[發明專利]具有改進的瞬態響應的前饋電流模式切換調節器

有效

• 申請號: 201380060077.1
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN105009432B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 葛雷克瑞·曼洛福;亦定·谷;黎堅
• 申請（專利權）人: 凌力爾特公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;G05F1/10
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 王田

一種切換調節器電路并入有連接在所述調節器電路的控制回路中的偏移電路，所述偏移電路響應于指示即將發生的負載電流階躍的信號而在所述調節器電路對輸出電壓歸因于所述電流階躍的改變作出響應之前針對所述電流階躍來調整電源開關的占空比。在一個實施例中，負載控制器在負載電流階躍之前不久發出數字信號。所述數字信號在所述調節器的反饋控制回路中被解碼及轉換為模擬偏移信號以立即調整所述開關的占空比，而不管輸出電壓電平如何。通過偏移的適當定時，極大地縮減了輸出電壓紋波。所述電流偏移也可用以響應于請求電壓階躍的外部信號而快速地改變所述輸出電壓。

技術領域

本發明涉及切換調節器，且尤其是涉及一種用以改進對負載瞬態或輸出電壓調整的輸出電壓響應的技術。

背景技術

切換調節器通常在100kHz到5MHz的頻率下切換。一種常見類型的切換調節器為電流模式(CM)調節器。在CM調節器中，存在檢測經過電源開關或經過電感器的斜坡電流的快速電流回路，及檢測輸出電壓的慢得多的電壓回路。連接到調節器的輸出的大電容器使輸出電壓平滑。

當存在負載電流瞬態時，例如當負載進入或離開備用模式時，負載電流可瞬時地改變。舉例來說，如果負載離開備用模式，那么電流的瞬時增加將從輸出電容器汲取電荷且致使輸出電壓暫時地下降直到下一切換周期為止。在下一切換周期期間，調節器檢測降低的輸出電壓且增加電源開關的占空比以補償增加的負載電流。針對電流瞬態的校正為電壓反饋回路帶寬的函數，且因此占用許多時鐘周期，從而引起輸出電壓紋波。

此類紋波可致使經調節電壓轉變出所需操作范圍。需要一種用于在不顯著地增加負載電容的情況下縮減調節器歸因于負載電流瞬態的輸出電壓紋波的技術。

另外，一些應用需要切換調節器以響應于外部命令信號而對其經調節電壓電平進行階躍改變。一旦接收到外部產生的命令信號，就對相對緩慢的電壓回路中的反饋電壓或參考電壓進行改變以致使調節器輸出新電壓。在典型調節器中，所述調節器調整其占空比以使反饋電壓與施加到誤差放大器的參考電壓匹配。改變反饋電壓(以改變經調節電壓)可通過改變連接在輸出電壓與到誤差放大器中的輸入之間的電阻分壓器中的電阻器比率。然而，改變到誤差放大器中的參考電壓被認為是用以改變經調節輸出電壓的較簡單方式。可使用用以改變反饋電壓的其它方式；然而，所有此類改變是在相對緩慢的電壓回路中執行。歸因于電壓回路的緩慢反應時間，在調節器輸出新經調節電壓之前存在延遲，例如針對0.1伏特的階躍存在大約30μS或更大的延遲。不論電壓階躍是在正方向上還是在負方向上都會發生延遲。在最佳設計中，不能在不會不利地影響相位裕度的情況下增加電壓回路帶寬。

需要一種用于在調節器響應于外部命令信號而輸出目標經調節電壓之前縮減延遲以改變經調節輸出電壓的技術。

發明內容

揭示一種新穎CM調節器，其接收識別即將發生的負載電流階躍(或負載電流的任何其它改變)的信號，且作為響應而使調節器的控制回路中的信號偏移以大約在負載電流階躍時增加或減低電源開關的占空比，使得調節器在負載電流階躍時向負載供應所需電流，而不要求電壓回路作出響應，從而引起輸出電壓紋波的實質縮減。偏移實質上立即發生，因此，補償在下一時鐘周期之前發生。因此，補償在輸出電壓歸因于電流階躍的偏差的任何檢測之前發生。紋波縮減的量是顯著的，這是因為電壓回路通常歸因于所述回路為了保證最佳穩定性而需要有限帶寬而緩慢地對電流階躍作出響應。