EP2526614A2 - Digitaler integrierter ansteuer- und regelschaltkreis für getaktete energieversorgungseinrichtungen - Google Patents

Digitaler integrierter ansteuer- und regelschaltkreis für getaktete energieversorgungseinrichtungen

Info

Publication number
EP2526614A2
EP2526614A2 EP10796326A EP10796326A EP2526614A2 EP 2526614 A2 EP2526614 A2 EP 2526614A2 EP 10796326 A EP10796326 A EP 10796326A EP 10796326 A EP10796326 A EP 10796326A EP 2526614 A2 EP2526614 A2 EP 2526614A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control circuit
configuration
drive
digital integrated
integrated drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10796326A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Fritz
Heiko Schall
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erbe Elecktromedizin GmbH
Original Assignee
Erbe Elecktromedizin GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Erbe Elecktromedizin GmbH filed Critical Erbe Elecktromedizin GmbH
Publication of EP2526614A2 publication Critical patent/EP2526614A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/157—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with digital control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
    • H02M3/24—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/28—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC
    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33515—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with digital control

Definitions

  • the invention relates to a digital integrated drive and control circuit according to the preamble of claim 1.
  • Control and regulating circuits of the type mentioned here are known and are generally referred to as “IC controllers.”
  • Clocked power supply devices also called “switch mode power supplies", such as flyback converters, forward converters or boost converters (HSS) and step-down converter (TSS) need
  • switch mode power supplies such as flyback converters, forward converters or boost converters (HSS) and step-down converter (TSS)
  • HSS boost converter
  • TSS step-down converter
  • Such a drive and control circuit for driving power semiconductors such as FETs or IGBTs. Since the drive and control circuit usually controls the gate voltage of the power semiconductors, it is also referred to as a "gate driver.”
  • Power factor corrections (PFC) usually require a drive and control circuit
  • Control and regulating circuit of the type of current and voltage curve of the power supply device addressed here are regulated.
  • PFC Power Factor Corrector
  • the multiplier also has circuit imperfections from the external one Wiring must be considered.
  • a change in the filter or controller constants during the product life often means a layout change of the board, which should be avoided.
  • Object of the present invention is therefore a driving and
  • Power supply device allows.
  • Power supplies according to the invention has multiple inputs and multiple outputs, as well as a digital interface.
  • the drive and control circuit can be configured via a configuration device such that by means of the
  • Configuration device preconfigured controller and filter units and other functions are selected and parameterized and passed through the digital interface to the control and regulating circuit, where the configurations
  • the digital integrated drive and control circuit has the following input interfaces:
  • V IST actual voltage
  • V LI N E mains voltage
  • Synchronization interface for the transistor switching edges (SYNC_IN,
  • the digital integrated drive and control circuit preferably has at least the following output interfaces:
  • the digital integrated drive and control circuit for clocked power supply devices proposed here, in contrast to an analog embodiment of such a drive and control circuit, it is advantageously possible to configure the drive and control circuit via an external configuration device. It does not have to be programmed. Due to the limited number of input interfaces and output interfaces, a particularly simple embodiment of the drive and control circuit is still provided.
  • the drive and control circuit operates in current mode operation.
  • the configuration device is stored as a computer program on a PC and in this way allows easy access by a developer to a graphical user interface, by means of which the parameters can be changed in a simple manner.
  • the drive and control circuit is thus preferably not programmed, but exclusively configurable, so that a developer does not need to make programming of the IC. Simple operation of the configuration device is sufficient to make changes to the drive and control circuit, in particular preconfigured controller and filter units and other functions
  • Control circuit for controlling a clocked power supply device.
  • Configuration settings made by a developer by means of the configuration device are, as stated, transmitted via a digital interface to the drive and control circuit, where they are preferably permanently stored.
  • the configuration device By means of the configuration device, a plurality of
  • the figure shows a schematic representation of a purely exemplary power supply device 1.
  • the operation of such power supply devices is well known and should therefore not be discussed in detail here. It is crucial that for the control of switching elements 2, in particular of power semiconductors, which are designed here as MOSFETs, a control by means of a suitable drive and control circuit 3 must be made.
  • the outputs AI, Bl, A2, B2 of the drive and control circuit 3 are for this purpose with the inputs of the gate terminals of the power semiconductors or (MOS) FETs
  • the drive and control circuit 3 is a digital integrated drive and control circuit, which is configurable by means of a configuration device 5.
  • the drive and control circuit 3 is therefore not programmed as usual by means of a programming language, but it can be easily make changes by means of the configuration device 5 depending on the application. This can be done, for example, by means of a graphical user interface (GUI).
  • GUI User interface
  • the configuration device 5 is preferably designed as a computer program and stored on a storage medium of a computer.
  • Configuration device 5 preconfigured controller and filter units and other functions can be selected and parameterized.
  • the integrated drive and control circuit 3 preferably operates in the current mode.
  • a clocked energy supply device (“switch mode power supply”) is created by the four switching elements 2 or AI, B1, A2, B2, which are here designed as FETs by way of example has one or two or even more than four power semiconductors 2.
  • the drive and control circuit 3 according to the invention can interact with almost any number of switching elements.
  • the timing of the switching elements 2 is controlled by means of the drive and control circuit 3. In this way, the current and voltage curves in the
  • the configuration settings made by the configuration device 5 are preferably transmitted to the drive and control circuit via a digital interface such as SDI (Serial Peripheral Interface) or JTAG (Joint Test Action Group) or the like.
  • the configuration settings are then preferably permanently stored in the drive and control circuit 3.
  • the drive and control circuit according to the invention is therefore not programmed, but only preconfigured regulator and filter units and other functionalities are selected and parameterized and then transferred to the drive and control circuit.
  • the configuration may include, for example, the selection of the circuit type.
  • This can be, for example, a boost converter, buck converter, flyback converter, PFC, SEPIC or a forward converter.
  • a boost converter for example, buck converter, flyback converter, PFC, SEPIC or a forward converter.
  • the drive and control circuit 3 according to the invention can thus interact with any power supply device.
  • phase-shift drive i. a phase-offset control of parallel inductive branches, in particular in the control of HSS, TSS and PFC be provided. It is also conceivable to configure the switching frequency or the bandwidth of a possibly desired spread spectrum. Furthermore, the PWM control limit DMIN, DMAX can be selected and a dead time between an upper and a lower switching element 2 can be provided.
  • controller 7 may be made, which may be, for example, a P, PI or a PID controller.
  • the controller may have a low-pass response. If a potential separation 9 is provided, as shown in the figure, also a time constant bridging of the voltage regulator 7 can be provided for commissioning or for external regulation.
  • a soft start configuration can be done or a
  • I IS T Mains voltage for PFC: V L INE; Temperature: TEMP; the synchronization of the transistor switching edges: SYNC_IN and SYNC_OUT; Operating release: ENABLE as well as an input for the configuration interface: KONF, which can also be multiwire.
  • the drive and control circuit has outputs for the following parameters: gate signals with increased drive power for the switching elements 7, which are usually ⁇ 2 amperes: A, ⁇ A, B, ⁇ B; for the 2-phase variant of
  • Switching elements can be provided with additional outputs: C, ⁇ C; one
  • Relay output for bridging an inrush current limiter REL and an error or status message output: ⁇ ERR.
  • Form output as a bus which can be for example of one of the following types: I 2 C, CAN.
  • an output for a nominal current input ISETP is provided, which preferably takes place analogously and serves for controller development.
  • the present invention advantageously discloses a digital integrated drive and control circuit which is particularly simple and inexpensive to produce and a configuration of the drive and
  • Regulating circuit allows without a programming activity of the developer is necessary. Due to the limited number of inputs and outputs a simple structure of the drive and control circuit is further ensured. By means of the inputs and outputs described above can be any clocked
  • Power supply device by means of the drive and control circuit according to to drive the invention. Furthermore, numerous configuration settings can be made on the drive and control circuit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen digitalen integrierten Ansteuer- und Regelschaltkreis für getaktete Energieversorgungen (1), mit mehreren Eingängen und mit mehreren Ausgängen sowie mit einer digitalen Schnittstelle, wobei der Ansteuer-und Regelschaltkreis (3) über eine Konfigurationseinrichtung (5) derart konfigurierbar ist, dass mittels der Konfigurationseinrichtung (5) vorkonfigurierte Regler- und Filtereinheiten sowie weitere Funktionen ausgewählt und parametriert und mittels der digitalen Schnittstelle an den Ansteuer- und Regelschaltkreis (3) übergeben werden.

Description

Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis für getaktete
Energieversorgungseinrichtungen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen digitalen integrierten Ansteuer- und Regelschaltkreis gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ansteuer- und Regelschaltkreise der hier angesprochenen Art sind bekannt und werden im Allgemeinen als„IC-Controller" bezeichnet. Getaktete Energieversorgungseinrichtungen, auch„switch mode power supplies" genannt, wie beispielsweise Sperrwandler, Durchflusswandler oder Hochsetzsteller (HSS) und Tiefsetzsteller (TSS) benötigen einen derartigen Ansteuer- und Regelschaltkreis zur Ansteuerung von Leistungshalbleitern wie FETs oder IGBTs. Da der Ansteuer- und Regelschaltkreis üblicherweise die Gatespannung der Leistungshalbleiter steuert, wird er auch als „Gatetreiber" bezeichnet. Auch Leistungsfaktorkorrekturen (PFC) benötigen für gewöhnlich einen Ansteuer- und Regelschaltkreis. Weiterhin soll durch einen
Ansteuerungs- und Regelschaltkreis der hier angesprochenen Art der Strom- und Spannungsverlauf der Energieversorgungseinrichtung geregelt werden.
Ansteuer- und Regelschaltkreise der oben beschriebenen Art sind aus der
Analogtechnik hinlänglich bekannt. Derartige Analogansteuerschaltkreise weisen jedoch einige Nachteile auf. Insbesondere kommt es dort zur Streuung durch
Bauteiltoleranzen. Dadurch besteht die Gefahr, dass ein durch analoge Bauelemente konfigurierter Regler instabil wird. Weiterhin sind derartige analoge Schaltkreise schaltungstechnisch besonders aufwändig. Insbesondere müssen je nach Anwendung 10 bis 30 zusätzliche Bauelemente vorgesehen sein, die natürlich auch dimensioniert werden müssen. Weiterhin sind Funktionalitäten wie eine Beschränkung der
Ausgangsspannung aufgrund einer Leistungs- oder Temperaturbeschränkung, das sogenannte„derating", nur sehr schwer zu realisieren. Für die Realisierung einer Leistungsfaktorkorrektur (PFC = Power Factor Corrector) ist beispielsweise ein Multiplizierer notwendig. Der Multiplizierer hat im Übrigen schaltungstechnische Unzulänglichkeiten, die von der externen Beschaltung berücksichtigt werden müssen. Darüber hinaus bedeutet eine Änderung der Filter- oder Reglerkonstanten während der Produktlebensdauer oftmals eine Layoutänderung der Platine, was es zu vermeiden gilt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Ansteuer- und
Regelschaltkreis für getaktete Energieversorgungseinrichtungen zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und der einen schnellen Zugriff auf eine getaktete
Energieversorgungseinrichtung zulässt.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein digitaler integrierter Ansteuer- und
Regelschaltkreis mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Der digitale integrierte Ansteuer- und Regelschaltkreis für getaktete
Energieversorgungen gemäß der Erfindung weist mehrere Eingänge und mehrere Ausgänge sowie eine digitale Schnittstelle auf. Der Ansteuer- und Regelschaltkreis ist über eine Konfigurationseinrichtung derart konfigurierbar, dass mittels der
Konfigurationseinrichtung vorkonfigurierte Regler- und Filtereinheiten sowie weitere Funktionen ausgewählt und parametriert und mittels der digitalen Schnittstelle an den Ansteuer- und Regelschaltkreis übergeben werden, wo die Konfigurationen
vorzugsweise dauerhaft gespeichert werden.
Vorzugsweise weist der digitale integrierte Ansteuer- und Regelschaltkreis die folgenden Eingangsschnittstellen auf:
- Istspannung (VIST);
- Iststrom (IIST);
- Netzspannung (VLINE);
- Temperatur (TEMP);
- Synchronisierungsschnittstelle für die Transistorschaltflanken (SYNC_IN,
SYNC_OUT);
- Betriebsfreigabeschnittstelle (ENABLE), und
- Konfigurationsschnittstelle (KONF).
Weiterhin weist der digitale integrierte Ansteuer- und Regelschaltkreis vorzugsweise wenigstens die folgenden Ausgangsschnittstellen auf:
- Gatesignale der Leistungshalbleiter (A, \A, B, \B); Fehler-/Statusmeldung (\ERR);
Sollstrom (ISETP).
Durch den hier vorgeschlagenen digitalen integrierten Ansteuer- und Regelschaltkreis für getaktete Energieversorgungseinrichtungen ist es im Gegensatz zu einer analogen Ausführung eines derartigen Ansteuer- und Regelschaltkreises in vorteilhafter Weise möglich, den Ansteuer- und Regelschaltkreis über eine externe Konfigurationseinrichtung zu konfigurieren. Er muss daher nicht programmiert werden. Durch die begrenzte Anzahl der Eingangsschnittstellen und Ausgangsschnittstellen ist weiterhin eine besonders einfache Ausgestaltung des Ansteuer- und Regelschaltkreises gegeben. Vorzugsweise arbeitet der Ansteuer- und Regelschaltkreis im Current-Mode- Betrieb. Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Konfigurationseinrichtung als Computerprogramm auf einem PC gespeichert wird und auf diese Weise einen einfachen Zugriff eines Entwicklers auf eine grafische Benutzeroberfläche zulässt, mittels der die Parameter auf einfache Art und Weise geändert werden können. Der Ansteuer- und Regelschaltkreis ist also vorzugsweise nicht programmiert, sondern ausschließlich konfigurierbar, so dass ein Entwickler keine Programmierung des ICs vornehmen muss. Eine einfache Bedienung der Konfigurationseinrichtung reicht aus, um Änderungen an dem Ansteuer- und Regelschaltkreis vorzunehmen, insbesondere um vorkonfigurierte Regler- und Filtereinheiten sowie weitere Funktionen
auszuwählen und zu parametrieren. Vorzugsweise dient der Ansteuer- und
Regelschaltkreis zur Ansteuerung einer getakteten Stromversorgungseinrichtung. Konfigurationseinstellungen, die von einem Entwickler mittels der Konfigurationseinrichtung vorgenommen wurden, werden wie gesagt über eine digitale Schnittstelle an den Ansteuer- und Regelschaltkreis übertragen und dort vorzugsweise dauerhaft gespeichert. Mittels der Konfigurationseinrichtung kann eine Vielzahl von
Konfigurationen des Ansteuer- und Regelschaltkreises vorgenommen werden.
Mögliche einzustellende Parameter sind insbesondere:
- Schaltungstyp;
- Schaltfrequenz bzw. Bandbreite;
- PWM-Aussteuergrenze;
- Filterzeitkonstante;
- Reglerkonfiguration, insbesondere Zeitkonstante;
- Soll- und Maximalwerte für Strom und Spannung;
- Abschaltwerte;
- Softstartkonfiguration; - Leistungs- und Temperaturbegrenzung (derating);
- Konfiguration zusätzlicher Ausgänge;
- Konfiguration einer Versorgungsspannungsüberwachung;
- Konfiguration eines Blanking-Modus.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der einzigen Zeichnung näher erläutert:
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer rein beispielhaften Energieversorgungseinrichtung 1. Die Funktionsweise derartiger Energieversorgungseinrichtungen ist hinlänglich bekannt und soll daher vorliegend nicht näher ausgeführt werden. Entscheidend ist, dass zur Ansteuerung von Schaltelementen 2, insbesondere von Leistungshalbleitern, die hier als MOSFETs ausgebildet sind, eine Ansteuerung mittels eines geeigneten Ansteuer- und Regelschaltkreises 3 erfolgen muss. Die Ausgänge AI, Bl, A2, B2 des Ansteuer- und Regelschaltkreises 3 sind hierzu mit den Eingängen der Gate-Anschlüsse der Leistungshalbleiter bzw. (MOS)FETs der
Energieversorgungseinrichtung 1 verbunden.
Bei dem Ansteuer- und Regelschaltkreis 3 handelt es sich um einen digitalen integrierten Ansteuer- und Regelschaltkreis, der mittels einer Konfigurationseinrichtung 5 konfigurierbar ist. Der Ansteuer- und Regelschaltkreis 3 wird also nicht wie üblich mittels einer Programmiersprache programmiert, sondern es lassen sich einfach mittels der Konfigurationseinrichtung 5 je nach Anwendung gewünschte Änderungen vornehmen. Dies kann beispielsweise mittels einer grafischen
Benutzeroberfläche (GUI) durch einen Benutzer bewerkstelligt werden. In diesem Fall ist die Konfigurationseinrichtung 5 vorzugsweise als Computerprogramm ausgebildet und auf einem Speichermedium eines Computers gespeichert. Mittels der
Konfigurationseinrichtung 5 können vorkonfigurierte Regler- und Filtereinheiten sowie weitere Funktionen ausgewählt und parametriert werden.
Der integrierte Ansteuer- und Regelschaltkreis 3 arbeitet vorzugsweise im Current- Mode. Durch die vier Schaltelemente 2 bzw. AI, Bl, A2, B2, die hier beispielhaft als FETs ausgebildet sind, wird eine getaktete Energieversorgungseinrichtung („switch mode power supply") geschaffen. Es kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass die Energieversorgungseinrichtung 1 lediglich über einen oder zwei oder auch mehr als vier Leistungshalbleiter 2 verfügt. Grundsätzlich kann der Ansteuer- und Regelschaltkreis 3 gemäß der Erfindung mit nahezu beliebig vielen Schaltelementen zusammenwirken. Die Taktung der Schaltelemente 2 wird mittels des Ansteuer- und Regelschaltkreises 3 gesteuert. Auf diese Weise können die Strom- und Spannungsverläufe in der
Energieversorgungseinrichtung geregelt werden. Die Konfigurationseinstellungen, welche mittels der Konfigurationseinrichtung 5 vorgenommen werden, werden vorzugsweise über eine digitale Schnittstelle, wie beispielsweise SDI (Serial Peripheral Interface) oder JTAG (Joint Test Action Group) oder dergleichen an den Ansteuer- und Regelschaltkreis übertragen. Die Konfigurationseinstellungen werden dann vorzugsweise dauerhaft in dem Ansteuer- und Regelschaltkreis 3 gespeichert.
Im Gegensatz zu einem MikroController wird der Ansteuer- und Regelschaltkreis gemäß der Erfindung also nicht programmiert, sondern lediglich vorkonfigurierte Regler- und Filtereinheiten und weitere Funktionalitäten werden ausgewählt und parametriert und anschließend an den Ansteuer- und Regelschaltkreis übergeben.
Die Konfiguration kann beispielsweise die Auswahl des Schaltungstyps enthalten. Dieser kann beispielsweise ein Hochsetzsteller, Tiefsetzsteller, Sperrwandler, PFC, SEPIC- oder ein Durchlasswandler sein. Je nachdem welcher Wandlertyp ausgewählt wurde, kann dann automatisch die passende Konfiguration der Ein- und Ausgänge des Ansteuer- und Regelschaltkreises 3 mittels der Konfigurationseinrichtung 5
vorgenommen werden. Der Ansteuer- und Regelschaltkreis 3 gemäß der Erfindung kann also mit jeder beliebigen Energieversorgungseinrichtung zusammenwirken.
Weiterhin kann eine Phase-Shift-Ansteuerung, d.h. eine phasenversetzte Ansteuerung paralleler induktiver Zweige, insbesondere bei der Ansteuerung von HSS, TSS und PFC, vorgesehen sein. Denkbar ist auch die Konfiguration der Schaltfrequenz bzw. der Bandbreite eines eventuell gewünschten Spread-Spectrums. Weiterhin kann die PWM- Aussteuergrenze DMIN, DMAX ausgewählt werden und eine Todzeit zwischen einem oberen und einem unteren Schaltelement 2 vorgesehen sein.
Weiterhin denkbar sind die Auswahl bzw. die Einstellung von Filterzeitkonstanten oder auch die Möglichkeit des Zuschaltens von Medianfiltern für Analogsignale. Weiterhin können Konfigurationen des Reglers 7 vorgenommen werden, der beispielsweise ein P, PI oder ein PID Regler sein kann. Der Regler kann eventuell ein Tiefpassverhalten aufweisen. Falls eine Potentialtrennung 9 vorgesehen ist, wie in der Figur dargestellt ist, kann außerdem eine Zeitkonstanten-Überbrückung des Spannungsreglers 7 zur Inbetriebnahme bzw. zur externen Regelung vorgesehen sein. Weiterhin können Konfigurationen der Soll- und Maximalwerte von Strom und Spannungen sowie Abschaltwerte, insbesondere bei Überspannung und Überstrom, vorgenommen werden. Darüber hinaus kann eine Softstart-Konfiguration erfolgen oder eine
Leitungs- und Temperaturbegrenzung vorgesehen sein. Im Übrigen ist die Einrichtung zusätzlicher Ausgänge beispielsweise für Statusmeldungen oder ein Relaisausgang zur Überbrückung eines Einschaltstrombegrenzers denkbar. Denkbar sind weiterhin Konfigurationen einer Versorgungsspannungsüberwachung, insbesondere auch eine Überwachung der Ein- und Ausschalthysterese. Konfigurationen eines Blanking-Modus können auch in dem Ansteuer- und Regelschaltkreis vorgenommen werden, so dass eine Abtastung analoger Werte im Schaltzeitpunkt der Transistoren unterdrückt wird.
Die Figur macht deutlich, dass der integrierte Ansteuer- und Regelschaltkreis 3 Eingänge für folgende Parameter aufweist: Regelgröße Istspannung : VIST;
unterlagerte Regelgröße Iststrom : IIST; Netzspannung für PFC: VLINE; Temperatur: TEMP; die Synchronisierung der Transistorschaltflanken : SYNC_IN und SYNC_OUT; Betriebsfreigabe: ENABLE sowie einen Eingang für die Konfigurationsschnittstelle: KONF, die auch mehrdrahtig ausgebildet sein kann.
Weiterhin weist der Ansteuer- und Regelschaltkreis Ausgänge für die folgenden Parameter auf: Gatesignale mit erhöhter Treiberleistung für die Schaltelemente 7, die üblicherweise ~2 Ampere betragen : A, \A, B, \B; für die 2-Phasenvariante der
Schaltelemente können zusätzliche Ausgänge vorgesehen sein : C, \C; einen
Relaisausgang zur Überbrückung eines Einschaltstrombegrenzers : REL sowie einen Fehler- bzw. Statusmeldungsausgang : \ERR. Der Ausgang für Fehler- oder
Statusmeldungen kann mehrdrahtig ausgebildet sein. Denkbar ist es auch den
Ausgang als Bus auszubilden, der beispielsweise von einem der folgenden Typen sein kann : I2C, CAN . Schließlich ist noch ein Ausgang für eine Sollstromvorgabe ISETP vorgesehen, die vorzugsweise analog erfolgt und zur Reglerentwicklung dient.
Insgesamt zeigt sich, dass die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise einen digitalen integrierten Ansteuer- und Regelschaltkreis offenbart, der besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist und eine Konfiguration des Ansteuer- und
Regelschaltkreises zulässt, ohne dass eine Programmiertätigkeit des Entwicklers notwendig ist. Durch die begrenzte Anzahl von Ein- und Ausgängen ist weiterhin ein einfacher Aufbau des Ansteuer- und Regelschaltkreises gewährleistet. Mittels der oben beschriebenen Ein- und Ausgänge lässt sich jede beliebige getaktete
Energieversorgungseinrichtung mittels des Ansteuer- und Regelschaltkreises gemäß der Erfindung ansteuern. Weiterhin können zahlreiche Konfigurationseinstellungen an dem Ansteuer- und Regelschaltkreis vorgenommen werden.
Bezuqszeichenliste
1 Stromversorgungseinrichtung
2 Schaltelement
3 Ansteuer- und Regelschaltkreis
5 Konfigurationseinrichtung
7 Regler
9 Potentialtrennung

Claims

Ansprüche
1. Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis (3) für getaktete
Energieversorgungen (1), mit mehreren Eingängen und mit mehreren
Ausgängen sowie mit einer digitalen Schnittstelle, wobei der Ansteuer- und Regelschaltkreis (3) über eine Konfigurationseinrichtung (5) derart
konfigurierbar ist, dass mittels der Konfigurationseinrichtung (5)
vorkonfigurierte Regler- und Filtereinheiten sowie weitere Funktionen ausgewählt und parametriert und mittels der digitalen Schnittstelle an den Ansteuer- und Regelschaltkreis (3) übergeben werden.
2. Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Konfigurationen dauerhaft in dem
Ansteuer- und Regelschaltkreis (3) gespeichert werden.
3. Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass er die folgenden Eingangsschnittstellen aufweist:
Istspannung (VIST);
Iststrom (IIST);
Netzspannung (VLINE);
Temperatur (TEMP);
Synchronisierungsschnittstelle für die Transistorschaltflanken (SYNC_IN, SYNC_OUT);
Betriebsfreigabeschnittstelle (ENABLE);
Konfigurationsschnittstelle (KONF),
4. Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er die folgenden Ausgangsschnittstellen aufweist:
Gatesignale der Leistungshalbleiter (A, \A, B, \B);
Fehler-/Statusmeldung (\ERR), und
Sollstrom (ISETP).
5. Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er im„Current- Mode" betrieben wird.
6. Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Konfigurationseinrichtung (5) als Computerprogramm auf einem PC gespeichert ist.
7. Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ausschließlich konfigurierbar ist.
8. Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zur
Ansteuerung einer getakteten Stromversorgungseinrichtung dient.
9. Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Konfigurationseinrichtung (5) eine Konfiguration wenigstens einer der folgenden Parameter erlaubt:
Schaltungstyp;
Schaltfrequenz bzw. Bandbreite;
PWM-Aussteuergrenze;
Filterzeitkonstante;
Reglerkonfiguration, insbesondere Zeitkonstante;
Soll- und Maximalwerte für Strom und Spannung;
Abschaltwerte;
Softstartkonfiguration;
Leistungs- und Temperaturderating;
Konfiguration zusätzlicher Ausgänge;
Konfiguration einer Versorgungsspannungsüberwachung;
Konfiguration eines Blanking-Modus.
EP10796326A 2010-01-18 2010-12-10 Digitaler integrierter ansteuer- und regelschaltkreis für getaktete energieversorgungseinrichtungen Withdrawn EP2526614A2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010000098 2010-01-18
DE102010015926A DE102010015926A1 (de) 2010-01-18 2010-03-11 Digitaler integrierter Ansteuer- und Regelschaltkreis für getaktete Energieversorgungseinrichtungen
PCT/EP2010/069326 WO2011085881A2 (de) 2010-01-18 2010-12-10 Digitaler integrierter ansteuer- und regelschaltkreis für getaktete energieversorgungseinrichtungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2526614A2 true EP2526614A2 (de) 2012-11-28

Family

ID=44304715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10796326A Withdrawn EP2526614A2 (de) 2010-01-18 2010-12-10 Digitaler integrierter ansteuer- und regelschaltkreis für getaktete energieversorgungseinrichtungen

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120281437A1 (de)
EP (1) EP2526614A2 (de)
JP (1) JP2013517750A (de)
CN (1) CN102714461A (de)
DE (1) DE102010015926A1 (de)
WO (1) WO2011085881A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12147285B2 (en) 2021-12-09 2024-11-19 Rambus Inc. Power management integrated circuit device having multiple initialization/power up modes

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0265672A (ja) * 1988-08-29 1990-03-06 Toyota Motor Corp インバータ制御方法
JPH10248244A (ja) * 1997-03-04 1998-09-14 Mitsubishi Electric Corp 携帯型コンピュータ用電源装置
GB2377094B (en) * 2001-06-29 2003-07-30 Paul Morris Power converter
US6690590B2 (en) * 2001-12-26 2004-02-10 Ljubisav S. Stamenic Apparatus for regulating the delivery of power from a DC power source to an active or passive load
US7764958B2 (en) * 2004-03-18 2010-07-27 Microstrain, Inc. Wireless sensor system
DE102005046658A1 (de) * 2004-09-30 2006-04-06 Flexiva Automation & Robotik Gmbh DC/DC-Wandler-Modul
JP4372735B2 (ja) * 2005-08-11 2009-11-25 シャープ株式会社 パラメータ決定用スイッチング電源回路、パラメータ決定用リニアレギュレータ、パラメータ決定用スイッチング電源回路システム、スイッチング電源回路の開発支援システム、並びに、そのプログラムおよび記録媒体
US7342460B2 (en) * 2006-01-30 2008-03-11 Silicon Laboratories Inc. Expanded pull range for a voltage controlled clock synthesizer
US7675759B2 (en) * 2006-12-01 2010-03-09 Flextronics International Usa, Inc. Power system with power converters having an adaptive controller
JP2008187821A (ja) * 2007-01-30 2008-08-14 Matsushita Electric Works Ltd 絶縁型ａｃ−ｄｃコンバータおよびそれを用いるｌｅｄ用直流電源装置
US7688608B2 (en) * 2007-05-18 2010-03-30 Texas Instruments Incorporated Reference voltage change in a digital power supply
US7772821B2 (en) * 2007-06-12 2010-08-10 Analog Devices, Inc. Digital current share bus interface
JP2010004621A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Fujitsu Ten Ltd 電源装置
JP5690545B2 (ja) * 2010-10-06 2015-03-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電源装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011085881A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102714461A (zh) 2012-10-03
US20120281437A1 (en) 2012-11-08
JP2013517750A (ja) 2013-05-16
DE102010015926A1 (de) 2011-07-21
WO2011085881A3 (de) 2011-11-24
WO2011085881A2 (de) 2011-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015223768B4 (de) Abwärts-Aufwärts-Wandler
DE102012216133B4 (de) Dc/dc-wandler, verfahren für das bereitstellen einer ausgangsspannung auf der basis einer eingangsspannung und computerprogramm
DE102013213625A1 (de) Mehrphasiger digitaler Current-Mode Controller mit dynamischer Stromzuordnung
DE112017005404T5 (de) DC-DC Wandler
DE102004031393A1 (de) Gleichspannungswandler und Verfahren zur Umsetzung einer Gleichspannung
EP3679383B1 (de) Energiespeicheremulator und verfahren zur emulation eines energiespeichers
DE102016214446A1 (de) Hybrider Abwärtsregler
DE112018002324T5 (de) Totzonenfreie steuerschaltung
DE112016004961T5 (de) Mehrphasenwandler
DE112016000486T5 (de) Spannungswandler und Spannungswandlungsverfahren
DE102014201615B4 (de) Multiphasen-Gleichspannungswandler und Verfahren zum Betreiben eines Multiphasen-Gleichspannungswandlers
WO2011101368A2 (de) Vorrichtung zur energieversorgung von mehreren led-einheiten
EP2573640A1 (de) Federbelasteter Antrieb mit aktiver Rückspeisung in Gleichspannungskreis
DE102014103433B4 (de) Digital-analog-wandler
EP2526614A2 (de) Digitaler integrierter ansteuer- und regelschaltkreis für getaktete energieversorgungseinrichtungen
DE102015120271A1 (de) Ausgabemodul eines Antriebssteuersystems
EP3895312B1 (de) Elektronischer schalter mit stromregulierung
DE102008047444B4 (de) Systemsteuervorrichtung
EP3095178B1 (de) Modulare stromrichterschaltung mit submodulen, die im linearbetrieb betrieben werden
DE102014216384A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Spannungsversorgung eines Sensors
DE102006004267B4 (de) Bordnetz für ein Fahrzeug
DE102004030840A1 (de) Schaltregler
EP3668745B1 (de) Energiespeicheranordnung und verfahren zum betreiben einer solchen energiespeicheranordnung
EP1119897A1 (de) Vorrichtung zur erzeugung eines regelsignals für einen gleichspannungswandler
DE10235787B4 (de) Last-Treibervorrichtung für ein Fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20120809

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20131230