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Hintergrund
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Gebiet
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Die Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Schaltumsetzer mit Strommodus-Hysteresebetrieb.
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Beschreibung
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Vorhandene Abwärtsschaltumsetzer verwenden sowohl eine synchrone Spitzenstrommodussteuerung als auch eine synchrone Talstrommodussteuerung. Bei synchroner Spitzenstrommodussteuerung wird die Einrichtung einer hohen Seite (normalerweise ein PMOS) mit dem Taktsignal eingeschaltet und mit der Spitzenstromgrenze ausgeschaltet. Die Einrichtung einer niedrigen Seite (normalerweise ein NMOS) wird eingeschaltet, wenn die Einrichtung einer hohen Seite ausgeschaltet wird, und bleibt bis zur nächsten Taktflanke, bei der der Zyklus wiederholt wird, eingeschaltet. Bei synchroner Talstrommodussteuerung wird der NMOS mit dem Taktsignal eingeschaltet und mit dem Talstromsignal ausgeschaltet. Der PMOS wird eingeschaltet, wenn der NMOS ausgeschaltet wird, und bleibt bis zur nächsten Taktflanke, bei der der Zyklus wiederholt wird, eingeschaltet.
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Dies sind bekannte Steuerschemata für Abwärtsumsetzer und weitere Typen von Schaltumsetzern. In diesen beiden Schemata muss eine Kompensationsrampe zum Stromsignal addiert werden, um subharmonische Schwingungen zu verhindern. Im Falle der Spitzenmodussteuerung muss die Kompensationsrampe zum Erfassungsspulenstromsignal addiert werden oder von der Spitzenstromgrenze subtrahiert werden. Im Talmodussteuerschema muss die Kompensationsrampe vom erfassten Stromsignal subtrahiert werden oder zum Talstromsteuerpegel addiert werden.
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Im verwandten Gebiet, das dem Erfinder bekannt ist, wird ein Strommodus-Hysteresesteuerschema in einem Abwärtsschaltumsetzer verwendet, was als Spitzen-/Talmodussteuerung bezeichnet wird, und ist asynchron, nicht getaktet. In diesem Schema wird die Einrichtung einer hohen Seite (normalerweise ein PMOS) eingeschaltet, wenn die Einrichtungen einer niedrigen Seite (normalerweise ein NMOS) durch die Talgrenze ausgeschaltet wird. Der PMOS bleibt eingeschaltet, bis der Spulenstrom den Spitzenstromgrenzpegel erreicht, und wird dann ausgeschaltet. Der NMOS wird eingeschaltet, wenn der PMOS ausgeschaltet wird, und der Spulenstrom fällt. Wenn der Spulenstrom unter den Talstromsteuerpegel fällt, wird der NMOS ausgeschaltet und der PMOS wird eingeschaltet. Der Zyklus wird dann wiederholt.
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Dieses Schema ist asynchron und es liegt keine Takteingabe vor. Die Frequenz wird lediglich durch die Zeit eingestellt, die der Spulenstrom benötigt, zwischen den zwei Stromgrenzpegeln Spitze und Tal zu laufen. Es wird keine Kompensationsrampe benötigt, da das System im Wesentlichen keine subharmonische Schwingung erfährt.
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Während ein asynchroner Strommodus-Hysteresebetrieb für ein breites Spektrum von Anwendungen geeignet ist, ist es manchmal erforderlich, die Frequenz und/oder die Phase des Abwärtsschaltumsetzers zu steuern. Einige Beispiele davon enthalten ein Steuern von EMI- oder Rauschproblemen in der Anwendung, wobei es vorteilhaft sein kann, die Frequenz des Abwärtsumsetzers auf einer bekannten Frequenz einzurasten, oder ein Steuern von Versorgungsrauschspitzen, um ein minimales Übersprechen zwischen benachbarten Abwärtsumsetzern sicherzustellen, wobei es erforderlich ist, die Phase der Abwärtsumsetzer 180° voneinander getrennt einzustellen. Zusätzlich kann es in einem Mehrphasenabwärtsumsetzer sehr vorteilhaft sein, die Phasen zu versetzen, um ihr Schalten zu verschachteln, oder in einem Abwärtsumsetzer mit gekoppelten Spulen kann der Versatz der gekoppelten Phasen für einen korrekten Betrieb wesentlich sein.
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Es ist möglich, die Frequenz und die Phase eines asynchronen Umsetzers zu steuern, indem der Schaltumsetzer in einem Phasenregelkreis (PLL) oder einem Frequenzregelkreis (FLL) verpackt wird. In diesem Fall vergleicht der PLL/FLL das Schalten des Abwärtsumsetzers mit einem eingegebenen Bezugstakt. Durch Anpassen des Versatzes zwischen einer Spitzenstromgrenze und einer Talstromgrenze ist es möglich, die Schaltfrequenz des Schaltumsetzers zu erhöhen oder zu verringern.
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In diesem Schema bildet der Abwärtsumsetzer selbst den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) des FLL/PLL. Es ist bekannt und wurde belegt, dass diese Schemata funktionieren. Allerdings sind die Hauptnachteile eines PLL/FLL-basierten Schaltumsetzers die Komplexität der PLL/FLL-Schleife und die Zeit, die die Schleife benötigt, um den Schaltumsetzer anzupassen und korrekt auf den Bezugstakt einzurasten. Während dieser Zeit wird die Schaltumsetzerphase ungesteuert sein. Dies ist in einem Mehrphasenabwärtsumsetzer oder einem Abwärtsumsetzer unter Verwendung gekoppelter Spulen besonders bedenklich.
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Zusammenfassung
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Eine Aufgabe der Offenbarung ist, einen synchronen Betrieb in einem Strommodus-Hysteresegleichstromschaltumsetzer zu schaffen.
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Eine weitere Aufgabe der Offenbarung ist, den synchronen Betrieb ohne die Komplexität eines Phasenregelkreises (PLL) oder eine Frequenzregelkreises (FLL) und ohne Einbringen eines subharmonischen Verhaltens zu schaffen.
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Darüber hinaus ist eine weitere Aufgabe der Offenbarung, die genaue Spitzenstromgrenze, die einem Strommodus-Hysteresegleichstromschaltumsetzer inhärent ist, zu erhalten.
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Um die oben genannte und weitere Aufgaben zu lösen, wird eine Strommodus-Hysteresesteuerschaltung mit einer getakteten Rampe für einen Gleichstromschaltumsetzer offenbart. Ein Schalter einer hohen Seite ist konfiguriert, auszuschalten, wenn der Strom in der Spule einen bestimmten Spitzensteuerstrom überschreitet. Ein Schalter einer niedrigen Seite ist konfiguriert, auszuschalten, wenn der Strom in der Spule unter einen bestimmten Talsteuerstrom fällt. Eine Stromrampe ist konfiguriert, zu einem der Steuerströme addiert zu werden und durch ein Bezugstaktsignal initiiert zu werden. Der Schaltumsetzer ist konfiguriert, mit dem Spitzensteuerstrom und dem Talsteuerstrom zu arbeiten, und ist mit einem Versatz konfiguriert, um einen Hysteresestrommodusbetrieb zu schaffen.
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Die oben genannte und weitere Aufgaben werden ferner durch ein Verfahren für eine Strommodus-Hysteresesteuerschaltung mit einer getakteten Rampe für einen Gleichstromschaltumsetzer gelöst. Ein Schalter einer hohen Seite wird ausgeschaltet, wenn der Strom in der Spule einen bestimmten Spitzensteuerstrom überschreitet. Ein Schalter einer niedrigen Seite wird ausgeschaltet, wenn der Strom in der Spule unter einen bestimmten Talsteuerstrom fällt. Eine Stromrampe wird zu einem der Steuerströme addiert. Die Stromrampe wird durch ein Bezugstaktsignal initiiert, was den Schaltumsetzer zum Bezugstakt synchronisiert und den Hysteresestrommodusbetrieb schafft.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung eines PMOS-Schalters auf einer hohen Seite und eines NMOS-Schalters auf einer niedrigen Seite erreicht werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung einer Stromrampe, die zur Talstromgrenze addiert wird, mit einer Steigung einer ähnlichen Größenordnung wie der Abfall des Stroms in der Spule erreicht werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung einer Stromrampe, die zur Spitzenstromgrenze addiert wird, mit einer Steigung einer ähnlichen Größenordnung wie der Anstieg des Stroms in der Spule erreicht werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung einer Stromrampe, die zur Talstromgrenze addiert wird, mit dem Bezugstaktsignal initiiert wird und mit der Talstromgrenze zurückgesetzt wird, erreicht werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung einer Stromrampe, die von der Spitzenstromgrenze subtrahiert wird, die mit dem Bezugstaktsignal initiiert wird und die mit der Spitzenstromgrenze zurückgesetzt wird, erreicht werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung einer Stromrampe mit einer Steigung zwischen dem Anstieg und dem Abfall des Stroms in der Spule erreicht werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung einer Stromrampe, die zu der Talstromgrenze und der Spitzenstromgrenze addiert wird, mit einer Steigung einer ähnlichen Größenordnung wie der Abfall des Stroms in der Spule erreicht werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung eines Versatzes zwischen der Spitzenstromgrenze und der Talstromgrenze, der zu einer berechneten vorhergesagten Spitze-Spitze-Welligkeit in der Spule proportional ist, erreicht werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung eines Versatzes erreicht werden, der gleich oder kleiner als (S1 * S2) / (S2 - S1) ist, wobei S1 eine positive Steigung des Stroms in der Spule ist, wenn der Schalter einer hohen Seite eingeschaltet ist, und S2 eine negative Steigung des Stroms in der Spule ist, wenn der Schalter einer niedrigen Seite eingeschaltet ist.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung eines 1,5-fachen Versatzes einer berechneten Spitze-Spitze-Stromwelligkeit in der Spule erreicht werden.
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Figurenliste
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- 1 stellt eine Strommodus-Hysteresesteuerung in einem Abwärtsschaltumsetzer dar.
- 2 zeigt ein vereinfachtes System, um eine Spitze-Spitze-Welligkeit zu erzielen, die durch den Versatz zwischen der Spitzenstromgrenze und der Talstromgrenze gesteuert wird.
- 3 stellt dar, wie ein Schaltumsetzer unter Verwendung eines Frequenzregelkreises oder eines Phasenregelkreises, der um ihn aufgebaut ist, auf einen externen Bezugstakt einrasten kann.
- 4 zeigt eine getaktete Rampe, die zur Talstromgrenze addiert wurde, was bewirkt, dass ein Schaltumsetzer die Einrichtung einer niedrigen Seite in jedem Taktzyklus ausschaltet.
- 5 stellt dar, wenn eine Rampe eine Steigung von null besitzt und zur Talstromgrenze addiert wird.
- 6 zeigt, wenn eine Rampe eine unendliche Steigung besitzt und zur Talstromgrenze addiert wird.
- 7 stellt dar, wo die verwendeten Versätze gesteuert werden, um den Schaltumsetzer korrekt auf den eingegebenen Takt einzurasten.
- 8 zeigt die getaktete Rampe, die zurückgesetzt wurde, direkt nachdem die Talstromgrenze aufgetreten ist, zur Hälfte im Verlauf des Taktzeitraums.
- 9 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm für ein System, das geeignet ist, die Prinzipien der Offenbarung zu implementieren.
- 10 zeigt eine Simulation aus einem Modell einer Gleichstromschaltumsetzerarchitektur für einen Doppelphasenabwärtsumsetzer, das die Antwort des Abwärtsumsetzers auf einen Ladeschritt enthält.
- 11 stellt ein Verfahren für eine Strommodus-Hysteresesteuerschaltung mit einer getakteten Rampe in einem Gleichstromschaltumsetzer dar.
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Genaue Beschreibung
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Die vorliegende Offenbarung umfasst einen Gleichstromschaltumsetzer, der durch eine Strommodus-Hysteresesteuereinheit gesteuert wird. Der Schalter einer hohen Seite (normalerweise ein PMOS) wird ausgeschaltet, wenn der Strom in der Spule einen bestimmten Spitzensteuerstrom überschreitet. Der Schalter einer niedrigen Seite (normalerweise ein NMOS) wird ausgeschaltet, wenn der Strom in der Spule unter einen bestimmten Talsteuerstrom fällt. Eine Stromrampe wird zu einem dieser Steuerströme, Spitze oder Tal, addiert. Die Stromrampe wird durch ein Bezugstaktsignal initiiert. Dies hat die Wirkung des Synchronisierens des Schaltumsetzers zum Bezugstakt.
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1 stellt eine Strommodus-Hysteresesteuerung 100 in einem Abwärtsschaltumsetzer dar. In diesem Betriebsmodus schaltete der Abwärtsumsetzer den Schalter einer hohen Seite mit einem Spitzenstromsignal PEAK_limit ab und schaltet den Schalter einer niedrigen Seite mit einem Talstromsteuersignal VALLEY_limit ab. Der Spulenstrom läuft in 110 hoch, wenn der Schalter einer hohen Seite eingeschaltet ist, bis er PEAK_limit trifft. An diesem Punkt wird der Schalter einer hohen Seite ausgeschaltet und der Schalter einer niedrigen Seite schaltet ein. Der Spulenstrom läuft dann in 120 herunter, bis er VALLEY_limit trifft. An diesem Punkt wird der Schalter einer niedrigen Seite abgeschaltet und der Schalter einer hohen Seite wird erneut eingeschaltet. Die Spitze-Spitze-Stromwelligkeit (Ip2p) wird deshalb durch den Versatz zwischen der Spitzenstromgrenze und der Talstromgrenze direkt gesteuert.
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2 zeigt Blockdiagramm 200, ein vereinfachtes System, um eine Spitze-Spitze-Stromwelligkeit, die durch den Versatz zwischen der Spitzenstromgrenze und der Talstromgrenze gesteuert wird, zu erreichen. Ein Operationstranskonduktanzverstärker OTA 210 erzeugt einen Steuerstrom Icontrol, der zur Differenz zwischen der Soll-Ausgangsspannung Vdac und der Ist-Ausgangsspannung Vout, die über einer Induktivität Lout, die zwischen einer Durchlasseinrichtung einer hohen Seite und einer Durchlasseinrichtung einer niedrigen Seite verbunden ist, gemessen wird, proportional ist. Dieser Strom wird dann in der SPITZENSTEUERUNG 220 direkt verwendet, um die Spitzenstromgrenze zu steuern. Ein Versatzstrom wird in Offset 230 erzeugt und vom Steuerstrom subtrahiert, um in TALSTEUERUNG 240 eine Talstromgrenze zu erzeugen. Dieser Versatz wird die Spitze-Spitze-Stromwelligkeit in der Induktivität Lout direkt steuern. Der Spitzenstromsteuerkomparator wird die Durchlasseinrichtung D1 einer hohen Seite mit PMOS_OFF ausschalten, wenn die Spitzenstromgrenze erreicht ist. Der Talsteuerkomparator wird die Durchlasseinrichtung D2 der niedrigen Seite mit NMOS_OFF ausschalten, wenn die Talstromgrenze erreicht ist. Der Versatz kann zum Bezugsspitzenwert und/oder zur Talstromgrenze addiert werden. Die Beispiele hier halten die Spitzenstromgrenze gleich dem OTA-Strom, da ein gewisser Nutzen einer wohldefinierten Spitzenstromgrenze im Normalbetrieb vorliegt.
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Das Problem mit diesem Betriebsschema ist, dass der Schaltumsetzer grundsätzlich asynchron ist, weil kein Takt in das System eingegeben wird. Lediglich die Flanken des Induktivitätsstroms und der Versatz zwischen der Spitzenstromgrenze und der Talstromgrenze steuern die Umschaltfrequenz. Dies kann in realen Anwendungssystemen ein Problem sein. In Mehrphasenschaltumsetzern, wobei die Phasen für die beste Leistung in der korrekten Reihenfolge vorliegen sollten, ist es besonders bedenklich. Dies ist beim Schalten von Umsetzern, die gekoppelte Spulen verwenden, wesentlich.
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3 stellt dar, wie ein Schaltumsetzer unter Verwendung eines Frequenzregelkreises (FLL) oder eines Phasenregelkreises (PLL), der um ihn aufgebaut ist, auf einen externen Bezugstakt einrasten kann. Die Schleife FLL/PLL 350 stellt den Offset 300 ein, um die Frequenz und die Phase des Abwärtsschaltumsetzers zu steuern. Der Abwärtsumsetzer ist der spannungsgesteuerte Oszillator VCO in der FLL/PLL-Schleife. Dieses Schema wurde in handelsüblichen Schaltumsetzern weitgehend verwendet. Allerdings ist das Schema komplex und empfindlich gegen Rauschen. Außerdem benötigt es eine erhebliche Zeit, sich nach einer Störung einzupendeln, was bei EMI und Ausgangswelligkeitsproblemen von Bedeutung sein kann.
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Ein alternatives Verfahren, den Abwärtsschaltumsetzer zu synchronisieren, ist, eine getaktete Rampe zur Spitzenstromgrenze oder zur Talstromgrenze zu addieren.
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4 zeigt in 400 eine getaktete Rampe, die zur Talstromgrenze addiert wurde, was bewirkt, dass ein Schaltumsetzer die Einrichtung einer niedrigen Seite in jedem Taktzyklus ausschaltet. Die Rampe wird bei der CLOCK-Flanke initiiert. Die Talstromgrenze VALLEY_limit steigt über einen Taktzeitraum, wenn die getaktete Rampe addiert wird. An einem gewissen Punkt wird der Spulenstrom 420 die Talstromgrenze treffen und die Einrichtung auf einer niedrigen Seite wird sich ausschalten. Durch Addieren der Rampe zur Talstromgrenze steigt die Wahrscheinlichkeit, dass der Spulenstrom die Talstromgrenze in einem Taktzyklus treffen wird.
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5 stellt in 500 dar, wenn eine Rampe eine Steigung von null besitzt und zur Talstromgrenze VALLEY_limit addiert wird. Hier ist der Abwärtsschaltumsetzer vollständig asynchron und weder die Frequenz des Spulenstroms 520 noch die Phase wird gesteuert.
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6 zeigt in 600, wenn eine Rampe eine unendliche Steigung besitzt und zur Talstromgrenze VALLEY_limit addiert wird. Hier arbeitet der Umschaltumsetzer im synchronen Spitzenmodus und die Frequenz des Spulenstroms 620 und die Phase werden durch den Takt direkt gesteuert, was bewirkt, dass der Abwärtsumsetzer eine subharmonische Schwingung erfährt.
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Dann, wenn die Rampe von derselben Größenordnung wie die fallende Flanke des Spulenstroms ist, wird die Rampe eine synchronisierende Wirkung von ähnlicher Größenordnung zur normalen Talstromgrenze addieren. Die Rampe wird derart wirken, dass der Umschaltumsetzer zum eingegebenen Bezugstakt einrastet. Die Welligkeit wird dann nicht mehr durch die Talstromgrenze definiert sein, sondern wird stattdessen durch die Steigungen des Induktivitätselementstroms und die Frequenz des eingegebenen Bezugstakts definiert sein.
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In verschiedenen Ausführungsformen kann die Funktion unter Verwendung einer Stromrampe, die zur Talstromgrenze addiert wird, erreicht werden, wobei die Rampe eine ähnliche Größenordnung wie eine Steigung, die gleich oder kleiner als (S1 * S2) / (S2 - S1) ist, aufweist, wobei S1 eine positive Steigung des Stroms in der Spule ist, wenn der Schalter einer hohen Seite eingeschaltet ist, und S2 eine negative Steigung des Stroms in der Spule ist, wenn der Schalter einer niedrigen Seite eingeschaltet ist. Dieser Grenzfall stellt außerdem sicher, dass keine Subharmonische auftreten wird.
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7 stellt 700 dar, wo die verwendeten Versätze gut gesteuert werden, um den Schaltumsetzer korrekt auf den eingegebenen Takt einzurasten. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Rampe zur Talstromgrenze VALLEY_limit addiert und die Rampensteigung 730 ist gleich dem Abfall des Induktivitätsstroms 720. Die Spitze-Spitze-Welligkeit Ip2p des Induktivitätsstroms kann aus den Betriebsbedingungen des Abwärtsumsetzers geschätzt werden. Die Bezugstalstromgrenze wird dann um 1,5 × Ip2p versetzt, um sicherzustellen, dass die Talstromgrenze VALLEY_limit etwa zur Hälfte Toff / 2 im Verlauf des Taktzeitraums auftritt.
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8 zeigt 800, wo die getaktete Rampe zurückgesetzt werden muss, direkt nachdem die Talstromgrenze aufgetreten ist, zur Hälfte Toff / 2 im Verlauf des Taktzeitraums. Dieses Schema wird sicherstellen, dass die Frequenz des Abwärtsschaltumsetzers durch den eingegebenen Takt gesteuert wird. Der Schaltumsetzer wird dann dazu tendieren, in wenigen Zyklen einzurasten, und über ein breites Spektrum von Bedingungen eingerastet bleiben. Die Rampe wird zur VALLEY_limit addiert und ihre Steigung 830 ist etwa gleich dem Abfall des Stroms in der Spule 820. Die Spitze-Spitze-Welligkeit Ip2p kann aus den Betriebsbedingungen geschätzt werden und die Bezugstalstromgrenze ist um 1,5 × Ip2p versetzt. Für den Fall, in dem die Rampe zur PEAK_limit addiert wird, ist die Rampensteigung etwa gleich dem Anstieg des Stroms in der Spule. Es kann auch der Fall vorliegen, in dem die Steigung der Rampe ein Wert zwischen dem Anstieg und dem Abfall des Stroms in der Spule ist.
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9 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm 900 eines Systems, das geeignet ist, die Prinzipien der Offenbarung zu implementieren. Das System ist dem ursprünglichen Strommodus-Hysteresesystem in 2 ähnlich, wobei OTA 910 den Spitzenstrom direkt steuert. Die Durchlasseinrichtung D2 einer unteren Seite (normalerweise ein NMOS) wird mit dem Komparator der TALSTEUERUNG 940 abgeschaltet, wenn die Talstromgrenze erreicht wird. Der Offset-Block 930 erstellt einen Bezugstalsteuerstrom und ändert den Icontrol-Strom, wobei der Versatz zwischen der Spitzenstromgrenze und die Talstromgrenze derart gesteuert wird, dass er zu einer berechneten vorhergesagten Spitze-Spitze-Stromwelligkeit in der Induktivität Lout proportional ist. Hier ist der Versatz 1,5 x die berechnete erwartete Spitze-Spitze-Stromwelligkeit (Ip2p) bei der Frequenz des eingegebenen Takts. Der Komparator der SPITZENSTEUERUNG 920 wird die Durchlasseinrichtung D1 der hohen Seite (normalerweise ein PMOS) ausschalten, wenn die Spitzenstromgrenze erreicht ist.
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In 9 wurde ein weiterer Block Ramp Gen 960 hinzugefügt, der eine getaktete Rampe zum Bezugstalsteuerstrom hinzufügt. Die Steigung der getakteten Rampe ist derart eingestellt, dass sie etwa gleich dem Abfall des Induktivitätsstroms (Vout/ L) ist, wobei die Ausgangsspannung über der Induktivität Lout, die zwischen den Durchlasseinrichtungen einer hohen Seite und einer niedrigen Seite verbunden ist, gemessen wird. Die getaktete Rampe wird mit der Taktflanke gestartet und mit einem Talkomparatorsignal zurückgesetzt. Es ist festzuhalten, dass der Versatz zum Bezugsspitzensteuerstrom und/oder zum Talsteuerstrom addiert werden kann. Die Beispiele hier halten die Spitzenstromgrenze gleich dem OTA-Strom, da ein gewisser Nutzen einer wohldefinierten Spitzenstromgrenze im Normalbetrieb vorliegt. Für den Fall, in dem die Rampe von der Spitzengrenze subtrahiert wird, wird die Rampe mit dem Taktsignal initiiert und mit dem Spitzensteuersignal zurückgesetzt.
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10 zeigt eine Simulation aus einem Modell einer Gleichstromschaltumsetzerarchitektur für einen Doppelphasenabwärtsumsetzer, der die Antwort des Abwärtsumsetzers auf eine Laststufe enthält. Das obere Feld zeigt die Soll-Spannung Vdac und die Ausgangsspannung Vout. Das zweite Feld zeigt des Spulenstrom Icoil, die Spitzenstromgrenze PEAK_limit und die Talstromgrenze VALLEY_limit. Die Talstromgrenze ist gleich der Spitzenstromgrenze minus einen festen Versatz und der Rampenstrom wurde addiert. Das dritte Feld zeigt die Spulenströme für die zwei Phasen Iph1 und Iph2. Das vierte Feld zeigt den Takt für eine der Phasen. Es ist klar sichtbar, dass der Schaltumsetzer synchron zum Takt läuft. Es ist auch sichtbar, dass keine subharmonische Schwingung vorliegt. Der Abwärtsumsetzer rastet unmittelbar auf die Taktfrequenz ein, wenn sich der Spulenstrom nach dem Überschwingen einpendelt.
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11 ist Ablaufplan 1100 eines Verfahrens für eine Strommodus-Hysteresesteuerschaltung mit einer getakteten Rampe in einem Gleichstromschaltumsetzer. Die Schritte enthalten 1110 eine Einrichtung einer hohen Seite, die sich ausschaltet, wenn ein Strom in einer Spule eine Spitzenstromgrenze überschreitet, und eine Einrichtung einer niedrigen Seite, die ausschaltet, wenn der Strom in der Spule unter eine Talstromgrenze fällt. Die Schritte enthalten außerdem 1120, wo eine Stromrampe zu einer der Stromgrenzen addiert wird. Die Schritte enthalten außerdem 1130, wo die Stromrampe durch einen Bezugstakt initiiert wird, ein Schaltumsetzer zum Bezugstakt synchronisiert wird und ein Hysteresestrommodusbetrieb geschaffen wird.
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Die Vorteile einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung enthalten ein Schaffen eines Strommodus-Hysteresebetriebs mit Stabilität bei niedrigen Frequenzen, inhärent keiner subharmonischen Schwingung und definierten Spitzen- und Talströmen. Die Offenbarung ermöglicht auch, dass die Frequenz des Schaltumsetzers fest ist und die relative Phase in Bezug auf eine weitere Phase unter Verwendung desselben Steuerschemas gut gesteuert ist. Die Offenbarung ermöglicht einen Phasenschluss in drei Taktzyklen nach einer Störung.
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Obwohl diese Erfindung insbesondere in Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Änderungen der Form und von Details vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
