[發(fā)明專(zhuān)利]具有可控輸出阻抗的電流方式直流/直流轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00126459.1
• 申請(qǐng)日: 2000-09-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1291821A
• 公開(kāi)（公告）日: 2001-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查爾斯·豪克斯;邁克爾·華爾特斯;羅伯特·伊斯哈姆
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 英特賽爾公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/00
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/00;G06F1/26
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王茂華

本發(fā)明涉及一種電流方式直流／直流轉(zhuǎn)換器。

隨著CPU的復(fù)雜度和時(shí)鐘速度的不斷提高，對(duì)為其提供工作電壓的電源(直流／直流轉(zhuǎn)換器)的需求也越來(lái)越大。具有代表性的是，CPU的工作電壓規(guī)定有較嚴(yán)格的容裕度以保證CPU的正常工作。隨著CPU的時(shí)鐘和總線速度的提高，其工作電壓下降，CPU工作電壓的嚴(yán)格容裕度將進(jìn)一步變窄。CPU工作電壓可允許的容裕度減小導(dǎo)致了為其提供工作電壓的電源的調(diào)節(jié)規(guī)定相應(yīng)增多。CPU汲取的電流一般要經(jīng)過(guò)頻繁變動(dòng)和實(shí)際幅值的迅速變化，例如，CPU從電源汲取的電流每微秒變化可以高達(dá)10-75安培。這種對(duì)電流實(shí)際大小的頻繁變動(dòng)和迅速變化的要求稱(chēng)作負(fù)載瞬變。極端的負(fù)載瞬變導(dǎo)致電源輸出電壓相應(yīng)的電壓瞬變，因此，讓電源符合嚴(yán)格的電源調(diào)節(jié)規(guī)定就非常困難。許多電源配備非常大的電容來(lái)減小這些大而快速的負(fù)載瞬變的影響，并由此將電源輸出電壓上產(chǎn)生的相應(yīng)電壓瞬變降低到合理的水平。但是，使用大電容會(huì)明顯增加電源的成本、體積和重量。

為了減少電容的數(shù)量和大小，這是減小給定的負(fù)載瞬變對(duì)電源輸出電壓的影響所必須的，使用了一種叫“衰減”的技術(shù)。通常，在設(shè)計(jì)上電源的輸出電壓基本與負(fù)載電流無(wú)關(guān)。然而在運(yùn)用過(guò)程中，當(dāng)要求電源在高負(fù)載瞬變環(huán)境中符合嚴(yán)格容裕度調(diào)節(jié)規(guī)定時(shí)，有利的是，仔細(xì)控制與／或調(diào)整電源的輸出阻抗從而使電源的輸出電壓根據(jù)負(fù)載所需或正供給負(fù)載的電流的增長(zhǎng)按照預(yù)定的額度降低。

在傳統(tǒng)的電流方式直流／直流轉(zhuǎn)換器中，直流／直流轉(zhuǎn)換器的負(fù)載周期是由負(fù)反饋電壓回路調(diào)節(jié)來(lái)維持所要的輸出電壓。反饋電壓回路具有直流電壓增益，該增益決定了在電源輸出阻抗中“衰減”的多少，因此，反饋回路的直流電壓增益在設(shè)計(jì)上相對(duì)要低一點(diǎn)，以便得到較小“衰減”量，從而保持電壓調(diào)節(jié)的實(shí)際程度以滿足供給CPU的工作電壓要求的嚴(yán)格容裕度。

然而，反饋回路的直流電壓增益過(guò)低又會(huì)導(dǎo)致直流／直流轉(zhuǎn)換器內(nèi)電壓的變動(dòng)或偏移，繼而導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器輸出電壓的相應(yīng)錯(cuò)誤。對(duì)此，唯一的公知解決方案是設(shè)計(jì)精確的電路，采用具有嚴(yán)格容裕度的元件以實(shí)現(xiàn)電壓偏移小與／或直流／直流轉(zhuǎn)換器中內(nèi)部電壓精確。含有這種精確電路明顯增加成本和轉(zhuǎn)換器復(fù)雜性。

因此，真正需要的是在高負(fù)載瞬變的環(huán)境下維持輸出電壓調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明包括一個(gè)直流／直流轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器具有輸出電壓并將輸出電流供給負(fù)載，所述直流／直流轉(zhuǎn)換器包含具有參考輸入和求和輸入的差值放大器和比較器，所述參考輸入電連接參考電壓，所述求和輸入電連接所述直流／直流轉(zhuǎn)換器的每一個(gè)輸出電壓和輸出電流，所述求和輸入用于將輸出電壓和輸出電流相加，所述差值放大器發(fā)出差值信號(hào)并且至少部分根據(jù)輸出電壓和輸出電流來(lái)調(diào)整所述差值信號(hào)，所述比較器接受所述差值信號(hào)，其特征在于：所述比較器具有電連接到電壓斜波信號(hào)的斜波輸入，所述比較器具有比較器輸出信號(hào)，所述比較器輸出信號(hào)至少部分基于所述差值輸入，以及具有接通狀態(tài)和關(guān)斷狀態(tài)的電源開(kāi)關(guān)，所述電源用于在所述接通狀態(tài)時(shí)向負(fù)載供給直流電流，所述電源開(kāi)關(guān)具有控制輸入與所述比較器輸出信號(hào)電連接，所述電源開(kāi)關(guān)響應(yīng)于所述比較器輸出信號(hào)在所述接通狀態(tài)和所述關(guān)斷狀態(tài)間變化從而調(diào)節(jié)所述直流／直流轉(zhuǎn)換器的輸出電流。

此外，真正需要的是在高負(fù)載瞬變的環(huán)境下而又不依賴(lài)大電容來(lái)維持電壓調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換器，并且因此造價(jià)低廉、體積更小、重量更輕。

而且，也需要在高負(fù)載瞬變的環(huán)境下不使用精確電路實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)換器，并且因此制造上更簡(jiǎn)單更便宜。

本發(fā)明提供一種直流／直流轉(zhuǎn)換器，它有可控輸出阻抗，并能根據(jù)負(fù)載瞬變來(lái)控制輸出電壓的衰減。

本發(fā)明還包括一種在具有輸出電流的直流／直流轉(zhuǎn)換器輸出電壓中提供衰減的方法，所述方法包含以下步驟：檢測(cè)輸出電流以確定表示輸出電流的輸出電流信號(hào)，再檢測(cè)輸出電壓以確定表示輸出電壓的輸出電壓信號(hào)，其特征在于：將所述輸出電流信號(hào)和所述輸出電壓信號(hào)相加以確定電壓反饋信號(hào)，比較所述電壓反饋信號(hào)和參考電壓以確定差值信號(hào)，進(jìn)一步比較所述差值信號(hào)和斜波電壓信號(hào)來(lái)確定電流控制信號(hào)，并且至少部分根據(jù)所述電流控制信號(hào)來(lái)控制輸出電壓。