DE102018221225A1

DE102018221225A1 - Stromemulation-Autokalibrierung mit Spitzenstrom-Servo

Info

Publication number: DE102018221225A1
Application number: DE102018221225.2A
Authority: DE
Inventors: Mark Childs
Original assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Current assignee: Dialog Semiconductor UK Ltd
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2019-06-19
Also published as: US10044267B1

Abstract

[0062] Eine Spitzenstrom-Abtastschaltung mit einer Stromemulation-Autokalibrierung wird offenbart, um ein Strommodussteuerschema in einem DC-DC-Schaltwandler zu erzeugen, für einen Betrieb bei Frequenzen, die oberhalb davon sind, wo herkömmliche Strommodussteuerschemen versagen. Um dies zu erreichen, wird in einem Schaltwandler ein Repliksignal erzeugt, das den Strom in der Spule emuliert. Dieses interne Signal kann dann zur Steuerung des Schaltwandlers verwendet werden. Dieses Signal leidet nicht unter Schwingen und langen Einstellzeiten, die das tatsächliche Stromsignal beeinflussen. Dieses Signal kann auch eine viel größere Größe als das tatsächliche Stromsignal haben und kann daher den Komparator mit einer geringeren Verzögerung auslösen. Dieses Signal kann dann autokalibriert werden, um sicherzustellen, dass es zu dem tatsächlichen Spulenstrom des DC-DC-Schaltwandlers passt.

Description

Hintergrund
Verwandte Patentanmeldungen
Diese Anmeldung bezieht sich auf die am 22. Juni 2016 eingereichte US-Anmeldung 15/189,210 (DS15-020), die im Besitz eines gemeinsamen Rechtsnachfolgers ist und hierin in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen ist, auf die deutsche Anmeldung DE 10 2016 217 857.1 (DS15-021), eingereicht am 19. September 2016, die im Besitz eines gemeinsamen Rechtsnachfolgers ist und hierin in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen ist, und auf die US-Patentanmeldung, Seriennummer 14/052,844 (DS2012-049), eingereicht am 14. Oktober 2013, die im Besitz eines gemeinsamen Rechtsnachfolgers ist und hierin in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen ist. Diese Anmeldung bezieht sich auch auf die am 13. September 2016 eingereichte US-Anmeldung 15/263,732 (DS15-059), die im Besitz eines gemeinsamen Rechtsnachfolgers ist und hierin in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen ist, und auf die US-Anmeldung 15/278,492 (DS15-089_098), eingereicht am 28. September 2016, die im Besitz eines gemeinsamen Rechtsnachfolgers ist und hierin in vollem Umfang durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Gebiet
Die Offenbarung betrifft im Allgemeinen Buck- bzw. Abwärts-, Boost- bzw. Aufwärts-, Buck-Boost- bzw. Abwärts-Aufwärts- und andere Typen von DC-DC-Schaltleistungswandlern, die in einer Strommodussteuerung mit zunehmenden Schaltfrequenzen arbeiten.
Beschreibung der verwandten Technik
Abwärts-Schaltwandler können in einer Strommodussteuerung betrieben werden. Dies ist praktisch, da das Steuerungsschema relativ einfach und robust ist und schnelle Antwortgeschwindigkeiten mit hoher Bandbreite bietet. Ein Vorteil eines Schaltwandlers mit Strommodussteuerung besteht darin, dass es einfach ist, eine genaue Spitzenstromgrenze zu implementieren, wenn eine Strommodussteuerung verwendet wird, wie in der verwandten deutschen Anmeldung DE 10 2016 217 857.1 (DS15-021) offenbart. Ein weiterer Vorteil der Strommodussteuerung besteht darin, dass sie einfache Verfahren zum Steuern der relativen Ausgangsströme verschiedener Phasen in einem Mehrphasenschaltwandler ermöglicht, wie in der verwandten Patentanmeldung 15/189,210 (DS2015-020) offenbart.
Eine Strommodussteuerung ermöglicht die Verwendung von Spulen mit unterschiedlichen Werten für verschiedene Phasen und eine Optimierung der Schaltwandlereffizienz über einen sehr großen Ausgangsbereich, wie in der verwandten Patentanmeldung 14/052,844 (DS2012-049) offenbart. Eine Verwendung der Strommodussteuerung ermöglicht das relativ einfache Mischen verschiedener Typen von Phasen, selbst mit sehr unterschiedlichen Phaseneigenschaften, wie Spulenwert, Schaltfrequenz und maximaler Strom, wie in der verwandten Patentanmeldung 15/263,732 (DS15-059) offenbart.
Für einen Betrieb der Strommodussteuerung Zyklus-für-Zyklus muss jedoch ausreichend Zeit vorhanden sein, wenn eine der Durchlassvorrichtungen eingeschaltet wird, um den Spulenstrom messen zu können und auf dieser Messung Maßnahmen zu ergreifen. Typischerweise kann es 10ns dauern, bis die Durchlassvorrichtung einschaltet und sich der Strom in dieser Vorrichtung einstellt, möglicherweise dauert es noch weitere 10ns für einen Komparator, um den Strom zu erfassen und ein Flag zu setzen, und weitere 10ns für dieses Signal, um durch die Steuerlogik zu gehen und den Zustand der Durchlassvorrichtungen tatsächlich zu schalten. Dies begrenzt die Verwendung der Strommodussteuerung auf eine Schaltfrequenz von etwa 25 HMz für eine praktische Schaltwandlergestaltung.
Schnellere Schaltfrequenzen ermöglichen, die Ausgangsstromwelligkeit für einen gegebenen Induktorwert zu reduzieren. Dies wiederum kann verwendet werden, um kleinere Ausgangskondensatoren, eine reduzierte Ausgangsspannungswelligkeit oder einen größeren durchschnittlichen Ausgangsstrom für einen gegebenen Isat-Wert zu ermöglichen. Schnellere Schaltfrequenzen ermöglichen auch Induktoren mit kleinerem Wert, die schnellere Antwortgeschwindigkeiten und eine höhere Bandbreite ermöglichen, von dem Schaltwandler, um eine Last-Transiente-Antwort zu verbessern, wie in der verwandten Patentanmeldung 15/278 492 (DS15-089_098) offenbart.
Bisher wurde eine Strommodussteuerung in Abwärts-Schaltwandlern verwendet, um Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen mit Hochfrequenz-Spitzenmodusphasen zu mischen. Eine Strommodussteuerung wurde auch verwendet, um Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen mit Hochfrequenz-Talmodusphasen zu mischen. Es ist daher wünschenswert, eine Strommodussteuerung auch dann weiter zu verwenden, wenn die Schaltfrequenz zunimmt, bis zu dem Punkt, an dem eine Strommodussteuerung Zyklus-für-Zyklus unmöglich wird.
Zusammenfassung
Eine Aufgabe der Offenbarung ist, eine Stromemulation-Autokalibrierung-Schaltung vorzusehen, die eine Spitzenstrom-Abtastschaltung aufweist, die konfiguriert ist zum Erzeugen eines Strommodus-Steuerschemas, das bei Frequenzen oberhalb des Punkts arbeiten kann, an dem herkömmliche Strommodus-Steuerschemen versagen.
Eine weitere Aufgabe der Offenbarung ist, schnelle Schaltfrequenzen in Strommodussteuerungs-Abwärts-, Aufwärts-, Abwärts-Aufwärts- und anderen Typen von DC-DC-Schaltleistungswandlern zu ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der Offenbarung ist, die Integration von schnellen Phasen mit anderen Phasen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften zu ermöglichen, ohne dass ein externes Stromerfassungselement oder -stift erforderlich ist, um eine Messung des externen Spulenstroms zu ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der Offenbarung ist, Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen mit Hochfrequenz-Spitzenmodusphasen zu mischen.
Eine weitere Aufgabe der Offenbarung ist, Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen mit Hochfrequenz-Talmodusphasen zu mischen.
Eine weitere Aufgabe der Offenbarung ist, Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen mit Hochfrequenz-Durchschnittsmodusphasen zu mischen.
Um die obigen und andere Aufgaben zu lösen, wird ein DC-DC-Schaltwandler mit Stromemulation-Autokalibrierung offenbart, aufweisend ein integrierendes Element, das konfiguriert ist zum Akkumulieren eines emulierten Induktorstroms basierend auf einer Ausgangsspannung und einer Versorgungsspannung, eine erste Abtastschaltung, die konfiguriert ist zum Erlangen eines Abtastwerts eines tatsächlichen Induktorstroms, und eine zweite Abtastschaltung, die konfiguriert ist zum Erlangen eines Abtastwerts des emulierten Induktorstroms. Der DC-DC-Schaltwandler weist weiter einen Komparator auf, der konfiguriert ist zum Vergleichen des Abtastwerts des tatsächlichen Induktorstroms mit dem Abtastwert des emulierten Induktorstroms, und einen Zähler, der konfiguriert ist zum Inkrementieren oder Dekrementieren eines gespeicherten Werts des emulierten Induktorstroms basierend auf einem Ausgang des Komparators.
Die obigen und andere Aufgaben werden weiter durch ein Verfahren zur Stromemulation-Autokalibrierung in einem DC-DC-Schaltwandler gelöst. Die Schritte umfassen ein Vorsehen eines DC-DC-Schaltwandlers mit einem integrierenden Element, das konfiguriert ist zum Akkumulieren eines emulierten Induktorstroms basierend auf einer Ausgangsspannung und einer Versorgungsspannung. Die Schritte umfassen auch ein Abtasten eines tatsächlichen Induktorstroms und ein Abtasten eines emulierten Induktorstroms. Die Schritte umfassen auch ein Vergleichen des tatsächlichen Induktorstroms mit dem emulierten Induktorstrom mit einem Komparator. Die Schritte umfassen auch ein sukzessives Inkrementieren oder Dekrementieren eines Zählers mit einem gespeicherten Wert des emulierten Induktorstroms basierend auf einem Ausgang des Komparators.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Funktion unter Verwendung eines Abwärts-, Aufwärts- oder Abwärts-Aufwärts-DC-DC-Schaltwandlers erreicht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Funktion unter Verwendung einer hochseitigen PMOS-Vorrichtung erreicht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Funktion unter Verwendung einer niedrigseitigen NMOS-Vorrichtung erreicht werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Funktion mit einem Repliksignal erreicht werden, das innerhalb des Schaltwandlers unter Verwendung eines Stroms in einen Kondensator erzeugt wird, um den Spulenstrom zu emulieren.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Funktion mit einem Repliksignal erreicht werden, das innerhalb des Schaltwandlers unter Verwendung einer integrierenden Schaltung, wie ein digitaler Zähler, erzeugt wird, um die Stromsteigung zum Emulieren der Last zu berechnen.
Figurenliste

1 zeigt ein Diagramm des normalen Betriebs eines Abwärts-Schaltwandlers in einem kontinuierlichen Leitungsmodus (CCM - continuous conduction mode) unter Verwendung einer Spitzenmodus-Stromsteuerung des Standes der Technik.
2 zeigt den tatsächlichen Spulenstrom im Vergleich zu dem emulierten Spulenstrom des Schaltwandlers unter Verwendung einer Strommodussteuerung, die Prinzipien der Offenbarung verkörpernd.
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen Abwärts-Schaltwandler darstellt, der mit einem Spitzenstrom-Servo implementiert ist, wobei ein Abtasten und Vergleichen der LX-Knoten- und Referenzspannungen erreicht wird.
4 zeigt den Betrieb des abtastenden Spitzenstrom-Komparators, die Prinzipien der Offenbarung verkörpernd.
5a zeigt ein Blockdiagramm des Stromemulation-Autokorrelationssystems für den Leckstrom, die Prinzipien der Offenbarung verkörpernd.
5b ist ein Beispiel eines Schaltungsdiagramms, das die Stromquellen proportional zu der Ausgangsspannung und den stromintegrierenden Kondensator proportional zu dem Induktor vorsieht, die Prinzipien der Offenbarung verkörpernd.
6a zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Offenbarung, wobei der Kondensator gezeigt ist, auf dem das emulierter-Spulenstrom-Signal gespeichert ist.
6b zeigt ein erstes Diagramm eines digitalen Ausführungsbeispiels der Offenbarung.
6c zeigt ein zweites Diagramm des digitalen Ausführungsbeispiels der Offenbarung.
7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Stromemulation-Autokalibrierung in einem DC/DC-Schaltwandler, die Prinzipien der Offenbarung verkörpernd.

Detaillierte Beschreibung
Wie in der am 22. Juni 2016 eingereichten US-Anmeldung 15/189,210 offenbart, enthält ein mehrphasiger DC/DC-Schaltwandler manchmal sowohl Spitzenmodusphasen als auch Talmodusphasen. Und wie in der deutschen Anmeldung DE 10 2016 217 857.1 , eingereicht am 19. September 2016, offenbart, kann ein DC-DC-Schaltwandler ein Spitzenstrom-Servo haben, das aus einer hochseitigen und einer niedrigseitigen Vorrichtung besteht, wobei der Spitzenstrom der hochseitigen Vorrichtung kurz vor dem Punkt abgetastet wird, an dem die hochseitige Vorrichtung ausschaltet. Diese Offenbarung sieht einen DC-DC-Stromsteuerschaltwandler mit einer Spitzenmodussteuerschaltung vor, konfiguriert zum Erzeugen eines Strommodussteuerschemas, das bei Frequenzen oberhalb des Punkts arbeiten kann, an dem herkömmliche Strommodussteuerschemen versagen, als auch bei niedrigeren Frequenzen arbeiten kann.
In einem Ausführungsbeispiel wird ein Repliksignal innerhalb des Schaltwandlers unter Verwendung eines Stroms in einen Kondensator erzeugt, um den Spulenstrom zu emulieren. Dieses Signal muss dann autokalibriert werden, um sicherzustellen, dass es zu dem realen Spulenstrom des Schaltwandlers passt, indem ein abgetastetes Spulenstromsignal mit einer abgetasteten Messung des emulierten Signals verglichen wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Repliksignal innerhalb des Schaltwandlers unter Verwendung einer integrierenden Schaltung, wie ein digitaler Zähler, erzeugt, um die Stromsteigung zum Emulieren der Last zu berechnen.
In DC-DC-Schaltwandlern mit DC-Steuerung und einem Spitzenmodusschema werden hohe Schaltfrequenzen von mehr als 10 MHz typischerweise nicht implementiert. 1 zeigt ein Diagramm 100 des normalen Betriebs eines Abwärts-Schaltwandlers in einem kontinuierlichen Leitungsmodus (CCM - continuous conduction mode) unter Verwendung einer Spitzenmodus-Stromsteuerung des Standes der Technik. Bei einem normalen CCM wird der Strom in der Spule durch eine Dreieckwelle Icoil repräsentiert. Die ansteigende Steigung dieses Stroms ist durch Sup = (Vdd - Vout)/L definiert, wobei Vdd die Versorgungsspannung ist, Vout die Ausgangsspannung des Abwärtswandlers ist und L die Induktivität der Spule ist. Die fallende Steigung dieses Stroms ist durch Sdn = Vout/L definiert. Der Spulenstrom steigt an, wenn die hochseitige Vorrichtung ein ist, P_on hoch, und fällt ab, wenn die niedrigseitige Vorrichtung ein ist, N_on hoch.
In dem CCM-Modus wird die hochseitige Vorrichtung durch das Taktsignal Clk eingeschaltet. Der Strom in der Spule steigt dann linear an. Der Strom wird überwacht und wenn er den oberen Schwellenwert 110 erreicht, wird ein Flag Ipeak gesetzt. Dieses Flag schaltet die hochseitige Vorrichtung aus und schaltet die niedrigseitige Vorrichtung ein. Der Strom in der Spule nimmt dann linear ab, bis der nächste Takt den Zyklus neu startet. Wenn die Spitzenstromschwelle als eine Funktion des Ausgangsspannungsfehlers gesteuert wird, kann die Ausgangsspannung des Abwärts-Schaltwandlers effektiv gesteuert werden.
Die vorgeschlagene Offenbarung zeigt, wie es möglich ist, ein internes Signal zu erzeugen, das den Spulenstrom emuliert, wobei Vdd und Vout gemessen werden, und der ungefähre Wert von L mit ausreichender Verlässlichkeit bekannt ist, wie für den Schaltwandler spezifiziert. Eine interne Spannung repräsentiert den Spulenstrom und ist derart ausgebildet, dass ein Strom proportional zu Vdd-Vout gesteuert wird und auf die obere Platte eines Kondensators fließt, wenn die hochseitige Vorrichtung ein ist. Die Spannung an dem Kondensator lädt sich dann, wenn die hochseitige Vorrichtung ein ist, wobei eine Steigung proportional zu Vdd-Vout ist.
Die Steigung des Stroms in der Spule während der hochseitigen Ein-Zeit ist gegeben als: $Sup = (Vdd - Vout) / L$
Dann ist für einen gegebenen Kondensator die Steigung der Spannung über den Kondensator gegeben durch: $dV / dt = I / C$
Wenn also die Spannung über den Kondensator proportional zu dem Strom in der Spule sein soll, sollten die Ströme in den Kondensator derart gesteuert werden, dass: $I = k (Vdd - Vout) / L$
Der Vorschlag ermöglicht, dass ein Steuerstrom proportional zu Vout ist. Dieser ist dann angeordnet, von der oberen Platte des Kondensators abzufließen, wenn die niedrigseitige Vorrichtung ein ist. Die Spannung an dem Kondensator entlädt dann, wenn die niedrigseitige Vorrichtung ein ist, mit einer zu Vout proportionalen Steigung. Auf diese Weise emuliert die Spannung an dem Kondensator den Strom in der Spule. Die Spannung an dem Kondensator kann dann zur Steuerung des Abwärts-Schaltwandlers verwendet werden, unter Verwendung einer Strommodussteuerung mit dem emulierter-Strom-Signal anstelle des tatsächlichen Spulenstroms. Auf diese Weise kann eine Zyklus-für-Zyklus-Arbeitszyklussteuerung mit hoher Frequenz in einem DC-DC-Schaltwandler implementiert werden.
2 zeigt einen tatsächlichen Spulenstrom 200 im Vergleich zu dem emulierten Spulenstrom des Schaltwandlers unter Verwendung der Strommodussteuerung. In dem Diagramm ist der tatsächliche Spulenstrom Icoil und das emulierter-Spulenstrom-Signal ist lemu. In diesem Fall wird das emulierte Signal gegen eine Referenzspannung Vmid 210 gemessen. Die Spitzenstromschwelle wird dann mit einer gestrichelten Linie angezeigt. Ein Spitzenstrom-Flag-Signal Ipeak wird erzeugt, wenn der emulierte Strom die Spitzenstromschwelle übersteigt. Auf diese Weise wird das Spitzenstromsignal nicht aus dem tatsächlichen Spulenstromsignal erzeugt. Wenn die hochseitige Vorrichtung ein ist, wird das Stromquellensignal Ibias_p auf den „Cap“ geschaltet und das emulierter-Strom-Signal steigt an. Wenn die niedrigseitige Vorrichtung ein ist, wird das Stromsenkensignal Ibias_n auf den „Cap“ geschaltet und das emulierter-Strom-Signal fällt ab.
Der Strom in der Spule wird natürlich auf Null referenziert. Normalerweise kann der Strom in der Spule sowohl positiv, aus dem Abwärtswandler die Last versorgend, als auch negativ sein, zurück in den Abwärtswandler die Last entladend. In 2 versorgt der Abwärtswandler anfänglich keine Last, und die Spule verbringt die Hälfte der Zeit mit positivem Strom darin und die Hälfte der Zeit mit negativem Strom. Der mittlere Strom ist daher Null. In der Emulationsschaltung der Offenbarung wird eine Spannung erzeugt, die proportional zu dem Strom in der Spule ist. Negative Spannungen sind jedoch schwierig zu erzeugen und zu verarbeiten und daher wird ein Versatz bzw. Offset hinzugefügt. Alle emulierten Spannungen werden nach oben verschoben, d.h. positive Spannungen repräsentieren vernünftige negative Ströme. Es wird daher eine Referenzspannung erzeugt, die in dem Spannungsbereich Null-Strom in der Spule repräsentiert. Eine geeignete Referenzspannung ist die Mittel-Schienen-Spannung Vmid, die Hälfte der Versorgungsspannung, es können jedoch auch andere willkürliche Spannungswerte als die Referenz gewählt werden.
Damit die Schaltung der Offenbarung funktioniert, muss das emulierter-Strom-Signal mit dem tatsächlichen Spulenstrom korreliert sein. Während der tatsächliche Spulenstrom in diesem Fall nicht zur Steuerung des Schaltwandlers verwendet wird, ist es möglich, den Endwert über einen einzelnen Zyklus bei hohen Frequenzen zu messen.
Wenn die hochseitige Vorrichtung einschaltet, schwingen sowohl die Ausgangsspannung als auch der Versorgungsstrom. Dies verhindert eine genaue Messung des Spulenstroms, bis sich diese Werte ausreichend eingestellt haben. Sobald sich das Spulenstromsignal eingestellt hat, kann es auf einen internen Kondensator abgetastet werden. In diesem Schema wird das abgetastete Signal, unmittelbar vor dem Ausschalten der hochseitigen Vorrichtung, von der Spule isoliert und intern gehalten. Das emulierte Signal wird auf genau dieselbe Weise abgetastet und gehalten. Die zwei gespeicherten Signale können dann verglichen werden und dieser Vergleich ist keine zeitkritische Messung mehr. Der Vergleich gibt dann an, ob das emulierter-Strom-Signal höher oder niedriger als der reale Spulenstrom ist. Dies wird dann verwendet, um das emulierte Signal über viele Zyklen langsam anzupassen, um sicherzustellen, dass es den realen Spulenstrom genau widerspiegelt.
3 ist ein Schaltungsdiagramm 300, das einen Abwärts-Schaltwandler darstellt, der mit einem Spitzenstrom-Servo implementiert ist, wobei ein Abtasten und Vergleichen der LX-Knoten- und Referenzspannungen erreicht wird, wie in der verwandten deutschen Anmeldung DE 10 2016 217 857.1 (DS15-021) offenbart. Die Schaltung tastet die Knotenspannung Vlx ab und speichert die Ausgangsspannung Vout über den Induktor 330 an dem Kondensator 335. Die Referenzspannung Vref wird ebenfalls abgetastet. Der Referenzstrom Iref wird durch den passenden PMOS 350 bezogen, der zu einem Teil der hochseitigen Durchlassvorrichtung passt. Der Referenzstrom erzeugt einen Spannungsfall über die passenden Vorrichtungen, der mit dem Spannungsfall in der hochseitigen Durchlassvorrichtung 320 verglichen wird, eingeschaltet mit gatP niedrig und gP_n hoch, durch den Invertierer 310. Die Abtastschalter 340 und 360 werden mit demselben Steuersignal gP_n durch einen Treiber 345 eingeschaltet. Die Spannung an Vlx wird schwingen und sich schließlich einstellen. Wenn die hochseitige Durchlassvorrichtung 320 ausgeschaltet wird, indem gP_n niedrig wird, werden die Abtastschalter ebenfalls ausgeschaltet. Dadurch werden die Endwerte von Vlx und Vref auf den Abtastkondensatoren 370 und 375 als Eingänge für den Komparator 380 gespeichert. Die hochseitige Vorrichtung 320 ist typischerweise eine PMOS-Vorrichtung, aber nicht darauf beschränkt.
Der Komparator 380 tastet nur die Endwerte während der Ein-Zeit der niedrigseitigen Vorrichtung 325 ab, um eine hohe Genauigkeit und niedrige Komplexität sicherzustellen. Der Komparator kann ein Erfassungsverstärker-Typ sein, ist jedoch nicht auf diesen Komparator-Typ beschränkt. Die niedrigseitige Vorrichtung 325 wird mit gatN hoch, wie durch gN niedrig bestimmt, durch den Treiber 315 eingeschaltet. Der Komparator bestimmt, welche Spannung größer ist, die Endknotenspannung Vlx an dem Ende der Ein-Zeit der hochseitigen Vorrichtung oder die Referenzspannung Vref. Wenn Vlx kleiner als Vref ist, dann ist der Strom in der hochseitigen Vorrichtung größer als Iref. Der Ausgang des Komparators setzt ein Ausgangssignal, wenn der Spitzenspulenstrom Icoil größer als die Sollstromgrenze ist, wie durch einen Operationstranskonduktanzverstärker (OTAoperational transconductance amplifier) bestimmt, der auf einen Maximalwert programmiert ist. Die niedrigseitige Vorrichtung 325 ist typischerweise eine NMOS-Vorrichtung, aber nicht darauf beschränkt.
4 zeigt einen Betrieb 400 eines abtastenden Spitzenstrom-Komparators in 3. Die Spannung an dem Drain der hochseitigen Durchlassvorrichtung bestimmt den Spulenstrom Icoil. Die Differenz zwischen dieser Spannung und der Versorgungsspannung ergibt ein Maß für den Spulenstrom über den Induktor 330. Wenn die hochseitige Vorrichtung 320 ein ist, schwingen die Versorgungsspannung Vref und die Spannung Vlx an dem Drain der hochseitigen Vorrichtung aufgrund einer parasitären Induktivität. Typischerweise hat sich dieses Schwingen gut eingestellt, bevor die hochseitige Vorrichtung wieder ausgeschaltet wird. Die Spannung an diesem Kondensator stellt sich über die Ein-Zeit der hochseitigen Vorrichtung ein, und es wird angenommen, dass sie der LX-Spannung entspricht, wenn die hochseitige Vorrichtung wieder ausschaltet. Kurz bevor die hochseitige Vorrichtung ausschaltet, wird der Abtastschalter geöffnet und der Endwert der LX-Spannung wird auf dem Abtastkondensator gespeichert. Das Signal „sample“ stellt das Fenster dar, in dem die Knotenspannung Vlx mit dem Abtastschalter 340 auf den Kondensator 375 abgetastet wird, und die hochseitige Vorrichtung wird ausgeschaltet. Wenn die niedrigseitige Vorrichtung 325 einschaltet, wird Vlx niedrig und die abgetastete Spannung 410 wird an ihrem Endwert gehalten, bis die hochseitige Vorrichtung 320 wieder einschaltet.
Vlx kann dann mit der bekannten Referenzspannung Vref verglichen werden, wenn comp_en hoch wird, während der Ein-Zeit der niedrigseitigen Vorrichtung. Das Ergebnis dieses Vergleichs kann dann ausgelesen werden, wenn read_data hoch wird, gerade bevor die hochseitige Vorrichtung wieder eingeschaltet wird. Der Komparatorausgang wird hoch, wenn der Spitzenspulenstrom Icoil über der Sollstromgrenze ist, und niedrig, wenn der Spitzenspulenstrom Icoil unter die Sollstromgrenze reduziert wurde.
Wenn das emulierter-Strom-Signal zurück in einen Strom umgewandelt wird, der proportional zu dem Spulenstrom ist, und dieser Strom durch eine PMOS-Vorrichtung bezogen wird, die zu der Durchlassvorrichtung 320 passt, kann die Spannung über der passenden Vorrichtung direkt mit der LX-Spannung verglichen werden. Dieses Stromsignal wird in dem Schaltungsdiagramm durch den Bias-Strom Iref angegeben.
In einem idealen System würde der emulierte Strom dem Spulenstrom natürlicherweise genau folgen. In der tatsächlichen Schaltung können viele Ursachen dazu führen, dass das emulierte Signal von dem tatsächlichen Spulenstromwert abweicht. Die wahrscheinlichsten Ursachen dafür sind, dass der Wert des Pull-Up-Stroms sich von dem idealen Wert von vdd-vout unterscheidet, der Pull-Down-Strom sich von dem idealen Wert von vout unterscheidet, der Pull-Up-Strom bei einer etwas unterschiedlichen Zeit ein- und ausschaltet, die Steigung des Spulenstroms ändernd, oder der Pull-Down-Strom bei einer etwas unterschiedlichen Zeit ein- und ausschaltet, die Steigung des Spulenstroms ändernd.
In der vorliegenden Offenbarung werden diese Nichtidealitäten in dem emulierter-Strom-Signal als parasitäre Stromquelle auf einen stromintegrierenden Kondensator oder von diesem reflektiert. Dies verursacht, dass das emulierter-Strom-Signal mit der Zeit nach oben oder unten abweicht, genauso wie eine Streustromquelle. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass sich diese Fehler im Laufe der Zeit dramatisch oder häufig ändern. Diesen Fehlern kann daher durch eine Verwendung einer variablen Stromquelle entgegengewirkt werden, um sie auszugleichen und ihre Effekte zu beseitigen.
In der vorliegenden Offenbarung wird eine variable Stromquelle auf den stromintegrierenden Kondensator platziert. Wenn der emulierte Strom höher als das Spulenstromsignal zu steigen beginnt, wird Strom von dem Kondensator abgezogen und auf Masse vorgesehen. Wenn der emulierte Strom niedriger als das Spulenstromsignal abzufallen beginnt, wird Strom von der Versorgung zu dem Kondensator geliefert.
5a zeigt ein Blockdiagramm 500 des Stromemulation-Autokorrelationssystems für den Leckstrom. Der Stromemulationsblock 510 ist oben links gezeigt. Dieser enthält zwei geschaltete Stromquellen, Ibias_p über den Schalter S1 P_on und Ibias_n über den Schalter S2 N_on, und einen stromintegrierenden Kondensator C1. Unter diesem Block ist eine variable Stromquelle 540 Ibias_var für den Leckstrom. Dies fügt einen variablen positiven oder negativen Strom zu dem stromintegrierenden Kondensator hinzu.
Dies gleicht dann alle Nichtidealitäten in dem Stromemulationssystem aus, die veranlassen, dass die Spannung an dem Kondensator über die Zeit verschoben wird, und die Nichtidealitäten wirken als parasitärer Strom auf den oder aus dem Kondensator. Die Spannung an dem stromintegrierenden Kondensator wird in AMP1 520 in ein Stromsignal lemu umgewandelt, proportional zu dem Spulenstrom. Der emulierte Strom kann dann mit dem tatsächlichen Spulenstrom verglichen werden. Ein durch die Spannung Vlx über die Spule bestimmter Spitzenstrom 570 wird mit dem Spitzensignal 530 des emulierten Stroms auf Vref verglichen. Ein Komparator 560 liest und vergleicht die Ausgänge von 570 und 530 unter Verwendung von zwei Abtast- und Halte-Blöcken und der Steuersignale comp_en und read_data. Das Ergebnis dieses Vergleichs inkrementiert oder dekrementiert den Zähler 550 in jedem Zyklus.
In der vorgeschlagenen Offenbarung wird der Ausgang des abtastenden Strom-Komparators 560 zur Steuerung der Stromquelle 510 verwendet. Wenn der abtastende Strom-Komparator angibt, dass der Endstrom in der Spule niedriger als das emulierter-Strom-Signal ist, dann wird die variable Stromquelle angepasst, etwas höher zu sein, um etwas mehr Strom von der Versorgung zu dem Kondensator C1 zu liefern. Im Laufe der Zeit wird diese Anpassung dazu führen, dass die Stromquelle ansteigt, um die Nichtidealitäten in der Schaltung anzupassen und den emulierten Strom an den Spulenstrom anzupassen. Auf dieselbe Weise wird, wenn der abtastende Strom-Komparator anzeigt, dass der Endstrom in der Spule höher als das emulierter-Strom-Signal ist, die variable Stromquelle angepasst, etwas niedriger zu sein, wodurch etwas mehr Strom von dem Kondensator an Masse abgeführt wird.
5b ist ein Beispiel einer Schaltung 575, die die Stromquellen proportional zu der Ausgangsspannung und den stromintegrierenden Kondensator proportional zu dem Induktorstrom-integrierenden Kondensator C1 proportional zu dem Induktor L vorsieht. Die Ausgangsspannung Vout wird in die zwei Verstärker, AMP1 und AMP2, eingegeben. Der erste Verstärker AMP1 steuert den Strom der NMOS-Vorrichtung N1 derart, dass die Spannung über den Widerstand R1 dieselbe wie Vout ist. Dadurch wird der Strom IBIAS_N durch diesen Zweig proportional zu Vout. Der zweite Verstärker AMP2 steuert den Strom der PMOS-Vorrichtung P1 derart, dass die Spannung an der Unterseite des Widerstands R2 dieselbe wie Vout ist. Dies liefert die Spannung über R2 als (Vdd-Vout) und den Strom IBIAS_P durch diesen Zweig proportional zu (Vdd-Vout). Wenn der stromintegrierende Kondensator C1 proportional zu dem Induktor L ist, sind die Stromsteigungen korrekt.
6a zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels der Offenbarung, wobei der Kondensator, auf dem das emulierter-Spulenstrom-Signal gespeichert ist, gezeigt ist. Der stromintegrierende Kondensator C1 ist unten links und die Durchlassvorrichtungen P1 und N1 sowie die externe Spule sind rechts dargestellt. Wenn die hochseitige Vorrichtung P1 ein ist, ist der Schalter S1 geschlossen, und Bias Ibias_p wird an den Kondensator geliefert. Wenn die niedrigseitige Vorrichtung N1 ein ist, ist der Schalter S2 geschlossen, und Bias Ibias_n fließt von dem Kondensator zu Masse. Der Verstärker AMP1 erzeugt einen Strom lemu, der proportional zu der Differenz zwischen der Referenzspannung Vmid und der Spannung an dem Kondensator Vemu ist, durch den Stromspiegel P2 fließt, wobei P2 zu der hochseitigen Durchlassvorrichtung P1 passt ist. Der Spannungsfall über P2 kann mit dem Spannungsfall über P1 verglichen werden, um festzustellen, ob der emulierte Strom höher oder niedriger als der tatsächliche Spulenstrom Icoil ist. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird an den Zähler COUNT ausgegeben, der dann einen gespeicherten Wert inkrementiert oder dekrementiert. Der Ausgang des Zählers steuert den Wert der variablen Stromquelle lbias_var, um Strom aus dem Kondensator abzuleiten und etwaige Fehler von den geschalteten Biases anzupassen. Optional kann der Widerstand R1 über die Spannung Vmid mit AMP1 verbunden werden, um den Betriebspunkt des Kondensators gut gesteuert zu halten.
Während das obige Ausführungsbeispiel einen Strom in einen integrierenden Kondensator verwendet, um den Spulenstrom zu emulieren, könnte ein anderes Ausführungsbeispiel jede Art von integrierender Schaltung verwenden, um die Stromsteigung (d(Iload)/dt = Vinductor/L) zu berechnen, um dann den Spulenstrom zu emulieren. Dies könnte digitale Zähler umfassen, die für sehr tiefe Submikronprozesse nützlich sein können, bei denen solche digitalen Schaltungen sehr klein sind.
6b zeigt das Diagramm 625 eines ersten digitalen Ausführungsbeispiels der Offenbarung. Das digitale Ausführungsbeispiel würde die Versorgungsspannung Vdd und die Ausgangsspannung Vout unter Verwendung von zwei Analog-Digital-Wandlern (ADC-analog-to-digital converter) messen. Das Signal von dem Versorgungs-ADC wird mit einem Signal gemultiplext, das gleich Null ist. Der Multiplexer wird durch den Zustand des LX-Knotens oder ein dazu äquivalentes logisches Signal, wie das hochseitige Schaltsteuersignal, gesteuert. Wenn die LX-Spannung hoch ist, steigt der Strom in der Spule mit einer Steigung proportional zu Vdd-Vout. Der Multiplexer gibt einen Wert von Vdd aus. Die Ausgangsspannungsmessung würde dann von der Versorgungsspannungsmessung subtrahiert. Dieser zu Vdd-Vout proportionale Wert wird dann von dem Akkumulator, Accumulate, integriert, und von dem Multiplizierer korrekt skaliert. Wenn die LX-Spannung niedrig ist, nimmt der Strom in der Spule mit einer zu Vout proportionalen Steigung ab. Der Multiplexer gibt einen Wert gleich Null aus. Die Ausgangsspannung wird weiterhin davon subtrahiert und ergibt einen Ausgang von (-Vout). Der Akkumulator integriert diesen Wert während dieser Betriebsphase. 6b würde den Block 510 in 5 ersetzen.
6c zeigt ein zweites Diagramm 650 des digitalen Ausführungsbeispiels der Offenbarung. Um die Schaltung in 5 mit einem Ersatzblock für 510 zu modifizieren, wird nun der Ausgang des Zählers 550 von den resultierenden Steigungswerten subtrahiert oder zu diesen addiert, wie gezeigt. Der Komparator 560 liest und vergleicht die Ausgänge von 570 und 530 und das Ergebnis des Vergleichs inkrementiert oder dekrementiert den Zähler 550 in jedem Zyklus.
7 ist ein Ablaufdiagramm 700 eines Verfahrens zur Stromemulation-Autokalibrierung in einem DC-DC-Schaltwandler, der eine Stromemulationsschaltung zur Strommodussteuerung in einer Spitzenstrom-Abtastschaltung vorsieht. Die Schritte umfassen 710, Vorsehen eines DC-DC-Schaltwandlers mit einem integrierenden Element, das konfiguriert ist zum Akkumulieren eines emulierten Induktorstroms basierend auf einer Ausgangsspannung und einer Versorgungsspannung. Die Schritte umfassen auch 720, Abtasten eines tatsächlichen Induktorstroms und Abtasten eines emulierten Induktorstroms. Die Schritte umfassen auch 730, Vergleichen des tatsächlichen Induktorstroms mit dem emulierten Induktorstrom mit einem Komparator. Die Schritte umfassen auch 740, sukzessives Inkrementieren oder Dekrementieren eines Zählers mit einem gespeicherten Wert des emulierten Induktorstroms, basierend auf einem Ausgang des Komparators.
Die Vorteile eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung umfassen ein Ermöglichen von schnellen Schaltfrequenzen in Strommodussteuerung-Abwärts-, Aufwärts-, Abwärts-Aufwärts- und anderen Typen von DC/DC-Schaltleistungswandlern. Dies ermöglicht die Integration schneller Phasen mit anderen Phasen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften, ohne dass ein externes Stromerfassungselement oder -stift erforderlich ist, um eine Messung des externen Spulenstroms zu ermöglichen. Die Funktion kann mit einer Strommodussteuerung erreicht werden, wobei Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen mit Hochfrequenz- Spitzenmodusphasen gemischt werden. Die Funktion kann auch erreicht werden, indem Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen mit Hochfrequenz-Talmodusphasen gemischt werden. Die Funktion kann auch erreicht werden, indem Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen mit Hochfrequenz-Durchschnittsmodusphasen gemischt werden.
Während diese Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispielen gezeigt und beschrieben wurde, ist für Fachleute offensichtlich, dass verschiedene Änderungen in Form und Details vorgenommen werden können, ohne von dem Sinn und Umfang der Erfindung abzuweichen.
Die beanspruchte Erfindung ist:
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 15189210 [0001]
DE 102016217857 [0001, 0003, 0021, 0034]
US 14/052844 [0001]
US 15263732 [0001]
US 15278492 [0001]
US 15/189210 [0021]

Claims

DC-DC-Schaltwandler mit Stromemulation-Autokalibrierung, der aufweist: ein integrierendes Element, das konfiguriert ist zum Akkumulieren eines emulierten Induktorstroms basierend auf einer Ausgangsspannung und einer Versorgungsspannung; eine erste Abtastschaltung, die konfiguriert ist zum Erlangen eines Abtastwerts eines tatsächlichen Induktorstroms; eine zweite Abtastschaltung, die konfiguriert ist zum Erlangen eines Abtastwerts des emulierten Induktorstroms; einen Komparator, der konfiguriert ist zum Vergleichen des Abtastwerts des tatsächlichen Induktorstroms mit dem Abtastwert des emulierten Induktorstroms; und einen Zähler, der konfiguriert ist zum Inkrementieren oder Dekrementieren eines gespeicherten Werts des emulierten Induktorstroms basierend auf einem Ausgang des Komparators.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 1, der weiter eine hochseitige Vorrichtung und eine niedrigseitige Vorrichtung aufweist, die konfiguriert sind zum Ansteuern eines Induktors.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 2, wobei eine hochseitige Schaltstromquelle konfiguriert ist zum Hinzufügen einer Ladung zu dem integrierenden Element, wenn die hochseitige Vorrichtung ein ist, wobei das integrierende Element ein Kondensator ist.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei eine niedrigseitige Schaltstromquelle konfiguriert ist zum Entfernen von Ladung von dem integrierenden Element, wenn die niedrigseitige Vorrichtung ein ist.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die hochseitige Vorrichtung, die niedrigseitige Vorrichtung und der Induktor konfiguriert sind, basierend auf dem emulierten Induktorstrom gesteuert zu werden.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 1, wobei die Abtastschaltung einen abtastenden Komparator aufweist; und/oder wobei das integrierende Element einen stromintegrierenden Kondensator aufweist.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 1, wobei eine variable Stromquelle konfiguriert ist zum Hinzufügen eines positiven oder negativen Stroms zu dem integrierenden Element basierend auf dem gespeicherten Wert.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 1, wobei der Schaltwandler ein Abwärts-, Aufwärts- oder Abwärts-Aufwärts-DC-DC-Schaltwandler ist; und/oder wobei der Schaltwandler konfiguriert ist für einen Betrieb bei Frequenzen über 10 MHz.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 2, wobei die erste Abtastschaltung konfiguriert ist zum Abtasten eines Stroms durch die hochseitige Vorrichtung unmittelbar vor einem Punkt, an dem die hochseitige Vorrichtung ausschaltet; und/oder wobei der Komparator konfiguriert ist zum Vergleichen des tatsächlichen Induktorstroms mit dem emulierten Induktorstrom während einer Ein-Zeit der niedrigseitigen Vorrichtung.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 1, wobei der Zähler konfiguriert ist zum Auto-Kalibrieren des emulierten Induktorstroms über mehr als einen Zyklus.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 7, wobei der Komparator konfiguriert ist zum Steuern der variablen Stromquelle, und wenn die variable Stromquelle höher angepasst ist, die variable Stromquelle konfiguriert ist zum Liefern von mehr Strom von einer Versorgung zu dem integrierenden Element; und/oder wobei der Komparator konfiguriert ist zum Steuern der variablen Stromquelle, und wenn die variable Stromquelle niedriger angepasst ist, die variable Stromquelle konfiguriert ist zum Abführen von mehr Strom von dem integrierenden Element zu Masse.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 3, wobei die hochseitige Schaltstromquelle mit dem integrierenden Element über einen Schalter verbunden ist, der von einem hochseitigen Ein-Signal gesteuert wird.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 4, wobei die niedrigseitige Schaltstromquelle mit dem integrierenden Element über einen Schalter verbunden ist, der von einem niedrigseitigen Ein-Signal gesteuert wird.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 2, wobei das integrierende Element mit einer Steigung geladen wird, die proportional zu der Differenz einer Versorgungsspannung und einer Ausgangsspannung des DC-DC-Schaltwandlers ist, wenn die hochseitige Vorrichtung ein ist; und/oder wobei das integrierende Element mit einer Steigung entladen wird, die proportional zu einer Ausgangsspannung des DC-DC-Schaltwandlers ist, wenn die niedrigseitige Vorrichtung ein ist.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 2, der weiter eine oder mehrere PMOS-Vorrichtungen aufweist, die zu der hochseitigen Vorrichtung passen und konfiguriert sind zum Vorsehen des emulierten Induktorstroms; und optional wobei ein Spannungsfall über die eine oder mehreren PMOS-Vorrichtungen mit einem Spannungsfall über die hochseitige Vorrichtung verglichen wird, um festzustellen, ob der emulierte Induktorstrom höher oder niedriger als der tatsächliche Induktorstrom ist.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 1, wobei ein Widerstand über einen Verstärker und eine Referenzspannung verbunden ist, um einen Betriebspunkt des integrierenden Elements beizubehalten.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 1, wobei der DC-DC-Schaltwandler konfiguriert ist für einen Betrieb unter Verwendung einer Strommodussteuerung; und wobei der DC-DC-Schaltwandler eines aufweist aus: Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen und Hochfrequenz-Spitzenmodusphasen; Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen und Hochfrequenz-Talmodusphasen; und Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen und Hochfrequenz-Durchschnittsmodusphasen.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 1, wobei eine Versorgungsspannung und eine Ausgangsspannung unter Verwendung von Analog-Digital-Wandlern gemessen werden.
Der DC-DC-Schaltwandler gemäß Anspruch 18, der weiter einen Multiplexer aufweist, der durch ein hochseitiges Ein-Signal, einen Akkumulator und einen Multiplizierer gesteuert wird; und/oder wobei ein digitaler Zähler als eine integrierende Schaltung verwendet wird, um eine Stromsteigung zu berechnen und einen Spulenstrom zu emulieren.
Verfahren zur Stromemulation-Autokalibrierung in einem DC-DC-Schaltwandler, das die Schritte aufweist: Vorsehen eines DC-DC-Schaltwandlers mit einem integrierenden Element, das konfiguriert ist zum Akkumulieren eines emulierten Induktorstroms basierend auf einer Ausgangsspannung und einer Versorgungsspannung; Abtasten eines tatsächlichen Induktorstroms und Abtasten eines emulierten Induktorstroms; Vergleichen des tatsächlichen Induktorstroms mit dem emulierten Induktorstrom mit einem Komparator; und sukzessives Inkrementieren oder Dekrementieren eines Zählers mit einem gespeicherten Wert des emulierten Induktorstroms basierend auf einem Ausgang des Komparators.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der emulierte Induktorstrom eine hochseitige Vorrichtung und eine niedrigseitige Vorrichtung und einen Induktor steuert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei eine variable Stromquelle einen positiven oder negativen Strom zu dem integrierenden Element basierend auf dem gespeicherten Wert hinzufügt und wobei das integrierende Element ein Kondensator ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Schaltwandler bei Frequenzen über 10 MHz arbeitet.
Das Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das Abtasten des Stroms der hochseitigen Vorrichtung unmittelbar vor einem Punkt erfolgt, an dem die hochseitige Vorrichtung ausschaltet; und/oder wobei der Komparator den tatsächlichen Induktorstrom mit dem emulierten Induktorstrom während der Ein-Zeit der niedrigseitigen Vorrichtung vergleicht.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der Zähler den emulierten Induktorstrom über mehr als einen Zyklus autokalibriert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei der Komparator die variable Stromquelle steuert und wenn die variable Stromquelle höher anpasst, die variable Stromquelle mehr Strom von einer Versorgung zu dem integrierenden Element liefert; und/oder wobei der Komparator die variable Stromquelle steuert und wenn die variable Stromquelle niedriger anpasst, die variable Stromquelle mehr Strom von dem integrierenden Element zu Masse abführt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei ein hochseitiger geschalteter Strom mit dem integrierenden Element über einen Schalter verbunden ist, der durch ein hochseitiges Ein-Signal gesteuert wird; und/oder wobei eine niedrigseitige geschaltete Stromquelle mit dem integrierenden Element über einen Schalter verbunden ist, der von einem niedrigseitigen Ein-Signal gesteuert wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei das integrierende Element mit einer Steigung lädt, die proportional zu der Differenz einer Versorgungsspannung und einer Ausgangsspannung des DC-DC-Schaltwandlers ist, wenn die hochseitige Vorrichtung ein ist; und/oder wobei das integrierende Element mit einer Steigung entlädt, die proportional zu einer Ausgangsspannung des DC-DC-Schaltwandlers ist, wenn die niedrigseitige Vorrichtung ein ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei eine oder mehrere PMOS-Vorrichtungen, die zu der hochseitigen Vorrichtung passen, den emulierten Induktorstrom vorsehen; und optional wobei ein Spannungsfall über die eine oder mehreren PMOS-Vorrichtungen mit einem Spannungsfall über die hochseitige Vorrichtung verglichen wird, um festzustellen, ob der emulierte Induktorstrom höher oder niedriger als der tatsächliche Induktorstrom ist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei ein Widerstand über einen Verstärker und eine Referenzspannung verbunden ist, um einen Betriebspunkt eines stromintegrierenden Kondensators beizubehalten.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, das aufweist: Betreiben des DC-DC-Schaltwandlers unter Verwendung einer Strommodussteuerung, und wobei der DC-DC-Schaltwandler Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen und Hochfrequenz-Spitzenmodusphasen aufweist; und/oder Betreiben des DC-DC-Schaltwandlers unter Verwendung einer Strommodussteuerung, und wobei der DC-DC-Schaltwandler Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen und Hochfrequenz-Talmodusphasen aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 20, das ein Betreiben des DC-DC-Schaltwandlers unter Verwendung einer Strommodussteuerung aufweist, und wobei der DC-DC-Schaltwandler Niedrigfrequenz-Spitzenmodusphasen und Hochfrequenz-Durchschnittsmodusphasen aufweist.