[發(fā)明專利]一種反應(yīng)靈敏的轉(zhuǎn)換器

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810665693.4
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108832808A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周春桂
• 申請（專利權(quán)）人: 南通森雅商務(wù)服務(wù)有限公司
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M1/08
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本發(fā)明公開了一種反應(yīng)靈敏的轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器包括：輸出電壓調(diào)整電路，用于對DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而輸出占空比調(diào)節(jié)信號；PWM產(chǎn)生器，與輸出電壓調(diào)整電路電性耦接，用于根據(jù)第一時鐘信號和占空比調(diào)節(jié)信號產(chǎn)生第一占空比信號；檢測電路，用于根據(jù)第二時鐘信號和反饋信號輸出控制信號，其中反饋信號用于檢測DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓是否出現(xiàn)瞬變；以及逐周期調(diào)節(jié)電路，電性耦接PWM產(chǎn)生器與檢測電路，用于接收第一占空比信號及控制信號，并輸出第二占空比信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電壓轉(zhuǎn)換器技術(shù)，尤其涉及一種反應(yīng)靈敏的轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

DC/DC轉(zhuǎn)換器用于電子設(shè)備中，為負(fù)載或者后續(xù)的DC/DC轉(zhuǎn)換器提供電壓和電流的轉(zhuǎn)換，同時也負(fù)責(zé)阻止異常的輸入電壓對負(fù)載或者后續(xù)的DC/DC轉(zhuǎn)換器的損害。因此，對輸入電壓瞬變的響應(yīng)速度是DC/DC轉(zhuǎn)換器的一個重要技術(shù)指標(biāo)。在現(xiàn)有技術(shù)中， DC/DC轉(zhuǎn)換器通常使用PWM(Pulse-WidthModulation，脈沖寬度調(diào)制)控制器來實現(xiàn)對輸入電壓瞬變的響應(yīng)。

傳統(tǒng)的PWM控制器，又稱為模擬PWM控制器，具有前饋(feed forward)功能，以響應(yīng)輸入電壓的瞬變。該功能通常通過調(diào)整PWM控制器中鋸齒波的斜率來實現(xiàn)。鋸齒波電壓Vs在每個周期的起始點(diǎn)處開始上升，同時輸出信號置于高電平。一旦鋸齒波電壓Vs超過Vcomp，則輸出信號置于低電平，直到下一個周期的起始點(diǎn)。鋸齒波電壓通過輸入電壓Vin經(jīng)由RC充電電路而形成，鋸齒波的斜率由輸入電壓Vin決定，輸入電壓Vin的任何變化將直接影響到鋸齒波的斜率。因此，比較器輸出的占空比信號隨著輸入電壓Vin的變化而變化。該電路能夠快速響應(yīng)輸入電壓Vin的變化，然而該電路無法區(qū)分穩(wěn)定狀態(tài)和瞬時狀態(tài)。如果輸入電壓Vin始終為高，則鋸齒波的斜率也始終為高，而其也將產(chǎn)生一個高的反饋增益。換言之，考慮到穩(wěn)態(tài)增益，該前饋電路的植入程度不能很深。另一方面，一旦考慮到該電路對于輸入電壓穩(wěn)態(tài)時的識別，則又不能對輸入電壓Vin出現(xiàn)瞬時變化時作出快速響應(yīng)。

隨著數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字PWM控制器由于其高集成性、高靈活性等特點(diǎn)，廣泛地被應(yīng)用于DC/DC轉(zhuǎn)換器中。相較于傳統(tǒng)的模擬PWM控制器，數(shù)字PWM控制器不需要使用鋸齒波，也不必由比較器來輸出占空比信號，而直接由固件來生成該占空比信號。但是，現(xiàn)有的數(shù)字PWM控制器不能快速地響應(yīng)輸入電壓Vin的瞬變。輸入電壓 Vin通過ADC(AnalogtoDigital Conversion，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并輸入到數(shù)字PID控制器。在數(shù)字PID控制器中，執(zhí)行預(yù)置的算法，根據(jù)Vin來計算占空比信號的相應(yīng)數(shù)值，并將計算出的占空比數(shù)值與經(jīng)過輸出電壓調(diào)整電路得到的占空比數(shù)值進(jìn)行疊加。預(yù)置于數(shù)字PID控制器中的算法可以解決穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)的問題，但由于在ADC中引入的時延，以及固件中程序的執(zhí)行時間，需要很長的響應(yīng)時間，通常需要幾十個時鐘周期才能響應(yīng)輸入電壓的變化。

此外，數(shù)字PWM控制器的另一個問題是通常該控制器被置于功率轉(zhuǎn)換器的次級側(cè)。由于信號隔離問題，不能直接使用初級側(cè)上的輸入電壓作為控制信號，而只能使用次級側(cè)上的電壓來代替輸入電壓作為控制信號。雖然次級側(cè)上的電壓與輸入電壓密切相關(guān)，但并非所有時候兩者都一致。例如，在橋接電路中，由于初級側(cè)的電容用于平衡主橋的占空比信號，因此次級側(cè)上的電壓不等于輸入電壓。在該例中，次級側(cè)上電壓的變化無法絕對地反映輸入電壓的變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種反應(yīng)靈敏的轉(zhuǎn)換器，以快速、精準(zhǔn)地響應(yīng)輸入電壓瞬時變化。

一種反應(yīng)靈敏的轉(zhuǎn)換器，其中，所述轉(zhuǎn)換器包括：

輸出電壓調(diào)整電路，用于對所述DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而輸出占空比調(diào)節(jié)信號；

PWM產(chǎn)生器，電性耦接至所述輸出電壓調(diào)整電路，用于根據(jù)第一時鐘信號和所述占空比調(diào)節(jié)信號產(chǎn)生第一占空比信號；