DE60303667T2

DE60303667T2 - Leistungswandler

Info

Publication number: DE60303667T2
Application number: DE60303667T
Authority: DE
Inventors: C. Johan HALBERSTADT; Gerrit Van Der Horn
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2023-05-22
Also published as: US20050207181A1; EP1514341A1; CN1659772A; JP4209386B2; US7391627B2; DE60303667D1; AU2003233005A1; CN100477465C; JP2005528877A; WO2003103122A1; ATE318462T1; EP1514341B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungswandler und einen Mehrphasen-Abwärtswandler.
Ein Abwärtswandler nach dem Stand der Technik umfasst eine Reihenschaltung eines Widerstands und steuerbarer Schalter. Die Reihenschaltung ist angeordnet, um eine Eingangsgleichspannung zu empfangen. Ein Verbindungspunkt der Schalter ist über eine Drosselspule mit einer Last verbunden und ein Glättungskondensator ist parallel zu der Last angeordnet. Eine Steuerschaltung steuert die Einschalt- und Ausschalt-Zeiten der Schalter. Die Schalter werden so durch die Steuerschaltung gesteuert, dass immer nur einer der Schalter leitend ist. Ein solcher Wandler ist in WO 00/33153 offenbart.
Wenn der erste der Schalter geschlossen wird, um die Drosselspule mit dem positiven Pol der Eingangsgleichspannung zu verbinden, nimmt der Strom durch die Drosselspule linear zu. Wenn der Strom durch die Drosselspule einen Referenzpegel durchläuft, öffnet die Steuerung den ersten Schalter und schließt den anderen Schalter und verursacht, dass der Strom durch die Drosselspule linear abnimmt. Der zunehmende Strom durch die Drosselspule wird als eine Spannung über dem Widerstand, der mit dem zuerst erwähnten Schalter in Reihe angeordnet ist, gemessen. Aufgrund parasitärer Effekte braucht es einige Zeit, bis die Spannung über dem Widerstand eine gute Darstellung des Stroms durch die Drosselspule ist.
Der Abwärtswandler wird gesteuert, um von dem Augenblick, wo der erste Schalter ausgeschaltet wird, seine Ausgangsspannung zu stabilisieren.
Es ist ein Nachteil des Abwärtswandlers nach dem Stand der Technik, dass für kleine Werte des Tastverhältnisses die Steuerung des Ausschaltaugenblicks durch Unregelmäßigkeiten in dem gemessenen Strom gestört wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Leistungswandler zu schaffen, der bei kleinen Werten des Tastverhältnisses einen verbesserten Betrieb liefert.
Die Erfindung liefert einen Leistungswandler gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Der Leistungswandler umfasst eine Drosselspule und einen steuerbaren Schalter, der an die Drosselspule gekoppelt ist. Eine Schaltersteuerung liefert ein periodisches Schaltsignal, das eine Wiederholzeit und ein Tastverhältnis hat, an den steuerbaren Schalter, um einen periodischen Spulenstrom durch die Drosselspule zu erzeugen.
Ein Generator erzeugt ein emuliertes Signal, das auf einer Timing-Information basiert, welche die Wiederholzeit und das Tastverhältnis darstellt, um ein Stromsignal zu emulieren, das den Spulenstrom repräsentiert. Ein Komparator vergleicht das emulierte Signal mit dem Stromsignal, um ein Fehlersignal zu erhalten. Eine Generatorsteuerung empfängt das Fehlersignal, um ein Steuersignal zum Anpassen einer Eigenschaft des emulierten Signals an den Generator zu liefern, damit diese nahezu gleich einer Eigenschaft des Stromsignals wird. Beispielsweise kann die Eigenschaft ein Gleichspannungspegel oder eine Amplitude des emulierten Signals oder beides sein.
Also umfasst der Leistungswandler eine Rückkopplungsschleife, die eine Eigenschaft des emulierten Signals mit der gleichen Eigenschaft des Stromsignals vergleicht. Der Generator des emulierten Signals wird durch den Unterschied in der Eigenschaft des emulierten Signals und des Stromsignals gesteuert, bis dieser Unterschied null oder sehr klein ist. Da die Generatorsteuerung das Fehlersignal verarbeitet, ist das emulierte Signal eine bessere Darstellung des Stroms durch die Drosselspule als das gestörte Stromsignal selbst.
Es ist möglich, eine genaue Kopie des Spulenstroms inklusive der Einschwingvorgänge zu erzeugen, ohne die Spannung über die Drosselspule zu messen oder den Wert der Drosselspule zu wissen. Mit dieser genauen Kopie des Spulenstroms ist es möglich, die Leitungszeit des Schalters eines Abwärtsleistungswandlers genau zu steuern.
In einer in Anspruch 12 definierten Ausführungsform wird ein Mehrphasen-Abwärtswandler verwendet, um große Ströme bei einer gut stabilisierten Spannung über die Last an eine Last zu liefern. Beispielsweise kann die Last ein Mikroprozessorkern sein, der einen hohen Strom bei einer niedrigen Spannung, die gut stabilisiert ist, erfordert. Solche Mehrphasen-Wandler umfassen eine vielfache Anzahl von Abwärtswandlern, die parallel angeordnet sind, um Strom an dieselbe Last zu liefern. Um das Brummen auf der gelieferten Spannung zu minimieren, sind die Schaltphasen der Abwärtswandler in Bezug zueinan der zeitlich verschoben. In solchen Mehrphasen-Abwärtswandlern ist es nicht länger möglich, einen Abtastwiderstand an der aus dem Stand der Technik bekannten Position (siehe R1 in 1) zu verwenden, weil der Strom in dem Abtastwiderstand die Summe mehrerer Spulenströmen wäre. In dieser Situation könnte der Strom in dem Steuer-FET (CF in den Figuren) jedes der Abwärtswandler mit einem Lese-FET gemessen werden, der in dem Steuer-FET auf eine bekannte Weise integriert werden könnte. Aber bei einem großen Verhältnis zwischen der Spannung an dem Eingang (VDC in den Figuren) des Mehrphasen-Abwärtswandlers und der Spannung über der Last, tritt ein kleines Tastverhältnis δ auf. Außerdem gibt es eine Tendenz, die Betriebsfrequenz des Abwärtswandlers zu erhöhen, um den Wert des parallel zur Last angeordneten Glättungskondensators zu minimieren. Das kleine Tastverhältnis δ und die hohe Frequenz lassen die Einschaltzeit des Steuerungs-FETs sehr klein werden. Parasitäre Effekte stören dann den von den Lese-FETs abgetasteten Strom. Folglich wird der von dem Lese-FET gemessene Strom eine ungenaue Kopie des tatsächlichen in der Drosselspule L fließenden Stroms.
In einer in Anspruch 2 definierten Ausführungsform wird das emulierte Signal durch Integrieren der Differenz eines Rechtecksignals und eines Gleichspannungspegels oder durch Integrieren der Multiplikation des Rechtecksignals mit einem Gleichspannungspegel erhalten. Das Rechtecksignal hat dieselbe Wiederholfrequenz und dasselbe Tastverhältnis wie der Strom durch die Drosselspule. Ein solches Rechtecksignal kann auf viele Weisen erzeugt werden. Beispielsweise kann das Schaltsignal des Schalters verwendet werden. Der Gleichspannungspegel wird von der Generatorsteuerung aus dem Fehlersignal erzeugt. Aufgrund der Rückkopplung wird ein korrekt emuliertes Signal erzeugt, auch wenn der Gleichspannungspegel oder die Amplitude des Rechecksignals Toleranzen haben oder nicht bestimmt sind.
In einer in Anspruch 3 definierten Ausführungsform umfasst die Generatorsteuerung ein Tiefpassfilter, das den Einfluss von Störungen in dem Stromsignal verringert.
In einer in Anspruch 4 definierten Ausführungsform umfasst der Leistungswandler einen Fenstergenerator, der ein Zeitfenster erzeugt. Der Fehler wird nur innerhalb des Fensters erzeugt oder ist nur dann relevant, was den Einfluss der außerhalb des Fensters vorhanden Störungen verringert. Deshalb sollte das Fenster vorzugsweise so gewählt wer den, dass alle oder die Majorität der Störungen im Wesentlichen nicht innerhalb des Fensters auftreten.
In einer in Anspruch 6 definierten Ausführungsform wird das Zeitfenster dadurch erzeugt, dass der Komparator nur innerhalb des Fensters aktiviert wird.
In einer in Anspruch 7 definierten Ausführungsform umfasst der Generator einen Addierer, um den Gleichspannungspegel, der durch die Generatorsteuerung erzeugt wird, von dem Rechtecksignal zu subtrahieren. Das emulierte Signal wird durch Integrieren der Differenz des Rechtecksignals und des Gleichspannungspegels erhalten. Diese Ausführungsform verhindert, dass der Gleichspannungspegel des emulierten Signals wegdriftet. So wird ein korrekt emuliertes Signal erzeugt, auch wenn der Gleichspannungspegel des Rechtecksignals Toleranzen hat oder nicht vorgegeben ist.
In einer in Anspruch 8 defnierten Ausführungsform umfasst der Generator einen Multiplizierer, um den Gleichspannungspegel, der durch die Generatorsteuerung erzeugt wird, mit dem Rechtecksignal zu multiplizieren. Das emulierte Signal wird durch Integrieren des Ergebnisses der Multiplikation des Rechtecksignals und des Gleichspannungspegels erhalten. Diese Ausführungsform verhindert, dass die Amplitude des Rechtecksignals des emulierten Signals wegdriftet. So wird ein korrekt emuliertes Signal erzeugt, auch wenn die Amplitude des Rechtecksignals Toleranzen hat oder nicht vorgegeben ist.
In einer in Anspruch 9 definierten Ausführungsform werden die Subtraktion des Gleichspannungspegels gemäß Anspruch 7 und die Multiplikation mit dem Gleichspannungspegel gemäß Anspruch 8 kombiniert. Jede Schleife hat ihren eigenen Komparator, Fenstergenerator und Filter. Das erlaubt, die Fenster und Filter jeder der Schleifen zu optimieren.
In einer in Anspruch 10 definierten Ausführungsform umfasst der Leistungswandler außerdem ein Strommesselement, das angeordnet ist, einen Strom durch die Drosselspule während einer Zeitdauer zu messen, in welcher der steuerbare Schalter nicht leitend ist. Das Strommesselement kann beispielsweise ein Widerstand, ein Lese-FET oder ein Stromtransformator sein. Das Strommesselement kann in Reihe mit der Drosselspule angeordnet sein oder in Reihe mit einem weiteren steuerbaren Schalter oder einer Diode, die den Strom durch die Drosselspule leitet, wenn der zuerst erwähnte steuerbare Schalter nichtleitend ist.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden deutlich und mit Bezug auf die hiernach beschriebenen Ausführungsformen erklärt.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen:
1 einen Abwärtswandler nach dem Stand der Technik,
2A–2C Wellenformen zur Erklärung der Funktion des Abwärtswandlers nach dem Stand der Technik,
3 eine Ausführungsform eines Leistungswandler gemäß der Erfindung,
4 eine Ausführungsform einer Emulatorschaltung,
5A–5C Wellenformen zur Erklärung der Funktion der in 4 gezeigten Emulatorschaltung,
6 eine Ausführungsform einer anderen Emulatorschaltung,
7A–7B Wellenformen zur Erklärung der Funktion der in 6 gezeigten Emulatorschaltung,
8 eine Ausführungsform einer anderen Emulatorschaltung,
9 eine Ausführungsform eines Mehrphasen-Abwärtswandlers,
10A–10D Wellenformen zur Erklärung der Funktion des in 9 gezeigten Mehrphasen-Abwärtswandlers, und
11 ein elektronisches Gerät, das eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungswandlers umfasst.
Die gleichen Bezugszeichen in verschiedenen Figuren beziehen sich auf die gleichen Elemente, welche die gleiche Funktion ausführen.
1 zeigt einen Abwärtswandler nach dem Stand der Technik. Eine Reihenschaltung des Widerstands R1 und der steuerbaren Schalter CF und SF ist angeordnet, um eine Eingangsgleichspannung VDC zu empfangen. Ein Verbindungspunkt der Schalter CF und SF ist über eine Drosselspule L mit einer Last RL verbunden. Ein Glättungskondensator CL ist parallel zu der Last RL angeordnet. Eine Steuerschaltung CC steuert die Schalter CF und SF mit dem Schaltsignal VC1 beziehungsweise VC2. Die Spannung über der Drosselspule L ist mit VL bezeichnet und der Strom durch die Drosselspule L ist mit IL bezeichnet. Die Spannung an dem Verbindungspunkt der Schalter CF und SF ist VS und die Spannung über der Last RL ist VP. Die Funktion des Abwärtswandlers wird mit Bezug auf die in 2 gezeigten Wellenformen erklärt.
2A–2C zeigen Wellenformen zur Erklärung der Funktion des Abwärtswandlers nach dem Stand der Technik in einem kontinuierlichen Betrieb. 2A zeigt den Strom IL durch die Drosselspule L, 2B zeigt die Steuerspannung VC1, die den Schalter CF steuert, und 2C zeigt die über dem Widerstand R1 gemessene Spannung VSE. Der Schalter CF ist geschlossen, wenn die Steuerspannung VC1 einen hohen Pegel hat. Die Steuerspannung VC2, die den Schalter SF steuert, ist die Steuerspannung VC1 mit invertierter Polarität.
Zum Zeitpunkt t1 öffnet der Schalter SF und der Schalter CF schließt. Die Spannung VL über der Drosselspule L wird gleich dem festen Wert VDC – VP und der Strom IL durch die Drosselspule L nimmt linear zu. Die Steuerung CC sollte den Schalter CF öffnen und den Schalter SF schließen, wenn der Strom IL durch die Drosselspule L einen Referenzpegel IREF zum Zeitpunkt t2 durchläuft, um die Ausgangsspannung VP zu stabilisieren. Nun ist die feste Spannung VP über der Drosselspule L vorhanden und der Strom IL durch die Drosselspule L nimmt linear bis zum Zeitpunkt t3 ab. Tatsächlich sollte der Schalter SF eine kurze Zeit später als zum Zeitpunkt t2, zu dem der Schalter CF geöffnet wird, geschlossen werden.
Aber der Steuerung CC steht keine direkte und ungestörte Darstellung des Stroms IL durch die Drosselspule L zur Verfügung. Die Steuerung CC bestimmt den Abschaltzeitpunkt des Schalters CF durch die Bestimmung, wann die über dem Widerstand R1 gemessene Spannung einen Referenzpegel VREF durchläuft. Zu dem Zeitpunkt t1 ist der Schalter CF geschlossen und ein Strom beginnt, durch den Widerstand R1 zu fließen und die Spannung VSE beginnt, anzuwachsen. Aufgrund parasitärer Effekte benötigt es einige Zeit, bis die Spannung VSE eine gute Darstellung des Stroms IL ist. Die parasitären Effekte werden beispielsweise durch eine parasitäre Kapazität an dem Verbindungspunkt zwischen den Schaltern CF und SF, einer Induktivität der Leitung von dem positiven Pol der Gleichspannung VDC zu diesem Verbindungspunkt und einer parasitären Kapazität an diesem positiven Pol verursacht. Wenn die Einschaltzeit des Schalters CF kurz ist, können die parasitären Effekte immer noch zum Zeitpunkt t2 vorhanden sein. Folglich werden die parasitären Effekte den Abschaltzeitpunkt des Schalters CF beeinflussen und die Stabilisierung der Ausgangsspannung VP stören.
Zum Zeitpunkt t3 beginnt die nächste Wiederhol- oder Schaltzeit T.
Das Tastverhältnis δ der Steuerspannung ist definiert als δ = (t2 – t1)/T oder δ = VP/VDC.
Der Strom IL kann als die Spannung über einem Widerstand R, der in Reihe mit der Drosselspule L oder mit dem Schalter CF angeordnet ist, gemessen werden. Da der Rückwärtswandler durch den Zeitpunkt t3, an dem der gemessene Strom einen Referenzpegel IREF durchläuft, gesteuert wird, um seine Ausgangsspannung VP zu stabilisieren, ist es wichtig, dass dieser Zeitpunkt nicht mit Störungen auf dem echten oder gemessen Strom um den Referenzpegel IREF herum variiert. Die Störungen können durch parasitäre Effekte verursacht sein oder unstetig über die Zeit sein. Diese Störungen haben einen besonders großen Einfluss, wenn das Tastverhältnis δ (die Einschaltzeit des Schalters CF) klein ist.
Ein Aspekt der Erfindung ist darauf gerichtet, den Strom IL in der Drosselspule zu emulieren und den emulierten Strom IE (der die Störungen nicht zeigt) zu verwenden, um den Schalter CF abzuschalten. In einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Strom IL durch die Drosselspule L während der viel längeren Einschaltzeit des Schalters SF gemessen. Die längere Zeit erlaubt es, dass die parasitären Effekte sich beruhigt haben, bevor der gemessene Strom verwendet wird, den emulierten Strom IE zu erzeugen. In dieser Ausführungsform kann der Strom über einen Widerstand R (siehe 3) in Reihe mit dem Hauptstrompfad des Schalters SF oder durch einen Lese-FET, der eine (skalierte) Kopie des Stroms durch den Schalter SF erzeugt, gemessen werden. Anstelle des Schalters SF kann eine Diode D1 verwendet werden.
3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungswandlers. Der Wandler umfasst eine Reihenschaltung eines Schalters CF, eines Widerstands R und einer Gleichrichterdiode D1, die gekoppelt sind, um eine Eingangsgleichspannung VDC, die eine gleichgerichtete Netzspannung sein kann, zu empfangen. Die Drosselspule LP ist parallel zu der Reihenschaltung aus dem Widerstand R und dem Gleichrichter D1 angeordnet und ist die Primärwicklung eines Transformators TI, der eine Sekundärwicklung LS hat. Die Sekundärwicklung LS liefert über einen Gleichrichter D2 eine Ausgangsspannung VP an die Parallelanordnung der Last RL und eines Glättungskondensators CL. Die Schaltersteuerung 1 steuert den Schalter CF, mit einer Wiederholzeit T und einem Tastverhältnis δ ein- und auszuschalten. Der Gleichrichter D1 leitet den Strom IL, wenn der Schalter CF nichtleitend ist.
Eine Schaltung 10 misst den Strom durch den Gleichrichter D1 und erzeugt ein Stromsignal CS, das den Strom IL durch die Primärwicklung LP repräsentiert. Das Stromsignal CS ist die Spannung über dem Widerstand R. Im Prinzip ist es auch möglich, den Strom durch den Schalter CF oder den Strom durch die Primärwicklung LP zu messen.
In diesen Situationen sollte der Widerstand in Reihe mit dem Schalter CF oder der Primärwicklung LP angeordnet sein. Aber wenn das Tastverhältnis δ kurz ist und/oder die Störungen in dem Strom während der Einschaltzeit des Schalters CF während der gesamten Einschaltzeit des Schalters CF vorhanden sind, könnte es unmöglich sein, einen Abschnitt des gemessenen Stroms zu finden, der verwendet werden kann, um ihn mit dem emulierten Signal IE zu vergleichen, um das emulierte Signal IE zu erzeugen, das dem tatsächlichen Strom IL durch die Primärwicklung LP ausreichend genau gleicht. Es ist auch möglich, einen FET zu verwenden, um den Strom zu messen. Der Generator 2 empfängt die Timing-Information TI und ein Steuersignal VD und liefert das emulierte Signal IE. Der Komparator 3 vergleicht das emulierte Signal IE mit dem Stromsignal CS und liefert ein Fehlersignal E. Das Fehlersignal E wird von der Generatorsteuerung 4 verarbeitet, um das Steuersignal VD zu erzeugen.
Die Timing-Information TI umfasst Information, die erforderlich ist, um das emulierte Signal IE, das dem Stromsignal CS so weit wie möglich gleicht, erzeugen zu können. Das Steuersignal VD steuert eine Eigenschaft des emulierten Signals IE, beispielsweise die Amplitude oder den Gleichspannungspegel. In einem Abwärtswandler ist beispielsweise der Strom durch die Primärwicklung LP nahezu ein Sägezahnsignal. Das emulierte Signal IE kann durch Integrieren eines Rechtecksignals erhalten werden, welches das gleiche Tastverhältnis δ und die gleiche Wiederholzeit T wie der Strom IL hat. Das Rechtecksignal kann das Schaltsignal VC1 des Schalters CF oder die Spannung VS sein. Es ist auch möglich, das Sägezahnsignal basierend auf der Wiederholzeit T und dem Tastverhältnis δ direkt zu erzeugen. Also umfasst die Tming-Information TI die Information, um das Rechtecksignal oder das Sägezahnsignal erzeugen zu können, oder die Timing-Information TI ist das Rechtecksignal.
Der Komparator 3 kann das emulierte Signal IE von dem Stromsignal CS subtrahieren.
Der Generator 2, der Komparator 3 und die Generatorsteuerung 4 bilden eine Rückkopplungsemulatorschaltung zum Erzeugen eines emulierten Signals IE, das dem Stromsignal CS in mindestens einer Eigenschaf gleicht.
In der in 3 gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Transformator TI verwendet und der Leistungswandler arbeitet in einem diskontinuierlichem Betrieb. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Transformator durch eine Drosselspule ersetzt, wie in 1 gezeigt, und der Wandler arbeitet in einem kontinuierlichen Betrieb. Die Diode D1 ist vorzugsweise ein steuerbarer Schalter wie in 1 gezeigt.
4 zeigt eine Ausführungsform einer Emulatorschaltung. Eine Schaltung 5 multipliziert die Rechteckspannung VS mit einem konstanten Faktor K2, um die Timing-Information TI als eine Rechteckspannung TI zu liefern. Normalerweise ist die Multiplikation ein Anzapfen (da der Faktor kleiner als 1 ist), um eine Rechteckspannung TI mit einer viel kleineren Amplitude als die Amplitude der Spannung VS zu erhalten. Der Generator 2 umfasst einen Subtrahierer 20 und einen Integrator 21. Der Subtrahierer 20 subtrahiert das Gleichspannungssteuersignal VO (das Signal VD in 3) von der Rechteckspannung TI, um ein Gleichspannungspegel-angepasstes Rechtecksignal ASW zu erhalten. Der Integrator 21 integriert das angepasste Rechtecksignal ASW, um das emulierte Signal IE zu liefern. Der Komparator 3 vergleicht das emuliere Signal IE mit dem Stromsignal CS, um das Fehlersignal E zu liefern, das den Unterschied zwischen dem Stromsignal CS und dem emulierten Signal IE anzeigt.
Die Generatorsteuerung 4 umfasst eine Timing-Schaltung 40, die ein Zeitfenster erzeugt, und ein Filter 41, welches das mit Fenstern versehene Fehlersignal WE empfangt und das Steuersignal VO liefert. Die Timing-Schaltung 40 umfasst eine Schaltung 401, die das Fehlersignal E außerhalb des Fensters mit null und innerhalb des Fensters mit einer Konstante ungleich null multipliziert. Auf diese Weise erzeugt die Timing-Schaltung 40 ein Zeitfenster innerhalb dessen das Fehlersignal E für das Steuersignal VO relevant ist. Folglich hat das Fehlersignal E außerhalb des Fensters keinen Einfluss auf die Steuerschleife. Es ist auch möglich, nur innerhalb des Fensters das Stromsignal CS mit dem emulierten Signal IE zu vergleichen, sodass das Fehlersignal E außerhalb des Fensters null ist.
5A–5C zeigen Wellenformen zum Erläutern der in 4 gezeigten Emulatorschaltung. 5A zeigt das emulierte Signal IE, 5B zeigt das Stromsignal CS und 5C zeigt das Fehlersignal E. Es wird eine instabile Situation gezeigt, in der das Kontrollsignal VO eine Gleichspannung mit einem relativ niedrigen Wert ist. Das emuliere Signal IE ist das Integral der Differenz des Rechtecksignals IT und des Gleichspannungspegels VO. Der Gleichspannungspegel VO gibt Anlass zu einer linear anwachsenden Komponente VO' in dem emulierten Signal IE. Das Rechtecksignal IT verursacht die sägezahnförmige Wellenform. Das emulierte Signal IE ist die Überlagerung der sägezahnförmigen Wellenform und der Komponente VO'.
Zum Zeitpunkt t10 ist der Schalter CF geschlossen und der Strom IL durch die Primärwicklung LP beginnt, linear anzuwachsen. Wenn der in 3 gezeigte Widerstand R1 verwendet wird, ist während dieser Zeitdauer das Stromsignal CS null Wenn der Strom in der Primärwicklung gemessen würde, wäre das Stromsignal CS eine linear anwachsende Wellenform. Zum Zeitpunkt t11 wird der Schalter CF geöffnet, die Diode D1 (in 3, oder der Schalter SF in 1) beginnt zu leiten und der Strom IL in der Primärwicklung LP beginnt, in einer linearen Weise abzunehmen, was durch das linear abnehmende Stromsignal CS widergespiegelt ist. Das Überschwingen aufgrund der parasitären Effekte ist gezeigt. Dieser Zyklus wiederholt sich in jedem Zeitintervall T: zu den Zeitpunkten t14 und t18 wird der Schalter CF wieder geschlossen und zu den Zeitpunkten t15 und t19 wird der Schalter CF wieder geöffnet. In dem ersten gezeigten Zeitintervall T beginnt das Fenster W1 zu dem Zeitpunkt t12 und dauert bis zu dem Zeitpunkt t13, in dem nächsten Zeitintervall beginnt das Fenster W1' zu dem Zeitpunkt t16 und dauert bis zu dem Zeitpunkt t17. Innerhalb der Fenster W1 und W1' ist das Fehlersignal E die Differenz des Stromsignals CS und des emulierten Signals IE. Außerhalb der Fenster W1 und W1' ist das Fehlersignal E für die Bestimmung des Steuersignals VO nicht relevant.
Das Steuersignal VO wird auf dem Fehlersignal E basierend gesteuert, sodass das emulierte Signal IE innerhalb der Fenster W1 und W1' dem Stromsignal CS so gleich wie möglich wird. In der in 4 gezeigten Ausführungsform der Emulatorschaltung ist das Steuersignal nahezu ein Gleichspannungspegel, der durch Filtern des Fehlersignals E durch das Filter 41 innerhalb des durch die Timing-Schaltung 40 erzeugten Fensters W1, W1' erhalten wird. Die Timing-Schaltung 40 ist für die Erfindung nicht wesentlich. Die Störungen auf dem emulierten Signal IE werden nur aufgrund des Filters 41 geringer als auf dem gemessenen Stromsignal CS. Vorzugsweise aber erzeugt die Timing-Schaltung 40 ein Zeitfenster W1, W1', das ausgewählt wird, um das emulierte Signal IE während einer Zeitdauer, wo das Stromsignal CS nicht gestört ist, mit dem Stromsignal CS zu vergleichen.
Der steuernde Effekt der Steuerspannung VO ist in 5A nicht gezeigt. Zu dem Zeitpunkt tl3 ist das Fehlersignal E so verfügbar, wie es innerhalb des Fensters W1 bestimmt wurde. Der große positive Wert des Fehlersignals E zeigt an, dass der Wert des emulierten Signals IE zu niedrig ist. Folglich sollte der Gleichspannungspegel der Steuerspannung VO verringert werden, sodass die Gleichspannungskomponente der angepassten Rechteckspannung ASW zunimmt und so das emulierte Signal IE schneller zunimmt als in 5A gezeigt. Bei dem korrekten Gleichspannungswert der Steuerspannung VO, innerhalb des Fensters, ist das emulierte Signal IE gleich dem Stromsignal CS und das Fehlersignal E ist null.
Das Fenster W1, W1' sollte so ausgewählt werden, dass die Störungen aufgrund der parasitären Effekte außerhalb des Fensters W1, W1' liegen. Bei niedrigen Lasten (hohen Werten von RL) kann der Strom IL innerhalb des Zeitintervalls zwischen t11 und t14 negativ werden. In solchen Leistungswandlern sollte die Diode D1 ein steuerbarer Schalter SF sein, der in der Lage ist, Ströme in zwei Richtungen zu leiten, wie z.B. ein MOSFET. Vorzugsweise wird das Fenster W1, W1' so nah wie möglich an dem Zeitpunkt t11 gewählt, wenn das Stromabtasten nicht in der Lage ist, negative Ströme nachzuweisen.
6 zeigt eine Ausführungsform einer anderen Emulatorschaltung. Eine Schaltung 5 multipliziert die Rechteckspannung VS mit einem konstanten Faktor K2, um die Timing-Information TI als eine Rechteckspannung TI zu liefern. Normalerweise ist die Multiplikation ein Anzapfen (da der Faktor kleiner als 1 ist), um eine Rechteckspannung TI mit einer viel kleineren Amplitude als die Amplitude der Spannung VS zu erhalten.
Der Generator 2 umfasst einen Multiplizierer 22 und einen Integrator 21. Der Multiplizierer 22 multipliziert das Gleichspannungssteuersignal VA (das Signal VD in 3) mit der Rechteckspannung TI, um ein Amplituden-angepasstes Rechtecksignal ASW zu erhalten. Der Integrator 21 integriert das angepasste Rechtecksignal ASW, um das emulierte Signal IE zu liefern. Der Komparator 3 vergleicht das emulierte Signal IE mit dem Stromsignal CS, um das Fehlersignal E zu liefern, das den Unterschied zwischen dem Stromsignal CS und dem emulierten Signal IE anzeigt.
Die Generatorsteuerung 4 umfasst eine Timing-Schaltung 42, die ein Zeitfenster erzeugt, und ein Filter 43, welches das mit Fenstern versehene Fehlersignal WE empfängt und das Steuersignal VA liefert. Auf diese Weise erzeugt die Timing-Schaltung 42 ein Zeitfenster, innerhalb dessen das Fehlersignal E für das Steuersignal VA relevant ist. Es ist auch möglich, nur innerhalb des Fensters das Stromsignal CS mit dem emulierten Signal IE zu vergleichen, sodass das Fehlersignal E außerhalb des Fensters null ist.
7A und 7B zeigen Wellenformen zum Erläutern der in 6 gezeigten Emulatorschaltung. 7A zeigt das emulierte Signal IE als eine gestrichelte Sägezahnwellenform und das Stromsignal CS als die durchgezogene Linie. Nur der relevante Teil des Stromsignals CS ist gezeigt. 7B zeigt das Fehlersignal E. Das Fehlersignal E ist nur innerhalb des Zeitfensters W2 relevant. Das Fehlersignal E ist so lange nicht null, wie die Amplituden des emulierten Signals IE und des Stromsignals CS nicht gleich sind. Ein Fehlersignal E ungleich null wird durch das Filter 43 gefiltert, um eine im Wesentlichen Gleichspannungspegel-Steuerspannung VA zu erhalten. Wenn die Amplitude des emulierten Signals IE größer als die Amplitude des Stromsignals CS ist, verringert das Fehlersignal E den Gleichspannungspegel der Steuerspannung VA. Folglich wird das Rechtecksignal IT mit einer kleineren Konstante multipliziert und so wird die Amplitude des emulierten Signals IE kleiner. Die stabile Situation ist erreicht, wenn das emulierte Signal IE und das Stromsignal CS innerhalb des Fensters W2 gleich sind und das Fehlersignal E null ist.
8 zeigt eine Ausführungsform einer anderen Emulatorschaltung. Die in 8 gezeigte Ausführungsform ist eine Kombination der in 4 und 6 gezeigten Ausführungsformen. Sowohl die Rückkopplungsschleife, die für einen korrekten Gleichspannungspegel des emulierten Signals IE sorgt, als auch die Rückkopplungsschleife, die für die korrekte Amplitude des emulierten Signals IE sorgt, sind vorhanden.
Die Emulatorschaltung umfasst eine Schaltung 5, welche die Rechteckspannung VS mit einem konstanten Faktor K2 multipliziert, um die Timing-Information TI als eine Rechteckspannung TI zu liefern. Normalerweise ist die Multiplikation ein Anzapfen, um eine Rechteckspannung TI mit einer viel kleineren Amplitude als die Amplitude der Spannung VS zu erhalten.
Der Generator 2 umfasst einen Subtrahierer 20, einen Multiplizierer 22 und einen Integrator 21. Der Subtrahierer 20 subtrahiert das Gleichspannungssteuersignal VO von der Rechteckspannung TI, um ein Gleichspannungspegel-angepasstes Rechtecksignal ASW1 zu erhalten. Der Multiplizierer 22 multipliziert das Gleichspannungssteuersignal VA mit dem angepassten Rechtecksignal ASW1, um ein Amplituden-angepasstes Rechtecksignal ASW2 zu erhalten. Der Integrator 21 integriert das angepasste Rechtecksignal ASW2, um ein integriertes Signal VE zu liefern. Die Emulatorschaltung umfasst außerdem einen Spannung/Strom-Wandler 6, der das integrierte Signal VE, das eine Spannung repräsentiert, mit einem konstanten Faktor, um das emulierte Signal IE, das einen Strom repräsentiert, zu erhalten. Das auf diese Weise erzeugte emulierte Signal IE kann direkt mit dem Stromsignal CS, das den Strom in der Primärwicklung LP repräsentiert, verglichen werden. Der Stromwandler 6 ist nicht notwendig, wenn das Stromsignal richtig skaliert wird, um eine mit dem integrierten Signal VE vergleichbare Spannung darzustellen.
Der Komparator 3 vergleicht das emulierte Signal IE mit dem Stromsignal CS, um ein Fehlersignal E2 zu liefern, das den Unterschied zwischen dem Stromsignal CS und dem emulierten Signal IE anzeigt. Der Komparator 30 vergleicht das emulierte Signal IE mit dem Stromsignal CS, um ein Fehlersignal E1 zu liefern, das den Unterschied zwischen dem Stromsignal CS und dem emulierten Signal IE anzeigt. Es ist auch möglich, einen Komparator anstelle der zwei Komparatoren 3 und 30 zu verwenden. Wenn ein Komparator verwendet wird, verwenden beide Rückkopplungsschleifen dasselbe Fehlersignal.
Die Generatorsteuerung 4 umfasst eine Timing-Schaltung 40, die ein Zeitfenster W1 erzeugt, ein Filter 41, welches das mit Fenstern versehene Fehlersignal WE1 empfängt und das Steuersignal VO liefert, eine Timing-Schaltung 42, die ein Zeitfenster W2 erzeugt, und ein Filter 43, welches das mit Fenstern versehene Fehlersignal WE2 empfängt und das Steuersignal VA liefert.
Obwohl in einer Leistungsquelle im kontinuierlichen Betrieb die Anwesenheit einer Gleichspannungs-Rückkopplungsschleife alleine ausreicht, um das emulierte Signal IE zu erzeugen, das eine gute Darstellung des Stroms durch die Drosselspule IL ist, hat die Amplituden-Rückkopplungsschleife den Vorteil, dass die Toleranzen der Werte der Komponenten in der Schleife automatisch kompensiert werden. In Leistungsquelle im diskontinuierlichen Betrieb ist der Gleichspannungspegel kein Thema und die Amplituden-Rückkopplungsschleife alleine reicht aus, das emulierte Signal IE zu erzeugen.
Obwohl zwei Komparatoren 3, 30, zwei Fenstergeneratoren 40, 42 und zwei Filter 41, 43 gezeigt werden, ist es möglich, denselben Komparator sowohl für die Gleichspannungsschleife als auch die Amplitudenschleife zu verwenden. Es ist auch möglich, denselben Fenstergenerator und dasselbe Filter für beide Schleifen zu verwenden. Aber das Verwenden separater Fenster 40, 42 und separater Filter 41, 43 erlaubt eine bessere Leistungsfähigkeit der Schleifen.
Die beste Wahl für das Fenster 40 wäre symmetrisch um den Kreuzungspunkt TCR des emulierten Signals IE und des Stromsignals CS herum, sodass ein Gleichspannungsoffset den niedrigsten Einfluss auf die Steuerung der Schleife hat. Die beste Wahl für das Fenster 42 wäre so weit wie möglich entfernt von dem Kreuzungspunkt TCR, um den größten Einfluss der Amplitudendifferenz zwischen dem emulierten Signal IE und dem Stromsignal CS zu erhalten.
Aber wenn der Kreuzungspunkt nicht im Voraus extrapoliert wird, kann das Fenster beginnen, wenn der Kreuzungspunkt TCR festgestellt ist und kann eine feste Dauer haben.
9 zeigt eine Ausführungsform eines Mehrphasen-Abwärtswandlers.
Der erste Abwärtswandler umfasst die FETs CF, SF und SFE1 und die Drosselspule L. Die FETs CF und SF sind in Reihe angeordnet, um die Eingangsgleichspannung VDC zu empfangen. Die Grenzschicht der FETs CF und SF ist über eine Drosselspule L an die Last RL gekoppelt. Der FET SFE1 ist angeordnet, einen Abtaststrom IS1 zu liefern, der ein Maß für den Strom in dem Drain-Source-Pfad des FET SF ist.
Der zweite Abwärtswandler umfasst die FETs CFF, SFF und SFE2 und die Drosselspule LF. Die FETs CFF und SFF sind in Reihe angeordnet, um die Eingangsgleichspannung VDC zu empfangen. Die Grenzschicht der FETs CF und SF ist über eine Drosselspule LF an die Last RL gekoppelt. Der FET SFE2 ist angeordnet, einen Abtaststrom IS1 zu liefern, der ein Maß für den Strom in dem Drain-Source-Pfad des FET SFF ist.
Ein Glättungskondensator CL ist parallel zur Last RL angeordnet.
Eine Schaltsteuerung 1 liefert periodische Schaltsignale VC1, VC2, VC3, VC4 an die FETs CF, SF, CFF beziehungsweise SFF. Die FETs SFE1 und SFE2 werden durch die Schaltsignale VC2 beziehungsweise VC4 gesteuert.
10A–10D zeigen Spannungswellenformen zum Erklären der Funktion des Mehrphasen-Abwärtswandlers in 9. 10A, 10B, 10C, 10D zeigen die Schaltsignale VC1, VC2, VC3 beziehungsweise VC4. Alle Schaltsignale haben eine Wiederholzeit (T) und ein Tastverhältnis (δ). Die Schaltsignale VC3 und VC4 sind in Bezug auf die Schaltsignale VC1 und VC2 phasenverschoben. Folglich unterscheiden sich die Einschaltzeiten der Schalter CF und CFF und das Brummen an der Last RL nimmt ab.
11 zeigt ein elektronisches Gerät, das eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungswandlers umfasst. Als Beispiel wird das elektronische Gerät zu einem Displaygerät wie ein Fernsehempfänger oder Computermonitor erklärt. Aber der erfindungsgemäße Leistungswandler kann in anderen elektronischen Geräten wie Audiogeräten, Computern oder Mobiltelefonen verwendet werden.
Die Signalverarbeitungsschaltung 100 empfängt ein Eingangsvideosignal IV und liefert ein Display-Videosignal DV an eine Displayeinrichtung 101. Die Displayeinrichtung kann z.B. eine Kathodenstrahlröhre oder ein Matrix-Display sein. Der erfindungsgemäße Leistungswandler 103 empfängt von einem Gleichrichter 102 eine Eingangsgleichspannung VDC und liefert die Ausgangsspannung VP an die Displayeinrichtung 101. Der Gleichrichter 102 richtet die Netzspannung MV gleich. Wenn das elektronische Gerät bat teriebetrieben ist, ist der Gleichrichter 102 nicht notwendig und die Batterie liefert die Eingangsgleichspannung VDC.
Es sei bemerkt, dass die oben erwähnten Ausführungsformen die Erfindung eher erläutern als sie zu limitieren, und dass Fachleute in der Lage sein werden, viele alternative Ausführungsformen zu designen, ohne von dem Rahmen der angehängten Ansprüche abzuweichen.
Anstelle des Schalters CF und der Diode D1 in 3 ist es möglich, die zwei in 1 gezeigten Schalter CF und SF zu verwenden.
Der Leistungswandler kann in einem kontinuierlichen Betrieb oder in einem diskontinuierlichen Betrieb arbeiten. Ein diskontinuierlicher Betrieb hat den Vorteil, dass die Minimalleistung verringert werden kann, was in tragbaren Anwendungen attraktiv ist.
In einem Leistungswandler im kontinuierlichen Betrieb ist die Gleichspannungspegelschleife erforderlich, um ein Abdriften des emulierten Signals IE zu verhindern, wenn die Amplitude nicht exakt gleich der Amplitude des Stromsignals CS ist. In einem Leistungswandler im diskontinuierlichen Betrieb ist die Gleichspannungsschleife von geringerem Wert, da der Strom IL jeden Zyklus auf einen definierten Wert nahe null limitiert wird und es nicht möglich ist, dass ein Gleichspannungsterm abdriftet. Aber noch immer kann die Gleichspannungsschleife in einem Leistungswandler im diskontinuierlichen Betrieb verwendet werden, um die Genauigkeit des emulierten Signals zu verbessern. In einem Leistungswandler im kontinuierlichen Betrieb muss der Integrator jeden Zyklus zurückgesetzt werden, um das emulierte Signal IE auf null zurückzusetzen, wenn beide Schalter CF und SF (siehe 1) ausgeschaltet sind.
Die Gleichspannungsschleife kann durch ein festes Eingangssignal ersetzt werden, wenn ein Fehler in der Amplitude des emulierten Stroms IE und des Stromsignals CS akzeptiert wird.
In der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der gemessenen Strom (dargestellt durch das Stromsignal CS) mit einem emulierten Signal IE verglichen. Sowohl das Stromsignal CS als auch das emulierte Signal IE können ein Strom oder eine Spannung, die einen Strom darstellt, sein.
In den Ansprüchen sollten jegliche in Klammern gesetzte Bezugszeichen nicht aufgefasst werden, als würden sie den Anspruch limitieren. Das Wort „umfasst" schließt nicht die Anwesenheit von anderen als die in einem Anspruch aufgelisteten Ele mente oder Schritte aus. Die Erfindung kann mittels Hardware, die mehrere getrennte Elemente umfasst, und mittels eines passend programmierten Computers implementiert werden. In dem Anordnungs-Anspruch, der mehrere Mittel auflistet, können mehrere dieser Mittel durch ein und dasselbe Element ausgeführt sein. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in untereinander verschieden abhängigen Ansprüchen vorgetragen sind, indiziert nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht zum Vorteil verwendet werden kann.

Claims

Leistungswandler, der Folgendes umfasst: eine Drosselspule (LP) und einen steuerbaren Schalter (CF), der an die Drosselspule (LP) gekoppelt ist, eine Schaltersteuerung (1) zum Liefern eines periodischen Schaltsignals (VC1) mit einer Wiederholzeit (T) und einem Tastverhältnis an den steuerbaren Schalter (CF), um einen periodischen Spulenstrom (IL) durch die Drosselspule (LP) zu erzeugen, einen Generator (2) zum Erzeugen eines emulierten Signals (IE), das auf einer Timing-Information (TI) basiert, welche die Wiederholzeit und das Tastverhältnis darstellt, um ein Stromsignal (CS) zu emulieren, das den Spulenstrom repräsentiert, einen Komparator (3) zum Vergleichen des emulierten Signals (IE) mit dem Stromsignal (CS), um ein Fehlersignal (E) zu erhalten, und eine Generatorsteuerung (4) zum Empfangen des Fehlersignals (E), um ein Steuersignal zum Anpassen einer Eigenschaft des emulierten Signals (IE) an den Generator (2) zu liefern, damit diese nahezu gleich einer Eigenschaft des Stromsignals (CS) wird.
Leistungswandler nach Anspruch 1, in dem der Leistungswandler außerdem Mittel (5) zum Liefern der Timing-Information (TI) mit einem Rechtecksignal, das die Wiederholzeit und das Tastverhältnis hat, umfasst und der Generator Mittel (20, 22) zum Empfangen eines Steuersignals (VD, VO, VA), um einen Gleichspannungspegel oder eine Amplitude des Rechtecksignals anzupassen, um ein angepasstes Rechtecksignal (ASW) zu liefern, und einen Integrator zum Integrieren des angepassten Rechtecksignals, um das emulierten Signal (IE) zu liefern, umfasst.
Leistungswandler nach Anspruch 1, in dem die Generatorsteuerung (4) einen Filter (40, 42) zur Tiefpassfilterung des Fehlersignals (E) umfasst, um ein gefiltertes Fehlersignal zu erhalten, das an die Generatorsteuerung (4) geliefert wird.
Leistungswandler nach Anspruch 1, in dem die Generatorsteuerung (4) Timing-Mittel (401) zum Erzeugen eines Zeitfensters (W1, W1'), das kürzer als die Wiederholzeit ist, umfasst, um den Generator (2) nur innerhalb des Fensters (W1, W1') mit dem Fehlersignal anzusteuern.
Leistungswandler nach Anspruch 4, in dem die Timing-Mittel einen Fehlersignal-Multiplizierer (401) umfassen, um das Fehlersignal (E) außerhalb des Fensters (W1, W1') mit null und innerhalb des Fensters (W1, W1') mit einer Konstante ungleich null zu multiplizieren.
Leistungswandler nach Anspruch 1, in dem die Generatorsteuerung (4) Timing-Mittel (401) zum Erzeugen eines Zeitfensters (W1, W1'), das kürzer als die Wiederholzeit ist, umfasst, um den Komparator (3) so anzusteuern, dass er nur innerhalb des Fensters (W1, W1') aktiv ist.
Leistungswandler nach Anspruch 2, in dem die Mittel zum Anpassen eines Gleichspannungspegels oder einer Amplitude des Rechtecksignals einen Addierer (20) umfassen, um einen Gleichspannungspegel zu dem Rechtecksignal zu addieren.
Leistungswandler nach Anspruch 2, in dem die Mittel zum Anpassen eines Gleichspannungspegels oder einer Amplitude des Rechtecksignals einen Multiplizierer (22) umfassen, um das Rechtecksignal mit einem Gleichspannungspegel zu multiplizieren.
Leistungswandler nach Anspruch 1, in dem der Leistungswandler außerdem Mittel zum Liefern der Timing-Information (TI) mit einem Rechtecksignal, das die Wiederholzeit und das Tastverhältnis hat, umfasst und der Generator einen Addierer (20), um einen Gleichspannungspegel (V0, VA) zu dem Rechtecksignal zu addieren, und einen Multiplizierer (22), um das Rechtecksignal mit einem Gleichspannungspegel zu multiplizieren, um ein angepasstes Reckecksignal (ASW1) zu erhalten, und einen Integrator (21) zum Integrieren des angepassten Rechtecksignals, um das emulierte Signal (IE) zu erhalten, umfasst, wobei der Komparator (3) angeordnet ist, das emulierte Signal (IE) mit dem Stromsignal (CS) zu vergleichen, um ein erstes Fehlersignal (E2) zu erhalten, der Leistungswandler außerdem einen weiteren Komparator (30) zum Vergleichen des emulierten Signals (IE) mit dem Stromsignal (CS) umfasst, um ein zweites Fehlersignal (E1) zu erhalten, und die Generatorsteuerung (4) Folgendes umfasst: erste Timing-Mittel (42) zum Erzeugen eines ersten Zeitfensters (W1), zweite Timing-Mittel (40) zum Erzeugen eines zweiten Zeitfensters (W2), wobei sowohl das erste Zeitfenster (W1) als auch das zweite Zeitfenster (W2) kürzer als die Wiederholzeit (T) sind, ein erstes Filter (43) zum Filtern des ersten Fehlersignals (E2, WE2) nur innerhalb des ersten Fensters (W1), um ein erstes gefiltertes Fehlersignal (VA) an den Multiplizierer (22) zu liefern, und ein zweites Filter (41) zum Filtern des zweiten Fehlersignals (E1, WE1) nur innerhalb des zweiten Fensters (W2), um ein zweites gefiltertes Fehlersignal (V0) an den Addierer (20) zu liefern.
Leistungswandler nach Anspruch 1, der außerdem ein Strommesselement (10) umfasst, das angeordnet ist, einen Strom durch die Drosselspule (LP) während einer Zeitdauer zu messen, in welcher der steuerbare Schalter (CF) nicht leitend ist.
Leistungswandler nach Anspruch 1, in dem der Leistungswandler einen Abwärtswandler umfasst und die Schaltersteuerung (1) angepasst ist, den Abwärtswandler in einem kontinuierlichen Betrieb zu steuern.
Mehrphasen-Abwärtswandler mit einem Leistungswandler nach Anspruch 1, wobei der steuerbare Schalter (CF) und die Drosselspule (LP) in Reihe zwischen einer Eingangsgleichspannung (VDC) und einer Last (RL) angeordnet sind, der Mehrphasen-Abwärtswandler außerdem eine Reihenschaltung eines weiteren steuerbaren Schalters (SF) und einer weiteren Drosselspule umfasst, wobei die Reihenschaltung zwischen der Eingangsgleichspannung (VDC) und der Last (RL) angeordnet ist, und die Schaltersteuerung (1) angepasst ist, ein weiteres periodisches Schaltsignal (VC2) an den weiteren steuerbaren Schalter (CF) zu liefern, wobei das erste erwähnte Schaltsignal und das weitere Schaltsignal zeitverschobene Flanken haben.