DE102020202354A1 - Einzel-lnduktor-Dual-Eingang-Abwärts-Wandler mit Rück-Verstärkungsfähigkeit - Google Patents

Einzel-lnduktor-Dual-Eingang-Abwärts-Wandler mit Rück-Verstärkungsfähigkeit Download PDF

Info

Publication number
DE102020202354A1
DE102020202354A1 DE102020202354.9A DE102020202354A DE102020202354A1 DE 102020202354 A1 DE102020202354 A1 DE 102020202354A1 DE 102020202354 A DE102020202354 A DE 102020202354A DE 102020202354 A1 DE102020202354 A1 DE 102020202354A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
switching element
input
power converter
dual
input power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020202354.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Francesco Cannillo
Holger Petersen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dialog Semiconductor UK Ltd
Original Assignee
Dialog Semiconductor UK Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dialog Semiconductor UK Ltd filed Critical Dialog Semiconductor UK Ltd
Priority to DE102020202354.9A priority Critical patent/DE102020202354A1/de
Priority to US16/919,880 priority patent/US11424680B2/en
Publication of DE102020202354A1 publication Critical patent/DE102020202354A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/462—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc as a function of the requirements of the load, e.g. delay, temperature, specific voltage/current characteristic
    • G05F1/465—Internal voltage generators for integrated circuits, e.g. step down generators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16528—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values using digital techniques or performing arithmetic operations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/28—Supervision thereof, e.g. detecting power-supply failure by out of limits supervision
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/30—Means for acting in the event of power-supply failure or interruption, e.g. power-supply fluctuations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/30—Means for acting in the event of power-supply failure or interruption, e.g. power-supply fluctuations
    • G06F1/305—Means for acting in the event of power-supply failure or interruption, e.g. power-supply fluctuations in the event of power-supply fluctuations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0074—Plural converter units whose inputs are connected in series

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Das vorliegende Dokument betrifft Einzel-Induktor-Dual-Eingang(SIDI - Single Inductor Dual Input)-Abwärts-Leistungswandler. Insbesondere kann ein Dual-Eingang-Leistungswandler einen Induktor, ein erstes hochseitiges Schaltelement, ein zweites hochseitiges Schaltelement und ein niedrigseitiges Schaltelement aufweisen. Der Induktor kann zwischen einem Zwischenknoten und einem Ausgang des Dual-Eingang-Leistungswandlers gekoppelt sein. Das erste hochseitige Schaltelement kann zwischen einem ersten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem Zwischenknoten gekoppelt sein. Das zweite hochseitige Schaltelement kann zwischen einem zweiten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem Zwischenknoten gekoppelt sein. Das niedrigseitige Schaltelement kann zwischen dem Zwischenknoten und einem Referenzpotential gekoppelt sein.

Description

  • Technischer Bereich
  • Das vorliegende Dokument betrifft DC(Direct Current)-/DC-Leistungswandler. Das vorliegende Dokument betrifft insbesondere Einzel-Induktor-Dual-Eingang(SIDI - Single Inductor Dual Input)-Abwärts-Leistungswandler, die als Leistungsausfallschutz(PLP- Power Loss Protection)-Vorrichtungen betrieben werden können.
  • Hintergrund
  • Dieses Dokument beschreibt eine neue PLP-Lösung, die z.B. in dem Bereich von SSDs (Solid-State Drives) verwendet werden kann. PLP wird normalerweise in Unternehmensanwendungen (Server, Datenzentren usw.) benötigt, um einen Datenverlust im Fall eines Leistungsausfalls während Datenschreibvorgängen im Speicher zu vermeiden.
  • Wie in 1 dargestellt, kann die Wurzel eines SSD-Leistungsbaums eine integrierte PLP-Schaltung (PLP IC - PLP integrated circuit) und einen Vorregler-Abwärts-Leistungswandler aufweisen. Der Vorregler-Abwärts-Leistungswandler wandelt die Eingangsspannung VIN (z.B. 12 V) in VOUT_PRE (z.B. 5 V) um, um eine integrierte Leistungsverwaltungsschaltung (PMIC - Power Management Integrated Circuit) mit niedriger Spannung zu versorgen, die die Schienen erzeugt, die für die verschiedenen Teile des SSD-Moduls (wie z.B. DRAM, Flash-Speicher oder Steuervorrichtung) erforderlich sind. Die PLP-IC verfügt über einen Boost- bzw. Aufwärts/Buck- bzw. Abwärts-DC/DC-Wandler und einen Isolationsschalter. Während VIN angewendet wird, wird der Isolationsschalter geschlossen, so dass VIN_B = VIN, und der Aufwärts/Abwärts-DC/DC-Wandler arbeitet als Aufwärts-Leistungswandler, der Energie auf einer Bank von Haltekondensatoren CH (Hunderte von uF) speichert. Wenn VIN entfernt wird, arbeitet der Aufwärts/Abwärts-DC/DC-Wandler als ein Abwärts-Leistungswandler, der von VH (>VIN: bis zu 40 V) versorgt wird, und regelt VIN_B für eine Haltezeit TH (mehrere ms), die ausreicht, um den letzten Schreibvorgang in den Flash-Speicher durchzuführen. Der Isolationsschalter kann geöffnet sein, um einen Leckstrom in Richtung VIN zu vermeiden. Wenn der Isolationsschalter geöffnet ist, können zusätzlich zwei parallel zu dem Isolationsschalter verbundene Rücken-an-Rücken- bzw. Back-to-Back-Dioden einen Stromfluss zwischen VIN und VIN_B verhindern. 2 zeigt die transienten Spannungen von VIN, VIN_B und VH in dem Fall eines Leistungsausfallereignisses.
  • Das vorliegende Dokument befasst sich mit den oben beschriebenen technischen Problemen. Insbesondere befasst sich das vorliegende Dokument mit dem technischen Problem eines Vorsehens eines Leistungswandlers, der als PLP-Vorrichtung arbeiten kann, wobei dieser Leistungswandler eine reduzierte Anzahl von Schaltungselementen aufweist und dadurch die erforderliche Schaltungsfläche reduziert.
  • Zusammenfassung
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Dual-Eingang-Leistungswandler dargestellt. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann einen Induktor, ein erstes (hochseitiges) Schaltelement, ein zweites (hochseitiges) Schaltelement und ein niedrigseitiges Schaltelement aufweisen. Der Induktor kann zwischen einem Zwischenknoten und einem Ausgang des Dual-Eingang-Leistungswandlers gekoppelt sein. Das erste Schaltelement kann zwischen einem ersten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem Zwischenknoten gekoppelt sein. Das zweite Schaltelement kann zwischen einem zweiten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem Zwischenknoten gekoppelt sein. Das niedrigseitige Schaltelement kann zwischen dem Zwischenknoten und einem Referenzpotential gekoppelt sein.
  • Ähnlich wie der in 1 dargestellte Leistungsbaum kann der beschriebene Dual-Eingang-Leistungswandler sowohl als Vorregler als auch als PLP-Vorrichtung arbeiten. Im Vergleich zu der Lösung in 1 sind jedoch möglicherweise nur ein einzelner Induktor und ein einzelner Ausgangskondensator erforderlich. Wie in der folgenden Beschreibung erläutert wird, kann eine Energiespeichervorrichtung (wie z.B. ein oder mehrere Kondensatoren) mit dem zweiten Eingang verbunden sein, und der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum periodischen (Wieder)-Laden der Energiespeichervorrichtung durch Ermöglichen, dass der Induktorstrom für kurze Perioden negativ wird, und durch Umleiten des negativen Induktorstroms zu dem zweiten Eingang. In dem Fall eines Leistungsausfallereignisses an dem ersten Eingang kann der Leistungswandler konfiguriert sein zum Schalten von dem ersten Eingang zu dem zweiten Eingang und kann z.B. einen Datenverlust während eines laufenden Datenschreibvorgangs verhindern.
  • Jedes der drei Schaltelemente kann mit einer geeigneten Vorrichtung implementiert werden, wie zum Beispiel einem Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor MOSFET (metaloxide-semiconductor field effect transistor), einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate IGBT (insulated-gate bipolar transistor), einem MOS-gesteuerten Thyristor oder einer anderen geeigneten Leistungsvorrichtung. Dabei können die Schaltelemente identisch sein oder voneinander verschieden. Jedes Schaltelement kann ein Gate haben, auf das eine entsprechende Ansteuerspannung oder ein Steuersignal angewendet werden kann, um das Schaltelement einzuschalten (d.h. das Schaltelement zu schließen) oder das Schaltelement auszuschalten (d.h. das Schaltelement zu öffnen).
  • Das erste Schaltelement kann konfiguriert sein zum Verhindern eines Stromflusses in beide Richtungen, wenn es offen ist. Zu diesem Zweck kann das erste Schaltelement unter Verwendung von zwei Transistorschaltern in Serie implementiert werden, wobei die zwei Transistorschalter derart gekoppelt sind, dass die Körperdioden der zwei Transistorschalter in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind. In anderen Worten, das Vorhandensein von zwei Rücken-an-Rücken-Dioden kann erforderlich sein, um eine vollständige Isolation zwischen dem ersten Eingang des Leistungswandlers und dem Zwischenknoten vorzusehen.
  • In diesem Dokument ist der Begriff „Referenzpotential“ in seinem weitest möglichen Sinn zu verstehen. Insbesondere ist das Referenzpotential nicht auf Masse beschränkt, d.h. ein Referenzpotential mit einer direkten physikalischen Verbindung zu Erde. Der Begriff „Referenzpotential“ kann sich vielmehr auf jeden Referenzpunkt beziehen, zu dem und von dem elektrische Ströme fließen können oder von dem Spannungen gemessen werden können. Darüber hinaus sollte angemerkt werden, dass sich die in diesem Dokument angeführten Referenzpotentiale nicht unbedingt auf denselben physikalischen Kontakt beziehen müssen. Stattdessen können sich die in diesem Dokument angeführten Referenzpotentiale auf verschiedene physikalische Kontakte beziehen, obwohl zur Vereinfachung der Darstellung auf „das“ Referenzpotential Bezug genommen wird.
  • Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Abwärtswandeln, während eines ersten Abwärts-Betriebszustands, einer ersten Eingangsspannung an dem ersten Eingang in eine Ausgangsspannung an dem Ausgang. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Abwärtswandeln, während eines zweiten Abwärts-Betriebszustands, einer zweiten Eingangsspannung an dem zweiten Eingang in die Ausgangsspannung an dem Ausgang. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Aufwärtswandeln, während eines Back-Boost- bzw. Rück-Aufwärts-Betriebszustands, der Ausgangsspannung in die zweite Eingangsspannung.
  • In anderen Worten, während des ersten Abwärts-Betriebszustands kann Leistung (oder Strom) von dem ersten Eingang zu dem Ausgang fließen, wobei die Ausgangsspannung geregelt werden kann, kleiner zu sein als die erste Eingangsspannung. Während des zweiten Abwärts-Betriebszustands kann Leistung (oder Strom) von dem zweiten Eingang zu dem Ausgang fließen, wobei die Ausgangsspannung geregelt werden kann, kleiner zu sein als die zweite Eingangsspannung. Während des Rück-Aufwärts-Betriebszustands, der auch als Umkehr-Aufwärts-Betriebszustand bezeichnet werden kann, kann Leistung (oder Strom) von dem Ausgang zu dem zweiten Eingang fließen, wobei die zweite Eingangsspannung geregelt werden kann, größer zu sein als die Ausgangsspannung.
  • Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann weiter einen Speicherkondensator aufweisen, der mit dem zweiten Eingang gekoppelt ist, und der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Schalten von dem ersten Abwärts-Betriebszustand zu dem Rück-Aufwärts-Betriebszustand, wenn eine Spannung über dem Speicherkondensator unter eine Sollspannung fällt. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann einen Komparator aufweisen, der konfiguriert ist zum Vergleichen der Spannung über dem Speicherkondensator (oder alternativ die zweite Eingangsspannung) mit der Sollspannung, und der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Schalten von dem ersten Abwärts-Betriebszustand zu dem Rück-Aufwärts-Betriebszustand basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs. Insbesondere kann der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert sein zum Erzeugen eines oder mehrerer Ladepulse zum Laden des Speicherkondensators in dem Rück-Aufwärts-Betriebszustand, wenn die Spannung über dem Speicherkondensator unter die Sollspannung fällt.
  • Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Erzeugen, während des Rück-Aufwärts-Betriebszustands, eines negativen Induktorstroms, der von dem Ausgang über den Induktor über den Zwischenknoten über das zweite Schaltelement zu dem zweiten Eingang fließt. Insbesondere kann der Rück-Aufwärts-Betriebszustand einen ersten Unterzustand und einen zweiten Unterzustand aufweisen. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein, während des ersten Unterzustands, zum Öffnen des ersten Schaltelements, Öffnen des zweiten Schaltelements und Schließen des niedrigseitigen Schaltelements. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein, während des zweiten Unterzustands, zum Öffnen des ersten Schaltelement und zum Öffnen des niedrigseitigen Schaltelements. Daher kann während des ersten Unterzustands die Spannungsdifferenz zwischen dem Ausgang und dem Referenzpotential zu einem (linear) abnehmenden Induktorstrom führen, der schließlich negativ werden kann, d.h. von dem Ausgang über den Induktor über den Zwischenknoten zu dem Referenzpotential fließen kann. Dieser negative Induktorstrom - der während des ersten Unterzustands erzeugt wird - kann anschließend in dem zweiten Unterzustand zu dem zweiten Eingang umgeleitet werden und kann zum Laden des Speicherkondensators verwendet werden. Dabei kann das zweite Schaltelement während des zweiten Unterzustands offen sein und der negative Induktorstrom kann durch die Körperdiode des zweiten Schaltelements fließen. Alternativ kann das zweite Schaltelement während des zweiten Unterzustands geschlossen sein, um Verluste zu reduzieren.
  • Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Schalten von dem ersten Unterzustand in den zweiten Unterzustand, wenn ein Strom durch das niedrigseitige Schaltelement (oder alternativ ein Strom durch den Induktor) einen Schwellenstrom erreicht. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Schalten zurück von dem Rück-Aufwärts-Betriebszustand in den ersten Abwärts-Betriebszustand, wenn der Induktorstrom Null erreicht. Infolgedessen kann während des zweiten Unterzustands des Rück-Aufwärts-Betriebszustands ein Ladepuls durch den negativen Induktorstrom erzeugt werden.
  • Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein, während des ersten Abwärts-Betriebszustands, zum abwechselnden Herstellen eines Magnetisierungsstrompfads und eines Entmagnetisierungsstrompfads. Der Magnetisierungsstrompfad kann von dem ersten Eingang über das erste Schaltelement über den Induktor zu dem Ausgang fließen. Der Entmagnetisierungsstrompfad kann von dem Referenzpotential über das niedrigseitige Schaltelement über den Induktor zu dem Ausgang fließen. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann, während des ersten Abwärts-Betriebszustands, konfiguriert sein zum Öffnen des zweiten Schaltelements, um den zweiten Eingang von dem Zwischenknoten zu entkoppeln.
  • Zum Beispiel kann der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert sein zum Herstellen des Magnetisierungsstrompfads während eines ersten Zeitintervalls und anschließenden Herstellen des Entmagnetisierungsstrompfads während eines zweiten Zeitintervalls. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Bestimmen der Längen des ersten Zeitintervalls und des zweiten Zeitintervalls basierend auf einer Differenz zwischen der Ausgangsspannung und einem Sollwert der Ausgangsspannung. In dieser Hinsicht kann der Leistungswandler eine Rückkopplungsschleife zum Vorsehen einer Pulsbreitenmodulation(PWM - Pulse Width Modulation)-Steuerung für das erste Schaltelement und das niedrigseitige Schaltelement während des ersten Abwärts-Betriebszustands aufweisen. Am Ende des zweiten Zeitintervalls kann der Dual-Eingang-Leistungswandler basierend auf der Spannung über dem Speicherkondensator entscheiden, entweder in den Rück-Aufwärts-Betriebszustand zu schalten (wenn die Spannung über dem Speicherkondensator unter seine Sollspannung fällt) oder in einen anderen ersten Abwärts-Betriebszustand (wenn die Spannung über dem Speicherkondensator über seiner Sollspannung bleibt).
  • In ähnlicher Weise kann der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert sein, während des zweiten Abwärts-Betriebszustands, zum abwechselnden Herstellen (a) eines Magnetisierungsstrompfads von dem zweiten Eingang über das zweite Schaltelement über den Induktor zu dem Ausgang und (b) eines Entmagnetisierungsstrompfads von dem Referenzpotential über das niedrigseitige Schaltelement über den Induktor zu dem Ausgang. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Öffnen, während des zweiten Abwärts-Betriebszustands, des ersten Schaltelements, um einen Rückleckstrom zu dem ersten Eingang zu verhindern.
  • Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann ein viertes Schaltelement aufweisen, das zwischen dem ersten Schaltelement und dem Zwischenknoten gekoppelt ist. Alternativ kann das vierte Schaltelement auch zwischen dem ersten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem ersten Schaltelement gekoppelt sein. In jedem Fall können das erste Schaltelement und das vierte Schaltelement in Serie zwischen dem ersten Eingang des Leistungswandlers und dem Zwischenknoten gekoppelt sein. Eine Richtung einer Körperdiode des ersten Schaltelements kann in Bezug auf eine Richtung einer Körperdiode des vierten Schaltelements umgekehrt sein. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Schließen des vierten Schaltelements während des ersten Abwärts-Betriebszustands. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Öffnen des vierten Schaltelements während des Rück-Aufwärts-Betriebszustands. Während des zweiten Abwärts-Betriebszustands kann das vierte Schaltelement offen sein.
  • Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Schalten von dem ersten Abwärts-Betriebszustand in den zweiten Abwärts-Betriebszustand, wenn die Eingangsspannung unter eine Schwellenspannung fällt. Wenn die Eingangsspannung unter die Schwellenspannung fällt, kann dies ein Niedrig-Leistungsausfallereignis an dem ersten Eingang angeben. Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann einen Komparator aufweisen, der konfiguriert ist zum Vergleichen der ersten Eingangsspannung mit der Schwellenspannung, und der Dual-Eingang-Leistungswandler kann konfiguriert sein zum Schalten von dem ersten Abwärts-Betriebszustand in den zweiten Abwärts-Betriebszustand basierend auf einem Ergebnis dieses Vergleichs.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Dual-Eingang-Leistungswandler beschrieben. Das Verfahren kann Schritte aufweisen, die den Merkmalen des in diesem Dokument beschriebenen Dual-Eingang-Leistungswandlers entsprechen. Insbesondere kann das Verfahren ein Koppeln eines Induktors zwischen einem Zwischenknoten und einem Ausgang des Dual-Eingang-Leistungswandlers aufweisen. Das Verfahren kann ein Koppeln eines ersten Schaltelements zwischen einem ersten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem Zwischenknoten aufweisen. Das Verfahren kann ein Koppeln eines zweiten Schaltelements zwischen einem zweiten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem Zwischenknoten aufweisen. Das Verfahren kann ein Koppeln eines niedrigseitigen Schaltelements zwischen dem Zwischenknoten und einem Referenzpotential aufweisen.
  • Das Verfahren kann ein Abwärtswandeln, während eines ersten Abwärts-Betriebszustands, einer ersten Eingangsspannung an dem ersten Eingang in eine Ausgangsspannung an dem Ausgang aufweisen. Das Verfahren kann ein Abwärtswandeln, während eines zweiten Abwärts-Betriebszustands, einer zweiten Eingangsspannung an dem zweiten Eingang in die Ausgangsspannung an dem Ausgang aufweisen. Das Verfahren kann ein Aufwärtswandeln, während eines Rück-Aufwärts-Betriebszustands, der Ausgangsspannung in die zweite Eingangsspannung aufweisen.
  • Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann einen Speicherkondensator aufweisen, der mit dem zweiten Eingang gekoppelt ist. Das Verfahren kann ein Schalten von dem ersten Abwärts-Betriebszustand in den Rück-Aufwärts-Betriebszustand aufweisen, wenn eine Spannung über dem Speicherkondensator unter eine Sollspannung fällt.
  • Das Verfahren kann ein Erzeugen, während des Rück-Aufwärts-Betriebszustands, eines negativen Induktorstroms aufweisen, der von dem Ausgang über den Induktor über den Zwischenknoten über das zweite Schaltelement zu dem zweiten Eingang fließt. Um genauer zu sein, der Rück-Aufwärts-Betriebszustand kann einen ersten Unterzustand und einen zweiten Unterzustand aufweisen, und das Verfahren kann während des ersten Unterzustands ein Öffnen des ersten Schaltelements, ein Öffnen des zweiten Schaltelements und ein Schließen des niedrigseitigen Schaltelements aufweisen. Darüber hinaus kann das Verfahren während des zweiten Unterzustands ein Öffnen des ersten Schaltelements und ein Öffnen des niedrigseitigen Schaltelements aufweisen. Das Verfahren kann ein Schalten von dem ersten Unterzustand in den zweiten Unterzustand aufweisen, wenn ein Strom durch das niedrigseitige Schaltelement einen Schwellenstrom erreicht.
  • Das Verfahren kann aufweisen, während des ersten Abwärts-Betriebszustands, ein abwechselndes Herstellen eines Magnetisierungsstrompfads von dem ersten Eingang über das erste Schaltelement über den Induktor zu dem Ausgang und eines Entmagnetisierungsstrompfads von dem Referenzpotential über das niedrigseitige Schaltelement über den Induktor zu dem Ausgang.
  • Der Dual-Eingang-Leistungswandler kann ein viertes Schaltelement aufweisen, das zwischen dem ersten Schaltelement und dem Zwischenknoten gekoppelt ist. Das Verfahren kann ein Schließen des vierten Schaltelements während des ersten Abwärts-Betriebszustands aufweisen. Das Verfahren kann ein Öffnen des vierten Schaltelements während des Rück-Aufwärts-Betriebszustands aufweisen.
  • Das Verfahren kann ein Schalten von dem ersten Abwärts-Betriebszustand in den zweiten Abwärts-Betriebszustand aufweisen, wenn die Eingangsspannung unter eine Schwellenspannung fällt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Softwareprogramm beschrieben. Das Softwareprogramm kann ausgebildet sein zur Ausführung auf einem Prozessor und zum Durchführen der in diesem Dokument beschriebenen Verfahrensschritte, wenn von dem Prozessor ausgeführt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein Softwareprogramm aufweisen, das ausgebildet ist zur Ausführung auf einem Prozessor und zum Durchführen der in diesem Dokument beschriebenen Verfahrensschritte, wenn von dem Prozessor ausgeführt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt beschrieben. Das Computerprogrammprodukt kann Anweisungen zum Durchführen der in diesem Dokument beschriebenen Verfahrensschritte aufweisen, wenn von dem Prozessor ausgeführt.
  • Es ist anzumerken, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren und Systeme, einschließlich ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele, eigenständig oder in Kombination mit den anderen in diesem Dokument offenbarten Verfahren und Systemen verwendet werden können. Darüber hinaus sind die in dem Kontext eines Systems beschriebenen Merkmale auch auf ein entsprechendes Verfahren anwendbar. Darüber hinaus können alle Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren und Systeme beliebig kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche auf beliebige Weise miteinander kombiniert werden.
  • In dem vorliegenden Dokument bezieht sich der Begriff „koppeln“ oder „gekoppelt“ auf Elemente, die in elektrischer Kommunikation miteinander sind, entweder direkt verbunden, z.B. über Leitungen, oder auf eine andere Weise.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung ist auf beispielhafte Weise und nicht einschränkend in den Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellt, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder identische Elemente beziehen, und in denen
    • 1 einen Leistungsbaum eines SSD-Moduls mit PLP-Fähigkeit zeigt;
    • 2 transiente Spannungen in dem Fall eines Leistungsausfallereignisses zeigt;
    • 3 einen beispielhaften SIDI-Abwärts-Leistungswandler zeigt;
    • 4 ein weiteres Blockdiagramm des beispielhaften SIDI-Abwärts-Leistungswandlers mit Haltespannungsüberwachung zum Aktivieren/Deaktivieren eines Rück-Aufwärts-Betriebs zeigt;
    • 5 ein beispielhaftes Zeitdiagramm des Induktorstroms IL und der Steuersignale während eines Abwärts-Betriebszustands und eines Rück-Aufwärts-Betriebszustands zeigt; und
    • 6 ein Zeitdiagramm der Haltespannung VH zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 3 zeigt einen beispielhaften SIDI-Abwärts-Leistungswandler 3, der sowohl als ein Vorregler als auch als eine PLP-Vorrichtung arbeiten kann. Er weist einen Induktor 30 auf, der zwischen einem Zwischenknoten 35 und einem Ausgang des Leistungswandlers 3 gekoppelt ist. Ein Schalter S1 (erstes hochseitiges Schaltelement 31) ist zwischen einem ersten Eingang und dem Zwischenknoten 35 gekoppelt. Ein Schalter S3 (zweites hochseitiges Schaltelement 33) ist zwischen einem zweiten Eingang des Leistungswandlers 3 und dem Zwischenknoten 35 gekoppelt. Ein Schalter S2 (niedrigseitiges Schaltelement 32) ist zwischen dem Zwischenknoten 35 und einem Referenzpotential gekoppelt. Der Leistungswandler 3 kann einen Schalter S4 (viertes hochseitiges Schaltelement 34) aufweisen, der zwischen dem Schalter S1 und dem Zwischenknoten 35 gekoppelt ist. Die Schalter S1 und S4 sind mit der Eingangsspannung VIN verbunden und der Schalter S3 ist mit der Haltespannung VH verbunden. An dem ersten Eingang kann ein Eingangskondensator CIN 37 die Eingangsspannung VIN stabilisieren. An dem zweiten Eingang kann ein Halte- (oder Speicher-) Kondensator CH 36 Energie zum Versorgen der PMIC mit Energie an dem Ausgang des Leistungswandlers 3 in dem Fall eines Leistungsausfallereignisses speichern. An dem Ausgang des Leistungswandlers 3 kann ein Ausgangskondensator COUT 38 die Ausgangsspannung VOUT_PRE stabilisieren.
  • Wenn VIN verbunden ist, schalten die Schalter S1 und S2, d.h. VIN wird auf VOUT_PRE heruntergewandelt durch abwechselndes Ein- und Ausschalten von S1 und S2 mit einer PWM-Steuerung. Währenddessen kann der Schalter S4 geschlossen gehalten werden. Wenn VIN getrennt wird, kann der Schalter S3 mit einem Schalten beginnen, und VH wird auf VOUT_PRE heruntergewandelt durch Schalten der Schalter S3 und S2 mit einer PWM-Steuerung. Zusätzlich isoliert der Schalter S4 VIN, wodurch ein Rück-Leckstrom verhindert wird.
  • 4 zeigt ein weiteres Blockdiagramm des beispielhaften SIDI-Abwärts-Leistungswandlers 3 mit einer Haltespannungsüberwachung zum Aktivieren/Deaktivieren eines Rück-Aufwärts-Betriebs. Während VIN vorhanden ist, wird, wenn die Spannung an CH unter die Sollspannung VH_REF des Speicherkondensators 36 fällt, die Haltekondensatorspannung CH geregelt/erhöht, indem periodisch zugelassen wird, dass der Induktorstrom negativ wird, so dass er in den Haltekondensator CH fließt, die Schalter S2 und S3 involvierend. Zu diesem Zweck kann der beispielhafte SIDI-Abwärts-Leistungswandler 3 einen Komparator 41 und eine Steuereinheit 42 zum Erzeugen entsprechender Steuersignale zum Steuern der Schalter S1 bis S4 aufweisen. Die Steuereinheit 42 kann auch ein Rückkopplungssignal empfangen, das die Ausgangsspannung VOUT_PRE angibt, und die Steuereinheit 42 kann konfiguriert sein zum Regeln der Ausgangsspannung VOUT_PRE.
  • 5 zeigt ein beispielhaftes Zeitdiagramm des Induktorstroms IL und der Steuersignale während eines (ersten) Abwärts-Betriebszustands 51 und eines Rück-Aufwärts-Betriebszustands 52 des beispielhaften Leistungswandlers 3. Während des Abwärts-Betriebszustands 51 schalten die Schalter S1 und S2, um die Ausgangsspannung durch Magnetisieren und Entmagnetisieren des Induktors 30 zu regeln. Zum Zeitpunkt 511 schaltet der Leistungswandler von dem (ersten) Abwärts-Betriebszustand 51 in den Rück-Aufwärts-Betriebszustand 52 zum Laden des Haltekondensators 36. In diesem Dokument kann der Rück-Aufwärts-Betriebszustand auch als Aufladezyklus bezeichnet werden, und ein solcher Aufladezyklus kann durch ein Aufladeereignis ausgelöst werden, das von dem Komparator 41 durch Erzeugen eines sogenannten TOPUP_gating-Signals ausgelöst wird. Wie in 5 gezeigt, weist der Rück-Aufwärts-Betriebszustand 52 einen ersten Unterzustand 521 auf, während dem IL abnimmt, bis ein (negativer) Schwellenstrom -IPEAK_N erreicht ist. In anderen Worten, die Entmagnetisierungsphase des Abwärts-Betriebszustands wird verlängert, indem der Schalter S2 geschlossen gehalten wird und der Induktorstrom den negativen Grenzwert -IPEAK-N erreichen kann. In dem nachfolgenden zweiten Unterzustand 522 des Rück-Aufwärts-Betriebszustands 522 fließt, sobald der Schalter S2 offen ist, der Induktorstrom in den Haltekondensator CH durch die Körperdiode des Schalters S3. Der Schalter S3 kann dann geschlossen werden, um Verluste zu reduzieren. Der Schalter S3 wird geschlossen gehalten, bis der Strom einen Wert von z.B. Null erreicht. Der normale Abwärts-Betriebszustand kann dann durch Magnetisieren des Induktors durch Schließen der Schalter S1 und S4 wieder aufgenommen werden.
  • Wenn die Aufladeanforderung mit einer Periode NTOPUPTSW erfolgt (TSW ist die Schaltperiode), sollte die durch ein einzelnes Aufladeereignis QTOPUP vorgesehene Ladung höher sein als der Ladungsverlust aufgrund des Kondensatorleckstroms ILEAK während derselben Periode: Q T O P U P > Q L E A K
    Figure DE102020202354A1_0001
  • Hier bezeichnet der Kondensatorleckstrom ILEAK die Selbstentladung des Haltekondensators CH. In 5 ist die Aufladeladung, die an CH während des Aufladezyklus vorgesehen wird, gleich: Q T O P U P = I P E A K _ N ⋅ Δ T 2
    Figure DE102020202354A1_0002
  • Andererseits kann der Ladungsverlust aufgrund von Leckage berechnet werden als: Q L E A K = I P E A K ⋅ N T O P U P ⋅ T S W
    Figure DE102020202354A1_0003
  • 6 zeigt ein Zeitdiagramm der Haltespannung VH. Sobald die Spannung VH in Bezug auf die Referenz um einen Betrag abfällt, der höher als die Komparatorhysterese VHYST ist, wird die Aufladeaktion durch Aktivieren des Signals TOPUP-gating aktiviert. Das Aufladen erfolgt in einem Intervall NTOPUPTSW, wie durch das Signal TOPUP_REQ definiert (intern in der SIDI-Steuervorrichtung). Die Aufladeanforderung kann gestaltungsbedingt eine niedrigere Priorität in Bezug auf den normalen Abwärts-Betrieb haben. Auch könnte ein Signal von außen verwendet werden, um die Aufladeaktion des SIDI zu deaktivieren.
  • Die Nennspannung der in dem SIDI-Leistungswandler 3 verwendeten Leistungs-FETs wird durch die für VIN und VH verwendeten Spannungen bestimmt: die Schalter S2, S3 und S4 sollten VH-bewertet sein, während der Schalter S1 VIN -bewertet sein muss.
  • Es sollte angemerkt werden, dass die Beschreibung und die Zeichnungen lediglich die Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Systeme darstellen. Fachleute auf dem Gebiet werden in der Lage sein, verschiedene Anordnungen zu implementieren, die, obwohl hier nicht explizit beschrieben oder gezeigt, die Prinzipien der Erfindung verkörpern und in ihrem Sinn und Umfang enthalten sind. Darüber hinaus sollen alle in diesem Dokument aufgeführten Beispiele und Ausführungsbeispiele ausdrücklich nur zu Erläuterungszwecken dienen, um dem Leser ein Verständnis der Prinzipien der vorgeschlagenen Verfahren und Systeme zu erleichtern. Darüber hinaus sollen alle hierin enthaltenen Aussagen, die Prinzipien, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Erfindung vorsehen, sowie spezifische Beispiele davon, Äquivalente davon umfassen.

Claims (18)

  1. Ein Dual-Eingang-Leistungswandler, der aufweist - einen Induktor, der zwischen einem Zwischenknoten und einem Ausgang des Dual-Eingang-Leistungswandlers gekoppelt ist; - ein erstes Schaltelement, das zwischen einem ersten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem Zwischenknoten gekoppelt ist; - ein zweites Schaltelement, das zwischen einem zweiten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem Zwischenknoten gekoppelt ist; und - ein niedrigseitiges Schaltelement, das zwischen dem Zwischenknoten und einem Referenzpotential gekoppelt ist.
  2. Der Dual-Eingang-Leistungswandler gemäß Anspruch 1, wobei der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert ist zum -Abwärtswandeln, während eines ersten Abwärts-Betriebszustands, einer ersten Eingangsspannung an dem ersten Eingang in eine Ausgangsspannung an dem Ausgang, - Abwärtswandeln, während eines zweiten Abwärts-Betriebszustands, einer zweiten Eingangsspannung an dem zweiten Eingang in die Ausgangsspannung an dem Ausgang, und - Aufwärtswandeln, während eines Rück-Aufwärts-Betriebszustands, der Ausgangsspannung in die zweite Eingangsspannung.
  3. Der Dual-Eingang-Leistungswandler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiter einen Speicherkondensator aufweist, der mit dem zweiten Eingang gekoppelt ist, wobei der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert ist zum - Schalten von dem ersten Abwärts-Betriebszustand in den Rück-Aufwärts-Betriebszustand, wenn eine Spannung über dem Speicherkondensator unter eine Sollspannung fällt.
  4. Der Dual-Eingang-Leistungswandler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert ist zum - Erzeugen, während des Rück-Aufwärts-Betriebszustands, eines negativen Induktorstroms, der von dem Ausgang über den Induktor über den Zwischenknoten über das zweite Schaltelement zu dem zweiten Eingang fließt.
  5. Der Dual-Eingang-Leistungswandler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rück-Aufwärts-Betriebszustand einen ersten Unterzustand und einen zweiten Unterzustand aufweist, wobei der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert ist zum - während des ersten Unterzustands, Öffnen des ersten Schaltelements, Öffnen des zweiten Schaltelements und Schließen des niedrigseitigen Schaltelements, und - während des zweiten Unterzustands, Öffnen des ersten Schaltelements und Öffnen des niedrigseitigen Schaltelements.
  6. Der Dual-Eingang-Leistungswandler gemäß Anspruch 5, wobei der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert ist zum - Schalten von dem ersten Unterzustand in den zweiten Unterzustand, wenn ein Strom durch das niedrigseitiges Schaltelement einen Schwellenstrom erreicht.
  7. Der Dual-Eingang-Leistungswandler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert ist, während des ersten Abwärts-Betriebszustands, zum abwechselnden Herstellen - eines Magnetisierungsstrompfads von dem ersten Eingang über das erste Schaltelement über den Induktor zu dem Ausgang, und - eines Entmagnetisierungsstrompfads von dem Referenzpotential über das niedrigseitige Schaltelement über den Induktor zu dem Ausgang.
  8. Der Dual-Eingang-Leistungswandler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, der weiter ein viertes Schaltelement aufweist, das zwischen dem ersten Schaltelement und dem Zwischenknoten gekoppelt ist, wobei der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert ist zum - Schließen des vierten Schaltelements während des ersten Abwärts-Betriebszustands, und - Öffnen des vierten Schaltelements während des Rück-Aufwärts-Betriebszustands.
  9. Der Dual-Eingang-Leistungswandler gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dual-Eingang-Leistungswandler konfiguriert ist zum - Schalten von dem ersten Abwärts-Betriebszustand in den zweiten Abwärts-Betriebszustand, wenn die Eingangsspannung unter eine Schwellenspannung fällt.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Dual-Eingang-Leistungswandlers, das aufweist - Koppeln eines Induktors zwischen einem Zwischenknoten und einem Ausgang des Dual-Eingang-Leistungswandlers; - Koppeln eines ersten Schaltelements zwischen einem ersten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem Zwischenknoten; - Koppeln eines zweiten Schaltelements zwischen einem zweiten Eingang des Dual-Eingang-Leistungswandlers und dem Zwischenknoten; und - Koppeln eines niedrigseitigen Schaltelements zwischen dem Zwischenknoten und einem Referenzpotential.
  11. Das Verfahren gemäß Anspruch 10, das weiter aufweist - Abwärtswandeln, während eines ersten Abwärts-Betriebszustands, einer ersten Eingangsspannung an dem ersten Eingang in eine Ausgangsspannung an dem Ausgang; - Abwärtswandeln, während eines zweiten Abwärts-Betriebszustands, einer zweiten Eingangsspannung an dem zweiten Eingang in die Ausgangsspannung an dem Ausgang, und - Aufwärtswandeln, während eines Rück-Aufwärts-Betriebszustands, der Ausgangsspannung in die zweite Eingangsspannung.
  12. Das Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der Dual-Eingang-Leistungswandler weiter einen mit dem zweiten Eingang gekoppelten Speicherkondensator aufweist und wobei das Verfahren aufweist - Schalten von dem ersten Abwärts-Betriebszustand in den Rück-Aufwärts-Betriebszustand, wenn eine Spannung über dem Speicherkondensator unter eine Sollspannung fällt.
  13. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Verfahren aufweist - Erzeugen, während des Rück-Aufwärts-Betriebszustands, eines negativen Induktorstroms, der von dem Ausgang über den Induktor über den Zwischenknoten über das zweite Schaltelement zu dem zweiten Eingang fließt.
  14. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Rück-Aufwärts-Betriebszustand einen ersten Unterzustand und einen zweiten Unterzustand aufweist und wobei das Verfahren aufweist - während des ersten Unterzustands, Öffnen des ersten Schaltelements, Öffnen des zweiten Schaltelements und Schließen des niedrigseitigen Schaltelements, und - während des zweiten Unterzustands, Öffnen des ersten Schaltelements und Öffnen des niedrigseitigen Schaltelements.
  15. Das Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Verfahren aufweist - Schalten von dem ersten Unterzustand in den zweiten Unterzustand, wenn ein Strom durch das niedrigseitige Schaltelement einen Schwellenstrom erreicht.
  16. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei das Verfahren aufweist, während des ersten Abwärts-Betriebszustands, ein abwechselndes Herstellen - eines Magnetisierungsstrompfads von dem ersten Eingang über das erste Schaltelement über den Induktor zu dem Ausgang, und - eines Entmagnetisierungsstrompfads von dem Referenzpotential über das niedrigseitige Schaltelement über den Induktor zu dem Ausgang.
  17. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei der Dual-Eingang-Leistungswandler ein viertes Schaltelement aufweist, das zwischen dem ersten Schaltelement und dem Zwischenknoten gekoppelt ist, und wobei das Verfahren aufweist - Schließen des vierten Schaltelements während des ersten Abwärts-Betriebszustands, und - Öffnen des vierten Schaltelements während des Rück-Aufwärts-Betriebszustands.
  18. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 17, wobei das Verfahren aufweist - Schalten von dem ersten Abwärts-Betriebszustand in den zweiten Abwärts-Betriebszustand, wenn die Eingangsspannung unter eine Schwellenspannung fällt.
DE102020202354.9A 2020-02-24 2020-02-24 Einzel-lnduktor-Dual-Eingang-Abwärts-Wandler mit Rück-Verstärkungsfähigkeit Pending DE102020202354A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020202354.9A DE102020202354A1 (de) 2020-02-24 2020-02-24 Einzel-lnduktor-Dual-Eingang-Abwärts-Wandler mit Rück-Verstärkungsfähigkeit
US16/919,880 US11424680B2 (en) 2020-02-24 2020-07-02 Single inductor dual input buck converter with reverse capability

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020202354.9A DE102020202354A1 (de) 2020-02-24 2020-02-24 Einzel-lnduktor-Dual-Eingang-Abwärts-Wandler mit Rück-Verstärkungsfähigkeit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020202354A1 true DE102020202354A1 (de) 2021-08-26

Family

ID=77176164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020202354.9A Pending DE102020202354A1 (de) 2020-02-24 2020-02-24 Einzel-lnduktor-Dual-Eingang-Abwärts-Wandler mit Rück-Verstärkungsfähigkeit

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11424680B2 (de)
DE (1) DE102020202354A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111857317B (zh) * 2020-07-24 2022-07-12 苏州浪潮智能科技有限公司 一种支持掉电数据保护的电压泵电路和方法
US11705812B2 (en) * 2021-03-29 2023-07-18 Qualcomm Incorporated Current-based transitions between buck converter and charge pump modes in an adaptive combination power supply circuit
WO2024103330A1 (en) * 2022-11-17 2024-05-23 Micron Technology, Inc. Power hold-off circuit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050264271A1 (en) 2004-05-11 2005-12-01 The Hong Kong University Of Science And Technology Single inductor multiple-input multiple-output switching converter and method of use
DE102014223355A1 (de) 2013-11-18 2015-05-21 Broadcom Corporation Vorlademechanismus für mehrfacheingangsschaltladevorrichtung

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI228859B (en) * 2003-09-30 2005-03-01 Nat Univ Chung Cheng An integrating dc-to-dc electric energy converter with dual inputs of high and low voltage sources
US7224085B2 (en) * 2003-11-14 2007-05-29 Texas Instruments Incorporated Single inductor dual output buck converter
KR20060123562A (ko) * 2004-02-17 2006-12-01 에이저 시스템즈 인크 다기능 및 지능형 전력 제어기
US7402986B2 (en) * 2004-07-26 2008-07-22 Wolfson Microelectronics Plc Power supply circuit for portable battery powered device
TWI281305B (en) * 2005-02-03 2007-05-11 Richtek Techohnology Corp Dual input voltage converter and its control method
US7709976B2 (en) * 2005-07-19 2010-05-04 Linear Technology Corporation Dual-input DC-DC converter with integrated ideal diode function
GB2431785B (en) * 2005-10-27 2008-05-07 Toumaz Technology Ltd Current mode logic digital circuits
US7696735B2 (en) * 2007-03-30 2010-04-13 Intel Corporation Switched capacitor converters
US20100039080A1 (en) * 2008-08-12 2010-02-18 Toko, Inc. Single-inductor buck-boost converter with positive and negative outputs
US8624429B2 (en) * 2009-07-20 2014-01-07 The Hong Kong University Of Science And Technology Single-inductor-multiple-output regulator with auto-hopping control and the method of use
US9099919B2 (en) * 2011-05-09 2015-08-04 The Hong Kong University Of Science And Technology Single-inductor-multiple-output regulator with synchronized current mode hysteretic control
US9711962B2 (en) * 2012-07-09 2017-07-18 Davide Andrea System and method for isolated DC to DC converter
US9178422B2 (en) * 2013-02-21 2015-11-03 Texas Instruments Incorporated Resonance-based single inductor output-driven DC-DC converter and method
US9748838B2 (en) * 2013-03-04 2017-08-29 Nanyang Technological University Method of operating a controller for a power converter, and a corresponding controller
WO2015164970A1 (en) * 2014-05-02 2015-11-05 Peter Waldemar Lehn Multi-port converter structure for dc/dc power conversion
EP2952914A1 (de) * 2014-06-06 2015-12-09 Dialog Semiconductor GmbH Ausgangsstromsüberwachungsschaltung
US9680372B1 (en) * 2014-11-10 2017-06-13 Rantec Power Systems, Inc. Hold up converter
EP3023797B1 (de) * 2014-11-19 2019-04-10 Dialog Semiconductor (UK) Ltd Ausgangsstromüberwachungsschaltung für Schaltregler
US9935553B2 (en) * 2015-04-17 2018-04-03 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Control scheme for hysteretic buck controller with inductor coil current estimation
US10097017B2 (en) * 2015-06-24 2018-10-09 Apple Inc. Systems and methods for bidirectional two-port battery charging with boost functionality
US10804734B2 (en) * 2017-10-05 2020-10-13 Acbel Polytech Inc. Redundant power supply system that prolongs the holdup time after a power failure
US10103620B1 (en) * 2017-10-19 2018-10-16 BravoTek Electronics Co., Ltd. SIBO boost converter and operation method thereof
US10992221B2 (en) * 2018-04-09 2021-04-27 Semiconductor Components Industries, Llc Efficient buck-boost charge pump and method therefor
US10778108B2 (en) * 2019-02-15 2020-09-15 Apple Inc. Frequency doubling resonant converter
US11456611B2 (en) * 2019-12-26 2022-09-27 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Power management circuit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050264271A1 (en) 2004-05-11 2005-12-01 The Hong Kong University Of Science And Technology Single inductor multiple-input multiple-output switching converter and method of use
DE102014223355A1 (de) 2013-11-18 2015-05-21 Broadcom Corporation Vorlademechanismus für mehrfacheingangsschaltladevorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US20210265913A1 (en) 2021-08-26
US11424680B2 (en) 2022-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011087368B4 (de) Treiberschaltung, Anordnung und Verfahren zum Bootstrapping eines Schaltertreibers
DE60129969T2 (de) Abwärtsregler mit doppelantrieb
DE102011087434B4 (de) Schaltung und drei Verfahren zum Treiben eines Schalters
DE102008032990B4 (de) Solar-Modul-System und Bypass-Bauteil
DE102016114820B4 (de) System und Verfahren für einen Schalter mit einem selbstleitenden Transistor und einem selbstsperrenden Transistor
DE102015112462B4 (de) Schaltwandlersteuerung
DE102020204966A1 (de) Leistungsverwaltungsschaltung
DE69422138T2 (de) Gleichstromwandler im diskontinuierlichem Betrieb arbeitend
DE102019002880A1 (de) Wirkungsgradverbesserung bei geringer Last eines Hybridschaltkondensatorwandlers
DE102020202354A1 (de) Einzel-lnduktor-Dual-Eingang-Abwärts-Wandler mit Rück-Verstärkungsfähigkeit
DE102015119830A1 (de) System und Verfahren für eine getaktete Leistungsversorgung
DE102015121991A1 (de) System und Verfahren für eine getaktete Leistungsversorgung
DE102012106866A1 (de) Schaltregler mit erhöhter Schwachlasteffizienz
DE102016109657A1 (de) Verfahren zur Erholung von Stromregelkreisinstabilität nach Zyklus-für-Zyklus-Stromgrenzeninvervention bei Spitzenstrommodussteuerung
DE69711980T2 (de) Spannungserhöhungsreglerschaltung
DE112009001632T5 (de) Spannungswandler
DE102016104294B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Leistungswandlerschaltung und Leistungswandlerschaltung
DE102009027112A1 (de) Steuerschaltung und Verfahren für Synchrongleichrichter
DE102015114371A1 (de) System und verfahren für einen schalter mit einem selbstleitenden transistor und einem selbstsperrenden transistor
DE112019007632T5 (de) Abwärtswandler mit konstanter einschaltdauer und kalibrierter welligkeitseinspeisung mit verbesserter transientenantwort bei geringer last und verringerter ausgangskondensatorgrösse
DE102013114588A1 (de) Nachgeschaltete Steuerung Vortreiber für einen Strompark Schaltregler
DE102015121996B4 (de) Gatetreiber-veranlasstes Nullspannungsschalter-Einschalten
DE102020212477A1 (de) Hybridwandler mit impliziter Ein-Zeit-Regelung
DE112016005884T5 (de) Gate-treiberschaltung und energie-umwandlungseinrichtung, die die gate-treiberschaltung enthält
DE102011087431A1 (de) Anordnung und Verfahren zum Treiben eines Kaskodenschalters

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication