DE102020000402A1 - Techniken für mehrphasige schaltende Kondensator-Spule Aufwärtswandler - Google Patents

Techniken für mehrphasige schaltende Kondensator-Spule Aufwärtswandler Download PDF

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Abstract

Es werden Techniken für mehrphasige Aufwärtswandler mit hoher Anhebung bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein mehrphasiger schaltender Kondensator-Spule (MPSCI) Aufwärtswandler eine erste Phasenschaltung, eine zweite Phasenschaltung und einen Kondensator beinhalten. Jede von der ersten Phasenschaltung und der zweiten Phasenschaltung kann einen ersten Schalter, eine Spule, die einen ersten Knoten hat, der an eine erste Versorgungsschiene gekoppelt ist, und einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, um selektiv einen zweiten Knoten der Spule an eine zweite Versorgungsschiene zu koppeln, beinhalten. Der Kondensator kann zwischen den zweiten Knoten der Spule der zweiten Phasenschaltung und den ersten Schalter der zweiten Phasenschaltung gekoppelt werden.

Description

  • Technisches Gebiet der Offenbarung
  • Der vorliegende Gegenstand diskutiert Spannungswandlertechniken und genauer Techniken für mehrphasige schaltende Kondensator-Spule Aufwärtswandler.
  • Hintergrund
  • Einphasige Aufwärtswandler können in einer großen Vielfalt von Anwendungen verwendet werden. Wenn die Schaltfrequenz zunimmt oder die Eingangsspannung abnimmt aufgrund normaler Variationen wie etwa Lastanforderung, kann ein einphasiger Aufwärtswandler sich damit schwer tun, eine robuste und zuverlässige hochangehobene Spannung bereitzustellen wegen den langen Signalpropagationsverzögerungen im Gate Treiber und der Feedback-Steuereinheit. Darüber hinaus können, wenn das Anhebungsverhältnis zunimmt, größere Hochspannungsschalter erforderlich werden, um die volle Ausgangsspannung zu tolerieren. Derartige Schalter können größere parasitäre Kapazitäten beinhalten, welche die Propagationsverzögerung im Gate Treiber weiter erhöhen können und die Schaltfrequenz und das Anhebungsverhältnis begrenzen, beispielsweise wegen einer minimalen Einschaltdauer des oberen Schalters des einphasigen Aufwärtswandlers.
  • Zusammenfassung der Offenbarung
  • Es werden Techniken für mehrphasige Aufwärtswandler mit hoher Anhebung bereitgestellt. In einem Beispiel kann ein mehrphasiger schaltender Kondensator-Spule („multiple-phase switched-capacitor-inductor“, MPSCI) Aufwärtswandler eine erste Phasenschaltung, eine zweite Phasenschaltung und einen Kondensator beinhalten. Die erste Phasenschaltung und die zweite Phasenschaltung können beide jeweils einen ersten Schalter, eine Spule, die einen ersten Knoten hat, der an eine erste Versorgungsschiene gekoppelt ist, und einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, selektiv einen zweiten Knoten der Spule an eine zweite Versorgungsschiene zu koppeln, beinhalten. Der Kondensator kann zwischen den zweiten Knoten der Spule der zweiten Phasenschaltung und den ersten Schalter der zweiten Phasenschaltung gekoppelt sein.
  • Diese Zusammenfassung soll eine Übersicht über den Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung geben. Sie ist nicht dazu gedacht, eine ausschließliche oder umfassende Erläuterung der Erfindung zu geben. Die detaillierte Beschreibung bietet weitere Information über die vorliegende Patentanmeldung.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen, die nicht notwendiger Weise maßstabsgerecht sind, können gleiche Bezugszeichen ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Ansichten bezeichnen. Gleiche Bezugszeichen mit unterschiedlichen Buchstabenzusätzen können unterschiedliche Instanzen gleicher Komponenten bezeichnen. Die Zeichnungen zeigen allgemein, ohne Beschränkung, verschiedene Ausführungsformen, welche in dem vorliegenden Dokument beschrieben sind.
    • 1A zeigt allgemein einen beispielhaften mehrphasigen schaltenden Kondensator-Spule (MPSCI) Aufwärtswandler.
    • 1B zeigt allgemein ein Spulenstromdiagramm für einen zweiphasigen SCI Aufwärtswandler.
    • 2 zeigt graphisch verschiedene Signale eines beispielhaften MPSCI Aufwärtswandlers, wie etwa des beispielhaften zweiphasigen SCI Aufwärtswandlers von 1.
    • 3 zeigt allgemein ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines MPSCI Aufwärtswandlers gemäß dem vorliegenden Gegenstand.
    • 4A zeigt allgemein einen beispielhaften 3-phasigen Aufwärtswandler gemäß dem vorliegenden Gegenstand.
    • 4B zeigt graphisch Diagramme des Spulenstroms von jeder der drei Phasenschaltungen.
    • 5A zeigt allgemein einen beispielhaften vierphasigen Aufwärtswandler gemäß dem vorliegenden Gegenstand.
    • 5B zeigt graphisch Diagramme des Spulenstroms von jeder der drei Phasenschaltungen.
    • 6 zeigt allgemein eine beispielhafte Implementierung eines MPSCI Aufwärtswandlers, welcher Steuereinheiten beinhaltet.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1A zeigt allgemein einen beispielhaften mehrphasigen schaltenden Kondensator-Spule (MPSCI) Aufwärtswandler 100 zum Bereitstellen einer Ausgangsspannung (VOUT) an eine Last 105 wie etwa einem festen oder mobilen Light Detection und Ranging (LIDAR) Sensor oder System, oder einen Leuchtdioden-(LED) Treiber. Der MPSCI Aufwärtswandler 100 kann eine erste Phasenschaltung 101, eine zweite Phasenschaltung 111 und eine Steuereinheit 160 (nicht gezeigt) beinhalten. In bestimmten Beispielen kann die Steuereinheit 160, oder Steuerschaltung, einen Taktgenerator 163 zum Generieren eines oder mehrerer Taktsignale beinhalten. In einigen Beispielen kann der Taktgenerator 163 separat von der Steuereinheit 160 sein. Die erste und die zweite Phasenschaltung 101, 111 können jeweils eine Spule 102, 112, einen unteren Schalter 103, 113 und einen oberen Schalter 104, 114 beinhalten. Die zweite Phasenschaltung 111 kann einen Kondensator 109 beinhalten. Allgemein induziert die Phasenschaltung 101, 111 einen Strom (IL1, IL2) in der entsprechenden Spule 102, 112 unter Verwendung der Leistungsversorgungsquelle (VIN) und des entsprechenden unteren Schalters 103, 113. Der Strom (IL1, IL2) jeder Spule 102, 112 kann dann zu einem Ausgang der Phasenschaltung 101, 111 geschaltet werden über den entsprechenden oberen Schalter 104, 114. Das Schalten der Phasenschaltungsschalter 103, 104, 113, 114 kann in einem zeitlichen Ablauf erfolgen, um eine regulierte Ausgangsspannung (VOUT) bereitzustellen und den MPSCI Aufwärtswandler 100 effizient zu betreiben. Der Kondensator 109 kann so gestellt werden, die angehobene Ladung zu speichern in der ersten Phase 101, und weiter die zweite Phase zu überbrücken und die Spulenstromenergie an den Ausgang (VOUT) zu übergeben.
  • Genauer kann bei einem ersten Taktsignal der Steuereinheit 160 der untere Schalter 103 der ersten Phasenschaltung 101 „an“, oder in einen Zustand niedriger Impedanz, geschaltet werden, und der Strom (IL1) der Spule 102 der ersten Phasenschaltung 101 kann beginnen und kann in Stärke zunehmen. Wenn der Strom (IL1) der Spule 102 der ersten Phasenschaltung 101 bis zu einem Spitzenstromschwellwert zunimmt, kann ein erster Komparator 161, oder erste Komparatorschaltung, der Steuereinheit 160 den Zustand ändern und kann die Zustände von dem unteren Schalter 103 und von dem oberen Schalter 104 der ersten Phasenschaltung 101 umschalten, so dass der untere Schalter 103 „aus“ und der obere Schalter 104 „an“ schaltet. Wegen des Zustandswechsels des oberen und des unteren Schalters 104, 103 der ersten Phasenschaltung 101 kann der Strom (IL1) der Spule 102 der ersten Phasenschaltung 101 damit beginnen, in Stärke abzunehmen.
  • Auf eine ähnliche Weise kann bei einem zweiten Taktsignal der Steuereinheit 160 der untere Schalter 113 der zweiten Phasenschaltung 111 „an“ geschaltet werden, oder in einen Zustand niedriger Impedanz versetzt werden, und der Strom (IL2) der Spule 112 der zweiten Phasenschaltung 111 kann beginnen und kann in Stärke zunehmen. Wenn der Strom (IL2) der Spule 112 der zweiten Phasenschaltung 111 bis zu einem Spitzenstromschwellwert ansteigt, kann ein zweiter Komparator 162, oder zweite Komparatorschaltung, der Steuereinheit 160 den Zustand ändern und kann die Zustände von dem unteren Schalter 113 und von dem oberen Schalter 114 der zweiten Phasenschaltung 111 umschalten, so dass der untere Schalter 113 „aus“ und der obere Schalter 114 „an“ schaltet. Wegen der Änderung der Zustände des oberen und des unteren Schalters 114, 113 der zweiten Phasenschaltung 111 kann der Strom (IL2) der Spule 112 der zweiten Phasenschaltung 111 damit beginnen, in Stärke abzunehmen.
  • In bestimmten Beispielen sind das erste und das zweite Taktsignal der Steuereinheit 160 gestaffelt. In einigen Beispielen sind das erste und das zweite Taktsignal gleichmäßig über ein Zeitintervall gestaffelt. Die gestaffelten Signale des ersten und des zweiten Taktsignals können es dem Strom (IL1) der Spule 102 der ersten Phasenschaltung 101 erlauben, den Kondensator 109 der zweiten Phasenschaltung 111 zu laden, wenn der obere Schalter 104 der ersten Phasenschaltung „an“ ist. Darüber hinaus, wenn der obere Schalter 114 der zweiten Phasenschaltung 111 „an“ geschaltet wird, können der Strom (IL2) der Spule 112 der zweiten Phasenschaltung und die geladene Spannung über den Kondensator 109 der zweiten Phasenschaltung 111 an den Ausgangsknoten des MPSCI Aufwärtswandlers 100 übergeben werden. Als ein Ergebnis kann die Ausgangsspannung (VOUT) des MPSCI Aufwärtswandlers 100 gegeben werden durch: V_OUT = N ⋅ V_IN/ ( 1 − D ) ,
    Figure DE102020000402A1_0001
    wobei N die Anzahl an Phasen ist, und D das Tastverhältnis des unteren Schalters jeder Phase ist, und wobei der Einfachheit halber angenommen ist, dass das Tastverhältnis für alle Schalter gleich ist. In bestimmten Beispielen kann der obere Schalter (104, 114) von einer oder von mehreren der ersten oder der zweiten Phasenschaltung 101, 111 ersetzt werden durch eine Diode 164, 165 oder eine ähnliche Vorrichtung für einen asynchronen MPSCI Aufwärtswandler.
  • 1B zeigt allgemein ein Spulenstromdiagramm für einen zweiphasigen SCI Aufwärtswandler. Das Diagramm kann einen ersten Schrieb 195 von Strom für eine erste Phasenschaltungsspule und einen zweiten Schrieb 196 von Strom für eine zweite Phasenschaltungsspule beinhalten. Zwischen t1 und t2, bei 181, ist der untere Schalter der ersten Phase „an“ und der Spulenstrom 195 (IL1) der ersten Phase steigt an. Zwischen t2 und t3, bei 182, ist der untere Schalter der ersten Phase „aus“ und der Spulenstrom 195 (IL1) der ersten Phase fällt ab. Zwischen t4 und t5, bei 183, ist der untere Schalter der zweiten Phase „an“ und der Spulenstrom 196 (IL2) der zweiten Phase steigt an. Zwischen t5 und t6, bei 184, ist der untere Schalter der zweiten Phase „aus“ und der Spulenstrom 196 (IL2) der zweiten Phase fällt ab. Das Diagramm zeigt auch die Periode (T) der Schaltfrequenz des zweiphasigen SCI Aufwärtswandlers, und dass die Transitionen der entsprechenden Schalter jeder Phase gleichmäßig verteilt (T/2) sein können über die gesamte Periode (T) der Schaltfrequenz.
  • 2 zeigt graphisch verschiedene Signale eines beispielhaften MPSCI Aufwärtswandlers, wie etwa dem beispielhaften zweiphasigen SCI Aufwärtswandler von 1. Die verschiedenen Signale beinhalten die Steuerknotenspannung 291 des unteren Schalters der ersten Phasenschaltung, die Steuerknotenspannung 292 des oberen Schalters der ersten Phasenschaltung, die Steuerknotenspannung 293 des unteren Schalters der zweiten Phasenschaltung, die Steuerknotenspannung 294 des oberen Schalters der zweiten Phasenschaltung, den Strom 295 (IL1) der Spule der ersten Phasenschaltung, den Strom 296 (IL2) der Spule der zweiten Phasenschaltung, die Spannung 297 am Knoten A, die Spannung 298 am Knoten B, die Spannung 299 über den Kondensator 109 vom Knoten C zum Knoten B und die Ausgangsspannung (VOUT) 290 des zweiphasigen SCI Aufwärtswandlers 100.
  • 3 zeigt allgemein ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines MPSCI Aufwärtswandlers gemäß dem vorliegenden Gegenstand. Bei 301 kann das Verfahren Empfangen einer Eingangsversorgungsspannung (VIN) an einer Spule von jeder der N Phasen beinhalten, wobei N eine ganze Zahl größer als 1 ist. Bei 303 kann die Ausgangsspannung des MPSCI Aufwärtswandlers über N-1 Kondensatoren des N-phasigen Spannungs-Aufwärtswandlers gebildet werden. Bei 305 kann der MPSCI Aufwärtswandler eine durchschnittliche Ausgangsspannung (VOUT) bereitstellen, die gegeben ist durch, VOUT = N * VIN/ ( 1 − D ) ,
    Figure DE102020000402A1_0002
    wobei D ein durchschnittliches Tastverhältnis ist, das mit dem Induzieren des Stroms in jeder Spule der N Phasen assoziiert ist. In bestimmten Beispielen kann das Bilden der Ausgangsspannung beinhalten Induzieren eines Strom in jeder Spule von jeder der N Phasen an einem unterschiedlichen Zeitpunkt einer Schaltperiode einer ersten Phase der N Phasen. Wenn zum Beispiel der MPSCI Aufwärtswandler zwei Phasen beinhaltet, kann Strom (IL1) in einer ersten Phase des MPSCI Aufwärtswandlers induziert werden unter Verwendung eines unteren Schalters, der mit einer gegebenen Frequenz des Takts einer Steuereinheit des MPSCI Aufwärtswandlers so „an“ geschaltet wird, dass der untere Schalter der ersten Phase bei jeder Periode (T1) der Schaltfrequenz an schaltet. Dementsprechend kann der untere Schalter der zweiten Phase getriggert werden, während der Periode (T1) „an“ zu schalten, wenn der untere Schalter der ersten Phase getriggert wird, „an“ zu schalten. In einigen Beispielen wird der untere Schalter der zweiten Phase zum „an“ Schalten getriggert bei einem Mittelpunkt der Periode (T1) davon, oder Intervall zwischen wann, der untere Schalter der ersten Phase getriggert wird, „an“ zu schalten, und umgekehrt. Für einen MPSCI Aufwärtswandler, der mehr als 2 Phasen hat, kann jeder untere Schalter jeder Phase in einem gestaffelten, sich wiederholenden Muster anschalten, so dass jedes „an“ Schaltereignis der unteren Schalter um ein T1/N Intervall getrennt ist, wobei T1 die Periode der Schaltfrequenz des unteren Schalters einer ersten Phasenschaltung ist, und N die Anzahl an Phasen ist.
  • In bestimmten Beispielen kann ein erster Knoten jeder Spule jeder Phasenschaltung des N-phasigen Aufwärtswandlers direkt an die Versorgungsspannung (VIN) gekoppelt werden. Ein zweiter Knoten von jeder Spule kann selektiv an Masse gekoppelt werden, um den Spulenstrom zu induzieren. Das selektive Koppeln jeder Spule kann über die Schaltperiode jeder Phasenschaltung gestaffelt werden. Als ein Beispiel, für einen N-phasigen Aufwärtswandler, der eine Schaltperiode von T für jede Phasenschaltung hat, kann eine erste Phasenschaltung einen Spulenstrom zu einer Zeit t0 induzieren. Eine zweite Phasenschaltung kann einen Spulenstrom bei t0+T/N induzieren. Eine dritte Phasenschaltung kann einen Spulenstrom bei t0+2T/N induzieren, und so weiter. Die N-te Phasenschaltung kann einen Spulenstrom zu einer Zeit t0+(N-1)T/N induzieren. Jede Phasenschaltung kann einen entsprechenden ersten Schalter, oder unteren Schalter beinhalten, um einen zweiten Knoten der entsprechenden Spule an Masse zu koppeln, um den Spulenstrom zu induzieren. Die „an“-Zeit des unteren Schalters kann eine Basis des Tastverhältnisses des N-phasigen Aufwärtswandlers bilden.
  • Auf ähnliche Weise isoliert, wenn die „an“-Zeit des ersten Schalters jeder Phasenschaltung endet, der erste Schalter die entsprechende Spule von Masse und koppelt den induzierten Strom an einen Ausgang der Phasenschaltung über einen zweiten oder oberen Schalter. Außer der Phasenschaltung, welche den Ausgang für den N-phasigen Aufwärtswandler beinhaltet, kann jeder Phasenschaltungsausgang an einen Kondensator von einer anderen Phase in einer kaskadierenden Weise koppeln. Die kaskadierende Art der Phasenschaltungen kann die hohe Anhebung der Eingangsspannung um einen Faktor von N ermöglichen, um die Ausgangsspannung bereitzustellen. Darüber hinaus können die Schalter des N-phasigen Aufwärtswandlers mit einer geringeren Spannung als die Ausgangsspannung bemessen sein, da das Design des mehrphasigen Aufwärtswandlers nicht so konfiguriert ist, irgendeinen von den oberen und unteren Schaltern der vollen Ausgangsspannung auszusetzen, wenn N größer als 1 ist. Darüber hinaus kann eine hohe Anhebung mit einer relativ kleinen Schaltfrequenz erreicht werden, wenn verglichen mit einphasigen Aufwärtswandlern. Zudem können hohe Schaltfrequenzen erreicht werden unter Verwendung kleinerer Transistorschalter, und daher können höhere Schaltfrequenzen verwendet werden, um eine nochmals größere Anhebung zu erzielen. In bestimmten Beispielen kann der obere Schalter von einer oder von mehreren der Phasenschaltungen durch eine Diode oder eine ähnliche Vorrichtung ersetzt werden für einen asynchronen MPSCI Aufwärtswandler.
  • 4A zeigt allgemein einen beispielhaften dreiphasigen Aufwärtswandler 400 gemäß dem vorliegenden Gegenstand. In bestimmten Beispielen kann der dreiphasige Aufwärtswandler 400 eine dritte Phasenschaltung 421 beinhalten, die an einen Ausgang eines zweiphasigen Aufwärtswandlers gekoppelt ist, wie etwa dem zweiphasigen Aufwärtswandler 100 von 1. Die dritte Phasenschaltung 421 kann eine Spule 422, einen oberen Schalter 424, einen unteren Schalter 423 und einen Kondensator 419 beinhalten. Der dreiphasige Aufwärtswandler 400 kann eine Steuereinheit (nicht gezeigt) beinhalten, um den oberen und den unteren Schalter von jeder der drei Phasenschaltungen anzusteuern. Die Steuereinheit kann allgemein die Schaltperiode von jeder der Phasenschaltungen in drei Teilintervalle unterteilen und kann sequentiell das Tastverhältnis eines unteren Schalters einer anderen der Phasenschaltungen beim Beginn jedes Intervalls triggern. Die Steuereinheit kann auch das Tastverhältnis der unteren Schalter und der oberen Schalter steuern. Allgemein kann der Spulenstrom der ersten Phasenschaltung den Kondensator der zweiten Phasenschaltung laden, der Spulenstrom und die Kondensatorspannung der zweiten Phasenschaltung können den Kondensator der dritten Phasenschaltung laden, und der Spulenstrom und die Kondensatorspannung der dritten Phasenschaltung können eine angehobene Ausgangsspannung des dreiphasigen Aufwärtswandlers bereitstellen. 4B zeigt graphisch Kurven des Spulenstroms über jede der drei Phasenschaltungen über die Zeit. Die Kurven beinhalten den Spulenstrom (IL1) für die erste Phasenschaltung, den Spulenstrom (IL2) für die zweite Phasenschaltung und den Spulenstrom (IL3) für die dritte Phasenschaltung. Für jede Phasenschaltung kann die Steuereinheit den unteren Schalter in einen Zustand niedriger Impedanz versetzen, um einen Spulenstrom für ein vorbestimmtes Tastverhältnis zu induzieren. Am Ende des Tastverhältnisintervalls kann die Steuereinheit den unteren Schalter in einen Zustand hoher Impedanz und den oberen Schalter in einen Zustand niedriger Impedanz versetzen. In bestimmten Beispielen kann die Ausgangsspannung des dreiphasigen Aufwärtswandlers gegeben sein durch: VOUT = 3 * VIN/ ( 1 − D ) ,
    Figure DE102020000402A1_0003
    wobei D ein durchschnittliches Tastverhältnis ist, das mit dem Induzieren des Stroms in jeder Spule der drei Phasen assoziiert ist. Für ein Tastverhältnis von 80% kann die Ausgangsspannung (VOUT) 15·VIN sein. Darüber hinaus ist die Beispielsarchitektur so konfiguriert, dass keiner der oberen Schalter oder der unteren Schalter einzeln der vollen Ausgangsspannung ausgesetzt werden. Der obere Schalter der dritten Phasenschaltung kann beispielsweise der höchsten mittleren Spannung der oberen und unteren Schalter ausgesetzt sein, und diese Spannung kann etwa 2/3 VOUT sein. Als solches können die oberen und die unteren Schalter für Spannungen ausgelegt sein, die kleiner sind als die Ausgangsspannung des dreiphasigen Aufwärtswandlers. Kleiner Schalter tendieren dazu, effizienter zu sein und können allgemein bei höheren Frequenzen arbeiten. In bestimmten Beispielen kann der obere Schalter von einer oder von mehreren der Phasenschaltungen durch eine Diode oder eine ähnliche Vorrichtung ersetzt werden für einen asynchronen MPSCI Aufwärtswandler.
  • 5A zeigt allgemein einen beispielhaften vierphasigen Aufwärtswandler 500 gemäß dem vorliegenden Gegenstand. In bestimmten Beispielen kann der vierphasige Aufwärtswandler 500 eine vierte Phasenschaltung 531 beinhalten, die an einen Ausgang eines dreiphasigen Aufwärtswandlers gekoppelt ist, wie etwa dem dreiphasigen Aufwärtswandler 400 von 4. Die vierte Phasenschaltung 531 kann eine Spule 532, einen oberen Schalter 534, einen unteren Schalter 533 und einen Kondensator 529 beinhalten. Der vierphasige Aufwärtswandler 500 kann eine Steuereinheit (nicht gezeigt) zum Ansteuern des oberen und des unteren Schalters von jeder der vier Phasenschaltungen beinhalten. Die Steuereinheit kann allgemein die Schaltperiode von jeder der Phasenschaltungen in vier Teilintervalle unterteilen und kann sequentiell das Tastverhältnis eines unteren Schalters einer anderen der Phasenschaltungen am Anfang jedes Teilintervalls triggern. Die Steuereinheit kann auch das Tastverhältnis der unteren Schalter und der oberen Schalter steuern. Allgemein kann der Spulenstrom der ersten Phasenschaltung den Kondensator der zweiten Phasenschaltung laden, der Spulenstrom und die Kondensatorspannung der zweiten Phasenschaltung können den Kondensator der dritten Phasenschaltung laden, der Spulenstrom und die Kondensatorspannung der dritten Phasenschaltung können den Kondensator der vierten Phasenschaltung laden, und die Kondensatorspannung und der Spulenstrom der vierten Phasenschaltung können eine angehobene Ausgangsspannung des vierphasigen Aufwärtswandlers bereitstellen. 5B zeigt graphisch Kurven des Spulenstroms von jeder der vier Phasenschaltungen. Die Kurven beinhalten den Spulenstrom (I1) für die erste Phasenschaltung, den Spulenstrom (12) für die zweite Phasenschaltung, den Spulenstrom (13) für die dritte Phasenschaltung und den Spulenstrom (14) für die vierte Phasenschaltung. Für jede Phasenschaltung kann die Steuereinheit den unteren Schalter in einen Zustand niedriger Impedanz versetzen, um einen Spulenstrom für ein vorbestimmtes Tastverhältnis zu induzieren. Am Ende des Tastverhältnisintervalls kann die Steuereinheit den unteren Schalter in einen Zustand hoher Impedanz und den oberen Schalter in einen Zustand niedriger Impedanz versetzen. In bestimmten Beispielen kann die Ausgangsspannung des vierphasigen Aufwärtswandlers gegeben sein durch: VOUT = 4 * VIN/ ( 1 − D ) ,
    Figure DE102020000402A1_0004
    wobei D ein durchschnittliches Tastverhältnis ist, das mit dem Induzieren des Stroms in jeder Spule der vier Phasen assoziiert ist. Für ein Tastverhältnis von 80% kann die Ausgangsspannung (VOUT) 20·VIN sein. Zudem ist die Beispielarchitektur so konfiguriert, dass keiner der oberen Schalter oder der unteren Schalter der vollen Ausgangsspannung ausgesetzt ist. Der obere Schalter der vierten Phasenschaltung kann beispielsweise der höchsten durchschnittlichen Spannung aller oberen und unteren Schalter ausgesetzt sein, und diese Spannung kann etwa 3/4 VOUT sein. Als solches können die oberen und unteren Schalter für Spannungen bemessen sein, die kleiner sind als die Ausgangsspannung des vierphasigen Aufwärtswandlers. Wenn verglichen mit Schaltern, die für die volle Ausgangsspannung bemessen sind, sind Schalter, die für kleinere Spannungen ausgelegt sind, allgemein kleiner, und kleinere Schalter tendieren dazu, effizienter zu sein und können allgemein bei höheren Frequenzen arbeiten. In bestimmten Beispielen kann der obere Schalter von einer oder von mehreren der Phasenschaltungen durch eine Diode oder eine ähnliche Vorrichtung ersetzt werden für einen asynchronen MPSCI Aufwärtswandler.
  • 6 zeigt allgemein eine beispielhafte Implementierung 600 eines MPSCI Aufwärtswandlers mit Steuereinheiten. Die Implementierung 600 ist ein vierphasiger SCI Aufwärtswandler, wie etwa der in 5 gezeigte, der zwei mehrphasige synchrone Aufwärts-Steuereinheiten 651, 652 beinhaltet, wie etwa beispielsweise zwei LTC3787, hergestellt von Analog Devices, Inc. Mehrphasige synchrone Steuereinheiten werden typischer Weise verwendet, um einphasige Aufwärts-Steuereinheiten an den Ausgangsknoten von jeder Aufwärts-Steuereinheit parallel zu schalten. Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass diese bestehenden Steuereinheiten, zusammen mit der Konfiguration von zwei oder mehr Phasenschaltungen wie oben diskutiert, die Steuersignale für einen mehrphasigen SCI Aufwärtswandler bereitstellen können, um eine hohe Anhebung mit Schaltern bereitzustellen, die nicht für die volle Ausgangsspannung des mehrphasigen SCI Aufwärtswandler bemessen sein müssen. Zusammen mit den zwei Steuereinheiten 651, 652, welche ein Taktsignal 653 teilen, kann die beispielhafte Implementierung 600 eine erste Phasenschaltung 101, eine zweite Phasenschaltung 111, eine dritte Phasenschaltung 421 und eine vierte Phasenschaltung 531 beinhalten. Jede Phasenschaltung kann einen oberen Schalter 104, 114, 424, 534, einen unteren Schalter 103, 113, 423, 533 und eine Spule 102, 112, 422, 532, die direkt an die Eingangsspannungsversorgung (VIN) gekoppelt ist, beinhalten. Die zweite Phasenschaltung 111, die dritte Phasenschaltung 421 und die vierte Phasenschaltung 531 können jeweils einen Kondensator 109, 419, 529 beinhalten, wie oben diskutiert. In einem Beispiel kann die Implementierung 600 mit einer Schaltfrequenz von etwa 400 kHz und einem 92% Tastverhältnis arbeiten. Mit VIN = 5 Volt kann die Implementierung 600 eine Ausgangsspannung (VOUT) von etwa 250 Volt bereitstellen. Eine solch hohe Anhebung kann unter anderem für Anwendungen wie etwa feststehende oder mobile Light Detection und Ranging (LIDAR) Sensoren oder Systeme und Leuchtdioden (LED) Treiber.
  • Es sei verstanden, dass die beispielhafte Implementierung zusätzliche Schaltungselemente beinhalten kann, ohne den Bereich des vorliegenden Gegenstandes zu verlassen. Solche zusätzlichen Schaltungselemente können, ohne hierauf beschränkt zu sein, einen Basisoszillator, Filter, Messen und Diagnose, etc. beinhalten.
  • Verglichen mit herkömmlichen Aufwärtswandlern können MPSCI Aufwärtswandler gemäß dem vorliegenden Gegenstand Leistungsschalter verwenden, deren Rating kleiner sein kann als die Ausgangsspannung des MPSCI Wandlers. Kleinere Schalter resultieren typisch in kleineren Schaltverlusten, geringerer Wärmeentwicklung, kleinere Leiterkartengröße und geringeren Systemkosten. Darüber hinaus können es die kleineren Schalter den MPSCI Aufwärtswandlern ermöglichen, bei höheren Frequenzen zu arbeiten, da die Schalter keine so hohen Kapazitäten aufweisen. Die höheren Frequenzen können ein nochmals höheres Tastverhältnis ermöglichen, und damit eine höhere Anhebung.
  • Verschiedene Bemerkungen & Beispiele
  • In einem ersten Beispiel, Beispiel 1, kann ein mehrphasiger schaltender Kondensator-Spule (MPSCI) Aufwärtswandler eine erste Phasenschaltung, eine zweite Phasenschaltung und einen Kondensator beinhalten. Jede von der ersten Phasenschaltung und der zweiten Phasenschaltung kann einen ersten Schalter, eine Spule, die einen ersten Knoten aufweist, der an eine erste Versorgungsschiene gekoppelt ist, und einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, selektiv einen zweiten Knoten der Spule an eine zweite Versorgungsschiene zu koppeln, beinhalten. Der Kondensator kann zwischen den zweiten Knoten der Spule der zweiten Phasenschaltung und den ersten Schalter der zweiten Phasenschaltung gekoppelt sein.
  • In Beispiel 2 ist der erste Schalter der zweiten Phasenschaltung von Beispiel 1 optional konfiguriert, selektiv den zweiten Knoten der Spule der zweiten Phasenschaltung mit dem Kondensator zu koppeln.
  • In Beispiel 3 ist der erste Schalter der ersten Phasenschaltung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-2 optional eine Diode.
  • In Beispiel 4 ist der erste Schalter der zweiten Phasenschaltung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-3 optional eine Diode.
  • In Beispiel 5 sind der erste Schalter der ersten Phasenschaltung und der erste Schalter der zweiten Phasenschaltung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-4 optional eine Diode.
  • In Beispiel 6 beinhaltet der MPSCI Aufwärtswandler von einem oder von mehreren der Beispiele 1-5 optional einen Taktgenerator, der an einen Steuerknoten des zweiten Schalters der ersten Phasenschaltung und an einen Steuerknoten des zweiten Schalters der zweiten Phasenschaltung gekoppelt ist.
  • In Beispiel 7, beinhaltet der MPSCI Aufwärtswandler von einem oder von mehreren der Beispiele 1-6 optional eine Steuerschaltung, die konfiguriert ist, den zweiten Schalter der ersten Phasenschaltung bei einem Wechsel eines ersten Taktsignals des Taktgenerators zu aktivieren, und die erste Phasenschaltung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-6 beinhaltet optional eine erste Komparatorschaltung, die konfiguriert ist, den zweiten Schalter der ersten Phasenschaltung zu deaktivieren, wenn ein erster Spulenstrom der Spule der ersten Phasenschaltung einen ersten Spitzenstromschwellwert erfüllt.
  • In Beispiel 8 ist die Steuerschaltung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-7 optional konfiguriert, den zweiten Schalter der zweiten Phasenschaltung bei einem Wechsel eines zweiten Taktsignals des Taktgenerators zu aktivieren, und die zweite Phasenschaltung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-7 beinhaltet optional eine zweite Komparatorschaltung, die konfiguriert ist, den zweiten Schalter der zweiten Phasenschaltung zu deaktivieren, wenn ein zweiter Spulenstrom der Spule der zweiten Phasenschaltung einen zweiten Spitzenstromschwellwert erfüllt.
  • In Beispiel 9 kann ein Verfahren zum Betreiben eines N-phasigen schaltenden Kondensator-Spule (SCI) Aufwärtswandlers, wobei N eine Ganzzahl größer als 1 ist, beinhalten: Empfangen einer Eingangsversorgungsspannung (VIN) an einer Spule jeder Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers, Bilden einer Ausgangsspannung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers über N-1 Kondensatoren des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers, und Bereitstellen einer durchschnittlichen Ausgangsspannung (VOUT), die proportional zur Anzahl an Phasen des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers ist. Eine solche Ausgangsspannung kann gegeben sein durch VOUT = N*VIN/(1-D).
  • In Beispiel 10 beinhaltet das Bilden der Ausgangsspannung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-9 optional ein Induzieren eines Stroms in jeder Spule zu einem anderen Zeitpunkt einer Schaltperiode einer ersten Phase der N Phasen.
  • In Beispiel 11 beinhaltet das Empfangen einer Eingangsversorgungsspannung an einer Spule von jeder der N Phasen von einem oder von mehreren der Beispiele 1-10 optional ein Empfangen einer Eingangsversorgungsspannung an einem ersten Knoten einer ersten Spule einer ersten Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers, und das Induzieren eines Stroms in jeder Spule von einem oder von mehreren der Beispiele 1-10 beinhaltet optional ein Koppeln eines zweiten Knotens der ersten Spule an Masse, um einen ersten Strom in der ersten Spule bereitzustellen.
  • In Beispiel 12 beinhaltet das Bilden oder Bereitstellen einer Ausgangsspannung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-11 optional Entkoppeln des zweiten Knotens der ersten Spule von Masse.
  • In Beispiel 13 beinhaltet das Bilden einer Ausgangsspannung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-12 optional Koppeln des zweiten Knotens der ersten Spule an einen ersten Kondensator der N-1 Kondensatoren, wobei der erste Kondensator selektiv gekoppelt wird an eine Spule einer zweiten Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers.
  • In Beispiel 14, beinhaltet das Empfangen einer Eingangsversorgungsspannung an einer Spule von jeder der N Phasen von einem oder von mehreren der Beispiele 1-13 optional Empfangen der Eingangsversorgungsspannung an einem ersten Knoten einer zweiten Spule der zweiten Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers, und das Induzieren eines Stroms in jeder Spule von einem oder von mehreren der Beispiele 1-13 beinhaltet optional Koppeln eines zweiten Knotens der zweiten Spule an Masse, um einen zweiten Strom in der zweiten Spule bereitzustellen.
  • In Beispiel 15 beinhaltet das Bilden einer Ausgangsspannung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-14 optional Entkoppeln des zweiten Knotens der zweiten Spule von Masse, um den zweiten Strom zu dem ersten Kondensator umzuleiten.
  • In Beispiel 16 beinhaltet das Bilden einer Ausgangsspannung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-15 optional Koppeln des ersten Kondensators an einen Ausgangsknoten der zweiten Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers.
  • In Beispiel 17 beinhaltet das Induzieren eines Stroms in jeder Spule von einem oder von mehreren der Beispiele 1-16 optional Schalten eines ersten Schalters jeder Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers, um einen zweiten Knoten jeder Spule jeder Phasenschaltung an Masse zu koppeln, und das Bilden der Ausgangsspannung von einem oder von mehreren der Beispiele 1-16 beinhaltet optional selektives Koppeln jedes Kondensators von N-1 Phasenschaltungen des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers an einen jeweiligen Ausgang jeder Phasenschaltung der N-1 Phasenschaltungen.
  • In Beispiel 18 kann ein System eine Last und einen mehrphasigen schaltenden Kondensator-Spule (MPSCI) Spannungswandler beinhalten, der konfiguriert ist, eine Eingangsspannung (VIN) zu empfangen und eine durchschnittliche Ausgangsspannung (VOUT) für die Last bereitzustellen. Der MPSCI Spannungswandler konfiguriert sein, die Ausgangsspannung anzuheben basierend einer Anzahl (N) an Phasen des MPSCI Spannungswandlers und einem Tastverhältnis des MPSCI Spannungswandlers, so dass die durchschnittliche Ausgangsspannung (VOUT) gegeben ist durch, VOUT = N * VIN/ ( 1 − D ) ,
    Figure DE102020000402A1_0005
    wobei D ein durchschnittliches Tastverhältnis ist, das mit dem Induzieren eines Stroms in jeder Spule der N Phasen assoziiert ist.
  • In Beispiel 19 beinhaltet die Last von einem oder von mehreren der Beispiele 1-18 optional einen Light Detection und Ranging (LIDAR) Sensor.
  • In Beispiel 20 beinhaltet die Last von einem oder von mehreren der Beispiele 1-19 optional einen Leuchtdiodentreiber.
  • Die obige detaillierte Beschreibung beinhaltet Verweise auf die beigefügten Zeichnungen, welche einen Bestandteil der detaillierten Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen illustrativ spezifische Ausführungsformen, im welchen die Erfindung verwirklicht werden kann. Diese Ausführungsformen werden hierin auch als „Beispiele“ bezeichnet. Solche Beispiele können zusätzliche Elemente zu den gezeigten oder beschriebenen beinhalten. Die vorliegenden Erfinder bedenken jedoch auch Beispiele, in denen nur die gezeigten oder beschriebenen Elemente bereitgestellt sind. Weiterhin erwägen die vorliegenden Erfinder auch Beispiele, welche eine Kombination oder Permutation dieser gezeigten oder beschriebenen Elemente (oder einen oder mehrere Aspekte davon) verwenden, sei es mit Bezug auf ein bestimmtes Beispiel (oder einen oder mehrere Aspekte davon), oder mit Bezug auf andere Beispiele (oder einen oder mehrere Aspekte davon), die hierin gezeigt oder beschrieben sind.
  • Im Falle einer widersprüchlichen Verwendung zwischen diesem Dokument und anderen Dokumenten, die auf diese Weise durch Verweis aufgenommen wurden, geht die Verwendung in diesem Dokument vor.
  • In diesem Dokument werden die Begriffe „ein“ oder „eines“ verwendet, wie es in Patentdokumenten üblich ist, um einen oder mehrere zu umfassen, unabhängig von allen anderen Fällen oder Verwendungen von „mindestens einem“ oder „einem oder mehreren“. In diesem Dokument wird der Begriff „oder“ für ein nicht exklusives oder verwendet, so dass „A oder B“ „A, aber nicht B“, „B, aber nicht A“ und „A und B“ einschließt, sofern nicht anders angegeben. In diesem Dokument werden die Begriffe „beinhaltend“ und „worin“ als die einfachsprachlichen Entsprechungen der jeweiligen Begriffe „einschließlich“ und „wobei“ verwendet. Auch sind die Begriffe „ beinhaltend“ und „umfassend“ offen, das heißt, ein System, eine Vorrichtung, ein Artikel, eine Zusammensetzung, eine Formulierung oder ein Verfahren, das Elemente zusätzlich zu den nach einem solchen Begriff aufgeführten beinhaltet, gelten weiterhin als in den Bereich des behandelten Gegenstands fallend. Weiterhin werden die Ausdrücke „erste“, „zweite“ und „dritte“, etc., wie sie in den Ansprüchen erscheinen mögen, lediglich als Bezeichner verwendet und sollen keine numerischen Anforderungen an ihre Objekte stellen.
  • Die hierin beschriebenen Verfahrensbeispiele können zumindest teilweise maschinell oder computerimplementiert sein. Einige Beispiele können ein computerlesbares Medium oder ein maschinenlesbares Medium enthalten, das mit Befehlen kodiert ist, mit denen ein elektronisches Gerät so konfiguriert werden kann, dass es die in den obigen Beispielen beschriebenen Verfahren ausführt. Eine Implementierung solcher Verfahren kann Code beinhalten, wie zum Beispiel Mikrocode, Assemblersprachencode, einen Code in einer höheren Sprache oder ähnliches. Ein solcher Code kann computerlesbare Anweisungen zur Durchführung verschiedener Methoden enthalten. Der Code kann Bestandteil von Computerprogrammprodukten bilden. Ferner kann der Code beispielsweise auf einem oder mehreren flüchtigen, nicht transitorischen oder nicht flüchtigen, computerlesbaren Medien greifbar gespeichert sein, wie zum Beispiel während der Ausführung oder zu anderen Zeiten. Beispiele für diese greifbaren computerlesbaren Medien können unter anderem Festplatten, austauschbare Magnetplatten, austauschbare optische Platten (beispielsweise Compact Disks und digitale Videoplatten), Magnetkassetten, Speicherkarten oder Sticks, RAMs (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), ROMs (Nur-Lese-Speicher) und ähnliches sein.
  • Die obige Beschreibung ist als Veranschaulichung und nicht als beschränkend gedacht. So können beispielsweise die oben beschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Es können andere Ausführungsformen verwendet werden, beispielsweise von einem Fachmann, nach Studium der obigen Beschreibung. Der Abstract wird zur Verfügung gestellt, um dem Leser eine schnelle Feststellung der Art der technischen Offenlegung zu ermöglichen. Er wird mit der Absicht vorgelegt, dass er nicht zur Auslegung oder Einschränkung des Bereichs oder der Bedeutung eines Anspruchs verwendet wird. In der obigen detaillierten Beschreibung können auch verschiedene Merkmale gruppiert sein, um die Offenlegung zu straffen. Dies sollte nicht dahingehend verstanden werden, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal für einen Anspruch wesentlich ist. Vielmehr kann der erfinderische Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer bestimmten offengelegten Ausführungsform liegen. Die folgenden Aspekte werden hiermit in die detaillierte Beschreibung mitaufgenommen als Beispiele oder Ausführungsformen, wobei jeder Aspekt eine eigenständige Ausführungsform darstellt, und es ist in Betracht gezogen, dass solche Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können in verschiedenen Kombinationen und Permutationen.

Claims (14)

  1. Mehrphasiger schaltender Kondensator-Spule, MPSCI, Aufwärtswandler, umfassend: eine erste Phasenschaltung; eine zweite Phasenschaltung; und einen Kondensator; wobei jede von der ersten Phasenschaltung und der zweiten Phasenschaltung beinhaltet: einen ersten Schalter; eine Spule, die einen ersten Knoten aufweist, welcher an eine erste Versorgungsschiene des MPSCI Aufwärtswandlers gekoppelt ist; und einen zweite Schalter, der konfiguriert ist, selektiv einen zweiten Knoten der Spule an eine zweite Versorgungsschiene des MPSCI Aufwärtswandlers zu koppeln; und wobei der Kondensator zwischen dem zweiten Knoten der Spule der zweiten Phasenschaltung und dem ersten Schalter der zweiten Phasenschaltung gekoppelt ist.
  2. MPSCI Aufwärtswandler nach Anspruch 1, wobei der erste Schalter der zweiten Phasenschaltung konfiguriert ist, selektiv den zweiten Knoten der Spule der zweiten Phasenschaltung mit dem Kondensator zu koppeln; und/oder wobei der erste Schalter der ersten Phasenschaltung eine Diode ist; oder wobei der erste Schalter der zweiten Phasenschaltung eine Diode ist; oder wobei der erste Schalter der ersten Phasenschaltung und der erste Schalter der zweiten Phasenschaltung eine Diode sind.
  3. MPSCI Aufwärtswandler nach Anspruch 1 oder 2, beinhaltend einen Taktgenerator, der an einen Steuerknoten des zweiten Schalters der ersten Phasenschaltung und einen Steuerknoten des zweiten Schalters der zweiten Phasenschaltung gekoppelt ist.
  4. MPSCI Aufwärtswandler nach Anspruch 3, beinhaltend eine Steuerschaltung, die konfiguriert ist, den zweiten Schalter der ersten Phasenschaltung bei einem Wechsel eines ersten Taktsignals des Taktgenerators zu aktivieren; und wobei die erste Phasenschaltung eine erste Komparatorschaltung beinhaltet, die konfiguriert ist, den zweiten Schalter der ersten Phasenschaltung zu deaktivieren, wenn ein erster Spulenstrom der Spule der ersten Phasenschaltung einen ersten Spitzenstromschwellwert erfüllt; und optional wobei die Steuerschaltung konfiguriert ist, den zweiten Schalter der zweiten Phasenschaltung bei einem Wechsel eines zweiten Taktsignals des Taktgenerators zu aktivieren; und wobei die zweite Phasenschaltung eine zweite Komparatorschaltung beinhaltet, die konfiguriert ist, den zweiten Schalter der zweiten Phasenschaltung zu deaktivieren, wenn ein zweiter Spulenstrom der Spule der zweiten Phasenschaltung einen zweiten Spitzenstromschwellwert erfüllt.
  5. Verfahren zum Betreiben eines N-phasigen schaltenden Kondensator-Spule, SCI, Aufwärtswandlers, wobei N eine Ganzzahl größer 1 ist, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen einer Eingangsversorgungsspannung (VIN) an einer Spule jeder Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers; Bilden einer Ausgangsspannung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers über N-1 Kondensatoren des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers; und Bereitstellen einer durchschnittlichen Ausgangsspannung (VOUT), die proportional zur Anzahl an Phasen des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bilden der Ausgangsspannung beinhaltet Induzieren eines Stroms in jeder Spule zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt einer Schaltperiode einer ersten Phase der N Phasen.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Empfangen einer Eingangsversorgungsspannung an einer Spule von jeder der N Phasen beinhaltet Empfangen einer Eingangsversorgungsspannung an einem ersten Knoten einer ersten Spule einer ersten Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers; und wobei das Induzieren eines Stroms in jeder Spule beinhaltet Koppeln eines zweiten Knotens der ersten Spule an Masse, um einen ersten Strom in der ersten Spule bereitzustellen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Bilden einer Ausgangsspannung beinhaltet Entkoppeln des zweiten Knotens der ersten Spule von Masse.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Bilden einer Ausgangsspannung beinhaltet Koppeln des zweiten Knotens der ersten Spule an einen ersten Kondensator der N-1 Kondensatoren, wobei der erste Kondensator selektiv gekoppelt wird an eine Spule einer zweiten Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Empfangen einer Eingangsversorgungsspannung an einer Spule von jeder der N Phasen beinhaltet: Empfangen der Eingangsversorgungsspannung an einem ersten Knoten einer zweiten Spule der zweiten Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers; und wobei das Induzieren eines Stroms in jeder Spule beinhaltet Koppeln eines zweiten Knotens der zweiten Spule an Masse, um einen zweiten Strom in der zweiten Spule bereitzustellen.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Bilden einer Ausgangsspannung beinhaltet Entkoppeln des zweiten Knotens der zweiten Spule von Masse, um den zweiten Strom zu dem ersten Kondensator umzuleiten; und optional wobei das Bilden einer Ausgangsspannung ein Koppeln des ersten Kondensators an einen Ausgangsknoten der zweiten Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers beinhaltet.
  12. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Induzieren eines Stroms in jeder Spule ein Schalten eines ersten Schalters jeder Phasenschaltung des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers, um einen zweiten Knoten jeder Spule jeder Phasenschaltung an Masse zu koppeln, beinhaltet; und wobei das Bilden der Ausgangsspannung ein selektives Koppeln jedes Kondensators von N-1 Phasenschaltungen des N-phasigen SCI Aufwärtswandlers an einen jeweiligen Ausgang jeder Phasenschaltung der N-1 Phasenschaltungen beinhaltet.
  13. System, umfassend: eine Last; einen mehrphasigen schaltenden Kondensator-Spule, MPSCI, Spannungswandler, der konfiguriert ist, eine Eingangsspannung (VIN) zu empfangen und eine durchschnittliche Ausgangsspannung (VOUT) an die Last bereitzustellen; und wobei der MPSCI Spannungswandler konfiguriert ist, die Ausgangsspannung anzuheben basierend auf einer Anzahl (N) von Phasen des MPSCI Spannungswandlers und einem Tastverhältnis des MPSCI Spannungswandlers, so dass die durchschnittliche Ausgangsspannung (VOUT) gegeben ist durch: VOUT = N * VIN/ ( 1 − D ) ,
    Figure DE102020000402A1_0006
    wobei D ein durchschnittliches Tastverhältnis ist, das assoziiert ist mit demlnduzieren eines Stroms in jeder Spule der N Phasen.
  14. System nach Anspruch 13, wobei die Last einen Light Detection and Ranging, LIDAR, Sensor beinhaltet; und/oder wobei die Last einen Leuchtdiodentreiber beinhaltet.
DE102020000402.4A 2019-01-23 2020-01-23 Techniken für mehrphasige schaltende Kondensator-Spule Aufwärtswandler Pending DE102020000402A1 (de)

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US16/255,510 US10811971B2 (en) 2019-01-23 2019-01-23 Multiple-phase switched-capacitor-inductor boost converter techniques
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