DE112019007544T5

DE112019007544T5 - Kalibrierter welligkeitseinspeisungsbasierter Abwärtswandler mit konstanter Einschaltdauer und vorgespanntem Start im kontinuierlichen Leitungsmodus

Info

Publication number: DE112019007544T5
Application number: DE112019007544.6T
Authority: DE
Inventors: Venkata Murali Krushna Malla; Surya Prakash Rao Talari; Ioan Stoichita; Matthew Weng
Original assignee: Microchip Technology Inc
Current assignee: Microchip Technology Inc
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2022-03-31
Also published as: US10797598B1; WO2021011025A1; CN114208011A

Abstract

Gemäß einem Gesichtspunkt einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen wird eine konstante Einschaltdauersteuerung für einen Abwärtswandler mit kalibrierter Welligkeitseinspeisung im kontinuierlichen Leitungsmodus bereitgestellt. Die konstante Einschaltdauersteuerung kann Folgendes einschließen: einen Pulsweitenmodulator-(PWM) Komparator, der eine Einschaltdaueranforderung erzeugt; einen Fehlerverstärker, der eine durchschnittliche Rückkopplungsspannung auf eine interne Referenzspannung regelt und ein Rückkopplungsknotenwelligkeitssignal an einen Eingang des PWM-Komparators weiterleitet; einen Einschaltdauergenerator, der ein Einschaltdauersignal ausgibt, das eine Einschaltdauer des Abwärtswandlers basierend auf der Einschaltdaueranforderung steuert; einen MOSFET-Treiber, der den Abwärtswandler basierend auf der Ausgabe des Einschaltdauergenerators ansteuert; und einen Einspeisesignalgenerator, der mit dem Einschaltdauergenerator gekoppelt ist, wobei der Einspeisesignalgenerator einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, einen Festsignalgenerator und eine Vorspannungsstromquelle einschließen kann.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 16. Juli 2019 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/874.713 , die in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme einbezogen ist.
PATENTBEREICH
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf den vorgespannten Start in einem konstanten Einschaltdauer- (COT) Abwärtswandler/Regler mit kalibrierter Welligkeitseinspeisung mit kontinuierlichem Leitungsmodus (CCM).
STAND DER TECHNIK
Abwärtsschaltwandler (Abwärtswandler) werden üblicherweise immer dann verwendet, wenn eine Gleichspannungsherabsetzung erforderlich ist. Abwärtswandler können in zwei Kategorien unterteilt werden:

Synchron und asynchron. 1 zeigt einen synchronen Abwärtswandler nach dem Stand der Technik. Ersetzt man Q2 in 1 durch eine Diode, so wird sie zu einem asynchronen Abwärtswandler. Ein synchroner Abwärtswandler lässt Rückstrom zu, während der asynchrone Abwärtswandler keinen Rückstrom fließen lässt.

Ein synchroner Abwärtswandler kann als ein asynchroner Abwärtswandler betrieben werden, indem der Low-Side-MOSFET (Q2 in 1) immer dann ausgeschaltet wird, wenn Rückwärtsstrom (Strom vom Drain-Anschluss zum Source-Anschluss) durch ihn erfasst wird, was den Wirkungsgrad bei sehr geringer Last verbessert.
Die Ausgangsspannung eines Abwärtswandlers beträgt im Allgemeinen 0 V, bevor der Wandler aktiviert wird. Der vorgespannte Start ist ein spezielles Szenario, bei dem am Ausgang eines Wandlers eine externe Spannung anliegt, bevor der Wandler aktiviert wird. Dies ist der Fall, wenn mehrere Stromschienen in einem System parasitäre Dioden zwischen ihren Ausgängen aufweisen. In diesem Fall ist darauf zu achten, dass der Wandler, an dessen Ausgang eine Spannung anliegt, keinen Strom aus der anderen Stromschiene aufnimmt, wenn er über diese parasitären Dioden aktiviert wird.
Herkömmlicherweise werden synchrone Abwärtswandler im asynchronen Modus (auch diskontinuierlicher Leitungsmodus genannt) betrieben, und das Schalten wird nur eingeleitet, wenn die interne Referenzspannung die Spannung übersteigt, die an ihrem Rückkopplungspin anliegt, um einen ordnungsgemäßen vorgespannten Start (d. h. vorgespannter Start ohne Stromabnahme von der anderen Stromschiene) sicherzustellen. Wenn ein Abwärtswandler in einem asynchronen Modus betrieben wird, lässt er keinen Rückstrom zu und nimmt daher keinen Strom von der anderen Stromschiene ab, die den Wandlerausgang vorspannt. Das Sicherstellen eines ordnungsgemäßen vorgespannten Starts erfordert manchmal auch zusätzliche Schaltungen, um jeglichen anfänglichen negativen Durchschnittsstrom zu begrenzen, wenn der Wandler mit dem Schalten beginnt.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einem Gesichtspunkt einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen wird eine konstante Einschaltdauersteuerung für einen Abwärtswandler bereitgestellt. Die konstante Einschaltdauersteuerung kann Folgendes einschließen: einen Pulsweitenmodulator- (PWM) Komparator, der eine Einschaltdaueranforderung erzeugt; einen Fehlerverstärker, der eine durchschnittliche Rückkopplungsspannung auf eine interne Referenzspannung regelt und ein Rückkopplungsknotenwelligkeitssignal an einen Eingang des PWM-Komparators weiterleitet; einen Einschaltdauergenerator, der ein Einschaltdauersignal ausgibt, das eine Einschaltdauer des Abwärtswandlers basierend auf der Einschaltdaueranforderung steuert; einen MOSFET-Treiber, der den Abwärtswandler basierend auf der Ausgabe des Einschaltdauergenerators ansteuert; und einen Einspeisesignalgenerator, der mit dem Einschaltdauergenerator gekoppelt ist, wobei der Einspeisesignalgenerator einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, einen Festsignalgenerator und eine Vorspannungsstromquelle einschließen kann.
Der erste Schalter kann mit dem zweiten Schalter gekoppelt sein, und der erste und der zweite Schalter können mit dem Festsignalgenerator und mit einem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt sein. Die Vorspannungsstromquelle kann zwischen dem ersten und dem zweiten Schalter und dem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt sein, und der Fehlerverstärker kann eine Rückkopplungsspannung basierend auf dem Ausgang des Einspeisesignalgenerators empfangen.
Der Einspeisesignalgenerator kann ein UND-Gatter mit einem Ausgang, der mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist, einem ersten Eingang, der über einen Inverter mit dem Festsignalgenerator gekoppelt ist, und einem zweiten Eingang, der mit einem Flipflop gekoppelt ist, das die Einschaltdaueranforderung von dem PWM-Komparator empfängt, einschließen.
Das Flipflop kann einen Eingangsanschluss, der mit einer Versorgungsspannung gekoppelt ist, einen Taktanschluss, der mit dem Ausgang des PWM-Komparators gekoppelt ist, und einen Löschanschluss, der mit einem Aktivierungssignal der Steuerung gekoppelt ist, einschließen.
Die Vorspannungsstromquelle kann eine konstante oder adaptive Vorspannungsstromquelle sein. Die Vorspannungsstromquelle kann eine adaptive Vorspannungsstromquelle sein, die einen Vorspannungsstrom basierend auf einem Vergleich der Rückkopplungsspannung mit einer Referenzspannung erzeugt.
Gemäß einem Gesichtspunkt einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen kann eine Vorrichtung mit einer Abwärtswandler-Leistungsstufe, einer Steuerung, die mit der Abwärtswandler-Leistungsstufe gekoppelt ist, und einer Welligkeitsspannungsschaltung, die mit dem Ausgang der Abwärtswandler-Leistungsstufe und der Steuerung gekoppelt ist, bereitgestellt werden. Die Steuerung kann einen Pulsweitenmodulator- (PWM) Komparator einschließen, der eine Einschaltdaueranforderung erzeugt und mit einem Rückkopplungsanschluss der Steuerung gekoppelt ist, einen Einschaltdauergenerator, der ein Einschaltdauersignal ausgibt, das eine Einschaltdauer des Abwärtswandlers basierend auf der Einschaltdaueranforderung steuert, einen MOSFET-Treiber, der den Abwärtswandler basierend auf der Ausgabe des Einschaltdauergenerators ansteuert, und einen Einspeisesignalgenerator, der mit dem Einschaltdauergenerator gekoppelt ist. Der Einspeisesignalgenerator kann einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, einen Festsignalgenerator und eine Vorspannungsstromquelle einschließen.
Der erste Schalter kann mit dem zweiten Schalter gekoppelt sein. Der erste und der zweite Schalter können mit dem Festsignalgenerator und mit einem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt sein. Die Vorstromquelle kann zwischen dem ersten und dem zweiten Schalter und dem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt sein. Der PWM-Komparator kann eine Rückkopplungsspannung basierend auf der Ausgabe des Einspeisesignalgenerators empfangen.
Die Welligkeitsspannungsschaltung kann einen Einspeisewiderstand und einen Einspeisekondensator und einen Vorspannungswiderstand einschließen. Der Einspeisewiderstand kann einen ersten Anschluss, der mit dem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit dem Einspeisekondensator gekoppelt ist, einschließen. Der Vorspannungswiderstand kann einen ersten Anschluss, der mit dem ersten Anschluss des Einspeisewiderstands gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist, einschließen. Der Einspeisekondensator kann einen ersten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss des Einspeisewiderstands gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit dem Rückkopplungsanschluss der Steuerung gekoppelt ist, einschließen.
Die Welligkeitsspannungsschaltung kann auch einen Widerstandsspannungsteiler mit einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand und einen Vorwärtskopplungskondensator einschließen, der parallel zu dem ersten Widerstand des Widerstandsspannungsteilers gekoppelt ist. Der Rückkopplungsanschluss der Steuerung kann zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand des Widerstandsspannungsteilers gekoppelt sein, und ein Ausgang des Abwärtswandlers kann mit dem ersten Widerstand des Widerstandsspannungsteilers und dem Vorwärtskopplungskondensator gekoppelt sein.
Der Einspeisesignalgenerator kann auch ein UND-Gatter mit einem Ausgang, der mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist, einem ersten Eingang, der über einen Inverter mit dem Festsignalgenerator gekoppelt ist, und einem zweiten Eingang, der mit einem Flipflop gekoppelt ist, das die Einschaltdaueranforderung von dem PWM-Komparator empfängt, einschließen. Das Flipflop kann einen Eingangsanschluss, der mit einer Versorgungsspannung gekoppelt ist, einen Taktanschluss, der mit dem Ausgang des PWM-Komparators gekoppelt ist, und einen Löschanschluss, der mit einem Aktivierungssignal der Steuerung gekoppelt ist, einschließen.
Die Vorspannungsstromquelle kann eine konstante Vorspannungsstromquelle oder eine adaptive Vorspannungsstromquelle sein, die einen Vorspannungsstrom basierend auf der Rückkopplungsspannung ausgibt. Die adaptive Vorspannungsstromquelle kann einen Vorspannungsstrom basierend auf einem Vergleich der Rückkopplungsspannung mit einer Referenzspannung erzeugen.
Gemäß einem Gesichtspunkt einer oder mehrerer beispielhafter Ausführungsformen wird ein Einspeisesignalgenerator zum Erzeugen einer Rückkopplungswelligkeitsspannung für eine Abwärtswandlersteuerung bereitgestellt. Der Einspeisesignalgenerator kann einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, einen Festsignalgenerator und eine Vorspannungsstromquelle einschließen. Der erste Schalter kann mit dem zweiten Schalter gekoppelt sein. Der erste und der zweite Schalter können mit dem Festsignalgenerator und mit einem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt sein. Die Vorspannungsstromquelle kann zwischen dem ersten und dem zweiten Schalter und dem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt sein.
Der Einspeisesignalgenerator kann auch ein UND-Gatter mit einem Ausgang, der mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist, einem ersten Eingang, der über einen Inverter mit dem Festsignalgenerator gekoppelt ist, und einem zweiten Eingang, der mit einem Flipflop gekoppelt ist, das eine Einschaltdaueranforderung von einem Pulsweitenmodulator-(PWM) Komparator empfängt, einschließen. Das Flipflop kann einen Eingangsanschluss, der mit einer Versorgungsspannung gekoppelt ist, einen Taktanschluss, der konfiguriert ist, um die Einschaltdaueranforderung zu empfangen, und einen Löschanschluss, der konfiguriert ist, um ein Aktivierungssignal der Steuerung zu empfangen, einschließen.
Die Vorspannungsstromquelle kann eine konstante Vorspannungsstromquelle oder eine adaptive Vorspannungsstromquelle sein, die einen Vorspannungsstrom basierend auf der Rückkopplungsspannung ausgibt. Die adaptive Vorspannungsstromquelle kann einen Vorspannungsstrom basierend auf einem Vergleich der Rückkopplungsspannung mit einer Referenzspannung erzeugen.
Gemäß einem Gesichtspunkt einer oder mehrerer Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Steuern eines Abwärtswandlers bereitgestellt. Das Verfahren kann Folgendes einschließen: Regeln einer durchschnittlichen Rückkopplungsspannung auf eine interne Referenzspannung; Erzeugen einer Einschaltdaueranforderung unter Verwendung eines PWM-Komparators basierend auf einer Rückkopplungsspannung; Ausgeben eines Einschaltdauersignals, das eine Einschaltdauer des Abwärtswandlers basierend auf der Einschaltdaueranforderung des PWM-Komparators steuert; Ansteuern des Abwärtswandlers basierend auf dem Einschaltdauersignal; Erzeugen einer Rückkopplungsspannungswelligkeit unter Verwendung eines Einspeisesignalgenerators und externer Komponenten; Ausgeben eines Vorspannungsstroms, um eine Zielspannung zu erreichen, bevor eine Steuerung, die den Abwärtswandler steuert, zu schalten beginnt, um einen ordnungsgemäßen vorgespannten Start sicherzustellen; und Ausgeben eines Einspeisesignals durch den Einspeisesignalgenerator, der eine Impulsspannungsquelle mit einer festen hohen Dauer und niedrig für die verbleibende Schaltperiode unter stationären Bedingungen erzeugt.
Figurenliste

1 zeigt ein Funktionsblockdiagramm und eine typische Anwendungsschaltung eines Abwärtswandlers mit konstanter Einschaltdauer (COT) und kalibrierter Welligkeitseinspeisung (Standardfall) nach dem Stand der Technik.
2 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines Abwärtswandlers mit konstanter Einschaltdauer (COT) und kalibrierter Welligkeitseinspeisung mit einem Signalgenerator mit modifizierter Einspeisung (INJ) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines typischen INJ-Signalgenerators, der in einem Abwärtswandler mit konstanter Einschaltdauer und kalibrierter Welligkeitseinspeisung nach dem Stand der Technik verwendet wird.
4 zeigt eine typische Anwendungsschaltung mit einem Standard-INJ-Signalgenerator nach dem Stand der Technik.
5 zeigt ein Blockdiagramm eines modifizierten INJ-Signalgenerators, der in einem Abwärtswandler mit konstanter Einschaltdauer und kalibrierter Welligkeitseinspeisung verwendet wird, um einen ordnungsgemäßen vorgespannten Start mit dem CCM-Modus gemäß einer beispielhaften Ausführungsform zu erreichen.
6 zeigt eine Anwendungsschaltung mit modifiziertem INJ-Signalgenerator gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
7 zeigt die Ergebnisse der Simulation des vorgespannten Starts des INJ-Signalgenerators nach dem Stand der Technik, der in 1 gezeigt ist.
8 zeigt die Ergebnisse der Simulation des vorgespannten Starts des INJ-Signalgenerators gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, der in 5 und 6 gezeigt ist.
9 zeigt die Stromrichtungen am INJ-Pin während einer Schaltperiode gemäß der Schaltung von 1.
10 zeigt die Startwellenformen, die dem Standard-INJ-Signal entsprechen, das durch die Schaltung von 1 erzeugt wird, welche die CINJ- und RINJ-Übergangsknotenspannung zeigt.
11 zeigt eine vergrößerte Ansicht der anfänglichen Schaltabschnittswellenformen, die in 10 gezeigt sind.
12 zeigt die Ergebnisse der Simulation des vorgespannten Starts, die dem Standard-INJ-Signal entsprechen, das durch die Schaltung von 2 erzeugt wird, welche die CINJ- und RINJ-Übergangsknotenspannung zeigt.
13 zeigt eine vergrößerte Ansicht der anfänglichen Schaltabschnittswellenformen, die in 12 gezeigt sind.
14 zeigt die Simulationsergebnisse, die dem INJ-Signalgenerator von 2 ohne Vorspannung (d. h. normales Starten) entsprechen.
15 zeigt ein adaptives IBIAS-Schema gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
16 zeigt den Simulationsergebnisvergleich mit und ohne ein adaptives IBIAS-Schema bei normalem Start gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
17 zeigt den Simulationsergebnisvergleich des vorgespannten Starts mit und ohne ein adaptives-IBIAS-Schema gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun ausführlich auf die folgenden beispielhaften Ausführungsformen Bezug genommen, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind, wobei sich gleichartige Bezugszeichen durchgängig auf gleichartige Elemente beziehen. Die beispielhaften Ausführungsformen können in verschiedenen Formen ausgeführt werden, ohne sich auf die hierin dargelegten beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Beschreibungen von hinlänglich bekannten Teilen werden der Klarheit halber weggelassen. Die integrierte Schaltung, die Architektur, das Verfahren und die Zeitsteuerung, die in den 1 bis 17 beschrieben sind, sind lediglich beispielhaft und nicht nur auf COT-Steuerungen beschränkt, sondern können sich auf jede COT-Steuerung beziehen, bei der die Welligkeitseinspeiseschaltung extern oder intern erfolgt, oder auf andere äquivalente Alternativen oder modifizierte Versionen, die den Geist dieses Gedankens wiedergeben.
1 ist das Funktionsblockdiagramm und die typische Anwendungsschaltung einer COT-Abwärtsteuerung 100 mit einer externen Welligkeitseinspeiseschaltung zum Steuern einer Abwärtswandler-Leistungsstufe 101. Die Steuerung 100 enthält einen Fehlerverstärker 105 mit einer Kompensationsschaltung, einen PWM-Komparator 102, einen adaptiven Einschaltdauergenerator 106, eine MOSFET-Gate-Treiberschaltung 107, einen INJ-Signalgenerator 104 und einen Low-Dropout-Regler (LDO).
Die Kompensationsschaltung stellt zwei Funktionen bereit. Eine ist eine hohe Gleichstromverstärkung, die bewirkt, dass die Rückkopplungsspannung (Spannung am FB-Pin) der Referenzspannung (VREF1) folgt. Die andere Funktion besteht darin, die erzeugte Welligkeitsspannung am FB-Pin an den Eingang des PWM-Komparators 102 weiterzuleiten.
Der PWM-Komparator 102 vergleicht das Tal der Welligkeitsspannung, die an seinem invertierenden Eingang anliegt, mit einer Referenzspannung VREF2. Der PWM-Komparator 102 fordert den Einschaltdauergenerator 106 auf, einen Einschaltdauerimpuls zu erzeugen, wenn das Tal des Welligkeitssignals an seinem invertierenden Eingang unter VREF2 liegt.
Der Einschaltdauergenerator 106 erzeugt einen Einschaltdauerimpuls, wenn der PWM-Komparator 102 ihn anfordert. Der vom Einschaltdauergenerator 106 erzeugte Einschaltdauerimpuls passt sich an die Eingangsspannung VIN an und hängt von der Ausgangsspannung und der programmierten Schaltfrequenz ab. Mit dem FREQ-Pin verbundene Komponenten stellen die Schaltfrequenz ein.
Der MOSFET-Treiber 107 empfängt die Ausgabe von dem Einschaltdauergenerator 106 und stellt Ansteuersignale bereit, welche die externen MOSFETs Q1 und Q2 der Abwärtswandler-Leistungsstufe 101 ansteuern.
Der INJ-Signalgenerator 104 erzeugt ein festes 100-ns-Signal. Dieses Signal wird zusammen mit den externen Komponenten, die mit dem INJ-Pin verbunden sind, zur Erzeugung einer Welligkeitsspannung am FB-Pin verwendet, die für einen auf COT-Steuerung basierenden Wandler benötigt wird. In einem typischen COT-Wandler wird anstelle des INJ-Knotens ein Schaltknoten (SW) verwendet, um eine Welligkeitsspannung am FB-Pin zu erzeugen. Die Verwendung des INJ-Signals anstelle des SW-Knotens zum Erzeugen der Welligkeitsspannung am FB-Pin kann den Vorteil einer konstanten Welligkeitsspannung anstelle einer Welligkeitsspannung bereitstellen, die von der Eingangsspannung abhängig ist, was insbesondere in Anwendungen wichtig sein kann, in denen die Eingangsspannung über einen weiten Bereich variiert und die Ausgangsspannung nahe an der minimalen Eingangsspannung liegt.
Typischerweise ist der Ausgang des INJ-Signalgenerators für eine feste Zeit hoch (100 ns in diesem Fall) und für die verbleibende Dauer der Schaltperiode niedrig (siehe 3), wenn sich der Wandler im stationären Zustand und im CCM-Modus befindet. Dies erzeugt eine durchschnittliche Spannung am INJ-Pin, die unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden kann: $V_{I N J (Avg)} = V_{INJ} * \frac{t_{O N (I N J)}}{T_{S W}}$
Wobei VINJ die Größe des Signals INJ ist, wenn es hoch ist (typischerweise 5 V), t_ON(INJ) die Dauer des Signals INJ ist, wenn es hoch ist, und T_sw die Schaltperiode des Wandlers ist.
Wenn sich der Wandler im stationären Zustand und im CCM-Modus befindet, ist die Spannung über CINJ die Differenz zwischen VREF1 und VINJ (Avg), wie in 9 gezeigt. Wenn der INJ-Ausgang hoch ist, fließt Strom aus dem INJ-Pin, und Strom fließt in den INJ-Pin während der verbleibenden Dauer der Schaltperiode, wie in 9 gezeigt. Das INJ-Signal wirkt zusammen mit CINJ und RINJ wie eine Impulsstromquelle mit positiver und negativer Amplitude. Im stationären Zustand ist der durchschnittliche Strom durch RINJ Null, was die durchschnittliche Spannung des RINJ- und CINJ-Übergangsknotens der durchschnittlichen Spannung des INJ-Pins gleichsetzt, die durch Gleichung 1 gegeben ist.
Der Vorwärtskopplungskondensator CFF stellt einen niederohmigen Pfad für Impulsstrom, der durch das Signal INJ, CINJ und RINJ erzeugt wird, bereit. Dies erzeugt eine Welligkeitsspannung über CFF und somit am FB-Pin. Die Impulsstromgrößen sind durch die folgenden Gleichungen gegeben (unter der Annahme, dass die Welligkeitsspannung über CINJ klein im Vergleich zu der durchschnittlichen Spannung über ihm ist): $I_{RINJ (INJH)} = \frac{V_{INJ} - V_{INJ (Avg)}}{R_{INJ}}$
$I_{RINJ (INJL)} = \frac{V_{INJ (Avg)}}{R_{INJ}}$
Wobei I_RINJ(INJH) die Größe des Stroms durch RINJ ist, wenn INJ hoch ist, I_RINJ(INJL) die Größe des Stroms durch RINJ ist, wenn INJ niedrig ist, V_INJ die Amplitude des INJ-Signals ist, wenn es hoch ist (typischerweise 5 V), und V_INJ _(Avg) die durchschnittliche Spannung des INJ-Pins ist.
I_RINJ(INJH) fließt für eine feste Dauer von 100 ns und I_RINJ(INJL) fließt für die verbleibende Dauer der Schaltperiode.
Die Welligkeitsspannung, die am FB-Pin erzeugt wird, ist durch die Gleichung 4 oder Gleichung 5 gegeben: $Δ V_{FB} = \frac{I_{RINJ (INJH)} * t_{ON (INJ)}}{CFF}$
$Δ V_{FB} = \frac{I_{RINJ (INJL)} * (T_{sw} - t_{ON (INJ)})}{CFF}$
Wobei CFF der Vorwärtskopplungskondensator ist, der parallel zu dem oberen Widerstand (RFB1) des in 1 gezeigten Rückkopplungsteilers geschaltet ist.
Die am FB-Pin erzeugte Welligkeitsspannung wird durch den Fehlerverstärker 105, wie in 1 gezeigt, an den PWM-Komparator 102 geleitet. Durch Einsetzen von I_RINJ(INJL) in die Gleichung 5 kann die Welligkeitsspannung am FB-Pin unter Verwendung der folgenden Gleichung erhalten werden: $Δ V_{FB} = \frac{V_{INJ (Avg)} * (T_{sw} - t_{ON (INJ)})}{R_{INJ} * CFF}$
Die Welligkeitsspannung ΔV_FB zusammen mit dem Fehler zwischen VREF1 und der durchschnittlichen FB-Spannung beeinflusst die Ausschaltperiode des Wandlers während Transienten. Die Einschaltperiode wird durch den Einschaltdauergenerator 106 bestimmt.
Wie aus Gleichung 6 ersichtlich ist, hängen die Welligkeitsspannung am FB-Pin und seine abfallende Flanke von V_1NJ _(Avg) ab, was die durchschnittliche Spannung des RINJ- und CINJ-Übergangsknotens ist.
Der RINJ- und CINJ-Übergangsknoten benötigt einige Zeit, bis er seinen Durchschnittswert V_1NJ _(Avg) erreicht. Diese Zeit hängt von der Zeitkonstante der CINJ-, RINJ-, CFF-, RFB1- und RFB2-Schaltung ab, die in der Regel in der Größenordnung von Hunderten von Mikrosekunden liegt. Wenn der Wandler mit dem Schalten beginnt, wird die anfängliche fallende Flanke der Rückkopplungswelligkeit sehr niedrig sein, da der Anfangswert des RINJ- und CINJ-Übergangsknotens sehr niedrig ist. Dadurch ist die anfängliche Ausschaltdauer des Wandlers länger als vorgesehen.
10 zeigt die Simulationsergebnisse des INJ-Signalgenerators, der in 1 und 3, und zeigt insbesondere die RINJ- und CINJ-Übergangsknotenspannung, die Ausgangsspannung (VOUT) und den Induktorstrom (IL) während des Startens mit 2,5 V Vorspannung an dem Ausgang, dessen Zielausgangsspannung 5 V beträgt. Die Simulation wendet die folgenden Parameter an, die für die Simulation verwendet werden: Eingangsspannung = 12 V; Zielausgangsspannung = 5 V; Schaltfrequenz = 250 kHz; Induktor (L1) = 2,2 uH; Ausgangskondensatoren = (2X100 uF, ESR = 5 m Elektrolyt)+ (2x47 uF MLCC); CFF = 2,5 nF; RINJ = 2 KΩ; CINJ = 15 nF; RFB1 = 50 KΩ; und RFB2 = 6,82 KΩ
Wie in 10 gezeigt, ist der durchschnittliche Induktorstrom (IL) anfänglich negativ, was bedeutet, dass der Wandler Strom aus der externen Vorspannungsversorgung bezieht, was in vielen Anwendungen nicht akzeptabel ist. Wie in 11 gezeigt, ist die Ausschaltdauer des Wandlers viel länger als sie für einen Wandler sein sollte, der bei 250 kHz schaltet. Diese längere Ausschaltdauer liegt daran begründet, dass der RINJ- und CINJ-Übergangsknoten seinen stationären Wert nicht erreicht hat.
Um ein ordnungsgemäßes Anlaufverhalten der Vorspannung zu erreichen, bei dem der Wandler keinen Strom von der Vorspannungsversorgung aufnimmt, wird der INJ-Signalgenerator modifiziert, wie in der beispielhaften Ausführungsform von 5 und 6 gezeigt. Die Einspeiseschaltung 104 ist so modifiziert, dass sie im hochohmigen Zustand bleibt, in dem beide Schalter Q3 und Q4 bis zum ersten Schaltvorgang ausgeschaltet bleiben. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform wird Schalter Q3 basierend auf einem Signal gesteuert, das von einem festen 100-ns-Signalgenerator empfangen wird. Der feste 100-ns-Signalgenerator 301 kann mit dem Ausgang des Einschaltdauergenerators 106 oder dem Ausgang des PWM-Komparators 102 gekoppelt sein. Der Schalter Q4 der beispielhaften Ausführungsform wird abhängig vom Ausgang eines UND-Gatters 501 gesteuert. Ein Eingang des UND-Gatters 501 kann mit dem Ausgang eines Inverters 302 gekoppelt sein, und der Eingang des Inverters 302 kann mit dem festen 100-ns-Signalgenerator 301 gekoppelt sein. Der andere Eingang des UND-Gatters kann mit dem Ausgang eines D-Flipflops 502 gekoppelt sein. Der Eingang des D-Flipflops 502 kann mit VDD gekoppelt sein, und der CLK-Anschluss des D-Flipflops 502 kann mit dem Ausgang des PWM-Komparators 102 oder dem Ausgang des Einschaltdauergenerators 106 gekoppelt sein. Der CLEAR-Eingang des D-Flipflops kann mit einem Power-OK-Signal gekoppelt sein, das ein Aktivierungssignal für alle Blöcke der Steuerung 100 sein kann. Zusätzlich kann ein Vorspannungsstrom (IBIAS) intern am INJ-Pin erzeugt werden und zwischen den zwei Schaltern Q3 und Q4 gekoppelt werden. Ein Widerstand (RBIAS) kann mit dem INJ-Pin verbunden sein setzt die INJ-Pin-Spannung auf IBIAS*RBIAS, bis das erste Schaltereignis eintritt. Dadurch wird der RINJ- und der CINJ-Übergangsknoten auf die IBIAS*RBIAS-Spannung geladen, bevor die Vorrichtung mit dem Schalten beginnt (wenn es eine ausreichende Verzögerung von dem Zeitpunkt, zu dem die Vorrichtung aktiviert ist, zu dem Zeitpunkt, zu dem die Vorrichtung mit dem Schalten beginnt, gibt). Wenn RBIAS basierend auf der nachstehenden Gleichung 7 ausgewählt wird, befindet sich die RINJ- und CINJ-Übergangsknotenspannung auf ihrer stationären Spannung (gegeben durch Gleichung 1). $R_{B I A S} = \frac{V_{I N J (A V G)}}{I_{B I A S}}$
Wobei V_INJ _(Avg) die stationäre Spannung des RINJ- und CINJ-Übergangsknotens ist, die durch Gleichung 1 gegeben ist.
Durch Einsetzen von V_INJ _(Avg) in die Gleichung 7 kann R_BIAS unter Verwendung der Gleichung 8 berechnet werden: $R_{B I A S} = V_{I N J} * \frac{t_{O N (I N J)}}{T_{S W}} * \frac{1}{I_{B I A S}}$
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist V_INJ = 5 V, t_ON _(INJ) = 100 ns, fsw = 250 kHz (T_sw = 4 us) und I_BIAS = 5 uA. Daraus ergibt sich gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ein R_BIAS = 25 kΩ.
12 zeigt Simulationsergebnisse gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, welche die Wellenformen für die Ausgangsspannung (VOUT), den Induktorstrom (IL) und die RINJ- und CINJ-Übergangsknotenmomentanspannung und durchschnittliche Spannung für die gleiche Vorspannungsstartbedingung, wie für 10 erwähnt, mit RBIAS=25 kΩ zeigen. 13 zeigt eine vergrößerte Ansicht des anfänglichen Schaltabschnitts von 12. Wie in 12 gezeigt, stellt RBIAS zusammen mit dem INJ-Signalgenerator der beispielhaften Ausführungsform, die in 5 und 6 gezeigt, die RINJ- und CINJ-Übergangsknotenspannung auf nahezu den gleichen Pegel ein, wie er sich im stationären Zustand befinden würde. Dies bewirkt, dass die allererste Ausschaltdauer des Wandlers nahe an der korrekten Ausschaltdauer liegt, und somit ist der durchschnittliche Induktorstrom (IL) während des Anfangsabschnitts, wenn die Vorrichtung mit dem Schalten beginnt, nicht negativ. Somit nimmt die Vorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform keinen Strom von der Vorspannungsversorgung ab, und die Ausgangsspannung steigt weiter von dem Vorspannungspegel an, wie in 13 gezeigt.
14 zeigt eine normale Startleistung des Wandlers unter Verwendung der INJ-Signalgeneratorschaltung gemäß der beispielhaften Ausführungsform von 5 und 6. Wie in 14 gezeigt, gibt es zu Beginn des Starts eine Spitze im Induktorstrom (IL), und die durchschnittliche Spannung des RINJ- und CINJ-Übergangsknotens nimmt zunächst ab und steigt dann an. Ursache hierfür ist der Wandlerbetrieb im Zustand „minimale steuerbare Einschaltdauer“ (TONMIN).
Die meisten der Schaltwandler-MOSFET-Treiber haben eine minimale steuerbare Einschaltdauer, TONMIN. Fordert der Regelkreis eine Einschaltdauer an, die kleiner als TONMIN ist, so erzwingen die MOSFET-Treiber anstelle der angeforderten kleineren Einschaltdauer eine Einschaltdauer gleich TONMIN. Dies führt bei auf COT-Steuerung basierenden Schaltwandlern zu einer längeren Ausschaltperiode, während sie bei Festfrequenzschaltwandlern zu einem Impulssprung führt. Eine längere Ausschaltdauer bei COT-Wandlern, wenn die Vorrichtung unter TONMIN arbeitet, erhöht die Schaltperiode und damit verringert sich die Schaltfrequenz. Wenn die Schaltperiode länger wird, wird die RINJ- und CINJ-Übergangsknotenspannung kleiner (siehe Gleichung 1). Dies bedeutet, dass die durchschnittliche Spannung des RINJ- und CINJ-Übergangsknotens niedriger ist als diejenige, die mit Gleichung 1 berechnet wird, wenn der Wandler unter TONMIN arbeitet, da die Schaltperiode länger ist als die programmierte Schaltperiode. Dadurch wird die Anfangsspannung des RINJ- und CINJ-Übergangsknotens höher als sie sein soll, wenn RBIAS unter Verwendung von Gleichung 8 berechnet wird, die davon ausgeht, dass die Vorrichtung mit der programmierten Schaltfrequenz arbeitet, während die Vorrichtung tatsächlich mit niedrigeren Schaltfrequenzen arbeitet. Diese höhere Anfangsspannung des RINJ- und CINJ-Übergangsknotens macht die Ausschaltdauer des Wandlers kürzer als sie sein sollte. Dies führt zu einer anfänglich positiven durchschnittlichen Spannung über der Induktivität (L1), welche die Stromspitze erzeugt, wie in 14 gezeigt.
Wenn der Wandler mit dem Schalten beginnt, bringt die Regelschleife die RINJ- und CINJ-Übergangsknotenspannung von dem anfänglichen hohen Wert, der durch IBIAS*RBIAS gesetzt wird, auf den Wert, welcher der Schaltperiode entspricht, die TONMIN entspricht, solange der Wandler unter TONMIN arbeitet. Die von der Regelschleife angeforderte Einschaltdauer nimmt zu, wenn die Wandlerausgangsspannung zunimmt, und schließlich kommt der Wandler aus dem TONMIN-Betrieb, oberhalb dessen der Wandler mit der programmierten Schaltfrequenz schaltet, und die RINJ- und CINJ-Übergangsknotenspannung entspricht dem unter Verwendung von Gleichung 1 berechneten Wert. Die anfängliche Induktorstromspitze kann je nach Induktivitätswert, Eingangsspannung, Schaltfrequenz usw. so hoch wie die Wandlerstromgrenze sein.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann der Vorspannungsstrom IBIAS des INJ-Signalgenerators basierend auf der FB-Spannung (adaptive IBIAS) adaptiv sein, anstatt ein konstanter Wert zu sein, wie in 15 gezeigt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform von 15 ist IBIAS 0 uA, wenn die FB-Spannung < 5 % von VREF 1 ist, und wird auf ihren Zielwert erhöht, wenn die FB-Spannung > 10 % von VREF 1 ist. Die FB-Spannungen, unterhalb derer IBIAS 0 uA ist und oberhalb derer IBIAS=100 % des Ziels ist, sind Designvariablen und sind nicht auf die bestimmten Werte beschränkt, die in der beispielhaften Ausführungsform gezeigt sind. Dieses Verfahren kann den Vorteil bereitstellen, dass sowohl die anfängliche Induktorstromspitze eliminiert wird als auch ein vorgespannter Start erreicht wird, ohne Strom aus einer Vorspannungsversorgung abzuführen.
16 vergleicht die Simulationsergebnisse des Wandlers mit konstantem IBIAS und mit adaptivem IBIAS gemäß einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen. Die anfängliche Induktorstromspitze ist bei dem adaptiven IBIAS-Schema gemäß einer beispielhaften Ausführungsform nicht vorhanden, wie in 16 gezeigt. Da die IBIAS anfänglich 0 uA beträgt, liegt bei dem adaptiven IBIAS-Schema die RINJ- und CINJ-Übergangsknotenspannung auch bei 0 V.
17 vergleicht die vorgespannte Startleistung des Wandlers unter Verwendung von konstanten IBIAS- und adaptiven IBIAS-Schemata gemäß einer oder mehreren beispielhaften Ausführungsformen. Aus 17 ist ersichtlich, dass sich die Wellenformen überlappen, da das Vorrichtungsverhalten in beiden Fällen das gleiche ist. Das liegt daran, dass die Vorspannung, die in diesem Beispiel 2,5 V beträgt, 50 % der Zielausgangsspannung beträgt und IBIAS seinen 100-%-Wert aufweist, da die FB-Spannung, die der 2,5 V Vorspannung entspricht, > 10 % von VREF1 beträgt (d. h. die Vorspannung ist größer als 10 % der Zielausgangsspannung). Wenn daher die Vorspannung größer oder gleich 10 % der Zielausgangsspannung ist, besteht kein Unterschied zwischen dem konstanten IBIAS- und dem adaptiven IBIAS-Verfahren. Beide Verfahren können sicherstellen, dass der Wandler keinen Strom von der Vorspannungsversorgung ableitet, wenn die Vorspannung höher als der FB-Schwellenwert ist, über dem IBIAS 100 % seines Zielwerts ist (siehe 15).
Obwohl die erfinderischen Konzepte der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen davon beschrieben und veranschaulicht wurden, ist sie nicht auf die hierin offenbarten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, und Änderungen können darin vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der erfinderischen Konzepte abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62874713 [0001]

Claims

Konstante Einschaltdauersteuerung für einen Abwärtswandler, wobei die Steuerung Folgendes umfasst: einen Pulsweitenmodulator- (PWM) Komparator, der eine Einschaltdaueranforderung erzeugt; einen Fehlerverstärker, der eine durchschnittliche Rückkopplungsspannung auf eine interne Referenzspannung regelt und ein Rückkopplungsknotenwelligkeitssignal an einen Eingang des PWM-Komparators weiterleitet; einen Einschaltdauergenerator, der ein Einschaltdauersignal ausgibt, das eine Einschaltdauer des Abwärtswandlers basierend auf der Einschaltdaueranforderung steuert; einen MOSFET-Treiber, der den Abwärtswandler basierend auf der Ausgabe des Einschaltdauergenerators ansteuert; und einen Einspeisesignalgenerator, der mit dem Einschaltdauergenerator gekoppelt ist, wobei der Einspeisesignalgenerator einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, einen Festsignalgenerator und eine Vorspannungsstromquelle umfasst; wobei der erste Schalter mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist; wobei der erste und der zweite Schalter mit dem Festsignalgenerator und mit einem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt sind; wobei die Vorspannungsstromquelle zwischen dem ersten und dem zweiten Schalter und dem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt ist; und wobei der Fehlerverstärker eine Rückkopplungsspannung basierend auf der Ausgabe des Einspeisesignalgenerators empfängt.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei der Einspeisesignalgenerator ferner ein UND-Gatter, das einen Ausgang umfasst, der mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist, einen ersten Eingang, der über einen Inverter mit dem Festsignalgenerator gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Flipflop gekoppelt ist, das die Einschaltdaueranforderung von dem PWM-Komparator empfängt, umfasst.
Steuerung nach Anspruch 2, wobei das Flipflop einen Eingangsanschluss, der mit einer Versorgungsspannung gekoppelt ist, einen Taktanschluss, der mit dem Ausgang des PWM-Komparators gekoppelt ist, und einen Löschanschluss, der mit einem Aktivierungssignal der Steuerung gekoppelt ist, umfasst.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Vorspannungsstromquelle eine konstante Vorspannungsstromquelle ist.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Vorspannungsstromquelle eine adaptive Vorspannungsstromquelle ist, die einen Vorspannungsstrom basierend auf der Rückkopplungsspannung ausgibt.
Steuerung nach Anspruch 5, wobei der Vorspannungsstrom basierend auf einem Vergleich der Rückkopplungsspannung mit einer Referenzspannung erzeugt wird.
Vorrichtung, umfassend: eine Abwärtswandler-Leistungsstufe; eine Steuerung, die mit der Abwärtswandler-Leistungsstufe gekoppelt ist; und eine Welligkeitsspannungsschaltung, die mit dem Abwärtswandler-Leistungsstufenausgang und der Steuerung gekoppelt ist; wobei die Steuerung Folgendes umfasst: einen Pulsweitenmodulator- (PWM) Komparator, der eine Einschaltdaueranforderung erzeugt und mit einem Rückkopplungsanschluss der Steuerung gekoppelt ist; einen Einschaltdauergenerator, der ein Einschaltdauersignal ausgibt, das eine Einschaltdauer des Abwärtswandlers basierend auf der Einschaltdaueranforderung steuert; einen MOSFET-Treiber, der den Abwärtswandler basierend auf der Ausgabe des Einschaltdauergenerators ansteuert; und einen Einspeisesignalgenerator, der mit dem Einschaltdauergenerator gekoppelt ist, wobei der Einspeisesignalgenerator einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, einen Festsignalgenerator und eine Vorspannungsstromquelle umfasst; wobei der erste Schalter mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist; wobei der erste und der zweite Schalter mit dem Festsignalgenerator und mit einem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt sind; wobei die Vorspannungsstromquelle zwischen dem ersten und dem zweiten Schalter und dem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt ist; und wobei der PWM-Komparator eine Rückkopplungsspannung basierend auf der Ausgabe des Einspeisesignalgenerators empfängt; wobei die Welligkeitsspannungsschaltung einen Einspeisewiderstand, einen Einspeisekondensator und einen Vorspannungswiderstand umfasst; wobei der Einspeisewiderstand einen ersten Anschluss, der mit dem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit dem Einspeisekondensator gekoppelt ist, umfasst; wobei der Vorspannungswiderstand einen ersten Anschluss, der mit dem ersten Anschluss des Einspeisewiderstands gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit Masse gekoppelt ist, umfasst; und wobei der Einspeisekondensator einen ersten Anschluss, der mit dem zweiten Anschluss des Einspeisewiderstands gekoppelt ist, und einen zweiten Anschluss, der mit dem Rückkopplungsanschluss der Steuerung gekoppelt ist, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Welligkeitsspannungsschaltung ferner einen Widerstandsspannungsteiler mit einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand und einen Vorwärtskopplungskondensator umfasst, der parallel zu dem ersten Widerstand des Widerstandsspannungsteilers gekoppelt ist; wobei der Rückkopplungsanschluss der Steuerung zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand des Widerstandsspannungsteilers gekoppelt ist; und wobei ein Ausgang des Abwärtswandlers mit dem ersten Widerstand des Widerstandsspannungsteilers und dem Vorwärtskopplungskondensator gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Einspeisesignalgenerator ferner ein UND-Gatter, das einen Ausgang, der mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist, einen ersten Eingang, der über einen Inverter mit dem Festsignalgenerator gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Flipflop gekoppelt ist, das die Einschaltdaueranforderung von dem PWM-Komparator empfängt, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei das Flipflop einen Eingangsanschluss, der mit einer Versorgungsspannung gekoppelt ist, einen Taktanschluss, der mit dem Ausgang des PWM-Komparators gekoppelt ist, und einen Löschanschluss, der mit einem Aktivierungssignal der Steuerung gekoppelt ist, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Vorspannungsstromquelle eine konstante Vorspannungsstromquelle ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Vorspannungsstromquelle eine adaptive Vorspannungsstromquelle ist, die einen Vorspannungsstrom basierend auf der Rückkopplungsspannung ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Vorspannungsstrom basierend auf einem Vergleich der Rückkopplungsspannung mit einer Referenzspannung erzeugt wird.
Einspeisesignalgenerator zum Erzeugen einer Rückkopplungswelligkeitsspannung für eine Abwärtswandlersteuerung, wobei der Einspeisesignalgenerator Folgendes umfasst: einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, einen Festsignalgenerator und eine Vorspannungsstromquelle; wobei der erste Schalter mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist; wobei der erste und der zweite Schalter mit dem Festsignalgenerator und mit einem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt sind; wobei die Vorspannungsstromquelle zwischen dem ersten und dem zweiten Schalter und dem Ausgang des Einspeisesignalgenerators gekoppelt ist.
Einspeisesignalgenerator nach Anspruch 14, ferner umfassend ein UND-Gatter, das einen Ausgang, der mit dem zweiten Schalter gekoppelt ist, einen ersten Eingang, der über einen Inverter mit dem Festsignalgenerator gekoppelt ist, und einen zweiten Eingang, der mit einem Flipflop gekoppelt ist, das die Einschaltdaueranforderung von dem PWM-Komparator empfängt, umfasst.
Einspeisesignalgenerator nach Anspruch 15, wobei das Flipflop einen Eingangsanschluss, der mit einer Versorgungsspannung gekoppelt ist, einen Taktanschluss, der konfiguriert ist, um die Einschaltdaueranforderung zu empfangen, und einen Löschanschluss, der konfiguriert ist, um ein Aktivierungssignal der Steuerung zu empfangen, umfasst.
Einspeisesignalgenerator nach Anspruch 14, wobei die Vorspannungsstromquelle eine konstante Vorspannungsstromquelle ist.
Einspeisesignalgenerator nach Anspruch 14, wobei die Vorspannungsstromquelle eine adaptive Vorspannungsstromquelle ist, die einen Vorspannungsstrom basierend auf der Rückkopplungsspannung ausgibt.
Einspeisesignalgenerator nach Anspruch 18, wobei der Vorspannungsstrom basierend auf einem Vergleich der Rückkopplungsspannung mit einer Referenzspannung erzeugt wird.
Verfahren zum Steuern eines Abwärtswandlers, wobei das Verfahren umfasst: Regeln einer durchschnittlichen Rückkopplungsspannung auf eine interne Referenzspannung; Erzeugen einer Einschaltdaueranforderung unter Verwendung eines PWM-Komparators basierend auf einer Rückkopplungsspannung; Ausgeben eines Einschaltdauersignals, das eine Einschaltdauer des Abwärtswandlers basierend auf der PWM-Komparator-Einschaltdaueranforderung steuert; Ansteuern des Abwärtswandlers basierend auf dem Einschaltdauersignal; Erzeugen einer Rückkopplungsspannungswelligkeit unter Verwendung eines Einspeisesignalgenerators und externer Komponenten; Ausgeben eines Vorspannungsstroms, um eine Zielspannung zu erreichen, bevor eine Steuerung, die den Abwärtswandler steuert, zu schalten beginnt, um einen ordnungsgemäßen vorgespannten Start sicherzustellen; und Ausgeben eines Einspeisesignals durch den Einspeisesignalgenerator, der eine Impulsspannungsquelle mit einer festen hohen Dauer und einer niedrigen für die verbleibende Schaltperiode unter stationären Bedingungen erzeugt; wobei der Einspeisesignalgenerator auch aus einer Stromquelle besteht; wobei die Stromquelle mit der Rückkopplungsspannung adaptiv ist.