[發明專利]開關模式功率變換器中的動態電壓轉換控制

有效

• 申請號: 201510575158.6
• 申請日: 2015-09-10
• 公開（公告）號: CN105429463B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: A·巴巴扎德赫;B·唐
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

開關模式功率變換器包括功率級、主補償器和電壓斜坡電路。功率級可操作以向負載輸出電壓。主補償器可操作以控制功率級的切換使得由功率級輸出的電壓對應于向開關模式功率變換器指示的目標電壓。電壓斜坡電路包括電壓斜坡生成器和動態電壓轉換補償電路。電壓斜坡生成器可操作以生成在對應于目標電壓的第一電壓處開始并且在對應于新的目標電壓的第二電壓處結束的電壓斜坡。動態電壓轉換補償電路響應于電壓斜坡生成器并且可操作以基于一個或多個補償參數來修改開關模式功率變換器的輸出電壓響應。

技術領域

本申請涉及開關模式功率變換器，具體地涉及開關模式功率變換器中的動態電壓轉換的控制。

背景技術

開關電壓調節器由于其高效率和由這樣的變換器消耗的少量的面積/體積而廣泛地用在用于各種應用的現代電子系統中，諸如計算(服務器和手機)和POL(載荷點系統)。被廣泛接受的開關電壓調節器拓撲包括降壓、升壓、降壓-升壓、前向、后向、半橋、全橋和SEPIC拓撲。多相降壓變換器特別適合用于在低電壓情況下提供高性能集成電路(諸如微處理器、圖形處理器和網絡處理器)所需要的高電流。降壓變換器使用有源部件(諸如脈沖寬度調制(PWM)控制器IC(集成電路)、驅動器電路、包括功率MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)的一個或多個相位)以及無源部件(諸如電感器、變壓器或耦合的電感器、電容器、和電阻器)來實現。多個相位(功率級)可以通過相應的電感器并聯到負載以滿足高輸出電流要求。

很多電子系統(諸如微處理器)需要電源以更高效地操作以便避免高負載時的熱過載以及增加特別是便攜式系統中的電池壽命。高級的實時嵌入式系統(包括電池操作的便攜式系統(諸如膝上電腦、手機等)和非便攜式系統(諸如服務器、臺式電腦等))通常包括一個或多個微處理器，其中在系統水平，其可以通過改變微處理器的頻率和電壓水平(即所謂的動態電壓縮放)來降低能耗。動態電壓縮放通過在運行時取決于在微處理器上運行的應用的需求改變處理器速度和電壓來降低能耗。已經示出，處理器功耗以凸形方式隨著頻率而增加，因此動態電壓縮放幫助顯著降低處理器的動態能耗。這一技術通常還被稱為動態電壓轉換。由于開關模式功率變換器中的動態電壓轉換的重要性，不斷需要新的控制技術，其改變電壓轉換響應，電壓轉換響應的變化進而導致開關模式功率變換器的更多功率節省和總體效效率。

發明內容

根據電壓調節器控制器的一種實施例，電壓調節器控制器包括：主補償器和電壓斜坡電路。主補償器可操作以控制電壓調節器使得由電壓調節器輸出的電壓對應于針對電壓調節器控制器的目標電壓。電壓斜坡電路包括：可操作以輸出在第一電壓處開始并且在第二電壓處結束的電壓斜坡的電壓斜坡生成器；以及響應于電壓斜坡生成器并且可操作以基于一個或多個補償參數來修改電壓調節器的輸出電壓響應的動態電壓轉換補償電路。

根據開關模式功率變換器的一個實施例，開關模式功率變換器包括：可操作以向負載輸出電壓的功率級；可操作以控制所述功率級的切換使得由所述功率級輸出的電壓對應于針對所述開關模式功率變換器的目標電壓的主補償器；以及包括電壓斜坡生成器和動態電壓轉換補償電路的電壓斜坡電路。電壓斜坡生成器可操作以生成在對應于目標電壓的第一電壓處開始并且在對應于新的目標電壓的第二電壓處結束的電壓斜坡。動態電壓轉換補償電路響應于電壓斜坡生成器并且可操作以基于一個或多個補償參數來修改開關模式功率變換器的輸出電壓響應。

根據開關模式功率變換器的另一實施例，開關模式功率變換器包括：可操作以向負載輸出電壓的功率級；可操作以控制功率級的切換使得由功率級輸出的電壓對應于針對開關模式功率變換器的目標電壓的主補償器；以及可操作以控制從目標電壓到新的目標電壓的動態電壓轉換的轉換速率的斜坡生成器。開關模式功率變換器還包括可操作以改寫主補償器并且改變主補償器的動態電壓轉換響應的輔補償器。

本領域技術人員在閱讀以下詳細描述和在查看附圖時將認識到另外的特征和優點。

附圖說明