[發明專利]用于可調輸出數控電源中的高速低耗數字脈寬調制器

無效

• 申請號: 201010604469.8
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102064805A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 時龍興;王青;常昌遠;徐申;孫偉鋒;陸生禮
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術領域

本發明涉及數字脈寬調制電路(DPWM)，尤其是應用于輸出電壓實時可調的數字控制開關電源電路中的一種高速低功耗數字脈寬調制器，涉及集成電路的設計，屬電子技術領域。

背景技術

采用數字反饋控制的開關電源，可以顯著提高系統的性能，因為數字控制方法靈活多變，可實現復雜控制算法，且對外部條件變化的敏感度較低。因此數字控制開關電源越來越多的應用到SoC系統中，提供品質優良的電源電壓，這也反過來對電源提出了更高的要求。

要求電源紋波越來越小，意味著控制環路中量化器的量化精度越來越高，即量化器具有高分辨率。并且為了消除數字控制環路中特有的由于量化分辨率不匹配帶來的輸出極限環振蕩，也要求DPWM量化器具有高分辨率。另外，SoC系統中常常采用動態電壓調制(DVS，Dynamic?Voltage?Scale)技術，能夠根據不同的負載情況，改變所需的電源電壓和工作頻率值，從而降低系統總的功耗。而對于開關電源來講，即為能夠根據外部控制命令即時的轉換輸出電壓值的大小。這對電源的瞬時響應速度也提出了較高的要求。

現有的數字脈寬調制器方案中，高分辨率的要求往往會導致電路面積或時鐘工作頻率過高，通常采用計數比較-延遲線混合結構的DPWM，在電路面積和時鐘頻率之間進行折中。混合型DPWM電路是將需要調制的占空比命令信號分為粗調部分和精調部分，共同作用于輸出端的RS觸發器，控制最終的占空比信號的大小。在分辨精度較高或者分辨范圍較大的情況下，在這種調制方式需要處理的分辨位數也較多，同樣會使得電路中功耗增大。并且當要求輸出電壓穩態值改變時，此結構只能根據當前電壓和期望電壓的狀態一步一步慢慢調節。因此，為滿足SoC對于電源電壓性能的要求，需要對開關電源進行改進，特別是對DPWM電路進行優化，在保證有效分辨精度不變的情況下減少損耗，同時提高控制信號變化時輸出電壓跟隨變化的速度。

發明內容

本發明提供了一種用于可調輸出數控電源中的高速低耗數字脈寬調制器，在保持現有計數比較-延遲線混合結構DPWM方案中芯片面積、功率損耗等優點的基礎上，采用預調制方式，在保證有效分辨精度不變的情況下降低了分辨位數，從根本上保證了低的工作頻率和小的電路面積，降低了電路功耗。并且能夠迅速將輸出占空比值調節到期望值附近，縮短了調節周期，提高系統的響應速度。

本發明詳細技術方案為：