DE-102015118210-B4 - BIDIREKTIONALES HOCHGESCHWINDIGKEITSSTROMNACHFÜHRUNGSABFÜHLSYSTEM

Abstract

Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500), das Folgendes umfasst: ein erstes Stromnachführungssystem, das konfiguriert ist, einen ersten Strom, der durch einen ersten Schalter (132; 402) fließt, zu replizieren; ein zweites Stromnachführungssystem, das konfiguriert ist, einen zweiten Strom, der durch einen zweiten Schalter (134; 430) fließt, zu replizieren; und eine Vorspannungsvorrichtung mindestens einen Komparator (306; 406) aufweist, wobei die Vorspannungsvorrichtung konfiguriert ist: das zweite Stromnachführungssystem basierend auf ersten Informationen, die an dem ersten Stromnachführungssystem detektiert werden und den ersten Strom angeben, vorzuspannen; und das erste Stromnachführungssystem basierend auf zweiten Informationen, die an dem zweiten Stromnachführungssystem detektiert werden und den zweiten Strom angeben, vorzuspannen.

Inventors

• Adriano Sambucco
• Karl Norling

Assignees

• INFINEON TECHNOLOGIES AUSTRIA AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20151026

Priority Date

20141030

Claims (20)

1. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500), das Folgendes umfasst: ein erstes Stromnachführungssystem, das konfiguriert ist, einen ersten Strom, der durch einen ersten Schalter (132; 402) fließt, zu replizieren; ein zweites Stromnachführungssystem, das konfiguriert ist, einen zweiten Strom, der durch einen zweiten Schalter (134; 430) fließt, zu replizieren; und eine Vorspannungsvorrichtung mindestens einen Komparator (306; 406) aufweist, wobei die Vorspannungsvorrichtung konfiguriert ist: das zweite Stromnachführungssystem basierend auf ersten Informationen, die an dem ersten Stromnachführungssystem detektiert werden und den ersten Strom angeben, vorzuspannen; und das erste Stromnachführungssystem basierend auf zweiten Informationen, die an dem zweiten Stromnachführungssystem detektiert werden und den zweiten Strom angeben, vorzuspannen.
2. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500) nach Anspruch 1 , wobei die zweiten Informationen einen jeweiligen Pegel des zweiten Stroms und/oder eine jeweilige Polarität des zweiten Stroms angeben und die ersten Informationen einen jeweiligen Pegel des ersten Stroms und/oder eine jeweilige Polarität des ersten Stroms angeben.
3. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei die Vorspannungsvorrichtung ferner konfiguriert ist: die ersten Informationen von dem ersten Stromnachführungssystem zu empfangen, während das erste Stromnachführungssystem den ersten Strom repliziert; und die zweiten Informationen von dem zweiten Stromnachführungssystem zu empfangen, während das zweite Stromnachführungssystem den zweiten Strom repliziert.
4. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei die Vorspannungsvorrichtung ferner konfiguriert ist: die ersten Informationen von dem ersten Stromnachführungssystem zu empfangen, während das zweite Stromnachführungssystem das Replizieren des zweiten Stroms unterlässt; und die zweiten Informationen von dem zweiten Stromnachführungssystem zu empfangen, während das erste Stromnachführungssystem das Replizieren des ersten Stroms unterlässt.
5. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , wobei die Vorspannungsvorrichtung ferner konfiguriert ist: das zweite Stromnachführungssystem an einem ersten Strompegel, der einem jeweiligen Pegel des ersten Stroms entspricht, vorzuspannen; und das erste Stromnachführungssystem an einem zweiten Strompegel, der einem jeweiligen Pegel des zweiten Stroms entspricht, vorzuspannen.
6. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , wobei die Vorspannungsvorrichtung ferner konfiguriert ist: das zweite Stromnachführungssystem basierend auf den ersten Informationen in Reaktion darauf, dass der erste Strom in eine beliebige Richtung fließt, vorzuspannen; und das erste Stromnachführungssystem basierend auf den zweiten Informationen in Reaktion darauf, dass der zweite Strom in eine beliebige Richtung fließt, vorzuspannen.
7. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , wobei die Vorspannungsvorrichtung ferner konfiguriert ist: das zweite Stromnachführungssystem basierend auf den ersten Informationen in Reaktion darauf, dass der erste Strom in nur eine Richtung fließt, vorzuspannen; und das erste Stromnachführungssystem basierend auf den zweiten Informationen in Reaktion darauf, dass der zweite Strom in nur eine Richtung fließt, vorzuspannen.
8. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , wobei: das erste Stromnachführungssystem konfiguriert ist, den ersten Strom zu replizieren, der durch den ersten Schalter (132; 402) fließt, während der erste Strom ein erster Vorwärtsstrom oder ein erster Rückwärtsstrom ist; und/oder das zweite Stromnachführungssystem konfiguriert ist, den zweiten Strom zu replizieren, der durch den zweiten Schalter (134; 430) fließt, während der zweite Strom ein zweiter Vorwärtsstrom oder ein zweiter Rückwärtsstrom ist.
9. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , wobei der erste Schalter (132; 402) ein Hochseitenschalter einer Halbbrücke ist und der zweite Schalter (134; 430) ein Tiefseitenschalter der Halbbrücke ist.
10. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500) nach Anspruch 9 , wobei die Halbbrücke einem Schaltleistungswandler zugeordnet ist, der Leistung zu einer induktiven Last ausgibt.
11. Verfahren, das Folgendes umfasst: Empfangen an einer Vorspannungsvorrichtung von Informationen, die durch ein erstes Stromnachführungsabfühlsystem detektiert werden und die einen ersten Strom angeben, der durch einen ersten Schalter (132; 402) fließt; und Vorspannen durch die Vorspannungsvorrichtung basierend auf den Informationen eines zweiten Stromnachführungsabfühlsystems, das konfiguriert ist, einen zweiten Strom, der durch einen zweiten Schalter (134; 430) fließt, zu replizieren, wobei die Vorspannungsvorrichtung mindestens einen Komparator (306; 406) aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei die Informationen einen jeweiligen Pegel des ersten Stroms und/oder eine jeweilige Polarität des ersten Stroms angeben.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 , wobei die Informationen erste Informationen sind und das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Empfangen an der Vorspannungsvorrichtung von zweiten Informationen, die durch das zweite Stromnachführungsabfühlsystem detektiert werden und die den zweiten Strom angeben, der durch den zweiten Schalter (134; 430) fließt; und Vorspannen durch die Vorspannungsvorrichtung basierend auf den zweiten Informationen des ersten Stromnachführungsabfühlsystems.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 , wobei die Informationen von dem ersten Stromnachführungssystem empfangen werden, während das erste Stromnachführungssystem den ersten Strom repliziert.
15. Verfahren nach Anspruch 14 , wobei die Informationen von dem ersten Stromnachführungssystem empfangen werden, während das zweite Stromnachführungssystem das Replizieren des zweiten Stroms unterlässt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15 , wobei das Vorspannen des zweiten Stromnachführungsabfühlsystems das Vorspannen des zweiten Stromnachführungsabfühlsystems an einem Strompegel, der einem Pegel des ersten Stroms entspricht, umfasst.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16 , wobei das Vorspannen des zweiten Stromnachführungsabfühlsystems das Vorspannen des zweiten Stromnachführungsabfühlsystems in Reaktion darauf, dass der erste Strom in eine beliebige Richtung fließt, umfasst.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16 , wobei das Stromnachführungssystem konfiguriert ist, den zweiten Strom, der durch den zweiten Schalter (134; 430) fließt, zu replizieren, während der zweite Strom ein Vorwärtsstrom oder ein Rückwärtsstrom ist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16 , wobei der erste Schalter (132; 402) ein Hochseitenschalter einer Halbbrücke ist und der zweite Schalter (134; 430) ein Tiefseitenschalter der Halbbrücke ist, wobei die Halbbrücke einem Schaltleistungswandler zugeordnet ist, der Leistung zu einer induktiven Last ausgibt.
20. Stromnachführungsabfühlsystem (300; 400; 500), das Folgendes umfasst: Mittel zum Replizieren eines ersten Stroms, der durch einen ersten Schalter (132; 402) fließt; Mittel zum Replizieren eines zweiten Stroms, der durch einen zweiten Schalter (134; 430) fließt; und Mittel zum Vorspannen des zweiten Stromnachführungssystems basierend auf ersten Informationen, die von dem ersten Stromnachführungssystem empfangen werden und die den ersten Strom angeben; und Mittel zum Vorspannen des ersten Stromnachführungssystems basierend auf zweiten Informationen, die von dem zweiten Stromnachführungssystem empfangen werden und die den zweiten Strom angeben; wobei die Mittel zum Vorspannen des ersten Stromnachführungssystems und die Mittel zum Vorspannen des zweiten Stromnachführungssystems Mittel zum Vergleichen zweier Spannungen umfassen.

Description

Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Stromabfühltechniken (current sense techniques) in elektronischer Schaltungsanordnung. Eine Stromnachführungsabfühlschaltung (tracking current sense circuit) stellt typischerweise einen Nachführungsstrom (tracking current) bereit und kann in Anwendungen wie z. B. Gleichstrom-Gleichstrom-Umsetzern zur Anwendung in Servern und mobilen Computern verwendet werden. Herkömmliche Stromnachführungsabfühlschaltungen enthalten häufig einen Operationsverstärker, der aufgrund von Kapazitäten, die zur Stabilität eingeführt werden, eine begrenzte Anstiegsgeschwindigkeit und eine begrenzte Bandbreite aufweist. Das Verwenden eines Operationsverstärkers führt dazu, dass die Stromnachführungsabfühlschaltung eine niedrige Grenzgeschwindigkeit aufweist und somit möglicherweise nicht imstande ist, als Senke oder Quelle für Strom zu wirken mit Geschwindigkeiten, die manchmal durch moderne Technologien/Systeme angefordert werden. Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Stromabfühlverfahren (current sense techniques) und -system bereitzustellen. Dieses Ziel wird erreicht durch das System nach Anspruch 1 und 20 und das Verfahren nach Anspruch 11. Verschiedene Ausführungsformen und weitere Entwicklungen sind durch die abhängigen Ansprüche abgedeckt. Die Publikation US 6 642 752 B1 offenbart eine Sample-and-Hold-Schaltung mit einer ersten Stromquelle, die mit einem ersten Stromspiegel zusammenwirkt, um einem Abtastkondensator Strom zuzuführen, sowie mit einer zweiten Stromquelle, die mit einem zweiten Stromspiegel zusammenwirkt, um dem Abtastkondensator Strom zu entnehmen. Die Publikation US 2014 / 0 266 832 A1 offenbart einen DC-Wandler. Im Allgemeinen beschreibt diese Offenbarung Techniken und Schaltungen zum Verbessern der Geschwindigkeit, Bandbreite und Stabilität von Stromnachführungsabfühlsystemen (tracking current sense systems). Einige der Techniken und Schaltungen, die hier beschrieben sind, ermöglichen einem Stromnachführungsabfühlsystem, den Strom einer inaktiven Seite einer Halbbrücke vorzuspannen, so dass der Pegel des Stroms an der inaktiven Seite an oder nahe dem Pegel eines Arbeitsstroms der Halbbrücke ist, wenn die inaktive Seite der Halbbrücke später aktiv wird. Auf diese Weise kann das Vorspannen der inaktiven Seite einer Halbbrücke den Betrag der Einschwingzeit reduzieren, die auftritt, wenn eine Seite der Halbbrücke aktiviert wird. Einige der hier beschriebenen Techniken und Schaltungen können ermöglichen, dass ein Stromnachführungsabfühlsystem positive und negative Ströme nachführt. Beispielsweise durch Verwenden eines Stromnulldurchgangskomparators, um eine Änderung der Polarität eines Stroms zu detektieren, oder durch Verwenden eines Versatzstromgenerators, der eingestellt ist, den maximalen negativen Strom, der erforderlich sein konnte, zuzuführen. Einige der hier beschriebenen Techniken und Schaltungen können ermöglichen, dass ein Stromnachführungsabfühlsystem positive und negative Ströme nachführt, unabhängig davon, welche Seite der Halbbrücke aktiv ist. Als solches kann das Stromnachführungsabfühlsystem positive und negative Ströme sowohl in dem Hochseitenals auch dem Tiefseitenschalter der Halbbrücke nachführen. Ein einigen Beispielen richten sich die Techniken dieser Offenbarung auf ein Stromnachführungsabfühlsystem, das Folgendes umfasst: ein erstes Stromnachführungssystem, das konfiguriert ist, einen ersten Strom, der durch einen ersten Schalter fließt, zu replizieren; ein zweites Stromnachführungssystem, das konfiguriert ist, einen zweiten Strom, der durch einen zweiten Schalter fließt, zu replizieren; und eine Vorspannungsvorrichtung. Die Vorspannungsvorrichtung weist mindestens einen Komparator auf und ist konfiguriert: das zweite Stromnachführungssystem basierend auf ersten Informationen, die an dem ersten Stromnachführungssystem detektiert werden und die den ersten Strom angeben, vorzuspannen; und das erste Stromnachführungssystem basierend auf zweiten Informationen, die an dem zweiten Stromnachführungssystem detektiert werden und die den zweiten Strom angeben, vorzuspannen. In einigen Beispielen sind die Techniken der Offenbarung auf ein Verfahren gerichtet, das Empfangen an einer Vorspannungsvorrichtung von Informationen, die durch ein erstes Stromnachführungsabfühlsystem (current tracking system) detektiert werden und die einen ersten Strom angeben, der durch einen ersten Schalter fließt, enthält. Die Vorspannungsvorrichtung weist mindestens einen Komparator auf. Das Verfahren enthält ferner Vorspannen durch die Vorspannungsvorrichtung, basierend auf den Informationen, eines zweiten Stromnachführungsabfühlsystems, das konfiguriert ist, einen zweiten Strom, der durch einen zweiten Schalter fließt, zu replizieren. In einigen Beispielen richten sich die Techniken der Offenbarung auf ein Stromnachführungsabfühlsystem, das Mittel zum Replizieren eines ersten Stroms, der durch einen ersten Schalter fließt, und Mittel zum Replizier