DE102019008570A1 - Leistungswandler, gepackte halbleitervorrichtungen zum steuern von leistungswandlern und verfahren zu - Google Patents

Leistungswandler, gepackte halbleitervorrichtungen zum steuern von leistungswandlern und verfahren zu Download PDF

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Abstract

Leistungswandler, gepackte Halbleitervorrichtungen zum Steuern von Leistungswandlern und Verfahren zu deren Betrieb. Mindestens einige der Beispielausführungsformen sind Verfahren, die einschließen: Treiben von Strom durch eine Induktivität in einem ersten Einschaltzyklus des Leistungswandlers; Vergleichen, durch einen Komparator, eines Strom durch die Induktivität anzeigenden Signals, das mit einem ersten Eingang des Komparators gekoppelt ist, mit einem an einen zweiten Eingang des Komparators angelegten Schwellenwert und Aktivieren eines Komparatorausgangs als Reaktion darauf, dass das Strom anzeigende Signal den Schwellenwert erreicht; Abtasten einer Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang, wobei das Abtasten auf eine Aktivierung eines Komparatorausgangs anspricht, und wobei die Differenzspannung eine Ausbreitungsverzögerung durch den Komparator anzeigt; und Kompensieren des Komparators in einem zweiten Einschaltzyklus für die Ausbreitungsverzögerung basierend auf der Differenzspannung, wobei der zweite Einschaltzyklus auf den ersten Einschaltzyklus folgt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Anmeldung bezieht sich auf das technische Gebiet von Leistungswandlern und insbesondere Gleichstrom-Gleichstrom-Leistungswandlern (DC-DC-Leistungswandlern).
  • HINTERGRUND
  • Leuchtdioden (light-emitting diodes (LEDs)) nehmen an Popularität für Beleuchtungssysteme aus einer Vielzahl von Gründen zu. Die Gründe für eine erhöhte Popularität können mehr Licht, das pro der LED zugeführter Leistungseinheit erzeugt wird (beispielsweise im Vergleich zu Glühlampen), und Steuerbarkeit der LEDs einschließen. Die Popularitätserhöhung von LEDs gilt auch für die Automobilindustrie.
  • KURZFASSUNG
  • Leistungswandler, gepackte Halbleitervorrichtungen zum Steuern von Leistungswandlern und Verfahren zu deren Betrieb. Eine Beispielausführungsform ist ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungswandlers, umfassend: Treiben von Strom durch eine Induktivität in einem ersten Einschaltzyklus des Leistungswandlers; Vergleichen, durch einen Komparator, eines Strom durch die Induktivität anzeigenden Signals, das mit einem ersten Eingang des Komparators gekoppelt ist, mit einem an einen zweiten Eingang des Komparators angelegten Schwellenwert und Aktivieren eines Komparatorausgangs als Reaktion darauf, dass das Strom anzeigende Signal den Schwellenwert erreicht; Abtasten einer Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang des Komparators, wobei das Abtasten auf eine Aktivierung eines Komparatorausgangs anspricht und wobei die Differenzspannung eine Ausbreitungsverzögerung und/oder einen Offset durch den Komparator anzeigt; und Kompensieren des Komparators in einem zweiten Einschaltzyklus für die Ausbreitungsverzögerung und/oder den Offset basierend auf der in dem ersten Einschaltzyklus abgetasteten Differenzspannung, wobei der zweite Einschaltzyklus auf den ersten Einschaltzyklus folgt.
  • Das Beispielverfahren kann ferner, vor dem ersten Einschaltzyklus und während eines Zeitraums, in dem der Leistungswandler keine Leistung an eine Last liefert, umfassen: Kurzschließen des ersten und des zweiten Eingangs des Komparators; Messen eines Gleichstrom-Offsets (DC-Offsets) des Komparatorausgangs während des Kurzschließens; und Kompensieren des Komparators für den DC-Offset.
  • In dem Beispielverfahren kann das Vergleichen des Strom anzeigenden Signals mit dem Schwellenwert ferner das Vergleichen des Strom anzeigenden Signals mit dem Schwellenwert umfassen, der ein Spitzenstrom-Schwellenwert ist, bei dem der erste Einschaltzyklus endet.
  • In dem Beispielverfahren kann das Vergleichen des Strom anzeigenden Signals mit dem Schwellenwert ferner das Vergleichen des Strom anzeigenden Signals mit dem Schwellenwert umfassen, der ein Durchschnittsstrom-Schwellenwert ist.
  • Das Beispielverfahren kann ferner umfassen: Kurzschließen, während des ersten Einschaltzyklus, des ersten und des zweiten Eingangs eines Verstärkers eines Fehlercontrollers; Messen eines Gleichstrom-Offsets (DC-Offsets) des Verstärkers des Fehlercontrollers während des Kurzschließens; und Kompensieren des Verstärkers des Fehlercontrollers für den DC-Offset.
  • In dem Beispielverfahren kann die Kompensation des Komparators ferner umfassen: Treiben, während eines ersten Ausschaltzyklus, einer Kompensationsspannung zu einem Kondensator; und Koppeln der Kompensationsspannung mit Kompensationseingängen des Komparators, wobei die Kompensationsspannung während des zweiten Einschaltzyklus mit den Kompensationseingängen des Komparators gekoppelt wird.
  • Eine andere Beispielausführungsform ist eine gepackte Halbleitervorrichtung, die einen Treiber für einen Gleichstrom-Gleichstrom-Leistungswandler (DC-DC-Leistungswandler) implementiert, wobei die gepackte Halbleitervorrichtung umfasst: ein Komparatorsystem, das einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Komparatorausgang definiert, wobei der erste Eingang mit einer Spannung gekoppelt ist, die von dem DC-DC-Wandler an eine Last gelieferten Strom anzeigt, und wobei der zweite Eingang mit einer Referenzspannung gekoppelt ist; und einen Regelcontroller, der konfiguriert ist, um ein Impulssignal zu erzeugen, das die Lieferung von Strom an die Last steuert, und wobei aktivierte Zeiten des Impulssignals auf einer Wertangabe für an die Last gelieferten Strom basieren. Das Komparatorsystem kann ferner umfassen: einen Komparator, der den ersten Eingang, den zweiten Eingang, den Komparatorausgang und einen Kompensationseingang definiert, wobei der Komparator konfiguriert ist, um den ersten und den zweiten Eingang basierend auf dem Kompensationseingang zu kompensieren; eine Abtast-Halte-Schaltung, die einen Triggereingang, einen Abtastausgang, einen ersten Abtasteingang, der mit dem ersten Eingang gekoppelt ist, und einen zweiten Abtasteingang, der mit dem zweiten Eingang gekoppelt ist, definiert, wobei die Abtast-Halte-Schaltung konfiguriert ist, um eine Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang als Reaktion auf eine Aktivierung des Triggereingangs abzutasten und die Differenzspannung als Reaktion auf eine Deaktivierung des Triggereingangs an den Abtastausgang anzulegen; und einen Fehlercontroller, der einen Fehlereingang und einen Steuerausgang definiert, wobei der Fehlereingang mit dem Abtastausgang gekoppelt ist, und wobei der Steuerausgang mit dem Kompensationseingang des Komparators gekoppelt ist. Der Fehlercontroller kann konfiguriert sein, um basierend auf der Differenzspannung über einen oder mehrere Zyklen des Impulssignals ein Kompensationssignal an dem Steuerausgang zu liefern, wobei das Kompensationssignal den Komparator für eine Ausbreitungsverzögerung durch den Komparator kompensiert.
  • In dem gepackten Beispielhalbleiter: kann die Abtast-Halte-Schaltung konfiguriert sein, um die Differenzspannung an dem ersten und dem zweiten Eingang während eines ersten Einschaltzyklus des Impulssignals abzutasten; und kann der Fehlercontroller ferner konfiguriert sein, um das Kompensationssignal während eines zweiten Einschaltzyklus des Impulssignals basierend auf der Differenzspannung während des ersten Einschaltzyklus des Impulssignals zu liefern.
  • In der gepackten Beispielhalbleitervorrichtung: kann die Abtast-Halte-Schaltung konfiguriert sein, um die Differenzspannung an dem ersten und dem zweiten Eingang bei einer Beendigung eines ersten Einschaltzyklus des Impulssignals abzutasten; und kann der Fehlercontroller ferner konfiguriert sein, um das Kompensationssignal während eines zweiten Einschaltzyklus des Impulssignals basierend auf der bei Beendigung des ersten Einschaltzyklus des Impulssignals abgetasteten Differenzspannung zu liefern.
  • In der gepackten Beispielhalbleitervorrichtung kann der Fehlercontroller ferner konfiguriert sein, um das Kompensationssignal unter Anwendung mindestens einer Steuermethodik aus einer Gruppe zu erzeugen, umfassend: Proportional-Integral-Differential-Steuerung (PID-Steuerung); Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung); nur integrale Steuerung.
  • In der gepackten Halbleitervorrichtung: kann der Kompensationseingang des Komparators ein Differenzeingang sein, der eine erste und eine zweite Verbindung umfasst; und der Steuerausgang kann ein Differenzausgang sein, der eine erste und eine zweite Verbindung umfasst. Der Abtastausgang der Abtast-Halte-Schaltung kann ein Differenzausgang sein, der eine erste und eine zweite Verbindung umfasst, und der Fehlereingang des Fehlercontrollers kann ein Differenzausgang sein, der eine erste und eine zweite Verbindung umfasst.
  • In dem gepackten Beispielhalbleiter kann der Triggereingang der Abtast-Halte-Schaltung mit dem Komparatorausgang des Komparators gekoppelt sein.
  • In dem gepackten Beispielhalbleiter kann der Fehlercontroller ferner umfassen: einen Verstärker, der mit dem Abtastausgang der Abtast-Halte-Schaltung gekoppelt ist; einen ersten Kondensator; und einen ersten Schalter, der zwischen den Verstärker und den ersten Kondensator geschaltet ist. Der Fehlercontroller kann konfiguriert sein, um den ersten Schalter während eines ersten Einschaltzyklus des Impulssignals nichtleitend zu machen, und der Fehlercontroller kann konfiguriert sein, um den ersten Schalter während eines ersten Ausschaltzyklus des Impulssignals leitend zu machen, und kann konfiguriert sein, um das Kompensationssignal während des ersten Ausschaltzyklus zu dem ersten Kondensator zu treiben.
  • Eine andere Beispielausführungsform ist ein System zum Liefern von Leistung an eine Last, umfassend: einen Leistungswandler; und eine induktive Last, die mit dem Leistungswandler gekoppelt ist. Der Leistungswandler kann umfassen: ein Komparatorsystem, das einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Komparatorausgang definiert, und wobei der erste Eingang mit einer Spannung gekoppelt ist, die von dem Leistungswandler an die induktive Last gelieferten Strom anzeigt; und einen Regelcontroller, der konfiguriert ist, um ein Impulssignal zu erzeugen, das die Lieferung von Strom an die Last steuert, und wobei aktivierte Zeiten des Impulssignals auf einer Wertangabe für an die induktive Last gelieferten Strom basieren. Das Komparatorsystem kann konfiguriert sein, um: während eines ersten Einschaltzyklus des Impulssignals ein Signal, das Strom zu der an den ersten Eingang angelegten induktiven Last anzeigt, mit einem an den zweiten Eingang angelegten Schwellenwert zu vergleichen und den Komparatorausgang zu aktivieren, wenn das Strom anzeigende Signal den Schwellenwert erreicht oder überschreitet; eine Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang abzutasten, wobei das Abtasten auf eine Aktivierung eines Komparatorausgangs anspricht, und wobei die Differenzspannung eine Ausbreitungsverzögerung und/oder einen Offset durch den Komparator anzeigt; und das Komparatorsystem in einem zweiten Einschaltzyklus nach dem ersten Einschaltzyklus für die Ausbreitungsverzögerung und/oder den Offset basierend auf der Differenzspannung zu kompensieren.
  • In dem Beispielsystem kann, wenn das Komparatorsystem das Strom anzeigende Signal mit dem Schwellenwert vergleicht, das Komparatorsystem ferner konfiguriert sein, um das Strom anzeigende Signal mit dem Schwellenwert zu vergleichen, der ein Spitzenstrom-Schwellenwert ist.
  • In dem Beispielsystem kann, wenn das Komparatorsystem das Strom anzeigende Signal mit dem Schwellenwert vergleicht, das Komparatorsystem ferner konfiguriert sein, um das Strom anzeigende Signal mit dem Schwellenwert zu vergleichen, der ein Durchschnittsstrom-Schwellenwert ist.
  • In dem Beispielsystem kann das Komparatorsystem ferner konfiguriert sein, um: den ersten und den zweiten Eingang des Komparatorsystems kurzzuschließen; einen Gleichstrom-Offset (DC-Offset) des Komparatorausgangs während des Kurzschließens zu messen; und den Komparator für den DC-Offset zu kompensieren.
  • In dem Beispielsystem kann das Komparatorsystem ferner umfassen: einen Komparator, der den ersten Eingang, den zweiten Eingang, den Komparatorausgang und einen Kompensationseingang definiert, wobei der Komparator konfiguriert ist, um den ersten und den zweiten Eingang basierend auf dem Kompensationseingang zu kompensieren; eine Abtast-Halte-Schaltung, die einen Triggereingang, einen ersten Abtasteingang, einen zweiten Abtasteingang und einen Abtastausgang definiert, wobei die Abtast-Halte-Schaltung konfiguriert ist, um eine Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang als Reaktion auf eine Aktivierung des Triggereingangs abzutasten und die Differenzspannung an den Abtastausgang anzulegen; und einen Fehlercontroller, der einen Fehlereingang und einen Steuerausgang definiert, wobei der Fehlereingang mit dem Abtastausgang gekoppelt ist, und wobei der Steuerausgang mit dem Kompensationseingang des Komparators gekoppelt ist. Der Fehlercontroller kann konfiguriert sein, um basierend auf der Differenzspannung über einen oder mehrere Zyklen des Impulssignals ein Kompensationssignal an dem Steuerausgang zu liefern, wobei das Kompensationssignal den Komparator für eine Ausbreitungsverzögerung durch den Komparator kompensiert. Der Fehlercontroller kann ferner umfassen: einen Verstärker, der mit dem Abtastausgang der Abtast-Halte-Schaltung gekoppelt ist; einen ersten Kondensator; und einen ersten Schalter, der zwischen den Verstärker und den Kondensator geschaltet ist. Der Fehlercontroller kann konfiguriert sein, um den ersten Schalter während des ersten Einschaltzyklus des Impulssignals nichtleitend zu machen, und wobei der Fehlercontroller konfiguriert ist, um den ersten Schalter während des ersten Ausschaltzyklus des Impulssignals leitend zu machen, und konfiguriert ist, um das Kompensationssignal während des ersten Ausschaltzyklus durch den Verstärker zu dem ersten Kondensator zu treiben.
  • Figurenliste
  • Für eine detaillierte Beschreibung der Beispielausführungsformen wird nun auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, wobei:
    • 1 ein Blockdiagramm eines Systems zum Betreiben von LEDs gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt;
    • 2 ein elektrisches Blockdiagramm eines Leistungswandlers gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt;
    • 3 ein Taktdiagramm gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt;
    • 4 ein Taktdiagramm gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt;
    • 5, in einem Teilblockdiagramm und in teilweise schematischer Form, ein Komparatorsystem gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt;
    • 6 ein Schaltbild eines Komparatorsystems gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt;
    • 7 das Komparatorsystem während eines Einschaltzyklus des Leistungswandlers gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt;
    • 8 das Komparatorsystem während eines Ausschaltzyklus des Leistungswandlers gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt;
    • 9 das Komparatorsystem während eines nachfolgenden Einschaltzyklus gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt;
    • 10 das Komparatorsystem während einer Statuskompensation gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt; und
    • 11 ein Verfahren gemäß mindestens einigen Ausführungsformen zeigt.
  • 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.
  • Die Begriffe „Eingang“ und „Ausgang“ verweisen auf Verbindungen (z.B. elektrische, Software), und sind nicht als Handlungen zu verstehen. Zum Beispiel kann eine Zeitgeberschaltung auf einem Substrat einen Taktausgang definieren. Die Beispielzeitgeberschaltung kann ein Taktsignal auf dem Taktausgang erzeugen oder betreiben. In Systemen, die direkt in die Hardware eingefügt sind (z.B. auf einem Halbleitersubstrat), definieren diese „Eingänge“ und „Ausgänge“ elektrische Verbindungen. In Systemen, die in Software implementiert sind, definieren diese „Eingänge“ und „Ausgänge“ Parameter, die durch die die Funktion implementierenden Anweisungen gelesen bzw. geschrieben werden.
  • „Anschluss“, wenn es als ein Nomen verwendet wird, bezieht sich auf eine Verbindung (z. B. elektrisch, Software) und soll nicht als ein Verb, das eine Aktion erfordert, gelesen werden. Beispielsweise kann ein Schalter einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss zusammen mit einem Steuereingang definieren.
  • „Controller“ bezeichnet einzelne Schaltungskomponenten auf einem Substrat, eine auf einem Substrat ausgebildete anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit, ASIC), einen auf einem Substrat ausgebildeten Mikrocontroller (mit auf dem Substrat oder außerhalb davon gespeicherter Steuersoftware), ein feldprogrammierbares Gate-Array (field programmable gate array, FPGA) oder Kombinationen davon, die konfiguriert sind, um Signale zu lesen und als Reaktion auf die Signale Steueraktionen auszuführen.
  • 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 Schutzumfang 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.
  • Verschiedene Ausführungsformen sind auf Verfahren und Systeme zum Betreiben von Gleichstrom-Gleichstrom-Leistungswandlern (DC-DC-Leistungswandlern) gerichtet. Genauer sind Beispielausführungsformen auf Systeme gerichtet, bei denen das Ausschalten eines Haupttransistors, wodurch ein Einschalt- oder Ladezyklus eines Induktors gesteuert wird, durch einen Komparator getriggert wird. Die Beispielsysteme sind darauf gerichtet, den Komparator für eine Signalausbreitungsverzögerung durch den Komparator und/oder einen DC-Offset des Komparators zu kompensieren, die bzw. der bewirken kann, dass sich der Haupttransistor früher oder später als erwartet ausschaltet. Noch genauer sind Beispielausführungsformen darauf gerichtet, eine Differenzspannung über Eingängen des Komparators zu einem Zeitpunkt, zu dem der Komparatorausgang aktiviert ist (z. B. während eines Einschaltzyklus des Haupttransistors oder am Ende des Einschaltzyklus), abzutasten und dann den Komparator in einem nachfolgenden Einschaltzyklus basierend auf der abgetasteten Differenzspannung zu kompensieren. Die verschiedenen Ausführungsformen wurden im Kontext von DC-DC-Wandlern entwickelt, die Leuchtdioden-Schaltungen (LED-Schaltungen) ansteuern, und die Beschreibung basiert auf dem Entwicklungskontext. Jedoch ist der Entwicklungskontext nicht als Einschränkung hinsichtlich der Anwendbarkeit der verschiedenen Kompensationssysteme und -verfahren zu verstehen. Die Patentschrift wendet sich zunächst einer übergeordneten Beschreibung eines Beispielsystems zu.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispielsystems zum Betreiben von Leuchtdioden (LEDs) gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Insbesondere zeigt 1 ein Beispielsystem 100, das ein Beleuchtungssystem für ein Automobil oder ein Beleuchtungssystem für ein Haus sein könnte, um einige wenige zu nennen. Das Beispielsystem 100 umfasst einen Beleuchtungsmikrocontroller 102. Der Beleuchtungsmikrocontroller 102 kann mit anderen Vorrichtungen kommunizieren und eine Gesamtbeleuchtungssteuerstrategie für viele LEDs innerhalb eines Systems (e.g., Automobil, Haus) implementieren. Der Beispielbeleuchtungsmikrocontroller 102 ist kommunikativ über einen Kommunikationskanal 106 mit einem Leistungswandler 104 gekoppelt. Der Kommunikationskanal 106 kann viele Formen annehmen. In einigen Fällen kann der Kommunikationskanal eine Vielzahl von Leitern sein, auf denen analoge und/oder boolesche Signale zwischen dem Beleuchtungsmikrocontroller 102 und dem Leistungswandler 104 ausgetauscht werden können. In anderen Fällen kann der Kommunikationskanal ein paralleler oder ein serieller Kommunikationsbus sein. In einer spezifischen Ausführungsform ist der Kommunikationskanal 106 ein Bus einer seriellen Peripherieschnittstelle (SPI), jedoch können andere Bussysteme und -protokolle verwendet werden (z. B. I2C-Bus, Universal Serial Bus (USB)).
  • Der Leistungswandler 104 in dem Beispielsystem ist eine Treiberschaltung, die entworfen und konstruiert ist, um Leistung bei einer Gleichspannung in eine andere Gleichspannung umzuwandeln. In dem Beispielsystem wandelt der Leistungswandler 104 Leistung von einer Spannungsquelle VDC in eine niedrigere Spannung um (basierend auf zusätzlichen Schaltungen, die unten erörtert werden) und kann somit als ein DC-DC-Leistungswandler vom Abwärtstyp bezeichnet werden. Die Funktionalität des Leistungswandlers 104 wird durch verschiedene Schaltungen (unten weiter erörtert) implementiert, die auf einem oder mehreren Halbleitersubstraten ausgebildet sind. Das Halbleitersubstrat bzw. die Halbleitersubstrate können in jeder geeigneten Form, wie einem Dual-in-line-Paket (DIP) mit 16 Pins, gepackt sein. Andere Packungskonfigurationen können ebenfalls verwendet werden.
  • In dem gezeigten System ist die Beispiellast ein Satz von LEDs 108, und der Leistungswandler 104 ist über einen Induktor 110 mit den LEDs 108 gekoppelt. Jedoch ist der Leistungswandler 104 mit einer Last eines beliebigen geeigneten Typs, wie ein Elektromagnet, ein Solenoid, eine Schwingspule oder ein Gleichstrommotor, gekoppelt. Daraus folgt, dass für induktive Lasten der separate Induktor 110 weggelassen werden kann. In dem Beispielsystem von 1 ist der Leistungswandler 104 mit einem ersten Anschluss des Induktors 110 gekoppelt, und der zweite Anschluss des Induktors 110 ist mit den LEDs 108 gekoppelt (veranschaulichend als drei in Reihe geschaltete LEDs gezeigt, jedoch können eine oder mehrere LEDs in einer beliebigen elektrischen Konfiguration verwendet werden). Da das Beispielsystem als ein Schaltleistungswandler arbeitet, stellt der Leistungswandler während mancher Abschnitte des Betriebs des Leistungswandlers 104 (z. B. ein Einschaltzyklus) dem Induktor 110 Strom bereit oder treibt Strom zu diesem, wodurch Energie in dem Feld um den Induktor 110 gespeichert wird. Während anderer Abschnitte des Betriebs stellt der Leistungswandler 104 dem Induktor 110 keinen elektrischen Strom bereit (z. B. ein Ausschaltzyklus), und während Ausschaltzyklen fließt Strom weiter durch den Induktor 110, wenn das Feld um den Induktor sich entlädt oder zusammenbricht. Während Zeiträumen, in denen den Induktor 110 entlädt, stellt die Freilaufdiode 112, die zwischen den ersten Anschluss des Induktors und der Masse oder eine gemeinsame Leitung gekoppelt ist, den Leitungsweg für den Strom des Induktors 110 bereit. In anderen Fällen kann anstelle der Freilaufdiode 112 ein Synchrongleichrichter (z. B. ein betriebsgesteuerter Feldeffekttransistor (FET)) verwendet werden. Die Schaltungskomponenten können auch einen Glättungskondensator 114 einschließen, um die den LEDs 108 bereitgestellte Ausgangsspannung zu glätten.
  • Das Beispielsystem 100 kann mit den verschiedenen Komponenten an separaten physischen Orten implementiert werden. Beispielsweise kann sich in Automobilsystemen der Beleuchtungsmikrocontroller 102 innerhalb des Fahrerhauses des Automobils befinden, während sich der Leistungswandler 104 im Motorraum befinden kann und die LEDs 108 als Scheinwerfer oder Nebelleuchten für das Automobil angeordnet sein können. In anderen Fällen kann das Beispielsystem 100 ganz oder teilweise auf einer darunter liegenden Leiterplatte (printed circuit board (PCB)) gekoppelt sein. Wie in 1 gezeigt, können sich der Beleuchtungsmikrocontroller 102, der Leistungswandler 104 und die verschiedenen Schaltungskomponenten (z. B. die Freilaufdiode 112, der Induktor 110 und der Glättungskondensator 114) auf einer einzelnen PCB 116 befinden, wobei die LEDs 108 anderswo angeordnet sind. Alternativ können die LEDs 108 auch auf der PCB 116 (wie durch die gestrichelte Erweiterung der PCB 116 von 1 gezeigt) angeordnet sein.
  • Der Leistungswandler 104 weist somit einen VDC-Eingang 118 auf, der mit der Spannungsquelle VDC gekoppelt ist (z. B. 12 Volt aus einer Autobatterie). Der Leistungswandler 104 definiert auch einen Schaltknoten 120 elektrisch zwischen der Freilaufdiode 112 und dem Induktor 110. Der Leistungswandler 104 kann optional einen Spannungserfassungseingang 122 aufweisen, der mit dem zweiten Anschluss des Induktors gekoppelt ist (d. h. gekoppelt ist, um eine Spannung zu erfassen, die den LEDs 108 bereitgestellt wird).
  • 2 zeigt ein elektrisches Blockdiagramm eines Leistungswandlers 104 gemäß mindesten einigen Ausführungsformen. Insbesondere zeigt 2, dass der Leistungswandler 104 ein Halbleitersubstrat 200 umfasst, auf dem die verschiedenen Schaltungen und Controller für den Leistungswandler 104 aufgebaut sind. Obwohl in 2 nur ein Halbleitersubstrat 200 gezeigt ist, können die verschiedenen Schaltungen auf zwei oder mehr Halbleitersubstraten implementiert sein, die gemeinsam in eine einzige gepackte Halbleitervorrichtung gepackt sind. Das Beispielsystem umfasst einen Buscontroller 202, der eine Busschnittstelle 204 definiert, über die der Buscontroller 202 konfiguriert ist, um mit anderen Vorrichtungen, wie beispielsweise dem Beleuchtungsmikrocontroller 102 (1), zu kommunizieren. Das Beispielsystem umfasst ferner eine Vielzahl von Registern 206, auf die der Buscontroller 202 zugreifen kann. Das heißt, der Buscontroller 202 und somit der Beleuchtungsmikrocontroller 102 können die Vielzahl von Registern 206 lesen und/oder beschreiben.
  • Für das Beispielsystem von 2 sind sieben Register in der Vielzahl von Registern implementiert. Ein Beispielregister ist ein Erfassungsverstärkerregister 208. In Beispielsystemen implementiert der Leistungsschalter 210 einen Erfassungs- oder Referenztransistor (unten weiter erörtert), dessen Durchlasswiderstand Ron eine bekannte Größe höher ist als der Haupttransistor (ebenfalls unten weiter erörtert) und der derart verwendet wird, dass ein Referenzstrom durch den Referenztransistor eine Spannung erzeugen kann, die im Wesentlichen die gleiche wie bei dem Haupttransistor ist. Das Erfassungsverstärkerregister 208 kann einen Wert speichern, der die Beziehung oder das Verhältnis des Stroms des Referenztransistors relativ zu dem Haupttransistor angibt. Die Register können ferner ein Ausschaltzeitregister 212 umfassen, auf das der Buscontroller 202 zugreifen kann. Das Ausschaltzeitregister 212 ist konfiguriert, um einen Wert zu speichern, der die Ausschaltzeit des an den Leistungsschalter 210 angelegten Impulssignals angibt. Ein Wellenstromregister 214 kann implementiert und durch den Buscontroller 202 zugänglich sein. Das Wellenstromregister 214 ist konfiguriert, um einen den Wellenstrom angebenden Wert zu speichern, der anfänglich durch den Beleuchtungsmikrocontroller 102 (1) über die Busschnittstelle 204 geschrieben werden kann; jedoch wird der den Wellenstrom angebende Wert in dem Wellenstromregister 214 eine Regelvariable einer Regelschleife für den Leistungswandler 104. Ein Einschaltzeitregister 216 kann implementiert werden und ist durch den Buscontroller 202 zugänglich. Das Einschaltzeitregister 216 ist konfiguriert, um einen Wert zu speichern, der eine Einschaltzeit des an den Leistungsschalter 210 angelegten Impulssignals bei dem letzten Einschalt- oder Aktivierungszyklus des an den Leistungsschalter 210 angelegten Impulssignals angibt. Ein Eingangsspannungsregister 218 kann implementiert werden und durch den Buscontroller 202 zugänglich sein. Das Eingangsspannungsregister 218 ist konfiguriert, um einen Wert zu speichern, der die Eingangsspannung VDC angibt, die dem Leistungswandler 104 zugeführt wird. Ein Ausgangsspannungsregister 220 kann implementiert werden und durch den Buscontroller 202 zugänglich sein. Das Ausgangsspannungsregister 220 ist konfiguriert, um einen Wert zu speichern, der die Ausgangsspannung des Leistungswandlers 104 angibt. Und schließlich kann ein Durchschnittsstromregister 224 implementiert werden und durch den Buscontroller 202 zugänglich sein. Das Durchschnittsstromregister 224 ist konfiguriert, um einen Wert zu speichern, der einen Durchschnittsstrom angibt, der den LEDs 108 durch den Leistungswandler 104 bereitgestellt wird. In Beispielsystemen ist der Wert, der den Durchschnittsstrom angibt, der Sollwert der Regelschleife für den Leistungswandler 104.
  • Der Leistungswandler 104 umfasst den Leistungsschalter 210. Der Leistungsschalter 210 definiert einen Gate-Eingang 226. Insbesondere umfasst der Leistungsschalter 210 einen Haupttransistor 228, dessen Drain über den VDC-Eingang 118 mit VDC gekoppelt ist und dessen Source über den Schaltknoten 120 und den Induktor 110 mit den LEDs 108 gekoppelt ist. Der Leistungsschalter 210 umfasst ferner einen Referenztransistor 230, dessen Drain ebenfalls mit VDC gekoppelt ist. In Beispielsystemen ermöglichen, wenn der Gate-Eingang 226 aktiviert ist, sowohl der Haupttransistor 228 als auch der Referenztransistor 230 einen Stromfluss von Drain zu Source. In anderen Systemen kann der Referenztransistor 230 dauerhaft leitend sein. Laststrom wird durch den Haupttransistor 228 gezogen und erzeugt eine Spannung proportional zu dem Laststrom. Ein bekannter Referenzstrom wird durch den Referenztransistor 230 (mit X-mal größerem Ron als der Haupttransistor) gezogen, welcher eine Referenzspannung erzeugt. Der Komparator vergleicht diese zwei Spannungen. Der Komparator schaltet um, wenn die Spannungen gleich sind, was bedeutet, dass der Laststrom das X-Fache des Referenzstroms beträgt. Diese Information wird dann verwendet, um die PWM-Aktivität zu steuern. In einigen Systemen kann das Verhältnis des Stromflusses zwischen dem Haupttransistor 228 und dem Referenztransistor 230 einstellbar oder justierbar sein, und in solchen Systemen wird das Verhältnis des Stroms (1:X) durch den in das Erfassungsverstärkerregister 208 geschriebenen Wert gesteuert, wobei das Erfassungsverstärkerregister 208 mit einem Steuereingang 232 des Leistungsschalters 210 gekoppelt ist.
  • Noch immer bezugnehmend auf 2 umfasst der Beispielleistungswandler 104 ferner einen Regelcontroller 234. Der Regelcontroller 234 erzeugt Steuersignale, die innerhalb des Leistungswandlers 104 verwendet werden, und in einigen Fällen implementiert der Regelcontroller 234 die Regelschleife (z. B. einen Proportional-Integral-Differential(PID)-Controller 239), um den durch den Leistungswandler erzeugten Durchschnittsstrom zu steuern. Somit ist der Regelcontroller 234 mit dem Gate-Eingang 226 des Leistungsschalters 210 gekoppelt. Der Regelcontroller 234 ist konfiguriert, um von dem Beleuchtungsmikrocontroller 102 (1) eine Angabe der Ausschaltzeit zu zu empfangen. In dem Beispielsystem wird die Angabe der Ausschaltzeit von dem Ausschaltzeitregister 212 empfangen, das mit dem Regelcontroller 234 gekoppelt ist. Der Regelcontroller 234 ist konfiguriert, um ein Impulssignal am Gate-Eingang 226 des Leistungsschalters 210 zu erzeugen, wobei die deaktivierte Zeit des Impulssignals auf der Angabe der Ausschaltzeit basiert, und wobei die aktivierte Zeit des Impulssignals auf dem in dem Durchschnittsstromregister 224 gespeicherten Wert, der den Durchschnittsstrom angibt, und dem jüngsten in dem Wellenstromregister 214 gespeicherten Wert, der den Wellenstrom angibt, basiert. Wie in 2 gezeigt, ist das Durchschnittsstromregister 224 nicht direkt mit der Regelcontroller 234 gekoppelt. Die Steuerbeziehung zwischen dem Wert, der die Ausschaltzeit angibt, dem Wert, der den Durchschnittsstrom angibt, und dem Impulssignal wird nachstehend nach der Einführung anderer Schaltungskomponenten des Leistungswandlers 104 in größerem Detail diskutiert.
  • Der Beispielleistungswandler 104 umfasst ferner ein Komparatorsystem 236, das einen ersten Eingang 238, einen zweiten Eingang 240 und einen Komparatorausgang 242 aufweist. Der erste Eingang 238 ist mit der Source des Haupttransistors 228 gekoppelt, und der zweite Eingang 240 ist mit der Source des Referenztransistors 230 gekoppelt. Der Komparatorausgang 242 ist mit dem Regelcontroller 234 gekoppelt. Das Beispielsystem umfasst ferner einen Stromschalter 244 mit einem Steuereingang 250, einem ersten Schaltanschluss 246 und einem zweiten Schaltanschluss 248. Der erste Schaltanschluss 246 ist mit der Source des Referenztransistors 230 (und dem zweiten Eingang 240) gekoppelt. Der Steuereingang 250 des Stromschalters 244 ist mit dem Regelcontroller 234, und insbesondere einem Schaltcontroller 252 innerhalb des Regelcontrollers 234, gekoppelt.
  • Das Beispielsystem umfasst ferner eine Stromquelle 266, die mit dem zweiten Schaltanschluss 248 des Stromschalters 244 gekoppelt ist. Die Stromquelle 266 weist einen Steuereingang 268 auf, der den gesteuerten Stromfluss durch die Stromquelle 266 einstellt.
  • In dem Beispielsystem von 2 ist der Steuereingang 268 mit dem in dem Wellenstromregister 214 gespeicherten Wert, der den Wellenstrom angibt, gekoppelt. Das System umfasst ferner eine zweite Stromquelle 270, die mit dem zweiten Komparatoreingang 240 gekoppelt ist. Die Stromquelle 270 weist einen Steuereingang 272 auf, der den gesteuerten Stromfluss durch die Stromquelle 270 einstellt. In dem Beispielsystem von 2 ist der Steuereingang 272 mit dem in dem Durchschnittsstromregister 224 gespeicherten Wert, der den Durchschnittsstrom angibt, gekoppelt.
  • Noch immer bezugnehmend auf 2 umfasst der Beispielleistungswandler 104 auch einen Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 288 mit einem analogen Eingang 290 und einem digitalen Ausgang 292. Der analoge Eingang 290 ist mit VDC gekoppelt (wie durch die Blase „B“ gezeigt). Der digitale Ausgang 292 ist mit dem Eingangsspannungsregister 218 gekoppelt. Der A/D-Wandler 288 aktualisiert somit kontinuierlich das Eingangsspannungsregister 218 mit der Eingangsspannung, die dem Leistungswandler 104 bereitgestellt wird. Der Beispielleistungswandler 104 umfasst auch einen A/D-Wandler 294 mit einem analogen Eingang 296 und einem digitalen Ausgang 298. Der analoge Eingang 296 ist mit der Ausgangsspannung des Wandlers gekoppelt, und insbesondere mit dem Knoten zwischen dem Induktor 110 und den LEDs 108 (wie durch die Blase „C“ gezeigt). Der digitale Ausgang 298 ist mit dem Ausgangsspannungsregister 220 gekoppelt. Der A/D-Wandler 294 aktualisiert somit kontinuierlich das Ausgangsspannungsregister 220 mit der Ausgangsspannung, die durch den Leistungswandler 104 bereitgestellt wird.
  • Der Beispielleistungswandler 104 wird als Durchschnittsstromcontroller betrieben. Die Patentschrift beschreibt den Aufbau und Betrieb als einen Durchschnittsstromcontroller, um ein Verständnis des Betriebs des Komparatorsystems 236 mitzuteilen. Insbesondere stellt der Beleuchtungsmikrocontroller 102 (1) anfänglich bestimmte Informationen für die Vielzahl von Registern 206 bereit, die von dem System verwendet werden. Zum Beispiel kann der Beleuchtungsmikrocontroller 102 in das Erfassungsverstärkerregister 208 einen Wert schreiben, der das Verhältnis der Ströme des Haupttransistors 228 und des Referenztransistors 230 angibt, sodass der Leistungsschalter 210 das gewünschte Verhältnis implementiert. Als Nächstes ist für einen bestimmten Systemaufbau (z. B. Induktivität des Induktors und erwartete Ausgangsspannung) die Ausschaltzeit des dem Leistungsschalter 210 bereitgestellten Impulssignals konstant, und somit kann der Beleuchtungsmikrocontroller 102 in das Ausschaltzeitregister 212 einen Wert schreiben, der die Ausschaltzeit angibt. Der Wert, der die Ausschaltzeit angibt, ist mit einem Ausschaltzeitgeber 235 gekoppelt, der dem Impulstreiber 237 ein Zeitgebersignal bereitstellt. In einigen Ausführungsformen kann die von dem Ausschaltzeitgeber 235 erzeugte Ausschaltzeit umgekehrt proportional zu VLED sein (z. B. Spannung am Ausgang des Wandlers, markiert als „C“), um die Wellen konstant zu halten, wenn sich die Ausgangsspannung ändert. Im Betrieb liefert der Impulstreiber 237 das Impulssignal zu dem Gate-Eingang 226, und die deaktivierte Zeit des Impulssignals ist konstant und wird durch den Ausschaltzeitgeber 235 eingestellt (und somit der Wert, der die Ausschaltzeit in dem Ausschaltzeitregister 212 angibt). Der Beleuchtungsmikrocontroller 102 kann ferner einen Anfangswert in das Wellenstromregister 214 schreiben. Wie oben erwähnt, ist jedoch der Wert, der in dem Wellenstromregister 214 gespeichert wird, die Regelvariable innerhalb einer Regelschleife, die den Durchschnittsstrom steuert, und somit variiert der Wert innerhalb des Wellenstromregisters 214 während des Betriebs. In einem Beispielsystem aktualisiert, sobald der Leistungswandler 104 betriebsbereit ist, der PID-Controller 239 (veranschaulichend innerhalb des Regelcontrollers 234 gezeigt) den Wert in dem Wellenstromregister 214 am Ende jedes Einschaltzyklus als Teil der Regelung des Durchschnittsstroms in einer geschlossenen Schleife.
  • Der Beleuchtungsmikrocontroller 102 kann ferner in das Durchschnittsstromregister 224 einen Wert schreiben, der einen Durchschnittsstrom angibt, der effektiv der Sollwert für die durch den Leistungswandler 104 implementierte Steuerung ist. Somit erzeugt die Stromquelle 266, wie ausdrücklich in 2 gezeigt, einen Strom, der sich auf den Wellenstrom bezieht, und die Stromquelle 270 erzeugt somit einen Strom, der sich auf den Durchschnittsstrom bezieht, und diese zwei Stromquellen spielen eine Rolle beim Einstellen der Einschaltzeit des Impulssignals, das dem Gate-Eingang 226 des Leistungsschalters 210 bereitgestellt wird (durch den Betrieb des Komparatorsystems 236 und unten weiter erörtert).
  • 3 zeigt ein Taktdiagramm gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Insbesondere zeigt das Diagramm 300 den Induktorstrom in Abhängigkeit von der Zeit und insbesondere über etwa 1,5 Schaltperioden. Es wird angemerkt, dass der Induktorstrom in dem Beispielleistungswandler 104 tatsächlich nicht gemessen wird, sondern dass das Diagramm zu Zwecken der Erläuterung bereitgestellt wird. Das Diagramm 302 zeigt den Strom durch den Haupttransistor 228 in Abhängigkeit von der Zeit. Das Diagramm 304 zeigt eine Vielzahl von booleschen Beispielsignalen innerhalb des Systems und zeigt insbesondere das dem Gate-Eingang 226 des Leistungsschalters 210 bereitgestellte Impulssignal 306, das dem Steuereingang 250 des Stromschalters 244 bereitgestellte Schaltsignal 308 und ein von dem Komparatorsystem 236 erzeugtes Vergleichssignal 310.
  • Gleichzeitig bezugnehmend auf 2 und 3 (und insbesondere die Diagramme 300 und 304) wird bei Ablauf des Ausschaltzeitgebers 235 (Zeitpunkt 320) das Impulssignal 306 durch den Impulstreiber 237 aktiviert. Der Leistungsschalter 210 wird somit aktiviert, und der Strom durch den Induktor beginnt anzusteigen, wie im Diagramm 300 gezeigt. Nach einer endlichen Zeitdauer, die als tON bezeichnet wird, erreicht der Strom durch den Induktor einen Spitzenwert, der im Diagramm 300 als IMAX bezeichnet wird. Wenn der Induktorstrom zum Zeitpunkt 322 IMAX erreicht, wird das Impulssignal 306 deaktiviert (d. h., der Leistungsschalter 210 wird nichtleitend), und der Ausschaltzeitgeber 235 wird ausgelöst, wodurch die nächste feste Ausschaltzeit erzwungen wird, die in 3 als tOFF bezeichnet wird. Für eine konstante Eingangsspannung und eine konstante Ausgangsspannung sollten, wenn der Last ein stationärer Strom bereitgestellt wird, die Einschaltzeit tON und die Ausschaltzeit tOFF konstant sein. Jedoch können variierende physikalische Bedingungen (z. B. Außentemperatur, Temperatur der LEDs 108, Anzahl von LEDs 108 im Betrieb, Eingangsspannung) eine Änderung des Betriebs des Leistungswandlers 104 bewirken, um den Sollwert-Durchschnittsstrom zu speichern. Zum Beispiel können Schwankungen der Umgebungstemperatur die wirksame Induktivität des Induktors 110 ändern. Umgebungstemperaturschwankungen können die Impedanz der Verdrahtung zu den LEDs ändern. Die Eingangsspannung kann variieren. Um den Sollwert-Durchschnittsstrom bereitzustellen, steuert der Leistungswandler die tON-Zeit durch Einstellen des IMAX-Pegels.
  • Die Einschaltzeit tON kann konzeptionell in eine erste Periode t1 und eine zweite Periode t2 unterteilt werden, wie in 3 gezeigt. Die erste Periode t1 beginnt, wenn das Impulssignal 306 aktiviert wird und der Leistungsschalter 210 leitend wird, und die erste Periode endet, wenn der Strom durch den Induktor einen Mittelpunktstrom 318 erreicht. Die zweite Periode t2 beginnt, wenn der Strom durch den Induktor den Mittelpunktstrom 318 trifft, und endet, wenn der Strom den Spitzenstrom IMAX zum Zeitpunkt 322 erreicht. Wenn die Zeitlänge der ersten Periode t1 mit der Zeitlänge der zweiten Periode t2 übereinstimmt, wird mathematisch berechnet, dass der Mittelpunktstrom 318 der Durchschnittsstrom IAVG ist, der den LEDs 108 bereitgestellt wird. Der Leistungswandler 104 überwacht somit die Länge der ersten Periode t1 und die Länge der zweiten Periode t2 und regelt das System, damit t1 im stabilen Betrieb mit t2 übereinstimmt.
  • Wie oben erwähnt, ist in dem Beispielsystem der Wellenstrom die geregelte Variable, die moduliert wird, um einen Sollwert-Durchschnittsstrom zu steuern. Die Beziehung zwischen dem Wellenstrom, dem Strom IAVG und dem Strom IMAX ist im Diagramm 300 gezeigt. Insbesondere ist im stabilen Betrieb der Spitze-zu-Spitze-Stromwert doppelt so groß wie der Wellenstrom (d. h. 2 * IRIP), wie veranschaulicht. Es folgt, dass die Beziehung zwischen dem Wellenstrom und IMAX darin besteht, dass IMAX gleich IAVG plus IRIP ist. Konzeptionell stellt dann während Übergangszyklen, wenn t1 in einem Einschaltzyklus tON nicht gleich t2 ist, das System 100 den Wert in dem Wellenstromregister 214, der den Wellenstrom angibt, in dem Versuch ein, zu erzwingen, dass t1 im nächsten Einschaltzyklus gleich t2 ist. Wenn beispielsweise t1 in einem ersten Einschaltzyklus des Impulssignals größer als t2 ist, wird der Wert, der den Wellenstrom angibt, erhöht (d. h., IMAX wird erhöht) in dem Versuch, t2 im nächsten Einschaltzyklus des Impulssignals zu verlängern. Umgekehrt wird, wenn t1 in einem ersten Zyklus des Impulssignals kleiner als t2 ist, der Wert, der den Wellenstrom angibt, verringert (d. h., IMAX wird verringert) in dem Versuch, t2 im nächsten Einschaltzyklus zu verkürzen.
  • Vor einem Hinwenden zu der Beispielimplementierung einer Messung von t1 und t2 durch den Leistungswandler 104 wird die Aufmerksamkeit kurz auf das Diagramm 302 gelenkt. Wiederum zeigt das Diagramm 302 den Strom durch den Haupttransistor 228. Wenn das Impulssignal 306 aktiviert wird, werden sowohl der Referenztransistor 230 als auch der Haupttransistor 228 leitend. Aufgrund parasitärer Kapazitäten innerhalb des Systems 100 kann es anfänglich einen hohen Einschaltstrom durch den Haupttransistor 228 geben, der in einigen Fällen sogar den erwarteten Durchschnittsstrom IAVG oder sogar IMAX überschreiten kann. Der Einschaltstrom gibt nicht wirklich einen Induktorstrom an (wie durch das Diagramm 300 gezeigt), und somit implementiert das Beispielsystem, um falsche Anzeigen durch das Komparatorsystem 236 zu vermeiden, eine Austastzeit tBLANK.
  • Gemäß Beispielausführungsformen wird die Einschaltzeit tON durch den Leistungswandler durch eine Kombination des Komparatorsystems 236, des Stromschalters 244 und der Stromquellen 266 und 270 gemessen. Insbesondere ist der Stromschalter 244 während der Periode t1 ausgeschaltet oder nichtleitend. Somit ist von den zwei Stromquellen 266 und 270 nur die zweite Stromquelle 270 mit dem zweiten Eingang 240 gekoppelt, und wie in 2 gezeigt, treibt die Stromquelle 270 einen Strom proportional zu dem in dem Durchschnittsstromregister 224 gespeicherten Wert, der den Durchschnittsstrom angibt (d. h. dem Sollwert-Durchschnittsstrom). Das Komparatorsystem 236 vergleicht somit die Spannung an der Source des Haupttransistors 228 (die Spannung ist proportional zum Strom durch den Haupttransistor 228) mit einer Spannung an der Source des Referenztransistors 230 (die Spannung, die durch die Stromquelle 270 fixiert ist). Wenn sich die Spannungen kreuzen (was anzeigt, dass IAVG erreicht wurde), aktiviert das Komparatorsystem 236 den Komparatorausgang 242, wie durch das Vergleichssignal 310 gezeigt. Sobald das Vergleichssignal 310 aktiviert ist, aktiviert der Regelcontroller 234 den Steuereingang 250 des Stromschalters 244, wodurch der Stromschalter 244 geschlossen oder leitend gemacht wird.
  • Das Leitendmachen des Stromschalters 244 schaltet die erste Stromquelle 266 in die mit dem zweiten Eingang 240 gekoppelte Schaltung. Das Vergleichssignal 310 am Komparatorausgang 242 wird somit wieder deaktiviert, und das Komparatorsystem 236 vergleicht weiterhin die Spannung an der Source des Haupttransistors 228 mit einer Spannung an der Source des Referenztransistors 230 (die Spannung, die durch die Stromquellen 266 und 270 fixiert wird). Wenn sich die Spannungen kreuzen (was anzeigt, dass IMAX erreicht wurde), aktiviert das Komparatorsystem 236 wieder den Komparatorausgang 242, wie durch das Vergleichssignal 310 gezeigt. Die zweite Aktivierung des Vergleichssignals 310 signalisiert das Ende des Einschaltzyklus tON und den Beginn des Ausschaltzyklus tOFF. Zum Zwecke der Steuerung wird jedoch die Zeit t1 durch den Regelcontroller 234 als die Zeit zwischen der Aktivierung des Impulssignals 306 (oder äquivalent dem Ablauf des Ausschaltzeitgebers) und der ersten Aktivierung des Vergleichssignals 310 gemessen. Die Zeit t2 wird durch die Zeit zwischen der ersten und der zweiten Aktivierung des Vergleichssignals 310 gemessen.
  • In einigen Beispielsystemen empfängt der PID-Controller 239 Angaben der Zeitperioden t1 und t2 und nimmt nach Bedarf Einstellungen an dem Wert in dem Wellenstromregister 214, der den Wellenstrom angibt, vor, um t1 und t2 auszugleichen und somit den Sollwert-Durchschnittsstrom bereitzustellen. In anderen Fällen können jedoch Vorrichtungen außerhalb des Leistungswandlers 104, wie beispielsweise der Beleuchtungsmikrocontroller 102, verschiedene Werte aus der Vielzahl von Registern 206 lesen und die Regelschleifenaspekte implementieren. Beispielsweise kann der Beleuchtungsmikrocontroller 102: einen Wert, der den Durchschnittsstrom angibt, in den Leistungswandler schreiben; einen Wert, der den Wellenstrom angibt, in den Leistungswandler schreiben; und rekursiv Werte lesen, die t1 und t2 angeben (in Registern für t1 und t2, die nicht spezifisch gezeigt sind). Insbesondere kann in einem Beispielsystem, in dem sich die Regelschleife außerhalb des Leistungswandlers 104 befindet, der Schaltcontroller 252 einen Wert, der t1 angibt, und einen Wert, der t2 angibt, in ein oder mehrere Register schreiben. Der Beleuchtungsmikrocontroller 102 kann somit die Werte, die t1 und t2 angeben, über die Busschnittstelle 204 von dem Einschaltzeitregister 216 lesen und dann einen aktualisierten Wert, der den Wellenstrom angibt, in das Wellenstromregister 214 schreiben, um den IMAX-Strom in dem nächsten Schaltzyklus zu steuern. In einer anderen Ausführungsform, in der sich die Regelschleife außerhalb des Leistungswandlers 104 befindet, kann der Schaltcontroller 252 einen Zustand, der einen Vergleich von t1 und t2 angibt, in das Einschaltzeitregister 216 schreiben (z. B. einen Bitwert zusätzlich zu der gemessenen Einschaltzeit).
  • Erneut wird Bezug auf 2 genommen. Das Komparatorsystem 236 spielt somit eine zentrale Rolle beim Betrieb des Leistungswandlers 104. Mängel beim Betrieb des Komparatorsystems 236 können sich darin manifestieren, dass der Gesamtleistungswandler 104 den LEDs 108 mehr oder weniger als den Sollwert-Durchschnittsstrom bereitstellt. Die Beispielausführungsformen dieser Anmeldung sind auf eine Verbesserung der Leistung des Komparatorsystems 236 gerichtet. Noch genauer sind die Beispielausführungsformen auf das Kompensieren der Funktionalität des Komparatorsystems 236 für Ausbreitungsverzögerungen durch einen Komparator innerhalb des Komparatorsystems 236 und/oder das Kompensieren der Funktionalität des Komparatorsystems 236 für einen DC-Offset eines Komparators innerhalb des Komparatorsystems 236 gerichtet.
  • Insbesondere und wie oben erörtert, aktiviert das Komparatorsystem 236 im Betrieb seinen Komparatorausgang 242, wenn die Spannung am ersten Eingang 238 durch die Spannung am zweiten Eingang 240 abfällt. Tatsächlich findet die Aktivierung zweimal in jedem Einschaltzyklus ton statt, beispielsweise einmal, wenn die Spannung das Passieren des IAVG-Mittelpunktstroms 318 (3) anzeigt, und ein zweites Mal, wenn die Spannung das Passieren des Stroms IMAX anzeigt. Im Idealfall sind die Spannungen zwischen dem ersten und dem zweiten Eingang 238 und 240 identisch, wenn der Komparatorausgang 242 aktiviert ist. Jedoch haben die Erfinder dieser Patentschrift festgestellt, dass aufgrund einer Ausbreitungsverzögerung durch einen Komparator des Komparatorsystems 236 und eines DC-Offsets innerhalb des Komparatorsystems 236 die tatsächliche Spannung am ersten Eingang 238 sich basierend darauf, wie schnell der Strom durch den Haupttransistor 228 ansteigt, auf einer Verzögerung durch den Komparator des Komparatorsystems 236 und/oder auf dem DC-Offset des Komparators des Komparatorsystems 236 von der Spannung am zweiten Eingang 240 unterscheiden wird. Daraus folgt, dass der tatsächliche Durchschnittsstrom höher oder niedriger als der gewünschte Sollwert-Durchschnittsstrom sein kann.
  • 4 zeigt ein Taktdiagramm gemäß mindestens einigen Ausführungsformen, und um ein Beispielproblem in Verbindung mit einer Ausbreitungsverzögerung durch das Komparatorsystem 236 zu zeigen. Insbesondere zeigt das Diagramm 400 den Induktorstrom in Abhängigkeit von der Zeit und insbesondere über etwa 1,5 Schaltperioden. Wieder wird in Beispielausführungsformen der Induktorstrom nicht tatsächlich durch den Leistungswandler 104 gemessen, sondern das Diagramm wird zu Zwecken der Erläuterung bereitgestellt. Das Diagramm 404 zeigt das dem Gate-Eingang 226 des Leistungsschalters 210 bereitgestellte Impulssignal 306, das Diagramm 406 zeigt das dem Steuereingang 250 des Stromschalters 244 bereitgestellte Schaltsignal 308, und das Diagramm 408 zeigt das von dem Komparatorsystem 236 erzeugte Vergleichssignal 310.
  • Wenn es keine Ausbreitungsverzögerung durch das Komparatorsystem 236 gäbe, würde das Vergleichssignal 408 anfänglich zum Zeitpunkt 410 aktiviert, wenn der Strom durch den Induktor mit dem Durchschnittsstrom IAVG übereinstimmt. In ähnlicher Weise würde, wenn es keine Ausbreitungsverzögerung durch das Komparatorsystem 236 gäbe, das Vergleichssignal 408 zum Zeitpunkt 412 aktiviert, wenn der Strom durch den Induktor mit dem Spitzenstrom IMAX übereinstimmt. Jedoch bewirkt in jedem Fall die endliche Zeitdauer, die ein Komparator benötigt, um seinen Komparatorausgang zu aktivieren, wenn sich die Eingänge kreuzen, dass die Aktivierungen des Komparatorausgangs verzögert werden. Im Falle der mit dem Erreichen von IAVG verbundenen Aktivierung wird der Vergleichsausgang 242 später aktiviert, wie durch den Stern 414 und die zur Verdeutlichung übertrieben dargestellte Verzögerung gezeigt. Im Falle der mit dem Erreichen von IMAX verbundenen Aktivierung wird der Vergleichsausgang 242 später aktiviert, wie durch den Stern 416 und die zur Verdeutlichung übertrieben dargestellte Verzögerung gezeigt. Das Ergebnis dieses Beispiels ist, dass die Zeitlänge des Einschaltzyklus tON länger ist als gewünscht, was bedeutet, dass der bereitgestellte Durchschnittsstrom größer ist als gewünscht. Ein Komparator mit einem DC-Offset ungleich null kann sich ebenso darauf auswirken, wann der Regelcontroller 234 den Komparatorausgang 242 als von deaktiviert zu aktiviert übergehend betrachtet.
  • Es wird zu 2 zurückgekehrt. Verschiedene Beispielausführungsformen reduzieren oder eliminieren die mit Ausbreitungsverzögerung und/oder DC-Offsets verbundenen Probleme. Insbesondere vergleicht während Zeitperioden, in denen der Leistungswandler 104 in einem ersten Einschaltzyklus Strom durch den Induktor 110 treibt, ein Komparator innerhalb des Komparatorsystems 236 das Strom durch den Induktor anzeigende (mit dem ersten Eingang 238 gekoppelte) Signal mit einem Schwellenwert, der an den zweiten Eingang 240 angelegt ist (über die Stromquellen 266 und/oder 270). Der Komparator aktiviert den Komparatorausgang 242 als Reaktion darauf, dass das Strom anzeigende Signal den Schwellenwert erreicht. Das Komparatorsystem 236 tastet eine Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang 238 und 240 ab, wobei das Abtasten auf eine Aktivierung des Komparatorausgangs 242 anspricht, und wobei die Differenzspannung eine Ausbreitungsverzögerung durch den Komparator und/oder einen DC-Offset des Komparators anzeigt. Das Komparatorsystem kompensiert dann den Komparator innerhalb des Komparatorsystems 236 in einem zweiten Einschaltzyklus für die Kompensationsverzögerung basierend auf der Differenzspannung derart, dass die Aktivierung des Komparatorausgangs 242 zeitlich mit dem Punkt, an dem die Signale am ersten und am zweiten Eingang 238 und 240 sich treffen oder übereinstimmen, übereinstimmt oder genauer übereinstimmt. In einigen Beispielverfahren und -systemen wird das Abtasten der Differenzspannung durchgeführt, wenn der Komparatorausgang 242 in Verbindung mit dem Vergleichen des Stroms durch den Induktor anzeigenden Signals mit dem Schwellenwert, welcher der das Ende des Einschaltzyklus auslösende Spitzenstrom-Schwellenwert IMAX ist, aktiviert wird. In anderen Fällen tasten die Beispielverfahren und -systeme ab, wann der Komparatorausgang 242 in Verbindung mit dem Vergleichen des Strom durch den Induktor anzeigenden Signals mit dem Schwellenwert, welcher der Durchschnittsstrom-Schwellenwert IAVG ist, aktiviert wird. In Fällen, in denen die Abtastung bei dem Durchschnittsstrom-Schwellenwert stattfindet, findet die Kompensation nach dem Ende des Einschaltzyklus statt (z. B. innerhalb des zusammenhängenden Ausschaltzyklus).
  • 5 zeigt, in einem Teilblockdiagramm und in teilweise schematischer Form, ein Komparatorsystem 236 gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Insbesondere umfasst das Beispielkomparatorsystem 236 einen Komparator 500, eine Abtast-Halte-Schaltung 502, einen Fehlercontroller 504 und ein logisches UND-Gate 506. Alle werden der Reihe nach behandelt.
  • Der Komparator 500 definiert einen nicht invertierenden Eingang 508, einen invertierenden Eingang 510, einen Kompensationseingang 512 und einen Ausgang 514. In dem Beispielsystem ist der invertierende Eingang 510 direkt mit dem ersten Eingang 238 gekoppelt, der nicht invertierende Eingang 508 ist direkt mit dem zweiten Eingang 240 gekoppelt, und der Ausgang 514 ist direkt mit dem Komparatorausgang 242 gekoppelt. Der Kompensationseingang 512 in dem Beispielsystem ist ein Differenzeingang, der eine erste Verbindung 516 und eine zweite Verbindung 518 definiert. In anderen Fällen kann ein einziger Eingang für den Kompensationseingang 512 verwendet werden (z. B. ein einziger Eingang, der zu einer Referenzspannung, wie Masse, referenziert wird). Die Kompensation, die durch den Komparator 500 basierend auf den dem Kompensationseingang 512 bereitgestellten Signalen implementiert wird, kann viele Formen annehmen. Beispielsweise kann der Kompensationseingang 512 ein Eingang sein, der verwendet wird, um den Ausgang 514 des Komparators auf null zu bringen, kann jedoch auch verwendet werden, um die Ausbreitungsverzögerung zu adressieren, wie oben erörtert (z. B. Bereitstellen eines DC-Offsets ungleich null, um die Kompensation der Ausbreitungsverzögerung teilweise oder vollständig zu implementieren). In anderen Fällen kann das an den Kompensationseingang 512 angelegte Signal verwendet werden, um an den invertierenden Eingang 510, den nicht invertierenden Eingang 508 oder beide eine Vorspannung anzulegen. Beispielsweise kann das Kompensationssignal verwendet werden, um dem Strom durch den Induktor anzeigenden Signal eine positive Vorspannung derart bereitzustellen, dass das Signal den Schwellenwert früher kreuzt und der Vergleichsausgang 242 früher aktiviert wird, wodurch eine Verzögerung durch den Komparator 500 kompensiert wird.
  • Das Beispielkomparatorsystem 236 umfasst ferner die Abtast-Halte-Schaltung 502. Die Abtast-Halte-Schaltung definiert einen Triggereingang 520, einen ersten Abtasteingang 522, einen zweiten Abtasteingang 524 und einen Abtastausgang 526. In Beispielsystemen ist der Abtastausgang 526 ein Differenzausgang, der eine erste Verbindung 528 und eine zweite Verbindung 530 umfasst. In anderen Fällen kann ein einziger Ausgang aus der Abtast-Halte-Schaltung 502 verwendet werden (z. B. ein einziger Ausgang, der zu einer Referenzspannung, wie Masse, referenziert wird). Die Abtast-Halte-Schaltung 502 ist in Beispielsystemen konfiguriert, um eine Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Abtasteingang 522 und 524 (entsprechend der Differenzspannung über dem ersten Eingang 238 und dem zweiten Eingang 240) abzutasten, wobei die Abtastung auf eine Aktivierung des Triggereingangs 520 anspricht. Die Abtast-Halte-Schaltung 502 ist ferner konfiguriert, um die Differenzspannung an den Abtastausgang 526 anzulegen, in einigen Fällen als Reaktion auf eine Deaktivierung des Triggereingangs 520.
  • Die Abtast-Halte-Schaltung 502 tastet die Differenzspannung während eines Einschaltzyklus des an den Leistungsschalter 210 angelegten Impulssignals ab (2). Genauer tastet in einigen Beispielsystemen die Abtast-Halte-Schaltung 502 die Differenzspannung ab, wenn der Komparatorausgang 242 in Verbindung damit aktiviert wird, dass der Induktorstrom den Durchschnittsstrom IAVG erreicht. Somit kann der Triggereingang 520 mit dem Komparatorausgang 242 gekoppelt sein. In anderen Beispielsystemen ist die Abtast-Halte-Schaltung 502 konfiguriert, um die Differenzspannung bei Beendigung eines Einschaltzyklus (z. B. bei Deaktivierung des an den Leistungsschalter 210 angelegten Impulssignals) abzutasten. Genauer kann die Abtast-Halte-Schaltung 502 die Differenzspannung abtasten, wenn der Komparatorausgang 242 in Verbindung damit aktiviert wird, dass der Induktorstrom den Spitzenstrom IMAX erreicht. Der Regelcontroller 234 (2) kann über den Abtaststeuereingang 532, der mit dem logischen UND-Gate 506 gekoppelt ist, zusammen mit dem Komparatorausgang 242 direkt oder indirekt bestimmen, wann die Abtastung erfolgt. Der Regelcontroller 234 kann somit eine Aktivierung des Komparatorausgangs 242 maskieren, um die Aktivierung des Triggereingangs 520 selektiv zu steuern. In einer Beispielausführungsform ist der Abtaststeuereingang 532 mit dem Steuereingang 250 des Stromschalters 244 derart gekoppelt, dass nur die Aktivierung des Komparatorausgangs 242 in Verbindung damit, dass der Induktorstrom den Spitzenstrom IMAX erreicht, zum Triggern der Abtast-Halte-Schaltung 502 verwendet wird. In noch anderen Ausführungsformen tastet die Abtast-Halte-Schaltung 502 die Differenzspannung sowohl an der IAVG- als auch an der IMAX-Kreuzung ab, und wobei das am Abtastausgang 526 bereitgestellte Signal eine Kombination (z. B. ein Durchschnitt) der Differenzspannungen jeder Abtastung ist. In anderen Ausführungsformen tastet die Abtast-Halte-Schaltung 502 die Differenzspannung sowohl an der IAVG- als auch an der IMAX-Kreuzung ab und kompensiert basierend auf jeder Abtastung unabhängig.
  • Noch immer bezugnehmend auf 5 schließt das Komparatorsystem 236 ferner den Fehlercontroller 504 ein. Der Beispielfehlercontroller 504 definiert einen Fehlereingang 534, einen Steuerausgang 536 und in einigen Fällen einen Triggereingang 650. In Beispielsystemen ist der Fehlereingang 534 ein Differenzeingang, der eine erste Verbindung 538 und eine zweite Verbindung 540 umfasst. In anderen Fällen kann ein einziger Fehlereingang verwendet werden (z. B. ein einziger Eingang, der zu einer Referenzspannung, wie Masse, referenziert wird). In ähnlicher Weise kann der Steuerausgang 536 ein Differenzausgang sein, der eine erste Verbindung 542 und eine zweite Verbindung 544 umfasst. In anderen Fällen kann ein einziger Steuerausgang verwendet werden (z. B. ein einziger Ausgang, der zu einer Referenzspannung, wie Masse, referenziert wird). Der Fehlereingang 534 ist mit dem Abtastausgang 526 der Abtast-Halte-Schaltung 502 gekoppelt. Der Steuerausgang 536 ist mit dem Kompensationseingang 512 des Komparators 500 gekoppelt. Wie nachstehend ausführlicher erörtert wird, kann das Komparatorsystem 236 zusätzlich zum Kompensieren des Komparators 500 für Ausbreitungsverzögerungsprobleme den Komparator 500 auch für einen DC-Offset kompensieren, und zu diesem Zweck definiert der Fehlercontroller 504 auch einen Abtasteingang 546, der mit dem Komparator 500 gekoppelt ist. In einigen Fällen kann der Abtasteingang 546 wie gezeigt mit dem Komparatorausgang 242 gekoppelt sein, jedoch kann in anderen Fällen der Abtasteingang 546 mit einem beliebigen Signal, aus dem der DC-Offset bestimmt werden kann, wie aus einem Zwischenstufenausgang des Komparators 500, gekoppelt sein.
  • Der Fehlercontroller 504 ist konfiguriert, um basierend auf der Differenzspannung über einen oder mehrere Zyklen des an den Leistungsschalter 210 angelegten Impulssignals ein Kompensationssignal am Steuerausgang 536 zu liefern (2). Das Kompensationssignal kompensiert den Komparator 500 für eine Ausbreitungsverzögerung durch den Komparator 500. Genauer tastet in einigen Beispielsystemen die Abtast-Halte-Schaltung 502 die Differenzspannung während eines ersten Einschaltzyklus ab (z. B. an dem Punkt IAVG, an dem Punkt IMAX oder an beiden) und leitet ein Signal, das eine Differenzspannung darstellt, an den Fehlercontroller 504 weiter. Der Fehlercontroller 504 liefert wiederum das Kompensationssignal während eines zweiten Einschaltzyklus nach dem ersten Einschaltzyklus. In einigen Fällen ist der nachfolgende Einschaltzyklus ein unmittelbar nachfolgender Einschaltzyklus, jedoch kann es einen oder mehrere Einschaltzyklen zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Differenzspannung gemessen wird, und der Lieferung des resultierenden Kompensationssignals an den Komparator 500 geben.
  • Der Fehlercontroller 504 kann konzeptionell als ein Regelkreiscontroller betrachtet werden, der periodische Einstellungen des an den Kompensationsausgang 536 angelegten Kompensationssignals basierend auf der (als Fehlersignal verwendeten) Differenzspannung mit dem Ziel vornimmt, bei jeder Abtastung die Differenzspannung zu reduzieren oder die Differenzspannung auf null zu bringen. Da das Fehlersignal in Form der Differenzspannung einmal pro Einschaltzyklus aktualisiert wird, ist der durch den Fehlercontroller 504 implementierte Regelkreiscontroller nicht notwendigerweise kontinuierlich; vielmehr können die Aktualisierungen des Kompensationssignals einmal pro Periode des an den Leistungsschalter 210 angelegten Impulssignals bestimmt werden (2). Nichtsdestotrotz kann der Fehlercontroller 504 eine von mehreren Steuermethodiken implementieren, wie beispielsweise: Proportional-Integral-Differential-Steuerung (PID-Steuerung); Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung); und/oder nur integrale Steuerung.
  • 6 zeigt ein Schaltbild eines Komparatorsystems 236 gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Insbesondere sind in 6 der Komparator 500, die Abtast-Halte-Schaltung 502 und der Fehlercontroller 504 gezeigt. Die Beispiel-Abtast-Halte-Schaltung 502 umfasst vier Sätze von Schaltern. Obwohl die Schalter schematisch als physische Schalter gezeigt sind, können die Schalter in der Praxis beliebige elektrisch gesteuerte Schalter (z. B. Transistoren, Flächentransistoren, FET, elektrisch gesteuerte Gleichrichter) sein. Insbesondere umfasst die Beispiel-Abtast-Halte-Schaltung 502 Kurzschlussschalter 600. Wenn sie leitend sind, schließen die Kurzschlussschalter 600 den ersten und den zweiten Abtasteingang 522 und 524 kurz und koppeln sie mit Masse. Durch das Kurzschließen der Abtasteingänge 522 und 524 werden ebenso der erste und der zweite Eingang 238 und 240 kurzgeschlossen und mit Masse gekoppelt sowie der invertierende Eingang 510 und der nicht invertierende Eingang 508 des Komparators 500 kurzgeschlossen und mit Masse gekoppelt. Die Beispielschaltung umfasst ferner Abtastschalter 602. Wenn sie leitend sind, koppeln die Abtastschalter 602 die Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Abtasteingang 522 und 524 mit den ersten Anschlüssen der Kondensatoren 604 und 606. Die Beispielschaltung umfasst ferner Kurzschlussschalter 608. Wenn sie leitend sind, schließen die Kurzschlussschalter 608 die ersten Anschlüsse der Kondensatoren 604 und 606 kurz und koppeln sie mit Masse. Die Beispielschaltung umfasst ferner Kurzschlussschalter 610. Wenn sie leitend sind, schließen die Kurzschlussschalter 610 die zweiten Anschlüsse der Kondensatoren 604 und 606 kurz und koppeln sie mit Masse. Die Beispiel-Abtast-Halte-Schaltung 502 umfasst ferner eine Schaltersteuerschaltung 612, die alle Schalter innerhalb der Abtast-Halte-Schaltung 502 steuert. Beispielsweise kann in dem Fall, dass die verschiedenen Schalter elektrisch gesteuerte Schalter in Form von FET sind, die Schaltersteuerschaltung 612 die Aktivierung der Gates steuern, um sicherzustellen, dass keine Querleitung zwischen Sätzen von Schaltern auftritt. Die durch die Schaltersteuerschaltung 612 implementierte Steuerung kann auf dem aktivierten und dem nicht aktivierten Zustand des Triggereingangs 520 basieren. Obwohl Zustände der verschiedenen Schalter zu bestimmten Zeitpunkten unten weiter erörtert werden, tastet an einem bestimmten Punkt während jedes Einschaltzyklus die Abtast-Halte-Schaltung 502 die Differenzspannung durch Koppeln des ersten und des zweiten Abtasteingangs 522 und 524 mit den ersten Anschlüssen der Kondensatoren 604 bzw. 606 ab. Nach der Abtastung (z. B. während des unmittelbar nachfolgenden Ausschaltzyklus) werden die durch die Kondensatoren 604 und 606 gehaltenen Spannungen an den Fehlercontroller 504 angelegt.
  • Noch immer bezugnehmend auf 6 umfasst der Beispielfehlercontroller 504 einen Verstärker 614 in der Beispielform eines Transkonduktanzverstärkers (der z. B. einen Strom proportional zu den Spannungen an den Eingängen erzeugt). Insbesondere definiert der Verstärker 614 den Eingang 616, der mit dem zweiten Anschluss des Kondensators 604 der Abtast-Halte-Schaltung 502 gekoppelt ist. Der Verstärker 614 definiert ferner den Eingang 618, der mit dem zweiten Anschluss des Kondensators 606 der Abtast-Halte-Schaltung 502 gekoppelt ist. Der Verstärker 614 definiert ferner einen Kompensationseingang in Form einer ersten Verbindung 620 und einer zweiten Verbindung 622. Die erste Verbindung 620 und die zweite Verbindung 622 sind mit den ersten Anschlüssen von Kompensationskondensatoren 626 bzw. 628 gekoppelt, und die zweiten Anschlüsse der Kompensationskondensatoren 626 und 628 sind mit einer Referenzspannung, wie Masse, verbunden. Angesichts des Transkonduktanzcharakters des Verstärkers 614 besteht der Ausgang des Verstärkers 614 in dem Beispielsystem aus zwei Verbindungen 630 und 632, durch die ein Strom proportional zu der Spannung über dem Eingang 616 und dem Eingang 618 getrieben wird.
  • Der Beispielfehlercontroller 504 umfasst drei Sätze von Schaltern. Obwohl die Schalter schematisch als physische Schalter gezeigt sind, können die Schalter in der Praxis beliebige elektrisch gesteuerte Schalter (z. B. Transistoren, Flächentransistoren, FET, elektrisch gesteuerte Gleichrichter) sein. Die Schalter 634 sind zwischen den Verbindungen 630 und 632 und den zweiten Anschlüssen der Kondensatoren 636 bzw. 638 geschaltet. Die zweiten Anschlüsse der Kondensatoren 636 und 638 sind auch mit dem Kompensationseingang 512 des Komparators 500 (dem Kompensationseingang 512 in Form der ersten und der zweiten Verbindung 516 und 518) gekoppelt. Ein erster Anschluss des Kondensators 636 ist mit dem invertierenden Eingang 616 gekoppelt, und ein erster Anschluss des Kondensators 638 ist mit dem Eingang 618 gekoppelt.
  • Der Beispielfehlercontroller 504 umfasst ferner Schalter 640, welche die Verbindungen 630 und 632 selektiv mit den Kondensatoren 628 bzw. 626 koppeln. Der Beispielfehlercontroller 504 umfasst ferner Schalter 642, die den Verstärker 656 selektiv mit den zweiten Anschlüssen der Kondensatoren 636 und 638 koppeln. In Beispielsystemen implementiert der Verstärker 656 ein Transkonduktanzmerkmal über die Ausgänge 652 und 654. Das heißt, der Verstärker 656 erzeugt einen Strom proportional zu der Spannung am Eingang 658 (gekoppelt an den Abtasteingang 546 und diesen definierend). Der Fehlercontroller 504 umfasst ferner eine Schaltersteuerschaltung 648, die alle Schalter innerhalb des Fehlercontrollers 504 steuert. Die durch die Schaltersteuerschaltung 648 implementierte Steuerung kann auf dem aktivierten und dem nicht aktivierten Zustand des Triggereingangs 650, veranschaulichend gekoppelt mit dem Komparatorausgang 242, basieren.
  • Die Patentschrift wendet sich nun einer Beschreibung des Betriebs der Beispielschaltungen von 6 durch eine Reihe zusätzlicher Figuren zu, die verschiedenen Zuständen in Bezug auf den Einschaltzyklus und den Ausschaltzyklus des Leistungswandlers 104 (1) entsprechen, in dem das Komparatorsystem 236 betrieben wird. In jeder der folgenden Figuren sind Schalter, die leitend sind, als geschlossen gezeigt und Schalter, die nichtleitend sind, sind ausgelassen.
  • 7 zeigt das Komparatorsystem während eines Einschaltzyklus (als Einschaltzyklus (N) bezeichnet) des Leistungswandlers gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Insbesondere sind während des Einschaltzyklus (N) die Schalter 602 und 610 in der Abtast-Halte-Schaltung 502 leitend. Außerdem sind die Schalter 640 in dem Fehlercontroller 504 leitend. In dem in 7 gezeigten Zustand ist der erste Anschluss des Kondensators 604 mit dem ersten Abtasteingang 522 gekoppelt und der zweite Anschluss des Kondensators 604 ist an Masse gelegt. Der erste Anschluss des Kondensators 606 ist mit dem zweiten Abtasteingang 524 gekoppelt und der zweite Anschluss des Kondensators 606 ist an Masse gelegt. Daraus folgt, dass die Spannung über den ersten Anschlüssen der Kondensatoren 604 und 606 die Differenzspannung über dem ersten Abtasteingang 522 und dem zweiten Abtasteingang 524 ist. Die Schalter 610 legen die zweiten Anschlüsse der Kondensatoren 604 und 606 an Masse und schließen auch den Eingang 616 und den Eingang 618 des Verstärkers 614 in dem Fehlercontroller 504 kurz und legen sie an Masse. Die Beispiel-Abtast-Halte-Schaltung 502 bleibt während des Einschaltzyklus (N) in dem in 7 gezeigten Zustand, bis das Triggerereignis eintritt.
  • Noch immer während des Einschaltzyklus (N), während Zeitperioden, in denen die Kondensatoren 604 und 606 wie gezeigt mit dem ersten Abtasteingang 522 und dem zweiten Abtasteingang 524 gekoppelt sind, stellt der Fehlercontroller 504 dem Kondensationseingang 512 des Komparators 500 (dem Kompensationseingang in der Beispielform der Verbindungen 516 und 518) ein Kompensationssignal bereit. Insbesondere halten oder definieren, basierend auf einem vorherigen Einschaltzyklus (z. B. dem Einschaltzyklus (N - 1)), die Kondensatoren 636 und 638 eine Differenzspannung. In der in 7 gezeigten Konfiguration sind die ersten Anschlüsse der Kondensatoren 636 und 638 an Masse gelegt (durch die Schalter 610), und die zweiten Anschlüsse der Kondensatoren 636 und 638 sind mit den Verbindungen 516 bzw. 518 des Komparators 500 gekoppelt. Somit stellen die Kondensatoren 636 und 638 dem Kompensationseingang 512 das Kompensationssignal bereit.
  • Außerdem kann während des Einschaltzyklus (N), da der Eingang 616 und der Eingang 618 kurzgeschlossen sind, der Fehlercontroller 504 den Verstärker 614 hinsichtlich eines DC-Offsets prüfen und in einem nachfolgenden Einschaltzyklus kompensieren. Insbesondere treibt während des Einschaltzyklus (N) wie gezeigt, wobei die Eingänge 616 und 618 kurzgeschlossen sind, ein DC-Offset an den Ausgängen 630 und 632 des Verstärkers 614 eine Differenzspannung durch die Schalter 640 zu den Kondensatoren 626 und 628, wobei die Differenzspannung in einem nachfolgenden Ausschaltzyklus verwendet wird (unten weiter erörtert).
  • Das Triggerereignis zum Abtasten der Differenzspannung durch die Abtast-Halte-Schaltung 502 kann stattfinden, wenn der Strom durch die Induktivität (z. B. den Induktor 110) den Durchschnittsstrom IAVG erreicht oder wenn der Strom durch die Induktivität den Spitzenstrom IMAX erreicht (oder beides). Zu Zwecken dieser Erörterung sei angenommen, dass das Triggerereignis der Strom ist, der den Spitzenstrom IMAX erreicht. Sobald der Spitzenstrom erreicht ist, geht das Beispielsystem in den unmittelbar nachfolgenden Ausschaltzyklus (als Ausschaltzyklus (N) bezeichnet) über.
  • 8 zeigt das Komparatorsystem während eines Ausschaltzyklus des Leistungswandlers gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Insbesondere zeigt 8 das Komparatorsystem in einem Ausschaltzyklus unmittelbar nach dem Einschaltzyklus (N) (somit ist der Ausschaltzyklus auf einen Ausschaltzyklus (N) bezogen). Insbesondere sind während des Ausschaltzyklus (N) die Schalter 608 in der Abtast-Halte-Schaltung 502 leitend. Außerdem sind die Schalter 634 in dem Fehlercontroller 504 leitend. In dem in 8 gezeigten Zustand ist der zweite Anschluss des Kondensators 604 mit dem Eingang 616 des Verstärkers 614 gekoppelt, und der erste Anschluss ist an Masse gelegt. Der zweite Anschluss des Kondensators 606 ist mit dem Eingang 618 des Verstärkers 614 gekoppelt, und der erste Anschluss ist an Masse gelegt. Daraus folgt, dass die Differenzspannung, die bei der Abtastung während des Einschaltzyklus (N) über den Kondensatoren 604 und 606 induziert wird, während des Ausschaltzyklus (N) wie gezeigt an die Komparatoreingänge 616 und 618 angelegt wird.
  • Noch immer während des Ausschaltzyklus (N), während Zeitperioden, in denen die Differenzspannung an den Kondensatoren 604 und 606 mit den Eingängen 616 und 618 gekoppelt ist, erzeugt der Verstärker 614 einen Strom durch die Verbindungen 630 und 632 proportional zu der Differenzspannung. Außerdem, und wie gezeigt, wird der Strom durch die Verbindungen 630 und 632 proportional zu der an die erste und die zweite Verbindung 620 und 622 angelegten Spannung über die Kondensatoren 626 und 628 kompensiert (wobei die Spannung an den Kondensatoren 626 und 628 in dem Einschaltzyklus (N) erzeugt wird). Daraus folgt, dass während des Ausschaltzyklus (N) der Fehlercontroller 504 die Differenzspannung in Form von Differenzspannung über den Kondensatoren 604 und 606 wirksam integriert (z. B. im Zeitverlauf summiert), wobei das Ergebnis auf den Kondensatoren 636 und 638 gespeichert wird. Wie zu sehen sein wird, ist in einem nachfolgenden Einschaltzyklus, z. B. dem Einschaltzyklus (N + 1), die Differenzspannung über den zweiten Anschlüssen der Kondensatoren 636 und 638 das an den Kompensationseingang 512 angelegte Kompensationssignal mit dem Ziel, die Differenzspannung an den Eingängen des Komparators 500 zu reduzieren oder zu minimieren, wenn der Komparator 500 hin- und herschaltet.
  • 9 zeigt das Komparatorsystem während eines nachfolgenden Einschaltzyklus gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Insbesondere zeigt 9 das Komparatorsystem während eines unmittelbar nachfolgenden Einschaltzyklus (als Einschaltzyklus (N + 1) bezeichnet). Während des Einschaltzyklus (N + 1) sind die Schalter 602 und 610 in der Abtast-Halte-Schaltung 502 wieder leitend. Außerdem sind die Schalter 640 in dem Fehlercontroller 504 leitend. In dem in 9 gezeigten Zustand sind die Kondensatoren 604 und 606 wieder eingerichtet, um die Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Abtasteingang 522 und 524 abzutasten. Wie zuvor legen in dem Einschaltzyklus (N + 1) die Schalter 610 die zweiten Anschlüsse der Kondensatoren 604 und 606 an Masse und schließen auch die Eingänge 616 und 618 des Verstärkers 614 in dem Fehlercontroller 504 kurz und legen sie an Masse. Folglich führt während des Einschaltzyklus (N + 1) wieder eine Gleichstromvorspannung des Verstärkers 614 zu einer Differenzspannung über den Kondensatoren 626 und 628 durch die Schalter 640.
  • Noch immer während des Einschaltzyklus (N + 1), während Zeitperioden, in denen die Kondensatoren 604 und 606 wie gezeigt mit dem ersten Abtasteingang 522 und dem zweiten Abtasteingang 524 gekoppelt sind, stellt der Fehlercontroller 504 dem Kompensationseingang 512 des Komparators 500 (dem Kompensationseingang in der Beispielform der Verbindungen 516 und 518) ein Kompensationssignal bereit. Insbesondere ist, basierend auf der am Ende des Einschaltzyklus (N) abgetasteten Differenzspannung, die während des Ausschaltzyklus (N) integriert wird, die Spannung über den zweiten Anschlüssen der Kondensatoren 636 und 638 das an den Kompensationseingang 512 angelegte Kompensationssignal. Und die Zyklen werden fortgesetzt.
  • Es wird kurz zu 1 zurückgekehrt. Für die verschiedenen bis zu diesem Punkt beschriebenen Betriebsverfahren wurde angenommen, dass der Beleuchtungsmikrocontroller 102 dem Leistungswandler 104 befohlen hat, der Beispiellast, welche die LEDs 108 sind, den Durchschnittsstrom bereitzustellen und somit der Regelcontroller 234 (2) dem Leistungsschalter das Impulssignal 210 bereitstellt. Jedoch kann es Zeiträume geben, in denen das System 100 ausgeschaltet ist (z. B. sind die Scheinwerfer des Automobils ausgeschaltet, ein Blinksignal ist inaktiv und während eines PWM-Dimmens). In solchen Situationen können sich die Spannungen an den verschiedenen Kondensatoren innerhalb des Leistungswandlers 104 entladen. Beim nächsten Einschaltereignis können die entladenen Kondensatoren ein Unterschwingen oder Überschwingen des Stroms zu der Last hervorrufen. Um ein Unterschwingen und Überschwingen nach einem längeren Ausschaltereignis zu reduzieren, können Beispielausführungsformen eine statische Kompensation nach dem Versorgen des Leistungswandlers mit Strom, jedoch vor dem Anlegen des Impulssignals an den Leistungsschalter 210 durchführen (2).
  • 10 zeigt das Komparatorsystem während einer statischen Kompensation gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Insbesondere kann während einer statischen Kompensation der Komparator 500 für einen DC-Offset kompensiert werden, der Verstärker 614 kann für einen DC-Offset kompensiert werden oder beides gleichzeitig. Die Erörterung wird unter der Annahme fortgesetzt, dass sowohl der Komparator 500 als auch der Verstärker 614 kompensiert werden. Somit sind während der statischen Kompensation die Schalter 600 und 610 in in der Abtast-Halte-Schaltung 502 leitend. Ebenso sind während der statischen Kompensation die Schalter 640 und 642 in dem Fehlercontroller 504 leitend. Der invertierende Eingang 510 und der nicht invertierende Eingang 508 des Komparators 500 werden über die Schalter 600 kurzgeschlossen und an Masse gelegt. Somit kann eine Gleichstromvorspannung des Ausgangs 514 des Komparators 500 gemessen und der Komparator 500 im ersten Einschaltzyklus kompensiert werden. Während Perioden, in denen die Eingänge des Komparators 500 wie gezeigt kurzgeschlossen sind, erzeugt eine Spannung am Ausgang 514 einen Strom, der durch die Ausgänge 652 und 654 des Verstärkers 656 getrieben wird. Da die Ausgänge wie gezeigt mit den zweiten Anschlüssen der Kondensatoren 636 und 638 verbunden sind, führt die Gleichstromvorspannung des Ausgangs 514 zu Änderungen der Differenzspannung über den zweiten Anschlüssen der Kondensatoren 636 und 638. In einem nachfolgenden Einschaltzyklus (z. B. einem ersten Einschaltzyklus nach einem längeren Ausfall) ist die Differenzspannung über den zweiten Anschlüssen der Kondensatoren 636 und 638 das an den Kompensationseingang 512 angelegte Kompensationssignal.
  • Bei der beispielhaften statischen Kompensation wird auch der Verstärker 614 kompensiert. Das heißt, im dem Fall der statischen Kompensation von 10 werden der Eingang 616 und der Eingang 618 des Verstärkers 614 kurzgeschlossen. Die Fehlercontroller 504 kompensiert den Verstärker 614 in einem nachfolgenden Ausschaltzyklus für DC-Offset. Insbesondere treibt während des Falls der statischen Kompensation wie gezeigt, wobei die Eingänge 616 und 618 kurzgeschlossen sind, ein DC-Offset an den Ausgängen 630 und 632 des Verstärkers 614 eine Differenzspannung durch die Schalter 640 zu den Kondensatoren 626 und 628, die in einem nachfolgenden Ausschaltzyklus verwendet wird.
  • 11 zeigt ein Verfahren gemäß mindestens einigen Ausführungsformen. Insbesondere beginnt das Verfahren (Block 1100) und umfasst: Treiben von Strom durch eine Induktivität in einem ersten Einschaltzyklus des Leistungswandlers (Block 1102); Vergleichen, durch einen Komparator, eines Strom durch die Induktivität anzeigenden Signals, das mit einem ersten Eingang des Komparators gekoppelt ist, mit einem an einen zweiten Eingang des Komparators angelegten Schwellenwert und Aktivieren eines Komparatorausgangs als Reaktion darauf, dass das Strom anzeigende Signal den Schwellenwert erreicht (Block 1104); Abtasten einer Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang, wobei das Abtasten auf eine Aktivierung eines Komparatorausgangs anspricht, und wobei die Differenzspannung eine Ausbreitungsverzögerung durch den Komparator anzeigt (Block 1106); und Kompensieren des Komparators in einem zweiten Einschaltzyklus für die Ausbreitungsverzögerung basierend auf der Differenzspannung, wobei der zweite Einschaltzyklus auf den ersten Einschaltzyklus folgt (Block 1108). Danach endet das Verfahren (Block 1110) und beginnt wahrscheinlich erneut.
  • 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. Beispielsweise können, obwohl die Beispielausführungsformen Spannungen erfassen, die mit Strom durch den Haupt- und den Erfassungstransistor verbunden sind, in anderen Fällen die Spannungen über Erfassungswiderstände erfasst werden. Es ist beabsichtigt, dass die folgenden Ansprüche so interpretiert werden, dass sie alle solchen Variationen, Modifikationen und Äquivalente einschließen.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Leistungswandlers, umfassend: Treiben von Strom durch eine Induktivität in einem ersten Einschaltzyklus des Leistungswandlers; Vergleichen, durch einen Komparator, eines Strom durch die Induktivität anzeigenden Signals, das mit einem ersten Eingang des Komparators gekoppelt ist, mit einem an einen zweiten Eingang des Komparators angelegten Schwellenwert und Aktivieren eines Komparatorausgangs als Reaktion darauf, dass das Strom anzeigende Signal den Schwellenwert erreicht; Abtasten einer Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang des Komparators, wobei das Abtasten auf eine Aktivierung eines Komparatorausgangs anspricht und wobei die Differenzspannung eine Ausbreitungsverzögerung und/oder einen Offset durch den Komparator anzeigt; und Kompensieren des Komparators in einem zweiten Einschaltzyklus für die Ausbreitungsverzögerung und/oder den Offset basierend auf der in dem ersten Einschaltzyklus abgetasteten Differenzspannung, wobei der zweite Einschaltzyklus auf den ersten Einschaltzyklus folgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, vor dem ersten Einschaltzyklus und während eines Zeitraums, in dem der Leistungswandler keine Leistung an eine Last liefert: Kurzschließen des ersten und des zweiten Eingangs des Komparators; Messen eines Gleichstrom-Offsets (DC-Offsets) des Komparatorausgangs während des Kurzschließens; und Kompensieren des Komparators für den DC-Offset.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: Kurzschließen, während des ersten Einschaltzyklus, des ersten und des zweiten Eingangs eines Verstärkers eines Fehlercontrollers; Messen eines Gleichstrom-Offsets (DC-Offsets) des Verstärkers des Fehlercontrollers während des Kurzschließens; und Kompensieren des Verstärkers des Fehlercontrollers für den DC-Offset.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kompensieren des Komparators ferner umfasst: Treiben, während eines ersten Ausschaltzyklus, einer Kompensationsspannung zu einem Kondensator; und Koppeln der Kompensationsspannung mit Kompensationseingängen des Komparators, wobei die Kompensationsspannung während des zweiten Einschaltzyklus mit den Kompensationseingängen des Komparators gekoppelt wird.
  5. Gepackte Halbleitervorrichtung, die einen Treiber für einen Gleichstrom-Gleichstrom-Leistungswandler (DC-DC-Leistungswandler) implementiert, wobei die gepackte Halbleitervorrichtung umfasst: ein Komparatorsystem, das einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Komparatorausgang definiert, wobei der erste Eingang mit einer Spannung gekoppelt ist, die von dem DC-DC-Wandler an eine Last gelieferten Strom anzeigt, und wobei der zweite Eingang mit einer Referenzspannung gekoppelt ist; einen Regelcontroller, der konfiguriert ist, um ein Impulssignal zu erzeugen, das die Lieferung von Strom an die Last steuert, und wobei aktivierte Zeiten des Impulssignals auf einer Wertangabe für an die Last gelieferten Strom basieren; das Komparatorsystem umfasst ferner: einen Komparator, der den ersten Eingang, den zweiten Eingang, den Komparatorausgang und einen Kompensationseingang definiert, wobei der Komparator konfiguriert ist, um den ersten und den zweiten Eingang basierend auf dem Kompensationseingang zu kompensieren; eine Abtast-Halte-Schaltung, die einen Triggereingang, einen Abtastausgang, einen ersten Abtasteingang, der mit dem ersten Eingang gekoppelt ist, und einen zweiten Abtasteingang, der mit dem zweiten Eingang gekoppelt ist, definiert, wobei die Abtast-Halte-Schaltung konfiguriert ist, um eine Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang als Reaktion auf eine Aktivierung des Triggereingangs abzutasten und die Differenzspannung als Reaktion auf eine Deaktivierung des Triggereingangs an den Abtastausgang anzulegen; einen Fehlercontroller, der einen Fehlereingang und einen Steuerausgang definiert, wobei der Fehlereingang mit dem Abtastausgang gekoppelt ist, und wobei der Steuerausgang mit dem Kompensationseingang des Komparators gekoppelt ist; und wobei der Fehlercontroller konfiguriert ist, um basierend auf der Differenzspannung über einen oder mehrere Zyklen des Impulssignals ein Kompensationssignal an dem Steuerausgang zu liefern, wobei das Kompensationssignal den Komparator für eine Ausbreitungsverzögerung durch den Komparator kompensiert.
  6. Gepackte Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5: wobei die Abtast-Halte-Schaltung konfiguriert ist, um die Differenzspannung an dem ersten und dem zweiten Eingang während eines ersten Einschaltzyklus des Impulssignals abzutasten; und wobei der Fehlercontroller ferner konfiguriert ist, um das Kompensationssignal während eines zweiten Einschaltzyklus des Impulssignals basierend auf der Differenzspannung während des ersten Einschaltzyklus des Impulssignals zu liefern.
  7. Gepackte Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5: wobei die Abtast-Halte-Schaltung konfiguriert ist, um die Differenzspannung an dem ersten und dem zweiten Eingang bei einer Beendigung eines ersten Einschaltzyklus des Impulssignals abzutasten; und wobei der Fehlercontroller ferner konfiguriert ist, um das Kompensationssignal während eines zweiten Einschaltzyklus des Impulssignals basierend auf der bei Beendigung des ersten Einschaltzyklus des Impulssignals abgetasteten Differenzspannung zu liefern.
  8. Gepackte Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5: wobei der Kompensationseingang des Komparators ein Differenzeingang ist, der eine erste und eine zweite Verbindung umfasst; und wobei der Steuerausgang ein Differenzausgang ist, der eine erste und eine zweite Verbindung umfasst.
  9. Gepackte Halbleitervorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Fehlercontroller ferner umfasst: einen Verstärker, der mit dem Abtastausgang der Abtast-Halte-Schaltung gekoppelt ist; einen ersten Kondensator; und einen ersten Schalter, der zwischen den Verstärker und den ersten Kondensator geschaltet ist, wobei der Fehlercontroller konfiguriert ist, um den ersten Schalter während eines ersten Einschaltzyklus des Impulssignals nichtleitend zu machen, und wobei der Fehlercontroller konfiguriert ist, um den ersten Schalter während eines ersten Ausschaltzyklus des Impulssignals leitend zu machen, und konfiguriert ist, um das Kompensationssignal während des ersten Ausschaltzyklus zu dem ersten Kondensator zu treiben.
  10. System zum Liefern von Leistung an eine Last, umfassend: einen Leistungswandler; eine induktive Last, die mit dem Leistungswandler gekoppelt ist; der Leistungswandler umfasst: ein Komparatorsystem, das einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Komparatorausgang definiert, und wobei der erste Eingang mit einer Spannung gekoppelt ist, die von dem Leistungswandler an die induktive Last gelieferten Strom anzeigt; einen Regelcontroller, der konfiguriert ist, um ein Impulssignal zu erzeugen, das die Lieferung von Strom an die Last steuert, und wobei aktivierte Zeiten des Impulssignals auf einer Wertangabe für an die induktive Last gelieferten Strom basieren; wobei das Komparatorsystem konfiguriert ist, um: während eines ersten Einschaltzyklus des Impulssignals ein Signal, das Strom zu der an den ersten Eingang angelegten induktiven Last anzeigt, mit einem an den zweiten Eingang angelegten Schwellenwert zu vergleichen und den Komparatorausgang zu aktivieren, wenn das Strom anzeigende Signal den Schwellenwert erreicht oder überschreitet; eine Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang abzutasten, wobei das Abtasten auf eine Aktivierung eines Komparatorausgangs anspricht, und wobei die Differenzspannung eine Ausbreitungsverzögerung und/oder einen Offset durch das Komparatorsystem anzeigt; und das Komparatorsystem in einem zweiten Einschaltzyklus nach dem ersten Einschaltzyklus für die Ausbreitungsverzögerung und/oder den Offset basierend auf der Differenzspannung zu kompensieren.
  11. System nach Anspruch 10, wobei das Komparatorsystem ferner konfiguriert ist, um: den ersten und den zweiten Eingang des Komparatorsystems kurzzuschließen; einen Gleichstrom-Offset (DC-Offset) des Komparatorausgangs während des Kurzschließens zu messen; und das Komparatorsystem für den DC-Offset zu kompensieren.
  12. System nach Anspruch 10, wobei das Komparatorsystem ferner umfasst: einen Komparator, der den ersten Eingang, den zweiten Eingang, den Komparatorausgang und einen Kompensationseingang definiert, wobei der Komparator konfiguriert ist, um den ersten und den zweiten Eingang basierend auf dem Kompensationseingang zu kompensieren; eine Abtast-Halte-Schaltung, die einen Triggereingang, einen ersten Abtasteingang, einen zweiten Abtasteingang und einen Abtastausgang definiert, wobei die Abtast-Halte-Schaltung konfiguriert ist, um eine Differenzspannung über dem ersten und dem zweiten Eingang als Reaktion auf eine Aktivierung des Triggereingangs abzutasten und die Differenzspannung an den Abtastausgang anzulegen; einen Fehlercontroller, der einen Fehlereingang und einen Steuerausgang definiert, wobei der Fehlereingang mit dem Abtastausgang gekoppelt ist, und wobei der Steuerausgang mit dem Kompensationseingang des Komparators gekoppelt ist; wobei der Fehlercontroller konfiguriert ist, um basierend auf der Differenzspannung über einen oder mehrere Zyklen des Impulssignals ein Kompensationssignal an dem Steuerausgang zu liefern, wobei das Kompensationssignal den Komparator für eine Ausbreitungsverzögerung durch den Komparator kompensiert.
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