ES2958838A1 - FLYBACK CONTROLLER AND BATTERY CHARGING SYSTEM - Google Patents

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ES2958838A1
ES2958838A1 ES202230661A ES202230661A ES2958838A1 ES 2958838 A1 ES2958838 A1 ES 2958838A1 ES 202230661 A ES202230661 A ES 202230661A ES 202230661 A ES202230661 A ES 202230661A ES 2958838 A1 ES2958838 A1 ES 2958838A1
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ES
Spain
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flyback
transformer
responsible
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processing unit
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Calvo Carlos Rodriguez
Diaz Carlos Lopez
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Universidad de Leon
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Universidad de Leon
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
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    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
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Abstract

Controlador flyback (10) y sistema de carga de baterías (8). El controlador flyback (10), configurada para regular una fuente de alimentación flyback (1) con transformador (T1) y transistor (Q1), comprende una primera (13) y segunda (14) unidad central de procesado; una memoria (15); bloques de muestreo de corriente (17a) en el primario del transformador (T1); un bloque de muestreo de tensión de entrada (18) en el primario del transformador (T1); un bloque de muestreo de tensión de salida (19) en el secundario del transformador (T1); un bloque de muestreo de temperatura (20) del transformador (T1); un bloque de modulación por ancho de pulsos (21); un bloque de control de tensión del transformador (22) para evitar la saturación del primario de transformador (T1) o del transistor (Q1); y una unidad de comunicación (23) encargada de comunicar la primera unidad central de procesado (13) con una unidad de procesado maestro (50) externa para recibir unos comandos de control.Flyback controller (10) and battery charging system (8). The flyback controller (10), configured to regulate a flyback power supply (1) with transformer (T1) and transistor (Q1), comprises a first (13) and second (14) central processing unit; a memory (15); current sampling blocks (17a) in the primary of the transformer (T1); an input voltage sampling block (18) on the primary of the transformer (T1); an output voltage sampling block (19) on the secondary side of the transformer (T1); a temperature sampling block (20) of the transformer (T1); a pulse width modulation block (21); a transformer voltage control block (22) to prevent saturation of the transformer primary (T1) or the transistor (Q1); and a communication unit (23) responsible for communicating the first central processing unit (13) with an external master processing unit (50) to receive control commands.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

CONTROLADOR FLYBACK Y SISTEMA DE CARGA DE BATERÍASFLYBACK CONTROLLER AND BATTERY CHARGING SYSTEM

Campo de la invenciónfield of invention

La presente invención se engloba dentro del campo de semiconductores y arquitectura de hardware para controladores flyback con aplicaciones en sistemas de carga de baterías, condensadores o supercondensadores y en sistemas de balance de células o baterías, entre otras aplicaciones. The present invention falls within the field of semiconductors and hardware architecture for flyback controllers with applications in battery charging systems, capacitors or supercapacitors and in cell or battery balancing systems, among other applications.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

En la actualidad, existen numerosos controladores analógicos para regular la tensión y/o corriente de salida. Estos controladores funcionan en diferentes rangos de tensión de entrada y salida, y están gobernados por una o ninguna unidad central de proceso (CPU). Currently, there are numerous analog controllers to regulate the output voltage and/or current. These controllers operate at different input and output voltage ranges, and are governed by one or no central processing unit (CPU).

Los productos que actualmente existen en el mercado se pueden clasificar en dos grupos en función de su arquitectura de hardware: The products that currently exist on the market can be classified into two groups based on their hardware architecture:

- Arquitectura analógica: Esta arquitectura se caracteriza por el uso de componentes simples con mínima capacidad de programación. Este tipo de diseños buscan la minimización del diseño de software y basan su configuración en el uso de resistencias y el control de corrientes de fuga. - Analog architecture: This architecture is characterized by the use of simple components with minimal programming capacity. These types of designs seek to minimize the software design and base their configuration on the use of resistors and the control of leakage currents.

- Arquitectura digital: Este tipo de arquitectura se caracteriza por el uso principalmente de microcontroladores. El diseño de este tipo de arquitecturas requiere la división del diseño entre software y hardware. Esta división hace que la fase de creación de un producto final sea más cara en tiempos y complejidad ya que todas las piezas funcionales se han de unir en la fase final de producción. - Digital architecture: This type of architecture is characterized by the use mainly of microcontrollers. The design of this type of architecture requires the division of the design between software and hardware. This division makes the creation phase of a final product more expensive in terms of time and complexity since all the functional pieces have to be joined together in the final production phase.

Sin embargo, los controladores actuales tienen una limitación tecnológica en cuanto a su adaptabilidad a aplicaciones como sistemas de radio frecuencia de programación de voltaje de pico, sistemas y circuitos desfibriladores de alta potencia, sistemas de carga y balance de baterías y sistemas de carga solar para aplicaciones aisladas. However, current controllers have a technological limitation in terms of their adaptability to applications such as peak voltage programming radio frequency systems, high power defibrillator systems and circuits, battery charging and balancing systems, and solar charging systems for isolated applications.

Aunque la topología flyback es ampliamente utilizada, su aplicación en sistemas de carga requiere variaciones importantes de diseño, ya que la fase de carga se podría extender durante horas. Debido a ello factores como la frecuencia de conmutación, la temperatura, la corriente o el estado integral del sistema se han de monitorizar de manera muy precisa. Estas características funcionales crean la necesidad del diseño de una arquitectura específica para un controlador flyback que permita optimizar el producto final, lo que constituye el objetivo de la presente invención. Although the flyback topology is widely used, its application in charging systems requires important design variations, since the charging phase could extend for hours. Due to this, factors such as switching frequency, temperature, current or the integral state of the system must be monitored very precisely. These functional characteristics create the need to design a specific architecture for a flyback controller that allows optimizing the final product, which is the objective of the present invention.

La propuesta de la presente invención establece la unión de una arquitectura analógica y una arquitectura digital con una alta optimización, seleccionando los elementos mínimos necesarios para maximizar recursos, espacio de diseño, rendimiento y costes. The proposal of the present invention establishes the union of an analog architecture and a digital architecture with high optimization, selecting the minimum elements necessary to maximize resources, design space, performance and costs.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

La presente invención se refiere a una arquitectura mixta específica y adaptable para controladores flyback, y un sistema de carga de baterías que utiliza dichos controladores flyback. La arquitectura de hardware de los controladores flyback está formada por bloques analógicos y digitales para una topología flyback especializada en sistema de carga de alto voltaje como baterías, condensadores o supercondesadores, con posibilidad bidireccional, cuya configuración se describe a continuación. The present invention refers to a specific and adaptable mixed architecture for flyback controllers, and a battery charging system that uses said flyback controllers. The hardware architecture of the flyback controllers is made up of analog and digital blocks for a flyback topology specialized in high voltage charging system such as batteries, capacitors or supercapacitors, with bidirectional possibility, whose configuration is described below.

La invención propuesta emplea grupos de bloques y componentes necesarios para la creación de un controlador flyback especializado en sistemas de carga con un rango programable e ideado para su integración en un único circuito integrado (tecnología SOC, System on Chip). The proposed invention uses groups of blocks and components necessary for the creation of a flyback controller specialized in charging systems with a programmable range and designed for integration into a single integrated circuit (SOC technology, System on Chip).

Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un controlador flyback para la regulación de una fuente de alimentación flyback que incluye un transformador y un transistor regulado por el controlador flyback. El controlador flyback comprende los siguientes bloques o elementos: A first aspect of the present invention relates to a flyback controller for regulating a flyback power supply that includes a transformer and a transistor regulated by the flyback controller. The flyback controller comprises the following blocks or elements:

- Una primera unidad central de procesado y una segunda unidad central de procesado, encargadas de controlar el funcionamiento del controlador flyback (10) en tiempo real. - A first central processing unit and a second central processing unit, responsible for controlling the operation of the flyback controller (10) in real time.

- Una memoria, encargada de almacenar datos en tiempo real y el programa de ejecución de las unidades centrales de procesado. - A memory, responsible for storing data in real time and the execution program of the central processing units.

- Un primer bloque de muestreo de corriente, encargado de medir la corriente en el primario del transformador para su procesado por la segunda unidad central de procesado. - A first current sampling block, responsible for measuring the current in the primary of the transformer for processing by the second central processing unit.

- Un bloque de muestreo de tensión de entrada, encargado de la lectura y adaptación del voltaje de entrada en el primario del transformador para su procesado por la segunda unidad central de procesado. - An input voltage sampling block, responsible for reading and adapting the input voltage in the primary of the transformer for processing by the second central processing unit.

- Un bloque de muestreo de tensión de salida, encargado de la lectura y adaptación del voltaje de salida en el secundario del transformador para su procesado por la segunda unidad central de procesado. - An output voltage sampling block, responsible for reading and adapting the output voltage on the secondary side of the transformer for processing by the second central processing unit.

- Un bloque de muestreo de temperatura, encargado de la lectura y adaptación de la temperatura del transformador para su procesado por la segunda unidad central de procesado. - A temperature sampling block, responsible for reading and adapting the temperature of the transformer for processing by the second central processing unit.

- Un bloque de modulación por ancho de pulsos, encargado de la sincronización y control de moduladores de ancho de pulso a partir de un voltaje objetivo. - A pulse width modulation block, responsible for the synchronization and control of pulse width modulators from a target voltage.

- Un bloque de control de tensión del transformador, encargado de controlar el voltaje en el primario del transformador para evitar la saturación del primario de transformador o del transistor. - A transformer voltage control block, responsible for controlling the voltage on the primary of the transformer to avoid saturation of the primary of the transformer or the transistor.

- Una unidad de comunicación, encargada de comunicar la primera unidad central de procesado con una unidad de procesado maestro externa para recibir unos comandos de control. - A communication unit, responsible for communicating the first central processing unit with an external master processing unit to receive control commands.

De acuerdo a una primera aplicación, el controlador flyback se emplea para el control de la tensión de un actuador piezoeléctrico. According to a first application, the flyback controller is used to control the tension of a piezoelectric actuator.

En otra aplicación, el controlador flyback se utilizar para gestionar la carga de una batería, preferentemente mediante su conexión en paralelo con al menos uno o varios controladores flyback adicionales. En este caso el controlador flyback comprende preferentemente una unidad de sincronización encargada de la sincronización, en fase o desfase, con los controladores flyback adicionales mediante el uso de una señal de sincronización. El controlador flyback puede comprender un segundo bloque de muestreo de corriente, encargado de monitorizar la corriente de carga en el secundario del transformador, a partir de las mediciones de un sensor de efecto Hall, para su procesado por la segunda unidad central de procesado. La segunda unidad central de procesado está preferentemente configurada para controlar la corriente en el primario y/o en el secundario del transformador mediante la activación de interrupciones cuando se sobrepasa un límite de corriente programado. In another application, the flyback controller is used to manage the charging of a battery, preferably by connecting it in parallel with at least one or more additional flyback controllers. In this case the flyback controller preferably comprises a synchronization unit responsible for synchronization, in phase or out of phase, with the additional flyback controllers through the use of a synchronization signal. The flyback controller may comprise a second current sampling block, responsible for monitoring the load current in the secondary of the transformer, based on measurements from a Hall effect sensor, for processing by the second central processing unit. The second central processing unit is preferably configured to control the current in the primary and/or secondary of the transformer by activating interruptions when a programmed current limit is exceeded.

Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un sistema de carga de baterías que comprende una pluralidad de controladores flyback descritos anteriormente. En una realización, el sistema de carga de baterías comprende: A second aspect of the present invention relates to a battery charging system comprising a plurality of flyback controllers described above. In one embodiment, the battery charging system comprises:

- Una pluralidad de fuentes de alimentación flyback conectadas en paralelo alimentando una batería, donde cada fuente de alimentación flyback comprende un controlador flyback, y donde cada controlador flyback comprende una unidad de sincronización encargada de la sincronización, en fase o desfase, entre los controladores flyback mediante el uso de una señal de sincronización. - A plurality of flyback power supplies connected in parallel feeding a battery, where each flyback power source comprises a flyback controller, and where each flyback controller comprises a synchronization unit responsible for synchronization, in phase or out of phase, between the flyback controllers by using a synchronization signal.

- Una unidad de procesado maestro encargada del control de la carga de la batería mediante el envío de unos comandos de control a la unidad de comunicación de los controladores flyback. - A master processing unit in charge of controlling the battery charge by sending control commands to the communication unit of the flyback controllers.

En otra realización el sistema de carga de baterías comprende: In another embodiment, the battery charging system comprises:

- Un primer y un segundo controlador flyback que comprenden una unidad de sincronización encargada de la sincronización entre los controladores flyback mediante el uso de unas señales de sincronización. El primer controlador flyback está conectado al primario del transformador y dispone de un bloque de muestreo de tensión de entrada para la lectura del voltaje de entrada en el primario del transformador. El segundo controlador flyback está conectado al secundario del transformador e incluye un bloque de muestreo de tensión de salida para la lectura del voltaje de salida en el secundario del transformador. - A first and a second flyback controller that comprise a synchronization unit responsible for synchronizing between the flyback controllers through the use of synchronization signals. The first flyback controller is connected to the primary of the transformer and has an input voltage sampling block for reading the input voltage at the primary of the transformer. The second flyback controller is connected to the secondary of the transformer and includes an output voltage sampling block for reading the output voltage on the secondary of the transformer.

- Unas unidades de procesado maestro conectadas a las respectivas unidades de comunicación de los controladores flyback, donde las unidades de procesado maestro están encargadas del control de la carga de la batería mediante el envío de unos comandos de control a los controladores flyback. - Some master processing units connected to the respective communication units of the flyback controllers, where the master processing units are in charge of controlling the battery charge by sending control commands to the flyback controllers.

El controlador flyback de la presente invención aporta, entre otras, las siguientes ventajas: The flyback controller of the present invention provides, among others, the following advantages:

• Posibilidad de programación y configuración en fase de producción. • Possibility of programming and configuration in the production phase.

• Rangos de aplicación de 12 - 1000 Voltios. • Application ranges of 12 - 1000 Volts.

• Posibilidad de calibración para solventar variación de procesos en caso de un semiconductor. • Possibility of calibration to solve process variations in the case of a semiconductor.

• Rangos de corriente de 1 -50 amperios. • Current ranges from 1 -50 amps.

• Rango de conmutación de 500khz a 100Hz. • Switching range from 500khz to 100Hz.

• Control de los estados T1, T2 y T3 en modo de conducción discontinuo (DCM). • Control of states T1, T2 and T3 in discontinuous conduction mode (DCM).

• Control de transitorios provenientes de la fuente de alimentación (V<in>). • Control of transients coming from the power supply (V<in>).

• Buena respuesta en régimen transitorio. • Good response in transient regime.

• Control y monitorización ante la saturación del transformador flyback. • Control and monitoring against saturation of the flyback transformer.

• Programación en tiempo real y capacidad de monitorización sobre: • Real-time programming and monitoring capacity on:

<o>Voltaje de entrada. <o>Input voltage.

<o>Voltaje de salida. <o>Output voltage.

<o>Rangos de corriente. <o>Current ranges.

<o>Rangos de temperatura. <o>Temperature ranges.

<o>Variación de hardware: transformador, resistencias de muestreo o precisión de reguladores. <o>Hardware variation: transformer, sampling resistors or regulator precision.

• Control contra sobre corrientes: • Control against overcurrents:

<o>En el primario del transformador, determinado por el modo de control. <o>In the primary of the transformer, determined by the control mode.

<o>En el secundario del transformador, durante la fase de descarga. <o>In the secondary of the transformer, during the discharge phase.

• Multi-configuracion sin variar el hardware en: • Multi-configuration without changing the hardware in:

<o>Regulador bidireccional. <o>Bidirectional regulator.

<o>Regulador unidireccional de conmutación simple o doble. <o>Single or double switching unidirectional regulator.

<o>Posibilidad de sincronización en fase, en desfase y en modo árbol. <o>Possibility of synchronization in phase, out of phase and in tree mode.

La invención tiene, entre otras, las siguientes aplicaciones industriales: sistemas de carga de alto voltaje (condensadores, baterías o supercondensadores) y sistemas de balance (células o paquetes de baterías). The invention has, among others, the following industrial applications: high voltage charging systems (capacitors, batteries or supercapacitors) and balance systems (battery cells or packs).

La presente invención resuelve los siguientes problemas técnicos del estado del arte a nivel electrónico: The present invention solves the following technical problems of the state of the art at the electronic level:

- Control y programación de los ciclos (T1, T2 y T3) en modo DCM (modo de conducción discontinuo), e incluye la posibilidad de cambio de modo CCM (modo de conducción continuo) a DCM dependiendo del estado del sistema y la interpretación del mismo por el controlador. - Control and programming of cycles (T1, T2 and T3) in DCM mode (discontinuous driving mode), and includes the possibility of changing from CCM mode (continuous driving mode) to DCM depending on the state of the system and the interpretation of the same by the controller.

- Control y programación para diferentes selecciones de componentes de los límites de corriente de los estados de conducción T1, T2 y T3. - Control and programming for different component selections of the current limits of the conduction states T1, T2 and T3.

- Detección de fallos para tiempos largos de carga en los estados T2 y T3, mediante el uso de CPUs e interrupciones de reloj. Estas interrupciones son programables, y por ello fácilmente adaptables a diferente sistema de carga o entornos. - Fault detection for long loading times in states T2 and T3, through the use of CPUs and clock interruptions. These interruptions are programmable, and therefore easily adaptable to different charging systems or environments.

- Mejora de la latencia de detección de interrupciones y control de los pines PWM1 /2 de modulación de pulso con respecto a las órdenes de las unidades de control. - Improvement of the latency of interruption detection and control of the PWM1/2 pulse modulation pins with respect to the commands of the control units.

- Mejora funcional ante interferencias provenientes de buses de comunicación en el sistema de control, mediante el aislamiento de buses mediante la memoria RAM. - Functional improvement against interference from communication buses in the control system, by isolating buses using RAM memory.

- Control de la corriente en el primario y secundario con el uso de interrupciones, cuya respuesta es programable dependiendo del entorno o configuración. Dicha configuración de los DACs se adapta ciclo a ciclo dependiendo del voltaje de salida. El valor máximo o mínimo es configurable a partir de la CPU asignada. - Control of the current in the primary and secondary with the use of interruptions, whose response is programmable depending on the environment or configuration. This DAC configuration adapts cycle by cycle depending on the output voltage. The maximum or minimum value is configurable based on the assigned CPU.

- Arquitectura multipropósito programable sin necesidad de usar sistemas como RTOS (sistema operativo en tiempo real). - Programmable multipurpose architecture without the need to use systems such as RTOS (real-time operating system).

- Posibilidad de control de los modos de conducción y funcionamiento a partir de la temperatura en el controlador. - Possibility of controlling driving and operating modes based on the temperature in the controller.

- Control de la precisión del sistema de carga y adaptabilidad ante perturbaciones en el voltaje de entrada, configuración en tiempo real y fallo de la batería. Esto se realiza a partir del muestreo de dichas señales. - Control of the precision of the charging system and adaptability to disturbances in the input voltage, real-time configuration and battery failure. This is done by sampling these signals.

- Sincronización de varios controladores a partir de señales de reloj, para incrementar los rangos de corriente. Funcionamiento en modos síncrono, asíncrono o árbol, solo durante la fase carga, para disminuir tiempos de funcionamiento. Este modo se configura con un comando digital. - Synchronization of several controllers based on clock signals, to increase current ranges. Operation in synchronous, asynchronous or tree modes, only during the load phase, to reduce operating times. This mode is configured with a digital command.

- Arquitectura de memoria específica para maximizar recursos de hardware y costes de diseño. - Specific memory architecture to maximize hardware resources and design costs.

A nivel de producto, la presente invención resuelve los siguientes problemas del estado del arte: At the product level, the present invention solves the following state-of-the-art problems:

- Simplificación de la fase de manufactura de productos de carga de baterías, mediante la maximización de recursos de memoria y su partición especializada. - Simplification of the manufacturing phase of battery charging products, through the maximization of memory resources and their specialized partition.

- Posibilidad de configuración de múltiples rangos de aplicación y entornos, mediante multiplexores. Esto permite reducir el uso de otros componentes pasivos o activos. - Possibility of configuring multiple application ranges and environments, using multiplexers. This allows the use of other passive or active components to be reduced.

La presente invención permite de manera ventajosa: The present invention advantageously allows:

- Flexibilidad de programación y configuración a múltiples rangos. - Programming and configuration flexibility at multiple ranges.

- Flexibilidad de programación y configuración en modo unidireccional o bidireccional por bloques simétricos e idénticos en VINSENSE y VOUTSENSE, en la arquitectura y aplicación propuesta. - Flexibility of programming and configuration in unidirectional or bidirectional mode by symmetrical and identical blocks in VINSENSE and VOUTSENSE, in the proposed architecture and application.

- Capacidad de calibración de los bloques ISENSE, VINSENSE, VOUTSENSE, VPRI cuando el hardware afecta en la precisión, mediante los convertidores digital a analógico (DACs) de cada bloque. Permite minimizar el impacto de diseño y solventar variaciones debidas a los procesos de manufactura (en otro caso habría que cambiar resistencias, cuya precisión es difícil de encontrar). - Calibration capacity of the ISENSE, VINSENSE, VOUTSENSE, VPRI blocks when the hardware affects the precision, using the digital to analog converters (DACs) of each block. It allows minimizing the design impact and solving variations due to manufacturing processes (otherwise it would be necessary to change resistances, the precision of which is difficult to find).

- Reconfiguración digital para voltajes y corrientes, para una configuración amplia, solo con comandos digitales. En otro caso habría que desoldar componentes y volver a verificar el sistema. - Digital reconfiguration for voltages and currents, for extensive configuration, only with digital commands. Otherwise, components would have to be desoldered and the system re-verified.

- Minimización del diseño de firmware y complejidad en el diseño de productos finales para la aplicación flyback. - Minimization of firmware design and complexity in the design of final products for the flyback application.

La invención abarca la arquitectura y el sistema de control de un sistema de carga (de baterías o de condensadores) consistente en un convertidor flyback diseñado para ser controlado mediante un sistema mixto analógico/digital, es decir, incorporando bloques digitales y analógicos. La presente invención se diferencia de los convertidores del estado del arte por la unión de los siguientes tipos de bloques: The invention covers the architecture and control system of a charging system (battery or capacitor) consisting of a flyback converter designed to be controlled by a mixed analog/digital system, that is, incorporating digital and analog blocks. The present invention differs from state-of-the-art converters by the union of the following types of blocks:

• ADC: Convertidor analógico a digital. • ADC: Analog to digital converter.

• DAC: Convertidor digital a analógico. • DAC: Digital to analog converter.

• AO: Amplificadores operacionales. • AO: Operational amplifiers.

• CPU: Unidad central de proceso. • CPU: Central processing unit.

• Memorias. • Memories.

• PLLs: Lazos de seguimiento de fase. • PLLs: Phase tracking loops.

• Reguladores de voltajes. • Voltage regulators.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. Next, a series of drawings that help to better understand the invention and that are expressly related to an embodiment of said invention that is presented as a non-limiting example of it are briefly described.

La Figura 1 representa un esquema de una fuente de alimentación flyback típica. Figure 1 represents a schematic of a typical flyback power supply.

La Figura 2A muestra un diagrama esquemático de un controlador flyback de acuerdo a una realización de la presente invención. La Figura 2B muestra las señales a controlar mediante el controlador flyback de la realización de la Figura 2A. La Figura 2C muestra la sincronización de dos controladores flyback en paralelo aplicado a un sistema de carga. La Figura 2D muestra las señales de tensión (V1,V2) y tiempos (T1,T2) a controlar en la realización de la Figura 2C. La Figura 2E muestra las señales a controlar mediante la realización de la Figura 2C para las señales SINCIN en sincronización en desfase. La Figura 2F muestra las señales a controlar mediante la realización de la Figura 2E para las señales SINCIN en sincronización en fase. La Figura 2G muestra un modo de control doble y de sincronización de dos controladores flyback de conmutación doble. La Figura 2H muestra las señales utilizadas en la sincronización de dos controladores flyback de conmutación doble. Figure 2A shows a schematic diagram of a flyback controller according to an embodiment of the present invention. Figure 2B shows the signals to be controlled by the flyback controller of the embodiment of Figure 2A. Figure 2C shows the synchronization of two flyback controllers in parallel applied to a charging system. Figure 2D shows the voltage signals (V1,V2) and times (T1,T2) to be controlled in the embodiment of Figure 2C. Figure 2E shows the signals to be controlled by performing Figure 2C for the SINCIN signals in phase-shift synchronization. Figure 2F shows the signals to be controlled by performing Figure 2E for the SINCIN signals in phase synchronization. Figure 2G shows a dual control and synchronization mode of two dual switching flyback controllers. Figure 2H shows the signals used in synchronizing two dual-switching flyback controllers.

La Figura 3 ilustra la arquitectura hardware de un controlador flyback de acuerdo a una realización de la presente invención. Figure 3 illustrates the hardware architecture of a flyback controller according to an embodiment of the present invention.

La Figura 4 muestra una realización de la división de relojes de las dos CPUs. Figure 4 shows an embodiment of the clock division of the two CPUs.

La Figura 5 muestra una arquitectura de memoria propuesta para las dos CPUs de acuerdo a una realización. Figure 5 shows a proposed memory architecture for the two CPUs according to one embodiment.

La Figura 6 describe el bloque analógico ADC de acuerdo a una posible realización. Figure 6 describes the ADC analog block according to a possible embodiment.

La Figura 7 muestra el proceso de conversión de señales analógicas a digitales por parte del bloque ADC. Figure 7 shows the process of converting analog to digital signals by the ADC block.

La Figura 8 ilustra una realización del bloque analógico TSENSE, que recibe una señal de un sensor de temperatura. Figure 8 illustrates an embodiment of the TSENSE analog block, which receives a signal from a temperature sensor.

La Figura 9 muestra el funcionamiento del bloque TSENSE. Figure 9 shows the operation of the TSENSE block.

La Figura 10 ilustra una realización del bloque analógico VPRI. Figure 10 illustrates one embodiment of the VPRI analog block.

La Figura 11 muestra el funcionamiento del bloque VPRI. Figure 11 shows the operation of the VPRI block.

La Figura 12 representa la jerarquía de buses y bloques de la arquitectura propuesta según una realización. Figure 12 represents the hierarchy of buses and blocks of the proposed architecture according to one embodiment.

La Figura 13A ilustra una realización del bloque analógico ISENSE (el mismo bloque representado en la figura para ISENSE1 y ISENSE2). La Figura 13B ilustra el funcionamiento de los bloques ISENSE1 y ISENSE2 en relación a aplicaciones con alto ruidos y transitorios debidos a la conducción de Q1. Figure 13A illustrates one embodiment of the ISENSE analog block (the same block depicted in the figure for ISENSE1 and ISENSE2). Figure 13B illustrates the operation of the ISENSE1 and ISENSE2 blocks in relation to applications with high noise and transients due to the conduction of Q1.

La Figura 14 representa una realización del bloque analógico DAC. Figure 14 represents an embodiment of the analog DAC block.

La Figura 15 ilustra el funcionamiento del controlador en modo DCM. Figure 15 illustrates the operation of the controller in DCM mode.

La Figura 16 describe el funcionamiento del controlador en modo CCM. Figure 16 describes the operation of the controller in CCM mode.

La Figura 17 representa una realización del bloque analógico VOUTSENSE. El mismo esquema corresponde al bloque analógico VINSENSE. Figure 17 represents an embodiment of the VOUTSENSE analog block. The same scheme corresponds to the VINSENSE analog block.

La Figura 18 describe el bloque digital PWM. Figure 18 describes the PWM digital block.

La Figura 19 describe el funcionamiento propuesto de la ejecución de interrupciones CPU2. Figure 19 describes the proposed operation of CPU2 interrupt execution.

La Figura 20 ilustra el funcionamiento y descripción de las fases de carga. Figure 20 illustrates the operation and description of the charging phases.

La Figura 21 ilustra un diagrama de flujo del algoritmo de control de acuerdo a una realización. Figure 21 illustrates a flow chart of the control algorithm according to one embodiment.

La Figura 22 ilustra un diagrama de flujo del algoritmo de programación de acuerdo a una realización. Figure 22 illustrates a flowchart of the scheduling algorithm according to one embodiment.

La Figura 23 muestra un diagrama de flujo del algoritmo de protección de acuerdo a una realización. Figure 23 shows a flow chart of the protection algorithm according to one embodiment.

La Figura 24 describe el bloque digital GPIO/PWM. Figure 24 describes the GPIO/PWM digital block.

Las Figuras 25A y 25B describen el modo de sincronización de acuerdo a una realización. Figures 25A and 25B describe the synchronization mode according to one embodiment.

La Figura 26 ilustra el funcionamiento del sistema de sincronización. Figure 26 illustrates the operation of the synchronization system.

La Figura 27 muestra una aplicación de la presente invención en radio frecuencia y un sistema de desfibrilador. Figure 27 shows an application of the present invention in radio frequency and a defibrillator system.

La Figura 28 ilustra una aplicación de la presente invención en sistemas de balance de baterías. Figure 28 illustrates an application of the present invention in battery balancing systems.

La Figura 29 muestra una aplicación de la presente invención en un sistema bidireccional. Figure 29 shows an application of the present invention in a bidirectional system.

La Figura 30 muestra una aplicación de la presente invención en un sistema de aprovechamiento de energía solar. Figure 30 shows an application of the present invention in a solar energy use system.

Descripción detallada de la invenciónDetailed description of the invention

LaFigura 1muestra un esquema básico de una fuente de alimentación flyback 1 típica, la cual es una fuente de alimentación regulada con topología tipo flyback de alta potencia regulada por voltaje o corriente, que permite ajustar voltajes en un determinado rango de tensión y es capaz de proporcionar un voltaje programable. Figure 1 shows a basic schematic of a typical flyback power supply 1, which is a regulated power supply with a high-power flyback type topology regulated by voltage or current, which allows adjusting voltages in a certain voltage range and is capable of providing a programmable voltage.

La fuente de alimentación flyback 1 comprende un controlador o regulador principal (controlador flyback 10), un transformador T1, un transistor Q1, y un conjunto de resistencias (R1, R3, R4, R5, R6) y condensadores (C1, C3). La fuente de alimentación flyback 1 opera como un cargador de baterías, con muestreo de corriente en el primario (I_SENSE), muestreo del voltaje de salida (VOUT_SENSE) y, opcionalmente, muestreo del voltaje de entrada (VIN_SENSE). El muestreo de estos voltajes y corrientes se efectúa mediante la división de voltajes para evitar el dañado del controlador flyback 10. El voltaje VIN_SENSE está dividido mediante las resistencias R3 y R4, el voltaje VOUT_SENSE está divido mediante las resistencias R5 y R6, y el cálculo de la corriente I_SENSE se determina mediante el muestreo del voltaje en la resistencia R1. El uso de esta topología permite la miniaturización de la arquitectura de hardware y su simplificación. La fuente de alimentación flyback 1 es programable en rangos de voltaje y corriente. La programación de dicho voltaje se realiza mediante el control del ciclo de trabajo del transistor Q1 por parte del controlador flyback 10. Como caso general el voltaje de salida de una topología flyback se rige por la siguiente relación (donde N es la relación de bobinado del transformador T1, D es el ciclo de trabajo del transistor Q1, V<in>es la tensión o voltaje de entrada de la fuente de alimentación flyback 1, VOUT es la tensión o voltaje de salida de la fuente de alimentación flyback 1): The flyback power supply 1 comprises a main controller or regulator (flyback controller 10), a transformer T1, a transistor Q1, and a set of resistors (R1, R3, R4, R5, R6) and capacitors (C1, C3). Flyback power supply 1 operates as a battery charger, with primary current sampling (I_SENSE), output voltage sampling (VOUT_SENSE), and optionally input voltage sampling (VIN_SENSE). Sampling of these voltages and currents is done by voltage division to prevent damage to the flyback controller 10. The VIN_SENSE voltage is divided by resistors R3 and R4, the VOUT_SENSE voltage is divided by resistors R5 and R6, and the calculation The I_SENSE current is determined by sampling the voltage across resistor R1. The use of this topology allows the miniaturization of the hardware architecture and its simplification. The flyback 1 power supply is programmable in voltage and current ranges. The programming of said voltage is carried out by controlling the duty cycle of the transistor Q1 by the flyback controller 10. As a general case, the output voltage of a flyback topology is governed by the following relationship (where N is the winding ratio of the transformer T1, D is the duty cycle of transistor Q1, V<in>is the input voltage or voltage of the flyback power supply 1, VOUT is the output voltage or voltage of the flyback power supply 1):

LaFigura 2Amuestra un diagrama esquemático de un sistema de control 7 de un actuador piezoeléctrico 2 utilizando un controlador flyback 10 de acuerdo a una realización de la presente invención. Estos sistemas, conocidos como“piezomotiorí’,se caracterizan por poseer múltiples rangos de voltajes que pueden oscilar entre unos pocos voltios hasta 1000 V, ya que al ser actuadores capacitivos su capacidad de extensión, activación o fuerza depende del voltaje utilizado. El ejemplo de la Figura 2A muestra un circuito de control para un actuador de voltaje positivo. Este voltaje y control permite el control sobre las variables detalladas en la gráfica de laFigura 2B. El tiempo de subida o bajada, determinados por T1 y T2 en las gráficas de la Figura 2B, depende de la resistencia R2. El muestreo del voltaje presente en el elemento piezoeléctrico a través de un amplificador 3 permite la readaptación del rango de voltaje a partir de los comandos de una unidad de procesado maestro 50. Figure 2 shows a schematic diagram of a control system 7 of a piezoelectric actuator 2 using a flyback controller 10 according to an embodiment of the present invention. These systems, known as “piezomotiori”, are characterized by having multiple voltage ranges that can range from a few volts to 1000 V, since being capacitive actuators, their extension, activation or force capacity depends on the voltage used. The example in Figure 2A shows a control circuit for a positive voltage actuator. This voltage and control allows control over the variables detailed in the graph of Figure 2B. The rise or fall time, determined by T1 and T2 in the graphs in Figure 2B, depends on the resistance R2. Sampling the voltage present in the piezoelectric element through an amplifier 3 allows readjustment of the voltage range based on commands from a master processing unit 50.

Los bloques requeridos que incluye el controlador flyback 10 para un control eficaz del voltaje de salida son los siguientes (además de los bloques de generación de relojes y regulación necesarios para su funcionamiento): The required blocks included in the flyback controller 10 for effective control of the output voltage are the following (in addition to the clock generation and regulation blocks necessary for its operation):

- Primera unidad central de procesado 13 (CPU1) y segunda unidad central de procesado 14 (CPU2): encargadas de controlar el funcionamiento del controlador flyback 10 en tiempo real, a partir de un software alojado en una memoria 15 - First central processing unit 13 (CPU1) and second central processing unit 14 (CPU2): responsible for controlling the operation of the flyback controller 10 in real time, from software housed in memory 15

- Memoria 15: encargada de almacenar datos en tiempo real y el programa de ejecución de las CPUs (13,14). - Memory 15: responsible for storing data in real time and the execution program of the CPUs (13,14).

- Bloque de muestreo de corriente 17a (ISENSE1): encargado del sensado de corriente en el primario del transformador T1 para su posterior procesado por la segunda CPU 14 (CPU2). - Current sampling block 17a (ISENSE1): responsible for sensing the current in the primary of transformer T1 for subsequent processing by the second CPU 14 (CPU2).

- Bloque de muestreo de tensión de entrada 18 (VINSENSE): encargado de la lectura y adaptación del voltaje de entrada en el primario del transformador T 1 para su posterior procesado por la segunda CPU 14 (CPU2). - Input voltage sampling block 18 (VINSENSE): responsible for reading and adapting the input voltage in the primary of transformer T 1 for subsequent processing by the second CPU 14 (CPU2).

- Bloque de muestreo de tensión de salida 19 (VOUTSENSE): encargado de la lectura y adaptación del voltaje de salida en el secundario del transformador T1, para su posterior procesado por la segunda CPU 14. - Output voltage sampling block 19 (VOUTSENSE): responsible for reading and adapting the output voltage on the secondary of transformer T1, for subsequent processing by the second CPU 14.

- Bloque de muestreo de temperatura 20 (TSENSE): encargado de la lectura y adaptación de la temperatura del transformador T1 para su posterior procesado por la segunda CPU 14. - Temperature sampling block 20 (TSENSE): responsible for reading and adapting the temperature of transformer T1 for subsequent processing by the second CPU 14.

- Bloque PWM 21 (modulación por ancho de pulsos): encargado de la sincronización y control de moduladores de ancho de pulso, a partir del voltaje objetivo del sistema. - PWM 21 block (pulse width modulation): responsible for the synchronization and control of pulse width modulators, based on the system's target voltage.

- Bloque de control de tensión del transformador 22 (VPRISENSE): encargado del control del voltaje en el primario de transformador T1 para evitar la saturación del primario de transformador T1 o del transistor Q1; - Transformer voltage control block 22 (VPRISENSE): responsible for controlling the voltage in the primary of transformer T1 to avoid saturation of the primary of transformer T1 or of the transistor Q1;

- Unidad de comunicación 23 (bloque SCI): encargada de la comunicación y transmisión del funcionamiento en tiempo real del sistema, comunicando la primera unidad central de procesado 13 con la unidad de procesado maestro (50) externa, para que la unidad central de procesado 13 pueda recibir unos comandos de control procedentes de la unidad de procesado maestro (50). - Communication unit 23 (SCI block): responsible for communication and transmission of the real-time operation of the system, communicating the first central processing unit 13 with the external master processing unit (50), so that the central processing unit 13 can receive control commands from the master processing unit (50).

- Temporizadores 33, usados por las CPUs (13,14). - 33 timers, used by the CPUs (13,14).

La ilustración mostrada en la Figura 2A se considera ideal para baja potencia. Para altas potencias, la lectura de los voltajes está subyugada a la necesidad de un sistema de aislamiento galvánico, mediante el uso de un opto-acoplador o un amplificador diferencial con aislamiento galvánico en el lectura del voltaje VOUTSENSE. The illustration shown in Figure 2A is considered ideal for low power. For high powers, the reading of the voltages is subjugated to the need for a galvanic isolation system, through the use of an opto-coupler or a differential amplifier with galvanic isolation in the VOUTSENSE voltage reading.

LaFigura 2Cmuestra, de acuerdo a una realización de la presente invención, un diagrama esquemático de un sistema de carga de baterías 8 utilizando una pluralidad de controladores flyback conectados en paralelo. En particular, la Figura 2C muestra la sincronización de dos controladores flyback (10a,10b) en paralelo (aunque se pueden conectar más controladores flyback en paralelo) aplicado para cargar una batería 9 o elemento de almacenamiento de alta absorción de corriente. La sincronización de dos o más controladores flyback en paralelo permite la generación de pulsos de corriente, los cuales dependiendo de si su sincronización es en fase, desfase o árbol, puede multiplicar la corriente por tantos controladores en paralelo cuando están sincronizados en fase (Figura 2Fhasta crear un sistema de carga continuo mitigando las pérdidas de tiempo durante el estado de conducción del transistor Q1. Si la sincronización está desfasada (Figura 2Ese mitiga las pérdidas de tiempo de Q1. Figure 2C shows, according to an embodiment of the present invention, a schematic diagram of a battery charging system 8 using a plurality of flyback controllers connected in parallel. In particular, Figure 2C shows the synchronization of two flyback controllers (10a,10b) in parallel (although more flyback controllers can be connected in parallel) applied to charge a high current absorption battery 9 or storage element. The synchronization of two or more flyback controllers in parallel allows the generation of current pulses, which depending on whether their synchronization is in phase, phase shift or tree, can multiply the current by as many controllers in parallel when they are synchronized in phase (Figure 2F to create a continuous charging system by mitigating the timing losses during the conduction state of transistor Q1 if the timing is out of phase (Figure 2That mitigates the timing losses of Q1.

Durante la carga de la batería 9 se suponen que existen altos rangos de corriente; por ello, la monitorización de la corriente de carga, aunque no es obligatoria, sí es recomendable. La monitorización de la corriente de carga se ha representado en la Figura F2C a partir de un sensor de efecto Hall 4, cuya adaptación se realiza mediante un amplificador diferencial 5 para el procesado a partir de la segunda CPU 14 (CPU2) y un segundo bloque de muestreo de corriente 17b (ISENSE2) que tiene la función de leer y acomodar las corrientes capturadas en el secundario del transformador T 1. During battery charging 9, high current ranges are assumed to exist; Therefore, monitoring the charging current, although not mandatory, is recommended. The monitoring of the load current has been represented in Figure F2C from a Hall effect sensor 4, whose adaptation is carried out by a differential amplifier 5 for processing from the second CPU 14 (CPU2) and a second block current sampling device 17b (ISENSE2) which has the function of reading and accommodating the currents captured in the secondary of the transformer T 1.

De manera ventajosa, el sistema de carga de baterías 8 de la Figura 2C permite la reducción de los tiempos de carga mediante la sincronización de los controladores flyback (10a,10b) con el uso de una señal de sincronización (SYNCIN). Dicha señal tiene un efecto sobre la señal del modulador de ancho de pulso que actúa sobre el transistor Q1, después de su procesado por la segunda CPU 14 (CPU2). Otra ventaja adicional es la monitorización simple de la corriente en el secundario del transformador T1 sin necesidad de aislamiento galvánico mediante el uso de un sensor de efecto Hall 4. Como se muestra en laFigura 2D, este circuito solo tiene control sobre los voltajes V1, V2 y los tiempos T1 o T2. La lectura del voltaje objetivo puede ser procesada por alguno de los controladores flyback (10a,10b) de la Figura 2C. La unidad de procesado maestro 50 tiene el control sobre el estado de carga, activación o desactivación de la sincronización a partir del bloque SCI 23 y su procesado por la primera CPU 13 (CPU1). Advantageously, the battery charging system 8 of Figure 2C allows the reduction of charging times by synchronizing the flyback controllers (10a, 10b) with the use of a synchronization signal (SYNCIN). Said signal has an effect on the pulse width modulator signal that acts on the transistor Q1, after its processing by the second CPU 14 (CPU2). Another additional advantage is the simple monitoring of the current in the secondary of the transformer T1 without the need for galvanic isolation by using a Hall effect sensor 4. As shown in Figure 2D, this circuit only has control over the voltages V1, V2 and times T1 or T2. The target voltage reading can be processed by any of the flyback controllers (10a,10b) in Figure 2C. The master processing unit 50 has control over the loading state, activation or deactivation of the synchronization from the SCI block 23 and its processing by the first CPU 13 (CPU1).

La sincronización de los distintos controladores flyback (10a,10b) en paralelo se realiza mediante una señal digital de sincronización (SYNCIN) que, en su activación en flanco de subida, activa la señal PWM1 del modulador de ancho de pulso que actúa sobre el transistor Q1, de forma que en el modo de sincronización en fase se incrementan los rangos de corriente aplicados a la carga, y en el modo de sincronización en desfase existe un retraso para crear una carga continua de corriente. The synchronization of the different flyback controllers (10a, 10b) in parallel is carried out using a digital synchronization signal (SYNCIN) that, when activated on the rising edge, activates the PWM1 signal of the pulse width modulator that acts on the transistor Q1, so that in phase synchronization mode the current ranges applied to the load are increased, and in phase synchronization mode there is a delay to create a continuous current load.

Los bloques requeridos en los controladores flyback para un control eficaz del sistema de carga de baterías 8 representado en la Figura 2C son los siguientes (además de los bloques de generación de relojes y regulación necesarios para su funcionamiento): The blocks required in the flyback controllers for effective control of the battery charging system 8 represented in Figure 2C are the following (in addition to the clock generation and regulation blocks necessary for its operation):

- Primera CPU 13 (CPU1) y segunda CPU 14 (CPU2). - First CPU 13 (CPU1) and second CPU 14 (CPU2).

- Memoria 15. - Memory 15.

- Bloques de muestreo de corriente 17a (ISENSE1) y 17b (ISENSE2). - Current sampling blocks 17a (ISENSE1) and 17b (ISENSE2).

- Bloque de muestreo de tensión de entrada 18 (VINSENSE). - Input voltage sampling block 18 (VINSENSE).

- Bloque de muestreo de tensión de salida 19 (VOUTSENSE). - Output voltage sampling block 19 (VOUTSENSE).

- Bloque de muestreo de temperatura 20 (TSENSE). - Temperature sampling block 20 (TSENSE).

- Bloque PWM 21. - PWM block 21.

- Bloque de control de tensión del transformador 22 (VPRISENSE). - Transformer voltage control block 22 (VPRISENSE).

- Bloque SCI 23. - SCI Block 23.

- Temporizadores 33. - Timers 33.

- Bloque o unidad de sincronización SYNC 6, encargada de la sincronización entre los controladores flyback mediante el uso de una señal de sincronización (SYNCIN). - SYNC 6 synchronization block or unit, responsible for synchronization between the flyback controllers through the use of a synchronization signal (SYNCIN).

LaFigura 2Gmuestra un diagrama esquemático de otra realización de un sistema de carga de baterías 8 utilizando una pluralidad de controladores flyback. De acuerdo a esta realización, se realiza un modo de control doble y de sincronización de dos controladores flyback de conmutación doble (un primer controlador flyback 10c conectado al primario del transformador T1 y un segundo controlador flyback 10d conectado al secundario del transformador T1). Figure 2G shows a schematic diagram of another embodiment of a battery charging system 8 using a plurality of flyback controllers. According to this embodiment, a dual control and synchronization mode of two dual switching flyback controllers (a first flyback controller 10c connected to the primary of the transformer T1 and a second flyback controller 10d connected to the secondary of the transformer T1) is realized.

Este control y sincronización se realiza mediante el uso de las señales SYNCIN y SYNCOUT, como se muestra en laFigura 2H, con el objetivo de sincronizar los modos de control de los controladores desde el primario y el secundario. Esta realización tiene como objetivo mitigar la integración y programabilidad en la fase de fabricación de los controladores flyback o módulos de potencia para múltiples rangos en sistemas de carga o balance de baterías, ya que dependiendo de si la batería 9 está dividida en paquetes con múltiples células los rangos de voltaje pueden variar, requiriendo además, en algunos casos, el modo de control bidireccional. Los bloques mínimos requeridos para un control eficaz del voltaje de salida son: primera CPU 13 (CPU1), segunda CPU 14 (CPU2), memoria 15, bloque de muestreo de corriente 17a (ISENSE1), bloque de muestreo de tensión de entrada 18 (VINSENSE) en el primer controlador flyback 10c, bloque de muestreo de tensión de salida 19 (VOUTSENSE) en el segundo controlador flyback 10d, bloque de muestreo de temperatura 20 (TSENSE), bloque PWM 21, bloque VPRISENSE 22, bloque SCI 23, temporizadores 33, bloque SYNC 6, además de los bloques de generación de relojes y regulación necesarios para su funcionamiento. This control and synchronization is performed through the use of the SYNCIN and SYNCOUT signals, as shown in Figure 2H, with the objective of synchronizing the control modes of the controllers from the primary and secondary. This embodiment aims to mitigate the integration and programmability in the manufacturing phase of flyback controllers or power modules for multiple ranges in battery charging or balancing systems, since depending on whether the battery 9 is divided into packages with multiple cells Voltage ranges may vary, also requiring, in some cases, bidirectional control mode. The minimum blocks required for effective output voltage control are: first CPU 13 (CPU1), second CPU 14 (CPU2), memory 15, current sampling block 17a (ISENSE1), input voltage sampling block 18 ( VINSENSE) in the first flyback controller 10c, output voltage sampling block 19 (VOUTSENSE) in the second flyback controller 10d, temperature sampling block 20 (TSENSE), PWM block 21, VPRISENSE block 22, SCI block 23, timers 33, SYNC 6 block, in addition to the clock generation and regulation blocks necessary for its operation.

LaFigura 3ilustra un diagrama de bloques de la arquitectura de hardware de un controlador flyback 10 de acuerdo a una realización. El controlador flyback 10 representado en el ejemplo de la figura se emplea dentro un sistema de alimentación (fuente de alimentación flyback 1) para cargar una batería 9 o condensador e incluye los siguientes bloques funcionales: Figure 3 illustrates a block diagram of the hardware architecture of a flyback controller 10 according to one embodiment. The flyback controller 10 represented in the example in the figure is used within a power system (flyback power supply 1) to charge a battery 9 or capacitor and includes the following functional blocks:

- Oscilador interno 11: bloque funcional encargado de general la señal de reloj para todos los bloques digitales, como las CPUs (unidades centrales de procesado), memoria o buses de comunicación. - Internal oscillator 11: functional block responsible for generating the clock signal for all digital blocks, such as CPUs (central processing units), memory or communication buses.

- PLL 12 (lazo de seguimiento de fase): Bloque encargado de multiplicar la señal de referencia proveniente del oscilador y dividirla entre los siguientes bloques funcionales como CPUs, ADCs (convertidores analógico a digital), memoria, buses de comunicaron, tal y como se representa en laFigura 4, la cual muestra la división de relojes CPU1/CPU2 de acuerdo a una posible realización de la arquitectura propuesta. - PLL 12 (phase tracking loop): Block responsible for multiplying the reference signal coming from the oscillator and dividing it between the following functional blocks such as CPUs, ADCs (analog to digital converters), memory, communication buses, as shown. represented in Figure 4, which shows the division of CPU1/CPU2 clocks according to a possible realization of the proposed architecture.

- CPUs (13,14): Unidades centrales de procesado que comprenden una primera CPU 13 (CPU1) y una segunda CPU 14 (CPU2) encargadas de controlar el funcionamiento del controlador flyback 10 en tiempo real, a partir de un software alojado en una memoria 15. - CPUs (13,14): Central processing units that comprise a first CPU 13 (CPU1) and a second CPU 14 (CPU2) responsible for controlling the operation of the flyback controller 10 in real time, from software hosted in a memory 15.

- Memoria 15: Bloque funcional encargado de almacenar datos en tiempo real y el programa de ejecución de las CPUs (13,14). Puede incluir, por ejemplo, una memoria ROM 15a, una memoria OTP 15b (programable una sola vez), una memoria flash 15c, una memoria RAM compartida 15d entre la CPU1 y la CPU2, y una memoria SRAM CPU1 15e (para la CPU1) y una memoria SRAM CPU2 15f (para la CPU2). LaFigura5muestra la división y arquitectura de memoria mínima propuesta CPU1/CPU2 de acuerdo a una realización, incluyendo un banco de registros CPU1 15g, un banco de registros CPU2 15h, una tabla de vectores CPU1 15i, una tabla de vectores CPU2 15j y unos parámetros de configuración 15k incluidos en la memoria flash 15c. A continuación, se describe cada elemento: - Memory 15: Functional block responsible for storing data in real time and the execution program of the CPUs (13,14). It may include, for example, a ROM memory 15a, an OTP memory 15b (one-time programmable), a flash memory 15c, a shared RAM memory 15d between CPU1 and CPU2, and a CPU1 SRAM memory 15e (for CPU1) and a CPU2 15f SRAM memory (for CPU2). Figure 5 shows the proposed minimum CPU1/CPU2 memory division and architecture according to one embodiment, including a CPU1 register bank 15g, a CPU2 register bank 15h, a CPU1 vector table 15i, a CPU2 vector table 15j and some parameters. 15k configuration included in 15c flash memory. Each element is described below:

• Memoria ROM 15a: Almacenamiento de un cargador de arranque (o bootloader). Este software tiene la función de activar el programa en sus funciones básicas. En caso de fallo de memoria, el cargador de arranque siempre tendría capacidad de control y lectura sobre todas las regiones de memoria. • ROM memory 15a: Storage of a boot loader (or bootloader). This software has the function of activating the program in its basic functions. In the event of a memory failure, the bootloader would always have control and read capability over all memory regions.

• Banco de registros (15g,15h): Región de memoria que posee los registros de configuración de cada uno de los bloques anexos. • Register bank (15g,15h): Memory region that has the configuration registers of each of the attached blocks.

• Tabla de vectores (15i,15j): Región de memoria que contiene el control de las interrupciones y las direcciones de arranque en la memoria RAM. • Vector table (15i,15j): Memory region that contains interrupt control and start addresses in RAM.

• Memoria compartida CPU1/CPU2 15d: Memoria de intercambio que tiene la función de compartir datos y variables entre la CPU1 y CPU2 en tiempo real. En esta región se programan valores de protección, voltajes y corriente objetivo. • Shared memory CPU1/CPU2 15d: Exchange memory that has the function of sharing data and variables between CPU1 and CPU2 in real time. Protection values, voltages and target current are programmed in this region.

• Memoria SRAM (15e,15f): Memoria de ejecución usada durante la ejecución de los firmwares donde se almacenan, en el periodo normal de ejecución CPU1/CPU2, tabla de vectores (interrupciones) y valores de registros de escritura y lectura de cada bloque funcional. Cada CPU tiene asignada una dirección de comienzo y final para su lectura. • SRAM memory (15e,15f): Execution memory used during the execution of the firmwares where, in the normal execution period CPU1/CPU2, vector table (interrupts) and values of writing and reading registers of each block are stored. functional. Each CPU is assigned a start and end address for reading.

• Memoria flash 15c: Memoria empleada para el almacenamiento de los firmwares, tanto para la CPU1 como la CPU2. Este software tiene la capacidad final funcional del sistema de carga de baterías. Cada CPU tiene asignada una dirección de comienzo y final para su lectura. La copia de datos de la memoria flash a RAM se realiza exclusivamente por la CPU1. En esta región se programan unos parámetros de configuración 15k incluyendo valores de protección, calibración, voltajes y corriente objetivo, en la dirección predeterminada. • 15c flash memory: Memory used to store the firmware, both for CPU1 and CPU2. This software has the final functional capability of the battery charging system. Each CPU is assigned a start and end address for reading. Copying data from flash memory to RAM is done exclusively by CPU1. In this region, 15k configuration parameters are programmed, including protection values, calibration, target voltages and current, in the predetermined address.

• Memoria OTP: Memoria con la función de almacenar datos de manufactura, como son fecha, localización y operador. Acceso limitado solo desde la CPU1. • OTP Memory: Memory with the function of storing manufacturing data, such as date, location and operator. Limited access only from CPU1.

- Bloque ADC 16 (convertidor analógico a digital): El bloque ADC 16 tiene la función de leer las variables analógicas y conmutar los multiplexores para su procesado por la CPUs (13,14). El bloque ADC 16 puede leer o muestrear los valores de tensión de entrada VINSENSE, tensión de salida VOUTSENSE y temperatura del transformador TSENSE a partir del control de un multiplexor 27 (mediante la señal reg_mux_adc_ctrl, tal y como se muestra en laFigura 6que describe el bloque ADC 16 de acuerdo a una posible realización). LaFigura 7muestra el proceso de conversión de señales analógicas a digitales: Mediante la activación en la segunda CPU 14 (CPU2) de uno de sus temporizadores 33 y su configuración en una frecuencia determinada, se genera una señal de reloj estable, la cual genera una interrupción de tiempo en la CPU2. Esta activación de la interrupción permite que la CPU2 salte sobre una región de memoria SRAM (Figura 5), en la cual mediante el control de la señal de multiplexor reg_mux_adc_ctrl (Figura 6), permite la lectura de las señales provenientes de los pines VOUTSENSE (vout_diff_sense), VINSENSE (vin_diff_sense), TSENSE (Temp_diff_sense) o ADJ (adj_sense). Esta señal puede controlarse para que cada una de las lecturas sea x1, x2 o xn hasta el límite del temporizador. - ADC block 16 (analog to digital converter): The ADC block 16 has the function of reading the analog variables and switching the multiplexers for processing by the CPUs (13,14). The ADC block 16 can read or sample the values of input voltage VINSENSE, output voltage VOUTSENSE and transformer temperature TSENSE from the control of a multiplexer 27 (using the signal reg_mux_adc_ctrl, as shown in Figure 6 that describes the block ADC 16 according to a possible realization). Figure 7 shows the process of converting analog signals to digital: By activating in the second CPU 14 (CPU2) one of its timers 33 and setting it to a certain frequency, a stable clock signal is generated, which generates an interrupt of time on CPU2. This activation of the interrupt allows CPU2 to jump over a region of SRAM memory (Figure 5), in which by controlling the multiplexer signal reg_mux_adc_ctrl (Figure 6), it allows the reading of the signals coming from the VOUTSENSE pins ( vout_diff_sense), VINSENSE (vin_diff_sense), TSENSE (Temp_diff_sense), or ADJ (adj_sense). This signal can be controlled so that each of the readings is x1, x2, or xn up to the timer limit.

- Bloques de muestreo de corriente ISENSE (17a,17b): Bloques de sensado de corriente que tienen la función de leer y acomodar las corrientes capturadas en el primario (primer bloque de muestreo de corriente 17a, ISENSE1) y secundario (segundo bloque de muestreo de corriente 17b, ISENSE2) del transformador T1 para su posterior procesado por las CPUs (13,14). - ISENSE current sampling blocks (17a,17b): Current sensing blocks that have the function of reading and accommodating the currents captured in the primary (first current sampling block 17a, ISENSE1) and secondary (second sampling block current 17b, ISENSE2) of transformer T1 for subsequent processing by the CPUs (13,14).

- Bloque de muestreo de tensión de entrada 18 (VINSENSE): Bloque encargado de la lectura y adaptación del voltaje de entrada en el primario del transformador T1 para su posterior procesado por el ADC 16 y la segunda CPU 14 (CPU2). - Input voltage sampling block 18 (VINSENSE): Block responsible for reading and adapting the input voltage in the primary of transformer T1 for subsequent processing by the ADC 16 and the second CPU 14 (CPU2).

- Bloque de muestreo de tensión de salida 19 (VOUTSENSE): Bloque encargado de la lectura y adaptación del voltaje de salida en el secundario del transformador T1, para su posterior procesado por el ADC 16 y la CPU a su cargo (segunda CPU 14). - Output voltage sampling block 19 (VOUTSENSE): Block responsible for reading and adapting the output voltage on the secondary of transformer T1, for subsequent processing by ADC 16 and the CPU in charge (second CPU 14) .

- Bloque de muestreo de temperatura 20 (TSENSE): El bloque TSENSE 20 está encargado de la lectura y adaptación de la temperatura del transformador T 1, para su posterior procesado por el ADC 16 y la CPU a su cargo (segunda CPU 14). LaFigura 8ilustra una realización del bloque TSENSE 20, que recibe la señal de salida de un sensor de temperatura 29. LaFigura 9muestra el funcionamiento del bloque TSENSE 20 de la Figura 8. El bloque TSENSE 20 está diseñado para captar la señal de temperatura proveniente de un componente específico, que utilicen diodos térmicos u otro de salida única. El uso del DAC2(Figura 8) controlado a partir de la señal cpu_dac2_reg, permite la calibración de la lectura del voltaje y la adaptación de dicho voltaje a un rango que permite solucionar el error de offset del ADC. - Temperature sampling block 20 (TSENSE): The TSENSE 20 block is responsible for reading and adapting the temperature of the transformer T 1, for subsequent processing by the ADC 16 and the CPU in charge (second CPU 14). Figure 8 illustrates one embodiment of the TSENSE block 20, which receives the output signal from a temperature sensor 29. Figure 9 shows the operation of the TSENSE block 20 of Figure 8. The TSENSE block 20 is designed to capture the temperature signal coming from a specific component, using thermal or other single output diodes. The use of the DAC2 (Figure 8), controlled from the cpu_dac2_reg signal, allows the calibration of the voltage reading and the adaptation of said voltage to a range that allows solving the ADC offset error.

- PWM 21: Bloque encargado de la sincronización y control de los moduladores de ancho de pulso PWM1 y PWM2, a partir del voltaje objetivo del sistema. - PWM 21: Block responsible for synchronizing and controlling the pulse width modulators PWM1 and PWM2, based on the system's target voltage.

- VPRI 22: Bloque encargado del control del voltaje en el primario del transformador T1 durante la fase de carga. LaFigura 10ilustra una realización del bloque VPRI 22. LaFigura 11muestra el funcionamiento del bloque VPRI 22 de la Figura 10, donde el DAC3, el diodo D1 y las resistencias R7y R8, permiten el control para evitar la saturación del primario de transformador o del transistor Q1. El transitorio pos conducción del transistor Q1 depende del voltaje de salida, y la energía remanente durante las fases de conducción 2 o 3 depende de los modos de conducción CCM o DCM. Este bloque permite el control de dichos transitorios para proteger el circuito mediante la programación del DAC3dependiendo de estado de carga. Esta referencia podría utilizarse para determinar el voltaje de salida, pero solo en aplicaciones específicas. - VPRI 22: Block responsible for controlling the voltage in the primary of transformer T1 during the charging phase. Figure 10 illustrates an embodiment of the VPRI block 22. Figure 11 shows the operation of the VPRI block 22 of Figure 10, where the DAC3, the diode D1 and the resistors R7 and R8, allow control to avoid saturation of the transformer primary or the transistor Q1 . The post-conduction transient of transistor Q1 depends on the output voltage, and the remaining energy during conduction phases 2 or 3 depends on the CCM or DCM conduction modes. This block allows the control of these transients to protect the circuit by programming the DAC3 depending on the state of charge. This reference could be used to determine the output voltage, but only in specific applications.

- Unidad de comunicación 23 (SCI /UART /I2C): Bloque encargado de la comunicación y transmisión del funcionamiento en tiempo real del sistema. - Communication unit 23 (SCI /UART /I2C): Block responsible for communication and transmission of the real-time operation of the system.

- GPIO (Entrada/Salida de Propósito General) 24: Bloque encargado del control de las señales digitales, tanto de entrada como de salida. Los pines involucrados son: PWM1, PWM2, PG, CHARGE, SYNCIN y SYNCOUT. - GPIO (General Purpose Input/Output) 24: Block in charge of controlling digital signals, both input and output. The pins involved are: PWM1, PWM2, PG, CHARGE, SYNCIN and SYNCOUT.

- Bloque DACs (convertidores digital a analógico): Bloque de varios convertidores digital-analógico (DACn_a, DACn_b, DACn_c) 25 encargado de ajustar los parámetros digitales como voltajes de referencia, límites de corriente, valores de calibración o límites de voltaje, en los bloques VINSENSE 18, VOUTSENSE 19, TSENSE 20, VPRI 22, ISENSE1 17a e ISENSE2 17b. Los DACs 25 permiten la calibración en fase de fabricación y compensar los errores de hardware debidos a diferentes causas. Dichos errores (V<Error m em>) se almacenan en memoria para su posterior procesado. El valor final del DAC (V<DACx>) en los bloques ISENSE1 o ISENSE2 sería el valor de referencia (V<vaiue ref>) más la suma o resta de error almacenado en memoria durante la fase de manufactura (V<Error_mem>). - DACs block (digital to analog converters): Block of several digital-analog converters (DACn_a, DACn_b, DACn_c) 25 in charge of adjusting digital parameters such as reference voltages, current limits, calibration values or voltage limits, in the blocks VINSENSE 18, VOUTSENSE 19, TSENSE 20, VPRI 22, ISENSE1 17a and ISENSE2 17b. The DACs 25 allow calibration in the manufacturing phase and compensate for hardware errors due to different causes. These errors (V<Error m em>) are stored in memory for later processing. The final value of the DAC (V<DACx>) in the ISENSE1 or ISENSE2 blocks would be the reference value (V<vaiue ref>) plus the addition or subtraction of the error stored in memory during the manufacturing phase (V<Error_mem>) .

- Reguladores 26: La diferencia de voltaje entre los bloques analógicos (v_ana) y digitales (v_digi) hace necesario el uso de reguladores internos. Dichos reguladores, adaptan el voltaje para la correcta precisión de ADCs, DACs y control digital. Los pines de suministro están determinados por VDD y VS (Figura 3). - Regulators 26: The voltage difference between the analog (v_ana) and digital (v_digi) blocks makes it necessary to use internal regulators. These regulators adapt the voltage for the correct precision of ADCs, DACs and digital control. The supply pins are determined by VDD and VS (Figure 3).

- Multiplexor 27: Son controlados a través de un bloque comparador 30 representado en laFigura 12, la cual ilustra la jerarquía de buses y bloques de la arquitectura propuesta de acuerdo a una posible realización. Tiene la función de controlar los DACs de los bloques ISENSE1 17a, ISENSE2 17b, VINSENSE 18, VOUTSENSE 19, TSENSE 20. - Multiplexer 27: They are controlled through a comparator block 30 represented in Figure 12, which illustrates the hierarchy of buses and blocks of the proposed architecture according to a possible embodiment. It has the function of controlling the DACs of the ISENSE1 17a, ISENSE2 17b, VINSENSE 18, VOUTSENSE 19, TSENSE 20 blocks.

El control de la carga de la batería se realiza en la segunda CPU 14 (CPU2). La división en dos unidades centrales de procesado (CPU1 y CPU2) permite la mejora del rendimiento asignando tareas diferenciadas a cada uno, por lo que no es necesaria la implementación de un sistema operativo en tiempo real (RTOS). La comunicación entre la CPU1 13 y la CPU2 14 se realiza mediante la región de memoria RAM compartida 15d. El control de la carga está determinado por el modo de conducción discontinuo (DCM), con dos variaciones funcionales: Battery charge control is carried out on the second CPU 14 (CPU2). The division into two central processing units (CPU1 and CPU2) allows performance improvement by assigning different tasks to each one, so the implementation of a real-time operating system (RTOS) is not necessary. Communication between CPU1 13 and CPU2 14 is carried out through the shared RAM memory region 15d. Load control is determined by discontinuous driving mode (DCM), with two functional variations:

1. Carga programada: Durante el estado inicial de funcionamiento el transistor Q1 conduce hasta un límite determinado, programado por el convertidor digital a analógico DAC1 25, representado en laFigura 13A(donde se describe los bloques de muestreo de corriente ISENSE1 17a e ISENSE 2 17b y un bloque comparador 28) y en laFigura 14(donde se representa el bloque de los convertidores digital a analógico DACs 30 que incluye una interfaz bus periférico CPU2 31 para comunicarse con la CPU2 14, una unidad de control DACs 32 y los propios DACs 25), y configurado a partir de un comando de comunicación IPRI_LIMIT, en la CPU1 13. La Figura 13B ilustra el funcionamiento de los bloques ISENSE1 y ISENSE2 en relación a aplicaciones con alto ruidos y transitorios debidos a la conducción de Q1, donde la interrupción es detectada antes del ruido, la ventana “Área de ruido” es el tiempo que el circuito necesita para estar en calma después de la conmutación de Q1, y la ventana de adaptación es el instante de tiempo para que el controlador pueda leer las variables de entorno del ADC o conducción del resto de elementos, siendo estos instantes son procesados por la CPU2. 1. Programmed load: During the initial operating state, transistor Q1 conducts up to a certain limit, programmed by the digital-to-analog converter DAC1 25, represented in Figure 13A (which describes the current sampling blocks ISENSE1 17a and ISENSE 2 17b and a comparator block 28) and in Figure 14 (where the DACs 30 digital-to-analog converter block is represented, which includes a CPU2 peripheral bus interface 31 to communicate with the CPU2 14, a DACs control unit 32 and the DACs themselves 25 ), and configured from an IPRI_LIMIT communication command, on CPU1 13. Figure 13B illustrates the operation of the ISENSE1 and ISENSE2 blocks in relation to applications with high noise and transients due to the conduction of Q1, where the interruption is detected before the noise, the “Noise Area” window is the time the circuit needs to be quiet after switching Q1, and the adaptation window is the instant of time for the controller to read the environment variables of the ADC or driving the rest of the elements, these moments being processed by CPU2.

Cuando dicho límite IPRI_LIMIT es alcanzado, el bloque de muestreo de corriente ISENSE (Figura 15, donde se describe, para el modo de conducción discontinuo DCM, el control de los estados T1 (Q1=ON, D1=OFF), T2 (Q1 =OFF, D1 =ON) y T3 (Q1 =OFF, D1 =OFF), la intensidad IPRI en el primario del transformador T1 y la intensidad ISEC en el secundario del transformador T1), ya sea por franco de subida o bajada, activa la interrupción cpu_pwm_isr_x (donde x es 1 para ISENSE1 y 2 para ISENSE2). A partir de este estado, la CPU2 14 desactiva el transistor Q1 (pasando al estado T2, programando el estado de la configuración de Q1 en OFF) en función del voltaje de salida VOUT, programado mediante un comando VOUT_COMMANDO, a través de la CPU1 13. Dicho voltaje de salida V<out>se muestrea y se acondiciona a partir del bloque VOUTSENSE 19. When said IPRI_LIMIT limit is reached, the ISENSE current sampling block (Figure 15, which describes, for the DCM discontinuous conduction mode, the control of the states T1 (Q1=ON, D1=OFF), T2 (Q1 = OFF, D1 =ON) and T3 (Q1 =OFF, D1 =OFF), the IPRI current in the primary of transformer T1 and the ISEC current in the secondary of transformer T1), either by rising or falling free, activates the interrupt cpu_pwm_isr_x (where x is 1 for ISENSE1 and 2 for ISENSE2). From this state, CPU2 14 deactivates transistor Q1 (going to state T2, programming the configuration state of Q1 to OFF) depending on the output voltage VOUT, programmed using a VOUT_COMMANDO command, through CPU1 13 Said output voltage V<out> is sampled and conditioned from the VOUTSENSE 19 block.

El error diferencial del valor de VOUT_COMMANDO y el valor leído por el bloque VOUTSENSE 19, afecta a los DAC 1 y DAC2de los bloques ISENSE (17a,17b), ya que durante la fase final carga el modo de control ideal es un modo de conducción continuo CCM (Figura 16, donde se describe el control de los estados T1 (Q1=ON, D1=OFF) y T2 (Q1=OFF, D1=ON) del modo de conducción continuo CCM) para evitar el dañado de la batería 9. El bloque VOUTSENSE 19 realiza el muestreo directo o diferenciado con el valor de referencia del DAC5 controlado por el comando VOUT_COMANDO (Figura 17, que describe el bloque VOUTSENSE 19) y el control del multiplexor cpu_mux_dac1/2. Si se selecciona el valor directo, el cómputo se realizaría en el firmware de la CPU2 14. The differential error of the value of VOUT_COMMANDO and the value read by the VOUTSENSE block 19 affects the DAC 1 and DAC2 of the ISENSE blocks (17a,17b), since during the final loading phase the ideal control mode is a driving mode continuous CCM (Figure 16, which describes the control of the states T1 (Q1=ON, D1=OFF) and T2 (Q1=OFF, D1=ON) of the CCM continuous driving mode) to avoid damage to the battery 9 The VOUTSENSE 19 block performs direct or differential sampling with the DAC5 reference value controlled by the VOUT_COMMAND command (Figure 17, which describes the VOUTSENSE 19 block) and cpu_mux_dac1/2 multiplexer control. If the direct value is selected, the computation would be performed in the CPU2 14 firmware.

2. Carga con control de corriente: Durante el estado inicial de funcionamiento el transistor Q1 conduce hasta un límite determinado y programado por el DAC1 (Figuras 13 y 14) en el bloque ISENSE1 17a. El valor de DAC1 es configurado a partir del comando de comunicación IPRI_LIMIT, a partir de la CPU1 13. Cuando dicho límite IPRI_LIMIT es alcanzado, el bloque ISENSE (Figura 15) ya sea por franco de subida o bajada, activa la interrupción cpu_pwm_isr. A partir de este estado, la CPU2 14 desactiva el transistor Q1 y activa el transistor Q2. Se muestrea la corriente de carga ISEC, por ello este límite se encuentra muestreado en el bloque ISENSE2 17b, a partir del DAC1 o DAC2(Figura 13), programado con el comando ISEC_LIMIT. El control del estado T3 del modo de conducción discontinuo DCM se realiza a partir de la interrupción cpu_pwm_d3_isr y su programación a partir del comando DCM_D3_COMMANDO. Cuando la interrupción cpu_pwm_d3_isr_x (donde x es 1 para ISENSE1 y es 2 para ISENSE2) se ha activado en la CPU2, el transistor Q2 se desactiva y el temporizador correspondiente comienza a contar hasta el límite DCM_D3_COMMANDO, ya que activa la interrupción de tiempo. Cuando la interrupción de finalización se activa, comienza el modo de conducción T1, con el estado del transistor Q1 activado. Esta operación se realiza de manera paralela; por ello, la CPU2 está a cargo de otras operaciones, como protección, o lectura del ADC. El valor de los DACs en los bloques ISENSE1 y ISENSE2 está determinado por el valor del voltaje de salida y el estado final de carga. Dichos parámetros son configurados con el comando VOUT_COMMANDO, al igual que la carga programada. 2. Charging with current control: During the initial operating state, transistor Q1 conducts up to a limit determined and programmed by the DAC1 (Figures 13 and 14) in the ISENSE1 block 17a. The value of DAC1 is configured from the IPRI_LIMIT communication command, from CPU1 13. When said IPRI_LIMIT limit is reached, the ISENSE block (Figure 15), either by up or down frame, activates the cpu_pwm_isr interrupt. From this state, CPU2 14 deactivates transistor Q1 and activates transistor Q2. The ISEC load current is sampled, therefore this limit is sampled in the ISENSE2 block 17b, from DAC1 or DAC2 (Figure 13), programmed with the ISEC_LIMIT command. The control of the T3 state of the DCM discontinuous driving mode is carried out from the cpu_pwm_d3_isr interrupt and its programming from the DCM_D3_COMMANDO command. When the interrupt cpu_pwm_d3_isr_x (where x is 1 for ISENSE1 and is 2 for ISENSE2) has been activated on CPU2, transistor Q2 is disabled and the corresponding timer starts counting up to the DCM_D3_COMMANDO limit as it triggers the timing interrupt. When the termination interrupt is activated, conduction mode T1 begins, with the state of transistor Q1 activated. This operation is carried out in parallel; Therefore, CPU2 is in charge of other operations, such as protection, or reading the ADC. The value of the DACs in the ISENSE1 and ISENSE2 blocks is determined by the value of the output voltage and the final state of charge. These parameters are configured with the VOUT_COMMANDO command, just like the scheduled load.

Cada uno de los instantes de tiempo determinados por T3 o T2 en el modo programado se realiza con la activación de interrupciones de tiempo. Este se realiza mediante el uso de un temporizador dentro de la CPU2, como se muestra en la Figura 12. La precisión de dicho temporizador depende de las características del PLL y la CPU, así como sus frecuencias de referencia. Las latencias entre la velocidad de conmutación de los comparadores del bloque comparador 28 en los bloques ISENSE1 y ISENSE2 y la detección de la CPU, podría producir un cortocircuito; por ello, se hace necesario el uso de señales de control como se muestra en laFigura 18, que describe el bloque PWM 21. El control del pin PWM1 o PWM2 requiere el control de las señales cpu_pwm_d3_isr_x, cpu_pwm_isr y las señales de la CPU2 controladas por reg_pin_pwm1 y reg_pin_pwm2. Dichas señales pueden ser multiplexadas a partir del control del multiplexor pwm2_mux. En laFigura 19se incluye un ejemplo de funcionamiento propuesto para la ejecución de interrupciones (ADC_isr, cpu_pwm_isr, cpu_pwm_d3_isr) del bloque ADC 16 y PWM 21 en la CPU2. Each of the time instants determined by T3 or T2 in the programmed mode is realized with the activation of time interruptions. This is done by using a timer within CPU2, as shown in Figure 12. The accuracy of this timer depends on the characteristics of the PLL and the CPU, as well as their reference frequencies. The latencies between the switching speed of the comparators of the comparator block 28 in the ISENSE1 and ISENSE2 blocks and the detection of the CPU could cause a short circuit; Therefore, it is necessary to use control signals as shown in Figure 18, which describes the PWM block 21. The control of the PWM1 or PWM2 pin requires the control of the cpu_pwm_d3_isr_x, cpu_pwm_isr signals and the CPU2 signals controlled by reg_pin_pwm1 and reg_pin_pwm2. These signals can be multiplexed from the pwm2_mux multiplexer control. Figure 19 includes an example of the proposed operation for the execution of interrupts (ADC_isr, cpu_pwm_isr, cpu_pwm_d3_isr) of the ADC block 16 and PWM 21 on CPU2.

Durante toda la fase de carga el controlador realiza el muestreo de las diferentes señales como son: tensión de entrada V<in>(Figura 3) a partir de VINSENSE, temperatura de funcionamiento a partir del bloque de muestreo de temperatura 20 TSENSE, el estado del transformador después de la descarga a partir del bloque VPRI 22. During the entire charging phase, the controller samples the different signals such as: input voltage V<in> (Figure 3) from VINSENSE, operating temperature from the temperature sampling block 20 TSENSE, the status of the transformer after discharge from VPRI block 22.

La activación o desactivación del modo de carga se puede realizar mediante un comando OPERACIÓN determinado en una fase de configuración del sistema que se describirá más adelante, o mediante el uso del pin digital CHARGE (Figura 3). Activation or deactivation of the charge mode can be done by an OPERATION command determined in a system configuration phase that will be described later, or by using the CHARGE digital pin (Figure 3).

Como se muestra en laFigura 20, la cual describe el funcionamiento de las fases de carga, el funcionamiento de la carga depende del estado del sistema de carga. El control se realiza mediante el muestreo de la tensión de salida V<out>a partir de VOUTSENSE. Las fases de carga mínimas propuestas se detallan a continuación: As shown in Figure 20, which describes the operation of the charging phases, the operation of the charge depends on the state of the charging system. Control is performed by sampling the output voltage V<out>from VOUTSENSE. The proposed minimum charging phases are detailed below:

<o>Fase de inicialización 40: El sistema de carga realiza un control de la carga por corriente. El sistema de carga se encuentra con un bajo voltaje objetivo, por ello durante el estado de conducción de Q1 el primario del transformador T1 se carga hasta un límite alto. Durante el segundo estado de conducción de Q2, el transformador T1 se descarga sobre la batería 9 o condensador. La fase de inicialización se establece hasta un primer límite de tensión de carga (por ejemplo, hasta un 10% del voltaje objetivo), controlado por el estado del valor diferencial del comando VOUT_COMMANDO y el valor de VOUTSENSE. <o>Initialization phase 40: The charging system performs current charging control. The charging system has a low target voltage, therefore during the conduction state of Q1 the primary of transformer T1 is charged to a high limit. During the second conduction state of Q2, transformer T1 discharges onto battery 9 or capacitor. The initialization phase is set to a first load voltage limit (for example, up to 10% of the target voltage), controlled by the state of the differential value of the VOUT_COMMANDO command and the value of VOUTSENSE.

<o>Fase de carga 41: La fase de carga 41 se establece entre un primer límite de tensión de carga (e.g. 10% del voltaje objetivo) y un segundo límite de tensión de carga (e.g. 90% del voltaje objetivo), con un funcionamiento similar a la fase de inicialización (carga con control de corriente), pero con un control progresivo del comando IPRI_LIMIT y su DAC anexo. <o>Charging phase 41: The charging phase 41 is established between a first charging voltage limit (e.g. 10% of the target voltage) and a second charging voltage limit (e.g. 90% of the target voltage), with a similar operation to the initialization phase (charging with current control), but with progressive control of the IPRI_LIMIT command and its attached DAC.

<o>Fase de regulación 42: El voltaje de la batería 9 está cerca de su límite determinado por el comando VOUT_COMANDO. Cuando la tensión supera el segundo límite de tensión de carga (e.g. 90%), a partir de este estado el modo de conducción ideal es un modo de conducción continuo CCM. Por ello el control de IPRI_LIMIT y ISEC_LIMIT, y sus DACs anexos (Figuras 13 y 14) se programan para evitar la sobrecarga de la batería 9 hasta que se carga por completo y el sistema de carga desactiva. <o>Regulation phase 42: Battery 9 voltage is near its limit determined by the VOUT_COMMAND command. When the voltage exceeds the second load voltage limit (e.g. 90%), from this state the ideal conduction mode is a CCM continuous conduction mode. For this reason, the control of IPRI_LIMIT and ISEC_LIMIT, and their attached DACs (Figures 13 and 14) are programmed to avoid overcharging the battery 9 until it is fully charged and the charging system is deactivated.

LaFigura 21representa un diagrama de flujo de un algoritmo de control de acuerdo a una realización. Cuando la carga o activación del controlador se realiza a partir del pin CHARGE o el comando OPERACIÓN, la CPU2 activa el pin PWM1 de nivel bajo a alto. Esto hace que la corriente en el primario aumente hasta el límite programado por el DAC2mediante el comando ISENSE1A_COMMANDO. Cuando el límite se alcanza la señal cpu_pwm_isr_x pasa de nivel alto a bajo, por ello activa la interrupción relacionada en la CPU2. Esta activación hace que la CPU2 salte a la región de memoria RAM pre-programada en la tabla de vectores. Cuando esta función se activa, pone a nivel bajo el estado del pin PWM1. La CPU2 a partir del estado del comando OPERACIÓN en el bit(2), puede determinar si se ha de utilizar únicamente el bloque ISENSE1 (carga programada) o ISENSE1 y ISENSE2 (carga regulada). Si el modo de carga es programada, la CPU2 retorna a su posición de origen, activando en su camino el temporizador Toff, el cual controla el estado de conducción de D1; si la interrupción se activa, desactiva dicho temporizador y modifica el estado del pin PWM1, poniéndolo a nivel alto. Si el por el contrario la carga es regulada, la CPU2 activa el pin PWM2, poniéndolo a nivel alto, la CPU2 retorna a su origen hasta que la interrupción cpu_pwm_D3_isr se activa, saltando del mismo modo a otra región de memoria pre-programada en la tabla de vectores, poniendo el estado del pin PWM2 a nivel bajo. Si el modo de conducción es discontinuo, la CPU2 activará el temporizador en un instante de tiempo predeterminado para el estado T3 del modo de conducción discontinuo. Una vez que el T3 se activa, después del retorno de la CPU2 a su posición de memoria de origen, activará el pin PWM1 de nuevo. Figure 21 represents a flow chart of a control algorithm according to one embodiment. When loading or activating the controller is done from the CHARGE pin or the OPERATION command, CPU2 activates the PWM1 pin from low to high. This causes the current in the primary to increase to the limit programmed by the DAC2 using the ISENSE1A_COMMANDO command. When the limit is reached, the cpu_pwm_isr_x signal goes from high to low, therefore activating the related interrupt in CPU2. This activation causes CPU2 to jump to the RAM region pre-programmed in the vector table. When this function is activated, it sets the state of the PWM1 pin low. The CPU2, based on the state of the OPERATION command in bit (2), can determine whether only the ISENSE1 block (scheduled load) or ISENSE1 and ISENSE2 (regulated load) should be used. If the load mode is programmed, CPU2 returns to its original position, activating the Toff timer on its way, which controls the conduction state of D1; If the interrupt is activated, it deactivates said timer and modifies the state of the PWM1 pin, setting it to a high level. If, on the other hand, the load is regulated, CPU2 activates the PWM2 pin, setting it to a high level, CPU2 returns to its origin until the interrupt cpu_pwm_D3_isr is activated, jumping in the same way to another pre-programmed memory region in the vector table, setting the state of the PWM2 pin low. If the driving mode is discontinuous, CPU2 will activate the timer at a predetermined time instant for state T3 of the discontinuous driving mode. Once T3 is activated, after the return of CPU2 to its source memory position, it will activate the PWM1 pin again.

El controlador flyback 10 tiene una fase de programación previa, donde se programan las CPUs, ya que la memoria inicialmente se encuentra sin firmware de ejecución para la CPU1 y CPU2. En laFigura 22se muestra un algoritmo de programación de la CPU1 y de la CPU2, de acuerdo a una realización. El funcionamiento del controlador flyback se realiza mediante la CPU1 y un cargador de arranque (bootloader). El cargador de arranque se encuentra en la memoria ROM 15a. La memoria ROM 15a puede programarse en producción, lo que permite la reducción de tiempos de trabajo durante la fase de manufactura del controlador flyback. The flyback controller 10 has a pre-programming phase, where the CPUs are programmed, since the memory is initially without running firmware for CPU1 and CPU2. Figure 22 shows a scheduling algorithm for CPU1 and CPU2, according to one embodiment. The operation of the flyback controller is carried out by CPU1 and a bootloader. The bootloader is located in ROM 15a. The ROM memory 15a can be programmed in production, which allows the reduction of work times during the manufacturing phase of the flyback controller.

El cargador de arranque programado en la memoria ROM 15a posee comandos básicos de funcionamiento, como son: Leer dirección de memoria, programar dirección de memoria, estado del controlador y ejecución de firmware. La precisión de dichos comandos está determinada por la precisión de la CPU y el marco del bus de comunicación seleccionado. A continuación, se detallan una serie de comandos mínimos propuestos en el cargador de arranque: The boot loader programmed in ROM memory 15a has basic operating commands, such as: Read memory address, program memory address, controller status and firmware execution. The precision of such commands is determined by the precision of the CPU and the selected communication bus frame. Below are a series of minimum commands proposed in the boot loader:

- BOOTLOADER_VERSION: Lectura de la versión de bootloader. - BOOTLOADER_VERSION: Reading the bootloader version.

- REG_ADDR_COMMANDO: Carga de la dirección de un registro especifico (lectura o escritura). - REG_ADDR_COMMANDO: Loading the address of a specific register (read or write).

- REG_DATO_COMMANDO: Carga de los datos de un registro especifico. - REG_DATO_COMMANDO: Loading of data from a specific registry.

- FLASH_ADDR_COMMANDO: Almacenamiento de la dirección flash a leer o programar. - FLASH_ADDR_COMMANDO: Storage of the flash address to be read or programmed.

- FLASH_DATO_COMMANDO: Dato a almacenar en la dirección flash. - FLASH_DATO_COMMANDO: Data to be stored in the flash address.

- FLASH_CONTROL_COMMANDO: Control de almacenamiento sobre la dirección FLASH y ejecución del firmware - FLASH_CONTROL_COMMANDO: Storage control over FLASH address and firmware execution

El estado de fase de programación no proporciona funcionabilidad alguna al controlador flyback en su fase de regulación o carga. Por ello es necesario cargar un firmware de control en la memoria flash 15c o SRAM (15e,15f), dependiendo de su partición entre las CPU1 y CPU2. La programación en las regiones de memoria FLASH pertinentes se lleva a cabo mediante los comandos programados del cargador de arranque. Una vez que los firmwares de la CPU1 y la CPU2 se han cargado en las regiones de memoria flash 15c mediante el bus de comunicación del controlador, la ejecución del firmware se realiza en la memoria SRAM (15e,15f) ya que posee una mejor velocidad de ejecución. Por ello, el firmware alojado en memoria flash 15c se ha cargar en la RAM después de cada reinicio, ya que la memoria RAM solo posee almacenamiento temporal. The programming phase state does not provide any functionality to the flyback controller in its regulation or charging phase. Therefore it is necessary to load a control firmware in flash memory 15c or SRAM (15e,15f), depending on its partition between CPU1 and CPU2. Programming into the relevant FLASH memory regions is carried out using programmed bootloader commands. Once the CPU1 and CPU2 firmwares have been loaded into the flash memory regions 15c via the controller communication bus, the firmware execution is performed in the SRAM memory (15e,15f) as it has better speed. of execution. Therefore, the firmware housed in 15c flash memory must be loaded into RAM after each reboot, since RAM only has temporary storage.

El controlador flyback 10 tiene también una fase de configuración, en la cual se realiza la configuración del sistema mediante la comunicación de comandos para su posterior almacenamiento en la memoria. La precisión (tamaño) de los comandos se puede establecer entre 8 y 32 bits, dependiendo de la precisión de la CPU seleccionada. A continuación, se describen una serie de comandos propuestos a modo de ejemplo: The flyback controller 10 also has a configuration phase, in which the system configuration is carried out by communicating commands for subsequent storage in memory. The precision (size) of the commands can be set between 8 and 32 bits, depending on the precision of the selected CPU. A series of commands proposed as examples are described below:

- OPERACION: Comando de control digital del controlador, permitiendo inicio/parado de carga, configuración maestro en modo de sincronización y configuración esclavo en modo de sincronización. - OPERATION: Digital control command of the controller, allowing charging start/stop, master configuration in synchronization mode and slave configuration in synchronization mode.

- VOUT_TRIM_COMMANDO: Comando de calibración del voltaje de salida. - VOUT_TRIM_COMMANDO: Output voltage calibration command.

- VOUT_MODO_COMMANDO: Comando de selección del modo del voltaje de salida (digital o analógico). - VOUT_MODO_COMMANDO: Output voltage mode selection command (digital or analog).

- VOUT_COMMANDO: Comando de programación del voltaje de salida. Control DAC5. - VOUT_COMMANDO: Output voltage programming command. DAC5 control.

- VOUT_MARGEN_ALTO: Voltaje máximo de salida. - VOUT_MARGEN_HIGH: Maximum output voltage.

- VOUT_MARGEN_BAJO: Voltaje mínimo de salida. - VOUT_MARGEN_LOW: Minimum output voltage.

- VIN_OV_COMMANDO: Control contra sobrevoltajes en V<in>. - VIN_OV_COMMANDO: Control against overvoltages in V<in>.

- VIN_UV_ALERTA: Control contra bajos voltajes en V<in>. - VIN_UV_ALERTA: Control against low voltages in V<in>.

- PARAM1_COMMANDO: Comando de configuración de parámetros 1. - PARAM1_COMMANDO: Parameter configuration command 1.

- VPRI_COMMANDO: Parámetro del voltaje de referencia para VPRI. Control DAC3. - VPRI_COMMANDO: Reference voltage parameter for VPRI. DAC3 control.

- ISENSE1A_COMMANDO: Comando de control DAC1 cpu_dac1_reg_1. - ISENSE1A_COMMANDO: DAC1 control command cpu_dac1_reg_1.

- ISENSE2A_COMMANDO Comando de control DAC1 cpu_dac1_reg_2. - ISENSE2A_COMMANDO DAC1 control command cpu_dac1_reg_2.

- LEER_VIN: Comando de lectura de la tensión de entrada V<in>. - READ_VIN: Command to read the input voltage V<in>.

- LEER_IIN: Comando de lectura de la corriente de entrada I<in>. - READ_IIN: Command to read the input current I<in>.

- LEER_IOUT: Comando de lectura corriente media de carga. Estados DAC1 y DAC4. - READ_IOUT: Command to read average load current. DAC1 and DAC4 states.

- LEER_VOUT: Comando de lectura de la tensión de salida V<out>. - READ_VOUT: Command to read the output voltage V<out>.

- LEER_TEMP: Comando de lectura de la temperatura. - LEER_TEMP: Temperature reading command.

- LEER_FLASH_COMMANDO: Comando de lectura de la memoria flash. - LEER_FLASH_COMMANDO: Flash memory reading command.

- ESCRIBIR_FLASH_COMMANDO: Comando de escritura de la memoria flash. - ESCRIBIR_FLASH_COMMANDO: Flash memory writing command.

- VERSION DE FIRMWARE: Versión de firmware. - FIRMWARE VERSION: Firmware version.

- VERSION DE HARDWARE: Versión de hardware. - HARDWARE VERSION: Hardware version.

La fase configuración se realiza exclusivamente sobre la CPU1. Los comandos programados tienen un efecto funcional en la CPU2, y su configuración se realiza sobre los DACs y los parámetros de control del lazo de control. The configuration phase is carried out exclusively on CPU1. The programmed commands have a functional effect on CPU2, and their configuration is carried out on the DACs and the control parameters of the control loop.

Una vez que el sistema se encuentra programado y configurado, a partir de los componentes de hardware seleccionados, la siguiente fase de funcionamiento es el control de la carga de la batería, descrito anteriormente. Tanto la CPU1 como la CPU2 encuentran su limitación en el set de instrucciones implementado. A continuación, se detallan las instrucciones mínimas necesarias propuestas para las CPUs: Once the system is programmed and configured, based on the selected hardware components, the next phase of operation is the battery charge control, described above. Both CPU1 and CPU2 find their limitation in the implemented instruction set. The minimum necessary instructions proposed for the CPUs are detailed below:

- AND: Operación lógica AND. - AND: Logical AND operation.

- OR: Operación lógica OR. - OR: Logical OR operation.

- SUB: Operación Resta. - SUB: Subtraction Operation.

- ADD/ADDC: Operación Suma / Suma con retorno de Carro. - ADD/ADDC: Add/Add Operation with Carriage Return.

- CMP: Operación de comparación. - CMP: Comparison operation.

- MOV: Operación de mover. - MOV: Move operation.

- SHIFTING: Mover bits a la izquierda o derecha. - SHIFTING: Move bits to the left or right.

- CLR: Operación Limpieza de registro. - CLR: Registry Cleanup Operation.

- MULT/DIV (solo CPU2): Multiplicación y división. - MULT/DIV (CPU2 only): Multiplication and division.

- CALL/STEP/RETURN: Funciones de salto a direcciones de memoria. - CALL/STEP/RETURN: Jump functions to memory addresses.

- LW/SW: Funciones de carga y guardado de información. - LW/SW: Information loading and saving functions.

El controlador flyback 10 tiene también una fase de protección, la cual tiene la función de analizar el funcionamiento del sistema ante fallos. Esta programación se realiza a partir de los siguientes comandos, a partir del uso de la CPU1 y su alojamiento en la región de memoria compartida entre la CPU1 y CPU2: The flyback controller 10 also has a protection phase, which has the function of analyzing the operation of the system in the event of failures. This programming is carried out using the following commands, based on the use of CPU1 and its placement in the shared memory region between CPU1 and CPU2:

- VOUT_OV_FALLO: Protección contra sobrevoltajes. - VOUT_OV_FALLO: Protection against overvoltages.

- VOUT_ALERTA: Aviso de alcance de sobrevoltaje. - VOUT_ALERTA: Overvoltage range warning.

- IPRI_OC_FALLO: Protección contra sobre corrientes primario y secundario. - IPRI_OC_FALLO: Protection against primary and secondary overcurrents.

- ISEC_OC_FALLO: Protección contra sobre en el secundario. - ISEC_OC_FALLO: Protection against envelope in the secondary.

- VIN_OV_ALERTA: Control contra altos voltajes en la tensión de entrada V<in>. - VIN_OV_ALERTA: Control against high voltages in the input voltage V<in>.

- VIN_UV_ALERTA: Control contra bajos voltajes en la tensión de entrada V<in>. - VIN_UV_ALERTA: Control against low voltages in the input voltage V<in>.

- STATUS CMD: Comando de estado del sistema. - STATUS CMD: System status command.

- TEMP_OTP_FALLO: Comando de detección de sobre-temperatura. - TEMP_OTP_FALLO: Over-temperature detection command.

Dicha monitorización y control se realiza a partir de la CPU2. El estado de fallo se muestra mediante el uso del pin PG (“Power Good”, Figura 3), o mediante la lectura del comando STATUS_CMD, el cual actualiza la región de memoria compartida entre la CPU1 y CPU2, cuya lectura es posible a partir del bus de comunicación de la CPU1. La configuración de dichos comandos depende de la configuración del sistema, así como de su entorno de aplicación. LaFigura 23muestra un diagrama de flujo de un algoritmo de protección de acuerdo a una realización. Una vez que el temporizador de control de lectura del ADC se activa, la CPU2 lee el estado de los valores de entrada de los pines VINSENSE, VOUTSENSE, TSENSE, o ADJ, a partir del control del multiplexor reg_mux_adc_ctrl. Una vez que los voltajes se han procesado, la CPU2 revisa el valor de dichos rangos a partir de los valores pre-programados a través de la CPU1 y los comandos VIN_OV_ALERTA,VIN_UV_ALERTA o TEMP_OTP_FALLO, los fallos son activados en valor STATUS_CMD, el cual es leído a partir de la CPU1. Said monitoring and control is carried out from CPU2. The fault status is displayed by using the PG pin (“Power Good”, Figure 3), or by reading the STATUS_CMD command, which updates the shared memory region between CPU1 and CPU2, which can be read from of the CPU1 communication bus. The configuration of such commands depends on the system configuration as well as your application environment. Figure 23 shows a flow chart of a protection algorithm according to one embodiment. Once the ADC read control timer activates, CPU2 reads the status of the input values of the VINSENSE, VOUTSENSE, TSENSE, or ADJ pins, from the multiplexer control reg_mux_adc_ctrl. Once the voltages have been processed, CPU2 reviews the value of said ranges from the pre-programmed values through CPU1 and the commands VIN_OV_ALERTA, VIN_UV_ALERTA or TEMP_OTP_FALLO, the faults are activated in value STATUS_CMD, which is read from CPU1.

El controlador flyback 10 tiene también una fase de sincronización, la cual tiene como función la sincronización de diferentes controladores flyback 10 en paralelo para incrementar el rango de corriente de carga o proporcionar un funcionamiento continuo durante la fase de carga. Tal y como se muestra en la Figura 3, el modo de sincronización propuesto se realiza mediante los pines SYNCIN (para su conexión con una unidad de procesado maestro 50 o un controlador flyback maestro) y SYNCOUT (para su conexión con un controlador flyback esclavo 51). Dicho modo de sincronización se realiza mediante la selección de dicho valor en el comando OPERACIÓN establecido en la fase de configuración. The flyback controller 10 also has a synchronization phase, the function of which is to synchronize different flyback controllers 10 in parallel to increase the charging current range or provide continuous operation during the charging phase. As shown in Figure 3, the proposed synchronization mode is carried out through the SYNCIN pins (for connection with a master processing unit 50 or a master flyback controller) and SYNCOUT (for connection with a slave flyback controller 51 ). Said synchronization mode is carried out by selecting said value in the OPERATION command established in the configuration phase.

La lectura de la señal SYNCIN se realiza mediante interrupciones por flanco de subida y bajada sobre la CPU2, y su transmisión directa sobre el bloque PWM, cpu_sincin_isr, tal y como se muestra en laFigura 24, que describe el bloque GPIO 24 y PWM 21. La generación de SYNCOUT se realiza a partir de la CPU2 14 y el valor leído de VOUTSENSE en relación al comando VOUT_COMMANDO programado en la región de memoria compartida. La señal de transmisión sobre PWM1 se transmite sobre la señal SYNCOUT de manera simultánea. La señal SYNCOUT se pude multiplexar para salida directa de PWM1 o a partir de la CPU. Dicha mutiplexión se realiza a partir de cpu_syncout_mux. The SYNCIN signal is read by means of rising and falling edge interruptions on CPU2, and its direct transmission on the PWM block, cpu_sincin_isr, as shown in Figure 24, which describes the GPIO block 24 and PWM 21. The generation of SYNCOUT is done from CPU2 14 and the value read from VOUTSENSE in relation to the VOUT_COMMANDO command programmed in the shared memory region. The transmit signal over PWM1 is transmitted over the SYNCOUT signal simultaneously. The SYNCOUT signal can be multiplexed for direct output from PWM1 or from the CPU. This mutiplexing is done from cpu_syncout_mux.

Como se muestra en lasFiguras 25Ay25B, donde se describe el modo de sincronización, la fase de sincronización solo se puede realizar durante la fase de carga hasta un determinado porcentaje determinado por VOUT_COMMANDO. Cuando cada controlador detecta un voltaje superior, desactiva, y realiza el control por voltaje para evitar la sobrecarga o dañado de células de carga. LaFigura 26muestra el funcionamiento del sistema de sincronización, con el encendido y apagado de los transistores Q1 y Q2 en función del valor de la señal SYNCIN. As shown in Figures 25A and 25B, where the synchronization mode is described, the synchronization phase can only be performed during the charging phase up to a certain percentage determined by VOUT_COMMANDO. When each controller detects a higher voltage, it deactivates, and performs voltage control to avoid overloading or damaging load cells. Figure 26 shows the operation of the synchronization system, with the switching on and off of transistors Q1 and Q2 depending on the value of the SYNCIN signal.

El convertidor flyback 10 de la presente invención se puede emplear en múltiples aplicaciones. En laFigura 27se muestran varios controladores flyback (10e,10f,10g,10h) en una aplicación en radio frecuencia o la determinada por la Figura 2C. La sincronización de la conducción del transistor Q1 del primario y el elemento de conducción del secundario permite incrementar la corriente de carga de una manera más eficiente, sin el diseño de un nuevo transformador. Esta sincronización se realiza a partir de las señales SYNCIN/SYNCOUT, como se detalla en la Figura 2D, y los modos de sincronización se detallan en las Figuras 2E y 2F. El estado general del sistema se realiza a partir del pin PG (Power Good), en uso de un pin digital, lo cual permite una respuesta más rápida ante un fallo. The flyback converter 10 of the present invention can be used in multiple applications. Figure 27 shows several flyback controllers (10e, 10f, 10g, 10h) in a radio frequency application or that determined by Figure 2C. The synchronization of the conduction of the primary transistor Q1 and the secondary conduction element allows increasing the load current in a more efficient way, without the design of a new transformer. This synchronization is performed from the SYNCIN/SYNCOUT signals, as detailed in Figure 2D, and the synchronization modes are detailed in Figures 2E and 2F. The general status of the system is determined from the PG (Power Good) pin, using a digital pin, which allows a faster response to a failure.

En laFigura 28varios controladores flyback (10a,10b) se aplican en un sistema de balance de baterías. Los sistemas de carga de alto voltaje están formados por paquetes de células. Cada paquete posee múltiples células configuradas en serie y paralelo. Esta división de células hace que el voltaje objetivo del bloque completo no se realice de manera uniforme, por lo cual los paquetes y células pueden desequilibrarse. La división de reguladores en paquetes permite una carga más eficiente del bloque completo de células. Esta división requiere la implementación de múltiples reguladores flyback para diferentes rangos de voltaje. Como se detalla en la ilustración, estos reguladores se pueden sincronizar para cargar el sistema de una manera más eficiente mediante señales digitales (SYNCIN y SYNCOUT). El estado general del sistema se realiza a partir de pin PG (Power Good), en uso de un pin digital, lo cual permite una respuesta más rápida ante un fallo. In Figure 28, several flyback controllers (10a, 10b) are applied in a battery balancing system. High voltage charging systems are made up of cell packs. Each package has multiple cells configured in series and parallel. This splitting of cells causes the target voltage of the entire block to be unevenly realized, so the packs and cells can become unbalanced. Dividing regulators into packages allows for more efficient charging of the entire cell block. This division requires the implementation of multiple flyback regulators for different voltage ranges. As detailed in the illustration, these regulators can be synchronized to load the system more efficiently using digital signals (SYNCIN and SYNCOUT). The general status of the system is determined from the PG (Power Good) pin, using a digital pin, which allows a faster response to a failure.

La realización de laFigura 29es similar a la mostrada en la Figura 2G. The embodiment of Figure 29 is similar to that shown in Figure 2G.

Por último, la realización de laFigura 30muestra la aplicación en un sistema de aprovechamiento de energía solar, determinado por el circuito de la Figura 2C. Los sistemas de carga solar no poseen un flujo de corriente constante, de forma que en instantes del día durante altas horas de radiación solar la adaptación del bloque ISENSE1 y ISENSE2 se ha de modificar para cargar el elemento de carga de una manera más eficiente. Esta capacidad de no poder generar energía de manera continua requiere el uso de un sistema de almacenamiento intermedio. Este control del estado externo del sistema se realiza con la unidad de procesado maestro 50 (o una unidad de control y regulación), y su comunicación a partir del bloque SCI y la CPU1. Finally, the realization of Figure 30 shows the application in a solar energy use system, determined by the circuit of Figure 2C. Solar charging systems do not have a constant current flow, so at times of day during high hours of solar radiation the adaptation of the ISENSE1 and ISENSE2 block must be modified to charge the charging element in a more efficient way. This ability to not be able to generate power continuously requires the use of an intermediate storage system. This control of the external state of the system is carried out with the master processing unit 50 (or a control and regulation unit), and its communication from the SCI block and the CPU1.

Claims (10)

REIVINDICACIONES 1. Un controlador flyback (10), configurada para la regulación de una fuente de alimentación flyback (1) que incluye un transformador (T1) y un transistor (Q1) regulado por el controlador flyback (10), caracterizado por que el controlador flyback (10) comprende:1. A flyback controller (10), configured for the regulation of a flyback power supply (1) that includes a transformer (T1) and a transistor (Q1) regulated by the flyback controller (10), characterized in that the flyback controller (10) includes: - una primera unidad central de procesado (13) y una segunda unidad central de procesado (14), encargadas de controlar el funcionamiento del controlador flyback (10) en tiempo real;- a first central processing unit (13) and a second central processing unit (14), responsible for controlling the operation of the flyback controller (10) in real time; - una memoria (15), encargada de almacenar datos en tiempo real y el programa de ejecución de las unidades centrales de procesado (13,14);- a memory (15), responsible for storing data in real time and the execution program of the central processing units (13,14); - un primer bloque de muestreo de corriente (17a), encargado de medir la corriente en el primario del transformador (T1) para su procesado por la segunda unidad central de procesado (14);- a first current sampling block (17a), responsible for measuring the current in the primary of the transformer (T1) for processing by the second central processing unit (14); - un bloque de muestreo de tensión de entrada (18), encargado de la lectura y adaptación del voltaje de entrada en el primario del transformador (T1) para su procesado por la segunda unidad central de procesado (14);- an input voltage sampling block (18), responsible for reading and adapting the input voltage in the primary of the transformer (T1) for processing by the second central processing unit (14); - un bloque de muestreo de tensión de salida (19), encargado de la lectura y adaptación del voltaje de salida en el secundario del transformador (T1) para su procesado por la segunda unidad central de procesado (14);- an output voltage sampling block (19), responsible for reading and adapting the output voltage in the secondary of the transformer (T1) for processing by the second central processing unit (14); - un bloque de muestreo de temperatura (20), encargado de la lectura y adaptación de la temperatura del transformador (T1) para su procesado por la segunda unidad central de procesado (14);- a temperature sampling block (20), responsible for reading and adapting the temperature of the transformer (T1) for processing by the second central processing unit (14); - un bloque de modulación por ancho de pulsos (21), encargado de la sincronización y control de moduladores de ancho de pulso a partir de un voltaje objetivo;- a pulse width modulation block (21), responsible for synchronizing and controlling pulse width modulators from a target voltage; - un bloque de control de tensión del transformador (22), encargado de controlar el voltaje en el primario del transformador (T1) para evitar la saturación del primario de transformador (T1) o del transistor (Q1); y- a transformer voltage control block (22), responsible for controlling the voltage in the primary of the transformer (T1) to avoid saturation of the primary of the transformer (T1) or the transistor (Q1); and - una unidad de comunicación (23), encargada de comunicar la primera unidad central de procesado (13) con una unidad de procesado maestro (50) externa para recibir unos comandos de control.- a communication unit (23), responsible for communicating the first central processing unit (13) with an external master processing unit (50) to receive control commands. 2. El controlador flyback según la reivindicación 1, caracterizado por que está configurado para el control de la tensión de un actuador piezoeléctrico (2).2. The flyback controller according to claim 1, characterized in that it is configured to control the tension of a piezoelectric actuator (2). 3. El controlador flyback según la reivindicación 1, caracterizado por que está configurado para el control de la carga de una batería (9) mediante su conexión en paralelo con al menos un controlador flyback adicional (10b).3. The flyback controller according to claim 1, characterized in that it is configured to control the charge of a battery (9) by connecting it in parallel with at least one additional flyback controller (10b). 4. El controlador flyback según la reivindicación 3, caracterizado por que comprende una unidad de sincronización (6) encargada de la sincronización, en fase o desfase, con el al menos un controlador flyback adicional (10b) mediante el uso de una señal de sincronización (SYNCIN).4. The flyback controller according to claim 3, characterized in that it comprises a synchronization unit (6) responsible for synchronization, in phase or out of phase, with the at least one additional flyback controller (10b) through the use of a synchronization signal (SYNCIN). 5. El controlador flyback según la reivindicación 3 o 4, caracterizado por que comprende un segundo bloque de muestreo de corriente (17b), encargado de monitorizar la corriente de carga en el secundario del transformador (T1), a partir de las mediciones de un sensor de efecto Hall (4), para su procesado por la segunda unidad central de procesado (14).5. The flyback controller according to claim 3 or 4, characterized in that it comprises a second current sampling block (17b), responsible for monitoring the load current in the secondary of the transformer (T1), from the measurements of a Hall effect sensor (4), for processing by the second central processing unit (14). 6. El controlador flyback según la reivindicación 5, caracterizado por que la segunda unidad central de procesado (14) está configurada para controlar la corriente en el primario y en el secundario del transformador (T1) mediante la activación de interrupciones cuando se sobrepasa un límite de corriente (IPRI_LIMIT, ISEC_LIMIT) programado.6. The flyback controller according to claim 5, characterized in that the second central processing unit (14) is configured to control the current in the primary and secondary of the transformer (T1) by activating interruptions when a limit is exceeded. of current (IPRI_LIMIT, ISEC_LIMIT) programmed. 7. Un sistema de carga de baterías (8), caracterizado por que comprende una pluralidad de controladores flyback (10a,10b; 10c,10d) según la reivindicación 1.7. A battery charging system (8), characterized in that it comprises a plurality of flyback controllers (10a,10b; 10c,10d) according to claim 1. 8. El sistema de carga de baterías según la reivindicación 7, caracterizado por que comprende:8. The battery charging system according to claim 7, characterized in that it comprises: - una pluralidad de fuentes de alimentación flyback (1a,1b) conectadas en paralelo alimentando una batería (9), donde cada fuente de alimentación flyback (1a,1b) comprende un controlador flyback (10a,10b) según la reivindicación 1, y donde cada controlador flyback (10a,10b) comprende una unidad de sincronización (6) encargada de la sincronización, en fase o desfase, entre los controladores flyback (10a,10b) mediante el uso de una señal de sincronización (SYNCIN); y- a plurality of flyback power sources (1a, 1b) connected in parallel feeding a battery (9), where each flyback power source (1a, 1b) comprises a flyback controller (10a, 10b) according to claim 1, and where each flyback controller (10a, 10b) comprises a synchronization unit (6) responsible for synchronizing, in phase or out of phase, between the flyback controllers (10a, 10b) through the use of a synchronization signal (SYNCIN); and - una unidad de procesado maestro (50) encargada del control de la carga de la batería (9) mediante el envío de unos comandos de control a la unidad de comunicación (23) de los controladores flyback (10a,10b).- a master processing unit (50) in charge of controlling the battery charge (9) by sending control commands to the communication unit (23) of the flyback controllers (10a, 10b). 9. El sistema de carga de baterías según la reivindicación 8, donde los controladores flyback (10a,10b) de las fuentes de alimentación flyback (1a,1b) comprenden un segundo bloque de muestreo de corriente (17b), encargado de monitorizar la corriente de carga en el secundario del transformador (T1) a partir de las mediciones de un sensor de efecto Hall (4).9. The battery charging system according to claim 8, wherein the flyback controllers (10a, 10b) of the flyback power supplies (1a, 1b) comprise a second current sampling block (17b), responsible for monitoring the current. load on the secondary of the transformer (T1) from the measurements of a Hall effect sensor (4). 10. El sistema de carga de baterías según la reivindicación 7, caracterizado por que comprende:10. The battery charging system according to claim 7, characterized in that it comprises: - un primer controlador flyback (10c) conectado al primario del transformador (T1) y con un bloque de muestreo de tensión de entrada (18) para la lectura del voltaje de entrada en el primario del transformador (T1);- a first flyback controller (10c) connected to the primary of the transformer (T1) and with an input voltage sampling block (18) for reading the input voltage on the primary of the transformer (T1); - un segundo controlador flyback (10d) conectado al secundario del transformador (T1) y con un bloque de muestreo de tensión de salida (19) para la lectura del voltaje de salida en el secundario del transformador (T1);- a second flyback controller (10d) connected to the secondary of the transformer (T1) and with an output voltage sampling block (19) for reading the output voltage on the secondary of the transformer (T1); - unas unidades de procesado maestro (50c,50d) conectadas a las respectivas unidades de comunicación (23) de los controladores flyback (10c,10d) y encargadas del control de la carga de la batería (9) mediante el envío de unos comandos de control a los controladores flyback (10c,10d);- master processing units (50c, 50d) connected to the respective communication units (23) of the flyback controllers (10c, 10d) and responsible for controlling the battery charge (9) by sending some commands control to flyback controllers (10c,10d); y donde cada controlador flyback (10c,10d) comprende una unidad de sincronización (6) encargada de la sincronización entre los controladores flyback (10c,10d) mediante el uso de unas señales de sincronización (SYNCIN, SYNCOUT).and where each flyback controller (10c, 10d) comprises a synchronization unit (6) responsible for synchronizing between the flyback controllers (10c, 10d) through the use of synchronization signals (SYNCIN, SYNCOUT).
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