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HINTERGRUND
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen Leistungsversorgungen und insbesondere eine Kompaktheit von Leistungsversorgungssteuervorrichtungen.
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BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
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Die Kompaktheit und Effizienz von Leistungsversorgungen ist von zunehmendem Interesse für Benutzer und Hersteller von Elektronik. Schaltleistungsversorgungen mit Pulsbreite- und Pulsfrequenz-modulierten Steuervorrichtungen bieten sowohl eine Kompaktheit als auch eine Effizienz in einer Anzahl von verschiedenen Topologien. Steuervorrichtungen einer Schaltleistungsversorgung sind in einem einzigen integrierten Schaltungschip oder -paket mit einer Anzahl von externen Verbindungsstiften oder -anschlüssen verfügbar. Wie bei vielen anderen Typen von integrierten Schaltungschips oder -paketen ist ein Begrenzen der Anzahl von externen Verbindungsanschlüssen eines Leistungsversorgungspakets vorteilhaft, was sowohl einen reduzierten Formfaktor als auch geringere Gesamtkosten ermöglicht.
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Da jedoch die Komplexität von elektronischen Vorrichtungen zunimmt, nimmt auch die Komplexität von Leistungsversorgungsspezifikationen zu. Es ist oft erforderlich, dass eine Leistungsversorgung in einer Anzahl von verschiedenen Betriebsmodi arbeitet, basierend auf vielen verschiedenen Faktoren. Daher ist es wünschenswert, eine Konfigurierbarkeit der Leistungsversorgung vorzusehen, um ein durch den Systemdesigner gewünschtes Ergebnis zu erzielen. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, enthalten Schaltleistungsversorgungs-Steuervorrichtungen mehrere Merkmale und Betriebsmodi, die durch einen Leistungsversorgungsdesigner aktiviert und konfiguriert werden können. Beispielhafte Merkmale und Betriebsmodi umfassen Übertemperatur-, Überspannungs- und Überstrom-Schutzmodi. Mehrere Modulationsmodi können ebenfalls aktiviert werden, die Ausgangscharakteristiken (wie Ausgangswelligkeit und Ausgangsregelung) sowie Eingangscharakteristiken (wie Leistungsfaktorkorrektur) beeinflussen. Bedauerlicherweise ist das Ziel eines Vorsehens von kompakten und kostengünstigen Leistungsversorgungslösungen oft im Widerspruch zu dem Ziel eines Maximierens einer Leistungsversorgungsfunktionalität und Leistung. Demgemäß ist es wünschenswert, eine kompakte und kostengünstige Leistungsversorgung vorzusehen, die einen weiten Bereich von programmierbaren Merkmalen und Betriebsmodi ermöglicht.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Hier beschriebene Ausführungsbeispiele beschreiben eine kompakte und effiziente Leistungsversorgungssteuervorrichtung, die eine Leistungsversorgung steuert. Die Leistungsversorgung kann zum Beispiel ein Sperrschaltleistungswandler sein. Die Leistungsversorgung ist konfiguriert zum Vorsehen von Leistung an eine Ausgangslast, wie eine LED-Last. Die Leistungsversorgung kann Leistung an die Ausgangslast über zum Beispiel eine Primärwicklung eines Transformators liefern, um Leistung an seine Sekundärwicklung zu übertragen.
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Die Leistungsversorgungssteuervorrichtung umfasst einen ersten Anschluss, der eine Versorgungsspannung an die Steuervorrichtung vorsieht. Die Steuervorrichtung umfasst auch einen zweiten Anschluss, der mit einem Schalter extern zu der Steuervorrichtung gekoppelt ist, wobei der Schalter ein Teil eines Leistungswandlers ist, der von der Steuervorrichtung gesteuert wird, wobei der zweite Anschluss für ein anfängliches Einschalten des Leistungswandlers verwendet wird, wenn der Schalter eingeschaltet wird, und für eine zweite Funktionalität verwendet wird, wenn der Schalter ausgeschaltet ist.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der Schalter ein Verarmungs-MOSFET und der erste Anschluss ist mit einem Source-Anschluss des Schalters gekoppelt und der zweite Anschluss ist mit einem Gate-Anschluss des Schalters gekoppelt.
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In einem Ausführungsbeispiel wird der Schalter ausgeschaltet, wenn ein Spannungspegel des zweiten Anschlusses kleiner ist als eine Summe eines Spannungspegels des ersten Anschlusses und einer Schwellenspannung des Schalters.
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In einem Ausführungsbeispiel wird der Schalter eingeschaltet, wenn ein Spannungspegel des zweiten Anschlusses größer ist als eine Summe eines Spannungspegels des ersten Anschlusses und einer Schwellenspannung des Schalters.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der Schalter ein n-Typ-Verarmungs-MOSFET.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Funktionalität ein Übertemperaturschutz durch Schätzen einer Umgebungstemperatur des Wandlers.
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In einem Ausführungsbeispiel schätzt die Steuervorrichtung die Umgebungstemperatur durch Messen eines Spannungsabfalls über einen „negativer Temperaturkoeffizient”-Widerstand, der mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Funktionalität ein Steuern einer Helligkeit einer lichtemittierenden Diode, die von dem Leistungswandler mit Leistung versorgt wird.
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In einem Ausführungsbeispiel steuert die Steuervorrichtung die Helligkeit durch Empfangen eines Pulsbreitenmodulations(PWM – pulse width modulation)-Signals an dem zweiten Anschluss.
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In einem Ausführungsbeispiel steuert die Steuervorrichtung die Helligkeit basierend auf einer Umschaltfrequenz des empfangenen AC-Eingangsleitungsspannungssignals.
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In einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Funktionalität ein Kommunizieren von Daten durch Koppeln des zweiten Anschlusses mit einer seriellen 1-Draht-Schnittstelle.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Lehren der hier offenbarten Ausführungsbeispiele sind unter Berücksichtigung der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen einfach zu verstehen.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines typischen Schaltleistungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt ein Blockdiagramm einer Schaltleistungswandler-Steuervorrichtung mit einem Multi- bzw. Mehrfachfunktionsanschluss gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt ein Zeitdiagramm einer Schaltleistungswandler-Steuervorrichtung gemäß einem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel.
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4 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Mehrfachfunktionsanschluss, der für eine Sekundärfunktion zum Erfassen einer Umgebungstemperatur verwendet wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt.
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5 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Mehrfachfunktionsanschluss, der für eine Sekundärfunktion zum Steuern einer analogen Dimmfähigkeit verwendet wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die Figuren (FIG.) und die folgende Beschreibung beziehen sich auf verschiedene Ausführungsbeispiele auf beispielhafte Weise. Es sollte angemerkt werden, dass aus der folgenden Diskussion alternative Ausführungsbeispiele der hier offenbarten Strukturen ohne weiteres als realisierbare Alternativen erkannt werden können, die verwendet werden können, ohne von den hier diskutierten Prinzipien abzuweichen. Es wird nun detailliert auf mehrere Ausführungsbeispiele Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Figuren dargestellt werden. Es sollte angemerkt werden, dass, wenn möglich, ähnliche oder gleiche Bezugszeichen in den Figuren verwendet werden können und ähnliche oder gleiche Funktionalität angeben können.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung betreffen Leistungsversorgungen und insbesondere eine Kompaktheit von Leistungsversorgungssteuervorrichtungen. Eine Leistungswandler-Steuervorrichtungsschaltung umfasst einen ersten Anschluss zum Liefern einer Versorgungsspannung an die Steuervorrichtungsschaltung und einen zweiten Anschluss, der mit einem Schalter extern zu der Steuervorrichtungsschaltung gekoppelt ist. Der zweite Anschluss wird für ein anfängliches Einschalten des Leistungswandlers verwendet, wenn der Schalter eingeschaltet wird, und für eine zweite Funktionalität verwendet, wenn der Schalter ausgeschaltet ist.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines typischen Schaltleistungswandlers (zum Beispiel Leistungswandler 100) gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Leistungswandler 100 umfasst, unter anderen Komponenten, eine Steuervorrichtung 110, einen Startblock 120, einen Transformator 130, eine Last 140, eine Spannungserfassung 150, eine Strommessung 160, eine Leistungsvorrichtung 170 und eine Gleichrichterdiode 135. Der Leistungswandler 100 empfängt eine Wechselstrom(AC – alternating current)-Eingangsspannung (Vinput) 105, die in eine geregelte Gleichstrom(DC – direct current)spannung (DC) umzuwandeln und an die Last 140 zu liefern ist. In einem Ausführungsbeispiel kann Vinput 105 durch eine (nicht gezeigte) Gleichrichterbrücke als Teil des Leistungswandlers 100 gleichgerichtet werden. Alternativ kann Vinput 105 vor einem Erreichen des Leistungswandlers 100 zuvor gleichgerichtet werden.
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Der Leistungswandler 100 umfasst eine Steuervorrichtung 110, die Betriebsmodi des Leistungswandlers 100 steuert. Zum Beispiel steuert die Steuervorrichtung 110, wann der Leistungswandler 100 in einem konstanten Ein-Modus betrieben wird und wann der Leistungswandler 100 in einem konstanten Leistungsmodus betrieben wird. Die Steuervorrichtung 110 steuert den Leistungswandler 100 durch Ein- und Ausschalten der Leistungsvorrichtung 170. Die Leistungsvorrichtung 170 kann eine Leistungs-MOSFET-Vorrichtung sein, die als ein Schalter betrieben werden kann. Die Leistungsvorrichtung 170 ist in Serie mit einer Primärwicklung des Transformators 130 derart verbunden, dass, wenn die Steuervorrichtung 110 die Leistungsvorrichtung 170 einschaltet, Strom durch die Primärwicklung des Transformators 130 fließt. Und wenn die Steuervorrichtung 110 die Leistungsvorrichtung 170 ausschaltet, fließt kein Strom durch die Primärwicklung des Transformators 130. Die Steuervorrichtung 130 kann die Leistungsvorrichtung 170 unter Verwendung des Treiberanschlusses 115 steuern.
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Die Steuervorrichtung 110 kann eine Versorgungsspannung unter Verwendung von zwei Anschlüssen, Vcc 111 und GND 112, empfangen. Die Steuervorrichtung 110 umfasst typischerweise einen Anschluss, ASU 113, um ein Startsignal zum Auslösen des Startblocks 120 vorzusehen, der eine Versorgungsspannung an die Steuervorrichtung 110 vorsieht als eine POR(power-on-reset)-Bedingung. Der Startblock 120 kann einen Schalter (zum Beispiel einen Verarmungs-MOSFET) umfassen, der eine Unterstützung bei einem Vorsehen einer Versorgungsspannung an die Steuervorrichtung 110 ist. Die Steuervorrichtung 110 umfasst auch einen Anschluss V-FB 114, der eine Unterstützung bei einer Spannungserfassung durch eine Hilfswicklung 131 des Transformators 130 und ein Widerstandsnetzwerk 150 ist. Die Hilfswicklung 131 sieht eine Repräsentation einer Ausgangsspannung (Vout) 145 vor, die an die Last 140 geliefert wird, basierend auf einem Verhältnis der Anzahl der Wicklungen zwischen den Sekundär- und Hilfswicklungen. Ein Widerstandsteiler des Widerstandsnetzwerks 150 sieht eine Repräsentation von Vout 145 an der Hilfswicklung 131 vor basierend auf einem Verhältnis von Widerstandswerten des Widerstandsnetzwerks 150. Nachdem der Leistungswandler 100 durch eine Anfangseinschaltsequenz geht, liefern eine Diode D1 und ein Kondensator C2 eine Versorgungsspannung an den Anschluss Vcc 111 über die Hilfswicklung 131.
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Die Steuervorrichtung 110 umfasst weiter einen Anschluss I-FB 116, der eine Unterstützung bei einer Stromerfassung durch den Widerstand 160 ist, der in Serie mit der Leistungsvorrichtung 170 verbunden ist. Wie oben diskutiert, fließt, wenn die Leistungsvorrichtung 170 eingeschaltet wird, ein Strom durch die Primärwicklung des Transformators 130. Der durch die Primärwicklung des Transformators 130 fließende Strom fließt auch durch die Leistungsvorrichtung 170 und weiter durch den Widerstand 160. Die Steuervorrichtung 110 kann den durch die Primärwicklung des Transformators 130 fließenden Strom durch Erfassen einer Spannung über den Widerstand 160 und Berechnen des durch den Widerstand 160 fließenden Stroms erfassen. Der Leistungswandler 100 umfasst auch eine Diode 135, die als ein Ausgangsgleichrichter fungiert, und einen Kondensator C1, der als ein Ausgangsfilter fungiert. Die resultierende geregelte Ausgangsspannung Vout 145 wird an die Last 140 geliefert. Ein zusätzlicher Widerstand (nicht gezeigt) kann parallel zu der Last 140 hinzugefügt werden, der als eine Vorlast wirken kann und typischerweise zur Stabilisierung des Ausgangs in dem Fall von „keine Last”-Bedingungen des Leistungswandlers 100 verwendet wird.
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In einigen Ausführungsbeispielen kann die Steuervorrichtung 110 zusätzliche Funktionalitäten umfassen, wie zum Beispiel einen Übertemperaturschutz durch Erfassen einer Umgebungstemperatur, ein analoges Dimmen einer Last einer lichtemittierenden Diode (LED – light emitting diode), ein Vorsehen einer seriellen Draht-Schnittstelle (zum Beispiel serielle 1-Draht-Schnittstelle). In herkömmlichen Leistungswandlern (zum Beispiel Leistungswandler 100) werden die oben angeführten beispielhaften Funktionen implementiert, indem ein separater zugewiesener Anschluss/Anschlüsse in der Steuervorrichtung 110 aufgenommen wird/werden. Zum Beispiel repräsentiert der Anschluss MISC 117 einen Anschluss, der für eine der oben angeführten beispielhaften Funktionen verwendet werden kann, die von der Steuervorrichtung 110 für den Leistungswandler 100 implementiert werden können.
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2 zeigt ein Blockdiagramm einer Leistungswandlersteuervorrichtung mit einem Mehrfachfunktionsanschluss gemäß einem Ausführungsbeispiel. 2 umfasst einen Teil der Steuervorrichtung 210, die in einem gestrichelten rechteckigen Kasten dargestellt ist. Der andere Teil von 2 umfasst eine Schaltung, die ein Teil eines Leistungswandlers (zum Beispiel Leistungswandler 100) selbst ist. Zum Beispiel können die Widerstände R1 und R2, der MOSFET Q1 und der Kondensator C1 ein Teil einer Startschaltung (zum Beispiel Start 120) des Leistungswandlers sein. Eine beispielhafte Vorrichtung für Q1 ist ein Verarmungs-MOSFET. Ein Betrieb der Leistungswandlersteuervorrichtung von 2, die einen Mehrfachfunktionsanschluss umfasst, wird in 3 als Zeitdiagramm dargestellt. Der Betrieb des Mehrfachfunktionsanschlusses (zum Beispiel Mehrfachfunktionsanschluss (Multi) 230) wird in Verbindung mit den 2 und 3 beschrieben. 3 zeigt die Zeit 305 als x-Achse (unabhängige Achse) und die Spannung 310 als y-Achse. 3 zeigt Spannungswellenformen für den Anschluss Vcc1 240 und die Schalter S1 und S2 über der Zeit.
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Wenn die Eingangs-AC-Spannung ansteigt, beginnt auch Vinput von 2 zu steigen. Der anfängliche Spannungszustand an einem Gate-(G) und einem Source(S)-Anschluss des Verarmungs-MOSFETs (Q1) ist null Volt. Ein Verarmungs-MOSFET ist in einem eingeschalteten Zustand, wenn ein Spannungsdelta zwischen dem Gate und der Source des MOSFETs (Vgs) null ist. Ein n-Typ-Verarmungs-MOSFET hat einen negativen Wert für eine Schwellenspannung. Zum Beispiel gibt eine Schwellenspannung von –3,3 V an, dass ein n-Typ-Verarmungs-MOSFET eingeschaltet ist, solange sein Vgs höher ist als –3,3 V (zum Beispiel Vg = 0 und Vs ist kleiner als 3,3 V). In anderen Worten, um den beispielhaften n-Typ-Verarmungs-MOSFET auszuschalten, muss ein angelegtes Vgs kleiner als –3,3 V sein (zum Beispiel Vg = 0 und Vs ist höher als 3,3 V). Bei einem Anfangszustand (t = 0) ist der Mehrfachanschluss bzw. Anschluss Multi 230 (Q1's Vg) gleich null Volt. Demgemäß, solange der Anschluss Vcc1 240 niedriger ist als ein absoluter Wert der Schwellenspannung von Q1 (zum Beispiel 3,3 V; Vcc1_vth von 3), ist Q1 in einem eingeschalteten Zustand und Strom fließt durch die Widerstände R1 und R2 und lädt den Kondensator C1. In einigen Ausführungsbeispielen kann Vcc1_vth auf einen Wert gesetzt werden, der niedriger ist als ein absoluter Wert der Schwellenspannung von Q1.
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Wenn der Anschluss Vcc1 240 einen Spannungspegel von Vcc1_vth erreicht (zum Beispiel die absolute Schwellenspannung von Q1), kann der Schalter S1 eingeschaltet werden. Der Schalter S1 ist zwischen dem Mehrfachanschluss 230 und dem Anschluss Vcc1 240 verbunden derart, dass ein Einschalten von Schalter S1 sicherstellt, dass Q1 ebenfalls eingeschaltet wird. Wenn der Schalter S1 eingeschaltet wird, wird Vgs von Q1 auf null Volt gesetzt, wodurch sichergestellt wird, dass Q1 eingeschaltet wird, da null Volt immer größer ist als eine negative Spannung (die Schwellenspannung des n-Typ-Verarmungs-MOSFETs ist immer ein negativer Wert). Das heißt, der Spannungspegel für den Mehrfachanschluss 230 wird gleich zu einem Spannungspegel des Anschlusses Vcc1 240 gesetzt. Dies wird in 3 als Zeit = t1 dargestellt, wenn ein steigender Puls für S1 gezeigt wird. Wenn S1 eingeschaltet wird und dadurch sichergestellt wird, dass Q1 ebenfalls eingeschaltet wird, nimmt ein Spannungspegel für den Anschluss Vcc1 240 zu, wie in 3 gezeigt, und der Kondensator C1 wird weiterhin geladen. Der Schalter S1 ist eingeschaltet, bis der Anschluss Vcc1 240 einen vorgegebenen Spannungspegel Vcc1_por_1 erreicht, wie in 3 gezeigt.
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Wenn der Anschluss Vcc1 240 einen vorgegebenen Spannungspegel Vcc1_por_1 erreicht, wird der Schalter S1 ausgeschaltet, um den Verarmungs-MOSFET Q1 auszuschalten, und der Schalter S2 wird eingeschaltet. In einigen Szenarien ist eine bestimmte Verzögerung zwischen dem Ausschalten von S1 und dem Einschalten von S2 erforderlich, um ein Durchschießen zu vermeiden. 3 zeigt diesen Übergang an dem Zeitpunkt t2 durch einen niedrigen Puls für S1 und einen hohen Puls für S2. An dem Zeitpunkt t2 ist der Anschluss Vcc1 240 an einem Spannungspegel Vcc1_por_1. Wenn der Schalter S1 ausgeschaltet wird und der Schalter S2 eingeschaltet wird, ändert sich der Spannungspegel an dem Mehrfachanschluss 230 von Vcc1_por_1 auf einen neuen Wert, der auf Vcc2 und dem Widerstand R3 basiert, wobei Vcc2 die Versorgungsspannung der Stromquelle Isource ist und R3 ein Widerstand ist, der zwischen dem Mehrfachanschluss 230 und Masse verbunden ist. Nachdem der Schalter S2 eingeschaltet ist, hängt ein Spannungspegel für den Mehrfachanschluss 230 von einer Spannungsteilung zwischen dem Widerstand R3 und dem Rest der Schaltung ab, die Isource und den Schalter S2 aufweist. Die maximale Spannung für den Mehrfachanschluss 230, wenn der Schalter S2 eingeschaltet ist, ist Vcc2. Wenn der Schalter S2 eingeschaltet ist und der Schalter S1 ausgeschaltet ist, gibt es einen Zustand in Bezug auf Vcc1, Vcc2 und Vth von Q1, um sicherzustellen, dass Q1 ausgeschaltet ist, wie im Folgenden diskutiert wird.
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Für einen n-Typ-Verarmungs-MOSFET Q1 ist die Bedingung, um sicherzustellen, dass Q1 ausgeschaltet wird, dass eine Spannungsdifferenz zwischen den Gate- und Source-Anschlüssen (Vgs) von Q1 kleiner ist als eine Schwellenspannung (Vth) von Q1. Das heißt, Vgs < Vth. Wenn S1 ausgeschaltet ist und S2 eingeschaltet ist, ist Vs (Source von Q1) gleich Vcc1 und Vg (Gate von Q1) ist gleich Vmulti. Wie oben diskutiert, ist der maximale Wert von Vmulti Vcc2. Demgemäß, damit Q1 ausgeschaltet wird, ist es ausreichend, die Bedingung zu erfüllen, dass Vcc2 – Vcc1 < Vth. In anderen Worten, Vcc1 > Vcc2 – Vth. Zum Beispiel ist Vth für einen n-Typ-Verarmungs-MOSFET –3,3 V. Wenn Vcc2 auf 3,3 V gesetzt ist, wird die Bedingung, damit Q1 ausgeschaltet wird, durch Vcc1 > 6,6 V gegeben. Demgemäß wird ein Minimumwert für Vcc1 auf Vcc2 – Vth gesetzt. Zum Beispiel ist ein Minimumwert für Vcc1 als Vcc1_min in 3 dargestellt. Wenn der Schalter S1 ausgeschaltet wird, hält Vcc1 ihren Wert durch den Kondensator C1. Während einiger Fehlerzustände schaltet der Leistungswandler ab und der Kondensator C1 entlädt derart, dass, wenn ein Spannungspegel für den Anschluss Vcc1 240 unter Vcc1_min fällt, der Schalter S1 dann eingeschaltet werden kann und S2 ausgeschaltet werden kann, um den Kondensator C1 wieder zu laden und den Spannungspegel für den Anschluss Vcc1 240 auf einen Pegel Vcc1_por_2 für einen weiteren POR-Neustart anzuheben. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Spannungspegel Vcc1_por_2 von Vcc1_por_1 verschieden sein. Alternativ kann Vcc1_por_2 gleich Vcc1_por_1 sein.
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Eine weitere Bedingung hinsichtlich eines Maximalwerts von Vmulti kann ähnlich zu einer Bedingung für Vcc1, wie oben diskutiert, berechnet werden. Wie oben diskutiert, damit Q1 ausgeschaltet bleibt, Vgs < Vth, wobei Vg = Vmulti, Vs = Vcc1. Demgemäß ist Vmulti – Vcc1 < Vth, was bedeutet, dass Vmulti < Vcc1 + Vth. Daher wird, damit Q1 ausgeschaltet bleibt, ein Maximalwert des Spannungspegels an dem Mehrfachanschluss 230 auf Vcc1 + Vth gesetzt. In anderen Worten, wenn ein Spannungspegel des Mehrfachanschlusses 230 über Vcc1 + Vth ist, wird Q1 eingeschaltet, und wenn der Spannungspegel des Mehrfachanschlusses 230 unter Vcc1 + Vth ist, wird Q1 ausgeschaltet.
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Wie oben diskutiert, wird der Mehrfachanschluss 230 verwendet, um Q1 einzuschalten, um den Kondensator C1 zu laden (und einen Spannungspegel für Vcc1 zu setzen) für ein anfängliches Einschalten, bis Vcc1 einen vorgegebenen Vcc1_por_1 erreicht. Der Mehrfachanschluss 230 wird ebenfalls verwendet, um den Kondensator C1 zu laden, wenn die Ladung an C1 unter einen Minimumwert fällt, wie oben beschrieben als Vcc1_min. Aber während eines Zeitrahmens, wenn die Zeit zwischen t2 und t3 ist, wenn ein Spannungspegel für Vcc1 über Vcc1_min ist, wird der Mehrfachanschluss 230 nicht zum Laden des Kondensators C1 verwendet. Demzufolge ist es möglich, den Mehrfachanschluss 230, wenn ein Spannungspegel des Anschlusses Vcc1 230 über Vcc1_min ist, für eine andere Funktionalität als für ein anfängliches Einschalten des Leistungswandlers 100 zu verwenden. Wenn ein Spannungspegel des Anschlusses Vcc1 230 über Vcc1_min ist, wird Q1 ausgeschaltet und der Mehrfachanschluss 230 kann für eine zweite Funktionalität verwendet werden. In anderen Worten, wenn ein Spannungspegel an dem Mehrfachanschluss 230 kleiner ist als Vcc1 + Vth, kann der Mehrfachanschluss 230 für eine andere Funktionalität (d. h. zweite Funktionalität) als zum Starten des Leistungswandlers verwendet werden. Zusammenfassend kann der Mehrfachanschluss 230 für eine erste Funktionalität zum anfänglichen Einschalten des Leistungswandlers verwendet werden, wenn sein Spannungspegel höher als Vcc1 + Vth ist, wobei Vcc1 ein Spannungspegel an einem Source-Anschluss eines Schalters (d. h. Leistungsvorrichtung 170) ist, der mit dem Mehrfachanschluss 230 verbunden ist, und Vth eine Schwellenspannung zum Einschalten des Schalters ist. Der Mehrfachanschluss 230 kann auch für eine zweite Funktionalität des Leistungswandlers verwendet werden, wenn sein Spannungspegel niedriger als Vcc1 + Vth ist.
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Eine beispielhafte zweite Funktionalität zur Verwendung des Mehrfachanschlusses 230 ist für einen Übertemperaturschutz (OTP – over temperature protection). In 2 kann der Widerstand R3 ein „negativer Temperaturkoeffizient(NTC – negative temperature coefficient)”-Widerstand sein, der zum Erfassen einer Umgebungstemperatur des Leistungswandlers 100 verwendet werden kann. Wie für Fachleute offensichtlich ist, nimmt ein Widerstand eines NTC-Widerstands ab, wenn die Umgebungstemperatur zunimmt. Demgemäß kann die Steuervorrichtung 210 durch Überwachen eines Spannungsabfalls über den NTC-Widerstand R3 eine Umgebungstemperatur des Leistungswandlers 100 erfassen und dadurch eine Schutzschaltung aktivieren, wenn eine erfasste Temperatur über einen vorgegebenen Schwellenwert steigt. Eine weitere Schaltungsimplementierung eines beispielhaften Ausführungsbeispiels für OTP wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
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4 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Mehrfachfunktionsanschluss darstellt, der für eine Sekundärfunktion zum Erfassen einer Umgebungstemperatur gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet wird. 4 zeigt einen Leistungswandler 400, der ähnlich zu dem oben unter Bezugnahme auf 1 diskutierten Leistungswandler 100 ist, außer dass die Steuervorrichtung 410 einen Mehrfachfunktionsanschluss, Multi 413, umfasst, der Funktionalitäten von zwei Anschlüssen, ASU 113 und MISC 117, implementieren kann. Die Steuervorrichtung 410 umfasst sechs Anschlüsse, wie folgt: Vcc 411, GND 412, Multi 413, V-FB 414, Treiber 415 und I-FB 416. Der Betrieb der Anschlüsse Vcc 411, GND 412, V-FB 414, Treiber 415 und I-FB 416 ist derselbe wie der Betrieb der Anschlüsse Vcc 111, GND 112, V-FB 114, Treiber 115 beziehungsweise I-FB 116, wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wird.
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Der Multi- bzw. Mehrfachanschluss 413 arbeitet ähnlich zu dem Mehrfachanschluss 230, der oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben wird, wenn der Mehrfachanschluss 413 einen Schalter (nicht gezeigt), der in dem Startblock 120 enthalten ist, während eines anfänglichen Einschaltens einschaltet, bis Vcc 411 einen vorgegebenen Spannungspegel erreicht (zum Beispiel Vcc1_por_1 von 3). Der Mehrfachanschluss 413 arbeitet ähnlich zu dem Mehrfachanschluss 230 auch während einer Zeitperiode, in der Vcc 411 unter einen Minimumwert fällt, wie oben mit Vcc1_min unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben wird. Der Mehrfachanschluss 413 wird für eine zweite Funktionalität verwendet, um eine Umgebungstemperatur zu erfassen, wenn der Mehrfachanschluss 413 nicht zum anfänglichen Starten des Leistungswandlers verwendet wird. Ein beispielhaftes Szenario ist, wenn ein Spannungspegel von Vcc 411 über einem Minimumwert ist (zum Beispiel Vcc1_min von 3). Die Funktionalität eines Erfassens der Umgebungstemperatur kann durch ein Verbinden der Widerstände R1 und R2 und des Schalters S1 zwischen den Anschlüssen Vcc 411, Multi 413 und GND 412, wie in 4 dargestellt, implementiert werden. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird der Schalter S1 eingeschaltet, wenn ein Spannungspegel von Vcc 411 über einem Minimumwert ist (zum Beispiel Vcci_min von 3) derart, dass Strom durch die Widerstände R1 und R2 fließt. Anders gesagt, der Schalter S1 von 4 wird eingeschaltet, wenn ein Schalter des Startblocks 120 (zum Beispiel Q1 von 2) ausgeschaltet wird.
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Wenn der Schalter S1 eingeschaltet wird, fließt Strom durch R1 und R2. In diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist R2 ein NTC-Widerstand. Der Mehrfachanschluss 413 kann einen Spannungsabfall zwischen den Widerständen R1 und R2 überwachen, um eine Umgebungstemperatur der Steuervorrichtung 410 und damit des Leistungswandlers 400 zu schätzen. In einem Ausführungsbeispiel kann der Widerstand R2 innerhalb der Steuervorrichtung 410 implementiert werden. Alternativ kann der Widerstand R2 extern zu der Steuervorrichtung 410 implementiert werden und kann nahe einer Vorrichtung angeordnet werden, die die höchste Temperatur innerhalb des Leistungswandlers 400 hat (zum Beispiel Transformator 130 und/oder Leistungsvorrichtung 170). In einigen Ausführungsbeispielen kann R1 (oder R1 und R2) ein NTC-Widerstand sein.
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5 zeigt ein Blockdiagramm, das einen Mehrfachfunktionsanschluss darstellt, das für eine Sekundärfunktion zum Steuern einer analogen Dimmfähigkeit gemäß einem Ausführungsbeispiel verwendet wird. 5 zeigt einen Leistungswandler 500, der ähnlich zu dem Leistungswandler 400 ist, der oben unter Bezugnahme auf 4 diskutiert wird, außer dass der Mehrfachanschluss 413 zwischen dem Leistungswandler 500 und dem Leistungswandler 400 anders konfiguriert ist. Während der Mehrfachanschluss 413 in dem Leistungswandler 400 konfiguriert ist zum Erfassen einer Umgebungstemperatur, ist der Mehrfachanschluss 413 in dem Leistungswandler 500 konfiguriert zum Steuern einer analogen Dimmfähigkeit einer LED-Last.
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Der Mehrfachanschluss 413 des Leistungswandlers 500 wird für eine zweite Funktionalität zum Steuern einer analogen Dimmfunktion einer LED-Last verwendet, wenn der Mehrfachanschluss 413 nicht für ein anfängliches Einschalten des Leistungswandlers verwendet wird. Ein beispielhaftes Szenario ist, wenn ein Spannungspegel von Vcc 411 über einem Minimumwert ist (zum Beispiel Vcc1_min in 3). Die Funktionalität zum Steuern der analogen Dimmfunktion kann durch einen Widerstand R1 und einen Kondensator C1 implementiert werden, die in einer Tiefpassfilterkonfiguration verbunden und mit dem Mehrfachanschluss 413 gekoppelt sind, wie in 5 dargestellt. In einigen Ausführungsbeispielen kann der Mehrfachanschluss 413 entweder ein pulsbreitenmoduliertes (PWM – pulse width modulated) Signal über zum Beispiel eine Bluetooth-Verbindung empfangen oder eine Eingangsleitungsspannung unter Verwendung eines Spannungsteilers erfassen. In dem Bluetooth-Szenario kann das Eingangssignal entfernt von dem Leistungswandler von einem Smartphone empfangen werden. Und in dem Szenario der Erfassung der Eingangsleitungsspannung kann der Eingang von einem Wandschalter empfangen werden, der mit einer Wechselspannungs(AC – alternating current)-Eingangsleitungsspannung verbunden ist. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird ein pulsbreitenmoduliertes (PWM – pulse width modulated) Signal über den Mehrfachanschluss 413 gesendet, wenn ein Schalter des Startblocks 120 ausgeschaltet ist, so dass die Helligkeit einer LED-Lampe proportional zu einem Arbeitszyklus des PWM-Signals gesteuert werden kann. Ein weiteres Beispiel zum Steuern der Helligkeit der LED-Lampe ist durch Überwachen einer Frequenz eines Umschaltens des Eingangsspannungssignals, das an dem Mehrfachanschluss 413 erfasst wird. Wenn zum Beispiel die Umschaltfrequenz eines Eingangsspannungssignals als zwei für einen gegebenen Zeitrahmen erfasst wird, dann kann eine Helligkeit der LED-Lampe auf 75% Helligkeit gesetzt werden. Ein weiteres Beispiel ist, wenn die Umschaltfrequenz eines Eingangsspannungssignals als drei für einen gegebenen Zeitrahmen erfasst wird, dann kann eine Helligkeit der LED-Lampe auf 50% Helligkeit gesetzt werden, usw.
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Andere beispielhafte Funktionalitäten, die auf dem Mehrfachanschluss 413 implementiert werden können, wenn der Mehrfachanschluss 413 nicht für das anfängliche Einschalten verwendet wird, umfassen eine serielle 1-Draht-Schnittstelle zum Kommunizieren von Daten (sowohl Eingang als auch Ausgang) mit der Steuervorrichtung 410 und somit mit der Leistungssteuervorrichtung 400 (oder Leistungssteuervorrichtung 500). Zum Beispiel kann eine serielle 1-Draht-Schnittstelle ein digitales 1-Bit-Signal umfassen, das eine Bedingung zum Einschalten oder Ausschalten einer LED-Lampe repräsentieren kann. Eine Bedingung, die das Einschalten der LED-Lampe repräsentiert, kann einem logischen Hoch der seriellen 1-Draht-Schnittstelle zugeordnet werden, und ein Ausschalten der LED-Lampe kann einem logischen Tief zugeordnet werden. Durch Erfassen eines logischen Tief-Signals kann zum Beispiel die LED-Lampe ausgeschaltet werden durch Setzen der Ausgangsspannung des Leistungswandlers niedriger als eine Schwellenspannung, die zum Einschalten der LED-Lampe erforderlich ist.
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Die obige Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung wurde zum Zweck der Veranschaulichung präsentiert; sie soll nicht erschöpfend sein oder die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen beschränken. Für Fachleute ist offensichtlich, dass viele Modifikationen und Variationen hinsichtlich der obigen Offenbarung möglich sind.
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Einige Teile dieser Beschreibung beschreiben die Ausführungsbeispiele der Erfindung in Form von symbolischen Repräsentationen von Operationen auf Information. Diese Repräsentationen werden von Fachleuten der Datenverarbeitung allgemein verwendet, um die Substanz ihrer Arbeit effektiv anderen Fachleuten nahezubringen. Diese Operationen werden, während sie funktionell, rechnerisch oder logisch beschrieben werden, durch Computerprogramme oder äquivalente elektrische Schaltungen, Mikrocodes oder dergleichen implementiert. Weiter hat es sich auch als zweckmäßig erwiesen, sich auf diese Anordnungen von Operationen als Module zu beziehen, ohne Beschränkung der Allgemeinheit. Die beschriebenen Operationen und ihre assoziierten Module können in Software, Firmware, Hardware oder jeder Kombination davon ausgeführt sein.
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Jede der hier beschriebenen Operationen kann mit einem oder mehreren Hardware- oder Software-Modulen, allein oder in Kombination mit anderen Vorrichtungen durchgeführt oder implementiert werden. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Softwaremodul mit einem Computerprogrammprodukt implementiert, das ein computerlesbares Medium aufweist, das Computerprogrammcode enthält, der durch einen Computerprozessor ausgeführt werden kann, um einen Teil oder alle der beschriebenen Schritte, Operationen oder Prozesse durchzuführen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung können auch eine Vorrichtung zum Durchführen der Operationen darin betreffen. Diese Vorrichtung kann speziell für die erforderlichen Zwecke konstruiert sein und/oder sie kann eine Universalcomputervorrichtung aufweisen, die selektiv durch ein in dem Computer gespeichertes Computerprogramm aktiviert oder rekonfiguriert wird. Ein derartiges Computerprogramm kann in einem materiellen computerlesbaren Speichermedium oder jedem Typ von Medium gespeichert sein, das zum Speichern von elektronischen Anweisungen geeignet ist, und mit einem Computersystembus gekoppelt ist. Weiterhin können alle in der Spezifikation genannten Computersysteme einen einzigen Prozessor umfassen oder können Architekturen sein, die mehrere Prozessorgestaltungen für eine höhere Rechenfähigkeit einsetzen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung können auch ein Computerdatensignal betreffen, das in einer Trägerwelle enthalten ist, wobei das Computerdatensignal ein Ausführungsbeispiel eines Computerprogrammprodukts oder einer anderen hier beschriebenen Datenkombination umfasst. Das Computerdatensignal ist ein Produkt, das in einem materiellen Medium oder einer Trägerwelle präsentiert wird und in der Trägerwelle moduliert oder anderweitig codiert wird, die materiell ist, und gemäß einem geeigneten Übertragungsverfahren übertragen werden.
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Schließlich wurde die in der Spezifikation verwendete Sprache hauptsächlich zur Lesbarkeit und für Lehrzwecke ausgewählt, und sie wurde nicht ausgewählt, um den erfinderischen Gegenstand abzugrenzen oder zu umschreiben. Es ist daher beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung nicht durch diese detaillierte Beschreibung beschränkt wird, sondern durch die Ansprüche, die auf einer hierauf basierenden Anmeldung beruhen. Demgemäß soll die Offenbarung der Ausführungsbeispiele der Erfindung den Umfang der Erfindung, der in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist, veranschaulichen, aber nicht einschränken.
