DE112014004225T5

DE112014004225T5 - Ladungspumpenzeitsteuerung

Info

Publication number: DE112014004225T5
Application number: DE112014004225.0T
Authority: DE
Inventors: Gregory Szczeszynski; Jeffrey Summit; David M. Giuliano; Raymond. Jr. Barrett
Original assignee: Arctic Sand Technologies Inc
Current assignee: Arctic Sand Technologies Inc
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-06-16
Also published as: GB201604216D0; GB2532686A; TW201530997A; US20150077175A1; GB2595556A; US20180006554A1; US9742266B2; KR20160056912A; GB2532686B; CN105874398A; GB2595556B; GB202104046D0; WO2015039077A1

Abstract

Das Zyklustiming (cycle timing) einer Ladungspumpe wird gemäß der Beobachtung des Betriebsverhaltens einer Ladungspumpe und/oder peripherer Elemente, die mit der Ladungspumpe gekoppelt sind, angepasst. In einigen Beispielen ermöglicht diese Anpassung maximale oder annähernd maximale Zykluszeiten, während die Nichteinhaltung von zuvor definierten Einschränkungen (z. B. Betriebsgrenzen) in der Ladungspumpe und/oder peripheren Elementen vermieden wird.

Description

DATEN VERWANDTER ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht das Prioritätsdatum der US-Patentanmeldung Nr. 14/027,584, eingereicht am 16. September 2013. Die Inhalte der oben genannten Patentanmeldung wird hierin vollumfänglich aufgenommen.
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft die Zeitsteuerung einer Ladungspumpe.
HINTERGRUND
Verschiedene Konfigurationen von Ladungspumpen, einschließend Reihen-, Parallel- und Dickson-Konfigurationen, stützen sich auf wechselnde Konfigurationen von Schaltelementen, um Ladung zu verbreiten und Energie zwischen den Anschlüssen der Ladungspumpe zu übertragen. Energieverluste hängen mit der Fortpflanzung zusammen bestimmen die Effizienz des Wandlers.
In Bezug auf 1 wird eine einphasige Dickson-Ladungspumpe 100 in einem Step-down-Modus, gekoppelt mit einer Niederspannungslast 110 und einer Hochspannungsquelle 190, veranschaulicht. In der veranschaulichten Konfiguration wird die Last im Allgemeinen (durchschnittlich) mit einer Spannung, die 1/5 der Spannung entspricht, die von der Quelle bereitgestellt wird und einer Stromstärke angetrieben, die dem 5-fachen der Stromstärke entspricht, die von der Quelle bereitgestellt wird. Die Pumpe wird in abwechselnden Zyklen angetrieben, die als Zyklus 1 und Zyklus 2 bezeichnet werden, sodass die in 1 veranschaulichten Schalter in den angegebenen Zyklen geschlossen sind. Im Allgemeinen wird die Dauer jedes Zyklus als T angegeben und die entsprechende Schaltfrequenz F = 1/2T.
2A–B veranschaulichen die gleichwertige Schaltung jeweils in jedem der Zyklen 2 und 1, wobei jeder geschlossene Schalter als ein äquivalenter Widerstand R veranschaulicht wird. Jeder der Kondensatoren C₁ bis C₄ weist die gleiche Kapazität C auf. Bei einem ersten herkömmlichen Betrieb der Ladungspumpe ist die Hochspannungsquelle eine Spannungsquelle, zum v Beispiel eine Quelle mit v_in = 25 Volt, sodass die Last von v_out = 5 Volt angetrieben wird.
Beim Betrieb liegt die Spannung über den Kondensatoren C₁ bis C₄ jeweils ungefähr bei 5 Volt, 10 Volt, 15 Volt und 20 Volt.
Eine Quelle für den Energieverlust in der Ladungspumpe steht im Zusammenhang mit den ohmschen Verlusten in den Schaltern (d. h. in den Widerständen R in 2A–B). In Bezug auf 2A wird während Zyklus 2 Ladung von dem Kondensator C₂ zu dem Kondensator C₁ und von C₄ zu C₁ übertragen. Die Spannungen an diesen Kondensatorpaaren werden unter der Annahme abgeglichen, dass die Zykluszeit T ausreichend größer ist als die Zeitkonstante der Schaltung (z. B. dass die Widerstände R ausreichend klein sind). Im Allgemeinen sind die ohmschen Energieverluste in diesem Gleichgewicht proportional zu dem Zeitmittelwert des Quadrats des Stromes, der zwischen den Kondensatoren und demnach zu der Last 110 fließt. Gleichermaßen werden in Zyklus 1 die Kondensatoren C₃ und C₂ abgeglichen, der Kondensator C₄ lädt sich auf und der Kondensator C₁ entlädt sich, was ebenso im Allgemeinen zu einem ohmschen Energieverlust führt, der zu dem Zeitmittelwert des Quadrats des Stromes proportional ist, der durch die Last 110 fließt.
Für einen bestimmten durchschnittlichen Strom, der zu der Last 110 fließt, kann unter der Annahme, dass die Last eine annähernd konstante Spannung darstellt, gezeigt werden, dass der ohmsche Energieverlust abnimmt, wenn die Zykluszeit T verringert wird (d. h. die Schaltfrequenz wird erhöht). Dies kann im Allgemeinen verstanden werden, indem die Auswirkung des Teilens der Zykluszeit durch zwei berücksichtigt wird, wodurch die Stromspitzen in dem Gleichgewicht im Allgemeinen um die Hälfte verringert werden und dadurch der ohmsche Energieverlust ungefähr auf ein Viertel verringert wird. Somit ist der ohmsche Energieverlust annähernd umgekehrt proportional zu dem Quadrat der Schaltfrequenz.
Eine andere Quelle für einen Energieverlust steht jedoch im Zusammenhang mit kapazitiven Verlusten in den Schaltern, sodass ein Energieverlust mit der Schaltfrequenz zunimmt. Im Allgemeinen geht eine feste Ladungsmenge mit jedem Zyklusübergang verloren, für die angenommen werden kann, dass sie einen Strom bildet, der zu der Schaltfrequenz proportional ist. Somit ist dieser kapazitive Energieverlust annähernd proportional zu dem Quadrat der Schaltfrequenz.
Demnach gibt es mit einer Spannungsquelle und einer Last eine optimale Schaltfrequenz, welche die Summe der ohmschen und kapazitiven Energieverluste verringert, die jeweils bei erhöhter Frequenz verringert und bei erhöhter Frequenz erhöht werden.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Aspekt wird die Zykluszeit einer Ladungspumpe im Allgemeinen gemäß der Beobachtung des Betriebsverhaltens einer Ladungspumpe und/oder peripherer Elemente, die mit der Ladungspumpe gekoppelt sind, angepasst. In einigen Beispielen ermöglicht diese Anpassung maximale oder annähernd maximale Zykluszeiten, während die Nichteinhaltung von zuvor definierten Einschränkungen (z. B. Betriebsgrenzen) in der Ladungspumpe und/oder peripheren Elementen vermieden wird.
In einem anderen Aspekt weist eine Apparatur im Allgemeinen eine Ladungspumpe auf, die eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die angeordnet sind, um in einer Vielzahl von Zyklen zu arbeiten. Diese Zyklen werden gemäß einem Taktraster umgeschaltet. Jeder Zyklus ist mit einer unterschiedlichen Konfiguration der Schaltelemente verknüpft, wobei die Schaltelemente konfiguriert sind, um Lade- und Entladepfade für eine Vielzahl von kapazitiven Elementen bereitzustellen. Eine Steuereinheit ist mit der Ladungspumpe mit einer Ausgabe zur Steuerung des Taktrasters der Umschaltung der Zyklen der Ladungspumpe und einer oder mehreren Sensoreingaben zum Akzeptieren von Sensorsignalen gekoppelt, die den Betrieb der Ladungspumpe und/oder den Betrieb peripherer Schaltungen kennzeichnen, die mit der Ladungspumpe gekoppelt sind. Die Steuereinheit ist konfiguriert, um das Taktraster der Zyklen der Ladungspumpe gemäß einer Änderung der einen oder mehreren Sensoreingaben in Betriebszyklen der Ladungspumpe anzupassen.
Aspekte können eines oder mehrere der folgenden Merkmale einschließen.
Die Steuereinheit ist konfiguriert, um das Taktraster der Umschaltung der Zyklen der Ladungspumpe anzupassen, indem die Schaltfrequenz eines Zyklus der Ladungspumpe angepasst wird.
Die Steuereinheit ist konfiguriert, um das Taktraster der Umschaltung der Zyklen der Ladungspumpe anzupassen, indem bestimmt wird, dass eine Schaltzeit jeden nachfolgenden Zyklus gemäß einer Änderung der oder mehrerer Sensoreingaben während des Zyklus beendet.
Die eine oder mehrere Sensoreingaben umfassen eine Sensoreingabe für die Ausgangsspannung, die eine Ausgangsspannung der Ladungspumpe darstellt und wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um das Taktraster gemäß einer Änderung der Sensoreingabe für die Ausgangsspannung anzupassen.
Die Steuereinheit ist konfiguriert, um das Taktraster anzupassen, um die Änderung der Ausgangsspannung mit einer gewünschten Spanne beizubehalten, zum Beispiel umfasst die gewünschte Spanne eine feste Spanne.
Die gewünschte Spanne umfasst eine Spanne in Abhängigkeit von einer zweiten Sensoreingabe von der Steuereinheit.
Die zweite Sensoreingabe stellt eine Ausgangsspannung eines Reglers dar, der mit dem Ausgang der Ladungspumpe gekoppelt ist und die Steuereinheit ist konfiguriert, um das Taktraster anzupassen, um eine gewünschte Spannungsspanne zwischen dem Ausgang der Ladungspumpe und dem Ausgang des Reglers beizubehalten.
Die eine oder mehrere Sensoreingaben umfassen die Sensoreingabe eines Reglers, die das Betriebsverhalten eines Reglers darstellt, der mit dem Ausgang der Ladungspumpe gekoppelt ist.
Die Sensoreingabe des Reglers stellt eine Ausgangsspannung des Reglers dar.
Die Sensoreingabe des Reglers stellt ein Tastverhältnis der Schaltung des Betriebs des Reglers dar.
Die eine oder mehrere Sensoreingaben umfassen eine interne Sensoreingabe, die ein internes Signal der Ladungspumpe darstellt.
Das interne Signal umfasst eine Spannung über eine Vorrichtung in der Ladungspumpe und wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um den zeitlichen Ablauf anzupassen, um die Spannung an der Vorrichtung innerhalb einer vorher festgelegten Spanne zu halten.
Die Ladungspumpe umfasst eine Dickson-Ladungspumpe.
Die Vorteile von einem oder mehreren Aspekten können die Bereitstellung einer effizienten Energieumwandlung einschließen, während Spannungen und/oder Ströme innerhalb gewünschter Arbeitsbereiche gehalten werden. Zum Beispiel kann die Schaltfrequenz verringert werden, während interne Spannungen oder Stromstärken an Schaltelementen (z. B. Spannungen über Transistoren oder Kondensatoren) dennoch innerhalb gewünschter Spannen für diese Elemente gehalten werden.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und aus den Patentansprüchen deutlich.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine einphasige 1:5 Dickson-Ladungspumpe;
2A–B sind gleichwertige Schaltungen der Ladungspumpe aus 1 in zwei Betriebszuständen;
3 und 4 sind Schaltungen, die eine schaltbare Kompensationsschaltung aufweisen, die mit der Ladungspumpe gekoppelt ist;
5 ist eine Schaltung zum Messen des Stroms in einer Ladungspumpe;
6 ist ein Schaubild, das einen Ladungstransfer während eines Zyklus der Ladungspumpe veranschaulicht, die in 4 veranschaulicht wird.
7A–C sind Graphen der Ausgangsspannung der Ladungspumpe, die in 4 veranschaulicht wird, bei unterschiedlichen Bedingungen für den Ausgangsstrom und die Schaltfrequenz; und
8 ist eine einphasige Reihen-Parallel-Ladungspumpe.
BESCHREIBUNG
Wie zuvor als ein Beispiel vorgestellt, kann eine Ladungspumpe 100, veranschaulicht in 1, in einem „adiabatischen“ Modus betrieben werden, in dem eins oder beide eines Niederspannungs-Peripheriegeräts 110 und eines Hochspannungs-Peripheriegeräts 190 eine Stromquelle umfassen können. Zum Beispiel beschreibt die Patentveröffentlichung WO 2012/151466 , veröffentlicht am 8. November 2012 und hierin durch Bezugnahme aufgenommen, Konfigurationen, bei denen die Quelle und/oder Last Regelschaltungen umfasst.
Insbesondere kann die Niederspannungslast 110 in 1 und 2A–B in einem Beispiel für etwas, das als „adiabatischer“ Betrieb einer Ladungspumpe beschrieben wird, effektiv eine Stromquelle anstelle einer Spannungsquelle umfassen. Wenn die Stromquelle einen konstanten Strom von der Ladungspumpe beibehält, dann bewahren die in 2A veranschaulichten Ströme während des veranschaulichten Zustands im Wesentlichen konstante Werte. Demnach sind die ohmschen Verluste in den Schaltern, durch die der Strom fließt geringer als die ohmschen Verluste im Falle der Spannungslast und sind außerdem im Wesentlichen unabhängig von der Schaltfrequenz und der Zykluszeit T. Wie in dem spannungsgetriebenen Fall nehmen die kapazitiven Verluste in den Schaltern mit zunehmender Schaltfrequenz zu, was vermuten lässt, dass ein Absenken der Schaltfrequenz wünschenswert ist. Jedoch können andere Faktoren, die von internen Aspekten der Ladungspumpe, Eigenschaften der Spannung oder des Stroms an den Anschlüssen der Ladungspumpe und/oder internen Aspekten der peripheren Elemente, wie etwa der Quelle und/oder der Last, abhängen können, die Zykluszeit begrenzen (z. B. einen niedrigeren Grenzwert für die Schaltfrequenz aufzwingen).
In Bezug auf 3 kann für eine Last 320 in einem ersten Betriebsmodus angenommen werden, dass sie eine konstante Stromquelle 312 mit einem Ausgangsstrom IO umfasst. In einigen Ausführungen schließt die Last 320 außerdem einen Ausgangskondensator ein, für den hinsichtlich der nachfolgenden Analyse angenommen werden kann, dass er klein genug ist, sodass Strom, der zu der Last 320 fließt, im Wesentlichen als konstant angesehen werden kann. Wie zuvor in Bezugnahme auf 2A–B vorgestellt, ist der Ladungstransfer zwischen Kondensatoren in der Ladungspumpe 100 während den wechselnden Betriebszuständen der Ladungspumpe 100 demnach in dem adiabatischen Betriebsmodus im Wesentlichen konstant.
Weiter in Bezug auf 3 wird eine Kompensationsschaltung 340 zwischen der Ladungspumpe 100 und der Last 320 eingeführt. Ein Schalter 344 ist steuerbar, um selektiv einen Kompensationskondensator 342 an dem Ausgang der Ladungspumpe 100 einzuführen.
Verschiedene Faktoren können die Effizienz der in 3 veranschaulichten Energieumwandlung, einschließend die Spannung einer Eingangsspannungsquelle 392, die Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 und den Ausgangsstrom IO (oder etwa gleichwertig den Eingangs- oder Ausgangsstrom der Ladungspumpe 100) beeinflussen. Die Effizienz hängt ebenso davon ab, ob der Kompensationskondensator 342 mit dem Ausgangspfad über den Schalter 344 gekoppelt ist oder nicht. Als ein allgemeiner Ansatz akzeptiert eine Steuereinheit 350 Eingaben, die einen oder mehrere Faktoren kennzeichnen, welche die Effizienz beeinflussen und gibt ein Steuersignal aus, das den Zustand des Schalters 344 festlegt, je nachdem, ob angenommen wird, dass die Effizienz durch das Einführen des Kompensationskondensators verbessert werden kann oder nicht. Eine weitere Erörterung der Logik, die von der Steuereinheit 350 implementiert wird, wird später in dieser Beschreibung bereitgestellt.
In Bezug auf 4 weist eine Konfiguration einer Ladungspumpe 100 in einem anderen Beispiel einen Regler 320, der über eine Kompensationsschaltung 340 mit dem Niederspannungsanschluss einer Ladungspumpe 100 gekoppelt ist und eine Spannungsquelle 392 auf, die mit dem Hochspannungsanschluss der Ladungspumpe 100 gekoppelt ist. Der in 4 veranschaulichte Regler 320 (außerdem nachfolgend im Allgemeinen synonym als ein „Wandler“ bezeichnet) ist ein Buck-Wandler, der aus Schaltern 322, 324, einem Induktor 326 und einem Ausgangskondensator 328 besteht. Die Schalter öffnen und schließen sich (d. h. weisen jeweils eine hohe und niedrige Impedanz auf) in abwechselnden Zuständen, sodass der Schalter 322 offen ist, wenn der Schalter 324 geschlossen ist und der Schalter 322 geschlossen ist, wenn der Schalter 324 offen ist. Diese Schalter arbeiten bei einer Frequenz, die niedriger oder höher als die der Schalter in der Ladungspumpe sein oder dieser entsprechen kann, wobei ein Tastverhältnis als der Zeitanteil definiert wird, in dem der Schalter 322 in dem Regler 320 geschlossen ist. Es handelt sich um eine bevorzugte Ausführungsform, wenn die Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 niedriger ist als beim Regler 320. Für den Fall, dass die Ladungspumpe 100 mit einer höheren Frequenz arbeitet als der Regler 320, ist die Ladungspumpe 100 jedoch deaktiviert, wenn der Regler 320 ausgeschaltet ist (niedriges Tastverhältnis) und die Ladungspumpe 100 ist aktiviert, wenn der Regler 320 eingeschaltet ist.
Im Allgemeinen arbeitet der Regler 320 mit seiner höchsten Energieeffizienz, wenn er mit seinem höchsten Tastverhältnis arbeitet. In einigen Beispielen passt eine Steuereinheit des Reglers (nicht gezeigt) das Tastverhältnis auf herkömmliche Weise an, um eine gewünschte Ausgangsspannung VO zu erzielen. Während den Zyklen des Reglers 320, bei denen der Schalter 322 geschlossen ist, ist der Strom, der von der Ladungspumpe 100 zu dem Regler 320 fließt, effektiv konstant und entspricht dem Strom durch den Induktor 326. Unter der Annahme, dass die Schaltfrequenz des Reglers 320 wesentlich höher ist als die Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100, kann angenommen werden, dass die Ladungspumpe 100 von einer gepulsten Stromquelle mit einem durchschnittlichen Strom angetrieben wird, welcher dem Tastverhältnis mal den Induktorstrom entspricht.
Es wird vermerkt, dass wie zuvor vorgestellt, in Situationen, in denen der Regler 320, einen gepulsten Strom absenkt, dann für einen bestimmten durchschnittlichen Strom, der ohmsche Energieverlust im Allgemeinen zunimmt, wenn das Tastverhältnis des Stroms abnimmt, annähernd invers zu dem Tastverhältnis. Es gibt eine Spanne von niedrigen Tastverhältnissen und demnach hohe Stromspitzen in Bezug auf den durchschnittlichen Strom, wobei die ohmschen Verluste mit einem gepulsten Strom die Verluste für den gleichen durchschnittlichen Strom überschreiten, der sich daraus ergeben würde, dass die Ladungspumpe 100 eine relativ konstante Ausgangsspannung, zum Beispiel über einen großen Ausgangskondensator, antreibt. Demnach schließt die Steuereinheit 350 für eine ausgewählte Spanne von niedrigen Tastverhältnissen den Schalter 344 und führt einen relativ großen Kompensationskondensator 342 an dem Ausgang der Ladungspumpe 100 ein. Das Ergebnis ist, dass die Ladungspumpe 100 mit einer im Wesentlichen konstanten Spannung dargestellt wird und demnach in einem im Wesentlichen „nicht adiabatischen“ Modus arbeitet. Demnach reagiert die Steuereinheit 350 effektiv auf die Ausgangsspannung, da das Tastverhältnis zu der Ausgangsspannung annähernd proportional ist. Dadurch wird die Ladungspumpe 100 in einem adiabatischen Modus mit hoher Ausgangsspannung und in einem nicht adiabatischen Modus mit niedriger Ausgangsspannung betrieben; und die Schalter zwischen den adiabatischen und nicht adiabatischen Modi mit einem Schwellentastverhältnis, um eine optimale Effizienz der Gesamtenergieumwandlung zu wahren.
Beispiele für Steuerungslogik, die in der Steuereinheit 350 in Konfigurationen, wie denjenigen, die in 4 und 5 veranschaulicht werden, implementiert werden, können angesichts der folgenden Erörterung verstanden werden.
Im Allgemeinen kann eine Ladungspumpe in einem von zwei spezifischen Betriebszuständen oder in dem Bereich dazwischen arbeiten. In einem System mit langsamer Schaltbegrenzung (SSL) haben die Kondensatorströme in der Ladungspumpe Zeit sich auf ihre finalen Werte einzupegeln und die Kondensatorspannungen erfahren vom Anfang bis zum Ende eines Zyklus des Betriebs der Ladungspumpe eine wesentliche Veränderung hinsichtlich der Stärke. In dem System mit schneller Schaltbegrenzung (FSL) erreichen die Kondensatoren während eines Zyklus des Betriebs der Ladungspumpe kein Gleichgewicht, zum Beispiel aufgrund einer Kombination von einem oder mehreren von hohen Kapazitäten, einer hohen Schaltfrequenz und hohen Schalterwiderständen.
Ein anderer Faktor betrifft die Kapazität an dem Ausgang der Ladungspumpe 100, die in den Schaltungen aus 4 erhöht werden kann, indem der Schalter 344 geschlossen wird, um den Kompensationskondensator 342 zu dem Ausgang hinzuzufügen. Für eine niedrige Ausgangskapazität wird der Ausgangsstrom der Ladungspumpe 100 effektiv durch die Charakteristik des gepulsten Stroms des Reglers 320 festgelegt. Wie zuvor erörtert sind die ohmschen Energieverluste für einen gegebenen durchschnittlichen Strom im Falle des gepulsten Stroms annähernd umgekehrt proportional zu dem Tastverhältnis.
Für eine hohe Ausgangskapazität wird der Effektivwert (RMS) des Ausgangsstroms der Ladungspumpe 100 effektiv durch die Äquilibration der internen Kondensatoren der Ladungspumpe 100 mit dem Kompensationskondensator 342 und dem Regler 320 bestimmt. Für einen gegebenen durchschnittlichen Strom ist dieser ohmsche Energieverlust annähernd umgekehrt proportional zu dem Quadrat der Spitze-Spitze-Spannung an den internen Kondensatoren in der Ladungspumpe 100.
Es sind vier Kombinationen von FSL/SSL und konstanten/gepulsten IO-Betriebsmodi möglich. In einigen Beispielen wird jeder dieser vier Modi auf Grundlage der Hinzufügung eines Kompensationskondensators 342, wie in 3 und 4 gezeigt, auf unterschiedliche Weise beeinflusst.
Fall eins: Im FSL-Modus mit konstantem Ausgangsstrom IO wie in 3 beeinflusst die Einführung des Kompensationskondensators 342 die Umwandlungseffizienz im Wesentlichen nicht.
Fall zwei: Im FSL-Modus mit gepulstem Ausgangsstrom wie in 4 nimmt die Effizienz zu, wenn der Kompensationskondensator 342 eingeführt wird, wodurch der Effektivstrom (RMS current) verringert wird, den die Ladungspumpe 100 aufweist.
Fall drei: Im SSL-Modus mit konstantem Ausgangsstrom IO wie in 3 nimmt die Effizienz im Allgemeinen ohne die Einführung des Kompensationskondensators 342 zu, wodurch sich ein adiabatischer Betrieb ergibt.
Fall vier: Im SSL-Modus mit gepulstem Laststrom wie in 4 hängt die Effizienz von der Beziehung zwischen dem durchschnittlichen Ausgangsstrom, dem Tastverhältnis und davon ab, wie weit die Ladungspumpe 100 bei ihrem Betrieb von der SSL/FSL-Grenze entfernt ist. Zum Beispiel nimmt die Effizienz bei einem niedrigen Tastverhältnis im Allgemeinen ohne die Einführung des Kompensationskondensators 342 zu, wodurch sich ein nicht adiabatischer Betrieb ergibt. Im Gegensatz dazu nimmt die Effizienz bei einem hohen Tastverhältnis im Allgemeinen ohne die Einführung des Kompensationskondensators 342 zu, wodurch sich ein adiabatischer Betrieb ergibt. Ferner gilt, wenn sich die Ladungspumpe 100 in dem SSL-Modus befindet, je weiter sie von der SSL/FSL-Grenze entfernt ist, desto niedriger das Tastverhältnis, bei dem sich der Verlauf der Effizienz umkehrt.
In Abhängigkeit von den relativen Werten von Ladungspumpenkondensatoren, den Schalterwiderständen und der Frequenz ist es möglich, dass die Ladungspumpe in einem System zwischen FSL und SSL arbeitet. In diesem Fall gibt es im Grunde einen Übergangspunkt zwischen Fall vier und Fall zwei, bei dem der Kompensationskondensator gemäß der Gesamteffizienz der Umwandlung eingeführt wird. Wie zuvor beschrieben, ist die Kenntnis des durchschnittlichen Ladestroms und seines Tastverhältnisses in Fall vier notwendig, um zu bestimmen, ob die Einführung des Kompensationskondensators die Effizienz verbessern wird.
In einigen Ausführungen hat die Steuereinheit 350 keinen Zugriff auf Signale oder Daten, die direkt den Modus liefern, in dem die Energieumwandlung betrieben wird. Ein Ansatz besteht darin, dass die Steuereinheit ein Sensorsignal empfängt, das den Eingangsstrom der Ladungspumpe darstellt und sich den Betriebsmodus aus diesem Sensorsignal erschließt.
Als ein Beispiel kann ein Sensorsignal, das als eine Spannung an dem Schalter an dem Hochspannungsanschluss des Wandlers bestimmt wird (z. B. der Schalter zwischen der Quelle 109 und dem Kondensator C4 in 1), verwendet werden, um den Strom darzustellen, da, wenn der Schalter geschlossen ist, die Spannung dem Strom mal den Schalterwiderstand entspricht.
Eine alternative Schaltung, die in 5 gezeigt wird, stellt eine verkleinerte Variante des Eingangsstromes IIN bereit. Der Eingangsschalter 510 mit geschlossenem Widerstand R wird parallel zu einem zweiten Schalter mit geschlossenem Widerstand kR geschalten, zum Beispiel hergestellt als ein CMOS-Schalter, wobei der Faktor k von der Geometrie des Schalters abhängt. Wenn die Schalter geschlossen sind, steuert der Differentialverstärker 530 die Gate-Spannung eines Transistors 540, sodass der Spannungsabfall über die zwei Schaltern gleich ist, wodurch sich der verkleinerte Eingangsstrom IIN/k ergibt, der verwendet werden kann, um ein Sensoreingabesignal für die Steuereinheit zu bilden.
Der detektierte Eingangsstrom kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Kompensationskondensator zum Beispiel gemäß einem zuvor beschriebenen Übergang zwischen Fall vier und Fall zwei zwischengeschaltet werden soll.
Ein mögliches Verfahren zur Bestimmung des Betriebsmodus der Ladungspumpe 100 besteht darin, zwei oder mehr Messungen des Eingangsstromes IIN zu nehmen und festzustellen, dass die Differenz zwischen den Werten aufeinanderfolgender Proben für den SSL-Modus im Wesentlichen null ist oder für den FSL-Modus oberhalb eines zuvor festgelegten Schwellenwerts liegt.
Ein anderes Verfahren besteht im Messen der Differenz der Spannung eines Kondensators in der Ladungspumpe 100. Sobald die Eingangsspannung IIN bekannt ist, kann die Steuereinheit 350 auf Grundlage der Spannungswelligkeit an dem Kondensator innerhalb eines ganzen Zyklus Rückschlüsse hinsichtlich des Betriebsmodus ziehen. Es wird angemerkt, dass die Steuereinheit 350 nicht zwangsläufig die bestimmten Größen von Kondensatoren kennt, die in der Ladungspumpe 100 verwendet werden, zum Beispiel da die Kondensatoren eigenständige Kondensatoren sind, die nicht vorher festgelegt werden. Jedoch können Rückschlüsse hinsichtlich der Kondensatorwerte durch die Kenntnis des Stroms, der Spannungswelligkeit und der Frequenz gezogen werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Steuereinheit 350 bestimmt, ob die Ladungspumpe 100 in dem FSL- oder SSL-Modus arbeitet. Die Steuereinheit 350 kann dann eine adiabatische oder nicht adiabatische Ladung auswählen, indem der Schalter 344 gesteuert wird, um den Kompensationskondensator 342 selektiv einzuführen.
In anderen Ausführungen wird eine andere Steuerungslogik verwendet. Zum Beispiel besteht eine Alternative für die Steuereinheit darin, die Effizienz zu messen, die durch Folgendes angegeben wird: η = VO/(N·VIN) wobei η die Effizienz ist, VO die gemessene Ausgangsspannung des Wandlers ist, VIN die gemessene Eingangsspannung des Wandlers ist und N das Umwandlungsverhältnis der Ladungspumpe ist.
Die Steuereinheit misst direkt die Wirkung der Auswahl einer adiabatischen vs. nicht adiabatischen Ladung auf die Wandlereffizienz, indem der durchschnittliche Wert der Ausgangsspannung VO über einen kompletten Zyklus der Ladungspumpe verglichen wird.
Bei einer anderen Steuerungslogik werden Kombinationen der zuvor beschriebenen Ansätze verwendet. Zum Beispiel kann die Steuereinheit bestätigen, dass die Bewertung des Betriebsmodus der Ladungspumpe und die Einschätzung der Effizienz ansteigen, indem der Lademodus der Ladungspumpe geändert wird.
Ein traditionelles Verfahren zum Betrieb der Ladungspumpe 100 bei einer festen Frequenz, wobei das Schalten unabhängig von der Lastanforderung stattfindet (d. h. die Schalter in 1 arbeiten mit einer festen Zeitspanne). In Bezug auf 6 entlädt sich während eines Zyklus des Schaltens der Ladungspumpe 100 ein Strom I1 von dem Kondensator C1 und ein Strom IP entlädt andere der Kondensatoren in der Ladungspumpe 100. Für einen bestimmten Zwischenstrom IX gilt, je länger die Zykluszeit T, desto größer der Spannungsabfall, der von dem Kondensator C1 bereitgestellt wird. Eine Konsequenz davon ist, dass die Schaltfrequenz im Allgemeinen den maximalen Zwischenstrom IX begrenzt, da die Schaltfrequenz für eine bestimmte Last das Ausmaß von Spannungsverschiebungen und in einigen Fällen Stromverschiebungen (d. h. Abweichungen, Änderung) an verschiedenen Punkten und zwischen verschiedenen Punkten in der Ladungspumpe 100 und an ihren Anschlüssen bestimmt. Für eine bestimmte Gestaltung einer Ladungspumpe 100 oder Eigenschaften der Last und/oder Quelle der Ladungspumpe 100 gibt es Betriebsgrenzen für die Verschiebungen.
In Bezug auf 7A–C wird die Zwischenspannung VX der Ladungspumpe 100 in verschiedenen Beispielen für den Strom und den zeitlichen Ablauf gezeigt. In Bezug auf 7A weist die Zwischenspannung VX bei einem bestimmten Zwischenstrom IX im Allgemeinen ein Sägezahnmuster auf, sodass sie bei Beginn jedes Zustands schnell ansteigt und dann im Allgemeinen mit konstanter Geschwindigkeit abfällt. Folglich hängt die Geschwindigkeit des Spannungsabfalls von dem Ausgangsstrom IO ab. Bei einem bestimmten Ausgangsstrom IO und einer bestimmten Schaltzeit ergibt sich eine Gesamtbrummspannung δ und eine Spanne für die Ausgangsspannung VO wird gewahrt, wie in 7A veranschaulicht. (Es wird vermerkt, dass die in 7A–B gezeigten Graphen nicht zwangsläufig bestimmte Merkmale zeigen, einschließend bestimmte Transienten zu den Übergangszeiten der Zustände und in Bezug auf die Hochfrequenzschaltung des Reglers 320; diese Näherungen reichen jedoch für die nachfolgende Erörterung aus).
In Bezug auf 7B nimmt der Ausgangsstrom IO in der Schaltung in 4 zu, zum Beispiel annähernd um einen Faktor von zwei, die Welligkeit der Zwischenspannung VX nimmt zu und die minimale Zwischenspannung VMIN nimmt ab und demnach nimmt für eine konstante Ausgangsspannung VO die Spanne (d. h. über den Induktor 316) in dem Regler 320 ab. Sinkt die Spannungsspanne jedoch unter einen Schwellenwert (größer als null) ab, wird der Betrieb des Reglers 320 behindert.
In Bezug auf 7C kann die Schaltfrequenz, um den Regler 320 mit einer ausreichenden Spannungsspanne auszustatten, vergrößert (und die Zykluszeit verringert) werden, zum Beispiel um die in 7A gezeigte Spanne wiederherzustellen. Im Allgemeinen wird in diesem Beispiel durch die Verdopplung der Schaltfrequenz die Verdopplung des Ausgangsstroms IO kompensiert. Jedoch sind allgemeiner ausgedrückt derartige direkte Beziehungen zwischen dem Ausgansstrom IO oder anderen detektierten Signalen und der Schaltfrequenz nicht notwendig.
Im Allgemeinen wird bzw. werden in einer Anzahl von Ausführungsformen die Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 angepasst oder die spezifischen Momente der Schaltzeit auf Grundlage von Messungen in der Ladungspumpe 100 und gegebenenfalls in den Niederspannungs- und/oder Hochspannungs-Peripheriegeräten bestimmt, die mit den Anschlüssen der Ladungspumpe 100 gekoppelt sind.
In einer in 4 gezeigten Rückkopplungsanordnung passt die Steuereinheit 350 (z. B. in einer Anordnung mit geschlossenem oder offenem Kreis) die Schaltfrequenz an. Für einen beliebigen Strom bis zu einem maximalen Nennstrom mit einer festen Schaltfrequenz arbeitet die Ladungspumpe 100 im Allgemeinen bei einer Schaltfrequenz, die niedriger ist als (d. h. Schaltzeiten größer als) eine bestimmte minimale Frequenz, die durch diesen maximalen Nennstrom bestimmt wird. Demnach können die kapazitiven Verluste, wenn der Strom unter dem Maximum liegt, im Vergleich zum Betrieb der Ladungspumpe 100 bei der minimalen Schaltfrequenz, die durch den maximalen Nennstrom bestimmt wird, verringert werden.
Ein Ansatz zur Implementierung dieser Rückkopplungsoperation liegt in der Beobachtung der Zwischenspannung VX und der Anpassung des Betriebs der Ladungspumpe, um VMIN über einem festgelegten minimalen Schwellenwert zu halten. Eine Möglichkeit zum Anpassen des Betriebs der Ladungspumpe 100 liegt in der Anpassung einer Frequenz für die Schaltung der Ladungspumpe 100 in einer Rückkopplungskonfiguration, sodass, wenn sich die minimale Zwischenspannung VMIN dem Schwellenwert nähert, die Schaltfrequenz erhöht wird und wenn sie über den Schwellenwert ansteigt, die Schaltfrequenz verringert wird. Eine Möglichkeit zum Festlegen der festgelegten minimalen Schwellenspannung ist wie die maximale (z. B. Nenn-)Ausgangsspannung VO des Reglers 320 plus eine minimale gewünschte Spanne oberhalb dieser Spannung. Wie zuvor vorgestellt, ist die minimale Spanne (größer als Null) erforderlich, um eine ausreichende Spannungsdifferenz (VX – VO) zum Laden (d. h. Erhöhen seines Stromes und dadurch Speichern von Energie darin) des Induktors 326 mit einer angemessenen Geschwindigkeit zu ermöglichen Die minimale Spanne steht außerdem im Zusammenhang mit einer Garantie für ein maximales Tastverhältnis des Reglers 320.
Bei einem zweiten Ansatz erfolgt eine Anpassung an die gewünschte Ausgangsspannung VO des Reglers 320. Zum Beispiel kann der Regler 320 einen maximalen Nennwert für die Ausgangsspannung VO aufweisen, der 3,3 Volt entspricht. Mit einer gewünschten minimalen Spanne von 0,7 Volt würde die Schaltung der Ladungspumpe 100 gesteuert werden, um die Zwischenspannung VX über 4,0 Volt zu halten. Wenn der Wandler jedoch tatsächlich mit einer Ausgangsspannung VO von 1,2 Volt betrieben wird, dann kann die Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 auf den Punkt verringert, bei dem die Zwischenspannung VX auf 1,9 Volt abfällt und die gewünschte Spanne von 0,7 Volt dennoch gewahrt wird.
In einer Variante des zweiten Ansatzes kann anstelle der Beobachtung der tatsächlichen Ausgangsspannung VO ein Durchschnitt der Spannung zwischen den Schaltern 312, 314 als eine Schätzung der Ausgangsspannung VO verwendet werden.
In noch einer anderen Variante wird die Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 angepasst, um die Zwischenspannung VX unterhalb eines Schwellenwerts zu halten. Zum Beispiel kann der Schwellenwert so festgelegt werden, dass die Zwischenspannung VX um einen bestimmten Prozentsatz unter oder über den Durchschnitt der Zwischenspannung VX absinkt oder ansteigt (z. B. 10 %). Dieser Schwellenwert würde die Zwischenspannung VX nachvollziehen. Gleichermaßen kann eine Welligkeit in Bezug auf eine absolute Brummspannung (z. B. 100 mV) verwendet werden, um die Schaltfrequenz zu bestimmen.
Es wird ebenso angemerkt, dass die Spannungswelligkeit an der Ausgangsspannung VO (nicht zwangsläufig linear) von der Spannungswelligkeit an der Zwischenspannung VX abhängt und in einigen Beispielen wird die Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 erhöht, um die Welligkeit an der Ausgangsspannung VO auf einen gewünschten Wert zu verringern.
Bei anderen Beispielen wird die Änderung der internen Spannungen in der Ladungspumpe 100 zum Beispiel durch eine Messung der Welligkeit (z. B. absolut oder relativ zu dem Maximum oder Durchschnitt) über einen beliebigen der Kondensatoren C1 bis C4 gemessen. Derartige Welligkeitswerte können anstelle der Verwendung der Welligkeit an der Zwischenspannung VX bei der Steuerung der Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 verwendet werden. Andere interne Spannungen und/oder Ströme können verwendet werden, zum Beispiel Spannungen über Schalter oder andere Schaltelementen (z. B. Transistorschalter) und die Schaltfrequenz kann angepasst werden, um eine Überschreitung der Nennspannungen an den Schaltelementen zu vermeiden.
Zusätzlich zu den gewünschten und/oder tatsächlichen Ausgangsspannungen oder -strömen des Reglers 320, die als eine Steuereingabe für die Steuereinheit 350 bereitgestellt werden, welche die Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 anpasst, können ebenso andere Steuereingaben verwendet werden. Eine derartige Alternative stellt die Messung des Tastverhältnisses des Reglers 320 dar. Es wird angemerkt, dass eine Änderung der Zwischenspannung VX eine Änderung des Stroms in dem Induktor 326 des Buck-Wandlers beeinflusst. Zum Beispiel wird der Durchschnitt der Zwischenspannung VX im Allgemeinen mit der Verringerung der Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 nach unten verringert. Mit der Verringerung der durchschnittlichen Ausgangsspannung VO erhöht sich im Allgemeinen das Tastverhältnis des Reglers 320, um die gewünschte Ausgansspannung VO zu wahren. Durch die Erhöhung des Tastverhältnisses nimmt im Allgemeinen die Effizienz eines Buck-Wandlers zu. Somit kann durch eine Verringerung der Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 die Effizienz des Reglers 320 erhöht werden.
Es versteht sich, dass obwohl die verschiedenen Signale, die verwendet werden, um die Schaltfrequenz zu steuern, zuvor möglicherweise separat beschrieben wurden, die Schaltfrequenz gemäß einer Kombination von mehreren der Signale (z. B. eine lineare Kombination, nicht lineare Kombination unter Verwendung von maximalen und minimalen Funktionen usw.) gesteuert werden kann. In einigen Beispielen wird eine Näherung einer Effizienz der Ladungspumpe optimiert.
Die oben stehende Erörterung ist auf die Verwendung der Steuereinheit 350 zur Anpassung der Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 in einer relativ langsam angelegten Rückkopplungsanordnung fokussiert. Die verschiedenen zuvor als Eingaben für die Steuereinheit 350 beschriebenen Signale können in einem asynchronen Betriebsmodus verwendet werden, wobei die Zeiten, zu denen die Ladungspumpe 100 zwischen Zyklen umschaltet, gemäß den Messungen bestimmt werden. Als ein Beispiel, während Zustand eins wie in 6 veranschaulicht, fällt die Zwischenspannung VX ab und wenn VX – VO einen Schwellenwert erreicht (z. B. 0,7 Volt), werden die Schalter in der Ladungspumpe 100 zusammen von Zustand eins in Zustand zwei umgeschaltet. Bei dem Übergang in Zustand zwei steigt die Zwischenspannung VX an und beginnt dann wieder abzufallen und wenn VX – VO wieder den Schwellenwert erreicht, werden die Schalter in der Ladungspumpe 100 zusammen von Zustand zwei zurück zu Zustand eins geschalten.
In einigen Beispielen wird eine Kombination aus einer asynchronen Schaltung sowie Grenzen oder einer Steuerung für eine durchschnittliche Schaltfrequenz für die Ladungspumpe verwendet.
Leider nimmt, wenn der Zwischenstrom IX abnimmt auch die Schaltfrequenz der Ladungspumpe 100 ab. Dies kann bei geringen Strömen problematisch sein, da die Frequenz unter 20 kHz abfallen könnte, was die Hörgrenze für das menschliche Gehör darstellt. Demnach, sobald die Frequenz unter eine bestimmte Grenze gesunken ist, schließt sich ein Schalter 344 und führt einen Kompensationskondensator 342 ein. Dies zwingt den Wandler zu einem nicht adiabatischen Betrieb, wodurch die Frequenz auf eine niedrigere Grenze (z. B. 20 kHz) festgelegt werden kann. Folglich wird der Kompensationskondensator 342 eingeführt, wenn entweder das Tastverhältnis niedrig oder der Ausgangsstrom IO gering ist.
Es wird angemerkt, dass die oben genannten Beispiele auf eine Kompensationsschaltung gerichtet sind, die ein selektives Umschalten eines Kompensationskondensators mit einer bestimmten festgelegten Kapazität zu dem Ausgang der Ladungspumpe erlaubt. Allgemeiner ausgedrückt, kann eine große Vielzahl von Kompensationsschaltungen gesteuert werden. Ein Beispiel ist ein variabler Kondensator, der als eine geschaltete Kondensatorbank, zum Beispiel mit Energie von zwei Kapazitäten, implementiert werden kann. Die optimale Auswahl der Kapazität hängt im Allgemeinen von der Kombination von Betriebszuständen (z. B. durchschnittlicher Strom, Tastverhältnis des gepulsten Stroms usw.) und/oder Schaltungskonfigurationen (z. B. Art der Regler, Quellen, Last, Pumpenkondensatoren) ab, wobei die Bestimmung der gewünschten Kapazität auf der vorherigen Simulation oder Messung basiert oder auf einem Mechanismus basiert, der die Kapazität, zum Beispiel in einer Rückkopplungsanordnung, anpasst. Zusätzlich andere Formen von Kompensationsschaltungen, zum Beispiel einführend eine Induktivität an dem Ausgangspfad, Netzwerke von Elementen (z. B. Kondensatoren, Induktoren).
Es wird angemerkt, dass die Beschreibung auf ein spezifisches Beispiel einer Ladungspumpe gerichtet ist. Viele andere Konfigurationen von Ladungspumpen, einschließend Dickson-Pumpen mit zusätzlichen Stufen oder parallelen Phasen und andere Konfigurationen von Ladungspumpen (z. B. Reihen-Parallel) können gemäß dem gleichen Ansatz gesteuert werden. Zusätzlich sind die Peripheriegeräte an den Hoch- und/oder Niederspannungsanschlüssen nicht zwangsläufig Regler oder wahren zwangsläufig im Wesentlichen einen konstanten Strom. Ferner sind die beschriebenen Ansätze für Konfigurationen anwendbar, bei denen eine Hochspannungsversorgung Energie für eine Niederspannungslast bereitstellt oder bei denen eine Niederspannungsversorgung Energie für eine Hochspannungslast bereitstellt oder für bidirektionale Konfigurationen, bei denen Energie in beiden Richtungen zwischen dem Hoch- und dem Niederspannungsanschluss der Ladungspumpe fließen kann. Es versteht sich außerdem, dass die Schaltelemente auf unterschiedliche Art und Weise implementiert werden können, einschließend die Verwendung von Feldeffekttransistoren (FETs) oder Dioden und die Kondensatoren können in eine monolithische Vorrichtung mit den Schaltelementen integriert werden und/oder sie können unter Verwendung separater Komponenten extern sein. Gleichermaßen kann mindestens ein Teil der Reglerschaltung in einigen Beispielen mit einem Teil der oder der gesamten Ladungspumpe in einer integrierten Vorrichtung integriert werden.
Ausführungen der zuvor beschriebenen Ansätze können in eine integrierte Schaltung integriert werden, welche die Schalttransistoren der Ladungspumpe einschließt, entweder mit separaten/chipexternen Kondensatoren oder integrierten Kondensatoren. In anderen Ausführungen kann die Steuereinheit, welche die Schaltfrequenz der Ladungspumpe und/oder der Kompensationsschaltung bestimmt, in einer anderen Vorrichtung implementiert werden als die Ladungspumpe. Die Steuereinheit kann anwendungsspezifische Schaltungen, eine(n) programmierbare(n) Prozessor/Steuereinheit oder beides verwenden. In dem programmierbaren Fall kann die Ausführung Software einschließen, die auf einem greifbaren maschinenlesbaren Medium (z. B. ROM usw.) gespeichert ist, das Anweisungen zur Implementierung der zuvor beschriebenen Steuerungsverfahren einschließt.
Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung den Umfang der Erfindung veranschaulichen und nicht einschränken soll, der durch den Umfang der beigefügten Patentansprüche definiert wird. Andere Ausführungsformen liegen in dem Umfang der nachfolgenden Patentansprüche.

Claims

Eine Vorrichtung, umfassend: eine Ladungspumpe, die eine Vielzahl von Schaltelementen aufweist, die angeordnet sind, um in einer Vielzahl von Zyklen zu arbeiten, die gemäß einem Taktraster umschalten, wobei jeder Zyklus mit einer unterschiedlichen Konfiguration der Schaltelemente verknüpft ist, wobei die Schaltelemente konfiguriert sind, um Lade- und Entladepfade für eine Vielzahl von kapazitiven Elementen bereitzustellen; und eine Steuereinheit, die mit der Ladungspumpe gekoppelt ist, umfassend eine Ausgabe zur Steuerung des Taktrasters der Umschaltung der Zyklen der Ladungspumpe und eine oder mehrere Sensoreingaben zum Akzeptieren von Sensorsignalen, die den Betrieb der Ladungspumpe und/oder den Betrieb peripherer Schaltungen kennzeichnen, die mit der Ladungspumpe gekoppelt sind; wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um das Taktraster der Zyklen der Ladungspumpe gemäß einer Änderung der einen oder mehreren Sensoreingaben in Betriebszyklen der Ladungspumpe anzupassen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um das Taktraster der Umschaltung der Zyklen der Ladungspumpe anzupassen, indem die Schaltfrequenz eines Zyklus der Ladungspumpe angepasst wird.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um das Taktraster der Umschaltung der Zyklen der Ladungspumpe anzupassen, indem bestimmt wird, dass eine Schaltzeit jeden nachfolgenden Zyklus gemäß einer Änderung der oder mehrerer Sensoreingaben während des Zyklus beendet.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehrere Sensoreingaben eine Sensoreingabe für die Ausgangsspannung umfassen, die eine Ausgangsspannung der Ladungspumpe darstellt und wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um das Taktraster gemäß einer Änderung der Sensoreingabe für die Ausgangsspannung anzupassen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um das Taktraster anzupassen, um die Änderung der Ausgangsspannung mit einer gewünschten Spanne beizubehalten.
Die Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die gewünschte Spanne eine feste Spanne umfasst.
Die Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die gewünschte Spanne eine Spanne in Abhängigkeit von einer zweiten Sensoreingabe von der Steuereinheit umfasst.
Die Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die zweite Sensoreingabe eine Ausgangsspannung eines Reglers darstellt, der mit dem Ausgang der Ladungspumpe gekoppelt ist und wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um das Taktraster anzupassen, um eine gewünschte Spannungsspanne zwischen dem Ausgang der Ladungspumpe und dem Ausgang des Reglers beizubehalten.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehrere Sensoreingaben die Sensoreingabe eines Reglers umfassen, die das Betriebsverhalten eines Reglers darstellt, der mit dem Ausgang der Ladungspumpe gekoppelt ist.
Die Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Sensoreingabe des Reglers eine Ausgangsspannung des Reglers darstellt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Sensoreingabe des Reglers ein Tastverhältnis der Schaltung des Betriebs des Reglers darstellt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehrere Sensoreingaben eine interne Sensoreingabe umfassen, die ein internes Signal der Ladungspumpe darstellt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das interne Signal eine Spannung an einer Vorrichtung in der Ladungspumpe umfasst und wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, um den zeitlichen Ablauf anzupassen, um die Spannung über die Vorrichtung innerhalb einer vorher festgelegten Spanne zu halten.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ladungspumpe eine Dickson-Ladungspumpe umfasst.