DE102018113402A1 - Leistungsversorgung mit einem niedrigleistung-standbybetrieb mit fester burst-ein-zeit und adaptiver llc-burst-frequenz-einstellung - Google Patents

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Abstract

Eine Leistungsversorgung umfasst eine PFC-(Power Factor Correction)-Schaltung, einen LLC-Wandler und einen Controller. Der Controller ist dazu ausgebildet, denn LLC-Wandler für eine vorgegebene Burst-Ein-Zeit und bei einer vorgegebenen Frequenz im Burstbetrieb zu betreiben, wenn die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb ist, und die Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und einer Eingangsspannung des LLC-Wandlers einzustellen.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft Leistungsversorgungen, insbesondere einen Niedrigleistung-Standbybetrieb für Leistungsversorgungen.
  • Leistungsversorgungen, wie beispielsweise integrierte Leistungsversorgungen und Adapter-Leistungsversorgungen für TV-, PC- und Server-Anwendungen umfassen üblicherweise eine Leistungsfaktorkorrektur-(Power Factor Correction, PFC)-Schaltung als erste Stufe und einen LLC-Wandler als zweite Stufe. PFC-Schaltungen wirken Störungen entgegen, die durch nicht-lineare Bauelemente, wie beispielsweise Gleichrichter, verursacht werden, und erhöhen den Leistungsfaktor. LLC-Wandler haben eine Topologie, die eine Kombination von zwei Induktivitäten und einer Kapazität („LLC“) auf der Primärseite des Wandlers nutzt. Eine Schaltbrücke (Vollbrücke oder Halbbrücke) auf der Primärseite erzeugt einen Rechtecksignalverlauf, der die LLC-Schaltung anregt, die als Antwort einen resonanten sinusförmigen Strom ausgibt, der durch einen Transformator und eine Gleichrichterschaltung des LLC-Wandlers skaliert und gleichgerichtet wird. Ein Ausgangskondensator filtert den gleichgerichteten Wechselstrom und gibt eine Gleichspannung aus.
  • Sowohl PFC- als auch LLC-Stufen werden häufig durch einen einzelnen digitalen Leistungscontroller gesteuert. Im Fall von TV-Adapter-Leistungsversorgungen muss die Leistungsversorgung während des Standbybetriebs Anforderungen an den Standby-Leistungsverbrauch, die Ausgangsspannungsschwankung und die dynamische Antwort genügen. TV-Adapter-Leistungsversorgungen müssen beispielsweise einen Eingangsleistungsverbrauch von weniger als 270mW bei einer Ausgangslast von 152mW, eine Ausgangsspannungsschwankung von weniger als 190mV (< 1% von 19V Ausgangsspannung) und einen Ausgangsspannungsabfall von weniger als 0,95V (innerhalb von ± 5% von 19V Ausgangsspannung) während Lastsprüngen von 0% auf 100% Belastung haben.
  • Die Eigenschaften eines herkömmlichen LLC-Wandlers machen es schwierig, für Leistungsversorgungen wie beispielsweise TV-, PC- und Server-Adapter-Leistungsversorgungen, den Anforderungen an den Standby-Leistungsverbrauch, die Ausgangsspannungsschwankung und die dynamische Antwort zu genügen. Wenn der LLC-Wandler bei einer festen Schaltfrequenz (LLC-Burst-Frequenz) im Niedrigleistung-Standbybetrieb arbeitet, der basierend auf bestimmten Eingangsspannungs- und Standby-Belastungsbedingungen gewählt ist, erfüllt die Ausgangsspannungsschwankung bei einer anderen Eingangsspannung und anderen Standby-Belastungsbedingungen möglicherweise nicht diese Anforderungen. Unterschiedliche LLC-Verstärkungen und/oder überlange Burst-Ein-Zeiten führen zu einer übermäßigen Abgabe von Energie. Zusätzlich kann die sekundärseitige Steuerung sättigen, was zu langsameren dynamischen Antworten bei Laständerungen, einem größerem Ausgangsspannungsabfall und höheren Standby-Leistungsverlusten in der sekundärseitigen Steuerschaltung führt. Diese Probleme verschlechtern sich, wenn Toleranzen resonanter Bauelemente (engl.: resonant component tolerances) berücksichtigt werden.
  • Hierin beschriebene Ausführungsbeispiele bieten eine Steuerung für einen Niedrigleistung-Standbybetrieb für Leistungsversorgungen, wie beispielsweise integrierte Leistungsversorgungen und Adapter-Leistungsversorgungen. Die Steuerung des Niedrigleistung-Standbybetriebs genügt den Vorgaben an den Standby-Leistungsverbrauch, die Ausgangsspannungsschwankung und die dynamische Antwort für die Leistungsversorgung bei Toleranzen resonanter Bauelemente, unterschiedlichen Standby-Belastungen und unterschiedlichen Eingangsspannungen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer Leistungsversorgung, die eine PFC-(Power Factor Correction)-Schaltung und einen LLC-Wandler umfasst, umfasst das Verfahren das Betreiben des LLC-Wandlers für eine vordefinierte Burst-Ein-Zeit im Burstbetrieb, wenn sich die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb befindet. Das Betreiben des LLC-Wandlers für die vordefinierte Burst-Ein-Zeit umfasst: Verringern einer Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von einem ersten Frequenzwert auf einen zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle zu Beginn der vordefinierten Burst-Ein-Zeit; Schalten des LLC-Wandlers bei dem zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle nach Verringern der Schaltfrequenz; und erhöhen der Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von dem zweiten Frequenzwert auf einen dritten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle am Ende der vordefinierten Burst-Ein-Zeit.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Leistungsversorgung umfasst die Leistungsversorgung eine PFC-Schaltung, einen LLC-Wandler und einen Controller, der dazu ausgebildet ist, den LLC-Wandler für eine vordefinierte Burst-Ein-Zeit im Burstbetrieb zu betreiben, wenn sich die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb befindet. Der Controller ist dazu ausgebildet, den LLC-Wandler für die vordefinierte Burst-Ein-Zeit im Burstbetrieb zu betreiben durch: Verringern einer Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von einem ersten Frequenzwert auf einen zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle zu Beginn der vordefinierten Burst-Ein-Zeit; Schalten des LLC-Wandlers bei dem zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle nach Verringern der Schaltfrequenz; und Erhöhen der Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von dem zweiten Frequenzwert auf einen dritten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle am Ende der vordefinierten Burst-Ein-Zeit.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Controllers für eine Leistungsversorgung, die eine PFC-Schaltung und einen LLC-Wandler umfasst, umfasst der Controller Feste-Burst-Ein-Zeit-Einheit, die dazu ausgebildet ist, den LLC-Wandler für eine Burst-Ein-Zeit im Burstbetrieb zu betreiben, wenn sich die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb befindet. Die Feste-Burst-Ein-Zeit-Einheit ist dazu ausgebildet, den LLC-Wandler für die vordefinierte Burst-Ein-Zeit im Burstbetrieb zu betreiben durch: Verringern einer Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von einem ersten Frequenzwert auf einen zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle zu Beginn der vordefinierten Burst-Ein-Zeit; Schalten des LLC-Wandlers bei dem zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle nach Verringern der Schaltfrequenz; und Erhöhen der Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von dem zweiten Frequenzwert auf einen dritten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle am Ende der vordefinierten Burst-Ein-Zeit.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer Leistungsversorgung, die eine PFC-Schaltung und einen LLC-Wandler umfasst, umfasst das Verfahren: Betreiben des LLC-Wandlers für eine vordefinierte Burst-Ein-Zeit im Burstbetrieb bei einer vorgegebenen Frequenz, wenn sich die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb befindet; und Einstellen der Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vordefinierten Burst-Ein-Zeit schaltet, basierend auf Lastbedingungen und einer Eingangsspannung des LLC-Wandlers.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Leistungsversorgung umfasst die Leistungsversorgung eine PFC-Schaltung, einen LLC-Wandler und einen Controller, der dazu ausgebildet ist, den LLC-Wandler für eine vorgegebene Burst-Ein-Zeit und bei einer vorgegebenen Frequenz im Burstbetrieb zu betrieben, wenn sich die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb befindet und die Frequenz, bei der der LLC-Wandler, während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und einer Eingangsspannung eines LLC-Wandlers einzustellen.
  • Gemäß einem weiteren Controller für eine Leistungsversorgung, die eine PFC-(Power Factor Correction)-Schaltung und einen LLC-Wandler umfasst, umfasst der Controller eine Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit, die dazu ausgebildet ist, den LLC-Wandler für eine vorgegebene Burst-Ein-Zeit und bei einer vorgegebenen Frequenz in einem Burstbetrieb zu betreiben, wenn sich die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb befindet, und die Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und einer Eingangsspannung des LLC-Wandlers einzustellen.
  • Fachleute werden zusätzliche Merkmale und Vorteile beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung und beim Betrachten der beigefügten Zeichnungen erkennen.
  • Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und in der folgenden Beschreibung erläutert.
    • 1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Leistungsversorgung, die eine Steuermethodik für einen Niedrigleistung-Standbetrieb beinhaltet.
    • 2 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Feste-Burst-Ein-Zeit-Verfahrens der Steuermethodik für den Niedrigleistung-Standbybetrieb.
    • 3 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, Spannungspegel und Frequenzpegel, die mit der Steuermethodik für den Niedrigleistung-Standbybetrieb zusammenhängen.
    • 4 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines adaptiven LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahrens der Steuermethodik für den Niedrigleistung-Standbybetrieb.
    • 5 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des adaptiven-LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahrens.
    • 6 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des adaptiven LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahrens.
  • Hierin beschriebene Ausführungsbeispiele bieten eine Steuermethodik für einen Niedrigleistung-Standbybetrieb, der strengen Anforderungen an den Standby-Leistungsverbrauch, die Ausgangsspannungsschwankung und die dynamische Antwort für Leistungsversorgungen genügt, sogar für verschiedene Toleranzen resonanter Bauelemente, verschiedene Standby-Belastungen und verschiedene Eingangsspannungen.
  • Das Steuerverfahren für den Niedrigleistung-Standbybetrieb umfasst ein Feste-Burst-Ein-Zeit-Verfahren, in der der LLC-Wandler einer Leistungsversorgung für eine vordefinierte Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, wenn sich die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb befindet. Das Verfahren für die feste Burst-Ein-Zeit umfasst das Verringern der Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von einem ersten Frequenzwert auf einen zweiten Frequenzwert zu Beginn der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit, das Schalten des LLC-Wandlers bei dem zweiten Frequenzwert nach Verringern der Schaltfrequenz, und ein nachfolgendes Erhöhen der Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von dem zweiten Frequenzwert auf einen dritten Frequenzwert am Ende der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit.
  • Das Steuerverfahren für den Niedrigleistung-Standbybetrieb umfasst auch ein adaptives LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren. Das adaptive LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren für die LLC-Burstfrequenz umfasst das Einstellen der vorgegebenen Frequenz bei der der LLC-Wandler während der vordefinierten Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und der Eingangsspannung des LLC-Wandlers. Auf diese Weise ist die Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vordefinierten Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, eine Funktion von Lastbedingungen und der Eingangsspannung des LLC-Wandlers.
  • Die feste Burst-Ein-Zeit und das adaptive LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren kann zusammen oder alleine verwendet werden. Das heißt, eine Leistungsversorgung, die das hierin beschriebene Steuerverfahren für den Niedrigleistung-Standbybetrieb umfasst, kann nur das Feste-Burst-Ein-Zeit-Verfahren, nur das adaptive LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren oder sowohl das feste Burst-Ein-Zeit-Verfahren als auch das adaptive LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren umfassen.
  • 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer Leistungsversorgung, wie beispielsweise einer integrierten Leistungsversorgung, einer Adapter-Leistungsversorgung für TV-, PC- oder Server-Anwendungen usw. Die Leistungsversorgung umfasst einen LLC-Wandler 100, eine PFC-Schaltung-(Power Factor Correction)-Schaltung 102 und einen Diodenbrückengleichrichter 104, der zwischen die PFC-Schaltung 102 und eine Eingangswechselspannungsquelle VAC gekoppelt ist. Verschiedene Widerstände R1-R22, Kondensatoren C1-C14, Dioden D1-D15 und Transformatoren T1-T3 bilden Standardteile der Leistungsversorgung. Die Funktion/der Zweck dieser Leistungsversorgungskomponenten ist wohlbekannt und daher nicht weiter im Detail beschrieben, außer sie sind wichtig für die hierin beschriebenen Feste-Burst-Ein-Zeit- und die adaptive LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren.
  • Der Betrieb der PFC-Schaltung 102 wird durch einen Controller 106 gesteuert, der auch den LLC-Wandler 100 steuert. Der Controller 106 erhält eine Spannungsrückkopplungsinformation (VHBFB ) von der Sekundärseite des LLC-Wandlers 100 über einen Optokoppler oder eine ähnliche Schaltung 108 und eine Rückkopplungsschaltung 110 auf der Sekundärseite. Der Controller 106 kann auch Konfigurations- und Kalibrierungsinformationen von einer Konfigurations- und Kalibrierschaltung erhalten, die in dem Controller 106 enthalten ist oder mit diesem in Beziehung steht. Die Konfigurations- und Kalibrierschaltung 112 kann verschiedene Konfigurations- und Kalibrierungsparameter speichern, wie beispielsweise Spannungsschwellenpegel, Stromschwellenpegel, Frequenzschwellenpegel, Leistungsschwellen, usw., die durch den Controller 106 zum Steuern des LLC-Wandlers 100 und der PFC-Schaltung 102 verwendet werden. Der Controller 106 erzeugt ein Steuersignal S1CTRL zum Steuern eines Schaltelements S1 der PFC-Schaltung 102 und entsprechende Steuersignale S2CTRL und S3CTRL zum Steuern von High-Side- und Low-Side-Schaltelementen S2 und S3 des LLC-Wandlers 100.
  • Die Primärseite des LLC-Wandlers 100 ist in 1 mit einer Halbbrückenkonfiguration realisiert, bei der das Schaltelement S2 der High-Side-Schalter einer schaltenden Halbbrücke und der Schalter S3 der Low-Side-Schalter ist. Der Controller 106 umfasst eine Feste-Burst-Ein-Zeit-Einheit 114 zum Realisieren des Feste-Burst-Ein-Zeit-Verfahrens des hierin beschriebenen Steuerverfahrens für den Niedrigleistung-Standbybetrieb und umfasst eine Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 zum Realisieren des hierin beschriebenen adaptiven LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahrens des hierin beschriebenen Steuerverfahrens für den Niedrigleistung-Standbybetrieb. Der Betrieb der Feste-Burst-Ein-Zeit-Einheit 114 ist anhand von 2 nachfolgend näher im Detail beschrieben, gefolgt von einer Beschreibung der Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116.
  • 2 veranschaulicht das durch den Controller 106 realisierte Feste-Burst-Ein-Zeit-Verfahren. Die Feste-Burst-Ein-Zeit-Einheit 114 des Controllers 106 betreibt den LLC-Wandler 100 für eine vorgegebene Burst-Ein-Zeit tburston im Burstbetrieb, wenn sich die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb befindet. Das Betreiben im Burstbetrieb umfasst das Schalten der Schalter S2 und S3 des LLC-Wandlers 100 für eine feste Zeitdauer unter Niedriglastbedingungen, wenn die Ausgangsspannung Vout ungeregelt ist. Die Feste-Burst-Ein-Zeit-Einheit 114 betreibt den LLC-Wandler 100 im Burstbetrieb durch Verringern der Schaltfrequenz fsw des LLC-Wandler 100 von einem ersten Frequenzwert fLLCsoftstartburstinitial auf einen zweiten Frequenzwert fLLCburst über eine oder mehrere feste Zeitintervalle n1 zu Beginn der vordefinierten Burst-Ein-Zeit tburston (Block 200). Die Feste-Burst-Ein-Zeit-Einheit 114 schaltet den LLC-Wandler 100 dann bei dem zweiten Frequenzwert fLLCburst über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle n2 nach Verringern der Schaltfrequenz (Block 210). Die Feste-Burst-Ein-Zeit-Einheit 114 erhöht dann die Schaltfrequenz fsw des LLC-Wandlers 100 von dem zweiten Frequenzwert fLLCburst auf einen dritten Frequenzwert fLLCsoftstopburstfinal über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle n3 am Ende der vordefinierten Burst-Ein-Zeit (Block 220).
  • 3 veranschaulicht verschiedene Signalverläufe, Spannungspegel und Frequenzpegel, die mit dem Betreiben des LLC-Wandlers gemäß dem in 2 gezeigten Feste-Burst-Ein-Zeit-Verfahren zusammen hängen. Der Controller 106 beginnt, den LLC-Wandler 100 (und optional die PFC-Schaltung 102) im Burstbetrieb zu betreiben, wenn VHBFB ≥ VBrstonHB, wobei VHBFB die gemessene sekundärseitige Rückkopplungsspannung für den LLC-Wandler 100 ist, die durch den Optokoppler 108 und die Rückkopplungsschaltung 110 bereitgestellt wird, VEntrBrstHB eine Spannungsschwelle für den Übergang in den Burstbetrieb ist, VBrstonHB eine Spannungsschwelle im Burstbetrieb ist und VExitBrstHB eine Spannungsschwelle für das Verlassen des Burstbetriebs ist. Die Feste-Burst-Ein-Zeit-Einheit 114 des Controllers 106 kann einen Komparator oder eine ähnliche Schaltung/Logik zum Ermitteln, wann die Bedingung VHBFB ≥ VBrstonHB erfüllt ist, umfassen.
  • Der Controller 106 kann die PFC-Schaltung 102 synchron zu dem LLC-Wandler 100 für dieselbe vordefinierte Burst-Ein-Zeit tburston wie den LLC-Wandler 100 im Niedrigleistung-Standbybetrieb betreiben, wenn die Eingangsspannung Vin der PFC-Schaltung 102 niedriger ist als die Ausgangsspannung Vbus der PFC-Schaltung 102. Bei einer Hochsetztopologie, wie bei einem PFC, muss die Eingangsspannung Vin der PFC-Schaltung 102 niedriger sein als die Ausgangsspannung Vbus der PFC-Schaltung 102, damit die PFC-Schaltung 102 korrekt mit dem LLC-Wandler 100 im Burstbetrieb betrieben wird. In einigen Fällen kann der Controller 106 die PFC-Zielausgangsspannung im Standbybetrieb niedriger als im Normalbetrieb einstellen, um Schaltverluste sowohl der PFC-Schaltung 102 als auch des LLC-Wandlers 100 zu reduzieren. Die PFC-Zielspannung kann beispielsweise auf 350V im Standbybetrieb und auf 390V im Normalbetrieb eingestellt werden. Wenn die PFC-Zielspannung im Standbybetrieb bei 350V ist, betreibt der Controller 106 die PFC-Schaltung 102 nicht synchron mit dem LLC-Wandler 100, wenn die Leistungsversorgungseingangsspannung VAC eine Wechselspannung von 264V ist und die Eingangsspannung Vin der PFC-Schaltung 102 etwa 374V (die Spitze einer Wechselspannung von 264V aufgrund der Eingangsfilterkondensatoren), und damit höher ist als die PFC-Ausgangsspannung von 350V ist. 3 zeigt sowohl die Nominal-Pegel („Vbus,nom“) als auch die Burst-(„Vbus,Brst“)-Pegel der Ausgangsspannung („Vbus,PFC “) der PFC-Schaltung 102 und auch die Gatespannung („Vgate,PFC “) des Schalters S1 der PFC-Schaltung 102. Mit diesem Ansatz betreibt der Controller 106 die PFC-Schaltung 102 und den LLC-Wandler 100 so viel wie möglich gemeinsam im Burstbetrieb. Allerdings arbeitet die PFC-Schaltung bei einigen Bedingungen möglicherweise nicht im Burstbetrieb, um Leistungsverluste zu reduzieren.
  • Der Controller 106 beendet das Betreiben des LLC-Wandlers 100 (und der PFC-Schaltung 102, wenn sie synchron zu dem LLC-Wandler 100 im Burstbetrieb betrieben wird) nach der vordefinierten Burst-Ein-Zeit tburston , wie in 3 veranschaulicht ist. Die digitale Regelschleife für die Feste-Burst-Ein-Zeit-Einheit 114 des Controllers 106 wird mit festen Zeitschritten tstep betrieben. Die vordefinierte Burst-Ein-Zeit tburston umfasst eine Anzahl n1 von tstep zu Beginn der vordefinierten Burst-Ein-Zeit tburston , wobei ein schnelles Herunterfahren der Frequenz von fLLCsoftstartburstinitial zu f LLCburst vorhanden ist, eine Anzahl n2 von tstep , wenn der LLC-Wandler 100 bei einer Schaltfrequenz von fLLCburst arbeitet, und eine Anzahl n3 von t step am Ende der vordefinierten Burst-Ein-Zeit tburston , wobei eine schnelle Frequenzrampe von fLLCburst zu fLLCsoftstopburstfinal vorhanden ist. Entsprechend ist die vordefinierte Burst-Ein-Zeit tburston gegeben durch tburston=(n1+n2+n3)*tstep. Die Schaltfrequenz des LLC-Wandlers 100 ist in 3 mit „fSW,HB “ bezeichnet und die Gatespannung des Schalters S3 des LLC-Wandlers 100 ist mit „Vgate,HB “ bezeichnet.
  • Bei dem in 3 dargestellten Beispiel ist n1=n2=n3=2. Bei diesem Ausführungsbeispiel gibt es eine Anzahl von 2 tstep zu Beginn der vordefinierten Burst-Ein-Zeit tburston , wobei ein schnelles Herunterfahren der Frequenz von fLLCsoftstartburstinitial zu fLLCburst vorhanden ist, gefolgt von einer Anzahl von tstep , wenn der LLC-Wandler 100 bei fLLCburst schaltet, gefolgt von einer Anzahl von 2 tstep am Ende der vordefinierten Burst-Ein-Zeit, wobei ein schnelles Hochfahren der Frequenz von fLLCburst zu fLLCsoftstop burstfinal vorhanden ist. 3 veranschaulicht lediglich ein Beispiel für n1 , n2 und n3 . Jedes Intervall n1 , n2 und n3 kann mehr oder weniger als 2 Vorkommen von tstep haben. Allgemein gilt: n1≥1, n2≥1 und n3≥1.
  • Geeignete Werte für n1 , fLLCsoftstartburstinitial , n3 und fLLCsoftstopburstfinal können so ausgewählt werden, dass hörbare Geräusche durch den Transformator 118, der in dem LLC-Wandler 100 enthalten ist, vermieden werden und dass ein hartes Schalten der Schaltelemente Q2 und Q3, die in dem LLC-Wandler 100 enthalten sind, vermieden wird. Ein hartes Schalten eines Leistungstransistors, wie beispielsweise eines Leistungs-MOSFET tritt auf, wenn die Drain-Source-Spannung ungleich null ist, wenn der Transistor eingeschaltet wird. Geeignete Werte für n2 und fLLCburstfixed können ausgewählt werden, um eine optimale Energieübertragung an den Ausgang (der in 3 mit „Vo,HB “ bezeichnet ist) des LLC-Wandlers 100 zu gewährleisten, so dass die Ausgangsspannungsschwankung und die dynamische Antwort des LLC-Wandlers 100 innerhalb der Anforderungen für die Leistungsversorgung bei einer Eingangsspannung von Vbus,Brst und einer spezifizierten Lastbedingung (beispielsweise bei einer Ausgangslast von 152mW) ist. Das heißt, der Niedrigleistung-Standbybetrieb kann einen definierten Eingangsleistungsverbrauchspegel, einen definierten Ausgangsspannungsschwankungspegel und einen definierten Ausgangsspannungsantwortpegel haben, wenn der Standbybetrieb verlassen wird. Geeignete Werte für n2 und fLLCburstfixed können so gewählt werden, dass der definierte Ausgangsspannungsschwankungspegel und der definierte Ausgangsspannungsantwortpegel für eine spezifizierte Eingangsspannungsbedingung und eine spezifizierte Lastbedingung, und ohne dass die sekundärseitige Regelschleife des LLC-Wandlers 100 in Sättigung geht, eingehalten werden.
  • Der Frequenzwert fLLCburstfixed ist die vorgegebene Schaltfrequenz für fLLCburst im Burstbetrieb. Bei einem Ausführungsbeispiel sind fLLCsoftstartburstinitial und fLLCsoftstopburstfinal höher als fLLCburst . Wie in 3 gezeigt, ist fLLCsoftstopburstfinal höher als fLLCburst und kann niedriger sein als fLLCsoftstartburstinitial .
  • Die Werte für n1 , fLLCsoftstartburstiriitial , n2 , fLLCburstfixed , n3 und fLLCsoftstopburstfinal können programmiert sein. Vorgegebene Werte für die Frequenzpegel und die n-Werte können verwendet werden und diese können auf bestimmte Standby-Leistungsbedingungen, wie beispielsweise 160mW oder 300mW, optimiert sein und auf verschiedene LLC-Designs optimiert sein. Wenn die Eingangs- und/oder Ausgangsbedingungen sich ändern, können die Werte entsprechend geändert werden, insbesondere für Bedingungen mit hoher Eingangsspannung und niedriger Last. Bei einem Ausführungsbeispiel hat die Konfigurations- und Kalibrierschaltung 112 verschiedene vorgegebene Bedingungen, aus denen sie wählen kann, und die Werte von n1, fLLCsoftstartburstinitial , n2, fLLCburstfixed , n3 und fLLCsoftstopburstfinal können geändert werden.
  • Bei einer optimalen Energieübertragung an den Ausgang des LLC-Wandlers können die Anforderungen an den Standby-Leistungsverbrauch und die Ausgangsspannungsschwankung bei der spezifizierten Lastbedingung eingehalten werden. Außerdem geht die sekundärseitige Steuerung nicht in Sättigung, was zu einer rascheren dynamischen Antwort auf Laständerungen und zu niedrigeren Standby-Leistungsverlusten in der sekundärseitigen Schaltung führt.
  • 4 veranschaulicht das in dem Controller 106 implementierte adaptive LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren. Wenn die vorgegebene Schaltfrequenz fLLCburstfixed für den LLC-Wandler 100 bei einer höheren Eingangsspannung und/oder Niedriglastbedingungen verwendet wird, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers geringer ist, kann die Ausgangsspannungsschwankung des LLC-Wandlers 100 höher sein und die sekundärseitige Regelschleife kann aufgrund der höheren Energieübertragung an den Ausgang des LLC-Wandlers in Sättigung gehen. Außerdem kann die Ausgangsspannungsschwankung die Anforderung an die Ausgangsspannungsschwankung für die Leistungsversorgung verfehlen. Zusätzlich kann die in Sättigung gegangene sekundärseitige Regelschleife dazu führen, dass die Leistungsversorgung mehr Zeit braucht, um auf Laständerungen zu reagieren und einen höheren Standby-Leistungsverlust hat.
  • Das adaptive LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren passt die Burstfrequenz fLLCburst des LLC-Wandlers 100 für verschiedene Eingangsspannungs- und Lastbedingungen an. Auf diese Weise muss die Schaltfrequenz fLLCburst des LLC-Wandlers 100 im Burstbetrieb nicht immer auf die vorgegebene Frequenz fLLCburstfixed eingestellt werden, sondern kann stattdessen als eine Funktion der Eingangsspannungs- und Lastbedingungen variieren. Im Burstbetrieb betreibt der Controller 106 den LLC-Wandler 100 für eine vordefinierte Burst-Ein-Zeit tburston und bei einer vorgegebenen Frequenz fLLCburstfixed (Block 300). Die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 des Controllers 106 stellt die Frequenz fLLCburst , bei der der LLC-Wandler 100 während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit tburston geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und der Eingangsspannung des LLC-Wandlers 100 an (Block 310).
  • Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Burstbetrieb-Schaltfrequenz fLLCburst des LLC-Wandlers 100 unter Verwendung eines Verfahrens mit geschlossener Rückkopplungsschleife eingestellt. Das Verfahren mit der geschlossenen Rückkopplungsschleife stellt fLLCburst so ein, dass die Burst-Aus-Zeit tburstoff die der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit tburston folgt, und während der der LLC-Wandler 100 nicht im Niedrigleistung-Standbybetrieb geschaltet wird, bei oder nahe einer Ziel-Burst-Ein-Zeit tburstofftarget ist. Das adaptive LLC-Burstfrequenz-Verfahren mit geschlossener Rückkopplungsschleife kann durch einen Hystereseregler, einen Integral-Regler, einen Proportional-Integral-Regler, usw. realisiert werden.
  • Bei einigen Ausführungsbeispielen wird das Verfahren mit der geschlossenen Rückkopplungsschleife ausgelöst, wenn die Burst-Aus-Zeit tburstoff eine bestimmte Schwelle tburstoffadapstart übersteigt, so dass die Burstfrequenz fLLCburst des LLC-Wandlers 100 nur bei höheren Eingangsspannungs- und niedrigeren Lastbedingungen eingestellt wird, und nicht bei einer typischen Eingangsspannung von Vbus,Brst und Standby-Lastbedingungen (beispielsweise einer Ausgangslast von 152mW) eingestellt wird. Bei höheren Eingangsspannungs- und niedrigeren Lastbedingungen, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers 100 geringer ist, liefert die vorgegebene Burstfrequenz fLLCburstfixed zu viel Energie an den Ausgang des LLC-Wandlers und führt damit zu einer größeren Ausgangsspannungsschwankung und einer längeren Burst-Aus-Zeit. Unter solchen Bedingungen kann das adaptive LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren, das durch den Controller 106 implementiert ist, die LLC-Burstfrequenz fLLCburst auf einen höheren Wert als die vorgegebene Burstfrequenz fLLCburstfixed einstellen, so dass der LLC-Wandler 100 bei einem oder nahe einem Betriebspunkt arbeitet, in dem die LLC-Verstärkung geringer ist. Auf diese Weise wird die Frequenz fLLCburst , bei der der LLC-Wandler 100 während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit tburston geschaltet wird, nur unter höheren Eingangsspannungs- und niedrigeren Lastbedingungen erhöht, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers 100 geringer ist, und wird nicht unter niedrigeren Eingangsspannungs- und höheren Lastbedingungen erhöht, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers 100 höher ist.
  • Allgemein kann die LLC-Burstfrequenz fLLCburst für verschiedene Eingangsspannungs- und Lastbedingungen angepasst werden, um eine optimale Energieübertragung an den Ausgang zu gewährleisten. Darüber hinaus berücksichtigt das durch den Controller 106 implementierte adaptive Einstellverfahren für die Burstfrequenz verschiedene Toleranzen resonanter Bauelemente, da die LLC-Burstfrequenz fLLCburst entsprechend angepasst wird.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel realisiert der Controller 106 das adaptive LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren unter Verwendung eines Hysteresereglers. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Anfangswert der Burstfrequenz fLLCburst des LLC-Wandlers 100 auf den vorgegebenen Wert fLLCburstfixed gesetzt. Die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 des Controllers 106 passt fLLCburst in Schritten von fstep an. Die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 erhöht die LLC-Burstfrequenz fLLCburst um fstep , wenn die Burst-Aus-Zeit tburstoff größer ist als die Ziel-Burst-Aus-Zeit tburstofftarget . Die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 verringert die LLC-Burstfrequenz fLLCburst um fstep , wenn die Burst-Aus-Zeit tburstoff geringer ist als tburstoffadapstart . Wenn die LLC-Burstfrequenz fLLCburst auf weniger fLLCburstfixed verringert wird, begrenzt die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 die LLC-Burstfrequenz fLLCburst auf fLLCburstfixed , um eine übermäßig hohe LLC-Systemverstärkung zu vermeiden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die LLC-Schaltperiode TLLCburst anstelle der LLC-Schaltfrequenz fLLCburst eingestellt. Die LLC-Schaltperiode TLLCburst ist eine alternative Möglichkeit, die LLC-Schaltfrequenz fLLCburst in einer digitalen Implementierung zu repräsentieren. Die LLC-Schaltperiode TLLCburst kann in Anzahlen TC der Systemtaktperiode TCLK bestimmt werden, wobei fLLCburst=1/TLLCburst und TLLCburst=TC*clk. Der Startwert der LLC-Burstperiode TLLCburst ist der vorgegebene Wert TLLCburstfixed , wobei TLLCburstfixed=Tcfixed*Tclk=Tclk=1/fLLCburstfixed. Die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 des Controllers 106 passt fLLCburst in effektiver Weise durch Erhöhen/Verringern von Tc in Schritten von m an. Die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 erhöht die LLC-Burstfrequenz fLLCburst durch Verringern Tc um eine Anzahl m, wenn die Burst-Aus-Zeit tburstoff größer ist als die Ziel-Burst-Aus-Zeit t burststofftarget . Die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 verringert die LLC-Burstfrequenz fLLCburst in effektiver Weise durch Erhöhen von TC um eine Anzahl m, wenn die Burst-Aus-Zeit tburstoff geringer ist als tburstoffadapstart . Wenn TC höher ist als Tcfixed , begrenzt die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 TC auf Tcfixed , um eine zu große LLC-Systemverstärkung zu vermeiden.
  • 5 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 des Controllers 106 das adaptive LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren unter Verwendung eines Integral-(I)- oder eines Proportional-Integral-(PI)-Reglers realisiert. Das Verfahren mit der geschlossenen Rückkopplungsschleife wird ausgelöst, wenn die Burst-Aus-Zeit tburstoff eine bestimmte Schwelle tburstoffadapstart übersteigt. Die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 passt fLLCburst durch Hinzufügen eines Frequenzdeltas fburstdelta an, welches positiv oder negativ sein kann, zu fLLCburstfixed . Der Startwert der LLC-Burstfrequenz fLLCburst ist der vorgegebene Wert fLLCburstfixed . Ein Rückkopplungsregler Gc(z) 400, der ein Integrierer (I) oder ein Proportional-Integral-(PI)-Regler sein kann, passt fLLCburst so an, dass die Burst-Aus-Zeit tburstoff bei der oder nahe der Ziel-Burst-Aus-Zeit tburstofftarget ist. Ein Frequenzdelta fburstdelta wird durch den Rückkopplungsregler Gc(z) 400 basierend auf der Differenz zwischen tburstofftarget und tburstoff berechnet. Die Burst-Schaltfrequenz fLLCburst des LLC-Wandlers 100 ist gegeben durch die Summe von fburstdelta und fLLCburstfixed . Wenn die LLC-Burstfrequenz fLLCburst geringer ist als fLLCburstfixed begrenzt ein Begrenzer 402 mit dem Maximalwert fMAX und dem Minimalwert fLLCburstfixed die LLC-Burstfrequenz fLLCburst auf fLLCburstfixed , um eine zu große LLC-Systemverstärkung zu vermeiden.
  • 6 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des Integral-(I)- oder Proportional-Integral-(PI)-Steuerverfahrens des adaptiven LLC-Burstfrequenz-Einstellverfahren. Eine alternative Möglichkeit, die Schaltfrequenz fLLCburst im Burstbetrieb des LLC-Wandlers 100 in einer digitalen Realisierung zu repräsentieren, ist die Schaltperiode TLLCburst in Anzahlen Tc der Systemtaktperiode Tclk , wobei, wie oben erläutert, fLLCburst=1/TLLCburst und TLLCburst= TC*Tclk,. Die Adaptive-LLC-Burstfrequenz-Einheit 116 des Controllers 106 passt fLLCburst durch Hinzufügen eines Anzahl-Deltas Tcdelta , das positiv oder negativ sein kann, zu Tcfixed an. Der Startwert der LLC-Burstperiode TLLCburst ist der vorgegebene Wert TLLCburstfixed , wobei TLLCburstfixed=Tcfixed*Tclk=1/fLLCburstfixed. Ein Rückkopplungsregler Gc(z) 500, der ein Integrierer (I) oder ein Proportional-Integral-(PI)-Regler sein kann, stellt Tc so ein, dass die Burst-Aus-Zeit tburstoff bei der oder nahe der Ziel-Burst-Aus-Zeit tburstofftarget ist. Ein Anzahl-Delta Tcdelta wird durch den Rückkopplungsregler Gc(z) 500 basierend auf der Differenz zwischen Tburstofftarget und tburstoff berechnet. Die Burst-Schaltperiode TC des LLC-Wandlers 100 ist gegeben durch die Summe von Tcdelta und Tcfixed . Wenn TC höher ist als Tcfixed begrenzt ein Begrenzer 502 mit dem Minimalwert TcM Axund dem Maximalwert Tcfixed TC auf Tcfixed , um eine zu hohe LLC-Systemverstärkung zu vermeiden.
  • Die hierin beschriebene Niedrigleistung-Standbybetrieb-Steuermethodik erreicht eine geringe Ausgangsspannungsschwankung im Niedrigleistung-Standbybetrieb unter allen Eingangsspannungs- und Lastbedingungen. Ein niedriger Standby-Leistungsverbrauch wird unter allen Eingangsspannungs- und Lastbedingungen erreicht. Eine schnelle dynamische Antwort auf Laständerungen wird unter allen Eingangsspannungs- und Lastbedingungen erreicht. Der Standby-Leistungsverbrauch, die Ausgangsspannungsschwankung und die dynamische Antwort bei einer spezifizierten Lastbedingung (beispielsweise einer Ausgangslast von 152mW) kann optimiert werden durch Auswahl von Werten für n2 und fLLCburstfixed . Unter höheren Eingangsspannungs- und niedrigeren Lastbedingungen können die der Leistungsversorgung auferlegten Anforderungen durch Optimieren der Geschwindigkeit der adaptiven Einstellungen der LLC-Burstfrequenz eingehalten werden. Die Niedrigleistung-Standbybetrieb-Steuermethodik kann Toleranzen resonanter Komponenten standhalten, da die LLC-Burstfrequenz fLLCburst entsprechend angepasst werden kann.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben einer Leistungsversorgung, die eine PFC-(Power Factor Correction)-Schaltung und einen LLC-Wandler umfasst, umfasst das Verfahren das Betreiben des LLC-Wandlers für eine vordefinierte Burst-Ein-Zeit, wenn sich die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb befindet, im Burstbetrieb. Das Betreiben des LLC-Wandlers im Burstbetrieb für die vordefinierte Burst-Ein-Zeit umfasst: Verringern einer Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von einem ersten Frequenzwert auf einen zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle zu Beginn der vordefinierten Burst-Ein-Zeit; das Schalten des LLC-Wandlers bei dem zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle nach Verringern der Schaltfrequenz; und das Erhöhen der Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von dem zweiten Frequenzwert auf einen dritten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle am Ende der vordefinierten Burst-Ein-Zeit.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der erste und dritte Frequenzwert höher als der zweite Frequenzwert.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der erste Frequenzwert, eine Anzahl der festen Zeitintervalle, über welche die Schaltfrequenz des LLC-Wandlers zu Beginn der vordefinierten Burst-Ein-Zeit von dem ersten Frequenzwert auf den zweiten Frequenzwert verringert wird, der dritte Frequenzwert, und eine Anzahl der festen Zeitintervalle, über die die Schaltfrequenz des LLC-Wandlers am Ende der vordefinierten Burst-Ein-Zeit von dem zweiten Frequenzwert auf den dritten Frequenzwert erhöht wird, so gewählt, dass hörbare Geräusche von dem Transformator, der in dem LLC-Wandler enthalten ist, vermieden werden und dass ein hartes Schalten der in dem LLC-Wandler enthaltenen Schaltelemente vermieden wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat der Niedrigleistung-Standbybetrieb einen definierten Eingangsleistungsverbrauchspegel, einen definierten Ausgangsspannungsschwankungspegel und einen definierten Ausgangsspannungsantwortpegel, wenn der Standby-Betrieb verlassen wird, wobei der zweite Frequenzwert und eine Anzahl der festen Zeitintervalle, über welche der LLC-Wandler bei der zweiten Frequenz während der vordefinierten Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, so gewählt sind, dass der definierte Ausgangsspannungsschwankungspegel und der definierte Ausgangsspannungsantwortpegel während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit für eine spezifizierte Eingangsspannungsbedingung und eine spezifizierte Lastbedingung, und ohne dass eine sekundärseitige Regelschleife der Leistungsversorgung in Sättigung geht, eingehalten werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren außerdem das Betreiben der PFC-Schaltung synchron zu dem LLC-Wandler im Burstbetrieb für dieselbe vorgegebene Burst-Ein-Zeit, wie den LLC-Wandler im Niedrigleistung-Standbybetrieb, wenn eine Eingangsspannung der PFC-Schaltung geringer ist als eine Ausgangsspannung der PFC-Schaltung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren außerdem das Einstellen des zweiten Frequenzwerts, bei dem der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und einer Eingangsspannung des LLC-Wandlers.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Einstellen des zweiten Frequenzwerts, basierend auf den Lastbedingungen und der Eingangsspannung des LLC-Wandlers das Einstellen des zweiten Frequenzwerts so, dass eine Burst-Aus-Zeit, die der vordefinierten Burst-Ein-Zeit folgt und während der der LLC-Wandler nicht im Niedrigleistung-Standbybetrieb geschaltet wird, bei der oder nahe der Ziel-Burst-Aus-Zeit ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Einstellen des zweiten Frequenzwerts so, dass die Burst-Aus-Zeit bei der oder nahe der Ziel-Burst-Aus-Zeit ist, das Erhöhen des zweiten Frequenzwerts, wenn die Burst-Aus-Zeit eine Burst-Aus-ZeitSchwelle überschreitet, so dass der zweite Frequenzwert nur unter höheren Eingangsspannungs- und niedrigeren Lastbedingungen, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers geringer ist, erhöht wird, und unter niedrigeren Eingangsspannungs- und höheren Lastbedingungen, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers höher ist, nicht erhöht wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Einstellen des zweiten Frequenzwerts so, dass die Burst-Aus-Zeit nahe der Ziel-Burst-Aus-Zeit ist: das Erhöhen des zweiten Frequenzwerts um einen definierten Frequenzschritt oder das Verringern einer Schaltperiode, die zu dem zweiten Frequenzwert korrespondiert, durch einen definierten Zeitschritt, wenn die Burst-Aus-Zeit größer ist als die Ziel-Burst-Aus-Zeit; und Verringern des zweiten Frequenzwerts durch den definierten Frequenzschritt oder Erhöhen der Schaltperiode durch den definierten Zeitschrift, wenn die Burst-Aus-Zeit geringer ist als eine definierte Burst-Aus-Zeit.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren außerdem das Begrenzen des zweiten Frequenzwerts auf eine vorgegebene Burstbetrieb-Schaltfrequenz für eine spezifizierte Eingangsspannungsbedingung und eine spezifizierte Lastbedingung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Einstellen des zweiten Frequenzwerts so, dass die Burst-Aus-Zeit nahe der Ziel-Burst-Aus-Zeit ist: das Berechnen eines Frequenz-Deltawerts oder eines Schaltperiode-Deltawerts basierend auf der Differenz zwischen der Burst-Aus-Zeit und der Ziel-Burst-Aus-Zeit durch eine Regelung mit geschlossener Rückkopplungsschleife unter Verwendung eines Proportional-Integral- oder Integral-Reglers; und Hinzufügen des Frequenz-Deltawerts zu einer vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltfrequenz oder Hinzufügen des Schaltperiode-Deltawerts zu einer vordefinierten Burstbetrieb-Schaltperiode, um den zweiten Frequenzwert zu bestimmen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren außerdem das Begrenzen des zweiten Frequenzwerts auf die vorgegebene Burstbetrieb-Schaltfrequenz, wenn die Summe des Frequenz-Deltawerts und der vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltfrequenz geringer ist als die vorgegebene Burstbetrieb-Schaltfrequenz, oder wenn die Summe des Schaltperiode-Deltawerts und der vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltfrequenz größer ist als die vorgegebene Burstbetrieb-Schaltfrequenz.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel einer Leistungsversorgung umfasst die Leistungsversorgung eine PFC-(Power Factor Correction)-Schaltung, einen LLC-Wandler und einen Controller, der dazu ausgebildet ist, den LLC-Wandler für eine vorgegebene Burst-Ein-Zeit im Burstbetrieb zu betreiben, wenn die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb ist. Der Controller ist dazu ausgebildet, den LLC-Wandler für die vorgegebene Burst-Ein-Zeit im Burstbetrieb zu betreiben durch: Verringern einer Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von einem ersten Frequenzwert auf einen zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle zu Beginn der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit; Schalten des LLC-Wandlers bei dem zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle nach Verringern der Schaltfrequenz; und Erhöhen der Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von dem zweiten Frequenzwert auf einen dritten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle am Ende der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Controller dazu ausgebildet, die PFC-Schaltung synchron zu dem LLC-Wandler für dieselbe vorgegebene Burst-Ein-Zeit wie den LLC-Wandler im Niedrigleistung-Standbybetrieb zu betreiben, wenn eine Eingangsspannung der PFC-Schaltung geringer ist als eine Ausgangsspannung der PFC-Schaltung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Controller dazu ausgebildet, den zweiten Frequenzwert, bei dem der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und einer Eingangsspannung des LLC-Wandlers einzustellen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Controller dazu ausgebildet, den zweiten Frequenzwert so einzustellen, dass eine Burst-Aus-Zeit, die der Burst-Ein-Zeit folgt und während der der LLC-Wandler nicht im Niedrigleistung-Standbybetrieb geschaltet wird, bei einer oder nahe einer Ziel-Burst-Aus-Zeit ist.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Controller dazu ausgebildet, den zweiten Frequenzwert zu erhöhen, wenn die Burst-Aus-Zeit eine Burst-Aus-ZeitSchwelle übersteigt, so dass der zweite Frequenzwert nur unter höheren Eingangsspannungs- und niedrigeren Lastbedingungen, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers geringer ist, erhöht wird und nicht unter niedrigeren Eingangsspannungs- und höheren Lastbedingungen, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers höher ist, erhöht wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Controller dazu ausgebildet, den zweiten Frequenzwert um einen definierten Frequenzschritt zu erhöhen oder eine Schaltperiode, die dem zweiten Frequenzwert entspricht, um einen definierten Zeitschritt zu verringern, wenn die Burst-Aus-Zeit größer ist als die Ziel-Burst-Aus-Zeit, und den zweiten Frequenzwert, um den definierten Frequenzschritt zu verringern oder die Schaltperiode um den definierten Zeitschritt zu erhöhen, wenn die Burst-Aus-Zeit geringer als eine vorgegebene Burst-Aus-Zeit.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Controller dazu ausgebildet, den zweiten Frequenzwert auf eine vorgegebene Burstbetrieb-Schaltfrequenz für eine spezifizierte Eingangsspannungsbedingung und eine spezifizierte Lastbedingung zu begrenzen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Controller dazu ausgebildet, einen Frequenz-Deltawert oder einen Schaltperiode-Deltawert basierend auf der Differenz zwischen der Burst-Aus-Zeit und der Ziel-Burst-Aus-Zeit über eine Regelung mit geschlossener Rückkopplungsschleife unter Verwendung eines Proportional-Integral- oder Integral-Reglers zu berechnen und den Frequenz-Deltawert zu einer vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltfrequenz hinzuzufügen oder den Schaltperiode-Deltawert zu einer vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltperiode hinzuzufügen, um den zweiten Frequenzwert zu bestimmen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Controller dazu ausgebildet, den zweiten Frequenzwert auf eine vorgegebene Burstbetrieb-Schaltfrequenz zu begrenzen, wenn die Summe des Frequenz-Deltawerts und der vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltfrequenz geringer ist als die vorgegebene Burstbetrieb-Schaltfrequenz, oder wenn die Summe des Schaltperiode-Deltawerts und der vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltperiode größer ist als die vorgegebene Burstbetrieb-Schaltperiode.
  • Begriffe wie „erste/erster“, „zweite/zweiter“ und ähnliche sind dazu verwendet, verschiedene Elemente, Gebiete, Abschnitte usw. zu beschreiben und sind ebenfalls nicht als einschränkend anzusehen. Gleiche Begriffe bezeichnen gleiche Elemente in der Beschreibung.
  • Die Begriffe „umfassend“, „enthaltend“, „aufweisend“ und ähnliche sind offene Begriffe, die das Vorhandensein eines angegebenen Elements oder Merkmals anzeigen, die jedoch zusätzlich Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Die Artikel „eine/einer/eines“ und „der/die/das“ sollen den Plural ebenso wie den Singular umfasst, sofern der Zusammenhang nicht klar etwas andere angibt.
  • Selbstverständlich können die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebene Ausführungsbeispiele mit einander kombiniert werden, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Leistungsversorgung, die eine PFC-(Power Factor Correction)-Schaltung und einen LLC-Wandler umfasst, wobei das Verfahren aufweist: Betreiben des LLC-Wandlers für eine vorgegebene Burst-Ein-Zeit und bei einer vorgegebenen Frequenz im Burstbetrieb, wenn die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb ist; und Einstellen der Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und einer Eingangsspannung des LLC-Wandlers.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Betreiben LLC-Wandlers im Burstbetrieb für die vorgegebene Burst-Ein-Zeit aufweist: Verringern der Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von einem ersten Frequenzwert auf einen zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere Zeitintervalle zu Beginn der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit; Schalten des LLC-Wandlers bei dem zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle nach Verringern der Schaltfrequenz; und Erhöhen der Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von dem zweiten Frequenzwert auf einen dritten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle am Ende der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das weiterhin aufweist: Begrenzen des zweiten Frequenzwerts auf eine vorgegebene Frequenz für eine spezifizierte Eingangsspannungsbedingung und eine spezifizierte Lastbedingung.
  4. Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: Betreiben der PFC-Schaltung synchron zu dem LLC-Wandler im Burstbetrieb für dieselbe vorgegebene Burst-Ein-Zeit wie den LLC-Wandler im Niedrigleistung-Standbybetrieb, wenn eine Eingangsspannung der PFC-Schaltung geringer ist als eine Ausgangsspannung der PFC-Schaltung.
  5. Verfahren nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Einstellen der Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und der Eingangsspannung des LLC-Wandlers aufweist: Einstellen der Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, so, dass eine Burst-Aus-Zeit, die der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit folgt und während der der LLC-Wandler nicht im Niedrigleistung-Standbybetrieb geschaltet wird, eine oder nahe einer Ziel-Burst-Aus-Zeit ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Einstellen der Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, so dass die Burst-Aus-Zeit die oder nahe der Ziel-Burst-Aus-Zeit ist, aufweist: Erhöhen der vorgegebenen Frequenz, wenn die Burst-Aus-Zeit eine Burst-Aus-Zeit-Schwelle übersteigt, so dass die Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegeben Burst-Aus-Zeit geschaltet wird, nur unter höheren Eingangsspannungs- und niedrigeren Lastbedingungen, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers geringer ist, erhöht wird und nicht unter niedrigeren Eingangsspannungs- und höheren Lastbedingungen, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers höher ist, erhöht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Einstellen der Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, so dass die Burst-Aus-Zeit die oder nahe der Ziel-Burst-Aus-Zeit ist, aufweist: Erhöhen der vorgegebenen Frequenz um einen vorgegebenen Frequenzschritt oder Verringern einer zugehörigen Schaltperiode, wenn die Burst-Aus-Zeit höher ist als die Ziel-Burst-Aus-Zeit; und Verringern der vorgegebenen Frequenz um den definierten Frequenzschritt oder Erhöhen der Schaltperiode um den definierten Zeitschritt, wenn die Burst-Aus-Zeit geringer ist als eine vorgegebene Burst-Aus-Zeit.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Einstellen der Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, so dass die Burst-Aus-Zeit die oder nahe der Ziel-Burst-Aus-Zeit ist, aufweist: Berechnen eines Frequenz-Deltawerts oder eines Schaltperiode-Deltawerts basierend auf der Differenz zwischen der Burst-Aus-Zeit und der Ziel-Burst-Aus-Zeit über eine Regelung mit geschlossener Rückkopplungsschleife unter Verwendung eines Proportional-Integral- oder Integral-Reglers; und Hinzufügen des Frequenz-Deltawerts zu der vorgegebenen Frequenz oder Hinzufügen des Schaltperiode-Deltawerts zu einer vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltperiode, wobei die vorgegebene Burstbetrieb-Schaltperiode der Kehrwert der vorgegebenen Frequenz ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin aufweist: Begrenzen der Schaltfrequenz des LLC-Wandlers während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit auf die vorgegebene Frequenz, wenn die Summe des Frequenz-Deltawerts und der vorgegebenen Frequenz geringer ist als die vorgegebene Frequenz, oder wenn die Summe des Schaltperiode-Deltawerts und der vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltperiode größer ist als die vorgegebene Burstbetrieb-Schaltperiode.
  10. Leistungsversorgung, die aufweist: eine PFC-(Power Factor Correction)-Schaltung; einen LLC-Wandler; und einen Controller, der dazu ausgebildet ist, den LLC-Wandler für eine vorgegebene Burst-Ein-Zeit und bei einer vorgegebenen Frequenz im Burstbetrieb zu betreiben, wenn die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb ist, und die Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und einer Eingangsspannung des LLC-Wandlers einzustellen.
  11. Leistungsversorgung nach Anspruch 10, bei der der Controller dazu ausgebildet ist, die Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von einem ersten Frequenzwert auf einen zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle zu Beginn der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit zu verringern; den LLC-Wandler bei dem zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle nach verringern der Schaltfrequenz zu schalten, und die Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von dem zweiten Frequenzwert auf einen dritten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle am Ende der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit zu erhöhen.
  12. Leistungsversorgung nach Anspruch 11, bei der der Controller dazu ausgebildet ist, den zweiten Frequenzwert auf eine vorgegebene Frequenz für eine spezifizierte Eingangsspannungsbedingung und eine spezifizierte Lastbedingung zu begrenzen.
  13. Leistungsversorgung nach einem beliebigen der Ansprüche 10 bis 12, bei der der Controller dazu ausgebildet ist, die PFC-Schaltung synchron zu dem LLC-Wandler für dieselbe vorgegebene Burst-Ein-Zeit wie den LLC-Wandler im Niedrigleistung-Standbybetrieb zu betreiben, wenn eine Eingangsspannung der PFC-Schaltung geringer ist als eine Ausgangsspannung der PFC-Schaltung.
  14. Leistungsversorgung nach einem beliebigen der Ansprüche 10 bis 13, bei dem der Controller dazu ausgebildet ist, die Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, so einzustellen, dass eine Burst-Aus-Zeit, die der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit folgt und während der der LLC-Wandler nicht im Niedrigleistung-Standbybetrieb geschaltet wird, eine oder nahe einer Ziel-Burst-Aus-Zeit ist.
  15. Leistungsversorgung nach Anspruch 14, bei der der Controller dazu ausgebildet ist, die vorgegebene Frequenz zu erhöhen, wenn die Burst-Aus-Zeit eine Burst-Aus-Zeit-Schwelle übersteigt, so dass die Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, nur unter höheren Eingangsspannungs- und niedrigeren Lastbedingungen, bei denen eine Verstärkung des LLC-Wandlers geringer ist, erhöht wird, und nicht unter niedrigeren Eingangsspannungs- und höheren Lastbedingungen, bei denen die Verstärkung des LLC-Wandlers höher ist, erhöht wird.
  16. Leistungsversorgung nach Anspruch 14, bei der der Controller dazu ausgebildet ist, die vorgegebene Frequenz um einen definierten Frequenzschritt zu erhöhen oder eine entsprechende Schaltperiode zu verringern, wenn die Burst-Aus-Zeit größer ist als die Ziel-Burst-Aus-Zeit, und die vorgegebene Frequenz um den definierten Frequenzschritt zu verringern oder die Schaltperiode um den definierten Zeitschritt zu erhöhen, wenn die Burst-Aus-Zeit geringer ist als eine vorgegebene Burst-Aus-Zeit.
  17. Leistungsversorgung nach Anspruch 14, bei der der Controller dazu ausgebildet ist, einen Frequenz-Deltawert oder einen Schaltperiode-Deltawert basierend auf der Differenz zwischen der Burst-Aus-Zeit und der Ziel-Burst-Aus-Zeit über eine Regelung mit geschlossener Rückkopplungsschleife unter Verwendung eines Proportional-Integral- oder Integral-Reglers zu berechnen und den Frequenz-Deltawert zu der vorgegebenen Frequenz hinzuzufügen oder den Schaltperiode-Deltawert zu einer vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltperiode hinzuzufügen, wobei die vorgegebene Burstbetrieb-Schaltperiode der Kehrwert der vorgegebenen Frequenz ist.
  18. Leistungsversorgung nach Anspruch 17, bei der der Controller dazu ausgebildet ist, die Schaltfrequenz des LLC-Wandlers während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit auf die vorgegebene Frequenz zu begrenzen, wenn die Summe des Frequenz-Deltawerts und der vorgegebenen Frequenz geringer ist, als die vorgegebene Frequenz, oder wenn die Summe des Schaltperiode-Deltawerts und der vorgegebenen Burstbetrieb-Schaltperiode größer ist als die vorgegebene Burstbetrieb-Schaltperiode.
  19. Controller für eine Leistungsversorgung, die eine PFC-(Power Factor Correction)-Schaltung und einen LLC-Wandler umfasst, wobei der Controller eine Adaptive - LLC-Burstfrequenz-Einheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, den LLC-Wandler für eine vorgegebene Burst-Ein-Zeit und bei einer vorgegebenen Frequenz im Burstbetrieb zu betreiben, wenn die Leistungsversorgung in einem Niedrigleistung-Standbybetrieb ist, und die Frequenz, bei der der LLC-Wandler während der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit geschaltet wird, basierend auf Lastbedingungen und einer Eingangsspannung des LLC-Wandlers einzustellen.
  20. Controller nach Anspruch 19, der weiterhin eine Feste-Burst-Ein-Zeit aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von einem ersten Frequenzwert auf einen zweiten Frequenzwert über eines oder mehrere feste Zeitintervalle zu Beginn der vordefinierten Burst-Ein-Zeit zu verringern, den LLC-Wandler über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle nach Verringern der Schaltfrequenz bei der zweiten Schaltfrequenz zu schalten, und die Schaltfrequenz des LLC-Wandlers von dem zweiten Frequenzwert auf einen dritten Frequenzwert über eines oder mehrere der festen Zeitintervalle am Ende der vorgegebenen Burst-Ein-Zeit zu erhöhen.
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