專利名稱：具有自適應電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控制電路及其控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換器(Power Converter)，且特別涉及一種具有自適應電 壓位置(Adaptive Voltage Position，簡稱AVP)控制的電源轉(zhuǎn)換器控制電路及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著半導體科技的快速演進，使得例如電腦及其周邊數(shù)字產(chǎn)品等也日益地更 新。在電腦及其周邊數(shù)字產(chǎn)品的應用集成電路antegrated Circuit，簡稱IC)中，由于 半導體工藝的快速變化，造成集成電路電源的更多樣化需求，以致應用如升壓器(Boost Converter)、降壓器(Buck Converter)等各種不同電源轉(zhuǎn)換器所組合的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器， 來達成各種集成電路的不同電源需求，也成為能否提供多樣化數(shù)字產(chǎn)品的極重要因素之ο近年來，電源轉(zhuǎn)換器的輕載效率越來越受到重視，以中央處理器(Central Processing Unit，簡稱CPU)的電源而言，自適應電壓位置控制技術(shù)已廣泛的運用在電壓調(diào) 節(jié)器模塊(Voltage Regulator Module，簡稱VRM)中。下列即為幾個有關(guān)如何設計自適應 電壓位置控制方法的文獻[l]Kaiwei Yao, Ming Xu, Yu Meng and Fred C. Lee, "Design Consideration for VRM Transient Response Based on the Output Impedence，，，IEEE Trans. Power Electron.，vol. 18，no. 6，pp. 1270-1277，Nov. 2003.[2]Martin Lee,Dan Chen,Kevin Huang，Chih Wen Liu,Ben Tai，“Modeling and Design for Novel Adaptive Voltage Position (AVP) Scheme for Multiphase VRMs,"IEEE Trans. Power Electron.，vol. 23，no. 4，pp. 1733-1742，Jul. 2008.[3]Ching-Jan Chen，Dan Chen，Martin Lee，Eddie Kuo-Lung TsengZiDesign and Modeling of a Novel High-Gain Peak Current Control Scheme to achieve Adaptive Voltage Positioning for DC Power Converters，，，PESC 2008.[4]Jian Rong Huang，Sophia Chien-Hui Wang，Chia Jung Lee，Eddie Kuo-Lung Tseng，Dan Chen, "Native AVP Control Method for Constant Output Impedance of DC Power Converters,"in Proc. IEEE Power Electronics Specialists Conference·，2007， pp. 2023 2028[5]K. Yao, Y. Ren, J. Sun，K. Lee, M. Xu, J. Zhou，and F. C. Lee, "Adaptive voltage position design for voltage regulators，，，in Proc. IEEEApplied Power Electronics Conf.，2004，Vol. 1，pp. 272—278.另外，為了讓效率更加的提高，如

圖1所示的可變負載線(Variable Load Line, 簡稱VLL)的觀念也被提出來。可變負載線就是在多相轉(zhuǎn)換器(Multi-phase Converter) 中，在輕載時只使用一個相的轉(zhuǎn)換器運作，當重載時才使用多相轉(zhuǎn)換器運作，以提高輕載時的效率。其中，無論是一個相或是多相的操作，其輸出電壓的最大值與最小值均保持相同。例如，圖1中，負載線11為負載電流由0至20A時，使用一個相的轉(zhuǎn)換器運作的曲 線，負載線12為負載電流由0至40A時，使用兩個相的轉(zhuǎn)換器運作的曲線，負載線13為負 載電流由0至60A時，使用三個相的轉(zhuǎn)換器運作的曲線，負載線14則為負載電流由0至80A 時，使用四個相的轉(zhuǎn)換器運作的曲線，在這些負載線11、12、13與14中，其輸出電壓的最大 值Vmax與最小值Vmin均保持相同。前述文獻提出的具有自適應電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器的控制方法，均為模擬 控制器的設計，雖然可以達成負載電流增加時輸出電壓降低的負負載線(Negative Load Line)的具有自適應電壓位置控制功能，但并未能提供負載電流增加時輸出電壓也提高的 正負載線(Positive Load Line)控制功能。此外，所能提供的電源轉(zhuǎn)換器負載線也因為是 固定不變，而無法提供因應多相轉(zhuǎn)換器運作所需的可變負載線功能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種具有自適應電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控制 電路及其控制方法，其可在不需復雜運算的情況下，容易地實現(xiàn)負負載線或正負載線控制 功能、以及多相轉(zhuǎn)換器運作所需的可變負載線功能。為達上述及其他目的，本發(fā)明提供一種具有自適應電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控 制電路及其控制方法，可適用于產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號，來控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的啟閉， 此電源轉(zhuǎn)換器控制電路包括分別用以執(zhí)行電源轉(zhuǎn)換器控制方法步驟的第一加法器、數(shù)字補 償器以及脈寬調(diào)變電路。其中，第一加法器用以接收電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與輸出參考電壓，并取得輸 出電壓與輸出參考電壓間的輸出電壓差值；數(shù)字補償器具有ζ轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)(z-domain transfer function)，用以參考前述的輸出電壓差值來產(chǎn)生脈寬控制信號，并以調(diào)整Z轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最低效位，來通過脈寬控制信號的控制而達成電源轉(zhuǎn)換器的例如是 正負載線、負負載線或可變負載線功能；而脈寬調(diào)變電路則用以接受脈寬控制信號的控制 而產(chǎn)生控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)啟閉的脈寬調(diào)變信號。在一實施例中，此電源轉(zhuǎn)換器控制電路還包括第二加法器、前饋控制電路及第三 加法器。其中，第二加法器用以接收電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與輸入?yún)⒖茧妷?，并取得輸入?壓與輸入?yún)⒖茧妷洪g的輸入電壓差值；前饋控制電路用以參考輸入電壓差值而產(chǎn)生補償電 壓；第三加法器則用以接收補償電壓與電源轉(zhuǎn)換器的標準參考電壓，并計算補償電壓與標 準參考電壓之和，進而產(chǎn)生前述的輸出參考電壓。在一實施例中，此電源轉(zhuǎn)換器控制電路的Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種具有自適應電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，適用于產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號， 以控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的啟閉，包括第一加法器，用以接收所述電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與輸出參考電壓，以取得所述輸出 電壓與所述輸出參考電壓間的輸出電壓差值；數(shù)字補償器，具有Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)，用以參考所述輸出電壓差值來產(chǎn)生脈寬控制信號， 并以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最低效位，來通過所述脈寬控制信號的控制， 而達成所述電源轉(zhuǎn)換器的負載線功能；以及脈寬調(diào)變電路，用以接受所述脈寬控制信號的控制而產(chǎn)生所述脈寬調(diào)變信號。
2.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，還包括第二加法器，用以接收所述電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與輸入?yún)⒖茧妷?，以取得所述輸?電壓與所述輸入?yún)⒖茧妷洪g的輸入電壓差值；前饋控制電路，用以參考所述輸入電壓差值而產(chǎn)生補償電壓；以及 第三加法器，用以接收所述補償電壓與所述電源轉(zhuǎn)換器的標準參考電壓，以計算所述 補償電壓與所述標準參考電壓之和，進而產(chǎn)生所述輸出參考電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，其中，所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)為CompD(z) = in-而調(diào)整的所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)％的最低效位數(shù)為分‘=1 ,母系數(shù)％的表示浮點數(shù)的4個最低效位。
4.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母 系數(shù)的最低效位，來達成所述電源轉(zhuǎn)換器的正負載線功能。
5.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母 系數(shù)的最低效位，來達成所述電源轉(zhuǎn)換器的負負載線功能。
6.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母 系數(shù)的最低效位，來達成所述電源轉(zhuǎn)換器的可變負載線功能。
7.一種具有自適應電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控制方法，適用于產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號， 以控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的啟閉，包括下列步驟取得所述電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與輸出參考電壓間的輸出電壓差值； 參考Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)來將所述輸出電壓差值輸出為脈寬控制信號，并以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn) 換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最低效位，來通過所述脈寬控制信號的控制，而達成所述電源轉(zhuǎn) 換器的負載線功能；以及依據(jù)所述脈寬控制信號的控制而產(chǎn)生所述脈寬調(diào)變信號。
8.如權(quán)利要求7所述的控制方法，還包括下列步驟取得所述電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與輸入?yún)⒖茧妷洪g的輸入電壓差值； 參考所述輸入電壓差值而產(chǎn)生補償電壓；以及計算所述補償電壓與所述電源轉(zhuǎn)換器的標準參考電壓之和，進而產(chǎn)生所述輸出參考電壓。
9.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)為
10.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最 低效位，來達成所述電源轉(zhuǎn)換器的正負載線功能。
11.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最 低效位，來達成所述電源轉(zhuǎn)換器的負負載線功能。
12.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最 低效位，來達成所述電源轉(zhuǎn)換器的可變負載線功能。
全文摘要
一種具有自適應電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控制電路及其控制方法，以加法器來取得輸出電壓與輸出參考電壓間的輸出電壓差值，以具有Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的數(shù)字補償器來參考輸出電壓差值而產(chǎn)生脈寬控制信號，并以調(diào)整Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最低效位，來達成電源轉(zhuǎn)換器的負載線功能，再以脈寬控制信號來控制脈寬調(diào)變電路而產(chǎn)生控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)啟閉的脈寬調(diào)變信號。因此，可在不需復雜運算的情況下，容易地實現(xiàn)負負載線或正負載線控制功能、以及多相轉(zhuǎn)換器運作所需的可變負載線功能。
文檔編號H02M3/157GK102044966SQ20091020734
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者張煒旭, 林育政, 陳德玉 申請人:立锜科技股份有限公司