專利名稱：用于可調(diào)輸出電壓控制器電路的前饋電路的制作方法
用于可調(diào)輸出電壓控制器電路的前饋電路
0001本發(fā)明一般涉及在電池充電器中使用的電源的前饋控制，且更
具體地涉及適于瞬態(tài)事件的動(dòng)態(tài)反饋控制。
背景技術(shù)：
0002隨著時(shí)間的推移，包括便攜式個(gè)人計(jì)算機(jī)在內(nèi)的各種應(yīng)用的電 池充電器已經(jīng)得到發(fā)展，從而提高性能特征同時(shí)減小尺寸和復(fù)雜性。電 池充電器通常被連接到輸入電源，該輸入電源也用于為諸如便攜式PC的 應(yīng)用供電。在諸如便攜式PC的便攜式終端設(shè)備的常規(guī)布局/拓?fù)渲?，?池充電器被置于終端設(shè)備中且從交流-直流(AC/DC)功率變換器中獲取 其功率。除了提供功率給應(yīng)用外，AC/DC變換器提供穩(wěn)定的、固定的電 壓給電池充電器。在該傳統(tǒng)布局中，位于終端設(shè)備中的功率變換器諸如 直流-直流降壓變換器(DC-DC buck converter)用于實(shí)現(xiàn)電池充電器功能。 在這種布局控制電路中，功率變換器通常監(jiān)控特定的系統(tǒng)和電池組參數(shù) 并調(diào)節(jié)功率變換器占空因數(shù)(duty cycle)以獲得期望的充電電流和充電 電壓輸出。在這種DC-DC功率變換器中，常規(guī)的實(shí)踐是在前饋功能中使 用輸入電壓，使得對(duì)于輸入線路瞬態(tài)的整個(gè)回路響應(yīng)被優(yōu)化。與不使用 前饋功能的布局相比，前饋使更高的帶寬控制回路得以實(shí)現(xiàn)。
0003在近來的發(fā)展中，附加的布局已經(jīng)得到發(fā)展，其為電池充電器 提供功率級(jí)功能(power stage ftmction)，該功率級(jí)功能由已存在于AC-DC 變換器/適配器中的功率變換級(jí)實(shí)現(xiàn)。在這一新的布局中適配器輸出電壓 被調(diào)節(jié)以獲得期望的充電電流和充電電壓輸出。該AC-DC適配器輸出電 壓如誤差信號(hào)所定義的一樣被設(shè)置，該誤差信號(hào)從位于終端設(shè)備中的電 池充電控制器被發(fā)送到適配器。充電電流和充電電壓正比于AC-DC適配 器輸出電壓，因?yàn)槌潆妳?shù)與適配器輸出之間的關(guān)系由從適配器到電池 充電器的路徑中的歐姆降/電阻電壓降(ohmicdrop)確定。 一些電阻電壓 降包括傳感電阻器和圖1所示的轉(zhuǎn)換開關(guān)。
0004在這個(gè)新布局中，AC-DC適配器輸出電壓被調(diào)節(jié)以提供系統(tǒng)電 流和電池充電電流。結(jié)果，在不同的系統(tǒng)工作條件下和電池電壓范圍內(nèi)， AC-DC適配器輸出將由位于終端設(shè)備中的控制電路動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)、增大或減 小，從而當(dāng)對(duì)電池組充電時(shí)將功率傳遞給系統(tǒng)。
0005將充電器功率級(jí)置于AC-DC適配器中減少了終端設(shè)備中的電源 損耗。此外，新結(jié)構(gòu)將由AC-DC適配器提供的電壓限制到一個(gè)值，該值 接近電池電壓范圍加上電阻電壓降，從而有效地使其它終端設(shè)備功率變 換器級(jí)的優(yōu)化得以實(shí)現(xiàn)并提高了整個(gè)系統(tǒng)效率。
0006在傳統(tǒng)布局中，通過終端設(shè)備中的DC-DC變換器，AC-DC適 配器電壓具有固定值輸出。DC-DC變換器使用傳統(tǒng)的前饋概念來基于輸 入電壓的變化調(diào)節(jié)DC-DC變換器占空因數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)更快的回路響應(yīng)。 但是，對(duì)于最近的適配器輸出電壓控制布局和AC-DC適配器中的功率變 換器來說，傳統(tǒng)前饋電路呈現(xiàn)出許多困難，這是因?yàn)锳C-DC適配器電壓 在如控制回路所限定的不同的系統(tǒng)工作條件下動(dòng)態(tài)變化。這種動(dòng)態(tài)變化 和傳統(tǒng)的前饋電路可能產(chǎn)生振蕩的情況。例如，如果控制回路要求AC-DC 適配器電壓輸出增大，即占空因數(shù)增大，則終端設(shè)備中的傳統(tǒng)前饋電路 將促使控制電路減小占空因數(shù)，即減小輸出電壓。
0007將前饋功能從終端設(shè)備中完全移除不是可行的選擇。通常， AC-DC適配器功率級(jí)在回掃(fly-back)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)，其具有很低的整體 回路帶寬以在不同的負(fù)載條件下保持穩(wěn)定。結(jié)果，移除前饋功能會(huì)產(chǎn)生 對(duì)系統(tǒng)負(fù)載瞬態(tài)的很慢的響應(yīng)，潛在地導(dǎo)致長瞬態(tài)時(shí)間和過多充電電流 被施加到電池組的可能。
0008期望獲得不會(huì)在輸出電壓中產(chǎn)生振蕩的具有前饋控制的電池充 電控制器電路。期望獲得控制回路帶寬和響應(yīng)時(shí)間的簡化裝置。

發(fā)明內(nèi)容
0009根據(jù)本發(fā)明，電池充電系統(tǒng)被提供以用于包括DC-DC功率變換 器的可調(diào)輸出電壓AC-DC適配器，其中充電系統(tǒng)包括可變響應(yīng)控制回路。 基于適配器輸出電壓的前饋功能被根據(jù)本發(fā)明的可變帶寬控制回路功能 代替，以提供可變響應(yīng)并提高電池充電系統(tǒng)的性能。誤差信號(hào)由終端設(shè)
備中的控制回路產(chǎn)生以指示或支配(command)期望的適配器輸出。誤 差信號(hào)被提供給前饋電路以更改控制回路響應(yīng)特性。例如，當(dāng)快速瞬態(tài) 被檢測到時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的控制回路可以被更改成具有更快的響應(yīng)，從 而有助于響應(yīng)瞬態(tài)并迅速地穩(wěn)定系統(tǒng)。例如，控制回路可以返回到更慢 的響應(yīng)，從而為可變負(fù)載情形提供更好的穩(wěn)定性。
0010根據(jù)本發(fā)明的特征，誤差信號(hào)可以與任意的參考相比較以使系 統(tǒng)轉(zhuǎn)換到快速的響應(yīng)模式。任意的參考可以是電壓電平范圍，以提供用 于確定應(yīng)當(dāng)何時(shí)應(yīng)用快速響應(yīng)的窗口。
0011根據(jù)本發(fā)明的另一方面，穩(wěn)定性測量器影響控制回路的經(jīng)更改 的響應(yīng)，以避免更快的響應(yīng)時(shí)間可能導(dǎo)致的穩(wěn)定性問題。穩(wěn)定性測量器 可以被操作為定時(shí)器或脈沖計(jì)數(shù)器以獲得時(shí)幀，在該時(shí)幀期間穩(wěn)定性指 示被獲得。如果判定缺乏穩(wěn)定性，則穩(wěn)定性測量器可用于關(guān)閉控制回路 中的更快響應(yīng)時(shí)間，以使可變帶寬控制回路返回到更穩(wěn)定的工作模式。
0012根據(jù)本發(fā)明的另一方面，相對(duì)于向脈沖寬度指示的期望點(diǎn)的收 斂測量控制回路的穩(wěn)定性。定時(shí)器或脈沖計(jì)數(shù)器可用于確定在短時(shí)幀內(nèi) 可能發(fā)生的復(fù)位的時(shí)間間隔或次數(shù)，其影響控制回路對(duì)于提供更快的響 應(yīng)時(shí)間的操作。如果系統(tǒng)工作在向期望的穩(wěn)定狀態(tài)收斂的范圍內(nèi)，則控 制回路的更快響應(yīng)方面可被松開以允許更穩(wěn)定且更緩慢的響應(yīng)控制電路 工作。如果系統(tǒng)被暴露在大的瞬態(tài)下，則基于在計(jì)數(shù)的時(shí)間間隔或次數(shù) 內(nèi)取得的測量值，快速響應(yīng)時(shí)間結(jié)構(gòu)可被反復(fù)應(yīng)用以獲得收斂。
0013根據(jù)本發(fā)明的另一特征，控制回路通過旁路在控制回路的補(bǔ)償 網(wǎng)絡(luò)中提供的有效低頻極點(diǎn)的方式被置于快速響應(yīng)模式中。例如，低頻 極點(diǎn)可以被旁路直到誤差信號(hào)落在期望的范圍或穩(wěn)定的狀態(tài)值之內(nèi)。


0014通過對(duì)以下詳細(xì)說明的閱讀并結(jié)合附圖，可以更加清晰地理解 本發(fā)明，其中
0015圖1是常規(guī)的充電控制系統(tǒng)的電路方塊0016圖2是根據(jù)本發(fā)明的充電控制系統(tǒng)的電路方塊0017圖3是圖解說明根據(jù)本發(fā)明的前饋回路控制的電路方塊圖；以
及
0018圖4是圖解說明本發(fā)明的工作時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
0019現(xiàn)在參見圖2，根據(jù)本發(fā)明的電池充電器控制系統(tǒng)通常被圖解說 明為電路130。電路130被連接到適配器電路100，適配器電路100為充 電器控制電路130提供經(jīng)調(diào)節(jié)或穩(wěn)壓的直流(DC)電源。電路100中的 DC調(diào)節(jié)常規(guī)地通過主側(cè)電路(primary side circuit) 102的工作來提供， 該主側(cè)電路通常包括對(duì)提供給轉(zhuǎn)換器104的能量進(jìn)行控制的開關(guān)橋結(jié)構(gòu)
(sw他ing bridge configuration)。常規(guī)地，對(duì)來自適配器電路100的輸出 電壓105的讀取用于為適配器電路100提供反饋信號(hào)以控制輸出到充電 控制電路130的電壓。
0020在可變的輸出功率適配器中誤差信號(hào)一般從控制器被提供給適 配器，諸如圖1中所示的誤差信號(hào)42。根據(jù)本發(fā)明，前饋控制被提供于 充電控制電路130中。圖2圖解說明從充電控制電路130提供給適配器 100的誤差信號(hào)142的產(chǎn)生。誤差信號(hào)142的產(chǎn)生開始于誤差放大器140 和142中的測量和比較，誤差放大器140和142分別提供充電電流回路 和組電壓(pack voltage)回路控制。其它系統(tǒng)參數(shù)可通過電路的附加部 分被監(jiān)控，諸如附加的誤差放大器。放大器138、 140和142的輸出是輸 入?yún)?shù)與在控制回路參考電路144處產(chǎn)生的參考參數(shù)之間的差值的經(jīng)放 大的形式。放大器138、 140和142的輸出在接合點(diǎn)(junction) 145中被 用線連接(wire-and)以將誤差控制信號(hào)集合在一起。之后誤差控制信號(hào) 通過運(yùn)算放大器146被緩沖以產(chǎn)生電壓誤差輸出信號(hào)Verr。
0021電壓誤差信號(hào)V^被調(diào)整以適應(yīng)關(guān)于控制回路的帶寬和回路響應(yīng) 時(shí)間，所述控制回路包括充電控制電路130和適配器100。通常，誤差控 制回路響應(yīng)被調(diào)整為具有低帶寬和慢響應(yīng)。這些調(diào)整允許控制電路130 在連接到閉環(huán)結(jié)構(gòu)中的適配器100時(shí)提供適當(dāng)?shù)目刂坪晚憫?yīng)很大變化的 功率需求或負(fù)載，并且仍保持良好的穩(wěn)定裕度(margin of stability )。
0022在某些條件下，期望整個(gè)電源系統(tǒng)具有增大的響應(yīng)速度，這表 明充電控制回路130和適配器100之間的控制回路應(yīng)當(dāng)具有更快的響應(yīng)時(shí)間。例如，如果系統(tǒng)在短時(shí)間段內(nèi)經(jīng)歷高頻瞬態(tài)，則期望系統(tǒng)在可行
情況下盡快回應(yīng)并補(bǔ)償瞬態(tài)事件。根據(jù)本發(fā)明，在充電控制電路130中
提供可變速度回路響應(yīng)。
0023參照提供于充電控制電路130中的內(nèi)部控制回路來圖解說明本 發(fā)明。產(chǎn)生誤差信號(hào)的控制回路包括電阻器R1，其值有助于控制回路的 主低頻極點(diǎn)的設(shè)置。通常，電阻器R1的值被設(shè)置以使控制回路的主低頻 極點(diǎn)為慢響應(yīng)提供低帶寬以保持穩(wěn)定裕度，該穩(wěn)定裕度足以處理很大變 化的負(fù)載。根據(jù)本發(fā)明，檢測瞬態(tài)的存在，并且通過繞開補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的 主低頻極點(diǎn)的方式更改控制回路的帶寬和響應(yīng)時(shí)間。開關(guān)S1由前饋邏輯 150控制以將電阻器Rfast與電阻器Rl并聯(lián)耦合，減少控制回路補(bǔ)償中 復(fù)合的電阻器值，從而加速控制回路的響應(yīng)并提供更寬的帶寬。電阻器 Rfast可暫時(shí)性地或根據(jù)控制算法與電阻器Rl并聯(lián)放置，所述控制算法 依賴于誤差信號(hào)范圍或?qū)?yīng)的瞬態(tài)特性。
0024開關(guān)S1可以由前饋邏輯150根據(jù)多種算法或設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作， 所述算法與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)可平衡穩(wěn)定性考慮和魯棒的瞬態(tài)響應(yīng)。例如，前饋 邏輯150可以檢測誤差信號(hào)V^何時(shí)在給定范圍之外，并將開關(guān)Sl轉(zhuǎn)換 至導(dǎo)電狀態(tài)以增加控制回路響應(yīng)速度。前饋邏輯150還可包括計(jì)數(shù)和/或 定時(shí)邏輯以根據(jù)瞬態(tài)時(shí)間間隔持續(xù)的時(shí)間長短或電源控制系統(tǒng)可感知的 穩(wěn)定性在導(dǎo)電和不導(dǎo)電狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換開關(guān)S1。例如，前饋邏輯150可以 確定誤差信號(hào)V^是否朝期望的值或范圍收斂，并相應(yīng)地對(duì)開關(guān)Sl進(jìn)行 操作。
0025本發(fā)明通過監(jiān)控誤差信號(hào)V^和將信號(hào)VOT的值與給定的范圍或 一組閾值進(jìn)行比較來檢測瞬態(tài)的發(fā)生。如果信號(hào)V^超出給定的范圍或超 出給定的閾值，則前饋邏輯150可以控制開關(guān)Sl使其處于導(dǎo)電狀態(tài)以提 高控制器響應(yīng)速度，從而以比其它可能的速度更快的速度驅(qū)動(dòng)信號(hào)Ve 達(dá)到期望值。顯然，除了 V^以外的其它參數(shù)信號(hào)也可用于該控制中。但 是，在這個(gè)實(shí)施例中被測量的信號(hào)被用于做出響應(yīng)變化的決定，反過來 該決定作用于被測量的信號(hào)。
0026開關(guān)Sl在導(dǎo)電狀態(tài)下的操作可導(dǎo)致電源系統(tǒng)接近可能發(fā)生不穩(wěn) 定的工作區(qū)域。例如，負(fù)載變化可發(fā)生在瞬態(tài)期間，瞬態(tài)可能引發(fā)提供
有開關(guān)S1的閉合的更快的響應(yīng)時(shí)間系統(tǒng)中的不穩(wěn)定。前饋邏輯150提供 的電路可以檢測誤差信號(hào)V^是否是不收斂的，或指示電源系統(tǒng)工作中的
穩(wěn)定性問題。在這樣的情形下，前饋控制邏輯150可以打開開關(guān)S1以提 高電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性并繼續(xù)監(jiān)控誤差信號(hào)V^的收斂。如果在一段時(shí)間內(nèi) 檢測到缺乏收斂，如前饋控制邏輯150所測量的，開關(guān)S1可被再次閉合 一段時(shí)間以提高控制回路響應(yīng)時(shí)間從而有助于驅(qū)動(dòng)誤差信號(hào)Verr達(dá)到期 望值。如果開關(guān)S1的閉合引發(fā)了附加的不穩(wěn)定性，如誤差信號(hào)V^的值 所指示的，則前饋邏輯150可以基于給定標(biāo)準(zhǔn)(諸如時(shí)間段或期望的界 限之外的操作范圍)再次打開開關(guān)S1。因此，前饋邏輯150的整體功能 是控制開關(guān)S1以在出現(xiàn)瞬態(tài)的情況下提高系統(tǒng)響應(yīng)同時(shí)保持電源工作中 一定程度的穩(wěn)定性。
0027現(xiàn)在參見圖3，方塊圖250圖解說明前饋邏輯150工作的實(shí)施例。 圖250包括輸入誤差信號(hào)V^和用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)Sl的輸出Fast—On。誤差 信號(hào)V^被施加到比較器200和202以確定誤差信號(hào)Ve 的值是否落在給 定窗口或某些預(yù)定的閾值內(nèi)。比較器200和202包括參考輸入VRefO和 VRef2，其有助于確定誤差信號(hào)V^何時(shí)在期望的范圍之外。參考值VRefO 和VRef2可以是可編程的，以便不同的閾值或工作范圍可依賴于當(dāng)前的 應(yīng)用被設(shè)置。當(dāng)誤差信號(hào)V^的值在期望的范圍之外或超出由VRefO和 VRef2設(shè)置的特定閾值時(shí)，比較器200或比較器202的輸出被激活，指 示檢測到瞬態(tài)或工作參數(shù)在可接受的或預(yù)期的范圍之外。在這樣的情形 下，信號(hào)Error—Det是有效的或高電平的，以指示快速控制器響應(yīng)可以得 到保證。例如，比較器200和202可以被提供為施密特觸發(fā)器比較器， 其表現(xiàn)出一定數(shù)量的滯后以獲取控制參數(shù)緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)可減少噪聲 對(duì)系統(tǒng)的影響。當(dāng)比較器200和202表現(xiàn)出滯后時(shí)，直到輸入誤差信號(hào)
落在各自的輸入?yún)⒖贾档慕o定范圍內(nèi)輸出才被觸發(fā)。例如，對(duì)于比較器 202來說，當(dāng)誤差信號(hào)V^的值小于VRef2的值加上滯后容許(hysteretic tolerance)時(shí)輸出仍然是高電平。在這樣的情形下直到誤差信號(hào)Vj曾大 到VRef2的值加上滯后容許值以上時(shí)比較器202才會(huì)轉(zhuǎn)換。類似地，如 果誤差信號(hào)V^大于VRefO的值，且逐漸減少，則直到誤差信號(hào)V^的值 低于參考VRefO的值減去滯后容許值時(shí)比較器200才會(huì)轉(zhuǎn)換。施密特觸發(fā)器或具有滯后功能的比較器提高了前饋邏輯響應(yīng)瞬態(tài)的能力，其中誤
差信號(hào)V^非常接近于參考電壓VRefD和VRef2諸如只差幾毫伏。在很 多情況下穩(wěn)定狀態(tài)誤差信號(hào)V^可以工作在接近于VRefD和VRef2的值， 因?yàn)檫\(yùn)算放大器152具有很高的增益并且對(duì)由加法器接合點(diǎn)145提供的 誤差信號(hào)的變化很敏感。
0028參見圖4片刻，示例性時(shí)序圖被圖解說明以示出比較器200的 輸出(ComplOut)和202的輸出(Comp20ut)如何隨變化的輸入而變 化。圖4還圖解說明了產(chǎn)生的信號(hào)Fast—On。
0029如上所討論的，出于穩(wěn)定性考慮，不期望在長時(shí)間段內(nèi)使快速 響應(yīng)開關(guān)S1保持在導(dǎo)電狀態(tài)。當(dāng)脈沖計(jì)數(shù)器214計(jì)數(shù)達(dá)到值N時(shí)，該脈 沖計(jì)數(shù)器用于在快速響應(yīng)開關(guān)控制信號(hào)Fast—On被激活多次后使其無效。 計(jì)數(shù)器214被初始化或復(fù)位以使快速響應(yīng)開關(guān)控制信號(hào)FaSt_On能夠激 活。計(jì)數(shù)器214的復(fù)位動(dòng)作可以根據(jù)多種技術(shù)、使用在圖3中圖解說明 的實(shí)施例中所使用的定時(shí)器完成。 一旦計(jì)數(shù)器214基于由信號(hào)Fast—On 提供的輸入脈沖計(jì)數(shù)到N，計(jì)數(shù)結(jié)束輸出信號(hào)將被提供給與(AND)門 206。該計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)是低態(tài)有效的，從而一旦計(jì)數(shù)序列完成，AND門 206的輸出將被迫變?yōu)榈碗娖揭匀ゼせ?無效控制信號(hào)Fast_On?？刂菩盘?hào) Fast—On保持在這個(gè)狀態(tài)直到計(jì)數(shù)器214被復(fù)位，然后驅(qū)動(dòng)結(jié)束計(jì)數(shù)(END COUNT)信號(hào)為高電平，從而重新使能AND門206。
0030期望在FaSt_On信號(hào)的初始激活已被完成后禁能快速響應(yīng)控制 信號(hào)Fast—On —段時(shí)間。如果控制信號(hào)Fast—On被禁能且經(jīng)過給定的時(shí)間 間隔沒有更多瞬態(tài)出現(xiàn)在系統(tǒng)中，則快速響應(yīng)控制信號(hào)Fast—On被重新 使能。在快速響應(yīng)控制信號(hào)Fast_On已經(jīng)有效后沒有瞬態(tài)發(fā)生的時(shí)間間 隔由定時(shí)器212測量。定時(shí)器212具有預(yù)置的定時(shí)值，使得當(dāng)定時(shí)器輸 入信號(hào)在預(yù)置的時(shí)間段內(nèi)有效時(shí)定時(shí)器輸出Tout也變成為有效的。瞬態(tài) 誤差指示信號(hào)Error—Det被應(yīng)用到定時(shí)器212的輸入使得當(dāng)信號(hào)Error—Det 無效或?yàn)榈蜁r(shí)定時(shí)器212有效。當(dāng)由于誤差信號(hào)V^具有由比較器200 和202設(shè)置的預(yù)定范圍內(nèi)的值而使信號(hào)Error—Det變成無效時(shí)，定時(shí)器212 開始工作。 一旦定時(shí)器212在其預(yù)置時(shí)間間隔內(nèi)超時(shí)，計(jì)數(shù)器214將被 復(fù)位。脈沖計(jì)數(shù)器214的復(fù)位或重新使能將重新使能快速響應(yīng)開關(guān)S1的
快速響應(yīng)功能性。因此，定時(shí)器212提供穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)間間隔，在該時(shí) 間間隔內(nèi)誤差信號(hào)Verr停留在由比較器200和202確定的預(yù)定范圍內(nèi)。這 樣， 一旦系統(tǒng)在由定時(shí)器212的設(shè)置點(diǎn)(setpoint)確定的給定時(shí)間間隔 內(nèi)已經(jīng)穩(wěn)定沒有被檢測到的誤差，定時(shí)器212將提供穩(wěn)定性功能，在該 功能中快速響應(yīng)功能性被允許。
0031當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后穩(wěn)定的狀態(tài)定時(shí)器212允許快速響應(yīng)重新使能時(shí)， 定時(shí)器216基于大量時(shí)間內(nèi)檢測到的大誤差提供快速響應(yīng)重新使能。也 就是說，在通過開關(guān)Sl的閉合實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的應(yīng)用之后大瞬態(tài)的情況下， 當(dāng)開關(guān)S1被打開以防止進(jìn)一步的不穩(wěn)定性時(shí)電源系統(tǒng)不能完全恢復(fù)。如 果信號(hào)Error—Det在由定時(shí)器216中的設(shè)置點(diǎn)所指示的時(shí)間長度后仍有 效，則定時(shí)器216通過允許快速響應(yīng)開關(guān)S1閉合的方式重新使能快速響 應(yīng)模式的工作。當(dāng)檢測到過長時(shí)間的大的瞬態(tài)誤差時(shí)，定時(shí)器216將有 效地旁路掉穩(wěn)定狀態(tài)定時(shí)器212。此外，當(dāng)在系統(tǒng)己經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)條件 之前及現(xiàn)有瞬態(tài)被檢測到且被補(bǔ)償之后發(fā)生新瞬態(tài)時(shí)，定時(shí)器216允許 快速響應(yīng)開關(guān)S1的再激活。
0032當(dāng)定時(shí)器212和216超時(shí)時(shí)，它們均用于通過激活單穩(wěn)態(tài)脈沖 發(fā)生器220來復(fù)位計(jì)數(shù)器214。由單穩(wěn)態(tài)發(fā)生器220提供的脈沖復(fù)位計(jì)數(shù) 器214，之后使能快速響應(yīng)開關(guān)S1的激活。
0033脈沖計(jì)數(shù)器214提供了對(duì)在給定時(shí)間間隔內(nèi)快速響應(yīng)開關(guān)Sl的 激活次數(shù)的限制。例如，如果誤差信號(hào)V^在短時(shí)間間隔內(nèi)落入又超出范 圍，則脈沖計(jì)數(shù)器214達(dá)到最大計(jì)數(shù)，并將輸出線路END設(shè)置為有效的 低態(tài)值，從而禁能快速響應(yīng)開關(guān)S1的進(jìn)一步動(dòng)作。由于該功能性，脈沖 計(jì)數(shù)器214本質(zhì)上充當(dāng)快速響應(yīng)開關(guān)Sl的帶寬限制，使得開關(guān)Sl的激 活不會(huì)在電源的控制回路中引入大量的不穩(wěn)定性。
0034但是，如果發(fā)生大的或顯著的瞬態(tài)，則期望允許快速響應(yīng)開關(guān) Sl被使能并且嘗試迅速驅(qū)動(dòng)誤差響應(yīng)達(dá)到期望的穩(wěn)定狀態(tài)值。因此，穩(wěn) 定的狀態(tài)定時(shí)器212和接下來的誤差定時(shí)器216被配置成為脈沖計(jì)數(shù)器 214提供復(fù)位，從而在瞬態(tài)后或在誤差信號(hào)V^繼續(xù)落在電壓參考范圍之 外的情況下，快速響應(yīng)開關(guān)S1能夠被重新使能。如果檢測到過長時(shí)間的 顯著瞬態(tài)，定時(shí)器216將有效旁路掉穩(wěn)定狀態(tài)定時(shí)器212。定時(shí)器216的
工作包括系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)條件之前或誤差信號(hào)Verr落在期望的電壓參 考范圍內(nèi)之前引入到系統(tǒng)內(nèi)的新瞬態(tài)事件。在本發(fā)明的特定實(shí)施例中，
誤差信號(hào)V^的參考是0伏。VRefO是70毫伏，VRef2是-70毫伏，而比 較器200、 202中的每個(gè)呈現(xiàn)出30毫伏的滯后。脈沖計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值N被 設(shè)置為4，而定時(shí)器212和216的定時(shí)器間隔均被設(shè)置為400毫秒。0035通過更改根據(jù)本發(fā)明的充電控制電路的回路響應(yīng)時(shí)間，在性能 上可以獲得關(guān)于電壓和電流調(diào)節(jié)的數(shù)量級(jí)的提高。當(dāng)為可變負(fù)載或電源 的需求提供良好的穩(wěn)定裕度時(shí)，對(duì)主控制回路極點(diǎn)的可開關(guān)控制/可切換 的更改允許對(duì)系統(tǒng)中瞬態(tài)的快速響應(yīng)。本發(fā)明提供響應(yīng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)產(chǎn) 生被改善的操作，甚至在出現(xiàn)大瞬態(tài)或具有顯著寬度的瞬態(tài)的情況下。 例如，本發(fā)明提供的快速響應(yīng)控制回路甚至當(dāng)大瞬態(tài)出現(xiàn)在系統(tǒng)中時(shí)也 會(huì)產(chǎn)生收斂，因?yàn)榭焖夙憫?yīng)控制基于來自反饋誤差信號(hào)的收斂測量被復(fù) 位。顯然，本發(fā)明不限于電源應(yīng)用，而是可以應(yīng)用到期望可變響應(yīng)時(shí)間 的任何類型的情形。
0036盡管本發(fā)明己經(jīng)關(guān)于本發(fā)明的具體示例性實(shí)施例被描述，但是 對(duì)于此領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍內(nèi)的其它變化 和更改以及其它使用是顯然的。
權(quán)利要求
1.一種電源的反饋控制系統(tǒng)，其包括反饋信號(hào)，其表示所述電源中用于指示工作條件的一個(gè)或一個(gè)以上的參數(shù)；補(bǔ)償電路，其被耦合到所述反饋信號(hào)并且可操作用于調(diào)節(jié)所述反饋信號(hào)從而提供電源反饋控制信號(hào)；響應(yīng)速度控制電路，其被耦合到表示所述電源工作條件的參數(shù)信號(hào)，并耦合到所述補(bǔ)償電路，并且可操作用于影響所述補(bǔ)償電路，從而更改所述補(bǔ)償電路的響應(yīng)速度，通過這種方式所述電源的所述反饋控制回路具有經(jīng)更改的響應(yīng)速度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其進(jìn)一步包括一開關(guān)，所述開關(guān)被 耦合到所述補(bǔ)償電路，并且可由所述響應(yīng)速度控制電路操作以更改所述 補(bǔ)償電路的響應(yīng)速度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中所述開關(guān)的操作產(chǎn)生所述補(bǔ)償 電路中的主低頻極點(diǎn)的位置變化。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的電路，其中響應(yīng)速度控制電路進(jìn)一 步包括參考比較電路，所述參考比較電路可操作所述參數(shù)信號(hào)以確定所 述參數(shù)信號(hào)是否超出給定閾值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路，其中所述參考比較電路包括比較器， 所述比較器具有參考輸入和參數(shù)信號(hào)輸入以及所述比較器的輸出，所述 比較器的輸出指示所述參數(shù)信號(hào)的值何時(shí)超過參考值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其進(jìn)一步包括第二比較器，所述第 二比較器具有第二參考輸入和參數(shù)信號(hào)輸入以及所述第二比較器的輸 出，所述第二比較器的輸出指示所述參數(shù)信號(hào)的值何時(shí)超過第二參考信 號(hào)的值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的電路，其中所述響應(yīng)速度控制電路進(jìn)一步包括計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器可操作用于指示所述響應(yīng)速度控制電路是 有效的以更改所述補(bǔ)償電路的所述響應(yīng)速度的次數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其中所述計(jì)數(shù)器進(jìn)一步包括輸出， 所述輸出可操作用于影響所述響應(yīng)速度控制電路的輸出，以禁能對(duì)所述 補(bǔ)償電路的所述響應(yīng)速度的更改。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路，其進(jìn)一步包括定時(shí)器，所述定時(shí)器 被耦合到所述計(jì)數(shù)器和響應(yīng)速度控制信號(hào)，并且可操作用于當(dāng)所述響應(yīng) 速度控制信號(hào)在所述定時(shí)器指定的預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)有效時(shí)將所述計(jì)數(shù)器 復(fù)位。
10. —種用于改變電源中控制回路的響應(yīng)速度的方法，其包括 基于所述電源的工作參數(shù)獲得參數(shù)信號(hào)； 確定所述參數(shù)信號(hào)是否超過預(yù)定參考水平；及更改補(bǔ)償電路的響應(yīng)速度，同時(shí)基于確定的結(jié)果影響所述參數(shù)信號(hào)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其進(jìn)一步包括更改所述補(bǔ)償電路 中的主低頻極點(diǎn)以更改所述補(bǔ)償電路的所述響應(yīng)速度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步包括基于表示現(xiàn)有響應(yīng) 速度更改行為的標(biāo)準(zhǔn)禁能所述響應(yīng)速度更改。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述標(biāo)準(zhǔn)包括脈沖計(jì)數(shù)或時(shí) 間間隔。
14. 一種電源控制回路的響應(yīng)速度控制器，其包括控制回路中的補(bǔ)償電路，該控制回路可應(yīng)用于調(diào)節(jié)反饋信號(hào)以控制輸入功率變換器；電子組件，其被選擇性地耦合到所述補(bǔ)償電路以選擇性地更改所述補(bǔ)償電路中的主低頻極點(diǎn)位置，從而改變所述補(bǔ)償電路的響應(yīng)速度；和 響應(yīng)速度控制器，其可操作用于影響所述電子組件到所述補(bǔ)償電路 的選擇性的耦合，所述控制器具有表示所述電源的工作條件的參數(shù)信號(hào) 輸入。
全文摘要
可變電源中的反饋回路具有基于所述電源的工作條件的可調(diào)節(jié)的響應(yīng)速度。當(dāng)遇到瞬態(tài)時(shí)所述響應(yīng)速度可以被增大以提高對(duì)所述瞬態(tài)的響應(yīng)性能。所述控制回路的響應(yīng)速度控制(130)更改或旁路所述控制回路中補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)中的主低頻極點(diǎn)以提高響應(yīng)速度。所述控制限制快速響應(yīng)持續(xù)時(shí)間或?qū)λ龅皖l極點(diǎn)的影響以避免不穩(wěn)定性問題。所述控制可以包括計(jì)數(shù)器或定時(shí)器以選擇性地禁能或使能所述快速響應(yīng)功能。所述控制可以基于誤差反饋信號(hào)(142)和參考來進(jìn)行工作，以確定快速響應(yīng)應(yīng)當(dāng)何時(shí)被應(yīng)用。所產(chǎn)生的電源系統(tǒng)提供魯棒的、經(jīng)良好調(diào)節(jié)的功率和對(duì)系統(tǒng)瞬態(tài)的快速響應(yīng)。
文檔編號(hào)G05F1/40GK101371211SQ200680039130
公開日2009年2月18日 申請日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者J·A·V·福爾門蒂 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司