專(zhuān)利名稱(chēng)：二進(jìn)制控制器以及具有二進(jìn)制控制器的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及自動(dòng)控制，更具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種控制 單元、 一種用于操作控制單元的方法以及一種包括控制單元的電源單元。
背景技術(shù)：
存在多種類(lèi)型的自動(dòng)控制器，其使用閉環(huán)控制方法來(lái)控制不同類(lèi) 型的系統(tǒng)。模擬控制器是公知的，但是其缺陷在于復(fù)雜的設(shè)計(jì)以及參 數(shù)變化。
已經(jīng)知道有數(shù)字控制器，其把適用于模擬控制器的控制原理變換
到數(shù)字域中。在這種數(shù)字控制器中，通過(guò)A/D變換器把模擬輸入值變 換成數(shù)字形式。例如在信號(hào)處理器中對(duì)這些數(shù)字值進(jìn)行處理。D/A變換 器被用于把所計(jì)算的輸出值變換成模擬參數(shù)，所述模擬參數(shù)被用于對(duì) 所述系統(tǒng)實(shí)際實(shí)施控制。
在這種數(shù)字控制器中，所述數(shù)字值表示(準(zhǔn))連續(xù)值。例如，輸 入值的8比特表示是可以取得255個(gè)可用值當(dāng)中的任一個(gè)的連續(xù)參數(shù) 的量化表示。
雖然上述類(lèi)型的數(shù)字控制器消除了諸如參數(shù)改變之類(lèi)的問(wèn)題，但 是在某些控制任務(wù)中所需要的高分辨率和/或高頻率需要昂貴的高速 A/I)變換器以及極快的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。
對(duì)于許多應(yīng)用要求快速且精確的控制的一種類(lèi)型的受控系統(tǒng)是電 源電路。開(kāi)關(guān)模式電源可以包括大量已知的變換器拓樸當(dāng)中的一種， 其中在每一種情況下所迷電路都包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)元件，即在通常
不超過(guò)通/斷兩個(gè)狀態(tài)之間交替的控制元件。對(duì)于這種類(lèi)型的電源電路 的某些應(yīng)用(例如用于時(shí)間順序投影系統(tǒng)中的燈的電源)在速度(所 需要的光強(qiáng)度的快速改變)和精度(光保真度)方面有很高的要求。 在這些應(yīng)用中，具有高分辨率并且包括高速A/D以及在高頻變換器中 實(shí)現(xiàn)逐循環(huán)的控制的數(shù)字控制電路在計(jì)算速度方面被驅(qū)動(dòng)到其極限。 US 5， 629，610描述了一種"完全數(shù)字"電流模式PWM控制器。這種PWM輸出級(jí)可以被用于不同的系統(tǒng)，比如DC-DC變換器。所述控制 電路驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)，所述功率開(kāi)關(guān)通常由功率晶體管構(gòu)成，比如場(chǎng)效 應(yīng)晶體管(例如M0SFET)。在電壓模式下，輸出電壓受到控制，而在 電流模式下則對(duì)流經(jīng)所述輸出級(jí)的電流實(shí)施控制。
所述控制器包括兩個(gè)比較器，其建立不同的電流閾值。被提供來(lái) 把所述輸出電壓與一個(gè)預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較的另一個(gè)比較器提供另一個(gè) 二進(jìn)制信號(hào)。來(lái)自所述各比較器的二進(jìn)制信號(hào)被饋送到多輸入邏輯電 路，其被實(shí)現(xiàn)為邏輯或非(N0R)門(mén).該邏輯運(yùn)算的輸出被饋送到雙穩(wěn) 態(tài)電路，其提供用于輸出開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。但是其缺陷在于，在所述 兩個(gè)閾值極限之間沒(méi)有產(chǎn)生關(guān)于所述電流的實(shí)際值的信息，從而不可 能進(jìn)行控制。
通過(guò)使用所述二進(jìn)制輸入信號(hào)(在本例中是比較器信號(hào))以及一 個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制輸出值(對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)元件的通/斷信號(hào))使得有可能對(duì) 于所述控制器功能使用邏輯運(yùn)算。在US 5, 629， 610的或非門(mén)的示例中， 即使在非常高的頻率下也很容易實(shí)現(xiàn)所述邏輯運(yùn)算。這種"完全數(shù)字" 類(lèi)型的控制器避免了與模擬控制器相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)以及利用了 A/D轉(zhuǎn)換 器和信號(hào)處理器的數(shù)字控制器的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種適用于高速控制并且同時(shí)保持關(guān)于 不同控制任務(wù)的靈活性的控制器單元及其搮作方法以及包括控制器單 元的電源單元。
所述目的是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的控制器單元、根據(jù)權(quán)利要求8 的電源單元以及根據(jù)權(quán)利要求1S的用于採(cǎi)作控制器的方法而實(shí)現(xiàn)的。 從屬權(quán)利要求涉及本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
根據(jù)本發(fā)明，所述控制器包括邏輯單元和適配單元。所述邏輯單 元作為純粹的二進(jìn)制控制器工作，其通過(guò)執(zhí)行邏輯運(yùn)算來(lái)計(jì)算一個(gè)或 多個(gè)二進(jìn)制輸出值，因此可以工作得非常快。所述適配單元確定將被 用在所述邏輯單元中的邏輯運(yùn)算，并且在所述控制器的操作期間將所 述邏輯運(yùn)算提供到所述邏輯單元，即在所述邏輯單元正主動(dòng)執(zhí)行所述 閉環(huán)控制的同時(shí)提供所迷邏輯運(yùn)算。
通過(guò)實(shí)現(xiàn)具有上述結(jié)構(gòu)的控制器，可以實(shí)現(xiàn)非常快速且高效的控制，并且同時(shí)可以克服現(xiàn)有的已知控制器的缺點(diǎn)，邏輯單元和適配單 元可以被實(shí)現(xiàn)為完全數(shù)字的，從而可以避免與模擬處理相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題
(容差等等)。此外，不再需要具有高分辨率的昂貴的高速A/D變換器。 由于在二進(jìn)制值上執(zhí)行的邏輯運(yùn)算的簡(jiǎn)單性，所述邏輯單元內(nèi)的計(jì)算 速度可以極高，從而允許在電源應(yīng)用中進(jìn)行真實(shí)的逐循環(huán)控制。與此 同時(shí)，所述適配單元可以高效地影響控制器行為。該單元通常將被實(shí) 現(xiàn)為更加精密的控制元件，其可以包括微處理器或信號(hào)處理器并且不 直接涉及在所述控制任務(wù)中，也就是說(shuō)其不直接計(jì)算(多個(gè))輸出值。 但是通過(guò)把所述邏輯運(yùn)算提供到所述邏輯單元，所述適配單元影響所 述邏輯單元的行為。因此，可以很容易地按照非常靈活的方式實(shí)現(xiàn)總 體控制器行為。
根據(jù)本發(fā)明，所述邏輯單元使用至少第一和笫二邏輯運(yùn)算'應(yīng)當(dāng) 注意到，在所述邏輯單元中所使用的值(至少有狀態(tài)值、輸入值和輸 出值)可以是單一二進(jìn)制值(其將被稱(chēng)作標(biāo)量值)，即只能具有兩個(gè)
可能狀態(tài)的其中之一；或者其可以是二進(jìn)制值組(其在這里被稱(chēng)作二 進(jìn)制矢量值)，該組當(dāng)中的每一個(gè)單元可以具有兩個(gè)可能狀態(tài)的其中 之一。雖然后者作為一組值一起描述一個(gè)特定狀態(tài)，但是其不是二元 數(shù)系統(tǒng)中的數(shù)字的數(shù)表示法。應(yīng)當(dāng)對(duì)照先前已知的數(shù)字控制器中的數(shù)
字表示的連續(xù)值(例如8比特二進(jìn)制值)來(lái)理解這一點(diǎn)。在本上下文 中，被稱(chēng)作"二進(jìn)制"值(即使其是二進(jìn)制矢量值)的一個(gè)值應(yīng)當(dāng)被 理解成表示特定狀態(tài)(例如電流I大于參考值)的存在(或不存在)， 而不是二進(jìn)制數(shù)表示。
在操作期間，所述邏輯單元通過(guò)對(duì)二進(jìn)制輸入值(矢量或標(biāo)量) 和先前的二進(jìn)制狀態(tài)值所執(zhí)行的笫一邏輯運(yùn)算(或第一組邏輯運(yùn)算) 來(lái)計(jì)算二進(jìn)制狀態(tài)值(標(biāo)量或矢量)。對(duì)所述輸入值和所述狀態(tài)值執(zhí) 行第二邏輯運(yùn)算(或第二組邏輯運(yùn)算)，以便計(jì)算二進(jìn)制輸出值(同 樣是矢量或標(biāo)量)。 一般來(lái)說(shuō)，所述狀態(tài)值、輸入值和/或輸出值都是
矢量形式，并且可以用矢量值邏輯函數(shù)來(lái)描述相應(yīng)的邏輯運(yùn)算。所述 邏輯單元可以被實(shí)現(xiàn)為至少一個(gè)二進(jìn)制狀態(tài)機(jī)，其實(shí)現(xiàn)邏輯轉(zhuǎn)移函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述控制器工作在特定的時(shí)鐘頻 率下，其中在每一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)接收二進(jìn)制輸入值并且計(jì)算二進(jìn)制輸 出值。但是并不是對(duì)于每一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)都重新從所述適配單元提供所述邏輯運(yùn)算.相反，在提供所述邏輯運(yùn)算之后，其被使用于多個(gè)時(shí)鐘 循環(huán)。在一個(gè)相應(yīng)的實(shí)施例中，雖然對(duì)所述邏輯單元的計(jì)時(shí)可能非常 快，但是所述適配單元將僅僅在慢得多的速率下提供改變的邏輯運(yùn)算。 因此，可以更加容易地實(shí)現(xiàn)所述適配單元而不管與對(duì)于高效控制所需 要的時(shí)鐘循環(huán)的高速率相關(guān)聯(lián)的非常緊迫的時(shí)間限制。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述適配單元基于觀測(cè)所述二進(jìn)制輸入值、 二進(jìn)制狀態(tài)值和/或二進(jìn)制輸出值來(lái)確定所述邏輯運(yùn)算。因此，整個(gè)控
制器保持是完全數(shù)字的，此外對(duì)于所述適配單元也不使用A/D或D/A 變換。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，使用定時(shí)值。所述定時(shí)值表示在 至少其中 一個(gè)所述值從第 一狀態(tài)到第二狀態(tài)的過(guò)渡之間的持續(xù)時(shí)間。
優(yōu)選地，生成數(shù)字輸入值作為一個(gè)或多個(gè)比較器信號(hào)。優(yōu)選地， 從所述受控系統(tǒng)的實(shí)際值與參考值的比較生成所述比較器信號(hào)。雖然 該參考值可以是可變的并且可以對(duì)應(yīng)于外部給出的設(shè)定值，但是優(yōu)選 地實(shí)施與一個(gè)恒定參考值的比較。最為優(yōu)選的是與零進(jìn)行比較，這可 以最容易地實(shí)現(xiàn)。
所述邏輯單元可以被實(shí)現(xiàn)為可編程邏輯設(shè)備，比如FPGA。其他可 能的實(shí)現(xiàn)方式包括分立電路或閉環(huán)電路中的R0M。
所描述的控制器可以被用于有效地控制包括變換器電路的電源， 其中所述變換器具有至少一個(gè)開(kāi)關(guān)元件。所述概念適用于包括一個(gè)或 多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的所有變換器電路。所述二進(jìn)制輸出值在本例中表示所 述開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。所迷輸入值可以是從所述比較器電路提供的 一個(gè)或多個(gè)比較器值，其中把一個(gè)電學(xué)值(優(yōu)選地是電流和/或電壓) 與一個(gè)電學(xué)參考值進(jìn)行比較。
優(yōu)選地，所述變換器電路在開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)被操作。在每一個(gè)開(kāi)關(guān)循 環(huán)內(nèi)，可以定義以下區(qū)間(interval)當(dāng)中的一個(gè)或多個(gè)
-開(kāi)關(guān)區(qū)間
開(kāi)關(guān)區(qū)間定義至少一個(gè)開(kāi)關(guān)元件的行為。在整個(gè)開(kāi)關(guān)區(qū)間期間， 相應(yīng)的開(kāi)關(guān)元件處于第一狀態(tài)下。在所述區(qū)間之前及之后，所述開(kāi)關(guān) 元件處于第二狀態(tài)下.因此，所述開(kāi)關(guān)區(qū)間例如可以表示其間特定開(kāi) 關(guān)被接通的區(qū)間。此外，開(kāi)關(guān)區(qū)間不僅可以定義單一開(kāi)關(guān)元件的行為， 而且還可以定義具有多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)設(shè)置(例如半橋或全橋)的 行為。-過(guò)渡區(qū)間
可以從和/或到在所述開(kāi)關(guān)循環(huán)期間發(fā)生的過(guò)渡定義過(guò)渡區(qū)間。該 過(guò)渡可以對(duì)應(yīng)于狀態(tài)值、輸入值和/或輸出值從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的 過(guò)渡。優(yōu)選地，在所述區(qū)間的開(kāi)頭或末尾處檢測(cè)輸入值的過(guò)渡。
-測(cè)量區(qū)間
測(cè)量區(qū)間也可以被定義為在上述類(lèi)型的過(guò)渡之前或之后的區(qū)間。 對(duì)于由所述邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的行為，優(yōu)選的是所述開(kāi)關(guān)區(qū)間和/或過(guò) 渡區(qū)間具有固定的持續(xù)時(shí)間，并且測(cè)量所述測(cè)量區(qū)間的持續(xù)時(shí)間。通 過(guò)對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的描述可以明顯看出，所描述的區(qū)間可能已經(jīng)定義了 由所述邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的時(shí)間相關(guān)的開(kāi)關(guān)行為。此外，在所迷開(kāi)關(guān)循環(huán) 內(nèi)還可以有其他區(qū)間。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，上面描述的測(cè)量區(qū)間被提供到所述適配單 元 優(yōu)選地，所述適配單元使用該測(cè)量區(qū)間來(lái)計(jì)算所述變換器電路的 電學(xué)輸出值。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，從所述測(cè)量區(qū)間以及關(guān)于下面一 組當(dāng)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)的其他恒定(即在一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)不改變)值計(jì)
算該電學(xué)輸出值(其可以是輸出電壓，但是優(yōu)選地是輸出電流)所 述電路的各電組件、到所述電路的電輸入以及/或者由所述邏輯運(yùn)算實(shí) 現(xiàn)的定時(shí)值。在該優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，不直接(例如通過(guò)A/D變換器) 測(cè)量所述電輸出。相反，從定時(shí)值測(cè)量導(dǎo)出所述電輸出.因此，盡管 所述適配單元不直接電連接到所述變換器電路而是僅僅連接到所述邏 輯單元，但是所述適配單元仍然可以監(jiān)控所述變換器電路的操作。
可能有許多不同類(lèi)型的適當(dāng)?shù)倪壿嫼瘮?shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述邏輯單元的控 制行為。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)這樣的行為在每 一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)的一部分內(nèi)，二進(jìn)制值的寄存器被操作為移位寄存器。 這種移位寄存器可以高效地實(shí)現(xiàn)每一個(gè)循環(huán)的某些區(qū)間(其具有預(yù)定 持續(xù)時(shí)間)期間的行為。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述邏輯單元的操作頻率高于所述變換器 電路的循環(huán)頻率。在這里，所述循環(huán)頻率被定義為每時(shí)間單位的完整 開(kāi)關(guān)循環(huán)的數(shù)目。另一方面，所述邏輯單元的操作頻率對(duì)應(yīng)于該單元 的時(shí)鐘頻率，其中在每一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)處理輸入值并且計(jì)算輸出值。 如果所述操作頻率高于所述循環(huán)頻率，則有可能實(shí)現(xiàn)每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán) 內(nèi)的有效控制。為了允許在一個(gè)循環(huán)內(nèi)進(jìn)行完整的控制，所述操作頻
9率通常將顯著高于所述循環(huán)頻率，例如超過(guò)所述循環(huán)頻率的5倍，優(yōu) 選地超過(guò)所迷循環(huán)頻率的10倍。
通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面對(duì)當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明 的上述形式以及其他形式、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。所述詳細(xì)描 述和附圖僅僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。


圖1示出了具有電源和控制器的燈的示意圖2示出了開(kāi)關(guān)電源的電路圖3示出了圖2的電路中的電流L的示意性時(shí)序圖4更詳細(xì)地示出了圖1的電源和控制器的示意圖5示出了對(duì)應(yīng)于圖4的示意圖，其中具有圖2的電源電路.
具體實(shí)施例方式
圖1示出了受控系統(tǒng)10。燈12由開(kāi)關(guān)電源14操作，所述電源14 由控制器16控制。
所述控制器16包括邏輯單元18和適配單元20。
在所示出的實(shí)施例中，所述燈12僅僅是附著到電源14上的負(fù)栽 的一個(gè)例子。可以替換地使用任何其他類(lèi)型的負(fù)載。但是從其快速響 應(yīng)可以明顯看出，所實(shí)施的控制非常適合例如在時(shí)間順序投影系統(tǒng)中 控制燈所涉及到的需求.
所述電源14可以是多種已知的開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)當(dāng)中的任一 種，其可以接受并提供AC或DC輸入和輸出。SMPS使用一個(gè)或多個(gè)開(kāi) 關(guān)元件，所述開(kāi)關(guān)元件按照受控方式在"通"和"斷"狀態(tài)之間被連 續(xù)開(kāi)關(guān)。存在許多不同的拓樸，其中包括但不必需局限于降壓、升壓、 降壓-升壓、回掃、LLC、 LC、 LCC、正向、SEPIC等等。
圖4一般地示出了由所述控制器16控制的SMPS電路14。所述SMPS 14提供輸入矢量I到所述控制器16。所述矢量I是由多個(gè)二進(jìn)制值構(gòu) 成的矢量，其中的每一個(gè)所述二進(jìn)制值對(duì)應(yīng)于多個(gè)比較器"的其中之 一的輸出.所述比較器22把所述SMPS電路14內(nèi)的電學(xué)值與預(yù)定義的 參考值進(jìn)行比較。例如，可以把輸出電壓與一個(gè)設(shè)定電壓進(jìn)行比較， 或者可以把電流與最大或最小電流值進(jìn)行比較。此外可以把電流值與一個(gè)參考值進(jìn)行比較.優(yōu)選地，所述參考值可以是o，從而將檢測(cè)所述
電流的過(guò)零。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易認(rèn)識(shí)到，所述比較器22可以 被用于對(duì)所述SMPS電路14內(nèi)的電學(xué)值的任何其他類(lèi)型的比較。
此外，SMPS電路14包括多個(gè)控制其行為的開(kāi)關(guān)設(shè)備24。根據(jù)所 述SMPS電路14的拓樸，所迷開(kāi)關(guān)24可以被設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)半橋、 全橋等等中。所述開(kāi)關(guān)24的狀態(tài)由輸出矢量Y控制，所述輸出矢量Y 被從所述控制器16提供到所述SMPS電路14。所述矢量Y是二進(jìn)制矢 量，其通常包括與所迷電路M中的開(kāi)關(guān)"的數(shù)目一樣多的二進(jìn)制單 元。(在特殊情況下，例如如果兩個(gè)開(kāi)關(guān)總是按照交替的方式被開(kāi)關(guān)， 則也有可能利用僅僅一個(gè)二進(jìn)制單元來(lái)描述所述開(kāi)關(guān)的行為，從而可 以相應(yīng)地降低所述矢量Y的維度，)
在控制器16的所述邏輯單元18內(nèi)，把矢量Zk存儲(chǔ)為二進(jìn)制狀態(tài) 值的矢量。同樣地，所述矢量Zk的各單獨(dú)的二進(jìn)制單元是可以分別具 有兩個(gè)可能狀態(tài)的其中之一的單一二進(jìn)制值，
利用3個(gè)二進(jìn)制矢量，即輸入矢量I、輸出矢量Y和狀態(tài)矢量Zk， 通?？梢园阉鲞壿媶卧?8的行為視為具有邏輯轉(zhuǎn)移函數(shù)的二進(jìn)制狀 態(tài)機(jī)
』=AB(Z/M/) K = CD(z")
其中，AB和CD通常是矢量值邏輯函數(shù)。這些函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)與 (AND)、或(OR)、非(NOT)、異或(X0H)等基本邏輯運(yùn)算的任意 組合。此類(lèi)函數(shù)例如可以被用于可編程邏輯設(shè)備(PLD)的編譯器。可 以按照多種方式來(lái)定義所實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，例如通過(guò)(邏輯)電路圖、真 值表或者用編程語(yǔ)言(例如VHDL)來(lái)定義。
現(xiàn)在有可能提供邏輯運(yùn)算(由函數(shù)AB、 CD表示)，從而使得所述 邏輯單元18本身作為用于SMPS電路14的完全數(shù)字的控制器來(lái)工作。
所述函數(shù)AB、 CD由所述適配單元20根據(jù)所述控制任務(wù)的細(xì)節(jié)來(lái) 確定。在適配單元20內(nèi)，所述SMPS電路14的參數(shù)是已知的(例如對(duì) 應(yīng)于輸入電壓、電元件等等的值)。此外，適配單元20接收關(guān)于所述 系統(tǒng)IO的所期望的行為的細(xì)節(jié)，特別是對(duì)應(yīng)于輸出參數(shù)(在電源電路 中通常是輸出電壓和/或輸出電流)的設(shè)定值以及可能的邊界條件，比如最大可允許電流或電壓值。基于該知識(shí)，所述適配單元20確定適當(dāng) 的函數(shù)AB、 CD。
在所述邏輯單元18內(nèi)，所述矢量Zk可以被視為所述控制器的"記 憶"。為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的控制，通常有利的做法將是不僅在每一個(gè)時(shí)鐘 循環(huán)內(nèi)提供僅僅前一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)的記憶Zh，而且還提供其他過(guò)去的時(shí) 鐘循環(huán)的記憶。這可以通過(guò)把函數(shù)AB設(shè)計(jì)成使得可以把Zk有效地用作 移位寄存器而實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)新計(jì)算的Zk.,包含移位形式的前一個(gè)zk。
在操作期間，所述適配單元20監(jiān)控所述邏輯單元18的操作，以 便影響所述控制器16的行為，其對(duì)于所述邏輯單元18的每一個(gè)時(shí)鐘 循環(huán)僅僅由上面歸納的等式控制。雖然可以按照不同的方式實(shí)現(xiàn)所述 監(jiān)控(例如通過(guò)直接測(cè)量來(lái)自SMPS電路14的電學(xué)值并且在A/D變換 器中對(duì)所測(cè)量的值進(jìn)行數(shù)字化)，但是優(yōu)選的是所述適配單元20在操 作期間僅僅接收來(lái)自所述邏輯單元18的定時(shí)值t,、 L等等。這些定時(shí) 值對(duì)于所述矢量I、 Y和/或Zk的一個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制單元表示在從一個(gè) 狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的過(guò)渡之間的持續(xù)時(shí)間。因此，定時(shí)值t，例如可以 表示輸出矢量Y的笫一二進(jìn)制單元已經(jīng)處于狀態(tài)1下的所述邏輯單元 18的時(shí)鐘循環(huán)的數(shù)目(即所述SPMS14的笫一開(kāi)關(guān)24已經(jīng)被接通了多 長(zhǎng)時(shí)間) 按照相同的方式，定時(shí)值12可以表示輸入矢量I的第二二 進(jìn)制單元已經(jīng)處于狀態(tài)0下的持續(xù)時(shí)間?？梢院苋菀椎赜蛇壿媶卧?8 內(nèi)的計(jì)數(shù)器導(dǎo)出所述定時(shí)值，其中所述計(jì)數(shù)器由在每一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi) 遞增的過(guò)渡觸發(fā)。應(yīng)當(dāng)注意到，上面對(duì)于定時(shí)值t,、"給出的例子僅 僅是說(shuō)明如何能夠監(jiān)控邏輯單元18的操作的例子，結(jié)合該優(yōu)選實(shí)施例 可以看出，對(duì)于不同的應(yīng)用可以使用不同類(lèi)型的定時(shí)值。
在操作中，所述適配單元20持續(xù)確定當(dāng)前設(shè)置在邏輯單元18內(nèi) 的邏輯運(yùn)算(由函數(shù)AB、 CD表示)是否導(dǎo)致SMPS14的所期望的行為， 從而運(yùn)算可以對(duì)于不改變的函數(shù)繼續(xù)。在識(shí)別出對(duì)于改變的外部需求 (例如給出對(duì)應(yīng)于輸出電壓、輸出電流等等的新的設(shè)定值)或者通過(guò)觀 測(cè)所述定時(shí)值t。 t2等等檢測(cè)到對(duì)于改變的內(nèi)部需求的情況下，確定 新的一組函數(shù)AB、 CD并且將其提供到所述邏輯單元以供立即執(zhí)行。在 該"更新"之后，邏輯單元18將繼續(xù)其運(yùn)算，但是從那以后將利用新 接收的更新后的函數(shù)AB、 CD繼續(xù)運(yùn)算。
邏輯單元18的運(yùn)算可以被實(shí)現(xiàn)得非?？?。SMPS電路14通常將具有超出lkHz的開(kāi)關(guān)頻率，在許多情況下，所迷頻率將顯著更高，例如
高達(dá)大約100kHz。為了仍然能使用逐循環(huán)控制(即在每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)
內(nèi)評(píng)估至少一個(gè)并且優(yōu)選地是多個(gè)輸入矢量I以及相應(yīng)的輸出矢量Y )，
所述邏輯單元18的時(shí)鐘循環(huán)通常需要短于所述SMPS H的開(kāi)關(guān)循環(huán)，
特別優(yōu)選地短得多(例如至少短10倍，從而對(duì)于每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)執(zhí)行
相應(yīng)數(shù)目的邏輯運(yùn)算)。例如，所述邏輯單元的時(shí)鐘頻率可以高于lMHz，
優(yōu)選地高于10MHz。
在一個(gè)例子中，所述開(kāi)關(guān)頻率是200kHz。所述邏輯單元的時(shí)鐘頻
率是60MHz，從而是所述開(kāi)關(guān)頻率的300倍。相應(yīng)地，在一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)
內(nèi)，在時(shí)間軸上有足夠的分辨率以用于進(jìn)行精確的控制。
另一方面，適配單元20不執(zhí)行逐循環(huán)控制。對(duì)于每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)，
所述適配單元接收一個(gè)定時(shí)值或者一組定時(shí)值t,、"等等。如上面所 解釋的那樣，僅僅在需要的情況下才執(zhí)行更新(函數(shù)AB、 CD的交換)， 從而無(wú)法給出對(duì)應(yīng)于這些更新的固定速率。但是可以明顯看出，所述 更新頻率將遠(yuǎn)低于所述邏輯單元18的時(shí)鐘頻率，并且通常也將低于循
環(huán)頻率丄，
因此，所迷適配單元20將具有足夠的時(shí)間來(lái)執(zhí)行確定當(dāng)前所需要 的一組函數(shù)AB、 CD所必需的所有計(jì)算。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述邏輯單元18可以^t實(shí)現(xiàn)為FPGA。所述 適配單元20可以被實(shí)現(xiàn)為運(yùn)行程序的信號(hào)處理器，所述程序接受所述 定時(shí)值t,、 t2等等作為輸入，并且可以生成適用于控制命令的函數(shù)AB、 CD。
為了更容易理解函數(shù)AB、 CD在所述邏輯單元18內(nèi)的作用，下面
用矩陣符號(hào)寫(xiě)出這些函數(shù)
zk+1 = A * zk + B " Y = C * zk + D "
其中，A、 B、 C、 D是二進(jìn)制值的矩陣。
應(yīng)當(dāng)注意到，刻意按照與在對(duì)應(yīng)于連續(xù)(模擬或數(shù)字)值的控制 理論中已知的狀態(tài)-空間等式相同的方式寫(xiě)出了上面給出的等式.但是在上面的等式中，不僅所述矢量I、 Y、 Zk僅具有二進(jìn)制單元，而且 所述矩陣A、 B、 C、 D還描述邏輯運(yùn)算。
在上面的符號(hào)內(nèi)，運(yùn)算符描述邏輯與，運(yùn)算符"+，，描述邏 輯或。應(yīng)當(dāng)注意到，上面的符號(hào)不如函數(shù)AB、 CD通用，這是因?yàn)槠洳?包括非運(yùn)算。但是在該符號(hào)中，出于下面的例子的目的可以很容易寫(xiě) 出并理解所述函數(shù)AB、 CD。
雖然前面描述了可以被應(yīng)用于多種變換器技術(shù)的一般改變，但是 下面將給出一個(gè)更加具體的例子。
在下面將假設(shè)所述電源14是如圖2中所示的降壓變換器.在非常 簡(jiǎn)單的該電路中，通過(guò)由開(kāi)關(guān)元件S1、 S2構(gòu)成的半橋來(lái)開(kāi)關(guān)輸入電壓 V,u提供串聯(lián)電感L和并聯(lián)電容C。按照交替的方式對(duì)開(kāi)關(guān)S1和S2進(jìn) 行開(kāi)關(guān)。在時(shí)間t一,期間，開(kāi)關(guān)Sl閉合并且S2打開(kāi)，從而使得流經(jīng) 所述電感L的電流L.增大。隨后Sl打開(kāi)并且S2閉合，從而使得I,.減
小u所述連續(xù)開(kāi)關(guān)導(dǎo)致被提供到所述負(fù)載12的平均電流Iavc。
圖3示出了降壓變換器14的操作的時(shí)序圖。所述開(kāi)關(guān)在定時(shí)區(qū)間 T。內(nèi)發(fā)生。在thigh期間，L被顯示為增大(這里示出的線性增大是對(duì)更 為實(shí)際的非線性曲線的近似)。在區(qū)間T。的剩余部分中，所述電流I,. 下降。在時(shí)間tw,之后，電流I,.達(dá)到一個(gè)值(其在本例中將被假設(shè) 為零)，并且在接下來(lái)的區(qū)間1"內(nèi)保持低于該值。因此，I,.在最大值
U:,k與最小值Li',之間交替。
所述參考值Iw是從區(qū)間1,i,UI—中選擇的，因此Un是從正
在降低的L達(dá)到Iw的時(shí)間開(kāi)始直到所述開(kāi)關(guān)周期T。的末尾(即直到
下一個(gè)開(kāi)關(guān)事件發(fā)生)的時(shí)間區(qū)間。應(yīng)當(dāng)注意到，在圖3中I^被選擇
為零，這是一個(gè)可以很容易檢測(cè)的值。
根據(jù)圖3中的時(shí)間區(qū)間的定義，可以定義一個(gè)時(shí)間區(qū)間t^，其對(duì) 應(yīng)于在I,等于1^的時(shí)間與I,.等于Iw的時(shí)間之間的持續(xù)時(shí)間
對(duì)于所述時(shí)間traM (其間S2閉合并且S1打開(kāi))，可以如下計(jì)算
Il的斜率
14其中，V,是輸入電壓，L是電感，V—是輸出電壓，a是占空比。 接下來(lái)，對(duì)于Iw的一般值，可以根據(jù)對(duì)應(yīng)于V,、 L和I,"的已知 值以及定時(shí)值t,,iKh、 trall、 U,',和T。來(lái)表示所述平均電流I,
,——, ,/々丄,一G妙'(《■/?！?一^。") 「l丄,
如圖3中所示，如果I^被選擇為零，則可以很容易地根據(jù)已知常 數(shù)V,、 L以及定時(shí)值thw,、 tfall、 t^來(lái)計(jì)算所得到的平均電流Iavg。在 我們的例子中，出于控制的目的，t,一和乙,,被選擇為恒定值。僅有的 剩余值tw,將作為開(kāi)關(guān)事件(t^,的末尾S，打開(kāi)，S2閉合)與電流I,. 的過(guò)零之間的時(shí)間而導(dǎo)致操作。
如圖5中所示，可以很容易地由比較器22檢測(cè)到電流L的過(guò)零， 該比較器把I,.與零做比較。為了確保僅僅檢測(cè)到相關(guān)的過(guò)零(tw,的末 尾I,.從正變?yōu)樨?fù)，參見(jiàn)圖3)，如下定義一個(gè)輔助邏輯函數(shù)
該函數(shù)處理輸入信號(hào)(比較器信號(hào))I并且確定僅僅表示相關(guān)的過(guò) 零的輔助信號(hào)S。該函數(shù)可以很容易地被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)單獨(dú)的數(shù)字狀態(tài) 機(jī)，并且在圖5中被表示為塊24。
現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)由控制器16根據(jù)圖5來(lái)控制圖2中示出的降壓變換器. 應(yīng)當(dāng)注意到，圖5具有與圖4中示出的一般系統(tǒng)相同的結(jié)構(gòu)。但是圖5 中示出了一個(gè)具體例子，其中
-所述輸入矢量I和所導(dǎo)出的輔助輸入S的維度僅僅為1，即二進(jìn) 爭(zhēng)'J標(biāo)量.I是單一比較器22的輸出，該比較器把電流L與0值進(jìn)行比 較。只要L為正，I就等于l。(因此，在該例中，所述參考值已被選 擇成I"產(chǎn)O)。因此，除了在相關(guān)的過(guò)零發(fā)生時(shí)，S總是等于零。
-所述輸出值Y的維度也僅為1，即二進(jìn)制標(biāo)量，Y仍然被用于驅(qū)
15動(dòng)開(kāi)關(guān)S1、 S2的搮作，所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)僅僅被交替地開(kāi)關(guān)。因此，如果 Y-l， S1就接通并且S2關(guān)斷，而對(duì)于Y-0， S1關(guān)斷并且S2接通。
-僅有一個(gè)定時(shí)值tw，被從邏輯單元18提供到適配單元20。該值 Uu對(duì)應(yīng)于從t一,的末尾(輸出矢量Y在此時(shí)從1切換到0)開(kāi)始直到 所述電流lL變?yōu)樨?fù)(即輸入矢量I從1切換到0，這由輔助信號(hào)S對(duì)于 一個(gè)循環(huán)變?yōu)閘表示)的時(shí)鐘循環(huán)的數(shù)目。
所述邏輯單元18現(xiàn)在提供矩陣A、 B、 C、 D，其實(shí)現(xiàn)上面描述的控 制策略，也就是說(shuō)其利用固定的t^h和",,,,實(shí)現(xiàn)控制行為。
在下面的等式中將給出相應(yīng)的矩陣的一個(gè)例子。應(yīng)當(dāng)注意到，出
于該例的目的，選擇了非常低的分辨率(即對(duì)應(yīng)于所述受控變換器系 統(tǒng)的每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)的所述邏輯單元18的時(shí)鐘循環(huán)的數(shù)目)。在這里， 把對(duì)應(yīng)于th^和Un的最大時(shí)間都選擇成4個(gè)時(shí)鐘循環(huán)。相應(yīng)地，所得 到的矩陣的維度減小，從而在這里可以更容易地示出所述矩陣。但是 應(yīng)當(dāng)注意到，雖然這種降低的分辨率在某些情況下是適用的，但是通 常優(yōu)選地使用高得多的分辨率。
下面的等式利用thigh=4個(gè)時(shí)鐘循環(huán)以及td。n-4個(gè)時(shí)鐘循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)
控制
<formula>formula see original document page 16</formula>利用對(duì)應(yīng)于矩陣A、 B、 C的該設(shè)置，實(shí)現(xiàn)下面的控制行為
假設(shè)利用所有的單元為零來(lái)初始化所述矢量zk。相應(yīng)地，所述輸 出Y被計(jì)算為0 (S,關(guān)斷，S2接通)。
現(xiàn)在，對(duì)于一個(gè)循環(huán)把所述信號(hào)S設(shè)置到1。在該循環(huán)內(nèi)，新計(jì)算 的矢量Zk有z。,k-l，并且所有其他單元都是零。輸出信號(hào)Y保持為O。 由于矩陣A的設(shè)計(jì)方式(除了次對(duì)角線的值都為1之外，所有單元都 為0)，所述狀態(tài)機(jī)的工作方式使得所述矢量Zk實(shí)質(zhì)上成為移位寄存 器。對(duì)于每一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)，狀態(tài)"1"現(xiàn)在傳播通過(guò)所述矢量Zk。
在最初4個(gè)循環(huán)內(nèi)，所述輸出信號(hào)Y保持為0。這是由于矩陣C的 設(shè)計(jì)，其僅僅在最初4個(gè)單元中具有零。因此，所述變換器保持在所 述低狀態(tài)下(S,打開(kāi)，Sz閉合)。
在第5個(gè)循環(huán)內(nèi)，單元z,，k被設(shè)置到l。這導(dǎo)致所述輸出信號(hào)Y中 的改變，其現(xiàn)在達(dá)到l, S,被接通，S2被關(guān)斷。相應(yīng)地，時(shí)間周期thigh 開(kāi)始。
在第8個(gè)循環(huán)內(nèi)，Zk的所有單元再次被設(shè)置到0。由于矩陣A的最 后一列僅僅包含O值，因此單元zu的"1"狀態(tài)不傳播。
因此，輸出信號(hào)Y也返回到O。在下一個(gè)循環(huán)內(nèi)，只要輸入信號(hào)F 保持為0， Zk的所有單元并且因此還有輸出信號(hào)Y都保持為0。這對(duì)應(yīng) 于圖3中的時(shí)間周期tf,,,。
在時(shí)間周期tf川之后，電流L達(dá)到零。然后，S對(duì)于一個(gè)循環(huán)取得 l值，上面描述的程序再次開(kāi)始。因此，上面示出的矩陣A、 B、 C利用 ";61,=4個(gè)循環(huán)、U,n-4個(gè)循環(huán)以及變量t回實(shí)現(xiàn)控制。
所述矩陣的不同設(shè)計(jì)將實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)于UUh、 U,。的不同值。下面的例 子示出了完全相同的矩陣B、 C,但是示出了不同的矩陣A。該矩陣A 實(shí)現(xiàn)2個(gè)循環(huán)的t(h,。和3個(gè)循環(huán)的thish:<formula>formula see original document page 18</formula>該單獨(dú)的狀態(tài)機(jī)在圖5中被表示為框26，其也實(shí)現(xiàn)一個(gè)移位寄存 器。在tw,的開(kāi)頭(即在其中狀態(tài)矢量z的最后一個(gè)單元z，,k達(dá)到l的 循環(huán)內(nèi))利用所有單元都為1來(lái)初始化時(shí)間測(cè)量狀態(tài)矢量zM。在trall 的每一個(gè)循環(huán)內(nèi)，Zm被移位一歩。在信號(hào)S表示新循環(huán)的開(kāi)頭時(shí)(電 流I,.的過(guò)零)，測(cè)量矢量ZM通過(guò)所產(chǎn)生的"0"單元的數(shù)目(即直到發(fā) 生過(guò)零的時(shí)鐘循環(huán)的數(shù)目)表示tw,的持續(xù)時(shí)間。因此，對(duì)于每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)，所述信號(hào)處理器20接收對(duì)應(yīng)于所述 時(shí)間t,",的一個(gè)數(shù)字值(優(yōu)選地，在信號(hào)S達(dá)到1時(shí)，把zw的值存儲(chǔ) 在一個(gè)寄存器中以便由信號(hào)處理器20在以后讀取)。根據(jù)上面提到的 等式，信號(hào)處理器20因此可以計(jì)算Iavs。信號(hào)處理器20可以確定所得 到的1^是否令人滿(mǎn)意，或者確定其是否偏離設(shè)定值Is"。為了達(dá)到U 的所期望的值，所述信號(hào)處理器20可以交換所述矩陣A (或C)，從 而如上所述地為t一,和U,'提供不同的值，直到達(dá)到所期望的Iavs。
上面描述的實(shí)施例僅僅應(yīng)當(dāng)被理解為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，而 不應(yīng)當(dāng)被理解為進(jìn)行限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可能有多種替 換方案和修改。
雖然在上面的實(shí)例中所述受控系統(tǒng)是SMPS,但是基于由適配單元 確定及更新的邏輯運(yùn)算的完全數(shù)字的控制器的一般概念可以適用于多 種不同的控制任務(wù)。
所述不同的控制任務(wù)將優(yōu)選地涉及循環(huán)系統(tǒng)，其中致動(dòng)值包括一 個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制值，例如其中一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)按照循環(huán)方式被接通及 關(guān)斷。此外，所述受控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)提供一個(gè)或多個(gè)二進(jìn)制輸出信號(hào)，例 如比較器信號(hào)。
權(quán)利要求
1、控制器單元，其包括邏輯單元(18)；所述邏輯單元(18)被適配成通過(guò)至少對(duì)二進(jìn)制輸入值(I)和先前的二進(jìn)制狀態(tài)值(zk-1)當(dāng)中的一項(xiàng)或全部?jī)身?xiàng)所執(zhí)行的第一邏輯運(yùn)算(AB)來(lái)計(jì)算至少一個(gè)二進(jìn)制狀態(tài)值(zk)；其中，所述邏輯單元(18)還被適配成通過(guò)至少對(duì)所述輸入值(I)和所述狀態(tài)值(zk)當(dāng)中的一項(xiàng)或全部?jī)身?xiàng)執(zhí)行的第二邏輯運(yùn)算(CD)來(lái)計(jì)算至少一個(gè)二進(jìn)制輸出值(Y)；以及適配單元(20)，其被適配成確定所述第一和/或所述第二邏輯運(yùn)算的至少一部分，并且用于在所述控制器單元(16)的操作期間把所述運(yùn)算的所述部分提供到所述邏輯單元(18)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l的單元，其中至少其中一項(xiàng)所述邏輯運(yùn)算是通過(guò)至少一個(gè)二進(jìn)制狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn) 的，所述至少一個(gè)二進(jìn)制狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯轉(zhuǎn)移函數(shù)(AB， CD);并且所述邏輯單元(18)執(zhí)行以下操作 計(jì)算多個(gè)二進(jìn)制狀態(tài)值(Zk);以及/或者處理多個(gè)二進(jìn)制輸入值U); 以及/或者計(jì)算多個(gè)二進(jìn)制輸出值(Y)。
3、 根據(jù)其中一條在前權(quán)利要求的單元，其中 所述邏輯單元(18)根據(jù)時(shí)鐘循環(huán)進(jìn)行操作；其中，在每一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)接收到二進(jìn)制輸入值(I); 并且其中，在每一個(gè)所述時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)計(jì)算二進(jìn)制輸出值(Y); 其中，在提供所述邏輯運(yùn)算的所述部分之后，所述邏輯單元U8) 對(duì)于多個(gè)所迷循環(huán)使用所述運(yùn)算的所述部分。
4、 根據(jù)其中一條在前權(quán)利要求的單元，其中 所述適配單元(20)根據(jù)定時(shí)值(t,， t2， tfaU)確定所述邏輯運(yùn)算，所述定時(shí)值表示在至少其中一個(gè)所述值從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的 過(guò)渡之間的持續(xù)時(shí)間。
5、 根據(jù)其中一條在前權(quán)利要求的單元，其中 生成所述數(shù)字輸入值U)作為一個(gè)或多個(gè)比較器(22)信號(hào)。
6、 根據(jù)其中一條在前權(quán)利要求的單元，其中所述邏輯單元(18)包括可編程邏輯設(shè)備。
7、 根據(jù)其中一條在前權(quán)利要求的單元，其中 所述參數(shù)單元(20)包括微處理器或信號(hào)處理器單元。
8、 電源單元，其包括變換器電路(14)，其包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)元件(24， SI, S2);以及至少一個(gè)比較器(22),其用于把所述變換器電路(14)中 的電學(xué)值與電學(xué)參考值進(jìn)行比較，并且用于提供二進(jìn)制比較器值(I );所述單元還包括根據(jù)其中一條在前權(quán)利要求的控制器單元(16)， 其中所述二進(jìn)制輸入值(I )是所述比較器值，并且其中所述二進(jìn)制輸 出值(Y)被用于驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)元件(24， Sl， S2)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8的單元，其中 所述變換器電路(14)被操作在開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)；其中，在每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)有開(kāi)關(guān)區(qū)間(thUh)，其間所述開(kāi)關(guān)元 件(24， Sl， S2)的其中之一處于第一狀態(tài)下，其中在所述開(kāi)關(guān)區(qū)間 (thi8h)之間或之后，所述開(kāi)關(guān)元件(24， Sl， S2)處于笫二狀態(tài)下；其中，在所述邏輯運(yùn)算(AB， CD)所實(shí)現(xiàn)的行為中，所述開(kāi)關(guān)區(qū) 間(thigl、)持續(xù)固定的持續(xù)時(shí)間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8、 9的其中一條的單元，其中 所述變換器電路(14)被操作在開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)；其中，在每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)有所述狀態(tài)值、所述輸入值或所述輸 出值的至少其中之一從第一狀態(tài)到笫二狀態(tài)的過(guò)渡；其中，在每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)有過(guò)渡區(qū)間(Un)，其中所述過(guò)渡在 所述過(guò)渡區(qū)間(U,、)的開(kāi)頭或末尾發(fā)生；其中，在所述邏輯運(yùn)算(AB， CD)所實(shí)現(xiàn)的行為中，所述過(guò)渡區(qū) 間(U, )持續(xù)固定的持續(xù)時(shí)間。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8-10的其中一條的單元，其中 所述變換器電路(14)被操作在開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)；其中，在每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)有所述狀態(tài)值、所述輸入值或所述輸 出值的至少其中之一從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的過(guò)渡；其中，在每一個(gè)開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)有測(cè)量區(qū)間(tfull)，其中所述過(guò)渡在 所述測(cè)量區(qū)間(tfall)的開(kāi)頭或末尾發(fā)生；其中，測(cè)量所述測(cè)量區(qū)間(tw,)的持續(xù)時(shí)間，并且將其提供給所述適配單元UO)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll的單元，其中所述適配單元(20)從所述測(cè)量區(qū)間(tf",)和其他恒定值(L) 計(jì)算所述變換器電路(14)的電學(xué)輸出值(Iavs)，所述其他恒定值與 所述電路(14)的電組件、到所述電路(14)的電輸入(V,)以及由所 述邏輯運(yùn)算(AB， CD)實(shí)現(xiàn)的定時(shí)值( )有關(guān)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求8-12當(dāng)中的任一條的單元，其中 所述變換器電路(14)被操作在開(kāi)關(guān)循環(huán)內(nèi)；其中，在所述邏輯運(yùn)算(AB， CD)所實(shí)現(xiàn)的行為中，至少在每一 個(gè)循環(huán)的一部分內(nèi)，把二進(jìn)制值(Zk)的寄存器操作為移位寄存器。
14、 根據(jù)權(quán)利要求8-13當(dāng)中的任一條的單元，其中 所述變換器電路根據(jù)循環(huán)頻率被操作；并且其中，所述邏輯單元(18)的時(shí)鐘頻率決定時(shí)鐘循環(huán)的持續(xù) 時(shí)間，其中在每一個(gè)時(shí)鐘循環(huán)內(nèi)，接收-進(jìn)制輸入值(I)并且計(jì)算二 進(jìn)制輸出值(Y);并且其中，所述時(shí)鐘頻率高于所述循環(huán)頻率.
15、 用于操作控制器的方法，其中通過(guò)至少對(duì)二進(jìn)制輸入值(I)和先前的二進(jìn)制狀態(tài)值(zk—,)當(dāng)中 的一項(xiàng)或全部?jī)身?xiàng)所執(zhí)行的第一邏輯運(yùn)算來(lái)計(jì)算至少一個(gè)二進(jìn)制狀態(tài) 值(zk);并且其中，通過(guò)至少對(duì)所述輸入值(I)和所述二進(jìn)制狀態(tài)值(Zk) 當(dāng)中的一項(xiàng)或全部?jī)身?xiàng)執(zhí)行的第二邏輯運(yùn)算來(lái)計(jì)算至少一個(gè)二進(jìn)制輸 出值(Y);并且其中，在所述控制器(16)的操作期間，適配所述第一邏輯 運(yùn)算和/或所述第二邏輯運(yùn)算的至少一部分。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種控制器，其特別適用于具有開(kāi)關(guān)元件(S1，S2)的電源，比如開(kāi)關(guān)模式電源。所述控制器包括邏輯單元(18)，其通過(guò)第一邏輯運(yùn)算從二進(jìn)制輸入值I和先前的二進(jìn)制狀態(tài)值Z_k-1來(lái)計(jì)算二進(jìn)制狀態(tài)值Z_k。所述邏輯單元還通過(guò)第二邏輯運(yùn)算從所述二進(jìn)制輸入值I和所述二進(jìn)制狀態(tài)值Z_k來(lái)計(jì)算二進(jìn)制輸出值Y。這樣，特別對(duì)于開(kāi)關(guān)模式電源可以實(shí)現(xiàn)快速且高效的完全數(shù)字控制，其中所述二進(jìn)制輸入值I是比較器值，并且所述二進(jìn)制輸出值Y被用于驅(qū)動(dòng)所述開(kāi)關(guān)元件(S1，S2)。適配單元(20)可以是信號(hào)處理器，其確定所述邏輯運(yùn)算并且在所述控制器單元(16)的操作期間將其提供到所述邏輯單元(18)。
文檔編號(hào)H02M3/335GK101496268SQ200780027738
公開(kāi)日2009年7月29日 申請(qǐng)日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月21日
發(fā)明者C·哈特魯普, P·勒肯斯, T·希爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司