DE102019003470A1

DE102019003470A1 - Resonanzleistungswandler sowie Verfahren und integrierte Schaltkreissteuerungen zu dessen Steuerung

Info

Publication number: DE102019003470A1
Application number: DE102019003470.8A
Authority: DE
Inventors: Vaclav Drda; Roman Stuler
Original assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Current assignee: Semiconductor Components Industries LLC
Priority date: 2018-06-18
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2019-12-19
Also published as: TWI810295B; TW202011673A; CN110620513B; US10622883B2; CN110620513A; US20190386558A1

Abstract

Resonanzleistungswandler sowie Verfahren und integrierte Schaltkreissteuerungen zu dessen Steuerung. Ausführungsbeispiele sind integrierte Schaltkreissteuerungen für einen Resonanzleistungswandler, wobei die Steuerungen einschließen: einen Frequenzregler, der so konfiguriert ist, dass er die Frequenz von Signalen steuert, die an einen High-Side-Gate-Anschluss und einen Low-Side-Gate-Anschluss geleitet werden; einen Fehlerdetektor, der so konfiguriert ist, dass er eine Überstrombedingung einer Primärwicklung des Resonanzleistungswandlers erfasst und ein Überstromsignal als Reaktion auf die Überstrombedingung auslöst; eine Rückkopplungssteuerung, die während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert ist, so konfiguriert ist, dass sie über den Rückkopplungsanschluss ein für die Ausgangsspannung repräsentatives Signal erfasst und ein Zwischensignal erzeugt; und die Rückkopplungssteuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist, das Zwischensignal modifiziert, um die Frequenz der Signale zu erhöhen, die zum High-Side-Gate-Anschluss und zum Low-Side-Gate-Anschluss geleitet werden.

Description

HINTERGRUND
Resonanzleistungswandler verwenden einen Resonanzschaltkreis auf der Primärseite des Leistungswandlers, um ein Wechselstromsignal (AC) zu erzeugen, das an eine Primärwicklung eines Transformators angelegt wird. Elektrisch gesteuerte Schalter auf der Primärseite des Resonanzleistungswandlers dienen zur Erzeugung des Wechselstromsignals und werden von einer primärseitigen Steuerung gesteuert. Das an die Primärwicklung angelegte Wechselstromsignal wird über den Transformator übertragen, um ein Wechselstromsignal auf der Sekundärwicklung zu erzeugen. In einigen Fällen wird dann das Wechselstromsignal auf der Sekundärwicklung gleichgerichtet (z. B. Vollwellengleichrichtung, Halbwellengleichrichtung), um eine Gleichspannung (DC) an eine Last zu liefern.
Primärseitige Steuerungen verwandter Technik implementieren einen Überspannungsschutz. Das bedeutet, wenn auf der Sekundärseite (z. B. an der Last) eine dauerhafte Überlastung oder ein Kurzschluss auftritt, schaltet die primärseitige Steuerung den Betrieb des Resonanzleistungswandlers zum Schutz der Komponenten des Resonanzleistungswandlers ab. Das Erfassen einer Überlast- oder Kurzschlussbedingung und das Abschalten des Resonanzleistungswandlers erfordert jedoch eine begrenzte Anzahl von Zyklen des Wechselstromsignals. Somit können sowohl im Primär- als auch im Sekundärstromkreis des Resonanzleistungswandlers erhebliche Überstrombedingungen auftreten, zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Überlast oder der Kurzschluss eintritt, und dem Zeitpunkt, zu dem die primärseitige Steuerung den Zustand erfasst und den Leistungswandler abschaltet. Die Entwickler von Resonanzleistungswandlern konstruieren daher Komponenten von Leistungswandlern so aufwendig, dass mögliche Überstrombedingungen berücksichtigt werden, die Kosten, Größe und Gewicht des Resonanzleistungswandlers erhöhen.
KURZDARSTELLUNG
Bei zumindest einigen der Ausführungsbeispiele handelt es sich um ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungswandlers, umfassend: Erfassen eines Signals, das die einer Last zugeführte Ausgangsspannung repräsentiert; Erzeugen eines Zwischensignals unter Verwendung des für die Ausgangsspannung repräsentativen Signals; Erfassen eines Signals, das den Strom in einer Primärwicklung eines Transformators repräsentiert; Steuern der Frequenz eines Wechselstromsignals (AC), das über einen High-Side-Feldeffekttransistor (FET) und einen Low-Side-FET an die Primärwicklung angelegt wird, wobei der High-Side-FET selektiv eine Eingangsspannung an die Primärwicklung koppelt und der Low-Side-FET selektiv die Primärseite an Masse koppelt; Steuern des Abschaltens des High-Side-FET in jedem Zyklus des Wechselstromsignals basierend auf dem Zwischensignal und dem für den Strom in der Primärwicklung repräsentativen Signal; Erfassen einer Überstrombedingung in der Primärwicklung des Transformators; und Modifizieren des Zwischensignals als Reaktion auf die Überstrombedingung, um die Frequenz des Wechselstromsignals zu erhöhen.
Das Erzeugen des Zwischensignals im Beispielverfahren kann ferner das Anlegen einer Verstärkung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal umfassen, und das Modifizieren des Zwischensignals kann ferner das Ändern der Verstärkung umfassen, die zum Erzeugen des Zwischensignals verwendet wird, das Modifizieren von einer ursprünglichen Verstärkung zu einer modifizierten Verstärkung, die sich von der ursprünglichen Verstärkung unterscheidet. Das Beispielverfahren kann ferner nach der Änderung der Verstärkung eine vorgegebene Zeitspanne nach der Änderung die Rückkehr zur ursprünglichen Verstärkung umfassen. Die vorgegebene Zeitspanne kann mindestens eine sein, ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend: eine vorgegebene Anzahl von Zyklen des an die Primärwicklung angelegten Wechselstromsignals; und eine vordefinierte Dauer eines Timers.
Das Erzeugen des Zwischensignals in dem Beispielverfahren kann ferner das Anlegen einer Vorspannung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal umfassen, und das Modifizieren des Zwischensignals kann ferner das Ändern der Vorspannung umfassen, die zum Erzeugen des Zwischensignals verwendet wird. Das Ändern der Vorspannung kann ferner das Reduzieren der Vorspannung umfassen.
Das Erzeugen des Zwischensignals in dem Beispielverfahren kann ferner das Anlegen einer Verstärkung und einer Vorspannung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal umfassen, und das Modifizieren des Zwischensignals kann ferner das Ändern mindestens eines umfassen, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: der Verstärkung; und der Vorspannung.
Das Steuern der Frequenz im Beispielverfahren kann ferner das Steuern basierend auf dem Erfassen des Signals, das für den Strom in der Primärwicklung repräsentativ ist, durch einen Stromerfassungsanschluss einer primärseitigen Steuerung umfassen, und das Erfassen der Überstrombedingung kann ferner das Erfassen über den Stromerfassungsanschluss der primärseitigen Steuerung umfassen.
Das Beispielverfahren kann ferner nach der Modifizierung des Zwischensignals eine vorgegebene Zeitspanne nach der Änderung die Rückkehr zu einem ursprünglichen Zwischensignal umfassen. Die vorgegebene Zeitspanne kann mindestens eine sein, ausgewählt aus einer Gruppe, umfassend: eine vorgegebene Anzahl von Zyklen des an die Primärwicklung angelegten Wechselstromsignals; und eine vordefinierte Dauer eines Timers.
Das Erfassen der Überstrombedingung in dem Beispielverfahren kann ferner das Erfassen eines Spitzenstroms in der Primärwicklung über einen vorgegebenen Schwellenwert hinaus umfassen (das Erfassen innerhalb eines einzelnen Zyklus der Frequenz des an die Primärwicklung angelegten Wechselstromsignals), und das Modifizieren des Zwischensignals kann ferner das Modifizieren des Zwischensignals basierend auf dem Spitzenstrom über dem vorgegebenen Schwellenwert in dem einzelnen Zyklus umfassen.
Das Beispielverfahren kann ferner Folgendes umfassen: Erfassen der Überstrombedingung in einer vorgegebenen Anzahl von Zyklen der Frequenz des an die Primärwicklung angelegten Wechselstromsignals; und dann Einstellen des Betriebs des Leistungswandlers. Das Erfassen der Überstrombedingung in der vorgegebenen Anzahl von Zyklen kann ferner das Erfassen zwischen und einschließlich 5 und 10 Überstrombedingungen in einem zusammenhängenden Satz von mehr als 30 Zyklen der Frequenz des Wechselstromsignals umfassen.
Das Erfassen des Signals, das für die Ausgangsspannung in den Ausführungsbeispiele repräsentativ ist, kann ferner Folgendes umfassen: Anlegen der Ausgangsspannung an eine Diode eines Optokopplers; Erzeugen des für die Ausgangsspannung repräsentativen Signals durch einen Transistor des Optokopplers.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine integrierte Schaltkreissteuerung für einen Resonanzleistungswandler, wobei die Steuerung umfasst: einen Frequenzregler, der mit einer Treiberschaltung gekoppelt ist, wobei der Frequenzregler konfiguriert ist, die Frequenz von Signalen zu steuern, die zu einem High-Side-Gate-Anschluss und einem Low-Side-Gate-Anschluss geleitet werden; einen Fehlerdetektor, der mit einem Stromerfassungsanschluss gekoppelt ist, wobei der Fehlerdetektor so konfiguriert ist, dass er eine Überstrombedingung einer Primärwicklung des Resonanzleistungswandlers erfasst und ein Überstromsignal als Reaktion auf die Überstrombedingung auslöst; eine Rückkopplungssteuerung, die mit einem Rückkopplungsanschluss, dem Stromerfassungsanschluss, dem Frequenzregler und dem Überstromsignal gekoppelt ist, während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert ist, die Rückkopplungssteuerung konfiguriert ist, um ein für die Ausgangsspannung repräsentatives Signal über den Rückkopplungsanschluss zu erfassen und ein Zwischensignal zu erzeugen. Die Rückkopplungssteuerung kann ferner konfiguriert sein, während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist, das Zwischensignal zu modifizieren, um die Frequenz der Signale zu erhöhen, die zum High-Side-Gate-Anschluss und zum Low-Side-Gate-Anschluss geleitet werden.
Die Rückkopplungssteuerung der integrierten Schaltkreissteuerung (während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert wird) kann so konfiguriert sein, dass sie eine Verstärkung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal anlegt, um das Zwischensignal zu erzeugen, und die Rückkopplungssteuerung (während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist) kann ferner so konfiguriert sein, dass sie die Verstärkung ändert, die zum Erzeugen des Zwischensignals von einer ursprünglichen Verstärkung zu einer modifizierten Verstärkung verwendet wird, die sich von der ursprünglichen Verstärkung unterscheidet. Die Rückkopplungssteuerung kann ferner konfiguriert sein, zur ursprünglichen Verstärkung zurückzukehren, die auf die Deaktivierung des Überstromsignals reagiert.
Die Rückkopplungssteuerung der integrierten Schaltkreissteuerung (während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert ist) kann so konfiguriert sein, dass sie eine Vorspannung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal anlegt, um das Zwischensignal zu erzeugen, und die Rückkopplungssteuerung (während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist) kann so konfiguriert sein, dass sie die Vorspannung von einer ursprünglichen Vorspannung zu einer anderen modifizierten Vorspannung als die ursprüngliche Vorspannung ändert.
Die Rückkopplungssteuerung der integrierten Schaltkreissteuerung (während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert ist) kann so konfiguriert sein, dass sie eine Verstärkung und Vorspannung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal anlegt, um das Zwischensignal zu erzeugen, und die Rückkopplungssteuerung (während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist) kann so konfiguriert sein, dass sie mindestens eine ändert, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: der Verstärkung; und der Vorspannung.
Andere Ausführungsbeispiele schließen einen Resonanzleistungswandler ein, umfassend: einen Transformator, der eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung umfasst, wobei die Sekundärwicklung des Transformators so konfiguriert ist, dass er eine Last auf einer Sekundärseite mit Strom versorgt; einen High-Side-Feldeffekttransistor (FET), der selektiv eine Eingangsspannung mit der Primärwicklung des Transformators koppelt; ein Low-Side-FET, der die Primärwicklung des Transformators selektiv mit der Masse koppelt; eine FET-Steuerung, die einen High-Side-Gate-Anschluss definiert, der mit einem Gate des High-Side-FET gekoppelt ist, einen Low-Side-Gate-Anschluss, der mit einem Gate des Low-Side-FET gekoppelt ist, einen Stromerfassungsanschluss, der mit einem Spannungsteiler gekoppelt ist, und einen Rückkopplungsanschluss, der zum Erfassen der Spannung auf der Sekundärseite des Resonanzleistungswandlers gekoppelt ist. Die FET-Steuerung kann umfassen: einen Frequenzregler, der mit einer Treiberschaltung gekoppelt ist, wobei der Frequenzregler so konfiguriert ist, dass er die Frequenz von Signalen steuert, die an den High-Side-Gate-Anschluss und den Low-Side-Gate-Anschluss geleitet werden; einen mit dem Stromerfassungsanschluss gekoppelten Fehlerdetektor, wobei der Fehlerdetektor so konfiguriert ist, dass er eine Überstrombedingung der Primärwicklung erfasst und ein Überstromsignal als Reaktion auf die Überstrombedingung auslöst; eine Rückkopplungssteuerung, die mit dem Rückkopplungsanschluss, dem Stromerfassungsanschluss, dem Frequenzregler und dem Überstromsignal gekoppelt ist, während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert ist, die Rückkopplungssteuerung konfiguriert ist, ein für die Ausgangsspannung repräsentatives Signal über den Rückkopplungsanschluss zu erfassen und ein Zwischensignal zu erzeugen; und die Rückkopplungssteuerung ist ferner so konfiguriert, dass sie während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist, das Zwischensignal modifiziert, um die Frequenz der Signale zu erhöhen, die zum High-Side-Gate-Anschluss und zum Low-Side-Gate-Anschluss geleitet werden.
Figurenliste
Für eine ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele wird nun auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, wobei:

1 einen Resonanzleistungswandler gemäß zumindest manchen Ausführungsformen zeigt;
2 ein Blockdiagramm einer primärseitigen Steuerung gemäß zumindest manchen Ausführungsformen zeigt;
3 ein Zeitdiagramm gemäß zumindest manchen Ausführungsformen zeigt;
4 ein Zeitdiagramm gemäß zumindest manchen Ausführungsformen zeigt;
5 ein Blockdiagramm einer Rampenkompensationsschaltung gemäß zumindest manchen Ausführungsformen zeigt; und
6 ein Verfahren gemäß zumindest manchen Ausführungsformen zeigt.

DEFINITIONEN
Verschiedene Begriffe werden verwendet, um bestimmte Systemkomponenten zu bezeichnen. Unterschiedliche Firmen können eine Komponente mit unterschiedlichen Namen bezeichnen - dieses Dokument beabsichtigt nicht, zwischen Komponenten zu unterscheiden, die sich im Namen, aber nicht in der Funktion unterscheiden. In der nachfolgenden Erörterung und in den Ansprüchen werden die Bezeichnungen „einschließlich“ und „umfassend“ in einem offenen Sinne verwendet und sollten daher so ausgelegt werden, dass sie „einschließlich, aber nicht beschränkt auf ...“ bedeuten. Außerdem soll der Begriff „koppeln“ oder „koppelt“ entweder eine indirekte oder eine direkte Verbindung bezeichnen. Wenn daher ein erstes Gerät mit einem zweiten Gerät gekoppelt wird, kann diese Verbindung durch eine direkte Verbindung oder durch eine indirekte Verbindung über andere Geräte und Verbindungen erfolgen.
In Bezug auf elektrische Geräte (ob einzeln oder als Teil einer integrierten Schaltung) beziehen sich die Begriffe „Eingang“ und „Ausgang“ auf elektrische Verbindungen zu den elektrischen Geräten und sind nicht als Handlungen zu verstehen. So kann beispielsweise ein Differenzverstärker (wie ein Operationsverstärker) einen ersten Differenzeingang und einen zweiten Differenzeingang aufweisen, und diese „Eingänge“ definieren elektrische Verbindungen zum Operationsverstärker und sind nicht als Eingangssignale für den Operationsverstärker zu verstehen.
„Steuerung“ bezeichnet einzelne Schaltkreiskomponenten auf einem Substrat, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), die auf einem Substrat konstruiert ist, eine Mikrosteuerung, die auf einem Substrat konstruiert ist (mit auf oder außerhalb des Substrats gespeicherter Steuerungssoftware), oder Kombinationen davon, die konfiguriert sind, Signale zu lesen und Maßnahmen zu ergreifen, die auf solche Signale reagieren.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Erläuterung ist auf verschiedene Ausführungsformen der Erfindung gerichtet. Obwohl eine oder mehrere dieser Ausführungsformen bevorzugt sein können, sollten die offenbarten Ausführungsformen nicht so interpretiert oder anderweitig verwendet werden, dass sie den Geltungsbereich der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, einschränken würden. Darüber hinaus wird der Fachmann verstehen, dass die folgende Beschreibung eine breite Anwendung findet, und die Erläuterung einer beliebigen Ausführungsform lediglich als Beispiel für diese Ausführungsform zu verstehen ist und nicht so, dass der Geltungsbereich der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
Ausführungsbeispiele betreffen Resonanzleistungswandler. Genauer gesagt betreffen verschiedene Ausführungsbeispiele den Resonanzleistungswandler mit primärseitigen Steuerungen, die Eingangsstrom und Ausgangsstrom unter Überlast- und Kurzschlussbedingungen begrenzen. Die Strombegrenzung erfolgt zusätzlich zum Überspannungsschutz, der den Resonanzleistungswandler unter schweren Überstrombedingungen abschaltet. Da der Strom bei Überlast- und Kurzschlussbedingungen vor dem Abschalten begrenzt wird, können verschiedene Schaltkreiskomponenten (z. B. Induktivitäten, Transformatoren, Brückengleichrichter) eher für Nennleistungsbedingungen als für Überstrombedingungen ausgelegt werden. Noch genauer gesagt erfasst die primärseitige Steuerung gemäß verschiedener Ausführungsformen den Strom in der Primärwicklung des Transformators, und wenn Überstrombedingungen erfasst werden, begrenzt die primärseitige Steuerung den Strom durch zunehmende Frequenz eines an die Primärwicklung angelegten Wechselstromsignals (AC). In der Spezifikation wird nun ein Resonanzleistungswandler beschrieben, um dem Leser Orientierung zu bieten.
1 zeigt einen Resonanzleistungswandler gemäß zumindest manchen Ausführungsformen. Insbesondere umfasst der Resonanzleistungswandler 100 von 1 eine Primärseite 102 und eine Sekundärseite 104, die über einen Transformator 106 gekoppelt sind. Von links nach rechts in 1 arbeitend, umfasst der Resonanzleistungswandler 100 einen High-Side-Feldeffekttransistor (FET) 108 und einen Low-Side-FET 110. Der High-Side-FET 108 weist einen mit der Eingangsgleichstrom-(DC)-Spannung (nachfolgend Eingangsspannung V_DC ) gekoppelten Drain 112 und eine mit einem Schaltknoten 116 gekoppelte Source 114 auf. Das Gate 118 des High-Side-FET 108 koppelt über einen High-Side-Gate-Anschluss 122 an eine primärseitige Steuerung 120. Auf Anweisung der primärseitigen Steuerung 120 durch Aktivierung von Gate 118 koppelt der High-Side-FET 108 den Schaltknoten 116 (und damit den Transformator 106) an die Eingangsspannung V_DC . Der Low-Side-FET 110 weist einen mit dem Schaltknoten 116 gekoppelten Drain 124 und eine mit der Masse auf der Primärseite 102 gekoppelte Source 126 auf. Das Gate 128 des Low-Side-FET 110 koppelt über einen Low-Side-Gate-Anschluss 130 an die primärseitige Steuerung 120. Auf Anweisung der primärseitigen Steuerung 120 durch Aktivierung von Gate 128 koppelt der Low-Side FET 110 den Schaltknoten 116 primärseitig gegen Masse. Im Betrieb koppelt die primärseitige Steuerung 120 abwechselnd die Schaltknoten 116 an die Eingangsspannung V_DC und anschließend über den High-Side-FET 108 bzw. Low-Side-FET 110 an den Schaltknoten 116 und erzeugt so ein Wechselstromsignal (AC) (und legt damit das AC-Signal an den Transformator 106 an). Um die Eingangsspannung VDC nicht gegen Masse kurzzuschließen, ist die primärseitige Steuerung 120 so ausgelegt und konstruiert, dass der High-Side-FET 108 und der Low-Side-FET 110 nicht gleichzeitig zur Durchführung angewiesen werden (d. h. es besteht eine zeitliche Totzone oder ein zeitliches Totband zwischen der Aktivierung der jeweiligen Gates).
Der Schaltknoten 116 ist mit der Primärwicklung 132 des Transformators 106 gekoppelt. Die Primärwicklung 132 in 1 ist als getrennte Induktivitäten dargestellt, wobei die Streuinduktivität der Primärwicklung 132 durch die Streuinduktivität 134 und die Primärinduktivität der Primärwicklung 132 durch die Primärinduktivität 136 (die dem metallischen Kern 138 zugeordnete Primärinduktivität) repräsentiert wird. In Reihe mit der Primärwicklung 132 befindet sich der Kondensator 140. Das heißt, der Kondensator 140 ist zwischen einem zweiten Anschluss oder einer Verbindung der Primärwicklung 132 und der Masse auf der Primärseite 102 gekoppelt. Die Streuinduktivität 134, die Primärinduktivität 136 und der Kondensator 140 bilden somit einen Induktor-Induktor-Kondensator-(LLC)-Tank oder Resonanzschaltkreis auf der Primärseite 102. Das zum Schaltknoten 116 geleitete Wechselstromsignal weist eine Frequenz auf, die auf oder nahe der Resonanzfrequenz des LLC-Resonanzschaltkreises liegen kann. In Bezug auf den Betrieb eines LLC Resonanzleistungswandlers wird die Aufmerksamkeit auf das gemeinsame US-Patent Nr. 9.520.795 gerichtet, aufgenommen durch Verweis hierin, als ob es nachstehend vollständig wiedergegeben würde.
Noch bezugnehmend auf 1, umfasst der Transformator 106 ferner eine Sekundärwicklung 142, die mit einem Brückengleichrichter 144 gekoppelt ist. In dem in 1 dargestellten Beispiel der Sekundärseite 104 weist die Sekundärwicklung 142 einen Mittelabgriff 146 auf, der auf der Sekundärseite 104 mit einer gemeinsamen Schaltung gekoppelt ist. Die anderen Anschlüsse der Sekundärwicklung 142 koppeln mit einem exemplarischen Brückengleichrichter 144 mit zwei Dioden. In anderen Fällen kann der Mittelabgriff 146 elektrisch betrieben werden, und die beiden verbleibenden Anschlüsse sind mit einem anderen exemplarischen Brückengleichrichter mit vier Dioden gekoppelt. Der Brückengleichrichter 144 ist mit einem Glättungskondensator 148 gekoppelt, der das vom Brückengleichrichter 144 erzeugte gleichgerichtete Signal filtert, um die Ausgangsspannung V_OUT zu erzeugen. Im Beispielsystem wird eine Last beispielhaft als ein Widerstand R_L dargestellt, der über die Ausgangsspannung V_OUT gekoppelt ist.
Immer noch auf die Sekundärseite 104 bezogen, ist ein Referenzwiderstand 150 an einen positiven Anschluss von V_OUT gekoppelt, und der Referenzwiderstand 150 koppelt dann an eine Anode einer Diode 152. Die Kathode der Diode 152 ist auf der Sekundärseite 104 mit einer gemeinsamen Schaltung gekoppelt. Die Diode 152 ist Teil eines Optokopplers 156, der die Ausgangsspannung V_OUT erfasst und optisch eine Anzeige der Ausgangsspannung an die Basis des Transistors 154 überträgt, wobei der Transistor 154 ebenfalls Teil des Optokopplers 156 ist. Der Transistor 154 des Optokopplers 156 veranschaulicht, dass sein Kollektor mit einem Rückkopplungsanschluss 158 der primärseitigen Steuerung 120 und sein Impulsgeber auf der Primärseite 102 mit Masse gekoppelt ist. Somit erfasst die primärseitige Steuerung 120 ein Signal, das für die Ausgangsspannung repräsentativ ist, die der Last über den Optokoppler 156 und den Rückkopplungsanschluss 158 bereitgestellt wird.
Im Betrieb koppeln der High-Side-FET 108 und der Low-Side-FET 110 abwechselnd den Schaltknoten 116 mit der Eingangsspannung V_DC und Masse und erzeugen so das an die Primärwicklung 132 angelegte Wechselstromsignal. Das an die Primärwicklung 132 angelegte Wechselstromsignal wird über den Transformator 106 übertragen, um ein Wechselstromsignal an der Sekundärwicklung 142 zu erzeugen (wobei das Spannungsverhältnis zwischen dem Wechselstromsignal an der Primärwicklung und dem Wechselstromsignal an der Sekundärwicklung durch das Übersetzungsverhältnis des Transformators bestimmt wird). Das an der Sekundärwicklung 142 erzeugte Wechselstromsignal wird dann durch den Brückengleichrichter 144 gleichgerichtet und geglättet, um die an die Last R_L angelegte Ausgangsspannung V_OUT zu erzeugen.
Die primärseitige Steuerung 120 steuert die Frequenz des Wechselstromsignals am Schaltknoten 116 (d. h. die Frequenz der Aktivierung der Gatesignale zum High-Side-FET 108 und Low-Side-FET 110). Gemäß Ausführungsbeispiele wird die Frequenz der an den High-Side-FET 108 und Low-Side-FET 110 angelegten Gatesignale und damit die Grundfrequenz des Wechselstromsignals am Schaltknoten 116 auf Basis mehrerer Signale verwaltet oder gesteuert. Ein Beispielsignal ist das Signal, das für die Ausgangsspannung repräsentativ ist, die an dem Rückkopplungsanschluss 158 erfasst wird. Ein weiteres Beispielsignal ist ein Signal, das das Wechselstromsignal an Schaltknoten 116 repräsentiert, das an einem Schaltknotenanschluss 160 erfasst wird. Das heißt, der Schaltknotenanschluss 160 der primärseitigen Steuerung 120 ist mit dem Schaltknoten 116 gekoppelt. Ein weiteres Beispielsignal ist ein Signal, das den Strom in der Primärwicklung 132 repräsentiert, der am Stromerfassungsanschluss 162 erfasst wird. Insbesondere koppelt der Stromerfassungsanschluss 162 an eine Wechselspannungsteilerschaltung, die exemplarisch als Kondensatoren 164 und 166 dargestellt ist. Die Kondensatoren 164 und 166 sind in Reihe geschaltet, und die beiden reihengeschaltete Kondensatoren 164/166 sind parallel zum Kondensator 140 geschaltet. Somit werden die Wechselstromsignale am Knoten 168 zwischen der Primärwicklung 132 und dem Kondensator 140 durch die Kondensatoren 164 und 166 geteilt. In einigen Fällen kann der Stromerfassungsanschluss 162 direkt mit dem Knoten 170 zwischen den Kondensatoren 164 und 166 gekoppelt werden. In noch weiteren Fällen wird eine weitere Spannungsteilerschaltung (veranschaulicht durch die beiden Widerstände 172 und 174) implementiert. So ist im Beispielsystem der Stromerfassungsanschluss 162 mit dem Knoten 176 zwischen den Widerständen 172 und 174 gekoppelt.
Noch unter Berücksichtigung der Frequenz des Wechselstromsignals, das erzeugt und auf den Schaltknoten 116 angewendet wird, basiert in erster Linie die Frequenz des Wechselstromsignals auf der Leistung, die der Last bereitgestellt wird, mit einer höheren Frequenz für höhere Lasten und einer niedrigeren Frequenz für niedrigere Lasten (obwohl die Frequenzen noch in einem kontrollierten Bereich nahe oder um die Resonanzfrequenz des LLC-Kreises auf der Primärseite 102 liegen). Die von der primärseitigen Steuerung 120 vorgenommenen Frequenzanpassungen können auf dem Signal basieren, das für die am Rückkopplungsanschluss 158 erfasste Ausgangsspannung repräsentativ ist, wobei die niedrigere Ausgangsspannung V_OUT eine erhöhte Last anzeigt (was zu einer niedrigeren Frequenz führt) und die höhere Ausgangsspannung V_OUT eine geringere Last anzeigt (was zu einer höheren Frequenz führt). Zweitens kann die primärseitige Steuerung 120 auch die Frequenz anpassen, um die auf der Primärseite 102 erzeugten Oberwellen durch die Frequenz des Wechselstromsignals an Schaltknoten 116 wie am Schaltknotenanschluss 160 erfasst (möglicherweise in Kombination mit Änderungen des Betriebszyklus) zu reduzieren. Im Nicht-Fehlerfall (d. h. keine Überlast- oder Kurzschlussbedingung auf der Sekundärseite 104) und ungeachtet von Frequenzänderungen zur Reduzierung von Oberschwingungen verringert die primärseitige Steuerung 120 die Frequenz des Wechselstromsignals am Schaltknoten 116 mit zunehmender Leistung für die Last, und ebenso erhöht die primärseitige Steuerung 120 die Frequenz des Wechselstromsignals am Schaltknoten 116 mit abnehmender Leistung für die Last. Die Spezifikation wendet sich nun einem Beispiel der primärseitigen Steuerung 120 zu.
2 zeigt ein Blockdiagramm einer primärseitigen Steuerung gemäß zumindest manchen Ausführungsformen. Insbesondere zeigt 2 ein Blockdiagramm einer primärseitigen Steuerung 120 für einen Resonanzleistungswandler, wobei es sich bei der primärseitigen Steuerung 120 um eine monolithisch aufgebaute integrierte Schaltung handeln kann. Die exemplarische primärseitige Steuerung 120 umfasst den High-Side-Gate-Anschluss 122, den Low-Side-Gate-Anschluss 130, den Schaltknotenanschluss 160, den Stromerfassungsanschluss 162 und den Rückkopplungsanschluss 158, alle an den gleichen relativen Positionen wie in 1 dargestellt; die physikalische Anordnung von Anschlüssen einer primärseitigen Steuerung ist jedoch beliebig, sodass die Anordnung der exemplarischen Anschlüsse nicht begrenzt ist. Darüber hinaus entfallen zusätzliche Anschlüsse (z. B. Stromanschluss, Masseanschluss), um die Figur nicht unangemessen zu verkomplizieren.
Die exemplarische primärseitige Steuerung 120 umfasst einen FET-Treiber 200. Der FET-Treiber 200 ist so ausgelegt und konstruiert, dass er die Gates des High-Side-FET und des Low-Side-FET mit entsprechenden Signalen steuert. Somit umfasst der FET-Treiber 200 einen High-Side-Ausgang 202, der mit dem High-Side-Gate-Anschluss 122 gekoppelt ist, und einen Low-Side-Ausgang 204, der mit dem Low-Side-Gate-Anschluss 130 gekoppelt ist. Der FET-Treiber 200 steuert die jeweiligen Gate-Anschlüsse als Reaktion auf Signale des Frequenzreglers 206. Im Beispielsystem umfasst der FET-Treiber 200 somit einen High-Side-Eingang 208 und einen Low-Side-Eingang 210, die jeweils mit dem Frequenzregler 206 gekoppelt sind. Unter den meisten Betriebsbedingungen schließen sich die Aktivierungen der Gatesignale zu den Gates der FETS gegenseitig aus, sodass ein einziges Signal des Frequenzreglers ausreichen könnte, um die erforderlichen Informationen vom Frequenzregler 206 bereitzustellen, aber mit zwei Eingängen kann der Frequenzregler 206 auch zusätzliche Befehle und Informationen bereitstellen, wie beispielsweise einen Befehl zur Einstellung des Betriebs (z. B. wenn sowohl der High-Side-Eingang als auch der Low-Side-Eingang deaktiviert sind).
Noch unter Bezugnahme auf 2 umfasst das Beispiel der primärseitigen Steuerung 120 den vorstehend erwähnten Frequenzregler 206. Der Frequenzregler 206 definiert einen High-Side-Ausgang 212 und einen Low-Side-Ausgang 214, die mit dem High-Side-Eingang 208 bzw. dem Low-Side-Eingang 210 des FET-Treibers 200 gekoppelt sind. Der Frequenzregler 206 definiert ferner einen Erfassungseingang 216, der mit dem Schaltknotenanschluss 160 gekoppelt ist. Der exemplarische Frequenzregler 206 erfasst das Wechselstromsignal am Schaltknoten 116 (1) über den Schaltknotenanschluss 160 und den Erfassungseingang 216. Der exemplarische Frequenzregler 206 definiert ferner einen Zeitsteuerungseingang 218. Über den Zeitsteuerungseingang 218 werden dem Frequenzregler 206 Informationen bereitgestellt, die den Zeitpunkt der Deaktivierung des High-Side-Gate-Anschlusses 122 und damit den Zeitpunkt der Aktivierung des Low-Side-Gate-Anschlusses 130 bestimmen (siehe weiter unten).
Die exemplarische primärseitige Steuerung umfasst ferner einen Fehlerdetektor 220. Der Fehlerdetektor 220 weist einen Erfassungseingang 222 auf, der mit dem Stromerfassungsanschluss 162 gekoppelt ist. Der exemplarische Fehlerdetektor weist einen Impulszahleingang 224 auf, der exemplarisch mit dem High-Side-Ausgang 202 des FET-Treibers 200 (und damit dem High-Side-Gate-Anschluss 122) gekoppelt ist. Der exemplarische Fehlerdetektor weist außerdem einen mit dem Frequenzregler 206 gekoppelten Fehlerausgang 226 auf. Der exemplarische Fehlerdetektor umfasst ferner einen Überstromausgang 228, auf dem der Fehlerdetektor (z. B. boolesche, analoge) Signale steuert, die auf Überstrombedingungen hinweisen, die durch den Fehlerdetektor 220 erkannt werden. Gemäß zumindest einiger Ausführungsformen ist der Fehlerdetektor 220 so ausgelegt und konstruiert, dass er eine Überstrombedingung einer Primärwicklung des Resonanzleistungswandlers (über den Erfassungseingang 222 und den Stromerfassungsanschluss 162) erfasst. Der exemplarische Fehlerdetektor 220 ist weiter so ausgelegt und konstruiert, dass er ein Überstromsignal am Überstromausgang 228 als Reaktion auf die Überstrombedingung erzeugt. Nachfolgend werden exemplarische Funktionsweisen des Fehlerdetektors 220 nach Einführung weiterer Komponenten der primärseitigen Steuerung 120 näher erläutert.
Das Beispiel der primärseitigen Steuerung 120, das sich noch auf 2 bezieht, umfasst weiterhin eine Rückkopplungssteuerung 230. Die Rückkopplungssteuerung 230 definiert den Erfassungseingang 232 gekoppelt mit dem Stromerfassungsanschluss 162. Die exemplarische Rückkopplungssteuerung 230 definiert einen Überstromeingang 234, der mit dem Überstromausgang 228 des Fehlerdetektors 220 gekoppelt ist. Die Rückkopplungssteuerung 230 definiert einen Rückkopplungseingang 236, der mit dem Rückkopplungsanschluss 158 gekoppelt ist. Die Rückkopplungssteuerung 230 definiert einen Rampeneingang 238, der mit dem Frequenzregler 206 gekoppelt ist. Und schließlich definiert die Rückkopplungssteuerung 230 einen Zeitsteuerungsausgang 240, der mit dem Zeitsteuerungseingang 218 des Frequenzreglers 206 gekoppelt ist. Gemäß Ausführungsbeispiele ist die Rückkopplungssteuerung 230 während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal am Überstromeingang 234 (vom Fehlerdetektor 220) deaktiviert ist, so ausgelegt und konstruiert, dass sie ein für die Ausgangsspannung repräsentatives Signal über den Rückkopplungseingang 236 und den Rückkopplungsanschluss 158 erfasst und ein Zwischensignal 242 erzeugt (das letztlich zum Erzeugen eines Zeitsteuerungssignals am Zeitsteuerungsausgang 240 verwendet wird, wie nachstehend näher ausgeführt). Darüber hinaus ist die Rückkopplungssteuerung 230 während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal am Überstromeingang 234 (vom Fehlerdetektor 220) aktiviert ist, so ausgelegt und konstruiert, dass das Zwischensignal 242 modifiziert wird, um die Frequenz der zum High-Side-Gate-Anschluss 122 und zum Low-Side-Gate-Anschluss 130 geleiteten Signale zu erhöhen. In Beispielsystemen wird die Erzeugung des Zwischensignals 242 und dessen Änderung in bestimmten Betriebszuständen durch eine Rampenkompensationsschaltung 244 durchgeführt. Ein Beispiel für die Implementierung der Rampenkompensationsschaltung 244 wird nachstehend näher erläutert.
Kurz zurück zum Frequenzregler 206. Der exemplarische Frequenzregler 206 definiert somit ferner einen Rampenausgang 246, der mit dem Rampeneingang 238 der Rückkopplungssteuerung 230 gekoppelt ist. Wie nachstehend näher erläutert wird, steuert ein Rampensignal, das auf den Rampenausgang 246 geleitet wird, die Funktionsmerkmale der Rampenkompensationsschaltung 244. Darüber hinaus definiert der Frequenzregler 206 einen Fehlereingang 248, der mit dem Fehlerausgang 226 des Fehlerdetektors 220 gekoppelt ist. Als Reaktion auf die Erfassung einer Überstrombedingung durch den Fehlerdetektor 220 und die Aktivierung des Fehlerausgangs 226 stellt der Frequenzregler 206 den Betrieb des Resonanzleistungswandlers ein. Ein Beispiel für eine Fehlerbedingung, die zur Einstellung des Betriebs führen kann, wird nachstehend näher erläutert. Die Spezifikation wendet sich nun einer Beschreibung der Funktionsweise des Resonanzleistungswandlers und des exemplarischen primärseitigen Reglers 120 zu.
3 zeigt ein Zeitdiagramm gemäß zumindest manchen Ausführungsformen. Insbesondere weist 3 vier Diagramme oder grafische Darstellungen 300, 302, 304 und 306 mit entsprechenden Zeitachsen auf. Die Darstellung 300 zeigt ein exemplarisches Zwischensignal 242, das gemeinsam mit einem Signal, das den Primärstrom darstellt (nachfolgend nur das Primärstromsignal 310), dargestellt ist. Bei dem Primärstromsignal 310 (I_P ) kann es sich um das über den stromführenden Anschluss 162 erfasste Signal handeln (1). Die Darstellung 302 zeigt ein exemplarisches Gatesignal, das an den High-Side-FET 108 angelegt wird (d. h. das Signal, das vom FET-Treiber 200 an den High-Side-Gate-Anschluss 122 geleitet wird). Die Darstellung 304 zeigt ein exemplarisches Gatesignal, das an den Low-Side-FET 110 angelegt wird (d. h. das Signal, das vom FET-Treiber 200 an den Low-Side-Gate-Anschluss 130 geleitet wird). Die exemplarischen Gatesignale der Darstellungen 302 und 304 werden als hoch aktiviert dargestellt, aber der aktivierte Zustand kann auf der Grundlage der Art des FET ausgewählt werden, die jeweils vom High-Side-FET 108 und Low-Side-FET 110 implementiert wird (und die FETs müssen nicht vom gleichen Typ sein). Schließlich zeigt die Darstellung 306 ein exemplarisches Wechselstromsignal, das an dem Schaltknoten 116 erzeugt wurde, wie es der Frequenzregler 206 (2) über den Schaltknotenanschluss 160 (1 oder 2) erfassen kann.
Unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die 1 und 3 arbeitet der veranschaulichende Resonanzleistungswandler 100 für Zeiträume zwischen Null und t4 in einem stationären Zustand, wie das flache Zwischensignal 242 zeigt. Gemäß Ausführungsbeispiele wird der High-Side-FET 108 in jedem Zyklus abgeschaltet, wenn das Primärstromsignal 310 das Zwischensignal 242 durchläuft. Berücksichtigen Sie insbesondere den Zeitraum, der mit der Zeit t1 beginnt und bis t2 reicht. Wenn das Primärstromsignal 310 das Zwischensignal 242 (am Kreuzungspunkt 312) kreuzt, deaktiviert die primärseitige Steuerung 120 den High-Side-Gate-Anschluss 122 und damit das Gate 118 des High-Side-FET 108. Der High-Side-FET 108 wird somit nicht leitfähig und die Eingangsspannung V_DC wird vom Schaltknoten 116 getrennt. Eine vorgegebene Zeitspanne später (d. h. die in der Figur gezeigte Totzeit), aktiviert die primärseitige Steuerung 120 den Low-Side-Gate-Anschluss 130 und das Gate des Low-Side-FET 110. Der Low-Side-FET 110 wird somit leitfähig und koppelt den Schaltknoten 116 an Masse. In exemplarischen Fällen wird die Zeitlänge der aktivierten Zustände des Gates des Low-Side-FET 110 (und damit die Leitungszeit des Low-Side-FET 110) von der primärseitigen Steuerung 120 (insbesondere dem Frequenzregler 206 ( )) so gesteuert, dass sie der gleichen Zeitlänge entspricht wie die unmittelbar vorhergehende Leitungszeit des High-Side-FET 108 (wie die gekrümmten Pfeile in zeigen). Nach der vorgegebenen Zeitspanne deaktiviert die primärseitige Steuerung 120 den Low-Side-Gate-Anschluss 130 und damit das Gate des Low-Side-FET 110. Der Low-Side-FET 110 wird somit nicht leitfähig und trennt den Schaltknoten 116 von der Masse. Nach einer weiteren vorgegebenen Totzeit (nicht spezifisch für den jeweiligen Übergang dargestellt) aktiviert die primärseitige Steuerung 120 wieder den High-Side Gate Anschluss 122 und damit das Gate 118 des High-Side FET 108. Auch hier wird der High-Side FET 108 leitfähig und koppelt die Eingangsspannung V_DC an den Schaltknoten 116. Und wie bisher, sobald das Primärstromsignal 310 das Zwischensignal 242 (am Kreuzungspunkt 314) kreuzt, deaktiviert die primärseitige Steuerung 120 den High-Side-Gate-Anschluss 122 und damit das Gate 118 des High-Side-FET 108, und der Prozess wird fortgesetzt.
Wenn man den High-Side-FET 108 leitfähig und anschließend den Low-Side-FET 110 leitfähig macht, erzeugt man am Schaltknoten 116 ein Spannungsrechteckwellensignal, wie in der Darstellung 306 dargestellt (und das den sinusförmigeren Primärstrom IP erzeugt). Das Rechteckwellensignal am Schaltknoten 116 kann als Wechselstromsignal mit einer durch die Schaltfrequenz der primärseitigen Steuerung 120 eingestellten Grundfrequenz betrachtet werden. In der Primärwicklung 132 fließt wegen des Kondensators 140 kein Gleichstrom.
Immer noch unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die 1 und 3. Auch hier stellen die Zeiträume zwischen Null und t4 den stationären Betrieb dar. Zum Zeitpunkt t4 findet jedoch eine Änderung der von der Last aufgenommenen Leistung statt. Insbesondere steigt zum Zeitpunkt t4 in diesem Beispiel die von der Last aufgenommene Leistung. Eine Erhöhung der von der Last aufgenommenen Leistung kann mehrere Auswirkungen haben. Erstens führt eine erhöhte Leistungsaufnahme durch die Last zu einem leichten Abfall der Ausgangsspannung. Der leichte Abfall der Ausgangsspannung ist in 3 durch eine Erhöhung der Größe des Zwischensignals 242 kurz nach dem Zeitpunkt t4 dargestellt. Der Anstieg der Größe des Zwischensignals 242 bei Spannungsabfall kann auf den Betrieb des Optokopplers 156 zurückzuführen sein. Das heißt, wenn die Ausgangsspannung niedriger ist, werden von der Diode 152 weniger Photonen erzeugt, und somit werden weniger Photonen an der Basis des Transistors 154 empfangen. Da Transistor 154 weniger leitfähig wird, steigt die Spannung am Rückführungseingang 236 (2) durch den Pull-up-Widerstand 316. Auch andere Konfigurationen sind möglich. Sobald das Zwischensignal 242 jedoch die Größe ändert, ändert sich der Auslösepunkt für das Abschalten des High-Side-FET 108 entsprechend (z. B. Kreuzungspunkt 318). Falls der Frequenzregler 206 keine weiteren Änderungen vornimmt (2), verringert die exemplarische Vergrößerung des Zwischensignals 242 somit die Frequenz des am Schaltknoten 116 erzeugten Wechselstromsignals, da der High-Side-FET 108 länger in leitfähigem Zustand verbleibt (im Vergleich zu den vorherigen Zeiträumen in 3).
Obwohl in 3 nicht gesondert dargestellt, steigt bei abnehmender Leistungsaufnahme der Last die Ausgangsspannung leicht an, die Größe des Zwischensignals 242 nimmt ab, der Kreuzungspunkt ändert sich, und damit steigt die Betriebsfrequenz der Primärseite 102 des Resonanzleistungswandlers 100. Das Beispielsystem implementiert somit die Primärsteuerung des Resonanzleistungswandlers 100 derart, dass sich die Betriebsfrequenz umgekehrt proportional zur Leistungsabgabe an die Last verhält. Das heißt, mit zunehmender Leistung der Last nimmt die Frequenz ab. Und wenn die Leistung der Last abnimmt, steigt die Frequenz.
Zurück zu 2, gleichzeitig mit den Frequenzänderungen, die durch Variation der Größe des Zwischensignals 242 basierend auf dem Rückkopplungssignal am Rückkopplungseingang 236 realisiert werden, kann der Frequenzregler 206 ebenfalls Frequenzänderungen vornehmen. Das heißt, um die harmonische Verzerrung des an die Primärwicklung 132 (1) des Transformators 106 (ebenfalls 1) angelegten Wechselstromsignals zu reduzieren, überwacht der exemplarische Frequenzregler 206 das Wechselstromsignal mithilfe des Schaltknotenanschlusses 160 und des Erfassungseingangs 216. In einigen Fällen ist der Frequenzregler 206 so ausgelegt und konstruiert, dass die Gesamtfrequenz auf oder knapp unter einer Resonanzfrequenz des LLC-Schaltkreises auf der Primärseite 102 liegt (1). Um die Frequenzregelung zu implementieren, ändert und/oder sendet der Frequenzregler 206 über den mit dem Rampeneingang 238 der Rückkopplungssteuerung 230 gekoppelten Rampenausgang 246 ein Rampensignal an die Rampenkompensationsschaltung 244. Wie nachstehend ausführlicher erläutert, handelt es sich bei dem Rampensignal in einigen Fällen um ein analoges Signal, das eine Verstärkung und/oder Vorspannung steuert, die auf das Rückkopplungssignal angelegt wird, das zum Erzeugen des Zwischensignals 242 verwendet wird. In anderen Fällen kann es sich bei dem Rampensignal jedoch auch um ein boolesches Signal handeln oder der Frequenzregler 206 kann über paketbasierte Nachrichten mit der Rampenkompensationsschaltung 244 kommunizieren. Dennoch wird die Größe des Zwischensignals 242 sowohl über das Rückkopplungssignal am Rückkopplungsanschluss 158 (und Rückkopplungseingang 236) als auch über das vom Frequenzregler bereitgestellte Rampensignal (z. B. zur Reduzierung subharmonischer Schwingungen) gesteuert.
2 zeigt eine exemplarische Implementierung eines Fehlerdetektors 220. Insbesondere der exemplarische Fehlerdetektor 220 erfasst eine Überstrombedingung in der Primärwicklung 132 (1) des Transformators 106 (ebenfalls 1). In der dargestellten Ausführungsform ist der Erfassungseingang 222 mit einem nicht invertierenden Eingang 249 einer Vergleichsvorrichtung 250 gekoppelt. Der invertierende Eingang 252 ist mit einer vorgegebenen Spannung gekoppelt (dargestellt als Spannungsquelle 254). Die von der Spannungsquelle 254 erzeugte Spannung stellt einen Stromschwellenwert in der Primärwicklung 132 dar. Die von der Spannungsquelle 254 erzeugte Spannung wird unter Berücksichtigung der verschiedenen Wechsel- und Gleichspannungsteilerschaltungen zwischen dem Stromerfassungsanschluss 162 und dem Knoten 168 ausgewählt (1). Wenn also der Strom in der Primärwicklung den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet (z. B. eine Überstrombedingung), wird der Ausgang der Vergleichsvorrichtung 256 für die Zeitdauer, in der sich der Strom über dem Schwellenwert befindet (z. B. ein Überstromsignal), aktiviert. Bei dem Primärstromsignal 310 (3) handelt es sich um ein Wechselstromsignal, und im exemplarischen Fehlerdetektor 220 erfasst die Vergleichsvorrichtung 250 Spitzenstrom in nur der Hälfte der Wellenform des Primärstromsignals 310 (d. h., im positiven Halbzyklus, könnte aber alternativ so konstruiert sein, dass er im negativen Halbzyklus oder in beiden Fällen erfasst wird). Unter Überlast- oder Kurzschlussbedingungen kann das Primärstromsignal 310 in aufeinanderfolgenden Zyklen den vorgegebenen Schwellenwert überschreiten, sodass es sich bei dem von der Vergleichsvorrichtung 250 erzeugten Signal um eine Vielzahl von Impulsen handeln kann. Zwei Steueraktionen können durch eine Überstrombedingung ausgelöst werden, die erste ist die Unterbrechung des Leistungswandlers, wenn die Überstrombedingung für eine vorgegebene Anzahl von Zyklen fortgesetzt wird.
Insbesondere implementiert der exemplarische Fehlerdetektor 220 aus 2 einen Fehlerzähler 258. Der Fehlerzähler 258 weist einen Fehlereingang 260 auf, der mit dem Ausgang der Vergleichsvorrichtung 256 gekoppelt ist. Der Fehlerzähler 258 definiert ebenfalls den Impulszähleingang 224, den Fehlerausgang 226 und den Überstromausgang 228. In Bezug auf die Unterbrechung des Betriebs bei Überstrombedingungen (z. B. starke Überlastung oder Kurzschluss auf der Sekundärseite 104 (1)) ist der Fehlerzähler 258 so konfiguriert, dass er in jedem Zyklus der Frequenz des an die Primärwicklung 132 angelegten Wechselstromsignals Überstrombedingungen anzeigende Impulse erfasst oder zählt (1). Falls eine vorgegebene Anzahl von Überstrombedingungen in einer vorgegebenen Anzahl von Zyklen der Frequenz des Wechselstromsignals erfasst wird (die über den mit dem High-Side-Gate-Anschluss 122 gekoppelten Impulszähleingang 224 erfassten Zyklen), aktiviert der Fehlerzähler 258 (und damit der Fehlerdetektor 220) den Fehlerausgang 226 zu dem Frequenzregler 206. Der Frequenzregler 206 wiederum beendet den Betrieb des Resonanzleistungswandlers. Die vorgegebene Anzahl von Überstrombedingungen und die vorgegebene Anzahl von Zyklen der Frequenz des Wechselstromsignals kann vom Entwickler des Resonanzleistungswandlers ausgewählt werden. In einigen Fällen liegt die vorgegebene Anzahl der Überstrombedingungen zwischen und einschließlich 5 und 10 und die vorgegebene Anzahl der Zyklen der Frequenz des Wechselstromsignals bei mehr als 30 Zyklen. Eine exemplarische Einstellung besteht darin, dass der Fehlerzähler 258 den Fehlerausgang 226 aktiviert, wenn sechs Überstrombedingungen in einem Rollfenster von 50 Zyklen der Frequenz des Wechselstromsignals erfasst werden.
Die zweite Steuerungsmaßnahme, die aufgrund einer Überstrombedingung durchgeführt werden kann, ist die Strombegrenzung auf der Primärseite 102 (1 und damit auf der Sekundärseite 104) durch Erhöhung der Frequenz des Wechselstromsignals. Insbesondere ist der exemplarische Fehlerzähler 258 ferner so ausgelegt und konstruiert, dass er den Überstromausgang 228 bei Erkennung einer vorgegebenen Anzahl von Überstrombedingungen aktiviert. In einer Beispielausführungsform wird der Überstromausgang 228 nach einer einzelnen Überstrombedingung aktiviert, aber in anderen Fällen können mehr als eine Überstrombedingung (aber weniger als eine Zahl, die zu einer Betriebsunterbrechung führt) vor der Aktivierung des Überstromausgangs 228 gezählt werden. Die Reaktionsfähigkeit der Rampenkompensationsschaltung 244 wird nachstehend näher erläutert. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Reaktion der Rampenkompensationsschaltung 244 den Primärstrom derart senkt, dass der Spitzenprimärstrom sinkt und die Anzahl der Überstrombedingungen seit der ersten Überstrombedingung nicht steigt. In Ausführungsbeispiele aktiviert der Fehlerzähler 258 weiterhin den Überstromausgang 228 für eine vorgegebene Anzahl von Zyklen der Frequenz des Wechselstromsignals (wiederum wie am Impulszähleingang 224 erfasst). In einem Beispiel kann der Fehlerzähler den Überstromausgang 228 für 30 Zyklen der Frequenz des Wechselstromsignals in einem aktivierten Zustand halten, bevor er wieder deaktiviert wird, damit bei Überlast- oder Kurzschlussbedingung Zeit zum Löschen verbleibt. Falls die Überlast oder der Kurzschluss bis zum Deaktivieren des Überstromausgangs nicht beseitigt ist, steigt die Frequenz wieder an und es treten Überstrombedingungen auf, die wahrscheinlich zur Beendigung des Betriebs führen. Wird hingegen die Überlast- oder Kurzschlussbedingung während des Zeitraums der Aktivierung des Überstromausgangs 228 gelöscht, setzt der Resonanzleistungswandler wieder den fehlerfreien Betrieb fort, wenn der Überstromausgang 228 deaktiviert wird.
4 zeigt ein Zeitdiagramm gemäß zumindest manchen Ausführungsformen. Insbesondere weist 4 fünf Diagramme oder grafische Darstellungen 400, 402, 404, 406 und 408 mit entsprechenden Zeitachsen auf. Die grafische Darstellung 400 zeigt ein exemplarisches Zwischensignal 242, das zusammen mit dem exemplarischen Primärstromsignal 310 aufgezeichnet wurde, und ein exemplarisches unverändertes Zwischensignal 410 (dargestellt als Strich-Punkt-Strich-Linie). Ähnlich wie in 3 zeigt die Darstellung 402 ein exemplarisches Gatesignal, das an den High-Side-FET 108 angelegt ist; zeigt die Darstellung 404 ein exemplarisches Gatesignal, das an den Low-Side-FET 110 angelegt ist; und zeigt die Darstellung 406 ein exemplarisches Wechselstromsignal, das an dem Schaltknoten 116 erzeugt wurde. 4 enthält außerdem die Darstellung 408, die ein Signal zeigt, das durch den Ausgang der Vergleichsvorrichtung 256 geleitet wird (2).
Es ist zu berücksichtigen, dass im Zeitraum um t1 (nicht gleichzeitig mit t1 in 3) die von der Last aufgenommene Leistung zunimmt, etwa durch eine starke Überlast- oder Kurzschlussbedingung (im Folgenden nur „Kurzschluss“), die mit der Ausgangsspannung V_OUT gekoppelt ist (1). Der Kurzschluss erhöht die Stromaufnahme am Ausgang und verringert ebenfalls die Spannung. Die Verringerung der Ausgangsspannung führt zu einer Erhöhung der Größe des Zwischensignals 242, wie kurz nach t1 dargestellt. Wie bisher führt die Erhöhung der Größe des Zwischensignals 242 zu einer anfänglichen Frequenzabnahme. Es ist jedoch auch zu berücksichtigen, dass der Kurzschluss dazu führt, dass der Strom in der Primärwicklung 132 (1) den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet (wie durch die Spannungsquelle 254 (2) festgelegt) und somit der Ausgang der Vergleichsvorrichtung 256 (2) aktiviert wird (d. h. Überstrombedingung), und wobei dies in der Beispielsituation zu drei Aktivierungen führt, wie in der Darstellung 408 gezeigt.
Im fehlerfreien Betrieb führt eine abnehmende Ausgangsspannung zu einer zunehmenden Größe des Zwischensignals 242, und eine exemplarische zunehmende Größe des Zwischensignals 242 wird in der Darstellung 400 als unverändertes Zwischensignal 410 dargestellt. Aufgrund der Überstrombedingung wird jedoch gemäß verschiedener Ausführungsformen das Zwischensignal zur Erhöhung der Frequenz modifiziert. So nimmt beispielsweise zwischen t3 und t4 die Größe des Zwischensignals 242 ab, was, wie dargestellt (und im Vergleich zur Frequenz zwischen den Zeiten t1 und t3), zu einer Erhöhung der Frequenz zum Zeitpunkt t4 und darüber hinaus führt. Somit begrenzt die primärseitige Steuerung 120 (1 oder 3) während der Kurzschlussbedingungen den Eingangsstrom und den Ausgangsstrom. Da der Strom während der Kurzschlussbedingungen vor dem Abschalten begrenzt wird, können verschiedene Schaltkreiskomponenten (z. B. Transformator 106, Brückengleichrichter 144) für Nennleistungsbedingungen und nicht für auftretende Überstrombedingungen, sondern für die Begrenzung des Stroms ausgelegt sein. Darüber hinaus kann nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen der Frequenz des Wechselstromsignals (z. B. 30 Zyklen, 50 Zyklen) das Zwischensignal 242 in seinen unveränderten Zustand zurückkehren. Wenn die Kurzschlussbedingungen gelöscht sind, kehrt der Leistungswandler in den fehlerfreien Betrieb zurück. Falls der Kurzschluss weiterhin besteht, kann der Fehlerzähler 258 aufgrund der steigenden Impulszahl über eine vorgegebene Grenze (innerhalb der vorgegebenen Zyklenzahl der Frequenz des Wechselstromsignals) den Fehlerausgang 226 aktivieren und damit den Betrieb des Leistungswandlers beenden.
Um nun auf 2 zurückzukommen, kann die Modifikation des Zwischensignals 242 zur Erhöhung der Frequenz als Reaktion auf die Überstrombedingung viele Formen annehmen. Wenn beispielsweise die Rampenkompensationsschaltung 244 das ausgegebene Signal an ihrem Überstromeingang 234 empfängt, kann das Rampenkompensationssignal das Zwischensignal 242 bei einer Spannung fixieren, die bei der besonderen Auslegung des Resonanzleistungswandlers 100 (1) gewährleistet, dass keine Überstrombedingungen an der Primärwicklung 132 auftreten. In anderen Fällen kann die Beziehung zwischen einem Rückkopplungssignal am Rückkopplungseingang 236 und dem Zwischensignal 242 durch eine Nachschlagetabelle gesteuert werden. Wenn die Rampenkompensationsschaltung 244 das vorgegebene Signal an ihrem Überstromeingang 234 empfängt, kann sich das Rampenkompensationssignal ändern oder zu einer anderen Nachschlagetabelle wechseln. In noch weiteren Fällen basiert die Beziehung zwischen dem Rückkopplungssignal am Rückkopplungseingang 236 und dem Zwischensignal 242 auf einer auf das Rückkopplungssignal angewendeten Verstärkung und/oder Vorspannung.
5 zeigt ein Blockdiagramm einer Rampenkompensationsschaltung gemäß zumindest manchen Ausführungsformen. Insbesondere enthält die exemplarische Rampenkompensationsschaltung 244 einen Verstärker mit einstellbarer Verstärkung 502 mit einem Verstärkereingang 502, der mit dem Rückkopplungseingang 236 gekoppelt ist. Darüber hinaus enthält die exemplarische Rampenkompensationsschaltung 244 eine Vorspannungsschaltung, die als Summierblock 502 und gesteuerte Stromquelle 504 dargestellt ist. Der Summierblock 502 weist einen Summiereingang 506 auf, der mit einem Verstärkerausgang 508 gekoppelt ist, und der Summierblock 502 weist einen Summierausgang 510 auf, der mit dem Zwischenausgang 512 der Rampenkompensationsschaltung 244 gekoppelt ist. Darüber hinaus weist der Summierblock 502 einen weiteren Summiereingang 507 auf, der mit der gesteuerten Stromquelle 504 gekoppelt ist. Somit wird in den Ausführungsbeispielen die vom Verstärker 500 erzeugte Spannung mit einer von der gesteuerten Stromquelle 504 erzeugten Spannung zum Erzeugen des Zwischensignals 242 summiert. Es versteht sich jedoch, dass die Vorspannungsschaltung in Form des Summierblocks 500 und der gesteuerten Stromquelle 504 zugunsten lediglich des Verstärkers 500 mit regelbarer Verstärkung weggelassen werden kann, und umgekehrt der Verstärker 500 mit regelbarer Verstärkung zugunsten lediglich der Vorspannungsschaltung weggelassen werden kann, ohne vom Umfang und Geist der Offenbarung abzuweichen.
Gemäß Ausführungsbeispielen wird die Verstärkung des Verstärkers 500 mit regelbarer Verstärkung sowohl vom Frequenzregler 206 (2) über den Rampeneingang 238 als auch vom Fehlerzähler 258 (2) über den Überstromeingang 234 gesteuert. Im fehlerfreien Betrieb kann der Frequenzregler 206 die Verstärkung anpassen, um die Frequenz so zu steuern, dass eine gewünschte Betriebsfrequenz erreicht wird (z. B. eine Frequenz, die harmonische Verzerrungen reduziert oder den Betrieb im Dauerleitungsmodus gewährleistet). Die von der gesteuerten Stromquelle 504 und dem Summierblock 502 (falls vorhanden) bereitgestellte Vorspannung wird sowohl vom Frequenzregler 206 (2) über den Rampeneingang 238 als auch vom Fehlerzähler 258 (2) über den Überstromeingang 234 gesteuert. Im fehlerfreien Betrieb kann der Frequenzregler 206 die Vorspannung anpassen, um die Frequenz so zu steuern, dass eine gewünschte Betriebsfrequenz erreicht wird (z. B. eine Frequenz, die harmonische Verzerrungen reduziert oder den Betrieb im Dauerleitungsmodus gewährleistet).
Etwas anders ausgedrückt, ist die Rückkopplungssteuerung 230 (anhand der exemplarischen Rampenkompensationsschaltung 244) so ausgelegt und konstruiert, dass die Rückkopplungssteuerung 230 während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal am Überstromeingang 234 deaktiviert wird, eine Verstärkung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal anlegen kann. Zusätzlich zu oder anstelle der Verstärkung ist die Rückkopplungssteuerung 230 (anhand der exemplarischen Rampenkompensationsschaltung 244) so ausgelegt und konstruiert, dass die Rückkopplungssteuerung 230 während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal am Überstromeingang 234 deaktiviert wird, eine Vorspannung auf das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal anlegen kann. Die Anwendung der Verstärkung allein, der Vorspannung allein oder die Kombination von Verstärkung und Vorspannung erzeugt das Zwischensignal 242.
während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal am Überstromeingang 234 aktiviert wird, ist die Rückkopplungssteuerung 230 (anhand der exemplarischen Rampenkompensationsschaltung 244) jedoch so ausgelegt und konstruiert, dass sie die Verstärkung, mit der das Zwischensignal erzeugt wird, von einer ursprünglichen Verstärkung auf eine andere als die ursprüngliche Verstärkung ändert. Zusätzlich zu oder anstelle der Verstärkung ist die Rückkopplungssteuerung 230 (anhand der exemplarischen Rampenkompensationsschaltung 244) so ausgelegt und konstruiert, dass die Rückkopplungssteuerung 230 während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal am Überstromeingang 234 aktiviert wird, eine Vorspannung auf das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal anlegen kann. Dennoch erzeugt die Anwendung während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert wird, durch das Anlegen der Verstärkung allein, der Vorspannung allein oder durch die Kombination von Verstärkung und Vorspannung noch das Zwischensignal 242.
5 weist ein in die Rampenkompensationsschaltung 244 eingebettetes Diagramm auf, das exemplarische Zusammenhänge zwischen der Spannung am Rückführungseingang (VFB) 236 und der Spannung des Zwischensignals (VIS) 242 zeigt, das durch die Rampenkompensationsschaltung 244 erzeugt wurde. Insbesondere stellt die durchgezogene Linie 514 eine Verstärkung dar, die einen Anstieg um eins aufweist (d. H. eine Einheitsverstärkung). Verstärkungssteigerungen (z. B. Verstärkungssteigerung oberhalb der Verstärkung, die zu einem Anstieg von eins führt) erhöhen den Anstieg, wie die Strich-Punkt-Strich-Linie 516 zeigt.
Verstärkungsabnahmen (z. B. Verstärkungsabnahme unterhalb der Verstärkung, die zu einem Anstieg von eins führt) verringern den Anstieg, wie durch die gestrichelte Linie 518 dargestellt. Die Verstärkung, die für einen bestimmten fehlerfreien Betriebszustand verwendet wird, kann frei gewählt werden, um über der Einheitsverstärkung, auf gleicher Höhe mit der Einheitsverstärkung oder unterhalb der Einheitsverstärkung zu liegen. Dennoch verringert sich der Anstieg der Verstärkung als Reaktion auf die Aktivierung des Überstromsignals, wenn das Überstromsignal aktiviert wird. Umgekehrt wird der Anstieg der Verstärkung als Reaktion auf die Deaktivierung erhöht, wenn das Überstromsignal die Übergänge von einem aktivierten Zustand in einen deaktivierten Zustand signalisiert. Obwohl nicht spezifisch in der eingebetteten Beziehung in 5 dargestellt, wird die Vorspannung durch die Änderung der Vorspannung (falls verwendet) als Reaktion auf die Aktivierung des Überstromsignals gesenkt, wenn das Überstromsignal aktiviert wird. Umgekehrt erhöht die Änderung der Vorspannung als Reaktion auf die Deaktivierung die Vorspannung, wenn das Überstromsignal die Übergänge von einem aktivierten Zustand in einen deaktivierten Zustand signalisiert.
6 ein Verfahren gemäß zumindest manchen Ausführungsformen zeigt. Das heißt, in einem Leistungswandler mit einem High-Side-FET, der selektiv eine Eingangsspannung an eine Primärwicklung des Transformators koppelt, einem Low-Side-FET, der selektiv die Primärwicklung des Transformators an Masse koppelt, und einer Sekundärwicklung des Transformators, die eine Last auf einer Sekundärseite mit Strom versorgt, startet das Verfahren (Block 600) und umfasst: Erfassen eines Signals, das für die der Last zugeführte Ausgangsspannung repräsentativ ist (Block 602); Erzeugen eines Zwischensignals unter Verwendung des für die Ausgangsspannung repräsentativen Signals (Block 604); Erfassen eines Signals, das den Strom in der Primärwicklung darstellt (Block 606); Steuern der Frequenz eines Wechselstromsignals (AC), das über den High-Side-FET und den Low-Side-FET an die Primärwicklung angelegt wird (Block 608); Steuern des Abschaltens des High-Side-FET in jedem Zyklus des Wechselstromsignals basierend auf dem Zwischensignal und dem für den Strom in der Primärwicklung repräsentativen Signal (Block 610); Erfassen einer Überstrombedingung in der Primärwicklung des Transformators (Block 612); und Modifizieren des Zwischensignals als Reaktion auf die Überstrombedingung, um die Frequenz des Wechselstromsignals zu erhöhen (Block 614). Das Verfahren kann danach enden (Block 616).
Die obenstehende Erläuterung ist zu Illustrationszwecken der Prinzipien und der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gedacht. Zahlreiche Variationen und Modifikationen werden für den Fachmann ersichtlich, sobald die vorstehende Offenbarung vollständig verstanden ist. Es ist beabsichtigt, dass die folgenden Ansprüche so interpretiert werden, dass sie alle solchen Variationen, Modifikationen und Äquivalente einschließen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9520795 [0024]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Leistungswandlers, umfassend: Erfassen eines Signals, das für die Ausgangsspannung repräsentativ ist, die einer Last zugeführt wird; Erzeugen eines Zwischensignals unter Verwendung des für die Ausgangsspannung repräsentativen Signals; Erfassen eines Signals, das den Strom in einer Primärwicklung eines Transformators repräsentiert; Steuern der Frequenz eines Wechselstromsignals (AC), das über den High-Side-Feldeffekttransistor (FET) und den Low-Side-FET an die Primärwicklung angelegt wird, wobei ein High-Side-FET selektiv eine Eingangsspannung an die Primärwicklung koppelt und ein Low-Side-FET selektiv die Primärwicklung an Masse koppelt; Steuern des Abschaltens des High-Side-FET in jedem Zyklus des Wechselstromsignals basierend auf dem Zwischensignal und dem für den Strom in der Primärwicklung repräsentativen Signal; Erfassen einer Überstrombedingung in der Primärwicklung des Transformators; und Modifizieren des Zwischensignals als Reaktion auf die Überstrombedingung, um die Frequenz des Wechselstromsignals zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1: wobei das Erzeugen des Zwischensignals ferner das Anlegen einer Verstärkung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal umfasst; und wobei das Modifizieren ferner das Ändern der Verstärkung umfasst, die zum Erzeugen des Zwischensignals verwendet wird, wobei die Modifikation von einer ursprünglichen Verstärkung zu einer modifizierten Verstärkung erfolgt, die sich von der ursprünglichen Verstärkung unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 1: wobei das Erzeugen des Zwischensignals ferner das Anlegen einer Vorspannung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal umfasst; und wobei das Modifizieren ferner das Ändern der Vorspannung umfasst, die zum Erzeugen des Zwischensignals verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1: wobei die Steuerfrequenz ferner das Steuern basierend auf dem Erfassen des für den Strom in der Primärwicklung repräsentativen Signals über einen Stromerfassungsanschluss einer primärseitigen Steuerung umfasst; und wobei das Erfassen der Überstrombedingung ferner das Erfassen über den Stromerfassungsanschluss der primärseitigen Steuerung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1: wobei das Erfassen der Überstrombedingung ferner das Erfassen eines Spitzenstroms in der Primärwicklung über einen vorgegebenen Schwellenwert hinaus umfasst, wobei es sich um das Erfassen innerhalb eines einzelnen Zyklus der Frequenz des an die Primärwicklung angelegten Wechselstromsignals handelt; und wobei das Modifizieren ferner das Modifizieren des Zwischensignals basierend auf dem Spitzenstrom umfasst, der den vorgegebenen Schwellenwert im einzelnen Zyklus überschreitet.
Integrierte Schaltkreissteuerung für einen Resonanzleistungswandler, wobei die Steuerung umfasst: einen Frequenzregler, der mit einer Treiberschaltung gekoppelt ist, wobei der Frequenzregler so konfiguriert ist, dass er die Frequenz von Signalen steuert, die an einen High-Side-Gate-Anschluss und einen Low-Side-Gate-Anschluss geleitet werden; einen Fehlerdetektor, der mit einem Stromerfassungsanschluss gekoppelt ist, wobei der Fehlerdetektor so konfiguriert ist, dass er eine Überstrombedingung einer Primärwicklung des Resonanzleistungswandlers erfasst und ein Überstromsignal als Reaktion auf die Überstrombedingung auslöst; eine Rückkopplungssteuerung, die mit einem Rückkopplungsanschluss, dem Stromerfassungsanschluss, dem Frequenzregler und dem Überstromsignal gekoppelt ist, während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert ist, wobei die Rückkopplungssteuerung konfiguriert ist, ein für die Ausgangsspannung repräsentatives Signal über den Rückkopplungsanschluss zu erfassen und ein Zwischensignal zu erzeugen; und die Rückkopplungssteuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist, das Zwischensignal modifiziert, um die Frequenz der Signale zu erhöhen, die zum High-Side-Gate-Anschluss und zum Low-Side-Gate-Anschluss geleitet werden.
Integrierte Schaltkreissteuerung nach Anspruch 6, ferner umfassend: die Rückkopplungssteuerung, die während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert ist, so konfiguriert ist, dass sie eine Verstärkung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal anlegt, um das Zwischensignal zu erzeugen; und die Rückkopplungssteuerung, die während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist, ferner so konfiguriert ist, dass sie die Verstärkung ändert, die zum Erzeugen des Zwischensignals von einer ursprünglichen Verstärkung auf eine modifizierte Verstärkung verwendet wird, die sich von der ursprünglichen Verstärkung unterscheidet.
Integrierte Schaltkreissteuerung nach Anspruch 6, ferner umfassend: die Rückkopplungssteuerung, die während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert ist, so konfiguriert ist, dass sie eine Vorspannung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal anlegt, um das Zwischensignal zu erzeugen; und die Rückkopplungssteuerung, die während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist, so konfiguriert ist, dass sie die Vorspannung von einer ursprünglichen Vorspannung in eine andere modifizierte Vorspannung als die ursprüngliche Vorspannung ändert.
Integrierte Schaltkreissteuerung nach Anspruch 6, ferner umfassend: die Rückkopplungssteuerung, die während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert ist, so konfiguriert ist, dass sie eine Verstärkung und Vorspannung an das für die Ausgangsspannung repräsentative Signal anlegt, um das Zwischensignal zu erzeugen; und die Rückkopplungssteuerung, die während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist, so konfiguriert ist, dass sie mindestens eines ändert, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: der Verstärkung; und der Vorspannung.
Resonanzleistungswandler, umfassend: einen Transformator, der eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung umfasst, wobei die Sekundärwicklung des Transformators so konfiguriert ist, dass sie eine Last auf einer Sekundärseite mit Strom versorgt; einen High-Side-Feldeffekttransistor (FET), der selektiv eine Eingangsspannung mit der Primärwicklung des Transformators koppelt; ein Low-Side-FET, der die Primärseite des Transformators selektiv mit der Masse koppelt; eine FET-Steuerung, die einen High-Side-Gate-Anschluss definiert, der mit einem Gate des High-Side-FET gekoppelt ist, einen Low-Side-Gate-Anschluss, der mit einem Gate des Low-Side-FET gekoppelt ist, einen Stromerfassungsanschluss, der mit einem Spannungsteiler gekoppelt ist, und einen Rückkopplungsanschluss, der zum Erfassen der Spannung auf der Sekundärseite des Resonanzleistungswandlers gekoppelt ist, wobei die FET-Steuerung umfasst: einen Frequenzregler, der mit einer Treiberschaltung gekoppelt ist, wobei der Frequenzregler so konfiguriert ist, dass er die Frequenz von Signalen steuert, die an den High-Side-Gate-Anschluss und den Low-Side-Gate-Anschluss geleitet werden; einen mit dem Stromerfassungsanschluss gekoppelten Fehlerdetektor, wobei der Fehlerdetektor so konfiguriert ist, dass er eine Überstrombedingung der Primärwicklung erfasst und ein Überstromsignal als Reaktion auf die Überstrombedingung auslöst; eine Rückkopplungssteuerung, die mit dem Rückkopplungsanschluss, dem Stromerfassungsanschluss, dem Frequenzregler und dem Überstromsignal gekoppelt ist, während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal deaktiviert wird, die Rückkopplungssteuerung konfiguriert ist, ein für die Ausgangsspannung repräsentatives Signal über den Rückkopplungsanschluss zu erfassen und ein Zwischensignal zu erzeugen; und die Rückkopplungssteuerung ferner so konfiguriert ist, dass sie während Zeiträumen, in denen das Überstromsignal aktiviert ist, das Zwischensignal modifiziert, um die Frequenz der Signale zu erhöhen, die zum High-Side-Gate-Anschluss und zum Low-Side-Gate-Anschluss geleitet werden.