DE102018114702A1 - Synchrongleichrichtungssteuerung für Sperrwandler - Google Patents

Abstract

Ein Sperrwandler umfasst einen primärseitigen Schalter, der an eine primärseitige Wicklung eines Transformators angeschlossen ist und einen sekundärseitigen Schalter, der an eine sekundärseitige Wicklung des Transformators angeschlossen ist. Der Sperrwandler wird betrieben durch Steuern des primärseitigen Schalters, um Energie in dem Transformator während Einschaltperioden des primärseitigen Schalters zu speichern, Einschalten des sekundärseitigen Schalters synchron mit dem Ausschalten des primärseitigen Schalters, um Energie von dem Transformator auf die Sekundärseite zu übertragen, Bestimmen eines Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters basierend auf einer reflektierten Eingangsspannung, die an der sekundärseitigen Wicklung gemessen wird, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist, Berücksichtigen einer Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters, so dass die Einschwingzeit einen geringen oder keinen Effekt auf den Ausschaltzeitpunkt hat, und Ausschalten des sekundärseitigen Schalters basierend auf dem Ausschaltzeitpunkt.

Description

• Die vorliegende Anmeldung betrifft Sperrwandler, insbesondere eine Synchrongleichrichtungssteuerung für Sperrwandler.
• Ein Sperrwandler ist ein durch einen Transformator isolierter Wandler basierend auf der Tiefsetz-Hochsetz-Topologie. In einem Sperrwandler ist ein Schalter in Reihe zu der Transformatorprimärseite geschaltet. Der Transformator wird dazu verwendet, während Einschaltdauern des primärseitigen Schalters Energie zu speichern, und bietet eine Isolation zwischen der Eingangsspannungsquelle und der Ausgangsspannung. Im eingeschwungenen Zustand des Betriebs, wenn der Primärschalter für eine Zeitdauer TON eingeschaltet ist, wird eine Diode auf der Sekundärseite während der TON-Dauer in Sperrrichtung gepolt und der Transformator verhält sich wie eine Induktivität. Der Wert dieser Induktivität ist gleich der primärseitigen Magnetisierungsinduktivität L_M des Transformators, und die gespeicherte Magnetisierungsenergie von der Eingangsspannung. Damit steigt der Strom in dem primären Transformator (der Magnetisierungsstrom I_M ) linear von einem Anfangswert auf einen Spitzenwert an. Da die Diode auf der Sekundärseite in Sperrrichtung gepolt wird, wird der Laststrom durch einen Ausgangskondensator auf der Sekundärseite zur Verfügung gestellt. Der Wert des Ausgangskondensators ist idealerweise groß genug, um den Laststrom für die Zeitdauer TON zur Verfügung zu stellen, bei einem maximalen spezifizierten Abfallen der Ausgangsspannung.
• Um die Effizienz des Systems zu erhöhen, verwenden Sperrwandler üblicherweise Synchrongleichrichtungs-(Synchronous Rectification, SR)-Controller und einen sekundärseitigen SR-Leistungs-MOSFET. Der sekundärseitige SR-Leistungs-MOSFET wird synchron zu dem primärseitigen Leistungs-MOSFET ein- und ausgeschaltet. Einige herkömmliche sekundärseitige Controller haben einen SR-Erfassungspin, der dazu verwendet wird, eine Spannung zu erfassen, um den SR-Leistungs-MOSFET auf der Sekundärseite auszuschalten, und der eine hohe Durchbruchsspannungsanforderung (wie beispielsweise bis zu 120V oder sogar höher) hat, so dass die Chiptechnologie, die dazu verwendet wird, den sekundärseitigen Controller zu realisieren, sehr hohe Spannung unterstützen muss. Der SR-Erfassungspin wird zur Spannungserfassung verwendet und soll einen Vergleich mit einer sehr niedrigen negativen Schwellenspannung (beispielsweise um -10mV bei einer Genauigkeit von 10uV) ermöglichen, was mit Standard-Chiptechnologien sehr schwierig zu realisieren ist. Andere herkömmliche sekundärseitige Controller benötigen keine Hochspannungstechnologie für die Controller und müssen nicht mit einer sehr niedrigen negativen Schwellenspannung vergleichen, um zu detektieren, wann der sekundärseitige SR-Leistungs-MOSFET ausgeschaltet werden soll. Allerdings leiden diese Controller unter einer Variation der Einschwingzeit, was bewirkt, dass die Messung der reflektierten Eingangsspannung von der Sekundärseite des Transformators, insbesondere bei einer hohen Frequenz und einer hohen Eingangsspannung, einen gewissen Fehler haben kann. Diese Variation beeinflusst die Berechnung des Ablaufs des Einschaltens des sekundärseitigen SR-Leistungs-MOSFET erheblich. Fehler bei der Berechnung der SR-Einschaltzeit sind problematisch und führen zu einem ineffizienten Betrieb. Entsprechend sind herkömmliche sekundärseitige Controller für Anwendungen realisiert, die innerhalb eines relativ schmalen Arbeitsbereichs arbeiten. Es sind daher verbesserte sekundärseitige Controller und SR-Steuerverfahren wünschenswert.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Betreiben eines Sperrwandlers, der einen primärseitigen Schalter, der an eine primärseitige Wicklung eines Transformators angeschlossen ist, und einen sekundärseitigen Schalter, der an eine sekundärseitige Wicklung des Transformators angeschlossen ist, aufweist, umfasst das Verfahren: das Steuern des primärseitigen Schalters, um während Einschaltdauern des primärseitigen Schalters Energie in dem Transformator zu speichern; das Einschalten des sekundärseitigen Schalters synchron zum Ausschalten des primärseitigen Schalters, um Energie von dem Transformator zu der Sekundärseite zu übertragen; das Ermitteln eines Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters basierend auf einer reflektierten Eingangsspannung, die an der sekundärseitigen Wicklung gemessen wird, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist; das Berücksichtigen einer Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung beim Ermitteln des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters, so dass die Einschwingzeit einen geringen oder keinen Effekt auf den Ausschaltzeitpunkt hat; und Ausschalten des sekundärseitigen Schalters basierend auf dem Ausschaltzeitpunkt.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Sperrwandlers umfasst der Sperrwandler einen primärseitigen Schalter, der an eine primärseitige Wicklung eines Transformators angeschlossen ist, einen sekundärseitigen Schalter, der an eine sekundärseitige Wicklung des Transformators angeschlossen ist, einen primärseitigen Controller, der dazu ausgebildet ist, den primärseitigen Schalter zu steuern, um Energie in dem Transformator während Einschaltdauern des primärseitigen Schalters in dem Transformator zu speichern, und einen sekundärseitigen Controller. Der sekundärseitige Controller ist dazu ausgebildet, den sekundärseitigen Schalter synchron mit dem Ausschalten des primärseitigen Schalters einzuschalten, um Energie von dem Transformator zu der Sekundärseite zu übertragen; einen Ausschaltzeitpunkt des sekundärseitigen Schalters basierend auf einer an der sekundärseitigen Wicklung gemessenen reflektierten Eingangsspannung zu bestimmen, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist; eine Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters zu berücksichtigen, so dass die Einschwingzeit einen geringen oder keinen Effekt auf den Ausschaltzeitpunkt hat; und den sekundärseitigen Schalters basierend auf dem Ausschaltzeitpunkt auszuschalten.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines sekundärseitigen Controllers für einen Sperrwandler, der einen an eine primärseitige Wicklung eines Transformators angeschlossenen primärseitigen Schalter und einen an eine sekundärseitige Wicklung des Transformators angeschlossenen sekundärseitigen Schalter umfasst, umfasst der sekundärseitige Controller eine Schaltung, die dazu ausgebildet ist, den sekundärseitigen Schalter synchron mit dem Ausschalten des primärseitigen Schalters einzuschalten, um Energie von dem Transformator auf die Sekundärseite zu übertragen; einen Ausschaltzeitpunkt des sekundärseitigen Schalters basierend auf einer an der sekundärseitigen Wicklung gemessenen reflektierten Eingangsspannung, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist, zu bestimmen; eine Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters zu berücksichtigen, so dass die Einschwingzeit einen geringen oder keinen Effekt auf den Ausschaltzeitpunkt hat; und den sekundärseitigen Schalter basierend auf dem Ausschaltzeitpunkt auszuschalten.
• Fachleute werden zusätzliche Merkmale und Vorteile beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und beim Betrachten der beigefügten Zeichnungen erkennen.
• Die Elemente der Zeichnungen sind nicht maßstabsgerecht relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
• 1 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Sperrwandlers mit einer kompensierten sekundärseitigen SR-Schalter-Steuerung.
• 2 veranschaulicht ein Signalverlaufsdiagramm des Steuerverfahrens für den sekundärseitigen SR-Schalter.
• 3 veranschaulicht ein Schaltbild eines analogen Ausführungsbeispiels des kompensierten Steuerverfahrens für den sekundärseitigen SR-Schalter.
• 4 bis 6 veranschaulichen verschiedene Szenarien, die durch das kompensierte Steuerverfahren für den sekundärseitigen SR-Schalter beherrscht werden.
• 7 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des kompensierten Steuerverfahrens für den sekundärseitigen SR-Schalter.
• 8 veranschaulicht ein Schaltbild eines digitalen Ausführungsbeispiels des kompensierten Steuerverfahrens für den sekundärseitigen SR-Schalter.
• Die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele kompensieren den Einschwingzeitanteil des primärseitigen Schalters eines Sperrwandlers und nutzen diese Kompensation, um die Einschaltdauer des sekundärseitigen SR-Schalters einzustellen. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird eine vorherige oder eine aktuelle durch Abtasten erhaltene Eingangsspannungsinformation dazu verwendet, um die Einschaltdauer des sekundärseitigen SR-Schalters zu modifizieren. Bei anderen Ausführungsbeispielen wird eine korrekte Eingangsspannungsinformation aus dem vorangehenden Schaltzyklus (der eingeschwungenen Spannung) erhalten und der Ausschaltzeitpunkt des SR-Schalters auf der Sekundärseite wird für den nächsten Zyklus basierend auf dieser Information optimiert. Allgemein wird der primärseitige Schalter gesteuert, um Energie in dem Sperrwandler-Transformator während Einschaltdauern des primärseitigen Schalters zu speichern. Der sekundärseitige Schalter wird synchron mit dem Ausschalten des primärseitigen Schalters geschaltet um Energie von dem Transformator auf die Sekundärseite des Sperrwandlers zu übertragen. Der Ausschaltzeitpunkt des sekundärseitigen Schalters, der am Ende der Einschaltdauer des sekundärseitigen Schalters auftritt, wird ermittelt basierend auf der an der sekundärseitigen Wicklung gemessenen reflektierten Eingangsspannung des Sperrwandlers, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist. Die Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung wird beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters berücksichtigt, so dass die Einschwingzeit einen geringen oder keinen Effekt auf den Ausschaltzeitpunkt hat. Der sekundärseitige Schalter wird basierend auf dem (kompensierten) Ausschaltzeitpunkt ausgeschaltet.
• 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Sperrwandlers, der einen primärseitigen Schalter Q1, der an eine primärseitige Wicklung Wp eines Transformators 100 angeschlossen ist, einen sekundärseitigen Q2, der an eine sekundärseitige Wicklung Ws des Transformators 100 angeschlossen ist, und einen primärseitigen Controller 102, der dazu ausgebildet ist, den primärseitigen Schalter Q1 zu steuern, um während Einschaltdauern des primärseitigen Schalters Q1 Energie in dem Transformator 100 zu speichern, aufweist. Die primärseitigen und sekundärseitigen Schalter Q1, Q2 sind in 1 als Leistungs-MOSFETs mit integrierten Dioden dargestellt. Allerdings können beliebige geeignete Leistungstransistoren für die primärseitigen und sekundärseitigen Schalter Q1, Q2 verwendet werden, wie beispielsweise Leistungs-MOSFETs, IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors), HEMTs (High-Electron Mobility Transistors), usw., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Das Schalten des primärseitigen Schalters Q1 wird durch den primärseitigen Controller 102 gesteuert, der ein Signal Q1_CTRL basierend auf der Eingangsspannung Vin, einem Strom I_Q1 durch den primärseitigen Schalter Q1 und einer Nulldurchgangsdetektionsspannung, die erzeugt wird durch einen Widerstandsteiler (der zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt ist), der an eine Hilfswicklung (die zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeigt ist) an der Primärseite des Sperrwandlers gekoppelt ist, erzeugt. Eine Schaltsteuerung eines primärseitigen Schalters eines Sperrwandlers ist in der Technik wohlbekannt, so dass hinsichtlich der Schaltsteuerung des primärseitigen Schalters Q1 nichts weiter erläutert ist.
• Der Sperrwandler umfasst auch einen sekundärseitigen Controller 104 zum Steuern des an die sekundärseitige Wicklung Ws des Sperrwandlers 100 angeschlossenen sekundärseitigen Schalters Q2. Der sekundärseitige Controller 104 schaltet den sekundärseitigen Schalter Q2 synchron mit dem Schalten des primärseitigen Schalters Q1 ein, um Energie von dem Transformator 100 auf die Sekundärseite des Sperrwandlers zu übertragen. Der sekundärseitige Controller 104 bestimmt auch den Ausschaltzeitpunkt des sekundärseitigen Schalters Q2, der am Ende der Einschaltdauer für den sekundärseitigen Schalter auftritt, basierend auf der reflektierten Eingangsspannung V_DET , die an der sekundärseitigen Wicklung Ws des Transformators 100 gemessen wird, wenn der primärseitige Schalter Q1 eingeschaltet ist. Die auf der Sekundärseite gemessene reflektierte Eingangsspannung V_DET enthält die korrekte Information über den Bulk (die Eingangsspannung), wenn der primärseitige Schalter Q1 einschaltet, und wird durch einen durch Widerstände R₁ und R₂ gebildeten Widerstandsteiler für den Eingang des sekundärseitigen Controllers 104 auf eine Spannung V_PD herabgesetzt.
• Der sekundärseitige Controller 104 berücksichtigt auch die Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung V_DET beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunktes des sekundärseitigen Schalters Q2, so dass die Einschwingzeit einen geringen oder keinen Effekt auf den Ausschaltzeitpunkt hat, und schaltet den sekundärseitigen Schalter Q2 basierend auf dem (kompensierten) Ausschaltzeitpunkt aus.
• Wann der primärseitige Schalter Q1 ausgeschaltet wird, ist bei einem DCM-(Discontinuous Conduction Mode)-Betrieb gegeben durch: $$I_{SP}=\frac{N_P}{N_S}\times I_{PP}$$

  

  wobei I_SP der Spitzenstrom der sekundärseitigen Wicklung Ws ist, I_PP der Spitzenstrom der primärseitigen Wicklung W_P ist, N_P die primärseitige Windungsanzahl ist und Ns die sekundärseitige Windungsanzahl ist. Der Spitzenstrom I_PP der primärseitigen Wicklung Wp und der Spitzenstrom I_SP der sekundärseitigen Wicklung Ws sind gegeben durch: $$I_{PP}=\frac{V_{in}}{L_P}\times T_{on}$$

  

  und $$I_{SP}=\frac{V_{out}}{L_S}\times T_{DET}$$

  

  wobei L_P die Induktivität der primärseitigen Wicklung ist, V_in die primärseitige Eingangsspannung ist, V_out die Systemausgangsspannung ist, T_on die Einschaltdauer für den primärseitigen Schalter Q1 ist und T_DET das Zeitintervall für die Entmagnetisierung der sekundärseitigen Wicklung ist, welche auch die Einschaltdauer T_on des sekundärseitigen Schalters Q2 sein sollte.
• Das Einfügen der Gleichungen (2) und (3) in Gleichung (1) ergibt: $$\frac{V_{out}}{L_S}\times T_{DET}=\frac{N_P}{N_S}\times \frac{V_{in}}{L_P}\times T_{on}$$

  

  $$\frac{N_P}{N_S}=\sqrt{\frac{L_P}{L_S}}=n$$

  

  und $$\frac{V_{in}\times T_{on}}{n}=V_{out}\times T_{DET}$$

  

  Anhand von Gleichung (6) ergibt sich, dass die durchschnittliche Induktivitätsspannung während einer Schaltperiode im eingeschwungenen Zustand Null ist, so dass das Produkt von Ladespannung und Ladezeit gleich dem Produkt von Entladespannung und Entladezeit ist, was als Volt-Sekunde-Gleichgewicht-Gleichung bezeichnet wird.
• Gleichung (6) kann dazu verwendet werden, eine Lösung für die Einschaltdauer, und damit die Ausschaltzeit für den sekundärseitigen Schalter Q2 vorherzusagen, allerdings kann aufgrund eines Fehlers beim Messen der reflektierten Eingangsspannung und von parasitären Parametern in dem System der Gleichung (6) nicht exakt gefolgt werden. Der sekundärseitige Controller 104 berechnet die Entmagnetisierungszeit T_DET der sekundärseitigen Wicklung für den vorangehenden Schaltzyklus und das aktuelle Produkt der Ladespannung und der Ladezeit, wodurch Fehler, die durch Messfehler und parasitäre Parameter hinzugefügt werden, eliminiert werden.
• Für den n-ten Schaltzyklus ist die Ladungsgleichgewicht-Gleichung gegeben durch: $$\frac{\left[V_{in}\left(n\right)+\epsilon \right]\times T_{on}\left(n\right)}{n}=V_{out}\left(n\right)\times T_{DET}\left(n\right)$$

  

  wobei ε der Messfehler für die reflektierte Eingangsspannung V_DET ist. Für den (n+1)-ten Schaltzyklus ist die Ladungsgleichgewicht-Gleichung gegeben durch: $$\frac{\left[V_{in}\left(n+1\right)+\epsilon \right]\times T_{on}\left(n+1\right)}{n}=V_{out}\left(n+1\right)\times T_{DET}\left(n+1\right)$$

  
• Teilen der Gleichungen (7) und (8) ergibt: $$T_{DET}\left(n+1\right)=\frac{\frac{\left[V_{in}\left(n+1\right)+\epsilon \right]\times T_{on}\left(n+1\right)}{n\times V_{out}\left(n+1\right)}}{\left[V_{in}\left(n\right)+\epsilon \right]\times T_{on}\left(n\right)}\times T_{DET}\left(n\right)$$

  
• Weil der Ausgangskondensator Co des Sperrwandlers relativ groß ist, wird die Ausgangsspannung für zwei aufeinanderfolgende Schaltzyklen (n) und (n+1) gleich sein, und damit V_out(n)=V_out(n+1). Gleichung (9) kann wie folgt vereinfacht werden: $$T_{DET}\left(n+1\right)=\frac{\frac{\left[V_{in}\left(n+1\right)+\epsilon \right]\times T_{on}\left(n+1\right)}{n}}{\frac{\left[V_{in}\left(n\right)+\epsilon \right]\times T_{on}\left(n\right)}{n}}\times T_{DET}\left(n\right)$$

  
• Basierend auf der Entmagnetisierungszeit im vorangehenden Schaltzyklus und der berechneten Einschaltdauer für den sekundärseitigen Schalter Q2 aktualisiert der sekundärseitige Controller 104 die Berechnung und korrigiert die Volt-Sekunde-Gleichung, um eine genaue Einschaltdauer und damit einen genauen Ausschaltzeitpunkt für den sekundärseitigen Schalter Q2 für den nächsten Schaltzyklus zu erhalten. Der sekundärseitige Controller 104 kann die Einschaltdauer und damit die Ausschaltzeit für den sekundärseitigen Schalter Q2 basierend auf der Differenz zwischen der berechneten Einschaltzeit und der gemessenen Einschaltzeit anpassen, um exaktere Ergebnisse für das Einschalten und für das Ausschalten des sekundärseitigen Schalters Q2 zu erhalten.
• 2 veranschaulicht einen Signalverlauf, der zeigt, wie der sekundärseitige Controller 104 die berechnete Einschaltdauer und den berechneten Ausschaltzeitpunkt für den sekundärseitigen Schalter Q2 als Funktion der reflektierten Eingangsspannung V_DET , die an der sekundärseitigen Wicklung Ws des Sperrwandlers gemessen wird, anpasst, wobei T_onPrimary die Einschaltdauer des primärseitigen Schalters Q1 ist, T_SRmax die maximal erlaubte Einschaltdauer des sekundärseitigen Schalters Q2 ist, T_SRon die kompensierte (eingestellte) Einschaltdauer für den Schalter Q2 ist und T_dead die Zeit ist, für die der Schalter Q2 vor einer Annäherung an T_SRmax ausgeschaltet sein soll.
• 3 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer analogen Realisierung des Steuerverfahrens, das durch den sekundärseitigen Controller 104 realisiert wird. Ein V-I-(Spannung-Strom)-Wandler A₃ wandelt eine Spannung V_CD in einen Strom I_DISCHR um, wobei V_CD die durch die Widerstände R₃ und R₄ bereitgestellte widerstandsgeteilte Ausgangsspannung für den Eingang des sekundärseitigen Controllers 104 ist. Wenn der primärseitige Schalter Q1 ausschaltet wird die Spannung V_PD negativ. Der V-I-Wandler A₃ entlädt den internen Kondensator C_T , was bedeutet, dass der sekundärseitige Schalter Q2 eingeschaltet wird. Der V-I-Wandler A₁ wandelt die Spannung V_PD in einen Strom I_CHR , wobei V_PD die durch die Widerstände R₁ und R₂ bereitgestellte und durch den sekundärseitigen Controller 104 gemessene widerstandsgeteilte reflektierte Eingangsspannung ist. Der V-I-Wandler A₁ ist eingeschaltet, wenn der primärseitige Schalter Q1 eingeschaltet ist und die Spannung V_PD bei einer hohen Spannung ist.
• Der sekundärseitige Controller 104 verwendet den Differenzstrom I_CHR -I_DISCHR , um den internen Kondensator C_T von einem vorgegebenen Spannungspegel V_ref1 während der Einschaltdauer des primärseitigen Schalters Q1 zu laden. Der Strom I_CHR ist gegeben durch: $$I_{CHR}=\frac{\frac{R_2}{R_1+R_2}\times \left(\frac{V_{in}}{n}+V_{out}\right)}{R_{\text{int1}}}$$

  

  wobei R_int1 ein interner Widerstand zum Wandeln der Spannung V_PD in einem Strom ist. Der Strom I_DISCHR ist gegeben durch: $$I_{DISCHR}=\frac{\frac{R_4}{R_3+R_4}\times V_{out}}{R_{\text{int2}}}$$

  

  wobei R_int2 ein interner Widerstand zum Wandeln der Spannung V_CD in einen Strom ist. Anhand der Gleichungen (12) und (13) ist der Differenzstrom I_CHR-I_DISCHR gegeben durch: $$I_{CHR}-I_{DISCHR}=\frac{\frac{R_2}{R_1+R_2}\times \left(\frac{V_{in}}{n}+V_{out}\right)}{R_{\text{int1}}}-\frac{\frac{R_4}{R_3+R_4}\times V_{out}}{R_{\text{int2}}}$$

  

  wenn R_int1 = R_int2 und $\frac{R_2}{R_1}=\frac{R_4}{R_3},$

  

  wird der Differenzstrom I_CHR-I_DISCHR: $$I_{CHR}-I_{DISCHR}=\frac{\frac{R_5}{R_4+R_5}\times \left(\frac{V_{in}}{n}\right)}{R_{\text{int1}}}$$

  

  Anhand von Gleichung (15) ergibt sich, dass der interne Kondensator C_T nur durch die reflektierte Eingangsspannung, nicht durch die Ausgangsspannung aufgeladen wird.
• Ein Komparator A₄ vergleicht die Spannung V_PD mit der Referenzspannung V_ref2 . Wenn die Spannung V_PD niedriger ist als die Referenzspannung V_ref2 wird durch den Impulsgenerator A₂ ein kurzer Impuls erzeugt. Dieser kurze Impuls setzt das RS-(Rücksetz-Setz)-Flip-Flop A₅ und schaltet den sekundärseitigen Schalter Q2 durch den Pufferblock A₆ ein.
• Während der Entmagnetisierungszeit der sekundärseitigen Wicklung, welches die Einschaltdauer für den sekundärseitigen Schalter Q2 sein sollte, verwendet der sekundärseitige Controller 104 eine Stromsenke A₈ , um dem internen Kondensator C_T zu entladen (I_DISCHRHR+I_error), wobei I_error ein programmierbarer Strom ist, der positiv oder negativ sein kann. Wenn die Kondensatorspannung C_T auf den Pegel V_ref entladen ist, wird der sekundärseitige Schalter Q2 durch den Komparator A₇ , das RS-Flip-Flop A₅ und den Puffer A₆ ausgeschaltet. Das RS-Flip-Flop A₅ wird über den Logikblock A₁₂ zurückgesetzt, wenn sowohl T_SRmax und der Ausgang des Komparators A₇ positiv sind. Wenn die Spannung des Kondensators C_T auf den Pegel V_ref1 entladen ist, was durch den Komparator A₉ angezeigt wird, wird nach einer gewissen Verzögerungszeit T_dead , die durch den Logikblock A₁₃ und den Verzögerungsblock A₁₂ bereitgestellt wird, um t_cal zu erhalten, t_cal mit der fallenden Flanke t_max von T_SRmax verglichen und der sekundärseitige Controller 104 führt über den Logikblock A₁₁ eine Beurteilung und Einstellung durch.
• Für hohe Systemfrequenzen oder hohe Netz-(Eingangswechselspannungs)-Bedingungen wird die Einschaltdauer T_ONPrimary des primärseitigen Schalters Q1 reduziert und die reflektierte Eingangsspannung V_PD , die durch den sekundärseitigen Controller 104 gemessen wird, ist nicht genau. Unter diesen Bedingungen schwingt die Spannung V_PD ein. Während der Einschwingzeit arbeitet der V-I-Wandler A₁ , jedoch nicht bei dem richtigen Pegel. Als Ergebnis lädt der V-I-Wandler A₁ den Kondensator C_T auf einen nicht korrekten Pegel (die Spannungsinformation während der Einschwingzeit ist nicht korrekt). Wenn diese Spannung in einen Strom zum Laden des Kondensators C_T gewandelt wird, gibt es bei I_CHR einen gewissen Fehler. Idealerweise hat die Spannung V_PD keine Einschwingzeit und der Kondensator C_T wird bei dem Eingangsspannungspegel Vin für die gesamte Einschaltdauer (rechteckförmiges Spannungssignal) des sekundärseitigen Schalters Q2 geladen. Allerdings wird der Kondensator C_T weniger geladen, als er idealerweise geladen werden sollte. Dies bedeutet, dass die Einschaltdauer, und damit der Ausschaltzeitpunkt des sekundärseitigen Schalters Q2 möglicherweise kürzer eingestellt wird, als sie idealerweise sein sollte, was die Systemeffizienz reduziert. Anhand von Gleichung (6) ist ersichtlich, dass die berechnete Einschaltdauer und der Ausschaltzeitpunkt für den sekundärseitigen Schalter Q2 entgegengesetzt beeinflusst sein können.
• Der sekundärseitige Controller 104 korrigiert diesen Fehler durch Kompensieren der Form der Spannung V_PD , um die Einschwingzeit zu berücksichtigen, so dass V_PD eine rechteckförmige oder quasi-rechteckförmige Form hat. Die in 3 gezeigte Schaltung lädt den Kondensator C_T und sorgt dafür, dass durch Kompensieren des V_PD -Signals die Spannung wie eine rechteckförmige oder quasi-rechtförmige Spannung aussieht. Der Impulsgenerator A₂ , das RS-Flip-Flop A₅ und der Pufferblock A₆ tasten ab und halten (sample and hold) die Spannung V_PD bei dem korrekten Pegel und der sekundärseitige Controller 104 nutzt diese Spannung, um den Ladestrom I_CHR zum Laden des Kondensators C_T während des nächsten Schaltzyklus zu berechnen.
• Wie in 2 gezeigt ist, sollte die Ziel-Einschaltdauer, und damit der Ausschaltzeitpunkt, für den sekundärseitigen Schalter Q2 gegeben sein durch: $${\text{T}}_{\text{SRon}}={\text{T}}_{\text{SRmax}}-{\text{T}}_{\text{dead}}$$

  

  wobei T_SRmax die maximal erlaubte Einschaltdauer für den sekundärseitigen Schalter Q2 ist und gemessen werden kann durch eine Komparator, der in dem sekundärseitigen Controller 104 enthalten ist oder mit diesem in Beziehung steht.
• Anhand von Gleichung (11) ist ersichtlich, dass, wenn T_SRon kürzer ist als T_SRmax-T_dead, der sekundärseitige Controller 104 die Einschaltdauer verlängert und damit den Ausschaltzeitpunkt des Schalters Q2 für den nächsten Schaltzyklus verzögert und die Einschaltdauer des nächsten Schaltzyklus gleich T_SRmax-T_dead macht. Wenn T_SRon länger ist als T_SRmax-T_dead, verkürzt der sekundärseitige Controller 104 die berechnete Einschaltdauer und zieht damit den Ausschaltzeitpunkt des Schalters Q2 für den nächsten Schaltzyklus vor und sorgt dafür, dass die Einschaltdauer im nächsten Schaltzyklus gleich T_SRmax-T_dead ist. Wenn TsRon gleich T_SRmax-T_dead ist, behält der sekundärseitige Controller 104 die berechnete Einschaltdauer, und damit den Ausschaltzeitpunkt des Schalters Q2 für den nächsten Schaltzyklus bei und sorgt dafür, dass die Einschaltdauer im nächsten Schaltzyklus gleich T_SRmax-T_dead ist.
• Die 4 bis 6 veranschaulichen die oben beschriebenen Szenarien, die durch den sekundärseitigen Controller 104 durchgeführt werden. Idealerweise sollten die Zeitpunkte t_cal und t_max für den aktuellen Schaltzyklus gleichzeitig auftreten. Wenn der Zeitpunkt t_cal vor dem Zeitpunkt t_max auftritt, wie dies in 4 gezeigt ist, was bedeutet, dass die Entladezeit für den Kondensator C_T für den aktuellen Schaltzyklus zu kurz ist, reduziert der sekundärseitige Controller 104 den Entladestrom I_error um ΔI, so dass sich t_cal für den nächsten Schaltzyklus t_max annähert.
• Wenn der Zeitpunkt t_cal gleichzeitig wie t_max auftritt, wie dies in 5 gezeigt ist, ist die Entladezeit für den Kondensator C_T ideal für den aktuellen Schaltzyklus. Der sekundärseitige Controller 104 hält den Entladestrom I_DISCHR+I_error auf dem aktuellen Pegel, so dass für den nächsten Schaltzyklus t_cal zum selben Zeitpunkt wie t_max sein wird.
• Wenn der Zeitpunkt t_cal nach t_max auftritt, wie dies in 6 gezeigt ist, tritt t_cal nach t_max auf, was bedeutet, dass die Entladezeit für den Kondensator C_T für den aktuellen Schaltzyklus zu lang ist. Der sekundärseitige Controller 104 verlängert den Entladestrom I_error , beispielsweise um 5XΔI, 10XΔI, oder sogar um mehr, so dass für den nächsten Schaltzyklus t_cal früher als t_max sein wird.
• 7 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des durch den sekundärseitigen Controller 104 implementierten Steuerverfahrens. Das Steuerverfahren kann sowohl für einen DCM- als auch einen CCM-(Continuous Conduction Mode)-Betrieb des sekundärseitigen Schalters Q2 verwendet werden. Der sekundärseitige Controller 104 wandelt die Spannung V_PD in den Strom I_CHR und V_CD in den Strom I_DISCHR (Block 200) um. Während der Einschaltdauer des primärseitigen Schalters Q1 verwendet der sekundärseitige Controller 104 einen Differenzstrom I_CHR -I_DISCHR, um den internen Kondensator C_T zu laden (Block 202). Nachdem der primärseitige Schalter Q1 ausgeschaltet ist, schaltet der sekundärseitige Controller 104 den sekundärseitigen Schalter Q2 ein, wenn V_PD geringer ist als die Schwellenspannung V_ref2 (Block 204). Für den ersten Schaltimpuls des sekundärseitigen Schalters Q2 verwendet der sekundärseitige Controller 104 einen Strom I_DISCHR , um den internen Kondensator C_T während der Ausschaltdauer des sekundärseitigen Schalters Q2 zu entladen (Block 206). Der sekundärseitige Controller 104 verwendet einen programmierbaren Strom I_DISCHR+I_error, um den internen Kondensator C_T während der Einschaltdauer des sekundärseitigen Schalters Q2 für den nachfolgenden Schaltzyklus zu entladen (Block 208). Wenn die Spannung über dem internen Kondensator C_T auf V_ref3 entladen ist, schaltet der sekundärseitige Controller 104 den sekundärseitigen Schalter Q2 aus (Bock 210). Außerdem, wenn die Spannung über dem internen Kondensator C_T auf V_ref1 entlädt, mit einer festen Verzögerungszeit T_dead , um die Zeit t_cal zu erhalten, welche mit der fallenden Flanke t_max der maximal erlaubten T_SRmax verglichen wird (Block 212), führt der sekundärseitige Controller 104 die folgenden Bewertungen und Einstellungen durch (Block 214):
• - t_cal trifft nach t_max auf, was bedeutet, dass die Entladezeit für den Kondensator C_T zu kurz für den aktuellen Schaltzyklus ist. Für ein optimales Ergebnis sollte t_cal zum selben Zeitpunkt wie t_max auftreten. Für den nächsten Schaltzyklus reduziert der sekundärseitige Controller 104 den Entladestrom I_error um ΔI und t_cal wird sich im nächsten Schaltzyklus t_max annähern;
• - t_cal trifft zum selben Zeitpunkt wie t_max auf, was bedeutet, dass die Entladezeit für den Kondensator C_T bereits optimal für den aktuellen Schaltzyklus ist. Der sekundärseitige Controller 104 behält den Entladestrom I_error bei und t_cal wird im nächsten Schaltzyklus genauso wie t_max sein;
• - t_cal tritt nach t_max auf, was bedeutet, dass die Entladezeit für den Kondensator C_T zu lang für den aktuellen Schaltzyklus ist. Für das optimale Ergebnis sollte t_cal zum selben Zeitpunkt wie t_max auftreten. Für den nächsten Schaltzyklus erhöht der sekundärseitige Controller 104 den Entladestrom I_error (beispielsweise um 5XΔI, 10XΔI, oder sogar mehr) und im nächsten Schaltzyklus wird t_cal früher als tmax sein.
• Bei dem oben beschriebenen Steuerverfahren kann die Einschaltdauer T_DET , und damit die Ausschaltzeit des sekundärseitigen Schalters Q2 basierend auf dem vorangehenden Schaltzyklus und dem aktuellen Produkt von Ladespannung und Ladezeit berechnet werden, und Fehler, die durch die Messung der reflektierten Eingangsspannung und parasitäre Parameter hervorgerufen werden, werden eliminiert. Auch der Entladestrom hängt von der Ausgangsspannung ab und ist damit angepasst an einen Sprung (einen plötzlichen Anstieg) der Ausgangsspannung. Außerdem gibt es keine Notwendigkeit für eine Hochspannungschiptechnologie mit niedriger Schwellenspannungsdetektion, und das Steuerverfahren kann sowohl für einen DCM- als auch für einen CCM-Betrieb verwendet werden.
• Durch Verwenden der Volt-Sekunde-Gleichgewicht-Gleichung kann der sekundärseitige Controller 104 auch basierend auf der Entmagnetisierungszeit des vorangehenden Schaltzyklus und dem aktuellen Produkt der Eingangsspannung über der Einschaltzeit die Volt-Sekunde-Gleichung korrigieren und eine korrekte Transistor-Einschaltdauer, und damit einen korrekten Ausschaltzeitpunkt für den nächsten Schaltzyklus bereitstellen. Die Einschaltdauer und der Ausschaltzeitpunkt können basierend auf der Differenz zwischen der berechneten Einschaltzeit und der gemessenen Einschaltzeit angepasst werden, um ein optimales Ergebnis zu erhalten. Fehler, die durch die Messung der reflektierten Eingangsspannung und parasitäre Parameter hervorgerufen werden, werden durch das hierin beschriebene Steuerverfahren eliminiert.
• 8 veranschaulicht ein Blockdiagramm einer digitalen Realisierung des SR-Steuerverfahrens, das durch den sekundärseitigen Controller 104 realisiert wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Kondensator C_T nicht verwendet und der sekundärseitige Controller 104 benötigt nicht notwendigerweise die vorangehende Zyklusinformation. Am Ende der aktuellen Einschaltzeit für den primärseitigen Schalter Q2 muss der sekundärseitige Controller 104 die an der sekundärseitigen Wicklung Ws gemessene reflektierte Eingangsspannung abtasten. Allerdings kennt der sekundärseitige Controller 104 das Ende der Einschaltdauer des primärseitigen Schalters Q1 nicht, sobald der primärseitige Schalter Q1 eingeschaltet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der sekundärseitige Controller 104 eine Abtast- und Halteeinheit 300, die die heruntergesetzte Version der an der sekundärseitigen Wicklung Ws gemessenen reflektierten Eingangsspannung V_DET über ein offenes Fenster abtastet, die immer abtastet und den Wert erfasst, wenn der primärseitige Schalter Q1 ausschaltet. Die fallende Flanke des Ausschaltereignisses des primärseitigen Schalters Q1 wird durch eine integrierte Erfassungs- und Vergleichseinheit (Capture Compare Unit, CCU) 302 erfasst, die die Abtast- und -Halteeinheit 300 für das Erfassungsereignis der Eingangsspannung auslöst. Außerdem schätzt die CCU 302 die Einschaltdauer des primärseitigen Schalters Q1 basierend auf den erfassten Flanken des Abtastfensters. Die erfasste Einschaltzeit wird einer Nachschlagetabelle (Lookup Table, LUT) 304 zugeführt, die die zugehörigen Fehlerwerte für sehr kleine Einschaltzeitwerte, wenn die reflektierte Spannung während der Einschaltphase des primärseitigen Schalters Q1 noch nicht eingeschwungen ist (vgl. 2), enthält. Der zugehörige Fehlerwert wird einer Berechnungseinheit 306 zum Bestimmen der Einschaltzeit des sekundärseitigen Schalters Q2 zugeführt, welcher auf der zuvor hierin beschriebenen Volt-Sekunde-Theorem-Gleichung basiert. Durch Berücksichtigen des Fehlerwertes von der LUT 304 innerhalb der Berechnung der Einschaltzeit des sekundärseitigen Schalters Q2 wird die abgetastete abgewichene Eingangsspannung für sehr kleine Einschaltdauern des primärseitigen Schalters Q1 kompensiert. Der sekundärseitige Schalter Q2 schaltet sofort ein, wenn der primärseitige Schalter Q1 ausschaltet. Der sekundärseitige Controller 104 liefert eine minimale Einschaltzeitdauer für den sekundärseitigen Schalter Q2 und berechnet die Ausschaltzeit während dieser Dauer.
• Begriffe, wie „erster“, „zweiter“ und ähnlichen, werden dazu verwendet, verschiedene Elemente, Gebiete, Abschnitte und so weiter zu beschreiben und sind nicht einschränkend anzusehen. Gleiche Begriffe bezeichnen gleiche Elemente in der Beschreibung.
• Selbstverständlich können die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden, sofern nicht explizit etwas anderes angegeben ist.

Claims (21)

1. Verfahren zum Betreiben eines Sperrwandlers, der einen an eine primärseitige Wicklung eines Transformators angeschlossenen primärseitigen Schalter und einen an eine sekundärseitige Wicklung des Transformators angeschlossenen sekundärseitigen Schalter aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Steuern des primärseitigen Schalters, um während Einschaltdauern des primärseitigen Schalters Energie in dem Transformator zu speichern; Einschalten des sekundärseitigen Schalters synchron mit Ausschalten des primärseitigen Schalters, um Energie von dem Transformator zu der Sekundärseite zu übertragen; Ermitteln eines Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters basierend auf einer an der sekundärseitigen Wicklung gemessenen Eingangsspannung, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist; Berücksichtigen einer Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung beim Ermitteln des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters, so dass die Einschwingzeit einen geringen oder keinen Effekt auf den Ausschaltzeitpunkt hat; und Ausschalten des sekundärseitigen Schalters basierend auf dem Ausschaltzeitpunkt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sperrwandler aufweist: eine Stromquelle, die dazu ausgebildet ist, einen Ladestrom zum Laden eines Kondensators auf der Sekundärseite, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist, zur Verfügung zu stellen, und eine Stromsenke, die dazu ausgebildet ist, einen Entladestrom zum Entladen des Kondensators, wenn der sekundärseitige Schalter eingeschaltet ist, aufzunehmen, und wobei das Berücksichtigen der Einschaltzeit der reflektierten Eingangsspannung beim Ermitteln des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters aufweist: Korrigieren des Entladestroms für einen aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters um einen Fehlerstrom, der auf einem Vergleich des für einen vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters bestimmten Ausschaltzeitpunkt mit einer für den sekundärseitigen Schalter berechneten maximalen Ausschaltzeitpunkt basiert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ausschalten des sekundärseitigen Schalters basierend auf dem Ausschaltzeitpunkt aufweist: Ausschalten des sekundärseitigen Schalters, wenn die Spannung über dem Kondensator auf einen ersten Referenzwert absinkt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Einstellen des Entladestroms für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters basierend auf der im eingeschwungenen Zustand nach Ablauf der Einschwingzeit während des vorangehenden Schaltzyklus gemessenen reflektierten Eingangsspannung aufweist: Vergleichen des für den vorangehenden Schaltzyklus ermittelten Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters mit einem für den sekundärseitigen Schalter berechneten maximalen Ausschaltzeitpunkt; und Verringern des Fehlerstroms für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters, wenn der für den vorangehenden Schaltzyklus bestimmte Ausschaltzeitpunkt geringer als der maximale Ausschaltzeitpunkt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Einstellen des Entladestroms für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters basierend auf der im eingeschwungenen Zustand nach Ablauf der Einschwingzeit während des vorangehenden Schaltzyklus gemessenen reflektierten Eingangsspannung aufweist: Vergleichen des für den vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters bestimmten Ausschaltzeitpunkts mit einem für den sekundärseitigen Schalter berechneten maximalen Ausschaltzeitpunkt; und Erhöhen des Fehlerstroms für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters, wenn der für den vorangehenden Schaltzyklus ermittelte Ausschaltzeitpunkt größer als die maximale Ausschaltzeit ist.
6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Einstellen des Entladestroms für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters basierend auf der im eingeschwungenen Zustand nach Ablauf der Einschwingzeit während des vorangehenden Schaltzyklus gemessenen reflektierten Eingangsspannung aufweist: Vergleichen des für den vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters ermittelten Ausschaltzeitpunkts mit einem für den sekundärseitigen Schalter berechneten maximalen Ausschaltzeitpunkt; und Beibehalten desselben Fehlerstroms für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters wie für den vorangehenden Schaltzyklus, wenn der für den vorangehenden Schaltzyklus ermittelte Ausschaltzeitpunkt derselbe wie der maximale Ausschaltzeitpunkt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Einstellen des Entladestroms für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters basierend auf der im eingeschwungenen Zustand nach Ablauf der Einschwingzeit während des vorangehenden Schaltzyklus gemessenen reflektierten Eingangsspannung aufweist: Abtasten von Werten der reflektierten Eingangsspannung während des vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters und Halten eines der im eingeschwungenen Zustand abgetasteten Werte; und Verwenden des Werts der reflektierten Eingangsspannung, der im eingeschwungenen Zustand während des vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters abgetastet wurde, beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters.
8. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Berücksichtigen der Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters aufweist: Abtasten von Werten der reflektierten Eingangsspannung während eines vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters und Halten eines der im eingeschwungenen Zustand der reflektierten Eingangsspannung abgetasteten Werte; und Verwenden des Werts der reflektierten Eingangsspannung, der im eingeschwungenen Zustand während des vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters abgetastet wurde, beim Ermitteln des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters für einen aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters.
9. Verfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Berücksichtigen der Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung beim Bestimmen der Ausschaltzeit des sekundärseitigen Schalters aufweist: Abtasten von Werten der reflektierten Eingangsspannung während eines aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters und Halten eines der im eingeschwungenen Zustand der reflektierten Eingangsspannung abgetasteten Werte; und Verwenden des Werts der reflektierten Eingangsspannung, der im eingeschwungenen Zustand während des aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters abgetastet wurde, beim Ermitteln des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters für den aktuellen Schaltzyklus.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Verwenden des Werts der reflektierten Eingangsspannung, der im eingeschwungenen Zustand während des aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters abgetastet wurde, beim Ermitteln des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters für den aktuellen Schaltzyklus aufweist: Verwenden einer geschätzten Einschaltzeit des primärseitigen Schalters als Nachschlagewert in einer Tabelle, um eines oder mehrere Fehlersignale zu identifizieren, die dazu verwendet werden, den Ausschaltzeitpunkt des sekundärseitigen Schalters für den aktuellen Schaltzyklus zu erhalten.
11. Sperrwandler, der aufweist: einen primärseitigen Schalter, der an eine primärseitige Wicklung eines Transformators angeschlossen ist; einen sekundärseitigen Schalter, der an eine sekundärseitige Wicklung des Transformators angeschlossen ist; einen primärseitigen Controller, der dazu ausgebildet ist, den primärseitigen Schalter zu steuern, um Energie während Einschaltperioden des primärseitigen Schalters in dem Transformator zu speichern; und einen sekundärseitigen Controller, der dazu ausgebildet ist: den sekundärseitigen Schalter synchron mit Ausschalten des primärseitigen Schalters einzuschalten, um Energie von dem Transformator an die Sekundärseite zu übertragen; einen Ausschaltzeitpunkt des sekundärseitigen Schalters basierend auf einer an der sekundärseitigen Wicklung gemessenen Eingangsspannung, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist, zu ermitteln; eine Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung beim Ermitteln des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters so zu berücksichtigen, dass die Einschwingzeit einen geringen oder keinen Effekt auf den Ausschaltzeitpunkt hat; und den sekundärseitigen Schalter basierend auf dem Ausschaltzeitpunkt auszuschalten.
12. Sperrwandler nach Anspruch 11, der weiterhin aufweist: eine Stromquelle, die dazu ausgebildet ist, einen Ladestrom zum Laden eines Kondensators auf der Sekundärseite, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist, bereitzustellen; und eine Stromsenke, die dazu ausgebildet ist, einen Entladestrom zum Entladen des Kondensators, wenn der sekundärseitige Schalter eingeschaltet ist, aufzunehmen, wobei der sekundärseitige Controller dazu ausgebildet ist, den Entladestrom für einen aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters um einen Fehlerstrom zu korrigieren, der auf einem Vergleich der für einen vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters ermittelten Ausschaltzeitpunkt mit einem für den sekundärseitigen Schalter berechneten maximalen Ausschaltzeitpunkt basiert.
13. Sperrwandler nach Anspruch 12, wobei der sekundärseitige Controller dazu ausgebildet ist, den sekundärseitigen Schalter auszuschalten, wenn die Spannung über dem Kondensator auf einen ersten Referenzwert absinkt.
14. Sperrwandler nach Anspruch 12 oder 13, wobei der sekundärseitige Controller dazu ausgebildet ist: den für den vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters ermittelte Ausschaltzeitpunkt mit einem für den sekundärseitigen Schalter berechneten maximalen Ausschaltzeitpunkt zu vergleichen; und den Fehlerstrom für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters zu verringern, wenn der für den vorangehenden Schaltzyklus ermittelte Ausschaltzeitpunkt geringer als der maximale Ausschaltzeitpunkt ist.
15. Sperrwandler nach Anspruch 12 oder 13, wobei der sekundärseitige Controller dazu ausgebildet ist: den für den vorangehenden Schaltzyklus ermittelten Ausschaltzeitpunkt des sekundärseitigen Schalters mit einem für den sekundärseitigen Schalter berechneten maximalen Ausschaltzeitpunkt zu vergleichen; und den Fehlerstrom für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters zu erhöhen, wenn der für den vorangehenden Schaltzyklus ermittelte Ausschaltzeitpunkt größer als der maximale Ausschaltzeitpunkt ist.
16. Sperrwandler nach Anspruch 12 oder 13, wobei der sekundärseitige Controller dazu ausgebildet ist: den für den vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters ermittelte Ausschaltzeitpunkt mit einen für den sekundärseitigen Schalter berechneten maximalen Ausschaltzeitpunkt zu vergleichen; und denselben Fehlerstrom für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters wie für den vorangehenden Schaltzyklus beizubehalten, wenn der für den vorangehenden Schaltzyklus bestimmte Ausschaltzeitpunkt derselbe wie der maximale Ausschaltzeit ist.
17. Sperrwandler nach Anspruch 12 oder 13, wobei der sekundärseitige Controller dazu ausgebildet ist: Werte der reflektierten Eingangsspannung während des vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters abzutasten und einen der im eingeschwungenen Zustand abgetasteten Wert zu halten; und den im eingeschwungenen Zustand der reflektierten Eingangsspannung während des vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters abgetasteten Wert beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters für den aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters zu verwenden.
18. Sperrwandler nach einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 17, wobei der sekundärseitige Controller dazu ausgebildet ist: Werte der reflektierten Eingangsspannung während eines vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters abzutasten und einen dieser im eingeschwungenen Zustand der reflektierten Eingangsspannung abgetasteten Wert zu halten; und den im eingeschwungenen Zustand der reflektierten Eingangsspannung während des vorangehenden Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters abgetasteten Wert beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters für einen aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters zu verwenden.
19. Sperrwandler nach einem beliebigen der Ansprüche 11 bis 17, wobei der sekundärseitige Controller dazu ausgebildet ist: Werte der reflektierten Eingangsspannung während eines aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters abzutasten und einen dieser im eingeschwungenen Zustand der reflektierten Eingangsspannung abgetasteten Wert zu halten; und den im eingeschwungenen Zustand der reflektierten Eingangsspannung während des aktuellen Schaltzyklus des sekundärseitigen Schalters abgetasteten Wert beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters für den aktuellen Schaltzyklus zu verwenden.
20. Sperrwandler nach Anspruch 19, wobei der sekundärseitige Controller dazu ausgebildet ist, eine geschätzte Einschaltzeit des primärseitigen Schalters als Nachschlagewert in einer Tabelle zu verwenden, um eines oder mehrere Fehlersignale zu identifizieren, die dazu verwendet werden, den Ausschaltzeitpunkt des sekundärseitigen Schalters für den aktuellen Schaltzyklus zu erhalten.
21. Sekundärseitiger Controller für einen Sperrwandler, der eine an eine primärseitige Wicklung eines Transformators angeschlossenen primärseitigen Schalter und einen an eine sekundärseitige Wicklung des Transformators angeschlossenen sekundärseitigen Schalter aufweist, wobei der sekundärseitige Controller eine Schaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, den sekundärseitigen Schalter synchron mit dem Ausschalten des primärseitigen Schalters einzuschalten, um Energie von dem Transformator auf die Sekundärseite zu übertragen, einen Ausschaltzeitpunkt des sekundärseitigen Schalters basierend auf einer an der sekundärseitigen Wicklung gemessenen reflektierten Eingangsspannung, wenn der primärseitige Schalter eingeschaltet ist, zu bestimmen, eine Einschwingzeit der reflektierten Eingangsspannung beim Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des sekundärseitigen Schalters zu berücksichtigen, so dass die Einschwingzeit einen geringen oder keinen Effekt auf den Ausschaltzeitpunkt hat, und Ausschalten des sekundärseitigen Schalters basierend auf dem Ausschaltzeitpunkt.

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