DE102020125208A1 - Induktorstromnebenschluss zum abschwächen von lastabfalltransienten in dc/dc-regulierern - Google Patents

Induktorstromnebenschluss zum abschwächen von lastabfalltransienten in dc/dc-regulierern Download PDF

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Abstract

Eine Spannungsreguliererschaltung weist eine Umschaltschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Umschalttastzyklus anzupassen, um eine Ausgangsspannung eines Ausgangsknotens der Spannungsreguliererschaltung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren; einen Induktor, der mit der Umschaltschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, einen Induktorstrom für den Ausgangsknoten bereitzustellen; und eine Nebenschlussschaltung, die parallel zu dem Induktor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den Induktorstrom von dem Ausgangsknoten weg abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, auf.

Description

  • GEBIET DER OFFENBARUNG
  • Dieses Dokument bezieht sich auf Reguliererschaltungen und insbesondere auf das Abschwächen von Ausgangstransienten in Gleichstrom/Gleichstrom- (DC/DC-) Reguliererschaltungen.
  • HINTERGRUND
  • Reguliererschaltungen können verwendet werden, um eine regulierte Ausgabe aus einer Schaltungseingabe zu erzeugen. Beispielsweise verwendet eine Tiefsetzspannungsreguliererschaltung eine Eingangsspannung, um eine regulierte Ausgangsspannung niedriger als die Eingangsspannung zu erzeugen, und eine Hochsetzreguliererschaltung erzeugt eine regulierte Ausgangsspannung höher als die Eingangsspannung. Umschalten wird verwendet, um einen Induktor der Schaltungen zu laden und zu entladen, um eine regulierte Ausgabe zu produzieren. In diesen Typen von Schaltungen und auch in nicht auf Induktoren basierenden Reguliererschaltungen kann eine Ausgangslaststromtransiente zu einer unerwünschten Spannungstransienten auf der regulierten Ausgangsspannung führen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Dieses Dokument bezieht sich allgemein auf elektronische Schaltungen zur Spannungsregulierung und insbesondere auf Verbesserungen beim Abschwächen der Effekte einer Lastabfalltransienten auf Reguliererschaltungen.
  • In einigen Aspekten enthält eine Spannungsreguliererschaltung eine Umschaltschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Umschaltungstastzyklus anzupassen, um eine Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten der Spannungsreguliererschaltung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren; einen Induktor, der mit der Umschaltschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, einen Induktorstrom für den Ausgangsknoten bereitzustellen; und eine Nebenschlussschaltung, die parallel zu dem Induktor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den Induktorstrom von dem Ausgangsknoten weg abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt.
  • In einigen Aspekten weist ein Verfahren zum Betreiben einer Spannungsumsetzerschaltung das Aktivieren und Deaktivieren einer Umschaltschaltung, um einen Induktor zu laden und zu entladen, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen und einen Induktorstrom für einen Ausgangsknoten der Spannungsreguliererschaltung bereitzustellen; Anpassen eines Umschalttastzyklus der Umschaltschaltung, um die Ausgangsspannung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren; Vergleichen der Ausgangsspannung mit einer vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung; und Ableiten des Induktorstroms weg von dem Ausgangsknoten, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, auf.
  • In einigen Aspekten weist eine Spannungsreguliererschaltung eine Umschaltschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Umschalttastzyklus anzupassen, um die Ausgangsspannung eines Ausgangsknotens der Spannungsreguliererschaltung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren; einen Induktor, der mit der Umschaltschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, einen Induktorstrom für den Ausgangsknoten bereitzustellen; und eine Nebenschlussschaltungsschleife, die mit dem Induktor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den Induktorstrom weg von dem Ausgangsknoten fließen zu lassen, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, und den Induktorstrom zu dem Ausgangsknoten wiederherzustellen, wenn die Ausgangsspannung auf eine Zielspannung niedriger als die vorgegebene maximale Ausgangsspannung abfällt, auf.
  • Dieser Abschnitt ist dafür vorgesehen, einen Überblick über den Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung bereitzustellen. Er ist nicht dafür vorgesehen, eine ausschließliche oder umfassende Erläuterung der Erfindung bereitzustellen. Die ausführliche Beschreibung ist aufgenommen, um weitere Informationen über die vorliegende Patentanmeldung bereitzustellen.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind, können gleiche Ziffern ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Ansichten beschreiben. Gleiche Ziffern, die unterschiedliche Buchstaben-Suffixe aufweisen, können unterschiedliche Instanzen ähnlicher Komponenten repräsentieren. Die Zeichnungen stellen allgemein als Beispiel, jedoch nicht als Einschränkung, verschiedene in dem vorliegenden Dokument diskutierte Ausführungsformen dar.
    • 1 ist ein Schaltbild eines Beispiels einer Spannungsreguliererschaltung.
    • 2 stellt Strom- und Spannungswellenformen für eine herkömmliche Reguliererschaltung, die einem Lastabfall ausgesetzt ist, dar.
    • 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Spannungsreguliererschaltung.
    • 4 stellt Strom- und Spannungswellenformen für die Spannungsreguliererschaltung von 1 dar.
    • 5 ist ein Schaltbild eines weiteren Beispiels einer Spannungsreguliererschaltung.
    • 6 stellt Strom- und Spannungswellenformen für die Spannungsreguliererschaltung von 5 dar.
    • 7 ist ein Schaltbild eines Beispiels einer Hochsetzspannungsreguliererschaltung.
    • 8 ist ein Schaltbild eines Beispiels einer Tiefsetz-/Hochsetzspannungsreguliererschaltung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • 1 ist ein Schaltbild eines Beispiels einer Spannungsreguliererschaltung 100. Die Schaltung enthält einen Transistor M1 mit oben liegendem Gate, einen Transistor M2 mit unten liegendem Gate und einen Induktor 102 (L). In dem Beispiel sind M1 und M2 Feldeffekttransistoren (FETs). Die Spannungsreguliererschaltung 100 kann einen Ausgangskondensator 104, der mit einem Ausgangsknoten elektrisch gekoppelt ist, aufweisen und kann einer Ausgangslast eine Ausgangsspannung VOUT zuführen. Die Spannungsreguliererschaltung 100 weist eine Umschaltschaltung 110 auf, die einen Gate-Treiber 114 aufweist und M1 und M2 aufweist. Der Gate-Treiber 114 ist dazu ausgebildet (z. B. durch eine Logikschaltungsanordnung), ein Taktsignal zu verwenden, um einen Umschalttastzyklus, der einen Ladeabschnitt und einen Entladeabschnitt aufweist, bereitzustellen. Die Spannungsreguliererschaltung 100 nimmt während des Ladeabschnitts des Umschalttastzyklus elektrische Energie auf.
  • Der Induktor 102 kann zwischen dem Ausgangskondensator 104 und den Umschaltschaltungsknoten 108 gekoppelt sein. Der Transistor M2 mit unten liegendem Gate kann zwischen dem Umschaltschaltungsknoten 108 und der Schaltungsmasse elektrisch gekoppelt sein, und der Transistor M1 mit oben liegendem Gate kann zwischen dem Umschaltschaltungsknoten 108 und einem Eingangsknoten, der mit einer Eingangsspannung VIN elektrisch gekoppelt ist, elektrisch gekoppelt sein.
  • Während der Ladeabschnitte aufeinanderfolgender Zyklen wird der Transistor M1 angeschaltet oder aktiviert, um die Spannung des Umschaltschaltungsknotens 108 auf beinahe die Eingangsspannung VIN anzuheben. Diese initiale Aktivierung treibt einen allmählich ansteigenden Strom durch den Induktor 102 und zu dem Ausgangskondensator 104 und der Last. Während des Entladeabschnitts der Umschaltarbeitszyklen wird M2 angeschaltet, um den Umschaltschaltungsknoten 108 auf beinahe die Schaltungsmasse zu ziehen. Diese zweite Aktivierung stellt einen allmählich abfallenden Strom aus der in dem Induktor 102 gespeicherten Energie für den Ausgangskondensator 104 und die Last bereit.
  • Die Dauer des Ladeabschnitts des Umschalttastzyklus kann automatisch angepasst werden, um die Ausgangsspannung VOUT an einem vorgegebenen Pegel zu halten. Die Anpassung kann unter Verwendung einer Schaltungsrückkopplungsschleife, die eine Fehlerverstärkerschaltung 112 aufweist, erreicht werden. Die Fehlerverstärkerschaltung 112 erzeugt ein Fehlersignal, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Spannung VOUT an dem Ausgangsknoten der Spannungsreguliererschaltung 100 repräsentativ ist. Die Ausgangsspannung kann skaliert werden (z. B. unter Verwendung eines Ohmschen Spannungsteilers), um eine skalierte Repräsentation der Ausgangsspannung für die Fehlerverstärkerschaltung 112 anstelle der tatsächlichen Ausgangsspannung als eine Rückkopplungsspannung bereitzustellen. Die Fehlerverstärkerschaltung 112 vergleicht die Rückkopplungsspannung (VFB) mit einer Spannungsreferenz (VREG), um das Fehlersignal zu erzeugen. VREG kann die gewünschte regulierte Ausgangsspannung oder eine skalierte Spannung, die von der gewünschten regulierten Ausgangsspannung abgeleitet ist, sein.
  • Die Umschaltschaltung 110 kann Logikschaltungen aufweisen, um Impulsbreitenmodulations(PWM)-Umschaltsteuerung zu implementieren. Die Umschaltschaltung 110 stellt die Dauer des Ladeabschnitts und des Entladeabschnitts des Umschalttastzyklus gemäß der Ausgangsspannung ein. Beispielsweise kann die Umschaltschaltung 110 den Transistor M1 mit oben liegendem Gate für eine Dauer basierend auf dem Vergleich des Fehlersignals und eines Referenzwellenformsignals anschalten und dann den Transistor M2 mit unten liegendem Gate für den Rest jeder Periode des Taktsignals aktivieren.
  • Die Aktivierung des Transistors M1 erzeugt einen allmählich ansteigenden Strom in dem Induktor, und die Aktivierung des Transistors M2 erzeugt einen allmählich abfallenden Strom in dem Induktor während jedes Umschalttastzyklus. Der ansteigende und dann abfallende Strom hält die Rückkopplungsspannung an einem Wert, der im Wesentlichen gleich der Referenzspannung VREF ist. Diese Aktivierungsfolge hält die Ausgangsspannung VOUT an dem Ausgangsanschluss unabhängig von dem Strombedarf an der Last an dem gewünschten Pegel.
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel erzeugen die Schaltungstopologie und der Zielspannungswert eine regulierte Spannung für VOUT, die niedriger ist als die Spannung an dem Eingang VIN der Spannungsreguliererschaltung (z. B. einer Tiefsetzreguliererschaltung). Andere Beispiele können unter anderem Spannungsreguliererschaltungstopologien zum Erzeugen einer regulierten VOUT, die höher ist als VIN (z. B. eine Hochsetzreguliererschaltung), und Schaltungstopologien zum Erzeugen einer regulierten VOUT, die entweder niedriger oder höher sein kann als VIN (z. B. eine Tiefsetz-/Hochsetzreguliererschaltung), aufweisen.
  • Eine Ausgangslasttransiente in der negativen Richtung (z. B. ein Lastabfall, in dem die Last entfernt wird und ein Laststrom ILOAD auf null reduziert wird) eines DC-DC-Spannungsregulierers führt typischerweise zu einer positiven Spannungstransienten auf der regulierten Ausgangsspannung VOUT. Das liegt an a) der endlichen Antwortzeit des Spannungsregulierers zum Korrigieren der Menge des Stroms, der der Last zugeführt wird, und b) der kombinierten nahezu sofortigen Effekte des elektrischen Serienwiderstands (ESR) und der elektrischen Serieninduktivität (ESL) in dem Ausgangskondensator. Dieses Problem wird für induktorbasierte DC/DC-Regulierer verstärkt, wo sich der Induktorstrom IL nicht sofort ändern kann, und der Induktorstrom typischerweise für zusätzliche Zyklen weiterhin dem Ausgangskondensator zugeführt wird, bis der Strom auf null reduziert werden kann. Diese fortgesetzte Zuführung von Induktorstrom zu der reduzierten Last verursacht, dass die regulierte Ausgangsspannung weiter ansteigt, was das Risiko der Verletzung der Ausgangsspannungsspezifikationen mit sich bringt; insbesondere falls die Anwendung eine strenge Steuerung der Ausgangsspannung erfordert. Diese positive Spannungstransiente kann aufgrund des Auslösens einer Überspannungsüberwachungsschaltung eine Systemabschaltung verursachen oder kann, schlimmer, Schaltungen, die mit dem Ausgangsknoten verbunden sind, aufgrund der Überspannungsbelastung beschädigen.
  • 2 stellt Strom- und Spannungswellenformen für eine herkömmliche Tiefsetzreguliererschaltung, die einem Lastabfall ausgesetzt ist, dar (z. B. fällt ILOAD von dem Wert IMAX auf null zur Zeit t1 ab, wie in der oberen Grafik gezeigt ist). Unmittelbar vor dem Lastabfallereignis zeigt die Induktorstromwellenform, IL, in der mittleren Grafik normale Welligkeit an der DC/DC-Umschaltfrequenz, und die Ausgangsspannung, VOUT, zeigt eine entsprechende Spannungswelligkeit mit derselben Frequenz, weil COUT der AC-Komponente von IL ausgesetzt ist (wegen ICOUT = IL - ILOAD). Nach t1 wird der gesamte Induktorstrom 205 (einschließlich der DC-Komponente, IMAX) dem Ausgangskondensator zugeführt, bis der Induktorstrom 205 auf null gebracht werden kann. Das gilt unabhängig davon, ob das Tiefsetzregulierersteuerungsschema M1 und M2 beide abschaltet oder einfach M2 anschaltet. Wie in 2 in der unteren Grafik gezeigt ist, ist die Ausgangsspannungsantwort auf diesen zusätzlichen Strom ein Spannungsüberschwingen 210. Die Größe des Überschwingens hängt von dem Wert von COUT ab, und höhere Werte von COUT führen zu einem reduzierten Spannungsüberschwingen 215. Es gibt jedoch erhöhte Kosten in der Stückliste (BOM) und dem Platinenplatz, die dem Erhöhen der Ausgangskapazität zugeordnet sind. Zusätzlich eliminiert, weil weiterhin Induktorstrom dem Ausgangsknoten zugeführt wird, das Erhöhen der Kapazität von COUT nicht das zusätzliche Überschwingen, es verringert es nur.
  • Um das Spannungsüberschwingen zu eliminieren oder zu begrenzen kann der Induktorstrom von dem Ausgangskondensator COUT und dem Ausgangsknoten VOUT weg abgeleitet werden. Das bewirkt, dass der Induktorstrom ohne weiteren Anstieg der Ausgangsspannung auf null gebracht wird.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Spannungsreguliererschaltung, wie z. B. der Spannungsreguliererschaltung von 1. Bei 305 wird eine Umschaltschaltung aktiviert und deaktiviert, um einen Induktor zu laden und zu entladen, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen und einen Induktorstrom für einen Ausgangsknoten der Spannungsreguliererschaltung bereitzustellen. Bei 310 wird ein Umschalttastzyklus der Umschaltschaltung angepasst, um die Ausgangsspannung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren. In speziellen Beispielen wird PWM verwendet, um die Ausgangsspannung zu regulieren.
  • Bei 315 wird die Ausgangsspannung mit einer vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung verglichen. Die vorgegebene maximale Ausgangsspannung kann höher sein als die gewünschte regulierte Spannung. Bei 320 wird der Induktorstrom weg von dem Ausgangsknoten abgeleitet, wenn die Ausgangsspannung die vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt.
  • Zurück zu 1 weist die Spannungsreguliererschaltung, um den Induktorstrom abzuleiten, eine Nebenschlussschaltung auf, die den Induktorstrom weg von dem Ausgangsknoten und dem Ausgangskondensator ableitet, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt. Die Nebenschlussschaltung weist den Transistor M3 auf, der parallel zu dem Induktor L verbunden ist. Der Transistor M3 funktioniert als ein Nebenschlussschalter, der durch einen Hysteresekomparator 120 gesteuert wird. Der Ausgang des Komparators 120 ist aktiv oder hoch, wenn die Ausgangsspannung auf einen vorgegebenen maximalen Ausgangsspannungswert (VHI) ansteigt. Wegen seiner Hysterese kehrt der Ausgang des Komparators 120 nicht zu inaktiv oder tief zurück, bevor die Ausgangsspannung auf einen Wert niedriger als VHI (z. B. den gewünschten regulierten Spannungspegel VREG) abfällt.
  • 4 stellt Strom- und Spannungswellenformen für die Spannungsreguliererschaltung von 1 dar. Die obere Grafik in 4 zeigt die Spannungsreguliererschaltung, die derselben Lastabfalltransiente ausgesetzt ist, die zur Zeit t1 auftritt, wie in 2. In 4 sind die Wellenformen für IL und VOUT vor t1 ebenfalls gleich wie in 2. Unmittelbar nach t1 wird der gesamte Induktorstrom 405 (einschließlich der DC-Komponente, IMAX) initial dem Ausgangskondensator zugeführt, was dazu führt, dass VOUT initial ansteigt. Wenn jedoch VOUT auf VHI ansteigt (in der unteren Grafik von 4 zur Zeit t2 gezeigt), löst der Komparator 120 aus und schaltet den Transistor M3 an. Wie in der Wellenform für IM3 gezeigt ist, wird dann der Induktorstrom 405 von dem Ausgangskondensator weg abgeleitet und fließt stattdessen in M3, der als ein „Lastabfallnebenschluss“ arbeitet. Während M3 angeschaltet ist, sind die Hauptsteuerschleifen-Transistoren M1 und M2 beide abgeschaltet. Mit angeschaltetem M3 kann der Induktorstrom ohne weiteren Anstieg der Ausgangsspannung 410 auf null gebracht werden.
  • Weil der fließende Induktorstrom nicht zu dem Ausgangskondensator COUT geht, muss er nicht „schnell“ auf null kommen. Die Geschwindigkeit, mit der der fließende Induktorstrom auf null abfällt, hängt von der Größe des Transistors M3 ab. Ein kleinerer M3 (d. h. ein höherer Widerstand im eingeschalteten Zustand RDS(ON)) beschleunigt das Abfallen auf null und ist hinsichtlich der Siliziumbausteinfläche weniger aufwändig, jedoch sollte M3 nicht zu klein sein, weil er die in dem Induktor gespeicherte Energie E (E = ½LIMAX 2) ableiten muss. Zusätzlich wird, falls der Abfall über M3 VOUT plus einen Diodenabfall übersteigt, dann die Body-Diode von M2 anschalten, was den Spannungsabfall über M3 begrenzt und potentiell COUT zurück in die Stromschleife bringt. Der Abfall folgt einer exponentiellen Kurve aufgrund des Abfalls des sich ändernden Stroms mal dem Widerstand (IR) in M3. Ein Beispiel eines guten Kompromisses für die Leistungsfähigkeit zwischen Kosten und Energieableitung ist es, die Größe von M3 so zu wählen, dass sie in der Nähe von 5 - 10 % der Größe von M2 ist. Der niedrige Hysteresespannungspegel des Komparators 120 sollte so eingestellt sein, dass dann, wenn die Ausgangsspannung nachfolgend auf nahe dem Zielspannungswert VREG abfällt (aufgrund von Leckstrom oder weil eine neue Last anschaltet), M3 abgeschaltet wird und der normale Steuerschleifenbetrieb wieder übernimmt.
  • 5 ist ein Schaltbild eines weiteren Beispiels einer Spannungsreguliererschaltung 500. Die Schaltung ist eine Tiefsetzreguliererschaltung wie in 1 und weist den Induktor 502, den Transistor mit oben liegendem Schalter (M1), den Transistor mit unten liegendem Schalter (M2), einen Komparator 520 mit Hysterese und den Fehlerverstärker 512 wie in 1 auf. Der Unterschied zu 1 ist, dass die Nebenschlussschaltung einen Stromanpassungsverstärker 522 und einen Transistor M4, der von VOUT zu Masse verbunden ist, als einen Nebenschlussschalter aufweist. Die Eingänge des Stromanpassungsverstärkers 522 sind mit dem Transistor M2 mit unten liegendem Schalter und dem Nebenschlussschalter-Transistor M4 verbunden. Der Ausgang des Stromanpassungsverstärkers 522 ist mit dem Steuer-Gate von M4 verbunden, und der Stromverstärker weist einen Aktivierungseingang auf, der mit dem Ausgang des Komparators 520 verbunden ist.
  • 6 stellt Strom- und Spannungswellenformen für die Spannungsreguliererschaltung von 5 dar. Die Funktionsweise ist gleich derjenigen der Schaltung von 1 bis zur Zeit t2. In der oberen Grafik wird die Spannungsreguliererschaltung der gleichen Lastabfalltransienten, die zur Zeit t1 auftritt, wie in 4 ausgesetzt, und vor der Lastabfalltransienten zeigt die Induktorstromwellenform, IL, in 6 eine normale Welligkeit an der DC/DC-Schaltfrequenz. Nach der Zeit t1 wird initial der gesamte Induktorstrom 605 (einschließlich der DC-Komponente, IMAX) dem Ausgangskondensator COUT zugeführt. Zur Zeit t2 löst der Komparator 520 aus (z. B. geht der Ausgang auf hoch), wenn VOUT auf VHI ansteigt.
  • An diesem Punkt wird der Transistor M1 mit oben liegendem Schalter abgeschaltet und der Nebenschlussschalter-Transistor M4 wird angeschaltet, und der Stromanpassungsverstärker 522 wird durch den Ausgang des Komparators 520 aktiviert. Der Stromanpassungsverstärker 522 steuert M4, einen positiven Drain-Strom in M4 zu erzeugen, so dass er mit dem negativen Drain-Strom von M2 übereinstimmt. In 6 zeigt die Wellenform für IM4 den durch M4 fließenden Induktorstrom. In dem Ausmaß, in dem diese Drain-Ströme von M2 und M4 „übereinstimmen“, ist der resultierende Anteil des Induktorstroms, der dem Ausgangskondensator COUT zugeführt wird, null, und die Ausgangsspannung 610 wird nicht weiter als VHI ansteigen, wie in der unteren Grafik von 6 gezeigt ist. Die Größe des Transistors M4 kann gleich oder proportional M2 sein (z. B. Größe(M4) = Größe(M2/k), wobei k eine positive Ganzzahl ist). Wie in dem Beispiel von 1 geht der Induktorstrom, der in M2 und M4 fließt, nicht zu dem Ausgangskondensator COUT und muss nicht schnell auf null kommen. Die Nebenschlussschalterverbindung wird entfernt, wenn VOUT auf weniger als den niedrigen Hysterese-Spannungspegel des Komparators 520 abfällt, und die Schaltung kehrt zum normalen Betrieb zurück.
  • Die Schaltungen in den Beispielen der 1 und 5 sind Tiefsetzspannungsreguliererschaltungen. Die Herangehensweisen der Beispiele zum Abschwächen von Lastabfalltransienten in der Schaltungsausgabe können in anderen Typen von Reguliererschaltungen verwendet werden.
  • 7 ist ein Schaltbild eines Beispiels einer Hochsetzspannungsreguliererschaltung 700. In dem Beispiel ist der Induktor 702 mit einem Eingangsknoten VIN der Spannungsreguliererschaltung und einem Umschaltschaltungsknoten 708 verbunden. Die Umschaltschaltung weist einen ersten Schalttransistor M1, der mit dem Umschaltschaltungsknoten 708 und dem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, und einen zweiten Schalttransistor M2, der mit dem Ausgangsknoten und dem Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist, auf. Der Gate-Treiber für die Umschaltschaltung ist nicht gezeigt. Der Nebenschlussschalttransistor M3 ist parallel zu dem Induktor 702 gekoppelt und ist mit dem Umschaltschaltungsknoten 708 und dem Eingangsknoten VIN gekoppelt. Wenn die Ausgangsspannung VOUT die Auslösespannung des Hysteresekomparators 720 übersteigt, schaltet der Nebenschlussschalttransistor M3 an, um den Induktorstrom zu leiten und den Induktorstrom weg von dem Ausgangskondensator COUT abzuleiten, um die Transiente der Ausgangsspannung zu begrenzen.
  • 8 ist ein Schaltbild eines Beispiels einer Tiefsetz-/Hochsetzspannungsreguliererschaltung 800. In dem Beispiel ist der Induktor 802 mit einem ersten Umschaltschaltungsknoten 808 und einem zweiten Umschaltschaltungsknoten 809 gekoppelt. Die Umschaltschaltung weist einen ersten Schalttransistor MA, der mit einem Eingangsknoten VIN und dem ersten Umschaltschaltungsknoten 808 gekoppelt ist, und einen zweiten Schalttransistor MB, der mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten 808 und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, auf. Die Umschaltschaltung weist ferner einen dritten Schalttransistor MC, der mit dem zweiten Umschaltschaltungsknoten 809 und dem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, und eine vierte Umschaltschaltung MD, die mit dem zweiten Umschaltschaltungsknoten 809 und dem Ausgangsknoten VOUT gekoppelt ist, auf. Der Nebenschlussschalttransistor M3 ist mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten 808 und dem zweiten Umschaltschaltungsknoten 809 gekoppelt. Wie in den anderen Beispielen schaltet, wenn die Ausgangsspannung VOUT die Auslösespannung des Hysteresekomparators 820 übersteigt, der Nebenschlussschalttransistor M3 an, um den Induktorstrom IL zu leiten. Das leitet den Induktorstrom weg von dem Ausgangskondensator und dem Ausgangsknoten ab, um die Ausgangsspannung im Fall einer Lastabfalltransienten zu begrenzen.
  • Das Verfahren, die Schaltungen und Systeme, die hier beschrieben sind, stellen DC/DC-Reguliererschaltungen bereit, die Induktorstrom weg von dem Ausgangskondensator auf eine genaue und sichere Weise ableiten, um die Ausgangsspannungstransiente zu begrenzen und ein Abschalten des Systems oder eine Beschädigung der Schaltungen zu verhindern.
  • ZUSÄTZLICHE BESCHREIBUNG UND ASPEKTE
  • Aspekt 1 kann einen Gegenstand wie z. B. eine Spannungsreguliererschaltung, die eine Umschaltschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen Umschalttastzyklus anzupassen, um die Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten der Spannungsreguliererschaltung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren; einen Induktor, der mit der Umschaltschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, einen Induktorstrom für den Ausgangsknoten bereitzustellen; und eine Nebenschlussschaltung, die parallel zu dem Induktor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den Induktorstrom von dem Ausgangsknoten weg abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, aufweisen.
  • In Aspekt 2 weist der Gegenstand von Aspekt 1 optional einen Ausgangskondensator, der mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, und eine Komparatorschaltung, die mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannung mit der vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung zu vergleichen und die Nebenschlussschaltung zu aktivieren, den Induktorstrom weg von dem Ausgangskondensator abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung die vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, auf.
  • In Aspekt 3 weist der Gegenstand von Aspekt 2 optional eine Komparatorschaltung auf, die mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist. Die Nebenschlussschaltung weist einen Nebenschlussschalter auf, der parallel zu dem Induktor gekoppelt ist; und der Nebenschlussschalter weist ein Steuer-Gate auf, das mit einem Ausgang der Komparatorschaltung gekoppelt ist. Der Komparator ist optional dazu ausgebildet, die Ausgangsspannung mit der vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung und einer Zielspannung niedriger als die vorgegebene maximale Ausgangsspannung zu vergleichen, den Nebenschlussschalter zu aktivieren, wenn die Ausgangsspannung die vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, und den Nebenschlussschalter nach dem Aktiveren des Nebenschlussschalters zu deaktivieren, wenn die Ausgangsspannung auf die Zielspannung abfällt.
  • In Aspekt 4 weist der Gegenstand von Aspekt 3 optional auf, dass der Induktor mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, und die Umschaltschaltung Folgendes aufweist: eine obere Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist; und eine untere Schalterschaltung, die mit dem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist. Der Nebenschlussschalter ist parallel zu dem Induktor gekoppelt und mit dem Umschaltschaltungsknoten und dem Ausgangsknoten gekoppelt.
  • In Aspekt 5 weist der Gegenstand von Aspekt 3 optional den Induktor auf, der mit einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist. Die Umschaltschaltung weist Folgendes auf: eine erste Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist; und eine zweite Schalterschaltung, die mit dem Ausgangsknoten und dem Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist. Die Nebenschlussschaltung ist parallel zu dem Induktor gekoppelt und mit dem Umschaltschaltungsknoten und dem Eingangsknoten gekoppelt.
  • In Aspekt 6 weist der Gegenstand von Aspekt 3 optional eine Umschaltschaltung auf, die eine erste Schalterschaltung, die mit einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung und einem ersten Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist, eine zweite Schalterschaltung, die mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, eine dritte Schalterschaltung, die mit einem zweiten Umschaltschaltungsknoten und dem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, und eine vierte Schalterschaltung, die mit dem zweiten Umschaltschaltungsknoten und dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, aufweist. Der Induktor und der Nebenschlussschalter sind mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten und dem zweiten Umschaltschaltungsknoten gekoppelt.
  • In Aspekt 7 weist der Gegenstand von Aspekt 1 optional einen Ausgangskondensator, der mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, und eine Komparatorschaltung, die mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, auf. Die Umschaltschaltung weist eine obere Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist, und eine untere Schalterschaltung, die mit dem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, auf. Die Nebenschlussschaltung weist einen Nebenschlussschalter, der mit dem Ausgangsknoten und der Schaltungsmasse gekoppelt ist, und einen Stromanpassungsverstärker auf, der Eingänge, die mit der unteren Schalterschaltung und dem Nebenschlussschalter gekoppelt sind, und einen Ausgang, der mit einem Steuer-Gate des Nebenschlussschalters gekoppelt ist, und einen Aktivierungseingang aufweist. Die Komparatorschaltung ist dazu ausgebildet, die Ausgangsspannung mit der vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung zu vergleichen und ein Aktivierungssignal für den Stromanpassungsverstärker bereitzustellen, um den Induktorstrom von dem Ausgangskondensator weg abzuleiten.
  • Aspekt 8 weist den Gegenstand (wie z. B. ein Verfahren zum Betreiben der Spannungsreguliererschaltung) auf oder kann optional mit einem oder irgendeiner Kombination der Aspekte 1-7 kombiniert sein, um einen solchen Gegenstand aufzuweisen, der Aktivieren und Deaktivieren einer Schalterschaltung zum Laden und Entladen eines Induktors, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen und einen Induktorstrom für einen Ausgangsknoten der Spannungsreguliererschaltung bereitzustellen, Anpassen eines Umschalttastzyklus der Umschaltschaltung, um die Ausgangsspannung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren, Vergleichen der Ausgangsspannung mit einer vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung, und Ableiten des Induktorstroms weg von dem Ausgangsknoten, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, aufweist.
  • In Aspekt 9 weist der Gegenstand von Aspekt 8 optional Laden eines Ausgangskondensators, um die Ausgangsspannung zu erzeugen, und Ableiten des Induktorstroms weg von dem Ausgangskondensator, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, auf.
  • In Aspekt 10 weist der Gegenstand von Aspekt 9 optional Aktivieren einer Schaltungsnebenschlussverbindung, um den Strom weg von dem Ausgangskondensator abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung die vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, und Deaktivieren der Schaltungsnebenschlussverbindung, wenn die Ausgangsspannung auf eine Zielspannung niedriger als die vorgegebene maximale Ausgangsspannung abfällt, auf.
  • In Aspekt 11 weist der Gegenstand eines oder einer Kombination der Aspekte 8-10 optional Impulsbreitenmodulation der Schalterschaltung zum Laden des Induktors, um eine Ausgangsspannung niedriger als eine Eingangsspannung in die Spannungsreguliererschaltung zu erzeugen, auf.
  • In Aspekt 12 weist der Gegenstand eines oder einer Kombination der Aspekte 8-10 optional Impulsbreitenmodulation der Schalterschaltung zum Laden des Induktors, um eine Ausgangsspannung höher als eine Eingangsspannung in die Spannungsreguliererschaltung zu erzeugen, auf.
  • In Aspekt 13 weist der Gegenstand eines oder einer Kombination der Aspekte 8-10 optional Erzeugen eines Anpassungsstroms, um den Induktorstrom abzugleichen, und Ableiten des Anpassungsstroms weg von dem Ausgangskondensator an dem Ausgangsknoten auf.
  • In Aspekt 14 weist der Gegenstand von Aspekt 13 optional Impulsbreitenmodulation der Schalterschaltung zum Laden des Induktors, um eine Ausgangsspannung niedriger als eine Eingangsspannung in die Spannungsreguliererschaltung zu erzeugen, auf.
  • Aspekt 15 weist den Gegenstand (wie z. B. eine Spannungsreguliererschaltung) auf oder kann optional mit einem oder irgendeiner Kombination der Aspekte 1-14 kombiniert sein, um einen solchen Gegenstand aufzuweisen, der eine Umschaltschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Umschalttastzyklus anzupassen, um eine Ausgangsspannung eines Ausgangsknotens der Spannungsreguliererschaltung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren; einen Induktor, der mit der Umschaltschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, einen Induktorstrom für den Ausgangsknoten bereitzustellen; und eine Nebenschlussschaltungsschleife, die mit dem Induktor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den Induktorstrom weg von dem Ausgangsknoten fließen zu lassen, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, und den Induktorstrom zu dem Ausgangsknoten wiederherzustellen, wenn die Ausgangsspannung auf eine Zielspannung niedriger als die vorgegebene maximale Ausgangsspannung abfällt, aufweist.
  • In Aspekt 16 weist der Gegenstand von Aspekt 15 optional einen Ausgangskondensator, der mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, und eine Komparatorschaltung, die mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannung mit der vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung zu vergleichen und die Nebenschlussschaltungsschleife zu aktivieren, den Induktorstrom weg von dem Ausgangskondensator abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung die vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, auf.
  • In Aspekt 17 weist der Gegenstand eines der oder beider Aspekte 15 und 16 optional den Induktor, der mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, eine Umschaltschaltung, die eine obere Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist; und eine untere Schalterschaltung, die mit dem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, aufweist; und eine Nebenschlussschaltungsschleife, die einen Nebenschlussschalter aufweist, der parallel mit dem Induktor gekoppelt ist und mit dem Umschaltschaltungsknoten und dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, auf.
  • In Aspekt 18 weist der Gegenstand eines der oder beider Aspekte 15 und 16 optional den Induktor auf, der mit einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist; eine Umschaltschaltung, die eine erste Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist; und eine zweite Schalterschaltung, die mit dem Ausgangsknoten und dem Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist, aufweist; und eine Nebenschlussschaltungsschleife, die einen Nebenschlussschalter aufweist, der parallel zu dem Induktor gekoppelt ist und mit dem Umschaltschaltungsknoten und dem Eingangsknoten gekoppelt ist, auf.
  • In Aspekt 19 weist der Gegenstand eines der oder beider Aspekte 15 und 16 optional eine Umschaltschaltung auf, die eine erste Schalterschaltung, die mit einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung und einem ersten Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist, eine zweite Schalterschaltung, die mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, eine dritte Schalterschaltung, die mit einem zweiten Umschaltschaltungsknoten und dem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, und eine vierte Schalterschaltung, die mit dem zweiten Umschaltschaltungsknoten und dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, aufweist. Der Induktor ist mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten und dem zweiten Umschaltschaltungsknoten gekoppelt, und die Nebenschlussschaltungsschleife weist einen Nebenschlussschalter, der parallel zu dem Induktor mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten und dem zweiten Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist, auf.
  • In Aspekt 20 weist der Gegenstand von Aspekt 15 optional einen Ausgangskondensator, der mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, und eine Umschaltschaltung, die eine obere Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist, und eine untere Schalterschaltung, die mit dem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, aufweist, auf. Die Nebenschlussschaltungsschleife weist die untere Schalterschaltung und einen Nebenschlussschalter, der mit dem Ausgangsknoten und der Schaltungsmasse gekoppelt ist, auf. Der Gegenstand weist ferner optional einen Stromanpassungsverstärker auf, der Eingänge, die mit der unteren Schalterschaltung und dem Nebenschlussschalter gekoppelt sind, einen Ausgang, der mit einem Steuer-Gate des Nebenschlussschalters gekoppelt ist, und einen Aktivierungseingang aufweist, und eine Komparatorschaltung, die mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, wobei die Komparatorschaltung dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannung mit der vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung zu vergleichen und ein Aktivierungssignal für den Stromanpassungsverstärker bereitzustellen, um den Induktorstrom in der Nebenschlussschaltungsschleife und weg von dem Ausgangskondensator fließen zu lassen.
  • Gemäß einem Aspekt kann die Spannungsreguliererschaltung eine Umschaltschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Umschalttastzyklus anzupassen, um die Ausgangsspannung eines Ausgangsknotens der Spannungsreguliererschaltung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren; einen Induktor, der mit der Umschaltschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, einen Induktorstrom für den Ausgangsknoten bereitzustellen; und eine Nebenschlussschaltung, die parallel zu dem Induktor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den Induktorstrom von dem Ausgangsknoten weg abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, aufweisen.
  • Diese nicht einschränkenden Aspekte können in beliebigen Permutationen oder Kombinationen kombiniert sein. Die vorstehende ausführliche Beschreibung enthält Bezugnahmen auf die begleitenden Zeichnungen, die einen Teil der ausführlichen Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen durch Darstellung spezifische Ausführungsformen, in der die Erfindung praktiziert werden können. Diese Ausführungsformen sind hier auch als „Beispiele“ bezeichnet. Alle Veröffentlichungen, Patente und Patentdokumente, auf die in diesem Dokument Bezug genommen ist, sind hiermit durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen, als ob sie individuell durch Bezugnahme mit aufgenommen wären. In dem Fall inkonsistenter Verwendungen zwischen diesem Dokument und jenen Dokumenten, die so durch Bezugnahme mit aufgenommen sind, sollte die Verwendung in der/den aufgenommenen Bezugnahme(n) so betrachtet werden, dass sie diejenige dieses Dokuments ergänzen; für unvereinbare Inkonsistenzen ist die Verwendung in diesem Dokument beherrschend.
  • In diesem Dokument ist der Begriff „ein/e/r“ verwendet, wie es in Patentdokumenten üblich ist, so dass er eines oder mehr als eines enthält, unabhängig von irgendwelchen anderen Instanzen oder Verwendung von „wenigstens eines“ oder „eines oder mehrere“.
  • In diesem Dokument ist der Begriff „oder“ so verwendet, dass er sich auf ein nicht ausschließendes Oder bezieht, so dass „A oder B“ „A, aber nicht B“, „B, aber nicht A“ und „A und B“ enthält, sofern nicht anders angegeben. In den beigefügten Ansprüchen sind die Begriffe „aufweisen“ und „in dem“ als die einfachen englischen Äquivalente für die entsprechenden Begriffe „umfassen“ und „wobei“ verwendet. Außerdem sind in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „enthalten“ und „umfassen“ offene Begriffe, das heißt, ein System, eine Vorrichtung, ein Artikel oder ein Prozess, das/die/der Elemente zusätzlich zu den nach einem solchen Begriff in einem Anspruch aufgelisteten aufweist, ist immer noch als in den Schutzbereich dieses Anspruchs fallend betrachtet. Außerdem sind in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erster“, „zweiter“ und „dritter“ usw. lediglich als Kennzeichen verwendet und sind nicht dafür vorgesehen, ihren Objekten numerische Anforderung aufzuerlegen. Verfahrensbeispiele, die hier beschrieben sind, können wenigstens teilweise durch eine Maschine oder einen Computer implementiert sein.
  • Die vorstehende Beschreibung ist als erläuternd und nicht als einschränkend gedacht. Beispielsweise können die vorstehend beschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen können verwendet werden, wie z. B. durch einen normalen Fachmann beim Durchsehen der vorstehenden Beschreibung. Die Zusammenfassung ist so bereitgestellt, dass sie mit 37 C.F.R. §1.72(b) konform ist, um dem Leser zu ermöglichen, die Beschaffenheit der technischen Offenbarung schnell zu erfassen. Sie ist mit dem Verständnis übergeben, dass sie nicht verwendet wird, um den Schutzbereich oder die Bedeutung der Ansprüche zu interpretieren oder einzuschränken. Außerdem können in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale zusammen gruppiert sein, um die Offenbarung zu straffen. Das sollte nicht so interpretiert werden, dass beabsichtigt ist, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal für irgendeinen Anspruch wesentlich ist. Vielmehr kann der erfindungsgemäße Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer speziellen offenbarten Ausführungsform liegen. Somit sind die folgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als eine separate Ausführungsform eigenständig ist. Der Schutzbereich der Erfindung sollte mit Bezug auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden, zusammen mit dem vollständigen Schutzbereich von Äquivalenten, für die solche Ansprüche berechtigt sind.

Claims (20)

  1. Spannungsreguliererschaltung, die Folgendes aufweist: eine Umschaltschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Umschalttastzyklus anzupassen, um eine Ausgangsspannung eines Ausgangsknotens der Spannungsreguliererschaltung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren; einen Induktor, der mit der Umschaltschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, einen Induktorstrom für den Ausgangsknoten bereitzustellen; und eine Nebenschlussschaltung, die parallel zu dem Induktor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den Induktorstrom von dem Ausgangsknoten weg abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt.
  2. Spannungsreguliererschaltung nach Anspruch 1, die Folgendes aufweist: einen Ausgangskondensator, der mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist; und eine Komparatorschaltung, die mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannung mit der vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung zu vergleichen und die Nebenschlussschaltung zu aktivieren, den Induktorstrom weg von dem Ausgangskondensator abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung die vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt.
  3. Spannungsreguliererschaltung nach Anspruch 1 oder 2, die Folgendes aufweist: eine Komparatorschaltung, die mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist; wobei die Nebenschlussschaltung einen Nebenschlussschalter aufweist, der parallel zu dem Induktor gekoppelt ist; und der Nebenschlussschalter ein Steuer-Gate aufweist, das mit einem Ausgang der Komparatorschaltung gekoppelt ist; und wobei der Komparator dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannung mit der vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung und einer Zielspannung niedriger als die vorgegebene maximale Ausgangsspannung zu vergleichen, den Nebenschlussschalter zu aktivieren, wenn die Ausgangsspannung die vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, und den Nebenschlussschalter nach dem Aktiveren des Nebenschlussschalters zu deaktivieren, wenn die Ausgangsspannung auf die Zielspannung abfällt.
  4. Spannungsreguliererschaltung nach Anspruch 3, wobei der Induktor mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist; wobei die Umschaltschaltung Folgendes aufweist: eine obere Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist; und eine untere Schalterschaltung, die mit dem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist; und wobei der Nebenschlussschalter parallel zu dem Induktor gekoppelt ist und mit dem Umschaltschaltungsknoten und dem Ausgangsknoten gekoppelt ist.
  5. Spannungsreguliererschaltung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Induktor mit einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist; wobei die Umschaltschaltung Folgendes aufweist: eine erste Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist; und eine zweite Schalterschaltung, die mit dem Ausgangsknoten und dem Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist; und wobei der Nebenschlussschalter parallel zu dem Induktor gekoppelt ist und mit dem Umschaltschaltungsknoten und dem Eingangsknoten gekoppelt ist.
  6. Spannungsreguliererschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Umschaltschaltung Folgendes aufweist: eine erste Schalterschaltung, die mit einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung und einem ersten Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist; eine zweite Schalterschaltung, die mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist; eine dritte Schalterschaltung, die mit einem zweiten Umschaltschaltungsknoten und dem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist; und eine vierte Schalterschaltung, die mit dem zweiten Umschaltschaltungsknoten und dem Ausgangsknoten gekoppelt ist; und wobei der Induktor und der Nebenschlussschalter mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten und dem zweiten Umschaltschaltungsknoten gekoppelt sind.
  7. Spannungsreguliererschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Folgendes aufweist: einen Ausgangskondensator, der mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist; eine Komparatorschaltung, die mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist; wobei die Umschaltschaltung eine obere Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist, und eine untere Schalterschaltung, die mit dem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, aufweist; wobei die Nebenschlussschaltung Folgendes aufweist: einen Nebenschlussschalter, der mit dem Ausgangsknoten und der Schaltungsmasse gekoppelt ist; und einen Stromanpassungsverstärker, der Eingänge, die mit der unteren Schalterschaltung und dem Nebenschlussschalter gekoppelt sind, einen Ausgang, der mit einem Steuer-Gate des Nebenschlussschalters gekoppelt ist, und einen Aktivierungseingang aufweist; und wobei die Komparatorschaltung dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannung mit der vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung zu vergleichen und ein Aktivierungssignal für den Stromanpassungsverstärker bereitzustellen, um den Induktorstrom von dem Ausgangskondensator weg abzuleiten.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Spannungsreguliererschaltung, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Aktivieren und Deaktivieren einer Schalterschaltung zum Laden und Entladen eines Induktors, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen und einen Induktorstrom für einen Ausgangsknoten der Spannungsreguliererschaltung bereitzustellen; Anpassen eines Umschalttastzyklus der Schalterschaltung, um die Ausgangsspannung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren; Vergleichen der Ausgangsspannung mit einer vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung;und Ableiten des Induktorstroms weg von dem Ausgangsknoten, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das Folgendes aufweist: Laden eines Ausgangskondensators, um die Ausgangsspannung zu erzeugen; und wobei das Ableiten des Induktorstroms das Ableiten des Induktorstroms weg von dem Ausgangskondensator, wenn die Ausgangsspannung die vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Ableiten des Induktorstroms ferner das Aktivieren einer Schaltungsnebenschlussverbindung, um den Strom weg von dem Ausgangskondensator abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung die vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, und Deaktivieren der Schaltungsnebenschlussverbindung, wenn die Ausgangsspannung auf eine Zielspannung niedriger als die vorgegebene maximale Ausgangsspannung abfällt, aufweist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Aktivieren und Deaktivieren der Schalterschaltung Impulsbreitenmodulation der Schalterschaltung zum Laden des Induktors, um eine Ausgangsspannung niedriger als eine Eingangsspannung in die Spannungsreguliererschaltung zu erzeugen, aufweist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Aktivieren und Deaktivieren der Schalterschaltung Impulsbreitenmodulation der Schalterschaltung zum Laden des Induktors, um eine Ausgangsspannung höher als eine Eingangsspannung in die Spannungsreguliererschaltung zu erzeugen, aufweist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Ableiten des Induktorstroms das Erzeugen eines Anpassungsstroms, um den Induktorstrom abzugleichen und den angepassten Strom weg von dem Ausgangskondensator an dem Ausgangsknoten abzuleiten, aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Aktivieren und Deaktivieren der Schalterschaltung Impulsbreitenmodulation der Schalterschaltung zum Laden des Induktors, um eine Ausgangsspannung niedriger als eine Eingangsspannung in die Spannungsreguliererschaltung zu erzeugen, aufweist.
  15. Spannungsreguliererschaltung, die Folgendes aufweist: eine Umschaltschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Umschalttastzyklus anzupassen, um eine Ausgangsspannung an einem Ausgangsknoten der Spannungsreguliererschaltung unter Verwendung eines Fehlersignals, das für eine Differenz zwischen einem Zielspannungswert und der Ausgangsspannung repräsentativ ist, zu regulieren; einen Induktor, der mit der Umschaltschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, einen Induktorstrom für den Ausgangsknoten bereitzustellen; und eine Nebenschlussschaltungsschleife, die mit dem Induktor gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den Induktorstrom weg von dem Ausgangsknoten fließen zu lassen, wenn die Ausgangsspannung eine vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt, und den Induktorstrom zu dem Ausgangsknoten wiederherzustellen, wenn die Ausgangsspannung auf eine Zielspannung niedriger als die vorgegebene maximale Ausgangsspannung abfällt.
  16. Spannungsreguliererschaltung nach Anspruch 15, die Folgendes aufweist: einen Ausgangskondensator, der mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist; und eine Komparatorschaltung, die mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannung mit der vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung zu vergleichen und die Nebenschlussschaltungsschleife zu aktivieren, den Induktorstrom weg von dem Ausgangskondensator abzuleiten, wenn die Ausgangsspannung die vorgegebene maximale Ausgangsspannung übersteigt.
  17. Spannungsreguliererschaltung nach Anspruch 16, wobei der Induktor mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist; wobei die Umschaltschaltung Folgendes aufweist: eine obere Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist; und eine untere Schalterschaltung, die mit dem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist; und wobei die Nebenschlussschaltungsschleife einen Nebenschlussschalter aufweist, der parallel zu dem Induktor gekoppelt ist und mit dem Umschaltschaltungsknoten und dem Ausgangsknoten gekoppelt ist.
  18. Spannungsreguliererschaltung nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Induktor mit einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist; wobei die Umschaltschaltung Folgendes aufweist: eine erste Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist; und eine zweite Schalterschaltung, die mit dem Ausgangsknoten und dem Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist; und wobei die Nebenschlussschaltungsschleife einen Nebenschlussschalter aufweist, der parallel zu dem Induktor gekoppelt ist und mit dem Umschaltschaltungsknoten und dem Eingangsknoten gekoppelt ist.
  19. Spannungsreguliererschaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Umschaltschaltung Folgendes aufweist: eine erste Schalterschaltung, die mit einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung und einem ersten Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist; eine zweite Schalterschaltung, die mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist; eine dritte Schalterschaltung, die mit einem zweiten Umschaltschaltungsknoten und dem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist; und eine vierte Schalterschaltung, die mit dem zweiten Umschaltschaltungsknoten und dem Ausgangsknoten gekoppelt ist; und wobei der Induktor mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten und dem zweiten Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist und die Nebenschlussschaltungsschleife einen Nebenschlussschalter aufweist, der parallel zu dem Induktor mit dem ersten Umschaltschaltungsknoten und dem zweiten Umschaltschaltungsknoten gekoppelt ist.
  20. Spannungsreguliererschaltung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, die Folgendes aufweist: einen Ausgangskondensator, der mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist; wobei die Umschaltschaltung eine obere Schalterschaltung, die mit einem Umschaltschaltungsknoten und einem Eingangsknoten der Spannungsreguliererschaltung gekoppelt ist, und eine untere Schalterschaltung, die mit dem Umschaltschaltungsknoten und einem Schaltungsmasseknoten gekoppelt ist, aufweist; wobei die Nebenschlussschaltungsschleife die untere Schalterschaltung und einen Nebenschlussschalter, der mit dem Ausgangsknoten und der Schaltungsmasse gekoppelt ist, aufweist; wobei die Spannungsreguliererschaltung ferner Folgendes aufweist: einen Stromanpassungsverstärker, der Eingänge, die mit der unteren Schalterschaltung und dem Nebenschlussschalter gekoppelt sind, einen Ausgang, der mit einem Steuer-Gate des Nebenschlussschalters gekoppelt ist, und einen Aktivierungseingang aufweist; und eine Komparatorschaltung, die mit dem Ausgangsknoten gekoppelt ist, wobei die Komparatorschaltung dazu ausgebildet ist, die Ausgangsspannung mit der vorgegebenen maximalen Ausgangsspannung zu vergleichen und ein Aktivierungssignal für den Stromanpassungsverstärker bereitzustellen, um den Induktorstrom in der Nebenschlussschaltungsschleife und weg von dem Ausgangskondensator fließen zu lassen.
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