DE102009029322A1

DE102009029322A1 - Anordnung und Verfahren zur Leistungswandlung

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Publication number: DE102009029322A1
Application number: DE102009029322A
Authority: DE
Inventors: Xiao Wu Gong; Kok Kee Lim; Yong Siang Teo; Yi He; Siew Teng Winson Wong
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2010-04-15
Also published as: US20120033458A1; US8514592B2; US20100061124A1; US8064230B2

Abstract

Beschrieben werden eine Anordnung und ein Verfahren zum Betrieb von Leistungs- bzw. Stromversorgungen. Das Verfahren umfasst das Ändern eines Stromerfassungssignals, das Abschalten eines Schalters des Wandlers als Reaktion auf eine Detektion, dass das Stromerfassungssignal größer ist als ein oder gleich ist zu einem ersten Schwellenwert, und das Belassen des Schalters des Wandlers im eingeschalteten Zustand als Reaktion auf eine Detektion, dass das Stromerfassungssignal kleiner ist als der erste Schwellenwert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren für Leistungs- bzw. Stromversorgungen (power supplies), und im Besonderen eine Anordnung und ein Verfahren zum Betrieb von Leistungs- bzw. Stromversorgungen.
Durchflusswandlerschaltungen und Sperrwandlerschaltungen können bei verschiedenen Endverbraucheranwendungen eingesetzt werden, wie zum Beispiel Faxgeräten, Telefonen, soweit als Spannungsversorgungen für Computer und andere elektronische Geräte. Im Allgemeinen verwendet ein Durchflusswandler einen Transformator, um Energie in einem einzigen Schritt direkt vom Eingang zum Ausgang zu übertragen. 1a ist ein Diagramm eines Durchflusswandlers 100. Der Durchflusswandler 100 weist einen Transformator 105 auf, der für die Wandlung einer Eingangs-Wechselspannung (Vin) in eine isolierte Ausgangsspannung verwendet werden kann. Der Durchflusswandler 100 weist auch einen Schalter 110 auf. Der Schalter 110 kann durch ein Steuersignal GATE gesteuert werden. Der Schalter 110 kann unter Verwendung eines Transistors realisiert werden. Wenn der Schalter 110 in einem eingeschalteten Zustand ist, liegt Vin über der Primärwicklung des Transformators 105 an, der dann eine Spannung Vx erzeugen kann, die ausgedrückt werden kann als: Vx = N1N2 Vin, wobei N1 und N2 die Anzahl der Windungen der Primärwicklung beziehungsweise den Sekundärwicklung des Transformators 105 ist. Eine erste Diode 115 an der Sekundärwicklung des Transformators 105 kann dabei helfen, sicherzustellen, dass nur positive Spannungen den Ausgang des Durchflusswandlers 100 erreichen. Eine zweite Diode 120 kann einen Entladepfad für eine Induktivität 125 zur Verfügung stellen, wenn der Transformator 105 eine negative Eingangsspannung oder eine Eingangsspannung von Null aufweist.
Anstatt eine Induktivität (wie zum Beispiel die Induktivität 125) aufzuweisen, kann ein Sperrwandler während eines eingeschalteten Zustands Energie im Transformator speichern und die Energie dann während eines ausgeschalteten Zustands abgeben. Die Energiespeicherung kann durch eine Magnetisierung des Kerns des Transformators erfolgen. Um die gespeicherte Energie zu erhöhen, kann ein Kern mit Spalt verwendet werden. 1b veranschaulicht einen Sperrwandler 150.
2a ist ein Diagramm, das verschiedene Signale in einem Durchflusswandler, wie zum Beispiel dem Durchflusswandler 100, veranschaulicht, wobei der Durchflusswandler 100 für einen PWM-Betrieb eingerichtet ist. Eine Kurve 205 veranschaulicht das Verhalten eines Stromerfassungs-(CS)-Spannungssignals (CS = current sense, Stromerfassung), das ein Indikator für einen Strom sein kann, der durch die Spannungsversorgung zur Verfügung gestellt wird, oder für einen Strom, der an eine mit dem Durchflusswandler 100 verbundene Last zur Verfügung gestellt wird. Das CS-Spannungssignal kann auch verwendet werden, um den Zustand des Schalters 110 zu steuern. Ein Signal (nachfolgend als pulsweitenmoduliertes Rampensignal (PWMRMP) bezeichnet und in 2a als Kurve 210 dargestellt) kann eine verstärkte Ausführung des CS-Spannungssignals sein und kann auch verwendet werden, um den Zustand eines Signals zu steuern das verwendet wird, um den Zustand des Schalters 110 zu steuern (das zur Steuerung des Zustands des Schalters 110 verwendete Signal wird nachfolgend als Steuersignal GATE bezeichnet werden und ist als Kurve 215 dargestellt). Zusätzlich dazu, dass es verstärkt sein kann, kann auch ein Offset zu dem CS-Spannungssignal addiert werden, um das PWMRMP-Signal zu erzeugen.
Wenn das Steuersignal GATE hoch wird, wie zum Beispiel zum Zeitpunkt 220, schaltet der Schalter 110 ein und die Eingangsspannung Vin liegt über der Primärwicklung des Transformators 105 an, wodurch wiederum eine Spannung Vx erzeugt wird. Wenn der Schalter 110 eingeschaltet wird, wird die Spannung Vx erzeugt und das CS-Spannungssignal beginnt anzusteigen. Auf ähnliche Weise ändert sich das PWMPNP-Signal von im Wesentlichen Null auf einen Pegel 225, der als PWM-Pegel oder eine PWM-Offset-Spannung bezeichnet wird (diese kann einem zu dem CS-Spannungssignal hinzu addierten Offset entsprechen). Der PWM-Pegel kann bei der Herstellung des Durchflusswandlers 100 eingestellt werden und wird im Allgemeinen während des Betriebs nicht verändert. Das CS-Spannungssignal kann im Wesentlichen bei Null beginnen und kann auf einen Schwellenwert 230 ansteigen. Wenn das CS-Spannungssignal den Schwellenwert 230 erreicht, wird das GATE-Signal niedrig (low) und der Schalter 110 schaltet ab. Das Abschalten des Schalters 110 bringt das CS-Spannungssignal im Wesentlichen zurück auf Null.
Auf ähnliche Weise kann das PWMRMP Signal, nach dem Start bei dem Pegel 225, ansteigen, bis es einen Schwellenwert 232 erreicht oder übersteigt. Der Schwellenwert 232 kann einem Rück kopplungssignal (engl.: feedback signal, FB) entsprechen, das auf einem Ausgangssignal basieren kann, das durch den Durchflusswandler 100 einer Last zur Verfügung gestellt wird. Wenn das PWMRMP-Signal den Schwellenwert 232 (das FB-Signal) übersteigt, wie zum Beispiel zum Zeitpunkt 235, wird das Steuersignal GATE niedrig (low) und der Schalter 110 schaltet ab. Das Abschalten des Schalters 110 führt das PWMRMP-Signal im Wesentlichen auf Null zurück.
Wenn der Durchflusswandler 100 unter Niedriglastbedingungen (engl.: low load conditions) arbeitet, kann ein Rückkopplungssignal (FB) sehr niedrig oder sehr nahe einem voreingestellten PWM-Pegel sein, der üblicherweise während der Herstellung des Durchflusswandlers 100 eingestellt werden kann und im Allgemeinen während der Verwendung nicht verändert wird. Dies kann einem sehr niedrigen Pegel für das CS-Spannungssignal entsprechen. Eine Beziehung zwischen dem CS-Spannungssignal und einem Rückkopplungsspannungssignal (einem Spannungssignal, das von einem Ausgangssignal des Durchflusswandlers 100 abhängig sein kann) kann durch folgende Gleichung beschrieben werden: PWMRMP = PWMGain·CS + PWMLevel, wobei PWMGain ein intern festgelegter Verstärkungswert ist, CS das CS-Spannungssignal ist, PWMLevel die PWM-Offset-Spannung und ein intern festgelegter Offset Wert ist, und PWMRMP das PWM-Rampensignal ist. Der Schalter 110 des Durchflusswandlers 100 kann abschalten, wenn das PWMRMP-Signal den Pegel des Rückkopplungsspannungssignals erreicht. Wenn das Rückkopplungsspannungssignals beispielsweise 0,856 V ist, PWMGain beispielsweise 3,2 ist und der PWM-Offset beispielsweise 0,6 ist, dann ist CS gleich 80 mV.
Ein niedriger Wert des CS-Spannungssignals (zum Beispiel 80 mV) kann den Durchflusswandler 100 anfällig gegenüber Störungen machen. Die 2b und 2c veranschaulichen die Auswirkung einer geringen Anstiegsgeschwindigkeit auf die Störempfindlichkeit des Durchflusswandlers. 2b zeigt anhand einer Kurve 240, die das Steuersignal GATE veranschaulicht, einen Zeitpunkt 245 zu dem das Steuersignal GATE auf einen niedrigen Wert zurückgesetzt wird, wenn das CS-Spannungssignal (gezeigt als Kurve 250 in 2c) einen Schwellenwert 255 erreicht. Wenn jedoch eine Störung (gezeigt als Störsignalspitze 260 zum Zeitpunkt 265) in dem CS-Spannungssignal vorhanden ist – wobei die Störung auf Grund von Schaltvorgängen entstehen kann – kann die Störung in dem CS-Spannungssignal bewirken, dass ein Detektor (oder ein Komparator) fälschlich feststellt, dass das CS-Spannungssignal den Schwellenwert 255 erreicht hat. Die fälschliche Feststellung, dass das CS-Spannungssignal den Schwellenwert 255 erreicht, kann dazu führen, dass das Steuersignal GATE auf einen niedrigen Wert zurückgesetzt wird.
Als Ergebnis der geringen Anstiegsgeschwindigkeit kann das Steuersignal GATE von einem großen Tastverhältnis (gezeigt als Intervall 270) zu einem kleinen Tastverhältnis (gezeigt als Intervall 272) springen und so weiter. Das Springen (jittering) in dem Steuersignal GATE kann hörbare Störgeräusche verursachen. Die hörbaren Störungen können sich verschlimmern, wenn sich das Tastverhältnis des Steuersignals GATE schnell von ei nem großen Tastverhältnis zu einem kleinen Tastverhältnis ändert.
2d ist ein Diagramm, das Signale in dem Durchflusswandler 100 veranschaulicht. Pulsschwankungen in dem Steuersignal GATE sind in einer Kurve 275 gezeigt, wobei die Pulsschwankungen als erhebliche Unterschiede in den Pulsbreiten des Steuersignals GATE dargestellt ist. Eine Kurve 280 veranschaulicht das PWMRMP-Signal, wobei durch ein hochfrequentes Schalten Störungen in das PWMRMP-Signal eingebracht wurden, wie zum Beispiel die Störsignalspitzen 285, 286 und 287. Wenn eine Störsignalspitze, wie zum Beispiel die Störsignalspitze 285, eine ausreichende Amplitude aufweist, kann die Störsignalspitze 285 zum Zeitpunkt 290 eine fehlerhafte Detektion dahingehend bewirken, dass das PWMRMP-Signal den Schwellenwert 232 (das FB-Signal) erreicht oder überstiegen hat, wodurch bewirkt wird, dass das Steuersignal GATE niedrig wird und der Schalter 110 abschaltet. Störsignalspitzen können auch in dem CS-Spannungssignal beobachtet werden, das als Kurve 295 gezeigt ist. Die Störung in dem CS-Spannungssignal kann auch eine fehlerhafte Detektion dahingehend bewirken, dass das CS-Spannungssignal den Schwellenwert 230 erreicht oder überschritten hat, wodurch bewirkt wird, dass das Steuersignal GATE niedrig wird und der Schalter 110 abschaltet.
Außerdem können ein Durchflusswandler und/oder ein Sperrwandler in Abhängigkeit von den Energieanforderungen einer mit dem Wandler verbundenen Last in mehreren verschiedenen Betriebsmodi arbeiten. Ein solcher Betriebsmodus ist ein Burstmodus. Der Burstmodus kann üblicherweise unter Niedriglast- oder Keine- Last-Bedingungen (low load or no load conditions) verwendet werden. Wie zuvor beschrieben, kann das CS-Spannungssignal dazu verwendet werden, um den Zustand eines Transistors, wie zum Beispiel des Schalters 110, zurückzusetzen. Wenn zum Beispiel das CS-Spannungssignal einen Schwellenwert überschreitet, kann der Schalter 110 zurückgesetzt werden. Da jedoch eine Verzögerung bestehen kann zwischen dem Zeitpunkt, zu dem festgestellt wird, dass das CS-Spannungssignal den Schwellenwert überschreitet, und dem Zeitpunkt, zu dem der Schalter 110 tatsächlich zurückgesetzt wird, kann sich das CS-Spannungssignal weiter ändern (sich zu erhöhen). Die weitere Erhöhung des CS-Spannungssignals kann dazu führen, dass das CS-Spannungssignal in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung auf verschiedene Pegel überschwingt. Eine höhere Eingangsspannung kann ein höheres Überschwingen in dem CS-Spannungssignal bewirken, wodurch wiederum eine höhere Leistung abgegeben wird, und umgekehrt. Bei einem Unterschied der Leistungen bei einer hohen Eingangsspannung und einer niedrigen Eingangsspannung kann es entweder ein unerwünschtes Überschwingen oder ein unerwartet großes Unterschwingen der Ausgangsspannung geben, wenn der Wandler vom Burstmodus zurück in die normale Betriebsart wechselt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Leistungswandlers, einen Wandler und eine Steuerschaltung für einen Schalter eines Wandlers zur Verfügung zu stellen, wobei die zuvor genannten Nachteile nicht vorhanden sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, einen Wandler nach Anspruch 14 und eine Steuerschaltung nach Anspruch 22 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Das Verfahren umfasst das Feststellen eines Betriebsmodus des Wandlers, das Ändern eines Stromerfassungssignals basierend auf dem Betriebsmodus und das Abschalten eines Schalters des Wandlers als Reaktion auf eine Feststellung, dass das Stromabtastsignal größer ist als oder gleich ist zu einem erstem Schwellenwert. Das Verfahren umfasst auch das Belassen des Schalters im eingeschalteten Zustand als Reaktion auf eine Feststellung, dass das Stromerfassungssignal kleiner ist als der erste Schwellenwert.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile einzelner Ausführungsformen werden nachfolgend beschrieben.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und der sich daraus ergebenden Vorteile wird nun Bezug genommen auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
1a ist ein Diagramm eines Durchflusswandlers;
1b ist ein Diagramm eines Sperrwandlers;
2a ist ein Diagramm mit Signalen in einem Durchflusswandler;
2b und 2c veranschaulichen die Empfindlichkeit einer niedrigen Anstiegsgeschwindigkeit eines CS-Spannungssignal gegenüber Störungen;
2d veranschaulicht Signale und Störungen in einem Durchflusswandler ist;
3 ist ein Diagramm eines Durchflusswandlers;
4a und 4b veranschaulichen anhand von Diagrammen die Auswirkung einer Offset-Spannung auf ein CS-Spannungssignal und ein Steuersignal;
4c veranschaulicht eine Beziehung zwischen dem Tastverhältnis und einem Rückkopplungsspannungssignal ist;
5a und 5b veranschaulichen die Auswirkung einer Offset-Spannung auf hörbare Störungen;
6a veranschaulicht eine Beziehung zwischen einem maximalen Strom und einem Rückkopplungsspannungssignal;
6b und 6c veranschaulichen den Offset-Stroms für verschiedene Werte eines Rückkopplungsspannungssignals;
7 ist ein Diagramm eines Durchflusswandlers;
8 veranschaulicht eine Abfolge von Vorgängen beim Betrieb eines Durchflusswandlers;
9 ist ein Diagramm eines Durchflusswandlers;
10 veranschaulicht anhand eines CS-Spannungssignals Bedingungen zum Verlassen eines Betriebs im Burstmodus;
11 veranschaulicht die Auswirkung der Eingangsspannung auf die Anstiegsgeschwindigkeit eines CS-Spannungssignals;
12 veranschaulicht die Auswirkung der Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals auf ein Überschwingen des CS-Spannungssignals;
13 veranschaulicht ein Verfahren nach dem Stand der Technik zur Kompensation einer Laufzeitverzögerung;
14 ist ein Diagramm eines Durchflusswandlers;
15 veranschaulicht einen Offset-Stroms, der durch eine Stromquelle zur Verfügung gestellt wird, und die Auswirkung des Offset-Stroms auf das CS-Spannungssignal;
16 veranschaulicht die Auswirkung einer Offset-Spannung auf das CS-Spannungssignal;
17 veranschaulicht eine Abfolge von Ereignissen beim Betrieb eines Durchflusswandlers ist; und
18 veranschaulicht eine Abfolge von Ereignissen beim Betrieb eines Durchflusswandlers.
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen in einem bestimmten Zusammenhang beschrieben, und zwar unter Bezugnahme auf eine Durchflusswandlerspannungsquelle zur Verwendung in einem Computer. Die Erfindung kann jedoch auch angewandt werden auf Durchflusswandlerspannungsquellen für andere elektronische Anordnungen, wie zum Beispiel Faxgeräte, Telefone, sowie andere elektronische Endverbraucheranordnungen. Darüber hinaus kann die Erfindung auf Sperrwandlerstromquellen angewandt werden.
3 ist ein Diagramm, das einen für einen PWM-Betrieb eingerichteten Durchflusswandler 300 mit zugehöriger Schaltung zeigt. Dieser Durchflusswandler 300 verwendet eine auf ein Stromerfassungs-(CS)-Spannungssignal angewendete Offset-Spannung, um eine Verringerung von in dem Durchflusswandler 300 erzeugten hörbaren Störungen zu unterstützen. Der Durchflusswandler 300 kann, wie in 3 gezeigt, mit einer integrierten Schaltung 305 gekoppelt sein. Die integrierte Schaltung 305 kann verwendet werden, um Steuersignale zur Verfügung zu stellen, um den Betrieb des Durchflusswandlers 300 zu steuern, und so weiter. Obwohl sie als integrierte Schaltung dargestellt ist, kann die Schaltung 305 unter Verwendung diskreter elektrischer Bauteile, kleiner integrierter Schaltungen oder Kombinationen von diesen realisiert sein.
Der Durchflusswandler 300 umfasst einen Transformator 105, der verwendet werden kann, um eine von der Spannungsquelle HV zur Verfügung gestellte Eingangs-Wechselspannung in eine isolierte Ausgangsspannung umzuwandeln. Der Durchflusswandler 300 umfasst auch einen Transistor 110, der als Schalter arbeitet, wobei, wenn dieser in einem eingeschalteten Zustand ist, die Eingangs-Wechselspannung über der Primärwicklung des Transformators 105 anliegt. Dies kann wiederum eine Spannung Vx erzeugen, die als Vx = N1N2 Vin ausgedrückt werden kann, wobei N1 und N2 die Anzahl der Windungen der Primärwicklung beziehungsweise der Sekundarwicklung des Transformators 105 ist. Eine erste Diode 115 an der Sekundarwicklung des Transformators 105 kann dabei helfen sicherzustellen, dass nur positive Spannungen eine mit dem Durchflusswandler 300 gekoppelte Last erreichen. Eine zweite Diode 120 kann einen Entladungspfad für eine Induktivität 125 zur Verfügung stellen, wenn der Transformator 105 eine Eingangsspannung von Null oder eine negative Eingangsspannung aufweist.
Der Durchflusswandler 300 weist auch eine Stromquelle 310 auf. Die Stromquelle 310 kann einen Offset-Strom ”Ioffset_CS” zur Verfügung stellen, der dem Durchflusswandler 300 mittels eines Stromerfassungs-(CS)-Anschlusses der integrierten Schaltung 305 zugeführt werden kann. Ein einstellbarer Widerstand ”Radj” 315 kann mit dem CS-Anschluss gekoppelt sein und kann verwendet werden, um eine Offset-Spannung aus dem Offset-Strom zu erzeugen. Der einstellbare Widerstand 315 kann eine Ausbildung eines Strom-zu-Spannungs-Wandlers sein. Andere Arten von Strom-zu-Spannungs-Wandlern können eine stromgesteuerte Spannungsquelle aufweisen, die an Stelle des einstellbaren Widerstands 315 verwendet werden. Der einstellbare Widerstand 315 kann auch ver wendet werden, um die Größe des Offset-Stroms und der Offset-Spannung einzustellen. Ein mit dem einstellbaren Widerstand Radj 315 und einem Ausgangsanschluss des Transistors 110 gekoppelter Widerstand ”Rcs” 320 kann sowohl verwendet werden, um den Strom zu messen, der durch den Transistor 110 fließt, als auch dabei helfen den an dem CS-Anschluss zugeführten Spannungs-Offset einzustellen. Sowohl der Durchflusswandler 300, als auch der einstellbare Widerstand Radj 315 und der Widerstand Rcs 320 können außerhalb der integrierten Schaltung 305 angeordnet sein, wodurch die Amplitude der an dem CS-Anschluss zugeführten Offset-Spannung eingestellt werden kann.
Die Durchflusswandler 300 umfasst auch eine Steuersignaleinheit 325. Die Steuersignaleinheit 325 kann verwendet werden, um das Steuersignal GATE zu erzeugen, das das Schalten des Transistors 110 steuert. Die Steuersignaleinheit 325 kann zum Beispiel einen hohen Wert (High-Pegel) des Steuersignals GATE erzeugen, um den Transistor 110 einzuschalten, und einen niedrigen Wert (Low-Pegel) des Steuersignals GATE erzeugen, um den Transistor 110 auszuschalten. Es kann auch eine CS-Spannungssignaleinheit 330 vorhanden sein. Die CS-Spannungssignaleinheit 330 kann verwendet werden, um den Wert des CS-Spannungssignals mit einem Schwellenwert zu vergleichen, um zu bestimmen, wann der Transistor 110 ausgeschaltet werden kann. Die Steuersignaleinheit 325 und die CS-Spannungssignaleinheit 330 können zum Austausch von Information – wie zum Beispiel der Information, wann das CS-Spannungssignal in etwa gleich dem Schwellenwert ist – miteinander gekoppelt sein.
Obwohl sich die Beschreibung auf einen Durchflusswandler konzentriert, können die Ausführungsformen auch auf einen Sperrwandler angewendet werden. Die Beschreibung sollte daher nicht so ausgelegt werden als wäre die Erfindung auf einen Durchflusswandler beschränkt.
Das Einbringen des Offset-Stroms, und daher der Offset-Spannung, in das CS-Spannungssignal kann zu einer Abnahme des Tastverhältnisses (Duty Cycle) des Steuersignals GATE führen. Eine Abnahme des Tastverhältnisses des Steuersignals GATE kann auch zu einer Verringerung des Umfanges der Pulsschwankungen führen. Die 4a und 4b veranschaulichen wie das Hinzufügen der Offset-Spannung zu dem CS-Spannungssignal das Tastverhältnis des Steuersignals GATE verringern kann. 4a veranschaulicht ein CS-Spannungssignal vor dem Einbringen der Offset-Spannung (dargestellt als Kurve 405), und ein CS-Spannungssignal nach dem Einbringen der Offset-Spannung (dargestellt als Kurve 410). Das Einbringen der Offset-Spannung in das CS-Spannungssignal kann dabei helfen, die Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals zu verändern. Das Ändern der Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals kann bewirken, dass das CS-Spannungssignal schneller einen Schwellenwert 415 erreicht. Wenn das CS-Spannungssignal den Schwellenwert 415 erreicht, kann das Steuersignal GATE zum Beispiel von einem hohen Wert zu einem niedrigen Wert schalten.
Da das Steuersignal GATE von einer Beziehung zwischen dem CS-Spannungssignal und dem Schwellenwert 415 abhängig sein kann, kann das den Schwellenwert 415 erreichende CS-Spannungssignal bewirken, dass das Steuersignal GATE früher (von hoch nach niedrig) schaltet. 4b veranschaulicht ein Steuersignal GATE – dargestellt als Kurve 420 – das dem CS-Spannungssignal vor dem Hinzufügen der Offset-Spannung entspricht und ein Steuersignal GATE – dargestellt als Kurve 425 – das dem CS-Spannungssignal nach dem Hinzufügen der Offset-Spannung entspricht. Das Hinzufügen der Offset-Spannung kann zu einer Verringerung des Tastverhältnisses des Steuersignals GATE führen.
4c zeigt eine Grafik 450, die eine Beziehung zwischen dem Tastverhältnis und Rückkopplungsspannungssignal. Der dem CS-Spannungssignal zur Verfügung gestellte Offset-Strom kann von dem Rückkopplungsspannungssignal abhängig sein, wobei dem CS-Spannungssignal bei kleineren Rückkopplungsspannungssignalen ein größerer Offset-Strom zur Verfügung gestellt wird und dem CS-Spannungssignal bei größeren Rückkopplungsspannungssignalen ein kleinerer Offset-Strom zur Verfügung gestellt wird. Die Grafik 450 veranschaulicht zwei Kurven, wobei eine erste Kurve 455 die Beziehung zwischen dem Tastverhältnis des Steuersignals GATE und dem Rückkopplungsspannungssignal FEEDBACK ohne hinzugefügtem Offset-Strom darstellt, und eine zweite Kurve 460 die Beziehung zwischen dem Tastverhältnis und dem Rückkopplungsspannungssignal FEEDBACK mit hinzugefügtem Offset-Strom darstellt. Wenn das Rückkopplungsspannungssignal größer als ein Wert, zum Beispiel 1 V ist, wird beispielsweise kein Offset-Strom eingespeist (oder es wird beispielsweise ein Offset-Strom, der einen Wert von etwa 0 A aufweist, eingespeist). Bei Werten für die Rückkopplungsspannung von weniger als 1 V wird beispielsweise ein Offset-Strom mit einem Wert ungleich Null eingespeist. Die Größe des Offset-Stroms kann sich mit unterschiedlichen Rückkopplungsspannungssignalen ändern. Die Größe des dem CS-Spannungssignal hinzugefügten Offset-Stroms kann sich zum Beispiel mit abnehmendem Rückkopplungsspannungssignal erhöhen, wie offensichtlich ist aus dem abnehmenden Tastverhältnis, wenn sich das Rückkopplungsspannungssignal erniedrigt. Die Änderungen des Tastverhältnisses des Steuersignals GATE können von der Anwendung des Durchflusswandlers 300 abhängig sein. Die in 4c gezeigte Änderung des Tastverhältnisses des Steuersignals GATE dient lediglich zur Veranschaulichung und Erläuterung und soll den Schutzumfang nicht einschränken.
Zusätzlich zu einem Verändern (Verringern) des Tastverhältnisses des Steuersignals GATE kann das Hinzufügen der Offset-Spannung zu dem CS-Spannungssignal auch dabei helfen, durch Abändern der Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals unbeabsichtigte hörbare Störungen zu reduzieren. Die 5a und 5b zeigen Kurven des CS-Spannungssignals und des Steuersignals GATE, die veranschaulichen, wie das Hinzufügen der Offset-Spannung zu dem CS-Spannungssignal unbeabsichtigte hörbare Störungen reduzieren kann. 5a veranschaulicht das als Kurve 505 gezeigte CS-Spannungssignal. Das CS-Spannungssignal steigt im Wesentlichen linear auf einen Schwellenwert 510 an und fällt dann auf etwa Null zurück. Ebenfalls dargestellt ist eine Störsignalspitze 515, die zu einem Zeitpunkt 520 – in etwa bei der Hälfte des Anstiegs des CS-Spannungssignals – auftritt. Die Störsignalspitze 515 weist eine Größe auf, die ausreichend ist, dass unrichtigerweise ein Erreichen des Schwellenwertes 510 durch das CS-Spannungssignal detektiert werden kann, wodurch bewirkt wird, dass das Steuersignal GATE auf einen niedrigen Wert zurückgesetzt wird und den Transistor 110 ausschaltet (dargestellt als Kurve 525 in 5b).
Das Steuersignal GATE kann einen hohen Wert aufweisen bis das CS-Spannungssignal (Kurve 505) den Schwellenwert 510 erreicht, und dann kann das Steuersignal GATE auf einen niedrigen Wert schalten (dargestellt als Kurve 530). Wenn das Vorhandensein der Störsignalspitze 515 zu einer falschen Detektion der Störsignalspitze 515 als das den Schwellenwert 510 erreichende CS-Spannungssignal führt, dann kann das Steuersignal GATE, wie in der Kurve 525 gezeigt, früher als beabsichtigt auf einen niedrigen Wert schalten.
Ebenfalls in 5a dargestellt ist ein CS-Spannungssignal mit einer hinzugefügten Offset-Spannung – dargestellt als Kurve 535. Das Hinzufügen der Offset-Spannung kann die Anstiegsgeschwindigkeit (slew rate) des CS-Spannungssignals verändern. Durch das Hinzufügen der Offset-Spannung kann das CS-Spannungssignal den Schwellenwert 510 viel schneller erreichen. Durch die geänderte Anstiegsgeschwindigkeit kann das CS-Spannungssignal jetzt größer sein als die Störsignalspitze 515 zum Zeitpunkt des Auftretens der Störsignalspitze 515 (Zeitpunkt 520). Daher kann das Auftreten der Störsignalspitze 515 nicht zu hörbaren Störungen führen. 5b zeigt auch eine Kurve 540, die das Verhalten des Steuersignals GATE entsprechend dem CS-Spannungssignal mit hinzugefügter Offset-Spannung veranschaulicht (Kurve 535). Da das CS-Spannungssignal den Schwellenwert 510 früher erreicht hat, hat das Steuersignal GATE ebenfalls früher vom hohen Wert zum niedrigen Wert geschaltet.
Der dem CS-Spannungssignal hinzugefügte Offset-Strom, Ioffset_CS, (und daher die Offset-Spannung) ist nicht notwendigerweise ein Gleichstrom. Um vielmehr eine Kompatibilität mit einem Stromregelbetrieb (current mode) des Wandlers aufrecht zu erhalten, kann der Offset-Strom so ausgebildet werden, dass er ein ansteigender Strom ist, der in der Größe abhängig von einem Wert eines Rückkopplungsspannungssignals variieren kann, welches wiederum auf einem Ausgangssignal des Durchflusswandlers 300 basieren kann. 6a ist eine Darstellung 600 die einen maximalen Wert des Offset-Stroms Ioffset_CS (der auch als Ioffset_FB bezeichnet wird) als eine Funktion eines Rückkopplungsspannungssignals FEEDBACK veranschaulicht, wobei der maximale Wert des Offset-Stroms als Kurve 605 gezeigt ist. Der maximale Wert des Offset-Stroms Ioffset_CS kann bei niedrigen Werten des Rückkopplungsspannungssignals hoch sein und kann für höhere Werte des Rückkopplungsspannungssignals abnehmen. So kann der maximale Wert des Offset-Stroms bei einem Rückkopplungsspannungssignal von etwa 0,6 V beispielsweise etwa 75 μA betragen, während der maximale Wert des Offset-Stroms bei einem Rückkopplungsspannungssignal von etwa 1,0 V beispielsweise etwa 0 μA betragen kann. Die Beziehung zwischen dem in 6a gezeigten maximalen Offset-Strom und dem Rückkopplungsspannungssignal gilt für eine bestimmte Anwendung und ist zu Zwecken der Erläuterung dargestellt. Unterschiedliche Anwendungen können für unterschiedliche Werte des Rückkopplungsspannungssignals zu unterschiedlichen maximalen Werten des Offset-Stroms führen. Daher sollte die in 6a gezeigte Beziehung zwischen dem maximalen Offset-Strom und dem Rückkopplungsspannungssignal nicht als einschränkend bezüglich des Schutzumfangs interpretiert werden.
Der Offset-Strom Ioffset_CS kann auf im Wesentlichen linear auf seinen maximalen Wert ansteigen. 6b ist eine Darstellung des Offset-Stroms als Funktion der Zeit wenn das Rückkopplungsspannungssignal etwa 0,6 V beträgt. Gemäß der in 6a gezeigten Darstellung kann der maximale Wert des Offset-Stroms etwa 75 μA betragen, wenn das Rückkopplungsspannungssignal etwa 0,6 V beträgt. Der Offset-Strom Ioffset_CS kann, wie in 6b gezeigt ist, im Wesentlichen linear von etwa 0 A auf den maximalen Wert von etwa 75 μA ansteigen. 6c ist eine Darstellung des Offset-Stroms als Funktion der Zeit, wenn das Rückkopplungsspannungssignal etwa 0,8 V beträgt, was gemäß der in 6a gezeigten Darstellung den maximalen Wert des Offset-Stroms auf etwa 50 μA einstellt.
Wie in den 6b und 6c gezeigt ist, behält der Offset-Strom den maximalen Wert, wenn er seinen maximalen Wert erreicht hat. Der Offset-Strom kann den maximalen Wert behalten, bis das Steuersignal GATE sein Wert ändert, beispielsweise wenn das CS-Spannungssignal den Schwellenwert erreicht. Obwohl in den 6b und 6c dargestellt ist, dass der Offset-Strom einen im Wesentlichen linearen Anstieg von etwa 0 A auf den maximalen Wert besitzt, kann der Offset-Strom auch andere Anstiegsverhalten besitzen. Das Anstiegsverhalten kann zum Beispiel sublinear, superlinear, quadratisch, exponentiell oder logarithmisch, und so weiter, sein. Das Anstiegsverhalten kann dahingehend eingestellt werden, dass Anforderungen beabsichtigter Anwendungen erfüllt werden. Daher sollte die Veranschaulichung und die Beschreibung eines im Wesentlichen linearen An stiegsverhaltens nicht als einschränkend bezüglich des Schutzumfangs interpretiert werden.
7 ist eine Darstellung eines Durchflusswandlers 700 mit zugehöriger Schaltung, der für einen PWM-Betrieb ausgebildet ist. Dieser Durchflusswandler 700 verwendet eine einem CS-Spannungssignal hinzugefügte ansteigende Offset-Spannung zur Verringerung hörbarer Störungen. Wie in 7 dargestellt, kann der Durchflusswandler 700 kann mit einer integrierten Schaltung 705 gekoppelt sein. Die integrierte Schaltung 705 kann verwendet werden, um Steuersignale zur Verfügung, die den Betrieb des Durchflusswandlers 700 steuern, den Offset-Strom zu erzeugen (und somit die Offset-Spannung), und so weiter.
Ein Rückkopplungsspannungssignal, wie zum Beispiel ein auf einem Ausgangssignal des Durchflusswandlers 700 basierendes Signal, kann verwendet werden, um einen Operations-Transkonduktanzverstärker (Operational Transconductance Amplifier, OTA) 710 zu steuern. Der OTA 710 kann basierend auf dem Rückkopplungsspannungssignal einen Ausgangsstrom ”Ioffset_FB” erzeugen. Der Ausgangsstrom Ioffset_FB kann ein maximaler Wert des Offset-Stroms Ioffset_CS sein. Andere Arten von spannungsgesteuerten Stromquellen (VCCS) oder ein Spannung-zu-Strom-Wandler können an Stelle des OTA 710 verwendet werden. Der OTA 710 kann mit einer Rampeneinheit 715 gekoppelt sein. Die Rampeneinheit 715 kann einen Strom erzeugen, der von im Wesentlichen Null auf etwa die Größe eines als Eingangsgröße zur Verfügung gestellten Stroms ansteigt. Wenn zum Beispiel das Ausgangssignal des OTA 710 (Ioffset_FB) der Rampeneinheit 715 zur Verfügung gestellt wird, dann kann die Rampeneinheit 715 einen Strom erzeugen, der von im Wesentlichen Null auf etwa Ioffset_FB ansteigt. Sobald das Ausgangssignal der Rampeneinheit 715 die Größe des an ihrem Eingang zur Verfügung gestellten Stroms erreicht, kann die Anstiegseinheit 715 damit fortfahren einen Strom zu erzeugen, der im Wesentlichen gleich ist dem Strom, der an ihrem Eingang zur Verfügung gestellt wird. Das Anstiegsverhalten (zum Beispiel linear, sublinear, superlinear, quadratisch, exponentiell, logarithmisch, und so weiter) kann in Abhängigkeit von Leistungsanforderungen und Spezifikationen festgelegt werden. Das Ausgangssignal der Rampeneinheit 715 kann dem Durchflusswandler 700 zur Verfügung gestellt werden, wo es durch einen einstellbaren Widerstand ”Roffset” 720 in eine Offset-Spannung umgewandelt werden kann. Die integrierte Schaltung 705 kann Einheiten ähnlich der Steuersignaleinheit 325 und der in 3 gezeigten CS-Spannungssignaleinheit 330 aufweisen. Diese Einheiten wurden in 7 jedoch weggelassen, um die Darstellung zu vereinfachen.
8 veranschaulicht eine Abfolge von Ereignissen 800 beim Betrieb eines Durchflusswandlers, wobei der Durchflusswandler eine Schaltung zum Abschwächen hörbarer Störungen aufweist. Die Abfolge von Ereignissen 800 kann beschreibend sein für den Betrieb eines Durchflusswandlers, wie zum Beispiel den Durchflusswandler 700, der in einem normalen Betriebsmodus arbeitet. Der Betrieb eines Durchflusswandlers kann beginnen mit einem Einschalten eines Transistors, wie zum Beispiel des Transistors 110, indem der Wert eines Steuersignals GATE von einem niedrigen Wert auf einen hohen Wert geschaltet wird (Block 805). Das Steuersignal GATE kann dazu verwendet werden, um den Zustand des Transistors 110 zu steuern, wobei abhängig von der Art des Transistors, der als der Transistor 110 verwendet wird, das Schalten des Steuersignals GATE von einem niedrigen Wert auf einen hohen Wert den Transistor 110 einschalten kann.
Nach dem Einschalten des Transistors 110, kann ein Rückkopplungsspannungssignal gemessen (Block 810) und mit einem Schwellenwert verglichen werden (Block 815). Wenn das Rückkopplungsspannungssignal kleiner ist als der Schwellenwert, dann kann der Durchflusswandler 700 empfindlich sein gegenüber hörbaren Störungen, die das Ergebnis sein können von Schwankungen (jittering) des Steuersignals GATE, von internem und externem hochfrequenten Schalten, und so weiter sein können. Wenn die Rückkopplungsspannung kleiner ist als der Schwellenwert, dann kann der Durchflusswandler 700 durch Verändern des Tastverhältnisses des Transistors (Block 820) weniger anfällig gegenüber der Erzeugung von hörbaren Störungen gemacht werden. Vorzugsweise kann der Durchflusswandler 700 durch Verringern des Tastverhältnisses des Transistors weniger anfällig gegenüber der Erzeugung von hörbaren Störungen gemacht werden.
Wie zuvor erläutert, kann das Tastverhältnis des Transistors verringert werden durch Hinzufügen einer Offset-Spannung zu dem CS-Spannungssignal, das verwendet werden kann, um den Zustand des Transistors 110 zu steuern. Das Vorhandensein der Offset-Spannung in dem CS-Spannungssignal kann die Zeit reduzieren, die der Transistor 110 eingeschaltet wird, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass hörbare Störungen erzeugt werden. Darüber hinaus kann die Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals durch Hinzufügen der Offset-Spannung zu dem CS-Spannungssignal erhöht werden. Dies kann zu einer Mas kierung der Störungen in dem CS-Spannungssignal führen, wodurch hörbare Störungen verringert werden.
Die Amplitude der hinzugefügten Offset-Spannung kann von der Amplitude des Rückkopplungsspannungssignals abhängig sein, wobei bei einer kleineren Amplitude des Rückkopplungsspannungssignals eine größere Offset-Spannung eingespeist wird. Die Amplitude der Offset-Spannung als eine Funktion des Rückkopplungsspannungssignals kann von der Anwendung des Durchflusswandlers 700 abhängig sein.
Darüber hinaus ist die Offset-Spannung nicht notwendigerweise ein Gleichspannung. Vielmehr kann die Offset-Spannung von etwa Null auf eine maximale Spannung ansteigen, die von dem Wert des Rückkopplungsspannungssignals abhängig sein kann. Das Verhalten des Anstiegs von etwa Null auf die maximale Spannung kann auch von der Anwendung des Durchflusswandlers 700 abhängig sein. Das Anstiegsverhalten ist beispielsweise linear, sublinear, superlinear, quadratisch, exponentiell, logarithmisch, und so weiter.
Wenn die Offset-Spannung hinzugefügt wird, kann eine Überprüfung durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob das CS-Spannungssignal oder ein PWM-Rampensignal (PWMRMP) entsprechende Schwellenwerte erreicht hat (Block 825). Bei der Überprüfung des CS-Spannungssignals und des PWMRMP-Signals können unterschiedliche Schwellenwerte verwendet werden. Das PWMRMP-Signal kann zum Beispiel mit dem Rückkopplungssignal (FB) verglichen werden. Das CS-Spannungssignal kann mit einem Schwellenwert verglichen werden, der in Beziehung zu dem Rückkopplungssignal (FB) steht. Sobald entweder das CS-Spannungssignal oder das PWMRMP-Signal ihre entsprechenden Schwellenwerte erreicht haben, kann der Transistor 110 abgeschaltet werden (Block 830). Der Betrieb des Durchflusswandlers 700 kann weitergehen durch Wiederholen der Abfolge der Ereignisse 800, oder der Betrieb des Durchflusswandlers 700 kann beendet werden, nachdem der Transistor 110 abgeschaltet wurde.
9 veranschaulicht einen Durchflusswandler 900 mit zugehöriger Schaltung. Dieser Durchflusswandler 900 verwendet eine einem CS-Spannungssignal hinzugefügte ansteigende Offset-Spannung zur Verringerung hörbarer Störungen. Wie in 9 dargestellt, kann der Durchflusswandler 900 mit einer integrierten Schaltung 905 gekoppelt sein. Die integrierte Schaltung 905 kann verwendet werden, um Steuersignale zur Verfügung zu stellen, die den Betrieb des Durchflusswandlers 900 steuern, den Offset-Strom zu erzeugen (und somit die Offset-Spannung), und so weiter.
Wie die integrierte Schaltung 705, weist die integrierte Schaltung 905 einen OTA 710 auf, der verwendet werden kann, um eine Spannung (wie zum Beispiel das Rückkopplungsspannungssignal oder eine von dem Rückkopplungsspannungssignal abhängige Spannung) in einen Ausgangsstrom (zum Beispiel Ioffset_FB) umzuwandeln. Der von dem OTA 710 erzeugte Ausgangsstrom kann dann dem Durchflusswandler 900 zur Verfügung gestellt werden, wo ein Kondensator ”Coffset” 910 einen Stromanstieg für den Offset-Strom erzeugen kann. Der Kondensator 910 kann in einer ähnlichen Weise arbeiten wie die Rampeneinheit 715. Die Verwendung des Kondensators 910 kann es ermöglichen, das Anstiegsverhalten des Offset-Stroms zu verändern. Es können zum Beispiel unterschiedliche Kondensatorwerte verwendet werden, um das Anstiegsverhalten des Offset-Stroms zu verändern. Dies kann unter Verwendung eines Kondensators mit einem auswählbaren Wert (Kapazität) erreicht werden. Die Kapazität kann basierend auf einem erwünschten Anstiegsverhalten ausgewählt werden. Die integrierte Schaltung 905 kann Einheiten aufweisen, die ähnlich sind der in 3 gezeigten Steuersignaleinheit 325 und der in 3 gezeigten CS-Spannungssignaleinheit 330. Diese Einheiten wurden jedoch in 9 weggelassen, um die Darstellung zu vereinfachen.
Unter Niedriglastbedingungen oder Bedingungen ohne Last kann eine integrierte Schaltung, die den Betrieb eines Durchflusswandlers steuert, in einen Burstmodus übergehen. Der Burstmodus kann dabei helfen, die Eingangsleistung zu minimieren. Im Allgemeinen kann es mehrere Bedingungen geben, die erfüllt werden müssen, damit eine integrierte Schaltung, wie zum Beispiel die integrierte Schaltung 305, die den Betrieb eines Durchflusswandlers, wie zum Beispiel des Durchflusswandlers 300, steuert, in den Burstmodus übergeht. Die integrierte Schaltung 305 kann zum Beispiel in den Burstmodus übergehen, wenn eine erforderliche Ausgangsleistung des Durchflusswandlers 300 niedrig ist. Wenn die von der Last aufgenommene Ausgangsleistung gering ist, führt eine gegebene am Ausgang zur Verfügung stehende Leistung dazu, dass die Ausgangsspannung höher ist als vorgesehen (ausgelegt). Dies kann über ein Rückkopplungssignal an die integrierte Schaltung 300 zurückwirken. Wenn die Ausgangsspannung zu hoch ist, ist die Rückkopplungsspannung niedrig. Wenn die Ausgangsspannung zu niedrig ist, ist die Rückkopplungsspannung hoch. Daher kann die Rückkopplungsspannung überwacht werden, um in den Burstmodus zu wechseln. Wenn die Rückkopplungsspannung niedriger ist als ein bestimmter Wert, zum Beispiel 1,2 V, kann die integrierte Schaltung 300 in den Burstmodus wechseln.
Wenn die integrierte Schaltung 305 in den Burstmodus wechselt, kann die integrierte Schaltung 305 den Transistor 110 nicht mehr schalten und der Stromverbrauch kann reduziert werden, um eine entsprechende Verringerung des Leistungsverbrauchs zu erzeugen. Da der Transistor 110 nicht mehr schalten kann, kann die Ausgangsspannung des Durchflusswandlers 300 damit beginnen abzufallen. Der Abfall der Ausgangsspannung des Durchflusswandlers 300 kann einen entsprechenden Anstieg in der Rückkopplungsspannung erzeugen. Wenn die Rückkopplungsspannung einen Schwellenwert überschreitet, zum Beispiel 3,6 V, kann der Transistor 110 beginnen einzuschalten. Der Transistor 110 kann wieder abgeschaltet werden, wenn das CS-Spannungssignal einen Schwellenwert, zum Beispiel 0,25 V, erreicht. Wenn die Ausgangsleistung niedrig bleibt, kann die Rückkopplungsspannung beginnen abzunehmen, wenn der Transistor 110 beginnt zu schalten. Wenn die Rückkopplungsspannung auf einen Schwellenwert abfällt, zum Beispiel 3,0 V, kann der Transistor 110 aufhören zu schalten. Dieser Zyklus kann sich wiederholen bis die Ausgangsleistung eine Bedingung für das Verlassen des Betriebs im Burstmodus überschreitet.
Die integrierte Schaltung 305 kann den Burstmodus verlassen, wenn eine mit dem Durchflusswandler 300 verbundene Last mehr Leistung erfordert, als während des Burstmodus zur Verfügung gestellt werden kann. Ein Zustand – der üblicherweise als Burstmode-Verlassen-Pegel (exit burst mode level) bezeichnet wird – der üblicherweise zum Verlassen des Burstmodus verwendet wird, kann beinhalten, dass die Last von einer geringen oder gar keinen Last auf eine normale Last springt. Der Burstmode-Verlassen-Pegel kann bestimmt werden durch Vergleichen des Rückkopplungsspannungssignals mit einem Schwellenwert, zum Beispiel 4,0 V. Der Schwellenwert kann von Parametern abhängig sein, wie zum Beispiel dem Grenzschwellenwert des CS-Spannungssignals, der Transformatorinduktivität, der Schaltfrequenz des Transistors 110, und so weiter. Wenn sich die integrierte Schaltung 305 im Burstmodus befindet und schaltet und das Rückkopplungsspannungssignal den Schwellenwert übersteigt, dann kann die integrierte Schaltung 305 den Burstmodus verlassen und in eine normale Betriebsart wechseln.
10 veranschaulicht das CS-Spannungssignal – dargestellt als Kurve 1005. Wie zuvor beschrieben, erhöht sich das CS-Spannungssignal, wenn der Transistor 110 eingeschaltet wird. Wenn das CS-Spannungssignal zum Zeitpunkt 1015 einen Schwellenwert 1010 erreicht und überschreitet, kann der Transistor 110 abschalten. Indem er das tut, kann eine maximale Ausgangsleistung, die an dem Ausgang des Durchflusswandlers 300 abgegeben wird, beschränkt werden. Aufgrund der Beschränkung der maximalen Ausgangsleistung kann sich die Rückkopplungsspannung nicht weiter erhöhen. Sobald die Rückkopplungsspannung einen Schwellenwert überschreitet, zum Beispiel 4,0 V, kann die integrierte Schaltung 305 den Burstmodus verlassen.
Das Verhalten des CS-Spannungssignals kann von Faktoren, wie zum Beispiel einer in der integrierten Schaltung 305 und dem Durchflusswandler 300 vorhandenen Laufzeitverzögerung, einer Induktivität des Transformators 105, und einer Eingangsspannung, abhängen. Eine maximale Leistung zum Verlassen des Betriebs im Burstmodus kann mathematisch ausgedrückt werden als:
wobei V ein Maximum einer Stromerfassungs-(CS)-Begrenzungsspannung während des Betriebs im Burstmodus ist, L die Induktivität des Transformators 105 ist, R der Stromerfassungs-(CS)-Widerstand 320 ist, und f die Schaltfrequenz des Gates (des Transistors 110) ist. Daher kann die maximale Leistung um den Burstmodus zu verlassen von einem maximalen Wert des CS-Spannungssignals und der Induktivität des Transformators 105 abhängen.
Sobald das CS-Spannungssignal 1005 den Schwellenwert 1010 erreicht, kann die integrierte Schaltung 305 das Gate (den Transistor 110) im Wesentlichen sofort abschalten. Auf Grund der Laufzeitverzögerung jedoch, die zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das CS-Spannungssignal den Schwellenwert überschreitet, und dem Zeitpunkt, zu dem der Transistor 110 abgeschaltet wird, in der integrierten Schaltung 305 und dem Durchflusswandler 300 vorliegt, kann das CS-Spannungssignal weiter auf einen Pegel ansteigen, der höher ist als der Schwellenwert 1010. Das CS-Spannungssignal kann bis zum Zeitpunkt 1020, wenn der Transistor 110 nach der Laufzeitverzögerung abgeschaltet wird, weiter ansteigen und fällt dann auf etwa Null ab. Die Laufzeitverzögerung der integrierten Schaltung 305 und des Durchflusswandlers 300 ist in 10 als Intervall 1025 dargestellt, während ein Überschwingen des CS-Spannungssignals in einem Intervall 1030 dargestellt ist. Dieses Überschwingen des CS-Spannungssignals kann zu einem Leistungspegel für das Verlassen des Burstmodus führen, der höher sein kann als beabsichtigt. Dies kann zu einem Abfall in einer Ausgangsspannung des Durchflusswandlers 300 führen der größer als erwünscht oder zulässig ist.
11 veranschaulicht die Auswirkung der Eingangsspannung auf eine Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals. Wenn die Eingangsspannung hoch ist, dann kann die Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals ebenfalls hoch sein (dargestellt als Kurve 1100). Auf ähnliche Weise kann, wenn die Eingangsspannung niedrig ist, die Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals niedrig sein (gezeigt als Kurve 1105). Die unterschiedlichen Anstiegsgeschwindigkeiten des CS-Spannungssignals können das Überschwingen in dem CS-Spannungssignal verändern, was dazu führen kann, dass die Leistungspegel für das Verlassen des Burstmodus unterschiedliche Werte aufweisen.
12 veranschaulicht die Auswirkung der Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals auf das Überschwingen des CS-Spannungssignals. 12 veranschaulicht ein erstes CS-Spannungssignal (dargestellt als Kurve 1205) und ein zweites CS-Spannungssignal (dargestellt als Kurve 1210). Das erste CS-Spannungssignal 1205 kann eine erste Anstiegsgeschwindigkeit aufweisen und das zweite CS-Spannungssignal 1210 kann eine zweite Anstiegsgeschwindigkeit aufweisen, wobei die entspre chenden Anstiegsgeschwindigkeiten von dem Pegel einer Eingangsspannung abhängig sind.
Das erste CS-Spannungssignal 1205 kann den Schwellenwert 1010 zu einem ersten Zeitpunkt 1215 erreichen, und das zweite CS-Spannungssignal 1210 kann den Schwellenwert 1010 zu einem zweiten Zeitpunkt 1220 erreichen. Da die zweite Anstiegsgeschwindigkeit größer sein kann als die erste Anstiegsgeschwindigkeit, kann der zweite Zeitpunkt 1220 zeitlich vor dem ersten Zeitpunkt 1215 liegen. Da die Laufzeitverzögerung der integrierten Schaltung 305 und des Durchflusswandler 300 jedoch unabhängig von der Eingangsspannung im Wesentlichen konstant bleiben kann, können das erste CS-Spannungssignal 1205 und das zweite CS-Spannungssignal 1210 für im Wesentlichen die gleiche Zeitdauer weiter ansteigen (dargestellt in 12 als Zeitspannen 1225). Mit seiner größeren Anstiegsgeschwindigkeit kann das zweite CS-Spannungssignal 1210 einen höheren Pegel (dargestellt als Pegel 1230) erreichen als das erste CS-Spannungssignal 1205 (dargestellt als Pegel 1235), was zu einem höheren Leistungspegel für das Verlassen des Burstmodus führt.
13 veranschaulicht ein Verfahren zur Kompensation der Laufzeitverzögerung nach dem Stand der Technik. Das Verfahren nach dem Stand der Technik umfasst die Verwendung eines Schwellenwerts 1305, der in Abhängigkeit von der Zeit variiert. Der Schwellenwert 1305 kann mathematisch zum Beispiel ausgedrückt werden als:
wobei t die Zeit ist, und time_constant eine Konstante ist, die ein erwünschtes Kompensationsverhalten für den Schwellenwert 1305 zur Verfügung stellt. So kann das CS-Spannungssignal, im Gegensatz zu einem konstanten (DC) Schwellenwert, wie zum Beispiel dem Schwellenwert 1010, mit dem Schwellenwert 1305 verglichen werden, der als eine Funktion der Zeit variieren kann. Daher kann der Schwellenwert 1305 bei hohen Eingangsspannungen (dargestellt als Kurve 1310) erheblich kleiner sein als der Schwellenwert 1010, während der Schwellenwert 1305 bei einer mittleren Eingangsspannung (gezeigt als Kurve 1315) kleiner sein kann als der Schwellenwert 1010, jedoch um weniger als der Schwellenwert 1305 für die hohe Eingangsspannung. Bei einer niedrigen Eingangsspannung (gezeigt als Kurve 1320) kann der Schwellenwert 1305 etwa gleich sein dem Schwellenwert 1010.
14 veranschaulicht einen Durchflusswandler 1400 mit zugehöriger Schaltung, der für einen PWM-Betrieb ausgebildet ist. Dieser Durchflusswandler 1400 verwendet eine einem CS-Spannungssignal hinzugefügte ansteigende Offset-Spannung zur Steuerung eines Leistungspegels für das Verlassen des Burstmodus. Wie in 14 dargestellt, kann der Durchflusswandler 1400 mit einer integrierten Schaltung 1405 gekoppelt sein. Die integrierte Schaltung 1405 kann verwendet werden, um Steuersignale zur Verfügung zu stellen, die den Betrieb des Durchflusswandlers 1400 steuern, einen Offset-Strom (und somit eine Off set-Spannung) zu erzeugen, die dem CS-Spannungssignal hinzugefügt wird, und so weiter.
Die integrierte Schaltung 1405 umfasst eine Stromquelle 1410, die verwendet werden kann, um einen Offset-Strom (und somit eine Offset-Spannung) für das CS-Spannungssignal zur Verfügung zu stellen. Die Stromquelle 1410 kann durch eine Steuereinheit 1415 für den Offset-Strom gesteuert werden. Der Zustand der Stromquelle 1410 kann sowohl von dem Betriebsmodus des Durchflusswandlers 1400 als auch von dem Zustand des Transistors 110 abhängig sein. Die Steuereinheit 1415 für den Offset-Strom kann die Stromquelle 1410 einschalten, wenn die integrierte Schaltung 1405 den Durchflusswandler 1400 in einem Burstmodus betreibt (d. h. Burstmodus = Ein) und wenn der Transistor 110 des Durchflusswandlers 1400 eingeschaltet ist (zum Beispiel wenn ein durch die Steuersignaleinheit 325 zur Verfügung gestelltes Steuersignal GATE aktiv ist (ein)). Die Steuereinheit 1415 für den Offset-Strom kann die Stromquelle 1410 abschalten, wenn die integrierte Schaltung den Durchflusswandler 1400 nicht in einem Burstmodus betreibt, unabhängig von dem Zustand des Transistors 110. Eine nachstehend dargestellte Tabelle zeigt zusammenfassend den Zustand der Stromquelle 1410 als Funktion des Burstmodus und des Transistors 110 zur Verfügung.

Burstmodus Transistor Stromquelle

EIN (1) EIN EIN

EIN AUS (0) AUS

AUS EIN AUS

AUS AUS AUS
Der durch die Stromquelle 1410 zur Verfügung gestellte Offset-Strom kann durch einen einstellbaren Widerstand 1420 in eine Offset-Spannung gewandelt werden. Der einstellbare Widerstand 1420 kann nicht nur verwendet werden, um den Offset-Strom in eine Offset-Spannung umzuwandeln, sondern der einstellbare Widerstand 1420 kann eingestellt werden, um ein Größe der Offset-Spannung zu verändern. Ein Kondensator 1425 kann verwendet werden, um eine Filterung von Störsignalen, die in dem CS-Spannungssignal vorhanden sein können, zu unterstützen.
Ein Komparator 1430 kann verwendet werden, um das CS-Spannungssignal mit einem Schwellenwert, zum Beispiel 0,25 V, zu vergleichen, der ein Zustand für das Verlassen des Burstmodus sein kann. Der Komparator 1430 kann eine Ausbildung der CS-Spannungssignaleinheit 330 sein. Wenn das CS-Spannungssignal den Schwellenwert erreicht oder übersteigt, kann der Komparator 1430 bewirken, dass der Transistor 110 (das GATE des Durchflusswandlers 1400) zurückgesetzt wird (abgeschaltet wird).
Der durch die Stromquelle 1410 zur Verfügung gestellte Offset-Strom ist nicht notwendigerweise ein konstanter (DC) Strom. Vielmehr kann der Offset-Strom mit der Zeit variieren. 15 veranschaulicht den durch die Stromquelle 1410 zur Verfügung gestellten Offset-Strom (dargestellt als Kurve 1505). Der Offset-Strom 1505 kann zwei Zeitabschnitte aufweisen. In einer ersten Phase 1510 kann der Offset-Strom 1505 ein konstanter Offset-Strom sein mit einer Dauer, die abhängig sein kann von einer Ausblendzeitdauer für eine vordere Flanke (leading edge blanking time). Die Ausblendzeitdauer für die vordere Flanke kann verwendet werden um zu verhindern, dass der Transistor 110 versehentlich abschaltet, und zwar als Folge von Signalstörungen, die auftreten können, wenn der Transistor 110 eingeschaltet wird.
In einer zweiten Phase kann der Offset-Strom ein abfallender Offset-Strom sein, der beim Pegel der ersten Phase 1510 beginnt und im Wesentlichen auf Null abnimmt. Wie in 15 dargestellt, kann der Offset-Stroms 1505 im zweiten Zeitabschnitt 1515 im Wesentlichen linear abnehmen. In Abhängigkeit von der Anwendung jedoch kann die Abnahme des Offset-Stroms 1505 in dem zweiten Zeitabschnitt 1515 allerdings auch sublinear, superlinear, exponentiell, logarithmisch, quadratisch, und so weiter sein. Daher sollte die Beschreibung einer linearen Abnahme nicht dazu verwendet werden, den Schutzumfang einschränkend auszulegen.
Ebenfalls in 15 dargestellt ist ein CS-Spannungssignal, dem keine Offset-Spannung hinzugefügt ist, die von dem Offset-Strom herrührt (dargestellt als Kurve 1520), und ein CS-Spannungssignal mit hinzugefügter Offset-Spannung, die von dem Offset-Strom herrührt (dargestellt als Kurve 1525). Das Hinzufügen des Offset-Stroms verändert die Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals, mit einer maximalen Wirkung während sich der Offset-Strom 1505 in dem ersten Zeitabschnitt 1510 befindet und mit einer verminderten Wirkung, während der Offset-Strom 1505 während des zweiten Zeitabschnitts 1515 in der Größe abnimmt.
Wenn die Offset-Spannung auf im Wesentlichen Null abfällt bevor das CS-Spannungssignal einen Schwellenwert erreicht, zum Beispiel 0,25 V, dann kann das CS-Spannungssignal ohne die Unterstützung der Offset-Spannung weiter ansteigen bis es den Schwellenwert erreicht. Mit anderen Worten: Das CS-Spannungssignal kann zu seiner ursprünglichen Anstiegsgeschwindigkeit zurückkehren.
Im Allgemeinen kann das CS-Spannungssignal mit hinzugefügter Offset-Spannung mathematisch ausgedrückt werden als: VCS = Voffset + RCSIDS,PWR TRX,wobei V_CS das CS-Spannungssignal ist, V_offset die Offset-Spannung ist, R_CS der Widerstandswert des Widerstandes 320 ist, und I_{DS,PWR TRX} der Drain-Source-Strom des Transistors 110 ist. Daher ist, wenn die Anstiegsgeschwindigkeit höher ist, V_offset höher, und daher ist R₁I_{DS,PWR TRX} niedriger. Wenn die Anstiegsgeschwindigkeit niedriger ist, ist V_offset niedriger, und R₁I_{DS,PWR TRX} ist daher höher. Als Ergebnis kann der Transistor 110 mit dem gleichen Schwellenwert für das CS-Spannungssignal bei einer höheren Anstiegsgeschwindigkeit früher abgeschaltet werden. Da die Laufzeitverzögerung für jede Anstiegsgeschwindigkeit die gleiche ist, kann ein früheres Abschalten des Transistors 110 bei der höheren Anstiegsgeschwindigkeit das Überschwingen in dem CS-Spannungssignal reduzieren, und umgekehrt. Es ist möglich, einen konstanten oder relativ konstanten Pegel für das Verlassen des Burstmodus zu erzielen, indem der Widerstand 1420 eingestellt wird.
16 veranschaulicht die Wirkung der Offset-Spannung auf das CS-Spannungssignal. 16 veranschaulicht das CS-Spannungssignal ohne hinzugefügter Offset-Spannung (dargestellt als Kurve 1605) und das CS-Spannungssignal mit hinzugefügter Offset-Spannung (dargestellt als Kurve 1610). Wenn das CS-Spannungssignal mit hinzugefügter Offset-Spannung 1610 den Schwellenwert 1010 übersteigt (dargestellt als Punkt 1615), kann der tatsächliche Wert des CS-Spannungssignals alleine geringer sein als der Schwellenwert 1010 (dargestellt als Punkt 1620). Wenn der Schwellenwert 1010 zum Beispiel auf 0,20 V eingestellt ist, kann der Punkt 1615 dem CS-Spannungssignal mit hinzugefügter Offset-Spannung 1610 entsprechen, das etwa gleich 0,20086 V ist, und der Punkt 1620 kann dem CS-Spannungssignal ohne hinzugefügter Offset-Spannung 1605 entsprechen und liegt deutlich unter 0,20 V. Das Intervall 1625 bezeichnet die Laufzeitverzögerung. Während das CS-Spannungssignal mit hinzugefügter Offset-Spannung 1610 und das CS-Spannungssignal ohne hinzu gefügter Offset-Spannung 1605 weiter anzusteigen während ein Signal zum Abschalten des Transistors 110 weitergeleitet wird, kann das CS-Spannungssignal mit hinzugefügter Offset-Spannung 1610 zu dem Zeitpunkt, an dem der Transistor 110 abschaltet (gezeigt als Punkt 1630) einen Wert von etwa 0,22134 V erreichen, und das CS-Spannungssignal ohne hinzugefügter Offset-Spannung 1605 kann zu dem Zeitpunkt, zu dem der Transistor 110 abschaltet (gezeigt als Punkt 1640) einen Wert von etwa 0,26073 V erreichen.
Wenn die Offset-Spannung jedoch nicht verwendet wurde, dann kann das CS-Spannungssignal ohne hinzugefügter Offset-Spannung 1605 den Schwellenwert 1010 bei Punkt 1635 bei einen Wert von etwa 0,20042 V übersteigen. Dann kann das CS-Spannungssignal ohne hinzugefügter Offset-Spannung 1605 aufgrund der Laufzeitverzögerung weiter anzusteigen auf einen Wert von etwa 0,26073 V zu dem Zeitpunkt, zu dem der Transistor 110 abschaltet. Die Verwendung der Offset-Spannung kann eine durch die Laufzeitverzögerung bewirkte Abweichung von etwa 60 mV (0.26073 V–0.20042 V) bis auf etwa 20 mV (0.22134 V–0.20086 V) reduzieren.
17 veranschaulicht eine Abfolge von Ereignissen 1700 beim Betrieb eines Durchflusswandlers, wobei der Durchflusswandler eine Schaltung aufweist, um die Ausgangsspannung des Durchflusswandlers zu steuern. Die Abfolge der Ereignisse 1700 kann für den Betrieb eines Durchflusswandlers, wie zum Beispiel des Durchflusswandlers 1400, der in einem Burstmodus arbeitet, beschreibend sein. Der Betrieb des Durchflusswandlers 1400 kann mit einer Überprüfung beginnen, um zu bestimmen, wann der Durchflusswandler 1400 im Burstmodus arbeitet (Block 1705). Wenn der Durchflusswandler 1400 nicht im Burstmodus arbeitet, dann kann die Abfolge der Ereignisse 1700 beendet werden.
Wenn der Durchflusswandler 1400 im Burstmodus betrieben wird, dann kann eine zweite Überprüfung durchgeführt werden, um zu bestimmen, wann ein Rückkopplungssignal, das mit einem Ausgangssignal des Durchflusswandlers 1400 in Beziehung steht, einen erste Schwellenwert überschritten hat (Block 1710). Während der Durchflusswandler 1400 in dem Burstmodus betrieben wird und der Transistor 110 nicht schaltet, kann die Ausgangsspannung des Durchflusswandlers 1400 beginnen abzufallen und das Rückkopplungssignal kann beginnen anzusteigen. Der erste Schwellen wert kann ein Wert sein, der durch die Anwendung des Durchflusswandlers 1400 bestimmt ist und kann zum Beispiel gleich etwa 3,6 V sein. Wenn das Rückkopplungssignal den ersten Schwellenwert überschritten hat, dann kann der Transistor 110 beginnen zu schalten (Block 1715). Wenn das Rückkopplungssignal jedoch den ersten Schwellenwert nicht überschritten hat, dann kann die zweite Überprüfung wiederholt werden. Wahlweise kann eine Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden zweiten Überprüfungen eingefügt werden, um dem Rückkopplungssignal die Zeit zu geben anzusteigen.
Während der Transistor 110 beginnt zu schalten, kann das CS-Spannungssignal des Durchflusswandlers 1400 verwendet werden um zu bestimmen, wann der Transistor 110 abzuschalten ist. Wenn das CS-Spannungssignal einen zweiten Schwellenwert übersteigt, zum Beispiel 0,25 V, kann der Transistor 110 abgeschaltet werden. Das einfache Überprüfen des CS-Spannungssignal gegenüber den Schwellenwert kann jedoch nicht die erwünschten Ergebnisse erbringen. Zum Beispiel aufgrund von Laufzeitverzögerungen in dem Durchflusswandler 1400 und in einer integrierten Schaltung, die verwendet wird um den Betrieb des Durchflusswandlers 1400 zu steuern, kann das CS-Spannungssignal weiter ansteigen nachdem festgestellt wurde, dass das CS-Spannungssignal auf den Pegel des Schwellenwerts angestiegen ist. Das Überschwingen über den Schwellenwert durch das CS-Spannungssignal kann zu einer Absenkung der Ausgangsspannung des Durchflusswandlers 1400 führen, wobei der Grad des Überschwingens potenziell von einer Größe eines Eingangsspannungssignals abhängig ist.
Daher kann eine Kompensation angewendet werden, die auf der Größe des Eingangsspannungssignals basiert. Die Kompensation kann durch Veränderung der Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals (Block 1720) durchgeführt werden. Die Kompensation kann durch das Hinzufügen einer Offset-Spannung erreicht werden. Vorzugsweise kann die Offset-Spannung abhängig von der Zeit sein, mit zwei Phasen: einer ersten Phase, in der die Offset-Spannung konstant oder relativ konstant sein kann, um einer Ausblendzeitdauer für die vordere Flanke (leading edge blanking time) zu entsprechen; und einer zweiten Phase, in der die Offset-Spannung im Wesentlichen auf Null absinken kann. Die Verhalten während des Absinkens der Offset-Spannung kann linear, sublinear, superlinear, exponentiell, logarithmisch, quadratisch, und so weiter, sein.
Während die Anstiegsgeschwindigkeit des CS-Spannungssignals verändert wird, kann eine dritte Überprüfung durchgeführt werden, um zu bestimmen, wann das CS-Spannungssignal den zweiten Schwellenwert überschritten hat (Block 1725). Wenn das CS-Spannungssignal den zweiten Schwellenwert nicht überschritten hat, kann das CS-Spannungssignal weiter verändert werden (Block 1720). Wenn das CS-Spannungssignal den zweiten Schwellenwert überschritten hat, kann der Transistor 110 abgeschaltet werden (Block 1730).
Wenn der Transistor 110 abgeschaltet ist und die Ausgangsleistung des Durchflusswandlers 1400 niedrig bleibt, dann kann das Rückkopplungssignal beginnen abzufallen. Eine vierte Überprüfung kann durchgeführt werden um zu bestimmen, wann das Rückkopplungssignal unter einen dritten Schwellenwert, zum Beispiel 3,0 V. gefallen ist (Block 1735). Wenn das Rückkopplungssignal unter den dritten Schwellenwert gefallen ist, dann kann der Transistor 110 aufhören zu schalten (Block 1740) und der Betrieb des Durchflusswandlers 1400 kann zu Block 1710 zurückkehren, um darauf zu warten, dass das Rückkopplungssignal über den ersten Schwellenwert ansteigt.
Wenn das Rückkopplungssignal größer bleibt als der dritte Schwellenwert (Block 1735), dann kann eine fünfte Überprüfung durchgeführt werden um zu bestimmen, wann das Rückkopplungssignal größer ist als ein vierter Schwellenwert, zum Beispiel 4,0 V (Block 1745). Wenn das CS-Spannungssignal den zweiten Schwellenwert übersteigt und der Transistor 110 abgeschaltet wird, wenn sich die Ausgangsleistung des Durchflusswandlers 1400 bei oder etwa bei einem maximalen Pegel der Ausgangsleistung befindet, dann kann das Rückkopplungssignal weiter steigen anstatt zu fallen. Dies kann ein Hinweis darauf sein, dass eine erwünschte Ausgangsleistung größer ist als diejenige, die der Durchflusswandler 1400 zur Verfügung stellen kann, während er in dem Burstmodus betrieben wird. Deshalb verlässt der Durchflusswandler 1400 den Burstmodus, wenn das Rückkopplungssignal den vierten Schwellenwert überschreitet (Block 1750). Wenn das Rückkopplungssignal den vierten Schwellenwert nicht überschreitet, dann kann der Betrieb des Durchflusswandlers 1400 zu Block 1735 zurückkehren um zu bestimmen, wann das Rückkopplungssignal unter den dritten Schwellenwert gefallen ist.
18 veranschaulicht eine Abfolge von Ereignissen 1800 für den Betrieb eines Durchflusswandlers. Die Abfolge der Ereignisse 1800 kann beschreibend sein für den Betrieb eines Durch flusswandlers, wie zum Beispiel den Durchflusswandler 300, 700, 900, oder 1400, der in einem normalem Betriebsmodus oder einem Modus mit Burstbetrieb arbeitet. Der Betrieb des Durchflusswandlers kann mit einer Bestimmung des Betriebsmodus des Durchflusswandlers beginnen (Block 1805). Wie zuvor beschrieben, kann der Durchflusswandler entweder im normalen Betriebsmodus oder im Burstbetriebsmodus arbeiten. Nach der Feststellung des Betriebsmodus des Durchflusswandlers, kann das CS-Spannungssignal des Durchflusswandlers verändert werden, wobei die Art der Änderung von dem Betriebsmodus des Durchflusswandlers abhängig ist (Block 1810).
Wenn der Durchflusswandler zum Beispiel im normalen Betriebsmodus betrieben wird, dann kann das CS-Spannungssignal verändert werden durch Hinzufügen eines Spannungs-Offset der mit der Zeit zunimmt, der im Wesentlichen bei Null startet und ansteigt bis er einen Pegel erreicht, der von einem Pegel eines Rückkopplungssignals abhängig sein kann. Sobald der Spannungs-Offset den Pegel erreicht, kann der Spannungs-Offset bei oder etwa bei dem Pegel verbleiben. Alternativ dazu kann das CS-Spannungssignal, wenn der Durchflusswandler in dem Burstbetriebsmodus betrieben wird, verändert werden durch Hinzufügen eines Spannungs-Offset, der für eine Zeitdauer, die einer Ausblenddauer für die vordere Flanke entspricht, mit einem Pegel beginnt, und der dann im Wesentlichen auf Null absinkt.
Während der Spannungs-Offset zu dem CS-Spannungssignal hinzugefügt wird, kann der Wert des CS-Spannungssignals mit einem Schwellenwert verglichen werden (Block 1815), und wenn das CS-Spannungssignal größer ist als der oder gleich dem Schwellen wert, dann kann der Transistor 110 des Durchflusswandlers abgeschaltet werden (Block 1820). Das Verändern des CS-Spannungssignals durch das Hinzufügen der Offset-Spannung kann eine Zeitdauer verändern die erforderlich ist, damit das CS-Spannungssignal den Schwellenwert erreicht oder überschreitet, was dabei helfen kann, den Durchflusswandler weniger anfällig für hörbare Störungen zu machen oder es weniger wahrscheinlich zu machen, dass eine Ausgangsspannung unter einen zulässigen Pegel absinken kann.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel erläutert wurden, auch dann mit Merkmalen aus anderen Ausführungsbeispielen kombiniert werden können, wenn dies zuvor nicht explizit erwähnt wurde.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Leistungswandlers, wobei das Verfahren aufweist: Ändern eines Stromerfassungssignals (CS) basierend auf einem Rückkopplungssignal (FEEDBACK) oder einer Eingangsspannung (Vin); Abschalten eines Schalters (110) des Leistungswandlers als Reaktion auf eine Detektion, dass das Stromerfassungssignals (CS) größer ist als ein oder gleich ist einem ersten Schwellenwert (230); und Belassen des Schalters (110) des Leistungswandlers im eingeschalteten Zustand als Reaktion auf eine Detektion, dass das geänderte Stromerfassungssignals kleiner ist als der erste Schwellenwert (230).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ändern des Stromerfassungssignals (CS) abhängig ist von einem Betriebsmodus des Leistungswandlers, und wobei das Verfahren weiterhin aufweist, vor dem Ändern den Betriebsmodus des Leistungswandlers zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schalter (110) ein Halbleiterschaltelement ist, und wobei das Belassen im ein geschalteten Zustand umfasst: das Setzen eines Schaltersignals (GATE) an einem Steueranschluss des Schalters auf einen Wert, der es dem Schalter (110) ermöglicht, Strom zu leiten.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Betriebsmodus des Leistungswandlers ein normaler Betriebsmodus ist, und wobei das Ändern des Stromerfassungssignal (CS) aufweist: Einschalten des Schalters (110); und Verringern eines Tastverhältnisses des Schalters (110) durch Kombinieren eines ersten Signals mit dem Stromerfassungssignal (CS) als Reaktion auf eine Detektion dass das Rückkopplungssignal (FEEDBACK), das von einem Ausgangssignal des Leistungswandlers abhängig ist, kleiner ist als der erste Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Umfang der Verringerung des Tastverhältnisses umgekehrt proportional ist zu einer Größe des Rückkopplungssignals.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei das erste Signal eine Offset-Spannung ist, und wobei die Offset-Spannung eine zeitlich variable Spannung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, das nach dem Einschalten des Schalters (110) weiterhin aufweist, das Tastverhältnis des Schalters als Reaktion auf eine Detektion, dass die Größe des Rückkopplungssignals (FEEDBACK) einen zweiten Schwellenwert übersteigt, nicht zu verringern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das erste Signal von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert ansteigt, und wobei das erste Signal etwa stetig bei dem zweiten Wert verbleibt, bis der Schalter abgeschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Ansteigen des ersten Signals linear, sublinear, superlinear, quadratisch, exponentiell, logarithmisch, oder als Kombination aus den zuvor genannten, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Betriebsmodus des Leistungswandlers ein Burstbetriebsmodus ist, und wobei das Ändern des Stromerfassungssignals (CS) aufweist: Feststellen eines Zustands des Schalters (110); und Ändern einer Anstiegsgeschwindigkeit des Stromerfassungssignals (CS) durch Kombinieren eines zweiten Signals mit dem Stromerfassungssignals (CS) als Reaktion auf eine Detektion dass der Schalter (100) eingeschaltet ist, wobei ein Umfang der Änderung der Anstiegsgeschwindigkeit proportional ist zu einer Größe der Eingangsspannung (Vin) des Leistungswandlers.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das zweite Signal eine Offset-Spannung ist, und wobei die Offset-Spannung eine zeitlich variable Spannung ist.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das zweite Signal zwei Phasen aufweist, und wobei das zweite Signal während einer ersten Phase im Wesentlichen gleich einem ersten Pegel ist und während einer zweiten Phase von dem ersten Pegel auf einen zweiten Pegel absinkt.
Verfahren nach Anspruch 10, das nach dem Ändern der Anstiegsgeschwindigkeit des Stromerfassungssignals (CS) weiterhin aufweist, den Burstbetriebsmodus zu verlassen als Reaktion auf eine Detektion dass ein zweites Rückkopplungssignal größer ist als ein dritter Schwellenwert
Wandler, der aufweist: einen Transformator (105) mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, und eine parallel zu der Sekundärwicklung gekoppelte Last; ein Halbleiterschaltelement (110), das in Reihe zu dem Transformator (105) zwischen einer ersten Klemme und einer zweiten Klemme einer Spannungsversorgung angeordnet ist, wobei das Halbleiterschaltelement (110) einen mit der Primärwicklung des Transformators (105) gekoppelten ersten Anschluss, einen mit der zweiten Klemme gekoppelten zweiten Anschluss und einen Steueranschluss, der dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal (GATE) zu erhalten, aufweist; einen Spannungsteiler mit einem ersten Widerstand (315) und einem zweiten Widerstand (315), die in Reihe angeordnet sind, wobei der zweite Anschluss an einen Knoten zwischen dem ersten Widerstand (315) und dem zweiten Widerstand (320) gekoppelt ist; eine mit dem ersten Widerstand (315) gekoppelte Stromerfassungssignal-Einheit (330), wobei die Stromerfassungssignal-Einheit (330) dazu ausgebildet ist, ein Spannungspotential an dem ersten Widerstand (315) mit einem Schwellenwert zu vergleichen; eine an den Steueranschluss des Halbleiterschaltelements (110) gekoppelte Steuersignaleinheit (325), wobei die Steuersignaleinheit (325) dazu ausgebildet ist das Steuersignal (GATE) zu erzeugen, um das Halbleiterschaltelement (110) als Reaktion auf eine Detektion, dass das Spannungspotential an dem ersten Widerstand (315) etwa gleich ist mit dem Schwellenwert, abzuschalten; und eine an den ersten Widerstand (315) gekoppelte Stromquelle (310), wobei die Stromquelle (310) dazu ausgebildet ist, einen Strom (Ioffset_CS) zur Verfügung zu stellen.
Wandler nach Anspruch 14, wobei der Strom (Ioffset_CS) ein ansteigender Strom ist, der von einem ersten Wert auf einen zweiten Wert ansteigt.
Wandler nach Anspruch 15, der weiterhin eine zwischen die Stromquelle (310) und den ersten Widerstand (315) gekoppelte Rampeneinheit (715) aufweist, wobei die Rampeneinheit (715) dazu ausgebildet ist, einen ansteigenden Strom zu erzeugen, der etwa bei dem ersten Wert beginnt und auf einen Wert ansteigt, der im Wesentlichen gleich dem Wert des Stroms ist.
Wandler nach Anspruch 16, wobei die Rampeneinheit (715) weiterhin dazu ausgebildet ist den ansteigenden Strom mit auswahlbaren Anstiegsprofilen zu erzeugen.
Wandler nach Anspruch 15, der weiterhin einen parallel zu dem ersten Widerstand gekoppelten Kondensator (910) aufweist, wobei der Kondensator (910) vorgesehen ist, um aus dem Strom eine ansteigende Spannung zur Verfügung zu stellen.
Wandler nach Anspruch 18, wobei der Kondensator (910) einen auswählbaren Kondensator aufweist, und wobei ein Wert des Kondensators ausgewählt werden kann, um ein erwünschtes ansteigendes Spannungsprofil zur Verfügung zu stellen.
Wandler nach Anspruch 14, wobei der Strom ein abnehmender Strom ist, der von einem dritten Wert auf einen vierten Wert abfällt, nachdem er den dritten Wert für eine bestimmte Dauer beibehalten hat.
Wandler nach Anspruch 20, wobei der dritte Wert proportional zu einer Eingangsspannung des Wandlers ist.
Steuerschaltung für einen Wandler, wobei der Wandler einen Schalter (110) aufweist, und wobei die Steuerschaltung aufweist: eine spannungsgesteuerte Stromquelle (710) die dazu ausgebildet ist, als Reaktion auf eine Detektion, dass der Wandler in einer normalen Betriebsart betrieben wird, abhängig von einem Ausgangssignal des Wandlers einen Strom zur Verfügung zu stellen, oder als Reaktion auf eine Feststellung, dass der Wandler in einem Burstmodus betrieben wird und ein Schalter (110) des Wandlers in einem eingeschalteten Zustand ist, abhängig von einem Eingangssignal des Wandlers einen Strom zur Verfügung zu stellen; einen zwischen die spannungsgesteuerte Stromquelle (710) und einen ersten Anschluss des Schalters gekoppelten Strom-Spannungs-Wandler, wobei der Strom-Spannungs-Wandler dazu ausgebildet ist den von der spannungsgesteuerten Stromquelle zur Verfügung gestellten Strom in eine Spannung umzuwandeln; eine zwischen die spannungsgesteuerte Stromquelle und den Strom-Spannungs-Wandler gekoppelte Stromerfassungssignal-Einheit (330), wobei die Stromerfassungssignal-Einheit (330) dazu ausgebildet ist, ein Spannungspotential an einem Ausgang des Strom-Spannungs-Wandlers mit einem Schwellenwert zu vergleichen; und eine mit einem Steueranschluss des Schalters (110) und der Stromerfassungssignaleinheit (330) gekoppelte Steuersignaleinheit (325), wobei die Steuersignaleinheit dazu ausgebildet ist, abhängig von einem Ausgangssignal der Stromerfassungssignal-Einheit (330) ein Steuersignal (GATE) für den Schalter (110) zu erzeugen.
Steuerschaltung nach Anspruch 22, wobei der Strom-Spannungs-Wandler ein einstellbarer Widerstand ist.
Steuerschaltung nach Anspruch 22, die weiterhin eine zwischen die spannungsgesteuerte Stromquelle und den Strom-Spannungs-Wandler gekoppelte Rampeneinheit (715) aufweist, wobei die Rampeneinheit (715) dazu ausgebildet ist, einen ansteigenden Strom zu erzeugen der ausgehend von einem ersten Wert auf etwa den durch die spannungsgesteuerte Stromquelle erzeugten Strom ansteigt.
Steuerschaltung nach Anspruch 22, die weiterhin einen parallel zu dem Strom-Spannungs-Wandler gekoppelten Kondensator (910) aufweist, wobei der Kondensator (910) vorgesehen ist, um aus dem von der spannungsgesteuerten Stromquelle (7109 erzeugten Strom eine ansteigende Spannung zur Verfügung zu stellen.