastatur, den universellen seriellen Bus (USB) und/oder andere Einrichtungen liefern. Während der Standby-Betriebsart können sowohl die PFC-Stufe 110 als auch die LLC-Stufe 112 ausgeschaltet sein, während die Sperrwandlerstufe 114 weiterarbeiten kann. Die Standby-Betriebsart kann auch als Hochfahr-Betriebsart oder Niedrigleistungsbetriebsart bezeichnet werden. Allerdings können die Ausdrücke „Niedrigleistungsbetriebsart“ und „Aufwachen“ für eine durch externe Ereignisse ausgelöste Energiespar-Betriebsart verwendet werden. Typischerweise ist der Leistungsverbrauch in der „Hochfahr-Betriebsart“ sogar geringer als in der „Niedrigleistungsbetriebsart“. Wenn der Spannungspegel eines VCC-Pins auf unter einen UVLO-Schwellenwert geht, kann auch der Ausdruck „UVLO-Betriebsart“ verwendet werden, da sich die Controllereinrichtung nicht in der Hochfahr-Betriebsart befindet, allerdings können die Eigenschaften der Betriebsart gleich oder ähnlich sein. Manchmal kann der Ausdruck „UVLO-Betriebsart“ auch für ein Hochfahren, bevor der Spannungspegel des VCC-Pins VCCon erreicht, verwendet werden.
Die Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 kann dazu ausgebildet sein, die gleichgerichtete AC-Elektrizität über die Hochfahr-Einrichtung 134 und den Hochfahr-Widerstand 132 zu empfangen. Bei einigen Beispielen kann die Hochfahr-Einrichtung 134 einen Verarmungsschalter oder Sperrschicht-Gate-Feldeffekttransistoren (JFET) enthalten. Bei einigen Beispielen kann die Hochfahr-Einrichtung 134 ein Teil einer Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 sein, und sie kann mit anderen Bestandteilen der Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 in ein einziges Integrierte-Schaltungs-(IC)-Package integriert sein. Bei einigen Beispielen kann es sich bei der Hochfahr-Einrichtung 134 um eine Hochspannungseinrichtung mit einer Nennspannung in der Größenordnung von sechshundert Volt handeln. Bei einigen Beispielen kann der Spannungsabfall über dem Hochfahr-Widerstand 132 näherungsweise vierhundert Volt betragen und der elektrische Strom durch die Hochfahr-Einrichtung 134 kann in der Größenordnung von einem Milliampere liegen. Deshalb kann die Leistungsdissipation in dem Hochfahr-Widerstand 132 näherungsweise vierhundert Milliwatt betragen, bis die Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 an die Hochfahr-Einrichtung 134 ein Steuersignal liefert, um die Hochfahr-Einrichtung 134 dazu zu veranlassen, das Leiten von Elektrizität zu unterlassen.
Die gleichgerichtete AC-Elektrizität kann durch die Hochfahr-Einrichtung 134 an den Hilfsversorgungsknoten 140 fließen. Der Hilfsversorgungsknoten 140 kann elektrisch an die Sperrwandlerstufe 114, die Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 und eine Kombinationscontrollereinrichtung 122 angeschlossen sein. Der Hilfsversorgungsknoten 140 kann elektrisch an einen Leistungsversorgungs-(VCC)-Pin der Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 angeschlossen sein. Der Standby-Schalter 144 kann dazu ausgebildet sein, während einer Standby-Betriebsart zu öffnen, um das Liefern von Leistung an einen Leistungsversorgungsknoten 142 einzustellen. Wenn die Hochfahr-Einrichtung 134 in ein IC-Package der Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 integriert ist, kann der Hochspannungs-(HV)-Pin der Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 elektrisch mit dem Knoten zwischen dem Hochfahr-Widerstand 132 und der Hochfahr-Einrichtung 134 verbunden werden. Bei einigen Beispielen kann der Hochfahr-Widerstand 132 auch in das IC-Package der Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 integriert sein. Die Kombinationscontrollereinrichtung 122 kann einen HV-Pin, der offen gelassen oder elektrisch mit einer Referenzspannung verbunden ist, enthalten.
Während einer Hochfahr-Sequenz der Leistungselektronikeinrichtung 100 kann die gleichgerichtete AC-Elektrizität durch den Hochfahr-Widerstand 132 und die Hochfahr-Einrichtung 134 fließen, um einen Kondensator 136 zu laden. Der Spannungspegel des VCC-Pins kann vom Spannungspegel des HV-Pins und/oder dem Strompegel des HV-Pins, bei dem es sich um einen Knoten zwischen dem Hochfahr-Widerstand 132 und der Hochfahr-Einrichtung 134 handeln kann, abhängen. Für die Konfiguration von 1 kann der Spannungspegel des VCC-Pins der Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 zwanzig Volt erreichen.
Während einer Hochfahr-Sequenz (d. h. einer Hochfahr-Phase) kann die Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 zuerst hochfahren, und dann kann die Kombinationscontrollereinrichtung 122 hochfahren. Die Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 kann dazu ausgebildet sein, auf einer DC-Leistungsversorgung mit relativ geringer Spannung zu arbeiten. Die Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 kann dazu ausgebildet sein, die in dem Kondensator 136 gespeicherte Energie während der Hochfahr-Sequenz zu verwenden, weil es sein kann, dass eine Hilfsleistungsversorgung von der Sperrwandlerstufe 114 möglicherweise nicht verfügbar ist. Während der Hochfahr-Sequenz kann der Hilfsversorgungsknoten 140 Leistung von dem Hochfahr-Widerstand 132 und der Hochfahr-Einrichtung 134 empfangen. Sobald der Hilfsversorgungsknoten 140 eine ausreichende Spannung aufweist, kann der Standby-Schalter 144 geschlossen werden, und die Kombinationscontrollereinrichtung 122 kann elektrische Leistung von dem Leistungsversorgungsknoten 142 über einen VCC-Pin empfangen.
Wenn die Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 hochfährt, kann die Spannung über dem Kondensator 136 näherungsweise zwanzig Volt betragen. Während der ersten Arbeitszyklen der Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 kann die Spannung über dem Kondensator 136 von zwanzig Volt auf zehn Volt abfallen. Nach den ersten Arbeitszyklen kann die Sperrwandlerstufe 114 die Hilfsversorgungsspannung an dem Hilfsversorgungsknoten 140 bereitstellen. Bei einigen Beispielen kann die Sperrwandlerstufe 114 eine Hilfswicklung, die dazu ausgebildet ist, Leistung an den Hilfsversorgungsknoten 140 zu liefern, enthalten. Die Hilfsversorgungsspannung während des Normalbetriebs kann näherungsweise zehn Volt, zwölf Volt oder vierzehn Volt auf der Primärseite betragen. Auf der Sekundärseite, die einer Sekundärwicklung der Sperrwandlerstufe 114 entsprechen kann, kann die Hilfsversorgungsspannung näherungsweise fünf Volt betragen.
Ein VCC-Pin der Sperrwandler-Controllereinrichtung 120 kann dazu ausgebildet sein, eine Hilfsversorgungsspannung zu empfangen, und ein VCC-Pin der Kombinationscontrollereinrichtung 122 kann dazu ausgebildet sein, die Hilfsversorgungsspannung über den Standby-Schalter 144 zu empfangen. Bei einigen Beispielen kann die Kombinationscontrollereinrichtung 122, nachdem der Standby-Schalter 144 geschlossen wird und der Leistungsversorgungsknoten 142 elektrische Leistung von dem Hilfsversorgungsknoten 140 empfängt, eine Normalbetriebsart aufnehmen. Bei einigen Beispielen kann es, wenn der HV-Pin der Kombinationscontrollereinrichtung 122 offen gelassen (z. B. abgekoppelt) oder an eine Referenzspannung angeschlossen ist, sein, dass der VCC-Pin der Kombinationscontrollereinrichtung 122 zwanzig Volt nicht erreicht. Deshalb kann es für die Kombinationscontrollereinrichtung 122 wünschenswert sein, einen Einschaltspannungswert, der geringer als der Einschaltspannungswert der Sperrwandlercontrollereinrichtung 120 ist, aufzuweisen.
2 ist ein Schaltungs- und Blockdiagramm einer Leistungselektronikeinrichtung 200, die eine Controllereinrichtung 220 enthält, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. 2 zeigt ein Beispiel-Blockdiagramm für eine weitere Leistungselektronikeinrichtung 200, wobei die Haupt-LLC-Stufe 212 die Standby-Leistungsversorgung in der Burst-Betriebsart erzeugt. Die Leistungselektronikeinrichtung 200 muss nicht notwendigerweise eine separate Sperrwandlerstufe enthalten. Eine Kombinationscontrollereinrichtung 220 kann als eigenständige Controllereinrichtung arbeiten und sie kann die erste und einzige Controllereinrichtung bei der Hochfahr-Sequenz sein. Viele TV-Leistungsversorgungen sind entsprechend dieser Architektur aufgebaut.
Die LLC-Stufe 212 kann dazu ausgebildet sein, eine Standby-Ausgangsspannung zu erzeugen und an die Standby-Knoten 262 zu liefern. Während der Standby-Betriebsart kann der Standby-Schalter 242 geöffnet sein und die Ausgangsknoten 260 können von der LLC-Stufe 212 abgekoppelt sein. Die Kombinationscontrollereinrichtung 220 kann dazu ausgebildet sein, beim Hochfahren mit einer Hilfsleistungsversorgung von näherungsweise zwanzig Volt von dem Hilfsversorgungsknoten 240 zu arbeiten. Während der ersten Betriebszyklen der LLC-Stufe 212 kann die Spannung über einem Kondensator 236 auf näherungsweise zehn Volt abfallen, da die Kombinationscontrollereinrichtung 220 etwas von der durch den Kondensator 236 gespeicherten elektrischen Energie verbraucht. Danach kann die LLC-Stufe 212 dazu ausgebildet sein, die Hilfsleistungsversorgung zu erzeugen und an den Hilfsversorgungsknoten 240 zu liefern.
Bei einigen Beispielen kann die Kombinationscontrollereinrichtung 220 einen Einschaltspannungsschwellenwert von näherungsweise zwanzig Volt aufweisen. Die Kombinationscontrollereinrichtung 122 in 1 kann einen Einschaltspannungsschwellenwert von näherungsweise zehn Volt aufweisen. Typischerweise kann es sich bei der Kombinationscontrollereinrichtung 122 und die Kombinationscontrollereinrichtung 220 um unterschiedliche Erzeugnisse handeln. Um eine einzelne Controllereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, entweder als Kombinationscontrollereinrichtung 122 oder als Kombinationscontrollereinrichtung 220 zu arbeiten, herzustellen, kann der Einschaltspannungsschwellenwert der einzelnen Controllereinrichtung einstellbar sein.
Die einzelne Controllereinrichtung kann eine Pegelerkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Einschaltspannungsschwellenwert basierend auf dem Spannungspegel oder Strompegel eines HV-Pins der einzelnen Controllereinrichtung zu bestimmen, enthalten. Zum Beispiel kann der Spannungspegel oder der Strompegel des HV-Pins der Kombinationscontrollereinrichtung 220 höher als der Spannungspegel oder Strompegel des HV-Pins der Kombinationscontrollereinrichtung 122 sein, weil der HV-Pin der Kombinationscontrollereinrichtung 220 elektrisch mit dem Hochfahr-Widerstand 232 verbunden sein kann. Der HV-Pin der Kombinationscontrollereinrichtung 122 kann offen gelassen oder elektrisch mit einer Referenzspannung wie beispielsweise einer Bezugsmasse verbunden werden. Ein einstellbarer Einschaltspannungsschwellenwert kann die Funktionalität erhöhen, die Kosten verringern und die Anzahl niedrig halten, indem man einer einzelnen Controllereinrichtung erlaubt, als Kombinationscontrollereinrichtung 122 oder als Kombinationscontrollereinrichtung 220 ohne irgendwelche zusätzlichen Pins zu arbeiten. Zusätzlich können die Ausgestaltung und Programmierung der Hochfahr-Sequenz der Leistungselektronikeinrichtungen 100 und 200 schneller und einfacher sein, weil der Programmierer in der Lage sein kann, die Hysterese-Schwellenwerte während des Programmierens und Testens auf niedrigere Spannungspegel einzustellen.
Für eine SMPS-Controllereinrichtung kann es wünschenswert sein, die Fähigkeit zu besitzen, als eigenständige Controllereinrichtung, als erste Controllereinrichtung in einer Hochfahr-Sequenz und/oder als Slave-Controllereinrichtung in einer Leistungselektronikeinrichtung, die mehr als eine Controllereinrichtung enthält, zu arbeiten. Eine Hauptmotivation für diese Fähigkeit kann in der Verringerung der Logistikkosten für die Herstellung, Lagerhaltung oder den Verkauf von einer oder mehr Derivat-Controllereinrichtungen bestehen. Bei einigen Beispielen kann eine Controllereinrichtung mit einem konfigurierbaren Einschaltspannungsschwellenwert die Auslegung und Programmierung der Hochfahr-Sequenz für die Controllereinrichtung vereinfachen. Bei einigen Beispielen kann eine Controllereinrichtung mit einem konfigurierbaren Einschaltspannungsschwellenwert auch die Zeitdauer der Hochfahr-Sequenz verkürzen, indem sie eine Einstellung mit geringeren Schwellenwerten bietet, um schnellere Lade- und Entladezyklen zu gestatten.
Einige Controllereinrichtungen für Leistungselektronikeinrichtungen können als zwei Derivat-Controllereinrichtungen mit unterschiedlichen Einschaltschwellenwerten verfügbar sein, aber alle anderen Funktionen und Daten der Controllereinrichtungen können identisch sein. Eine Metallmaske, die einen Spannungsteiler für den Einschaltschwellenwert ändert, kann diese zwei Derivat-Controllereinrichtungen erzeugen. Einige Controllereinrichtungen können Bondoptionsvarianten, bei denen ein zusätzlicher Bonddraht einen zweiten VCCon-Komparator mit einem geringeren Schwellenwert mit einem VCC-Pin verbinden kann, enthalten. Wenn der Bonddraht weggelassen wird, kann nur der erste VCCon-Komparator mit höherem Schwellenwert den Einschaltspannungsschwellenwert bestimmen. Wenn die Controllereinrichtung einer Hochfahr-Einrichtung (z. B. einem Verarmungsschalter), die durch eine Mehrchip-Anordnung integriert ist, aufweist, können Kosteneinsparungen für das Weglassen der Hochfahr-Einrichtung für das Derivat-Produkt, das als Slave-Controllereinrichtung mit einer anderen Bondung als eine andere Controllereinrichtung arbeitet. Es kann sein, dass die Verwendung eines separaten Pins, um einen VCCon-Schwellenwert (z. B. einen Einschaltschwellenwert) zu konfigurieren, nicht wünschenswert ist, weil die Pinzahl einer Controllereinrichtung einer der Hauptkostentreiber für kostengünstige integrierte Schaltungen (ICs) wie SMPS-Controllereinrichtungen sein kann.
Gemäß den Techniken dieser Offenbarung kann eine Controllereinrichtung (z. B. die Kombinationscontrollereinrichtung 220) für eine Leistungselektronikschaltung einen monolithisch integrierten Hochfahr-Transistor (z. B. die Hochfahr-Einrichtung 234) wie beispielsweise einen Verarmungsschalter oder einen JFET enthalten. Die Kosteneinsparungen für das Weglassen des Hochfahr-Transistors können gering sein, so dass ein zweites Derivatprodukt möglicherweise nicht kosteneffizient ist. Die Controllereinrichtung kann als eigenständige Controllereinrichtung (z. B. als Kombinationscontrollereinrichtung 220) oder als erste Controllereinrichtung in einer Mehrfach-Controllereinrichtung-Leistungselektronikeinrichtung (z. B. der Sperrwandler-Controllereinrichtung 120) verwendet werden. Die Controllereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, ihre eigene Versorgung durch eine Hilfswicklung zu erzeugen. Der Verarmungs-Hochfahr-Transistor kann dazu ausgebildet sein, elektrischen Strom zu leiten, während der Spannungspegel auf den Einschaltschwellenwert ansteigt.
Wenn die Controllereinrichtung als Slave-Controllereinrichtung wie beispielsweise als Kombinationscontrollereinrichtung 122 arbeitet, kann die Controllereinrichtung die Leistungsversorgung direkt von dem Versorgungspin (z. B. dem Leistungsversorgungsknoten 142) und nicht über einen Hochfahr-Transistor empfangen. Diese zwei Fälle können intern unterschieden werden. Es gibt auch mehrere Optionen dafür, wie der unbenutzte Pin (z. B. der HV-Pin) für den elektrischen Hochfahr-Strom im Fall des Slave-Controllers extern angeschlossen werden kann. Erstens kann der unbenutzte Pin offen gelassen werden; zweites kann der unbenutzte Pin elektrisch mit dem Controllerversorgungs-VCC-Pin verbunden werden; drittens kann der unbenutzte Pin elektrisch mit einem Referenzpotential (GND) verbunden werden. Eine oder mehr dieser Optionen kann eine Test-Betriebsart oder eine Programmierungs-Betriebsart aktivieren. Wenn die Controllereinrichtung zum Beispiel bei einer Fünf-Volt-Versorgung programmiert werden kann, kann der Einschaltspannungsschwellenwert auf 4,75Volt geschaltet werden, zum Beispiel, indem der Hochfahr-Strom-Pin (z. B. der HV-Pin) direkt mit GND oder irgendeiner anderen geeigneten Referenzspannung verbunden wird. Durch Verbinden des HV-Pins mit einer Referenzspannung für einen geringeren Einschaltspannungsschwellenwert können die Programmierung und Auslegung der Hochfahr-Sequenz schneller und einfacher sein.
Ein Programmierer kann die Controllereinrichtung während eines Herstellungstests oder während einer Programmierungsbetriebsart testen. Für höhere Einschaltspannungsschwellenwerte kann jeder Testzyklus eine längere Zeitdauer beanspruchen, weil es sein kann, dass der Tester den Spannungspegel des VCC-Pins auf den höheren Einschaltspannungsschwellenwert (z. B. zwanzig Volt) bringen muss, bevor er den Spannungspegel des VCC-Pins auf die Testspannung (z. B. zwölf Volt) herabsetzt. Die Pegelerkennungsschaltung kann dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass der HV-Pin elektrisch mit einer Referenzspannung verbunden ist und einen geringeren Einschaltspannungsschwellenwert (z. B. den VCCon-Schwellenwert) und einen geringeren UVLO-Schwellenwert (z. B. den VCCoff-Schwellenwert) bestimmen. Die geringeren Schwellenwerte können deshalb den Erprobungsprozess beschleunigen, indem die Controllereinrichtung mit geringeren Spannungsschwankungen ein- und ausgeschaltet wird.
3 ist ein konzeptionelles Blockdiagramm einer Controllereinrichtung 320, die dazu ausgebildet ist, eine Leistungselektronikschaltung zu steuern, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Die Controllereinrichtung 320 kann einen HV-Pin 330, einen VCC-Pin 332, eine Hochfahr-Einrichtung 334, eine Pegelerkennungsschaltung 362 und eine Komparatorschaltung 370 enthalten. Bei einigen Beispielen können der HV-Pin 330, der VCC-Pin 332, die Hochfahr-Einrichtung 334, die Pegelerkennungsschaltung 362 und die Komparatorschaltung 370 in ein einzelnes IC-Package mit Pins 330 und 332, die an der Oberfläche der Packung zumindest teilweise frei liegen, integriert sein. Die Controllereinrichtung 320 kann dazu ausgebildet sein, den Betrieb einer Sperrwandlerschaltung, einer LLC-Wandlerschaltung und/oder einer PFC-Schaltung zu steuern.
Der HV-Pin 330 kann dazu ausgebildet sein, von einer Gleichrichtungsschaltung eine gleichgerichtete AC-Elektrizität zu empfangen. Die gleichgerichtete AC-Elektrizität kann durch die Hochfahr-Einrichtung 334 an den VCC-Pin 332 und die Pegelerkennungsschaltung 362 fließen. Es kann sein, dass der VCC-Pin 332 während einer Hochfahr-Sequenz die Hilfsleistung nicht empfängt, bevor die SMPS-Schaltung arbeitet. Deshalb kann die gleichgerichtete AC-Elektrizität von dem HV-Pin 330 durch die Hochfahr-Einrichtung 334 an den VCC-Pin 332 fließen. Die Pegelerkennungsschaltung 362 kann dazu ausgebildet sein, einen Stromfluss von dem HV-Pin 330 durch die Hochfahr-Einrichtung 334 und den VCC-Pin 332 zu detektieren. Die Pegelerkennungsschaltung 362 kann dazu ausgebildet sein, den Einschaltspannungsschwellenwert und den UVLO-Schwellenwert der Komparatorschaltung 370 zu bestimmen oder einzustellen.
Die Pegelerkennungsschaltung 362 kann dazu ausgebildet sein, einen Einschaltschwellenwert 314 für die Komparatorschaltung 370 basierend auf einem Pegel des HV-Pins 330 wie beispielsweise dem Spannungspegel oder dem Strompegel des HV-Pins 330 zu bestimmen. Zum Beispiel kann die Pegelerkennungsschaltung 362 dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass der Spannungspegel des HV-Pins 330 größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist und als Reaktion darauf den Einschaltschwellenwert 314 auf einen ersten Spannungspegel einstellen. Bei einigen Beispielen kann der erste Spannungspegel für den Einschaltschwellenwert 314 im Bereich von sechzehn Volt bis fünfundzwanzig Volt wie beispielsweise zwanzig Volt oder jeder andere geeignete Spannungspegel sein.
Die Pegelerkennungsschaltung 362 kann weiterhin dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, dass der Spannungspegel des HV-Pins 330 elektrisch mit einer Referenzspannungsversorgung wie beispielsweise einer Massespannung verbunden ist und als Reaktion hierauf den Einschaltschwellenwert 314 auf einen zweiten Spannungspegel einstellen. Bei einigen Beispielen kann der zweite Spannungspegel für den Einschaltschwellenwert 314 zwölf Volt, zehn Volt, fünf Volt oder ein beliebiger anderer Spannungspegel sein. Die Pegelerkennungsschaltung 362 kann weiterhin dazu ausgebildet sein, den Einschaltschwellenwert 314 als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des HV-Pins 330 nicht größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist und als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des HV-Pins elektrisch nicht mit einer Referenzspannungsversorgung verbunden ist, auf einen dritten Spannungspegel einzustellen. Zum Beispiel kann der HV-Pin 330 offen gelassen oder elektrisch mit dem VCC-Pin 332 verbunden werden. Bei einigen Beispielen kann der dritte Spannungspegel für den Einschaltschwellenwert 314 zehn Volt, zwölf Volt, vierzehn Volt oder ein beliebiger anderer geeigneter Spannungspegel sein. Die Pegelerkennungsschaltung 362 kann auch dazu ausgebildet sein, den UVLO-Schwellenwert auf eine ähnliche Weise einzustellen.
4 ist ein Schaltungs- und Blockdiagramm einer Controllereinrichtung 420, die eine Komparatorschaltung 470 und eine Stromquelle 460 enthält, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Eine Diode 436 kann mit einer Hochfahr-Einrichtung 434 elektrisch in Reihe geschaltet sein, um eine Rückwärtsentladung der Controllerversorgung (z. B. die Energie an dem VCC-Pin 432) durch die Hochfahr-Einrichtung 434 zu vermeiden. Eine Pegelerkennungsschaltung 462 der Controllereinrichtung 420 kann einen Knoten 480 zwischen der Hochfahr-Einrichtung und der Diode 436 verwenden, um zu bestimmen, wie die Hochfahr-Einrichtung 434 extern angeschlossen ist. Bei einigen Beispielen können die Bestandteile von 4 wie beispielsweise der HV-Pin 430, der VCC-Pin 432, die Hochfahr-Einrichtung 434, die Pegelerkennungsschaltung 462, die Komparatorschaltung 470 in einem einzelnen integrierten Schaltungspackage untergebracht sein.
Das Detektieren des Pegels des HV-Pins 430 kann durch Detektieren des Pegels an einem Knoten 480 zwischen der Hochfahr-Einrichtung 434 und der Diode 436 erreicht werden. Während der Hochfahr-Betriebsart kann die Hochfahr-Einrichtung 434 Elektrizität leiten. Wenn die Diode 436 keine Elektrizität leitet, kann die Spannung an dem Knoten 480 nahezu gleich dem Spannungspegel des HV-Pins 430 sein, obwohl die Stromquelle 460 kleinere Unterschiede hineinbringen kann. Das Detektieren, das die Diode 436 leitet, kann für das Bestimmen, dass der Spannungspegel des HV-Pins 430 höher als der Spannungspegel des VCC-Pins 432 ist, ausreichen. Ein elektrischer Strom, der durch die Hochfahr-Einrichtung 434 und den HV-Pin 430 fließt (höher als der elektrische Strom der Stromquelle 460), kann nur fließen, während die Diode 436 Elektrizität leitet.
Der HV-Pin 430 kann dazu ausgebildet sein, den VCC-Pin 432 während einer Hochfahr-Sequenz der Controllereinrichtung 420 vorzuladen. Es kann sein, dass die SMPS-Schaltung wie beispielsweise eine Sperrwandlerschaltung oder eine LLC-Wandlerschaltung (in 4 nicht gezeigt) während der Hochfahr-Sequenz die Hilfsleistung für den VCC-Pin 432 noch nicht erzeugt. Der HV-Pin 430 kann eine gleichgerichtete AC-Elektrizität empfangen und die gleichgerichtete AC-Elektrizität kann durch die Diode 436 fließen, um den VCC-Pin 432 und die interne Versorgungsschaltung 442 zu laden. Daher kann der HV-Pin 430 während einer Hochfahr-Phase Leistung für die Controllereinrichtung 420 bereitstellen. Während des Normalbetriebs der Controllereinrichtung 420 kann die SMPS-Schaltung eine Hilfsleistung erzeugen und an den VCC-Pin 432 liefern. Während des Normalbetriebs kann eine Verarmungssteuerungsschaltung 440 dazu ausgebildet sein, ein Steuersignal an die Hochfahr-Einrichtung 434 zu liefern, um die Hochfahr-Einrichtung 434 zu verlassen, das Leiten von Elektrizität von dem HV-Pin 430 an die Diode 436 zu unterlassen.
Die Controllereinrichtung 420 kann eine Stromquelle 460 enthalten, um zu bestimmen, wie sich die Erkennung im Fall einer extern nicht angeschlossenen Hochfahr-Einrichtung 434 verhält. Der Spannungsteiler, der Widerstände 450A und 450B für die interne Versorgungsschaltung 442 des VCC-Controllers enthält, kann mehrere Abgriffe enthalten. Bei einigen Beispielen kann die interne Versorgungsschaltung 442 dazu ausgebildet sein, eine geregelte interne Versorgung zu erzeugen, wenn der Spannungspegel des VCC-Pins 432 höher als vier Volt oder fünf Volt ist. Eine Referenzgeneratorschaltung 444 kann dazu ausgebildet sein, ein Signal basierend darauf, ob die interne Versorgungsspannung größer als ein Schwellenwert (z. B. ein Rücksetz-Schwellenwert) ist, zu erzeugen. Wenn die Stromquelle 460 einen positiven Strom an die Pegelerkennungsschaltung 462 treibt, kann die Pegelerkennungsschaltung 462 einen Hochspannungspegel des HV-Pins 430 detektieren, sofern der HV-Pin 430 elektrisch nicht an eine Referenzspannung (z. B. Bezugsmasse), die dazu ausgebildet sein kann, den durch die Stromquelle 460 getriebenen elektrischen Strom zu ziehen, angeschlossen ist. Die Pegelerkennungsschaltung 462 kann einen oder mehr Pegelerkennungskomparatoren, die dazu ausgebildet sind, zu bestimmen, ob die Diode 436 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, enthalten.
Es können mehrere Ausgänge von der Referenzgeneratorschaltung 444 vorhanden sein, und die Komparatorschaltung 470 kann mehrere Komparatoren enthalten, um unterschiedliche Pegel der Spannung des VCC-Pins 432 zu detektieren. Eine UVLO-Logikschaltung 446 kann dazu ausgebildet sein, andere Teile der Controllereinrichtung 420 zu aktivieren, wenn die Spannung des VCC-Pins 432 höher als ein vorgegebener Pegel (z. B. der Einschaltspannungsschwellenwert VCCon) ist. Die UVLO-Logikschaltung 446 kann dazu ausgebildet sein, die anderen Teile der Controllereinrichtung 420 zu deaktivieren, wenn die Spannung des VCC-Pins 432 geringer als ein UVLO-Schwellenwert ist. Die UVLO-Logik kann auch dazu ausgebildet sein, den Zustand des Hochfahr-Transistors durch den Verarmungssteuerungsblock zu steuern.
Die Komparatorschaltung 470 kann dazu ausgebildet sein, mit einer Hysterese zu arbeiten, so dass der Einschaltspannungsschwellenwert höher als der UVLO-Schwellenwert, der acht Volt betragen kann, ist. Bei einigen Beispielen kann die Komparatorschaltung 470 zwei oder mehr Komparatoren, die dazu ausgebildet sind, zu bestimmen, wann der Spannungspegel des VCC-Pins 432 einen Schwellenwert kreuzt, enthalten. Wenn sich die Controllereinrichtung 420 in der Hochfahr-Betriebsart befindet und der Spannungspegel des VCC-Pins 432 höher als die Einschaltschwellenwertspannung ist, kann die Komparatorschaltung die Controllereinrichtung veranlassen, eine Normalbetriebsart aufzunehmen. Wenn sich die Controllereinrichtung 420 in der Normalbetriebsart befindet und der Spannungspegel des VCC-Pins 432 geringer als der UVLO-Schwellenwert ist, kann die Komparatorschaltung die Controllereinrichtung dazu veranlassen, eine Hochfahr-Betriebsart oder eine Niedrigleistungsbetriebsart aufzunehmen.
Bei einigen Beispielen kann die Pegelerkennungsschaltung 462, wenn die Diode 436 Elektrizität von der Hochfahr-Einrichtung 434 an den VCC-Pin 432 leitet (z. B. wenn die Diode 436 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist), dazu ausgebildet sein, einen höheren Spannungsschwellenwert und einen höheren UVLO-Schwellenwert wie beispielsweise zwanzig Volt bzw. neun Volt zu bestimmen. Die höheren Hysterese-Schwellenwerte können angebracht sein, wenn die Controllereinrichtung als Sperrwandlercontrollereinrichtung oder als eigenständige Controllereinrichtung verwendet wird. Wenn die Diode 436 keine Elektrizität leitet (z. B. wenn die Diode 436 in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist), kann die Pegelerkennungsschaltung 462 dazu ausgebildet sein, einen geringeren Einschaltspannungsschwellenwert und einen geringeren UVLO-Schwellenwert wie beispielsweise zehn Volt oder acht Volt zu bestimmen. Die geringeren Hysterese-Schwellenwerte können angebracht sein, wenn die Controllereinrichtung als Slave-Controllereinrichtung (z. B. als Kombinationscontrollereinrichtung 122 in 1) verwendet wird. Wenn die Controllereinrichtung 420 als Slave-Controllereinrichtung verwendet wird, kann der HV-Pin 430 ausgesteckt (z. B. offen gelassen) wird. Wenn die Controllereinrichtung 420 als Master-Controllereinrichtung (z. B. als Controllereinrichtung 220) verwendet wird, kann der HV-Pin 430 elektrisch mit dem Hochfahr-Widerstand 232 verbunden werden.
In der Hochfahr-Betriebsart oder der Niedrigleistungsbetriebsart kann einiges von der Schaltung der Controllereinrichtung 420 durch Abschalten der internen Versorgungsleitungen, durch Abschalten der vorspannenden Ströme (engl.: „biasing currents“) und/oder das Halten digitaler Schaltungen im Rücksetzzustand deaktiviert werden. Die Schaltung der in 4 dargestellten Controllereinrichtung 420 kann dazu ausgebildet sein, während einer Niedrigleistungsbetriebsart aktiv zu bleiben. Die Controllereinrichtung 420 kann dazu ausgebildet sein, Gatetreiberausgänge zu deaktivieren, indem sie die Ausgänge auf einen Low-Zustand setzt, bevor die Controllereinrichtung 420 eine Normalbetriebsart aufnimmt. Die Komparatorschaltung 470 kann dazu ausgebildet sein, die UVLO-Schaltung 446 zu veranlassen, die Funktionen der Controllereinrichtungen 420 zu aktivieren oder zu deaktivieren, wenn der Spannungspegel des VCC-Pins 432 einen Schwellenwert kreuzt.
Gemäß den Techniken dieser Offenbarung kann die Pegelerkennungsschaltung 462 elektrisch an die Hochfahr-Einrichtung 434, z. B. die Source eines Verarmungsschalters, angeschlossen sein. Der Ausgang der Pegelerkennungsschaltung 462 kann elektrisch mit einem oder mehr VCC-Pegelkomparatoren der Komparatorschaltung 470 verbunden sein. Die Pegelerkennungsschaltung 462 kann dazu ausgebildet sein, die Schwellenwerte der VCC-Pegelkomparatoren der Komparatorschaltung 470 zu schalten und/oder die Komparatoren der Komparatorschaltung 470, die angeschlossen sind, um unterschiedliche VCC-Schwellenwerte (z. B. den Einschaltspannungsschwellenwert und den UVLO-Schwellenwert) zu detektieren, zu aktivieren oder zu deaktivieren.
Die Controllereinrichtung 420 kann auch eine optionale Bias-StromQuelle 460 oder eine Stromsenke, die an den Eingang der Pegelerkennungsschaltung 462 angeschlossen ist, enthalten. Wenn der Bias-Strom positiv ist, kann die Pegelerkennungsschaltung 462 einen niedrigen Pegel nur detektieren, wenn der HV-Pin 430 extern an eine Referenzspannung (z. B. GND) angeschlossen ist. Es kann sein, dass die Pegelerkennungsschaltung 462 nicht dazu ausgebildet ist, zwischen einem offenen HV-Pin und einem HV-Pin, der an eine positive Hochfahr-Spannung oder an VCC angeschlossen ist, zu unterscheiden. Wenn der Bias-Strom negativ ist, kann die Pegelerkennungsschaltung 462 dazu ausgebildet sein, einen niedrigen Pegel zu detektieren, wenn der HV-Pin 430 an GND angeschlossen oder offen gelassen oder in einigen Fällen an den VCC-Pin 432 angeschlossen ist. In diesem Fall kann die Pegelerkennungsschaltung 462 dazu ausgebildet sein, einen hohen Pegel zu detektieren, wenn der HV-Pin an eine positive Hochfahr-Spannung angeschlossen ist oder, in einigen Fällen, an den VCC-Pin 432 angeschlossen ist. Die Ausgabe der Pegelerkennungsschaltung 462 kann, wenn der HV-Pin 432 elektrisch mit dem VCC-Pin 432 verbunden ist, davon abhängen, ob der Erkennungsschwellenwert der Pegelerkennungsschaltung 462 höher oder geringer als der Spannungspegel des VCC-Pins 432 ist.
Bezug nehmend auf 4 kann es für die Pegelerkennungsschaltung 462, wenn der HV-Pin 430 des von der Gleichgerichtete-Halbwelle-Leitung ohne irgendwelche Filterkondensatoren vorgespannt wird, so aussehen, dass der HV-Pin 430 während der Nulldurchgänge der Wechselstrom-(AC)-Netzspannung elektrisch abgekoppelt ist. Dieses Anschlussschema kann verwendet werden, wenn der HV-Pin 430 auch zur AC-Erkennung (ob der AC noch vorhanden ist oder ob der Netzstecker abgekoppelt wurde) verwendet werden. Wenn die Pegelerkennungsschaltung 462 keine Maßnahmen besitzt, um während AC-Nulldurchgängen den nicht angeschlossenen Zustand zu filtern, muss ein positiver Bias-Strom verwendet werden.
5 zeigt eine weitere Schaltung in einer Controllereinrichtung 520, die dazu ausgebildet ist, den Zustand eines HV-Pins 530 zu bestimmen. Die Controllereinrichtung 520 kann zwei aufeinander abgestimmte Spannungsteiler 550 und 552 und einen Pegelerkennungskomparator 560, die dazu ausgebildet sind, die Spannung über einer Vorladediode 536 zu detektieren, enthalten. Bei einigen Beispielen kann eine Pegelerkennungsschaltung 562 der Controllereinrichtung 520 dazu ausgebildet sein, nur wenn die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, zu detektieren, dass der HV-Pin 530 elektrisch an eine positive Hochfahr-Spannung angeschlossen ist.
Die Pegelerkennungsschaltung 562 kann die Spannungsteiler 550 und 552 und den Pegelerkennungskomparator 560 enthalten. Der Spannungsteiler 550 kann elektrisch an ein erstes Ende der Diode 536 angeschlossen sein und er kann dazu ausgebildet sein, den Spannungspegel des HV-Pins 530 zu teilen. Der Spannungsteiler 552 kann elektrisch an ein zweites Ende der Diode 536 angeschlossen sein und er kann dazu ausgebildet sein, den Spannungspegel des VCC-Pins 532 zu teilen. Bei einigen Beispielen können die Spannungsteiler 550 und 552 Widerstände und/oder Kondensatoren enthalten. Der Pegelerkennungskomparator 560 kann dazu ausgebildet sein, durch Vergleichen des geteilten Spannungssignals des Spannungsteilers 550 und des geteilten Spannungssignals des Spannungsteilers 552 zu bestimmen, ob die Diode 536 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Die Pegelerkennungsschaltung 562 kann dazu ausgebildet sein, als Reaktion darauf, dass der Pegelerkennungskomparator 560 bestimmt, dass die Diode 536 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, höhere Hysterese-Schwellenwerte einzustellen, und als Reaktion darauf, dass der Pegelerkennungskomparator 560 bestimmt, dass die Diode 536 nicht in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, niedrigere Hysterese-Schwellenwerte einstellen.
Die Schaltung von 5 kann auch eine R-S-Latch-Schaltung 566 enthalten, die dazu ausgebildet sein kann, ein Bit, das anzeigt, ob die Vorladediode 536 zumindest ein Mal in Vorwärtsrichtung vorgespannt war, zu speichern. Insbesondere kann die R-S-Latch-Schaltung 566 dazu ausgebildet sein, das Bit als Reaktion darauf, dass die Pegelerkennungsschaltung 562 bestimmt, dass der Spannungspegel oder Strompegel des HV-Pins 430 größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, zu speichern. Die Controllereinrichtung 520 kann die Speicherung dieses Bits verwenden, um die AC-Nulldurchgänge zu filtern, falls der HV-Pin 530 wie in 2 gezeigt angeschlossen ist. Ohne das gespeicherte Bit kann der Spannungspegel des HV-Pins 530 während eines AC-Nulldurchgangs unter den UVLO-Schwellenwert fallen, und die Pegelerkennungsschaltung 562 kann als Reaktion hierauf einen geringeren Hysterese-Schwellenwert einstellen. Die von dem HV-Pin 530 empfangene, gleichgerichtete AC-Elektrizität kann einmal während jeder Halbwelle unter einen vorgegebenen Schwellenwert abfallen, was die Pegelerkennungsschaltung 562 dazu veranlasst, als Reaktion auf den Tiefpunkt in jeder Halbwelle geringere Hysterese-Schwellenwerte zu bestimmen.
Die R-S-Latch-Schaltung 566 kann dazu ausgebildet sein, das Bit als Reaktion auf ein Referenz-gut-Signal 564 zurückzusetzen, wenn der Spannungspegel des VCC-Pins 532 unter einen Pegel geht, bei dem die Referenzgeneratorschaltung 544 nicht länger das Referenz-gut-Signal 564 bereitstellen kann (z. B. einen Rücksetz-Schwellenwert). Die Referenzgeneratorschaltung 544 kann dazu ausgebildet sein, das Referenz-gut-Signal 564 zu liefern, sofern nicht der Spannungspegel des VCC-Pins 532 geringer als ein Rücksetz-Schwellenwert, der geringer als der UVLO-Schwellenwert sein kann, ist. Bei einigen Beispielen kann der Rücksetz-Schwellenwert näherungsweise vier Volt oder fünf Volt betragen. Die Pegelerkennungsschaltung 562 kann dazu ausgebildet sein, den Einschaltspannungsschwellenwert und den UVLO-Schwellenwert als Reaktion auf einen Wert des Bits zu bestimmen, so dass ein High-Wert des Bits zu höheren Schwellenwerten führen kann und ein Low-Wert des Bits zu geringeren Schwellenwerten führen kann. Daher kann die R-S-Latch-Schaltung 566 die Pegelerkennungsschaltung 562 daran hindern, geringere Hysterese-Schwellenwerte für die Komparatorschaltung 570 einzustellen.
Die Controllereinrichtung 520 kann dazu ausgebildet sein, eine Leistungselektronikeinrichtung zu steuern, und sie kann eine integrierte Hochfahr-Einrichtung 534 zum Vorladen der Leistungsversorgung der Controllereinrichtung 520 (z. B. die/eine interne Versorgungsschaltung 542) enthalten. Der Einschaltspannungsschwellenwert der Controllereinrichtung 520 kann von den Spannungen und/oder Strömen, die an der Hochfahr-Einrichtung 534 vorliegen, abhängen. Die Spannung und/oder Ströme an der Hochfahr-Einrichtung 534 können anzeigen, ob die Leistungsversorgung durch die Hochfahr-Einrichtung 534 vorgeladen wird. Die Spannung und/oder Ströme an der Hochfahr-Einrichtung 534 können auch anzeigen, ob die Hochfahr-Einrichtung 534 auf eine andere Weise, die ausschließt, dass die Leistungsversorgung durch die Hochfahr-Einrichtung 534 vorgeladen wird, angeschlossen ist.
6 ist ein Flussdiagramm, das Beispiel-Techniken zum Bestimmen eines Einschaltspannungsschwellenwerts einer Controllereinrichtung veranschaulicht, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Die Techniken der 6 und 7 werden unter Bezugnahme auf die Controllereinrichtung 420 in 4 beschrieben, obwohl andere Bestandteile wie beispielsweise Controllereinrichtungen 120, 122, 220, 320 und 520 in den 1-3 und 5 ähnliche Techniken als Beispiel dienen können.
Bei dem Beispiel von 6 kann die Pegelerkennungsschaltung 464 dazu ausgebildet sein, einen Einschaltspannungsschwellenwert basierend auf einem Pegel des HV-Pins 430 der Controllereinrichtung 420 zu bestimmen (600). Die Pegelerkennungsschaltung 464 kann dazu ausgebildet sein, als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Diode 436 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, einen höheren Einschaltschwellenwert und einen höheren UVLO-Schwellenwert zu bestimmen. Die Pegelerkennungsschaltung 464 kann dazu ausgebildet sein, als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Diode 436 nicht in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, einen geringeren Einschaltschwellenwert und einen geringeren UVLO-Schwellenwert zu bestimmen.
Bei dem Beispiel von 6 kann die Komparatorschaltung 470 dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, ob ein Spannungspegel des VCC-Pins 432 der Controllereinrichtung 420 größer als ein Einschaltspannungsschwellenwert ist (602). Die Komparatorschaltung 470 kann einen oder mehr Komparatoren, die dazu ausgebildet sind, den Spannungspegel des VCC-Pins 432 mit dem Einschaltspannungsschwellenwert zu vergleichen, enthalten. Der Einschaltspannungsschwellenwert kann zehn Volt für geringere Spannungspegel an dem HV-Pin 430 betragen und der Einschaltspannungsschwellenwert kann zwanzig Volt für höhere Spannungspegel an dem HV-Pin 430 betragen.
Bei dem Beispiel von 6 kann die Komparatorschaltung 470 weiterhin dazu ausgebildet sein, die Controllereinrichtung 420 dazu zu veranlassen, als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins 432 größer als der Einschaltspannungsschwellenwert ist, eine Normalbetriebsart aufzunehmen (604). Bei einigen Beispielen kann die Komparatorschaltung 470 die UVLO-Logikschaltung dazu veranlassen, die Controllereinrichtung 420 zu aktivieren. Während der Normalbetriebsart kann die Controllereinrichtung 420 dazu ausgebildet sein, den Betrieb einer SMPS-Schaltung zu steuern. Nach einer Anzahl von Betriebszyklen (z. B. eintausend Zyklen) kann die SMPS-Schaltung dazu ausgebildet sein, eine Hilfsleistungsversorgung zu erzeugen und dem VCC-Pin 430 zuzuführen.
7 ist ein Flussdiagramm, das Beispieltechniken zum Konfigurieren der Spannungsschwellenwerte einer Controllereinrichtung veranschaulicht, gemäß einigen Beispielen dieser Offenbarung. Bei dem Beispiel von 7 kann die Pegelerkennungsschaltung 462 dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, ob der Spannungspegel oder der Strompegel des HV-Pins 430 höher als ein vorgegebener Schwellenwert ist (700). Wenn der Pegel des HV-Pins 430 höher als der vorgegebene Schwellenwert ist, kann die Pegelerkennungsschaltung 462 dazu ausgebildet sein, einen Einschaltschwellenwert und einen UVLO-Schwellenwert auf eine erste Konfiguration einzustellen (710). Wenn der Pegel des HV-Pins 430 nicht höher als der vorgegebene Schwellenwert ist, kann die Pegelerkennungsschaltung 462 dazu ausgebildet sein, den Einschaltschwellenwert und den UVLO-Schwellenwert auf eine zweite Konfiguration einzustellen (712). Bei einigen Beispielen können der Einschaltschwellenwert und der UVLO-Schwellenwert in der zweiten Konfiguration geringer als der Einschaltschwellenwert und der UVLO-Schwellenwert der ersten Konfiguration sein.
Während der Hochfahr-Betriebsart (720) kann die Komparatorschaltung 470 dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, ob der Spannungspegel an dem VCC-Pin 432 höher als der Einschaltschwellenwert ist (730) ist. Wenn der Spannungspegel an dem VCC-Pin 432 während der Hochfahr-Betriebsart höher als der Einschaltschwellenwert ist, kann die Komparatorschaltung 470 dazu ausgebildet sein, die Controllereinrichtung 420 zu veranlassen, eine Normalbetriebsart aufzunehmen (722). Wenn der Spannungspegel an dem VCC-Pin 432 während der Hochfahr-Betriebsart nicht höher als der Einschaltschwellenwert ist, kann die Komparatorschaltung 470 dazu ausgebildet sein, die Controllereinrichtung 420 zu veranlassen, in der Hochfahr-Betriebsart zu bleiben (720).
Während der Normalbetriebsart (722) kann die Komparatorschaltung 470 dazu ausgebildet sein, zu bestimmen, ob der Spannungspegel an dem VCC-Pin 432 geringer als ein UVLO-Schwellenwert ist (732). Wenn der Spannungspegel an dem VCC-Pin 432 während der Normalbetriebsart geringer als der UVLO-Schwellenwert ist, kann die Komparatorschaltung 470 dazu ausgebildet sein, die Controllereinrichtung 420 zu veranlassen, die Hochfahr-Betriebsart aufzunehmen (720). Wenn der Spannungspegel an dem VCC-Pin 432 während der Normalbetriebsart nicht geringer als der UVLO-Schwellenwert ist, kann die Komparatorschaltung 470 dazu ausgebildet sein, die Controllereinrichtung 420 zu veranlassen, in der Normalbetriebsart zu bleiben (722).
Die Techniken dieser Offenbarung können in einem Gerät oder in einem Herstellungsprodukt, das Analogschaltungstechnik oder gemischte Analog-/Digitalschaltungstechnik aufweist, implementiert sein. Die Analogschaltungstechnik kann passive Bestandteile wie beispielsweise Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten und Dioden enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann die analoge Schaltungstechnik aktive Bestandteile wie beispielsweise Transistoren oder andere aktive Bauelemente enthalten. Gemischte analoge/digitale Schaltungstechnik kann auch Logikgatterschaltungstechnik, die aus Schaltern gebildet ist, enthalten.
Elemente der Controllereinrichtungen 120, 122, 220, 320, 420 und/oder 520 können auf eine beliebige einer Vielzahl von Typen von Festkörperschaltungselementen wie beispielsweise CPUs, CPU-Kernen, GPUs, digitale Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), integrierte Mischsignalschaltungen, feldprogrammierbare Gatterarrays (FPGAs), Mikrocontroller, programmierbare Logikcontroller (PLCs), programmierbare Logikeinrichtungen (PLDs), komplexe PLDs (CPLDs), ein System-auf-einem-Chip (SoC), einen beliebigen Unterteil eines beliebigen von dem obigen, eine miteinander verbundene oder verteilte Kombination eines beliebigen von dem obigen oder eine beliebige andere integrierte oder diskrete Logikschaltung oder einen beliebigen anderen Typ oder Bestandteil oder einen oder mehr Bestandteil, die in der Lage sind, gemäß irgendeinem der hierin offenbarten Beispiele konfiguriert zu werden, implementiert werden. Verarbeitende Schaltungstechnik kann auch analoge Bestandteile, die in einem Mischsignal-IC angeordnet sind, enthalten.
Die Controllereinrichtungen 120, 122, 220, 320, 420 und/oder 520 können Speicher enthalten. Eine oder mehr Speichereinrichtungen des Speichers können beliebige flüchtige oder nicht-flüchtige Medien wie beispielsweise ein RAM, ROM, nicht-flüchtiges RAM (NVRAM), elektrisch löschbares, programmierbares ROM (EEPROM), Flashspeicher und dergleichen enthalten. Eine oder mehr Speichereinrichtungen des Speichers können computerlesbare Anweisungen speichern, die, wenn sie durch die verarbeitende Schaltung ausgeführt werden, die verarbeitende Schaltung dazu veranlassen, die Techniken, die der verarbeitenden Schaltung hierin zugeordnet sind, zu implementieren.
Die Techniken dieser Offenbarung können in einer breiten Vielfalt von rechnenden Einrichtungen implementiert werden. Sämtliche Bestandteile, Module oder Einheiten wurden beschrieben, um funktionelle Aspekte hervorzuheben, und sie erfordern nicht notwendigerweise eine Realisierung durch unterschiedliche Hardwareeinheiten. Die hierin beschriebenen Techniken können in Hardware, Software, Firmware oder eine beliebige Kombination hiervon implementiert werden. Sämtliche Merkmale, die als Module, Einheiten oder Bestandteile beschrieben sind, können zusammen in einer integrierten Logikeinrichtung oder getrennt als diskrete aber miteinander arbeitende Logikeinrichtungen implementiert werden. In einigen Fällen können verschiedene Merkmale als integrierte Schaltungseinrichtung wie beispielsweise als integrierter Schaltungschip oder -chipset implementiert werden.
Es wurden verschiedene Beispiele der Offenbarung beschrieben. Eine beliebige Kombination der beschriebenen Systeme, Operationen oder Funktionen ist beabsichtigt.

Claims

Controllereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Leistungselektronikschaltung zu steuern, wobei die Controllereinrichtung aufweist: einen Hochspannungs-(HV)-Pin; einen Leistungsversorgungs-(VCC)-Pin; eine Hochfahr-Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, Elektrizität von dem HV-Pin an den VCC-Pin zu leiten; eine Komparatorschaltung, die dazu ausgebildet ist: zu Bestimmen, ob ein Spannungspegel des VCC-Pins größer als ein Einschaltspannungsschwellenwert ist, und die Controllereinrichtung als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins größer als der Einschaltschwellenwert ist, dazu zu veranlassen, eine Normalbetriebsart aufzunehmen; und eine Pegelerkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Einschaltspannungsschwellenwert basierend auf einem Pegel des HV-Pins zu bestimmen.
Controllereinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Komparatorschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist: zu Bestimmen, ob der Spannungspegel des VCC-Pins geringer als ein Unterspannungsabschalt-(UVLO)-Schwellenwert ist; und die Controllereinrichtung als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins geringer als der UVLO-Schwellenwert ist, zu veranlassen, eine Hochfahr-Betriebsart aufzunehmen, wobei die Pegelerkennungsschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, den UVLO-Schwellenwert basierend auf dem Pegel des HV-Pins zu bestimmen.
Controllereinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die weiterhin eine Diode, die dazu ausgebildet ist, Elektrizität von der Hochfahr-Einrichtung an den VCC-Pin zu leiten, aufweist.
Controllereinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Pegelerkennungsschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, einen Spannungspegel an einem Knoten, der die Diode und die Hochfahr-Einrichtung verbindet, zu detektieren.
Controllereinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin eine Stromquellenschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen elektrischen Strom an die Pegelerkennungsschaltung zu liefern, aufweist.
Controllereinrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Pegelerkennungsschaltung einen Pegelerkennungskomparator, der dazu ausgebildet ist, zu bestimmen, ob die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, aufweist, und wobei die Pegelerkennungsschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist: den Einschaltspannungsschwellenwert als Reaktion darauf, dass der Pegelerkennungskomparator bestimmt, dass die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, auf einen ersten Spannungsschwellenwert zu setzen; und den Einschaltspannungsschwellenwert als Reaktion darauf, dass der Pegelerkennungskomparator bestimmt, dass die Diode nicht in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, auf einen zweiten Spannungsschwellenwert zu setzen, wobei der erste Spannungsschwellenwert größer als der zweite Spannungsschwellenwert ist.
Controllereinrichtung gemäß Anspruch 6, die weiterhin aufweist: einen ersten Spannungsteiler, der elektrisch an ein erstes Ende der Diode angeschlossen und dazu ausgebildet ist, ein erstes geteiltes Spannungssignal zu erzeugen; und einen zweiten Spannungsteiler, der elektrisch an ein zweites Ende der Diode angeschlossen und dazu ausgebildet ist, ein zweites geteiltes Spannungssignal zu erzeugen, wobei der Pegelerkennungskomparator dazu ausgebildet ist, zumindest durch Vergleichen des ersten geteilten Spannungssignals und des zweiten geteilten Spannungssignals zu bestimmen, ob die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist.
Controllereinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pegelerkennungsschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, einen Stromfluss von dem HV-Pin durch die Hochfahr-Einrichtung an den VCC-Pin zu detektieren.
Controllereinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin ein einzelnes integriertes Schaltungspackage aufweist, wobei das einzelne integrierte Schaltungspackage den HV-Pin, den VCC-Pin, die Komparatorschaltung, die Pegelerkennungsschaltung und die Hochfahr-Einrichtung enthält.
Controllereinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Hochfahr-Einrichtung einen Verarmungsschalter oder einen Sperrschicht-Gate-Feldeffekttransistor (JFET) enthält.
Controllereinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: eine Latch-Schaltung, die dazu ausgebildet ist: als Reaktion darauf, dass die Pegelerkennungsschaltung bestimmt, dass der Pegel des HV-Pins größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, ein Bit zu setzen; und das Bit als Reaktion darauf, dass der Spannungspegel des VCC-Pins geringer als ein Rücksetz-Schwellenwert ist, zurück zu setzen, wobei ein Spannungspegel des Rücksetz-Schwellenwerts geringer als der UVLO-Schwellenwert ist, wobei die Pegelerkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, den Einschaltspannungsschwellenwert als Reaktion auf einen Wert des Bits zu bestimmen.
Controllereinrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pegelerkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, den Einschaltspannungsschwellenwert zumindest durch Folgendes zu bestimmen: Einstellen des Einschaltspannungsschwellenwerts auf einen ersten Spannungspegel als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Pegel des HV-Pins größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist; Einstellen des Einschaltspannungsschwellenwerts auf einen zweiten Spannungspegel als Reaktion auf das Bestimmen, dass der HV-Pin elektrisch an eine Referenzspannungsversorgung angeschlossen ist; und Einstellen des Einschaltspannungsschwellenwerts auf einen dritten Spannungspegel als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Pegel des HV-Pins nicht größer als der vorgegebene Schwellenwert ist, und weiterhin als Reaktion auf das Bestimmen, dass der HV-Pin elektrisch nicht an einer Referenzspannungsversorgung angeschlossen ist, wobei der erste Spannungspegel, der zweite Spannungspegel und der dritte Spannungspegel voneinander verschieden sind.
Verfahren zum Steuern einer Leistungselektronikschaltung durch eine Controllereinrichtung, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen eines Einschaltspannungsschwellenwerts basierend auf einem Pegel eines Hochspannungs-(HV)-Pins der Controllereinrichtung; Bestimmen, ob ein Spannungspegel eines Leistungsversorgungs-(VCC)-Pins der Controllereinrichtung größer als der Einschaltspannungsschwellenwert ist; und Veranlassen der Controllereinrichtung, als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins größer als der Einschaltspannungsschwellenwert ist, eine Normalbetriebsart aufzunehmen.
Verfahren gemäß Anspruch 13, das weiterhin aufweist: Bestimmen eines Unterspannungsabschalt-(UVLO)-Schwellenwerts basierend auf dem Pegel des HV-Pins; Bestimmen, ob der Spannungspegel des VCC-Pins geringer als der UVLO-Schwellenwert ist; und Veranlassen der Controllereinrichtung, als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins geringer als der UVLO-Schwellenwert ist, eine Hochfahr-Betriebsart aufzunehmen.
Verfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, das weiterhin aufweist: Bestimmen, ob eine Diode Elektrizität von dem HV-Pin an den VCC-Pin leitet; Einstellen des Einschaltspannungsschwellenwerts auf einen ersten Spannungsschwellenwert als Reaktion darauf, dass der Pegelerkennungskomparator bestimmt, dass die Diode Elektrizität von dem HV-Pin an den VCC-Pin leitet; und Einstellen des Einschaltspannungsschwellenwerts auf einen zweiten Spannungsschwellenwert als Reaktion darauf, dass der Pegelerkennungskomparator bestimmt, dass die Diode keine Elektrizität von dem HV-Pin an den VCC-Pin leitet, wobei der erste Spannungsschwellenwert größer als der zweite Spannungsschwellenwert ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, das weiterhin aufweist: Bestimmen, ob der Spannungspegel des HV-Pins größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist; und Bestimmen des Einschaltspannungsschwellenwerts als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Pegel des HV-Pins größer als der vorgegebene Schwellenwert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 16, das weiterhin aufweist: Bestimmen, ob der Spannungspegel des VCC-Pins geringer als ein Rücksetz-Schwellenwert ist; Setzen eines Bits als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des HV-Pins größer als der vorgegebene Schwellenwert ist; Zurücksetzen des Bits als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins geringer als der Rücksetz-Schwellenwert ist; und Bestimmen des Einschaltspannungsschwellenwerts als Reaktion auf einen Wert des Bits.
Leistungselektronikeinrichtung, die aufweist: eine Gleichrichtungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Wechselstrom-(AC)-Elektrizität gleichzurichten; eine Leistungsfaktorkorrektur-(PFC)-Schaltung, die dazu ausgebildet ist, die gleichgerichtete AC-Elektrizität von der Gleichrichtungsschaltung zu empfangen; eine getaktete Leistungsversorgungs-(SMPS)-Schaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Hauptleistungsversorgung zu erzeugen; und eine Controllereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die PFC-Schaltung und die SMPS-Schaltung zu steuern, wobei die Controllereinrichtung enthält: einen Leistungsversorgungs-(VCC)-Pin; einen Hochspannungs-(HV)-Pin, der dazu ausgebildet ist, die gleichgerichtete AC-Elektrizität von der Gleichrichtungsschaltung zu empfangen und den VCC-Pin während einer Hochfahr-Sequenz vorzuladen; eine Hochfahr-Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, die gleichgerichtete AC-Elektrizität von dem HV-Pin an den VCC-Pin zu liefern; eine Komparatorschaltung, die dazu ausgebildet ist: zu bestimmen, ob ein Spannungspegel des VCC-Pins größer als ein Einschaltspannungsschwellenwert ist; und die Controllereinrichtung als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins größer als der Einschaltspannungsschwellenwert ist, dazu zu veranlassen, eine Normalbetriebsart, aufzunehmen; und eine Pegelerkennungsschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Einschaltspannungsschwellenwert basierend auf einem Pegel des HV-Pins zu bestimmen.
Leistungselektronikeinrichtung gemäß Anspruch 18, wobei die Komparatorschaltung der Controllereinrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist: zu bestimmen, ob der Spannungspegel des VCC-Pins geringer als ein Unterspannungsabschalt-(UVLO)-Schwellenwert ist; und die Controllereinrichtung als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins geringer als der UVLO-Schwellenwert ist, dazu zu veranlassen, eine Niedrigleistungsbetriebsart aufzunehmen, wobei die Pegelerkennungsschaltung dazu ausgebildet ist, den UVLO-Schwellenwert basierend auf dem Pegel des HV-Pins zu bestimmen.
Leistungselektronikeinrichtung gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei die Controllereinrichtung weiterhin aufweist: eine Diode, die dazu ausgebildet ist, Elektrizität von der Hochfahr-Einrichtung an den VCC-Pin zu leiten; und ein einzelnes integriertes Schaltungspackage, wobei das einzelne integrierte Schaltungspackage den HV-Pin, den VCC-Pin, die Komparatorschaltung, die Pegelerkennungsschaltung, die Diode und die Hochfahr-Einrichtung beherbergt, und wobei die Pegelerkennungsschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist: zu Bestimmen, ob die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist; den Einschaltspannungsschwellenwert als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, auf einen ersten Spannungsschwellenwert einzustellen; und den Einschaltspannungsschwellenwert als Reaktion auf das Bestimmen, dass der Spannungspegel des VCC-Pins geringer als ein Rücksetzschwellenwert ist, auf einen zweiten Spannungsschwellenwert zurückzusetzen, wobei der Rücksetzschwellenwert geringer als der UVLO-Schwellenwert ist, wobei der erste Spannungsschwellenwert größer als der zweite Spannungsschwellenwert ist.