技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)大體上涉及調(diào)節(jié)器電路，更具體地，涉及開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)：

本申請(qǐng)涉及一種用于改善開關(guān)電源中的前饋或反饋調(diào)節(jié)的校正電路。特別地，涉及適合于驅(qū)動(dòng)負(fù)載的開關(guān)電源，其中負(fù)載電流可能突然變化。

開關(guān)電源(也稱為開關(guān)模式電源)能夠有效地將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓。一個(gè)或多個(gè)有源功率器件或“相”被切換，即，快速連續(xù)地接通和關(guān)斷，以控制從輸入被輸送到輸出處的能量存儲(chǔ)元件的能量的平均量。以在輸出端產(chǎn)生受控電壓波形的方式控制該開關(guān)。例如，降壓轉(zhuǎn)換器(例如壓降轉(zhuǎn)換器)將典型的未調(diào)節(jié)或松調(diào)節(jié)的輸入DC電壓轉(zhuǎn)換成用于額定負(fù)載電流(或簡(jiǎn)稱為負(fù)載)的較低的、經(jīng)調(diào)節(jié)的DC電壓。

開關(guān)電源可以具有由主電壓調(diào)節(jié)反饋控制回路控制的一個(gè)或多個(gè)輸出相位，以調(diào)節(jié)其輸出。輸出相通常包括一個(gè)或多個(gè)功率開關(guān)器件，例如晶體管，有時(shí)它們的驅(qū)動(dòng)器。這些設(shè)備將電流(從輸入)饋送到諸如與輸出耦合的電感器和/或電容器的無源能量存儲(chǔ)設(shè)備。為了調(diào)節(jié)輸出電壓，功率開關(guān)器件快速地導(dǎo)通和關(guān)斷，例如，根據(jù)脈寬調(diào)制(PWM)，以適當(dāng)?shù)臅r(shí)序并且響應(yīng)于來自輸出的電壓和電流反饋，來進(jìn)行快速地導(dǎo)通和關(guān)斷。

長期以來，開關(guān)電源中的輸出電壓的控制是重要的考慮。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，期望將輸出電壓和電流保持在或多或少穩(wěn)定的值，或在期望的值窗口(范圍)內(nèi)。例如，用于為微處理器供電的電源需要保持在相當(dāng)窄的電壓窗口內(nèi)。這是困難的，因?yàn)槲⑻幚砥髫?fù)載的性質(zhì)是它們產(chǎn)生快速負(fù)載瞬變。

用于控制輸出電壓的公共裝置是在反饋控制系統(tǒng)中使用反饋。然而，這種反饋控制系統(tǒng)通常需要在穩(wěn)定性和瞬變響應(yīng)之間的折衷。這是由于工作頻率和控制環(huán)交叉頻率(control loop crossover frequencies)之間的相對(duì)固定的關(guān)系。

已經(jīng)考慮了幾種方法以解決這個(gè)缺點(diǎn)。一種方法是提高電源的開關(guān)頻率，同時(shí)降低輸出電感值的值。然而，增加開關(guān)頻率使轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)復(fù)雜化，并且隨著開關(guān)頻率的增加，轉(zhuǎn)換器的效率最終降低到不可接受的水平。降低DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電感可以改善其動(dòng)態(tài)響應(yīng)。然而，這種減小導(dǎo)致輸出電壓紋波(ripple)的增加。增加的電壓紋波將進(jìn)而減小動(dòng)態(tài)響應(yīng)期間輸出電壓降的空間。此外，通過濾波電感器的較大紋波電流將導(dǎo)致通過轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)的較大RMS電流，這將降低轉(zhuǎn)換器在穩(wěn)態(tài)操作下的總效率。另一個(gè)選擇是添加“負(fù)載線(load line)”，其有效地提高電源的輸出阻抗以更有效地使用輸出電壓值的可用窗口(例如美國專利第6919715號(hào))。然而，在一些應(yīng)用中，電源電壓的偏差可能是不可接受的。另一個(gè)想法是在輸出端添加電容器，以確保輸出電壓保持在所需的值窗口。然而，該策略需要非常大的輸出電容器(例如，5,000至10,000uF)，其體積龐大且昂貴，因此通常不被認(rèn)為是實(shí)用的。

此外，還考慮了對(duì)快速改變控制環(huán)路濾波器(補(bǔ)償器)中的占空因數(shù)或增益的觸發(fā)電路使用輸出電壓偏移(例如美國專利第6717390號(hào))。不幸的是，這種解決方案不能提供如在現(xiàn)代微處理器應(yīng)用中所要求的足夠快的響應(yīng)。這是由于PWM脈沖的固定速率，其相對(duì)于輸出電壓的增加或減少速率(轉(zhuǎn)換速率)可能較慢。此外，更改控制系統(tǒng)的環(huán)路濾波器參數(shù)可能導(dǎo)致不穩(wěn)定的性能。

另一種解決方案是由美國專利第6965502號(hào)提出，其中使用窗口比較器將輸出電壓與預(yù)定的參考電壓進(jìn)行比較。如果輸出電壓移動(dòng)到窗口之外，則采取抑制動(dòng)作。窗口的大小決定了的瞬變抑制系統(tǒng)的性能，窗口太小導(dǎo)致噪聲和紋波不必要地觸發(fā)抑制動(dòng)作，窗口較大延遲輸出電壓中的檢測(cè)。

在美國專利第7521913號(hào)中，持續(xù)地估計(jì)所檢測(cè)的電壓電平與目標(biāo)電壓的偏差的幅度，并用于確定有源瞬變響應(yīng)電路采取的進(jìn)一步的動(dòng)作。在大多數(shù)實(shí)際情況下的這種方法導(dǎo)致功率轉(zhuǎn)換器的不穩(wěn)定操作，這是由于在功率級(jí)的LC濾波器的輸入處注入的脈沖與在輸出處觀察到的脈沖的輸出電壓響應(yīng)之間的顯著延遲的LC濾波器。因此，有源瞬變響應(yīng)電路很可能使輸出電壓振蕩，而不是穩(wěn)定值。

根據(jù)美國專利第7615982號(hào)，超馳PWM脈沖串，將單觸發(fā)脈沖提供給功率轉(zhuǎn)換器的多個(gè)相位。通過電壓下沖的偏差來確定注入脈沖的相數(shù)。在實(shí)踐中，該解決方案的應(yīng)用范圍限于多相功率轉(zhuǎn)換器。此外，由于當(dāng)輸出電壓開始回轉(zhuǎn)時(shí)，系統(tǒng)僅在第一閾值電平越過之后的單個(gè)相位產(chǎn)生第一脈沖，因此該系統(tǒng)的性能受到損害。只有在保護(hù)時(shí)間間隔之后，在注入脈沖之后，仍保持參考電壓和輸出電壓之間的差，則脈沖被注入到多個(gè)相。這導(dǎo)致對(duì)負(fù)載電流中的大階躍(step)的適當(dāng)響應(yīng)的延遲。

美國專利第8054058號(hào)設(shè)想了一種前饋控制方法，其也嘗試解決電壓控制的問題。在該專利中，在輸出電壓軌上的檢測(cè)到瞬變的情況下，注入和消隱脈沖覆蓋了穩(wěn)態(tài)脈沖串。注入和消隱脈沖的脈沖寬度基于電容器電荷平衡的原理來確定，其理論上提供最低可能的電壓下沖/過沖和從正和/或負(fù)負(fù)載電流階躍恢復(fù)的最短可實(shí)現(xiàn)時(shí)間。實(shí)際上，高電流開關(guān)DC-DC轉(zhuǎn)換器的噪聲環(huán)境和/或負(fù)載電流的快速非線性變化導(dǎo)致對(duì)谷點(diǎn)電壓和時(shí)間偏移的不正確估計(jì)。用于計(jì)算注入和消隱脈沖的脈沖寬度的所有方程都假設(shè)了知道轉(zhuǎn)換器的電感器和電容器值。在實(shí)踐中，由于老化和溫度變化，它們的精確值是未知的。結(jié)果，這些不確定性因素給出了注入脈沖和消隱脈沖的脈沖寬度的不正確的值。這又導(dǎo)致性能的劣化，并且在一些實(shí)際情況下可能在輸出電壓處給出甚至比不使用所描述的方法時(shí)更差的下沖/過沖。因此，提供用于開關(guān)電源的魯棒控制電路將是有益的，其避免了上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，在第一方面，提供了一種用于檢測(cè)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出中的瞬變狀況的方法，其中所述DC-DC轉(zhuǎn)換器旨在當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器上的負(fù)載改變時(shí)將輸入轉(zhuǎn)換為相對(duì)恒定的輸出。該方法包括以下步驟：計(jì)算輸出的標(biāo)志(signature，也譯作識(shí)別標(biāo)志或特征)，然后將計(jì)算出的輸出的標(biāo)志與先前計(jì)算的輸出的標(biāo)志進(jìn)行比較，以確定輸出是否在先前計(jì)算的標(biāo)志的預(yù)定裕度之外，并且在進(jìn)行這樣的確定確定瞬變狀況的存在。適當(dāng)?shù)?，?biāo)志表示開關(guān)周期上的輸出的變化。

在第二方面，提供了一種控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法。該方法適當(dāng)?shù)匕ǎ菏褂玫谝豢刂破骺刂艱C-DC轉(zhuǎn)換器；使用第二控制器通過比較所述輸出相對(duì)于一系列閾值的變化來檢測(cè)所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出上的瞬變狀況，并且其中在所述開關(guān)周期期間在不同點(diǎn)采用所述系列中的閾值的各個(gè)值以解決DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出上的紋波。輸出的變化可以計(jì)算為輸出電壓的測(cè)量和輸出電壓的延遲測(cè)量之間的多個(gè)差。第二控制器可以響應(yīng)于瞬變狀況的檢測(cè)，以引起由第一控制器提供的PWM控制信號(hào)中的注入，延長，縮短或跳過脈沖中的一個(gè)。

在第三方面，提供了一種測(cè)量或估計(jì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌處的電壓變化的方法。該方法包括：用輸出電壓的至少一個(gè)延遲副本(delayed copies)計(jì)算輸出電壓中的至少一個(gè)差，以及將所述至少一個(gè)差與至少一個(gè)閾值進(jìn)行比較，以確定輸出電壓是否存在變化。通常，在DC-DC轉(zhuǎn)換器的任何一個(gè)開關(guān)周期期間將存在計(jì)算的多個(gè)差。在計(jì)算多個(gè)差之前，可以通過高通濾波器對(duì)輸出電壓進(jìn)行濾波以在計(jì)算輸出電壓之差之前去除DC分量。可以存在與每個(gè)差值計(jì)算相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)閾值。可以在DC-DC轉(zhuǎn)換器的確定的穩(wěn)態(tài)操作期間估計(jì)閾值。

在第四方面，提供了一種用于DC-DC轉(zhuǎn)換器的控制器。該控制器包括：瞬變檢測(cè)器，用于通過將輸出電壓的變化與輸出電壓的延遲變化進(jìn)行比較來檢測(cè)負(fù)載變化；用于基于檢測(cè)到的電壓變化選擇響應(yīng)參數(shù)的選擇器；響應(yīng)發(fā)生器，用于從所選擇的參數(shù)產(chǎn)生瞬變響應(yīng)；組合器，用于將所述瞬變響應(yīng)積分為來自所述控制器的控制信號(hào)。適當(dāng)?shù)?，瞬變檢測(cè)器包括延遲線(delay line)和多個(gè)差計(jì)算器。控制信號(hào)可以是包括一系列PWM控制脈沖的PWM信號(hào)，并且組合器響應(yīng)于瞬變響應(yīng)來調(diào)整該序列中的PWM控制脈沖的持續(xù)時(shí)間。

在另一方面，提供了一種用于檢測(cè)DC-DC轉(zhuǎn)換器中的負(fù)載瞬變的檢測(cè)器。檢測(cè)器包括延遲線，其具有連接到來自DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的輸入；多個(gè)差計(jì)算器，每個(gè)差計(jì)算器具有兩個(gè)輸入，第一輸入是輸出電壓，第二輸入由延遲線的輸出提供；以及多個(gè)比較器，用于將每個(gè)差計(jì)算器的輸出與閾值進(jìn)行比較。閾值可以由閾值發(fā)生器提供。

在再一方面，可以提供脈沖組合器用于將脈沖插入具有調(diào)制寬度的一系列脈沖中，所述組合器包括：檢測(cè)器，用于檢測(cè)插入脈沖和脈沖寬度調(diào)制脈沖都有效(active)時(shí)的狀態(tài)；計(jì)時(shí)器，其響應(yīng)于所述檢測(cè)器，用于測(cè)量當(dāng)兩者都存在時(shí)的時(shí)間間隔；脈沖發(fā)生器，用于當(dāng)所述條件以持續(xù)時(shí)間等于所述時(shí)間間隔而結(jié)束時(shí)提供脈沖。如果不存在脈沖寬度調(diào)制脈沖，則脈沖組合器將脈沖注入到連續(xù)脈沖中。

在另一方面，提供了一種用于控制DC-DC轉(zhuǎn)換器的方法，包括：通過測(cè)量或估計(jì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌處的電壓變化來檢測(cè)負(fù)載瞬變；選擇所述響應(yīng)的參數(shù)以補(bǔ)償所述電壓變化；使用所選擇的參數(shù)生成響應(yīng)；將所產(chǎn)生的響應(yīng)施加到所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的部件；其中測(cè)量或估計(jì)包括計(jì)算在不同時(shí)間延遲處獲得的信號(hào)與其延遲副本之間的多個(gè)差。該方法適當(dāng)?shù)匕☉?yīng)用響應(yīng)還包括將所生成的響應(yīng)與具有調(diào)制寬度的脈沖組合。

檢測(cè)步驟可以包括通過測(cè)量或估計(jì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌處的負(fù)電壓變化來檢測(cè)對(duì)新負(fù)載電流的正負(fù)載電流階躍，并且其中選擇參數(shù)的步驟包括選擇參數(shù)以增加輸出電壓，并且在這種情況下，響應(yīng)的施加可以進(jìn)一步包括控制電流源或?qū)⒚}沖插入具有調(diào)制寬度的脈沖序列或兩者。

檢測(cè)步驟可以包括通過測(cè)量或估計(jì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌處的正電壓變化來檢測(cè)對(duì)新負(fù)載電流的負(fù)負(fù)載電流階躍，并且選擇參數(shù)的步驟可以包括選擇響應(yīng)的參數(shù)以減小輸出電壓，并且在這種情況下，施加響應(yīng)可以包括控制電流吸收(current sink)或減少PWM脈沖的有效時(shí)間。

選擇參數(shù)的步驟可以包括使用差與閾值的比較結(jié)果來選擇響應(yīng)的參數(shù)。

在所公開的所有方面中，DC-DC轉(zhuǎn)換器可以選自降壓、正向、推挽、半橋和全橋轉(zhuǎn)換器。

在另一方面，提供了一種用于測(cè)量或估計(jì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌處的電壓變化的方法。該方法包括計(jì)算輸出電壓的測(cè)量值與在不同時(shí)間延遲處獲得的測(cè)量輸出電壓的延遲副本的多個(gè)差，并將差與閾值進(jìn)行比較。該測(cè)量可以是輸出電壓的濾波測(cè)量。當(dāng)DC-DC轉(zhuǎn)換器處于穩(wěn)態(tài)操作時(shí)，可以計(jì)算閾值。可以在DC-DC轉(zhuǎn)換器輸出上的瞬變之后改變閾值。該方法可以包括產(chǎn)生響應(yīng)，其中該響應(yīng)包括產(chǎn)生用于作為控制信號(hào)提供給DC-DC轉(zhuǎn)換器的初始脈沖?？梢酝ㄟ^測(cè)量或估計(jì)電壓變化的程度來選擇初始脈沖的最大持續(xù)時(shí)間。該響應(yīng)可以包括在進(jìn)一步響應(yīng)之前在提供初始脈沖之后等待保護(hù)間隔。保護(hù)間隔的持續(xù)時(shí)間可以基于電壓變化的規(guī)模來確定。在保護(hù)間隔之后可以提供另外的脈沖。該方法可以包括等待其間不產(chǎn)生脈沖的穩(wěn)定間隔。通過測(cè)量或估計(jì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌處的電壓變化來選擇穩(wěn)定間隔的最大持續(xù)時(shí)間?？梢酝ㄟ^測(cè)量或估計(jì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌處的電壓變化來確定用于穩(wěn)定間隔的開始的條件。

在另一方面，提供了一種將脈沖插入到具有調(diào)制寬度的一系列脈沖中的方法，包括測(cè)量插入的脈沖和具有調(diào)制寬度的脈沖都是有效的時(shí)間間隔，并且以當(dāng)插入的脈沖和具有調(diào)制寬度的脈沖都是無效的時(shí)的時(shí)間間隔，產(chǎn)生脈沖。

在另一方面，提供了一種用于響應(yīng)于負(fù)載電流階躍而最小化DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓偏差的控制器。該控制器包括：檢測(cè)器，用于檢測(cè)到新負(fù)載的負(fù)載電流階躍，其包括在DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌處的電壓變化的測(cè)量器或估計(jì)器；響應(yīng)的參數(shù)的選擇器，用于補(bǔ)償電壓變化；響應(yīng)生成器，用于使用所選擇的參數(shù)生成響應(yīng)；組合器，用于將所生成的響應(yīng)與DC-DC轉(zhuǎn)換器的信號(hào)組合。測(cè)量器或估計(jì)器適當(dāng)?shù)匕ㄑ舆t線和多個(gè)差計(jì)算器。組合器在DC-DC轉(zhuǎn)換器中適當(dāng)?shù)亟M合所產(chǎn)生的響應(yīng)與脈寬調(diào)制信號(hào)。

控制器可以包括：檢測(cè)器，用于檢測(cè)到新負(fù)載電流負(fù)載的正負(fù)載電流階躍，其包括在DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌處的負(fù)電壓變化的測(cè)量器或估計(jì)器；增加輸出電壓的響應(yīng)參數(shù)的選擇器；響應(yīng)生成器，用于使用所選擇的參數(shù)生成響應(yīng)；以及將所產(chǎn)生的響應(yīng)施加到DC-DC轉(zhuǎn)換器的組件的裝置。用于施加響應(yīng)的裝置可以包括：受控電流源或組合器，用于將脈沖插入到具有調(diào)制寬度的連續(xù)脈沖中。

控制器可以包括：檢測(cè)器，用于檢測(cè)到新負(fù)載電流負(fù)載的負(fù)負(fù)載電流階躍，其包括在DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌處的正電壓變化的測(cè)量器或估計(jì)器；減小輸出電壓的響應(yīng)參數(shù)的選擇器；響應(yīng)發(fā)生器，用于產(chǎn)生具有所選參數(shù)的響應(yīng)；以及用于將所產(chǎn)生的響應(yīng)施加到DC-DC轉(zhuǎn)換器的部件的裝置。用于施加響應(yīng)的裝置可以包括受控電流阱(controlled current sink)或組合器，用于減小具有調(diào)制寬度的脈沖的有效時(shí)間。

該應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)展到用于估計(jì)DC-DC的輸出電壓軌處的電壓變化的估計(jì)器。估計(jì)器包括延遲線，其輸入連接到輸出電壓軌；多個(gè)第一輸入連接到輸出電壓軌的電壓的差計(jì)算器和第二輸入連接到延遲線的輸出；多個(gè)比較器，其第一輸入連接到差計(jì)算器的輸出，而第二輸入連接到閾值發(fā)生器的輸出。估計(jì)器的輸入適當(dāng)?shù)剡B接到濾波器的輸出，而濾波器的輸入連接到DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓軌。閾值發(fā)生器的波形輸入可以連接到閾值估計(jì)器，其禁用輸入連接到用于檢測(cè)負(fù)載電流階躍的檢測(cè)器的輸出。閾值發(fā)生器的波形輸入端可以連接到多路復(fù)用器，該控制輸入端連接到響應(yīng)發(fā)生器。

附圖說明

附圖說明為了更完整地理解本申請(qǐng)，并且為了更清楚地示出如何將其付諸實(shí)施，將參考附圖通過示例的方式描述本申請(qǐng)的實(shí)施例。

圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)的n相DC-DC轉(zhuǎn)換器的框圖。

圖2是示出根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例的具有瞬變檢測(cè)器，響應(yīng)發(fā)生器和脈沖組合器的n相DC-DC轉(zhuǎn)換器的框圖；

圖3是適用于圖1所示的轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的第一示例性實(shí)施方式。

圖4是適用于圖1所示的轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的第二示例性實(shí)施方式。

圖5是適用于圖1所示的轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的第三示例性實(shí)施方式。

圖6是示出了用于圖5中呈現(xiàn)的轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的示例性閾值波形估計(jì)器的框圖。

圖7是示出用于在圖6中呈現(xiàn)的閾值波形估計(jì)器中的示例性最小-最大采樣器的框圖。

圖8是示出適用于圖所示的轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)發(fā)生器的框圖。

圖9是示出可以在圖8中呈現(xiàn)的響應(yīng)發(fā)生器中采用的序列參數(shù)的選擇器的第一實(shí)現(xiàn)的框圖。

圖10是示出可以在圖8中呈現(xiàn)的響應(yīng)發(fā)生器中采用的序列參數(shù)的選擇器的第二實(shí)現(xiàn)的框圖。

圖11是示出可用于圖8所示的響應(yīng)發(fā)生器中的示例性脈沖序列發(fā)生器的框圖。

圖12示出了圖11所示的脈沖序列發(fā)生器在它產(chǎn)生噴射響應(yīng)時(shí)的負(fù)載電流和輸出電壓以及輸入和輸出處的信號(hào)的示例波形。

圖13a是示出適用于圖11所示的脈沖序列發(fā)生器的正沿檢測(cè)器的框圖。

圖13b是示出適用于圖11所示的脈沖序列發(fā)生器的負(fù)沿檢測(cè)器的框圖。

圖14是示出根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例的、圖2所示的改進(jìn)的降壓轉(zhuǎn)換器的脈沖組合器的框圖。

圖15a-15b示出了圖14的脈沖組合器在產(chǎn)生消隱脈沖時(shí)的輸入和輸出處的示例性波形。

圖15c-15f示出了圖14的脈沖組合器在產(chǎn)生注入脈沖時(shí)的輸入和輸出處的示例性波形。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)可以根據(jù)各種功能組件和各種處理步驟來描述。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的功能組件可以由被配置為執(zhí)行指定功能的任何數(shù)量的硬件或結(jié)構(gòu)組件來實(shí)現(xiàn)。例如，本申請(qǐng)可以采用由各種電氣裝置組成的各種集成部件，例如，電阻器，晶體管，電容器，電感器等，其值可以適當(dāng)?shù)嘏渲糜糜诟鞣N預(yù)期目的。提供給這樣的組件以及施加的電壓電平和電流的任何實(shí)際值旨在作為示例而非限制。

另外，本申請(qǐng)可以在任何集成電路應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)。在本文中不詳細(xì)描述根據(jù)本公開對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的這樣的一般應(yīng)用和其它細(xì)節(jié)。此外，應(yīng)當(dāng)注意，雖然各種組件可以適當(dāng)?shù)伛詈匣蜻B接到示例性電路內(nèi)的其他組件，但是這種連接和耦合可以通過組件之間的直接連接或通過位于其間的其他組件和設(shè)備的連接來實(shí)現(xiàn)。

參考圖1，圖1是示出布置在降壓拓?fù)渲械氖纠袁F(xiàn)有技術(shù)DC-DC轉(zhuǎn)換器的框圖。DC-DC轉(zhuǎn)換器具有n相(為了方便起見，僅示出了其中的第1和第n相)。本發(fā)明不限于這種特定配置，該特定配置被簡(jiǎn)單地提供以幫助解釋本申請(qǐng)以及可以如何修改現(xiàn)有技術(shù)以將之并入本教導(dǎo)。因此，例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于單相轉(zhuǎn)換器。

同時(shí)，DC-DC轉(zhuǎn)換器的操作對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟悉的，簡(jiǎn)而言之，轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸入電壓V_IN(其可以處于相對(duì)高的電源電位(例如，12伏))到較低的輸出電壓(例如，1至3伏)。該輸出電壓V_OUT可以用于向負(fù)載106提供高電流I_LOAD。

僅僅出于說明的目的選擇這種類型的轉(zhuǎn)換器。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的教導(dǎo)也適合于與其他轉(zhuǎn)換器類型一起使用。因此，該方法可以與單相(n＝1)同步和異步降壓轉(zhuǎn)換器一起使用。類似地，它也可以與諸如正向，推挽，半橋和全橋轉(zhuǎn)換器等的降壓–派生的轉(zhuǎn)換器一起使用。

n相DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器100包括控制器110，其向多個(gè)相107_1-n中的每一個(gè)提供控制信號(hào)?？刂破?10包括比較器101，補(bǔ)償器102和PWM 103。比較器是加法器101的形式。加法器電路具有第一輸入，其連接到負(fù)的參考設(shè)定點(diǎn)電壓V_SET——轉(zhuǎn)換器尋求維持的目標(biāo)輸出電壓。第二輸入連接到實(shí)際輸出電壓V _OUT。加法器的輸出因此是表示輸出電壓和期望設(shè)定點(diǎn)之間的差的誤差信號(hào)(ERR)。誤差信號(hào)被提供給補(bǔ)償器102。補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)目刂乒δ?，例如PID控制功能，來嘗試并強(qiáng)制輸出電壓到設(shè)定點(diǎn)值，即達(dá)到誤差信號(hào)為零的狀態(tài)。

補(bǔ)償器還可以從一個(gè)或多個(gè)相電流傳感器105_1-n接收電流測(cè)量值I_1-n，其中，相電流傳感器105_1-n測(cè)量通過每相的輸出電感器104_1-n提供的電流。

在采用電流測(cè)量的情況下，補(bǔ)償器使用誤差信號(hào)ERR與控制算法中的相電流測(cè)量結(jié)合以產(chǎn)生控制信號(hào)CTRL。

控制信號(hào)又被提供給n相脈沖寬度調(diào)制器(PWM)103。脈沖寬度調(diào)制器103修改提供給n個(gè)相位中的每一個(gè)的脈沖寬度。來自相電流傳感器105_1-n的電流測(cè)量值也可以由補(bǔ)償器用于確定控制信號(hào)。n相PWM可以通過“同步”輸入SYNC與內(nèi)部或外部源同步。

繼而，從n相PWM提供多個(gè)PWM輸出PWM_1-n，每個(gè)相107_1-n具有一個(gè)輸出PWM_1-n。應(yīng)當(dāng)理解，為了便于說明，僅示出了第一相107₁和第n相107_n。

在每個(gè)相位內(nèi)，PWM_1-n信號(hào)用于控制相位驅(qū)動(dòng)器111_1-n，相位驅(qū)動(dòng)器111_1-n進(jìn)而通過驅(qū)動(dòng)它們的“柵極”輸入來控制相位控制FET 121_1-n和相位同步FET 122_1-n。更具體地，來自每個(gè)相驅(qū)動(dòng)器111_1-n的第一輸出驅(qū)動(dòng)每個(gè)相應(yīng)的相位控制FET 121_1-n的柵極。來自每個(gè)相位驅(qū)動(dòng)器111_1-n的第二輸出驅(qū)動(dòng)每個(gè)相應(yīng)相位同步FET 122_1-n的柵極。來自第一輸出的信號(hào)與第二輸出的信號(hào)互補(bǔ)，以便確保在任何一個(gè)時(shí)間只有來自任何FET對(duì)的一個(gè)FET導(dǎo)通，以便防止V_IN和地之間的直流路徑。

應(yīng)當(dāng)理解，這僅僅是相位控制的一種方法，并且可以采用其他電路和配置。例如，同步FET可以用二極管代替?？梢允褂萌魏螖?shù)目(n)的相。較大數(shù)量的相提供對(duì)負(fù)載106的更平滑且更準(zhǔn)確的功率傳輸，但是具有增加的組件和電路空間成本。

相位控制FET 121_1-n和相位同步FET 122_1-n的漏極-源極路徑相應(yīng)地串聯(lián)連接在第一電位，即電源電壓V_IN之間，其可以由連接到參考電位(例如地)的輸入電容器115濾波。

每個(gè)單獨(dú)的相位電感器104_1-n的一側(cè)連接到相應(yīng)的相位控制FET 121_1-n和相位同步FET122_1-n的組合的公共連接點(diǎn)。相電感器104_1-n的相對(duì)側(cè)連接在一起以提供提供輸出電壓V_OUT的公共輸出。輸出電容器108和負(fù)載106連接在來自相電感器104_1-n的公共輸出和參考電位(地)之間。在操作中，當(dāng)脈沖寬度調(diào)制波形使相位控制FET 102_1-n中的一個(gè)導(dǎo)通時(shí)，電流從輸入電壓通過相位控制FET流動(dòng)到FET的公共節(jié)點(diǎn)并且通過相應(yīng)的相電感器104_1-n以對(duì)輸出電容器108充電，向負(fù)載106提供電力。另一方面，當(dāng)相應(yīng)的相位同步FET 122_1-n導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓被斷開，并且電流流過該FET。

負(fù)載106可以是微電子部件，例如微處理器或其它DC供電電路。微處理器需要非常精確的電壓，其在快速變化的功率需求期間被調(diào)節(jié)和維持。n個(gè)相中的每一個(gè)適當(dāng)?shù)鼐哂杏糜跍y(cè)量通過各個(gè)相電感器的電流流動(dòng)的相關(guān)相電流傳感器105_1-n。每個(gè)相電流傳感器適當(dāng)?shù)貙⒘鬟^每個(gè)相電感器104_1-n的電流的測(cè)量值遞送到補(bǔ)償器102，在補(bǔ)償器102中如上所述地采用該電流。

來自負(fù)載106的電壓被反饋到控制器110，使得負(fù)載106處的電壓可以由補(bǔ)償器102調(diào)整以改變負(fù)載條件。來自相電流傳感器105_1-n的電流測(cè)量也可以在該調(diào)節(jié)過程中使用。美國專利第6795009號(hào)是可以如何采用電流測(cè)量以更好地調(diào)節(jié)提供給負(fù)載106的功率的示例。

盡管這樣的系統(tǒng)在負(fù)載電流的緩慢變化下令人滿意地工作，但是本專利的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了對(duì)負(fù)載106的功率需求中的高速變化做出更快的響應(yīng)，需要第二電壓調(diào)節(jié)技術(shù)。

更具體地，在圖1中呈現(xiàn)的功率轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)有技術(shù)布置中，在圖1中，由于其有限的帶寬而不能由補(bǔ)償器102處理的陡峭的正或負(fù)負(fù)載電流階躍導(dǎo)致不合需要的輸出電壓V_OUT。

如果負(fù)載106的電流需求突然增加，則其導(dǎo)致輸出電壓的減小(負(fù)轉(zhuǎn)換)以及輸出電壓上出現(xiàn)不期望的負(fù)瞬變(下沖)。類似地，如果負(fù)載電流突然減小，則其導(dǎo)致輸出電壓的增加(正轉(zhuǎn)換)，并且導(dǎo)致輸出電壓上出現(xiàn)不期望的正瞬變(過沖)。

本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N提供改進(jìn)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的裝置。

為了改善DC-DC功率轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)而不增加反饋補(bǔ)償器102的帶寬，本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器引入了附加控制器以補(bǔ)償負(fù)載106的快速變化的功率需求。該附加控制器可以，例如，是前饋方法或非線性控制方案。附加控制器使用在穩(wěn)態(tài)條件下針對(duì)來自DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓確定的標(biāo)志來操作。標(biāo)志表示輸出如何隨時(shí)間變化。適當(dāng)?shù)?，?biāo)志表示輸出在切換周期期間如何變化。該標(biāo)志被修改以包括導(dǎo)致操作包絡(luò)(operating envelope)的余量。在正常操作中，附加控制器確定來自控制器的電流輸出的標(biāo)志，并將其與先前確定的包絡(luò)進(jìn)行比較。如果計(jì)算的標(biāo)志在包絡(luò)內(nèi)，則附加控制器不采取動(dòng)作，然而，隨著計(jì)算的標(biāo)志開始延伸超過包絡(luò)，控制器被配置為將其識(shí)別為瞬變狀況并且相應(yīng)地進(jìn)行響應(yīng)。因?yàn)楦郊涌刂破魇褂么磔敵鋈绾坞S時(shí)間變化的信號(hào)，所以用于定義操作包絡(luò)的余量可以比常規(guī)方法低得多，在常規(guī)方法中，通常閾值被固定以包括余量并且考慮波動(dòng)或波紋。

更詳細(xì)地，具有改進(jìn)的動(dòng)態(tài)性能的所得補(bǔ)償方案由兩個(gè)不同的控制器組成。如現(xiàn)在將描述的，第一控制器可以是前述類型的線性反饋補(bǔ)償器102，第二控制器適當(dāng)?shù)厥欠蔷€性控制器。應(yīng)當(dāng)理解，在數(shù)字地實(shí)現(xiàn)控制器的情況下，兩個(gè)控制器可以一起實(shí)現(xiàn)。類似地，兩個(gè)控制器可以構(gòu)造在同一集成電路上。

當(dāng)開關(guān)電源在相對(duì)恒定的負(fù)載條件下工作時(shí)，第一控制器102(其可以是常規(guī)的線性反饋補(bǔ)償器)是主要的。在負(fù)載瞬變狀況下，第二(非線性)控制器變得有效，并確保采取校正措施來解決負(fù)載瞬變。

第二控制器通過尋求檢測(cè)輸出上的瞬變狀況來操作。作為其一部分，非線性控制器225提供輸出電壓V_OUT的變化率(轉(zhuǎn)換速率)的原始估計(jì)。

為了方便起見，用于增加(上升)V_OUT和減小(下降)V_OUT的轉(zhuǎn)換速率分別由上升電壓檢測(cè)器226和下降電壓檢測(cè)器228估計(jì)。

基于所獲得的原始估計(jì)，可以檢測(cè)輸出電壓V_OUT上的瞬變的開始。在檢測(cè)到瞬變的情況下，可以選擇瞬變緩解響應(yīng)的初始參數(shù)，并且生成由這些參數(shù)適當(dāng)定義的響應(yīng)。

如下所述，本方法的轉(zhuǎn)換速率估計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于在估計(jì)期間補(bǔ)償紋波。紋波存在于輸出電壓V_OUT軌處，因?yàn)橄嚯姼衅?04_i-n和輸出電容器108的實(shí)際非理想特性，并且還由于例如來自印刷電路板布局的寄生效應(yīng)?？紤]波紋，使得可以提供更好的轉(zhuǎn)換速率估計(jì)，允許回轉(zhuǎn)檢測(cè)器的更高靈敏度。類似地，考慮波紋確保了瞬變響應(yīng)動(dòng)作的虛假觸發(fā)的完全可控的低概率。

檢測(cè)器的高靈敏度允許檢測(cè)在早期階段回轉(zhuǎn)(slewing)的輸出電壓V _OUT，并且因此對(duì)負(fù)載電流的快速變化的早期觸發(fā)響應(yīng)，從而減輕由于負(fù)載電流快速變化引起的輸出電壓V_OUT的下沖和過沖。壓擺率(slew rate，轉(zhuǎn)換速率)的可靠估計(jì)允許改進(jìn)響應(yīng)序列參數(shù)的選擇，其對(duì)輸出電壓V_OUT軌提供最小程度的過沖和下沖以及最小建立時(shí)間。

該方法通過計(jì)算輸出電壓和輸出電壓的延遲副本之間的差的數(shù)量來操作。將這些差以及輸出電壓與生成的閾值進(jìn)行比較。假定來自轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的穩(wěn)態(tài)紋波是準(zhǔn)周期性的，這些生成的閾值是周期性函數(shù)，并且它們?cè)贒C-DC轉(zhuǎn)換器操作的穩(wěn)定狀態(tài)期間確定計(jì)算的差的紋波和輸出電壓紋波的容差。

各個(gè)部件(電感器，電容器和開關(guān))的值將隨著時(shí)間變化，例如由于老化和工作溫度，并且因此輸出電壓V_OUT的穩(wěn)態(tài)波紋可以隨時(shí)間變化。在一個(gè)可選實(shí)施方式中，可以調(diào)整閾值以對(duì)DC-DC轉(zhuǎn)換器的部件的慢變化參數(shù)提供自適應(yīng)補(bǔ)償。此種運(yùn)行時(shí)調(diào)整能力確保轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的閾值裕度維持在低水平(相對(duì)于電力轉(zhuǎn)換器的工作條件的運(yùn)行時(shí)間變化)，從而保持估計(jì)器的性能獨(dú)立于這些變化。

如果在輸出電壓V_OUT處檢測(cè)到與正瞬變的開始相關(guān)聯(lián)的正轉(zhuǎn)換，如下面將描述的，則執(zhí)行正瞬變減輕響應(yīng)以對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。在一個(gè)實(shí)施方案中，正瞬變減輕響應(yīng)包括完全抑制或縮短來自用于所選相的n相PWM 103的PWM脈沖的一個(gè)或一系列消隱脈沖。

如果檢測(cè)到與負(fù)瞬變的開始相關(guān)聯(lián)的輸出電壓V_OUT和負(fù)轉(zhuǎn)換，如下面將描述的，則執(zhí)行負(fù)瞬時(shí)減輕響應(yīng)以對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，負(fù)瞬時(shí)減輕響應(yīng)包括一個(gè)或一系列注入脈沖，其被添加到來自用于所選相的n相PWM 103的PWM脈沖串中。來自n相PWM 103的輸出的PWM脈沖與這些消隱或注入脈沖組合，并且該修改的脈沖串用于通過相位驅(qū)動(dòng)器111_1-n控制相位控制FET 121_1-n和相位同步FET 122_1-n。

當(dāng)需要瞬變緩解響應(yīng)時(shí)，處理用于增加和減小的輸出電壓V_OUT的轉(zhuǎn)換速率的原始估計(jì)，并且響應(yīng)于消隱或注入脈沖的定時(shí)參數(shù)(例如脈沖的持續(xù)時(shí)間和脈沖之間的時(shí)間間隔)到這個(gè)處理的結(jié)果。

現(xiàn)在將關(guān)于一些示例性時(shí)間間隔解釋瞬時(shí)緩解響應(yīng)：

檢測(cè)由在輸出電壓V_OUT處的回轉(zhuǎn)之后產(chǎn)生的初始脈沖定義的初始間隔。如果檢測(cè)到正轉(zhuǎn)換，則初始脈沖對(duì)所選相位的PWM脈沖進(jìn)行消隱。如果檢測(cè)到負(fù)轉(zhuǎn)換，則將初始脈沖注入(添加)到用于所選相的PWM脈沖串中。當(dāng)通過觀察輸出電壓V_OUT來檢測(cè)輸出電容器105的電荷平衡條件時(shí)，或者當(dāng)脈沖持續(xù)時(shí)間達(dá)到預(yù)定的最大值時(shí)，初始脈沖結(jié)束?？赡苄枰笠环N條件以確保相電感器104_1-n的磁芯響應(yīng)于擴(kuò)展的初始脈沖不飽和。

第一保護(hù)間隔跟隨初始脈沖。在該間隔期間不產(chǎn)生脈沖，其長度旨在補(bǔ)償對(duì)初始脈沖的V_OUT響應(yīng)的延遲，以確保瞬變響應(yīng)不過度補(bǔ)償。該延遲與由相電感器10_1-n，輸出電容器108和負(fù)載106布置的LCR網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)。在保護(hù)間隔之后附加脈沖間隔。如果在輸出電壓V_OUT處的回轉(zhuǎn)在初始脈沖和保護(hù)時(shí)間之后保持，則在附加脈沖間隔期間檢測(cè)該條件。然后響應(yīng)于檢測(cè)到的回轉(zhuǎn)產(chǎn)生具有預(yù)定持續(xù)時(shí)間的脈沖。該脈沖之后是具有與沒有產(chǎn)生脈沖時(shí)的第一保護(hù)間隔相同的預(yù)定持續(xù)時(shí)間的附加(第二)保護(hù)間隔。如果在附加保護(hù)間隔之后再次檢測(cè)到輸出電壓V_OUT回轉(zhuǎn)，則重復(fù)該序列。

提供穩(wěn)定間隔以對(duì)瞬變呈現(xiàn)過度反應(yīng)(over-reaction)并且以便允許輸出電壓穩(wěn)定。穩(wěn)定間隔跟隨附加脈沖間隔。該間隔被提供以允許輸出電壓在前面的響應(yīng)間隔期間產(chǎn)生的負(fù)載階躍和響應(yīng)脈沖之后被設(shè)置為設(shè)定的V_SET電平。用于檢測(cè)輸出電壓V_OUT已經(jīng)穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)是在任一方向上沒有檢測(cè)到回轉(zhuǎn)。穩(wěn)定間隔表示在檢測(cè)到最后的回轉(zhuǎn)條件之后的預(yù)定持續(xù)時(shí)間。

一次只能產(chǎn)生一個(gè)瞬變緩解響應(yīng)。穩(wěn)定間隔的結(jié)束用于指示轉(zhuǎn)換器已經(jīng)返回到穩(wěn)態(tài)操作條件，盡管可能在新的負(fù)載電流下。在穩(wěn)定間隔期滿后，系統(tǒng)準(zhǔn)備好在任一方向上響應(yīng)下一個(gè)負(fù)載步驟。

圖2示出了圖1的n相DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器的框圖，該轉(zhuǎn)換器被修改為包括第二控制器以產(chǎn)生轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的改進(jìn)。

第二控制器225適當(dāng)?shù)匕ㄉ仙妷簷z測(cè)器226、下降電壓檢測(cè)器228和響應(yīng)發(fā)生器230。雖然將理解，可以提供上升電壓檢測(cè)器和下降電壓檢測(cè)器中的一個(gè)或另一個(gè)而沒有另一個(gè)，結(jié)果是使得第二控制器將僅響應(yīng)下降或上升瞬變中的一個(gè)，而不是兩者。在隨后的示例性電路中，下降電壓檢測(cè)器和上升電壓檢測(cè)器在結(jié)構(gòu)上類似，因?yàn)樯仙妷簷z測(cè)器在上包絡(luò)線上操作以檢測(cè)何時(shí)存在上升瞬變，下降電壓檢測(cè)器在下包絡(luò)線上操作以檢測(cè)何時(shí)有一個(gè)下降瞬變。

提供組合器236_1-n以將來自第一控制器的輸出與來自第二控制器的輸出組合以向驅(qū)動(dòng)器電路提供組合控制信號(hào)SW_1-n。應(yīng)當(dāng)理解，其他配置也是可能的，以實(shí)現(xiàn)相同的結(jié)果，包括例如在n相PWM內(nèi)集成組合功能。然而，為了便于解釋，下面的解釋基于所示的示例性布置。

上升電壓檢測(cè)器226接收輸出電壓V_OUT作為輸入。在圖2以及實(shí)際上剩余圖的上下文中，將理解的是，在將V_OUT表示為值的情況下，其可以是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的V_OUT的數(shù)字表示。當(dāng)檢測(cè)到上升電壓時(shí)，上升電壓檢測(cè)器的功能是向響應(yīng)發(fā)生器230提供輸出信號(hào)EST_RS。上升電壓檢測(cè)器還接收“同步”信號(hào)SYNC作為輸入，其允許其對(duì)準(zhǔn)其操作與SYNC信號(hào)。這是由n相PWM 103采用的同一同步信號(hào)。

類似地，下降電壓檢測(cè)器228接收輸出電壓V_OUT作為輸入和SYNC信號(hào)作為輸入。下降電壓檢測(cè)器的功能是在檢測(cè)到下降電壓時(shí)向響應(yīng)發(fā)生器230提供輸出信號(hào)EST_FL。

響應(yīng)發(fā)生器230響應(yīng)于來自上升電壓檢測(cè)器和下降電壓檢測(cè)器的信號(hào)，并提供適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)以確保采取校正動(dòng)作。因此，在示例性布置中，提供消隱脈沖輸出BLN，其中檢測(cè)上升電壓，并且類似地，當(dāng)檢測(cè)到下降電壓時(shí)提供注入脈沖輸出INJ。

響應(yīng)發(fā)生器230的“消隱脈沖”輸出BLN被提供作為脈沖組合器236_1-n的輸入。因此，消隱脈沖輸出適當(dāng)?shù)厥莕位字BLN_1-n,每個(gè)相位一個(gè)位?？蛇x地，可以包括附加位BLN_n+1，使得消隱脈沖輸出n+1位字，以“啟用”受控電流阱232(如果提供的話)的輸入。這種受控電流阱在被提供和使能時(shí)用于從輸出電容器108吸收過多的電荷。

類似地，響應(yīng)發(fā)生器230的“注入脈沖”輸出INJ_1-n被提供作為脈沖組合器236的輸入。因此，注入脈沖輸出適當(dāng)?shù)厥莕位字?？蛇x地，可以提供附加位INJ _n+1。這個(gè)附加的第n+1位可以用于控制受控電流源234(如果提供的話)的操作。這樣的受控電流源在被提供和使能時(shí)，向輸出電容器108提供附加電荷。

應(yīng)當(dāng)理解，具有用于注入或消隱位的n位在控制各個(gè)相位方面提供了更大的靈活性。然而，應(yīng)當(dāng)理解，原始控制是可能的，由此通過較低數(shù)量的比特控制多個(gè)相位n，例如其中單個(gè)比特用作控制若干相位的公共輸入。

此外，為了控制來自響應(yīng)發(fā)生器的信號(hào)INJ和BLN，從第一控制器的n相PWM 103提供的PWM脈沖(PWM)也施加到各個(gè)脈沖組合器，并且適當(dāng)?shù)嘏cINJ和BLN信號(hào)組合。

各個(gè)脈沖組合器236_1-n的輸出(SW_1-n)相應(yīng)地提供為n個(gè)相位中的每一個(gè)的相位驅(qū)動(dòng)器111_1-n的輸入。相位驅(qū)動(dòng)器如先前關(guān)于圖1所描述的那樣操作。在正常操作條件下，單個(gè)脈沖組合器簡(jiǎn)單地允許PWM脈沖作為信號(hào)SW_1-n傳遞到驅(qū)動(dòng)器。然而，在檢測(cè)到瞬變狀況的情況下，脈沖組合器響應(yīng)于消隱BLN_1-n信號(hào)和注入信號(hào)INJ_1-n。下面參照?qǐng)D14解釋示例性脈沖組合器的操作。

為了確保第二控制器的正確操作，示例性響應(yīng)發(fā)生器向上升和下降檢測(cè)器中的每一個(gè)提供多個(gè)信號(hào)和值。這些信號(hào)用于確保上升和下降檢測(cè)器根據(jù)需要工作，并限制它們?cè)谔囟ú僮鳁l件下的操作。信號(hào)指示是否已經(jīng)檢測(cè)到瞬變，以及控制器是否正在采取行動(dòng)來對(duì)瞬變做出反應(yīng)。這些值為瞬變檢測(cè)器提供信息以確定轉(zhuǎn)換器是在標(biāo)志包絡(luò)內(nèi)操作還是在標(biāo)志包絡(luò)外操作。

這些信號(hào)可以包括：

IDL表示來自響應(yīng)發(fā)生器的“空閑”輸出信號(hào)，其用于識(shí)別穩(wěn)定狀態(tài)操作，即第二控制器正在等待檢測(cè)瞬變(即不在瞬變狀態(tài)期間)。

WFM_INI(PRM_DET_INI_BLN/PRM_DET_INI_INJ)表示用于初始消隱/注入脈沖條件結(jié)束的閾值。

WFM ADD(PRM_DET_ADD_BLN/PRM_DET_ADD_INJ)表示用于附加消隱/注入脈沖條件的開始的閾值。

INI_(INI_BLN，INI_INJ)表示初始消隱/注入脈沖，并且從響應(yīng)發(fā)生器提供給轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器。

ADD_(ADD_BLN，ADD_JNJ)是響應(yīng)發(fā)生器的附加消隱/注入脈沖間隔“輸出，其被提供給瞬變電壓檢測(cè)器226、228。

從下面的描述將變得清楚，不是可以使用所有這些信號(hào)，因此，以虛線形式示出了某些信號(hào)。

適當(dāng)?shù)兀仙妷簷z測(cè)器226和下降電壓檢測(cè)器228都與在PWM 103的輸出處產(chǎn)生的脈沖串同步。在處理輸出電壓V_OUT時(shí)，上升電壓檢測(cè)器226提供輸出EST_FL，其是V_OUT由于負(fù)載106的快速減小的電流需求而增加時(shí)的壓擺率的原始估計(jì)，其不能由初級(jí)補(bǔ)償器102來處理。

在處理輸出電壓V_OUT時(shí)，下降電壓檢測(cè)器228提供當(dāng)V_OUT由于負(fù)載106快速增加的電流需求而減小時(shí)的壓擺率EST_FL的原始估計(jì),其不能由補(bǔ)償器102處理。

在響應(yīng)發(fā)生器230中進(jìn)一步處理來自檢測(cè)器226、228兩者的原始瞬變估計(jì)EST_FL，EST_RS以確定所需的響應(yīng)。

如果在響應(yīng)發(fā)生器230中做出輸出電壓V_OUT正在上升并且需要響應(yīng)的決定，則響應(yīng)發(fā)生器提供“消隱脈沖”輸出BLN_1-n以使得發(fā)生脈沖消隱。響應(yīng)發(fā)生器還提供所述狀況的閾值標(biāo)志——其在所產(chǎn)生的響應(yīng)的不同時(shí)間間隔處被檢測(cè)?；趶纳仙妷簷z測(cè)器226提供的轉(zhuǎn)換速率EST_RS的原始估計(jì)，確定閾值特征和消隱響應(yīng)的參數(shù)。

在一些實(shí)施方式中，從響應(yīng)發(fā)生器230向下降電壓檢測(cè)器228提供“初始消隱脈沖條件的結(jié)束的閾值”PRM_DET_INI_BLN的波形標(biāo)志。

當(dāng)響應(yīng)發(fā)生器230產(chǎn)生初始消隱脈沖時(shí)，它將其“初始消隱脈沖”輸出INI_BLN設(shè)置為有效邏輯電平。這向下降電壓檢測(cè)器228指示:來自響應(yīng)發(fā)生器230的“用于初始消隱脈沖條件的結(jié)束的閾值”輸出PRM_DET_INI_BLN的波形標(biāo)志必須應(yīng)用在下降電壓檢測(cè)器228中,以檢測(cè)“的初始消隱脈沖“條件。響應(yīng)發(fā)生器230基于來自下降電壓檢測(cè)器228的輸出EST_FL的原始估計(jì)來調(diào)整初始消隱脈沖的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)響應(yīng)發(fā)生器230檢測(cè)到輸出電壓V_OUT由于實(shí)現(xiàn)的電荷平衡條件而開始下降時(shí)在輸出電容器108處，它完成初始消隱脈沖。

類似的過程可以在下降電壓檢測(cè)器中應(yīng)用輸出INI_INJ以向下降電壓檢測(cè)器228指示來自響應(yīng)發(fā)生器230的“初始注入脈沖條件的結(jié)束的閾值”輸出PRM_DET_INI_INJ的波形標(biāo)志具有施加在下降電壓檢測(cè)器228中以檢測(cè)“初始注入脈沖的結(jié)束”條件。

在一些實(shí)施方式中，當(dāng)響應(yīng)發(fā)生器230檢測(cè)到輸出電壓V_OUT由于初始消隱/注入脈沖的持續(xù)時(shí)間不足和/或由于下降/上升負(fù)載電流的復(fù)雜軌跡而繼續(xù)增加/減少時(shí)，在由ADD_BLN或ADD_INJ信號(hào)標(biāo)識(shí)的時(shí)間段期間適當(dāng)?shù)馗郊酉[/注入脈沖。在這種情況下使用另一組標(biāo)志PRM_DET_ADD_JNJ和PRM_DET_ADD_BLN來檢測(cè)“附加脈沖的開始”條件。

基于轉(zhuǎn)換速率(壓擺率)的原始估計(jì)來確定注入響應(yīng)的參數(shù)和閾值特征。所述轉(zhuǎn)換速率是在響應(yīng)發(fā)生器230的“下降電壓估計(jì)”輸入EST_FL處、從下降電壓的檢測(cè)器226的輸出EST_FL獲得的。

可提供額外的消隱脈沖位BLN_ext(BLN_n+1)以在受控電流阱232中切換。受控電流阱232的一個(gè)可能實(shí)施方案是串聯(lián)連接在V_OUT軌與地之間的電阻器和功率開關(guān)，其中消隱脈沖位BLN_ext連接到電源開關(guān)的柵極，使得當(dāng)存在消隱脈沖時(shí)，開關(guān)使得電阻器作為附加負(fù)載連接到V_OUT上，從而用作電流吸收器(電流阱)。

類似地，可以提供額外的注入脈沖位INJ_ext(INj_n+1)以切換受控電流源234。受控電流源1104的一個(gè)可能的實(shí)現(xiàn)是串聯(lián)連接在V_IN和V_OUT軌之間的電阻器和功率開關(guān)，脈沖位INJ_ext連接到電源開關(guān)的柵極，使得當(dāng)存在注入脈沖時(shí)，開關(guān)使得電流通過電阻器從V_IN直接流到V_OUT軌，從而用作電流源。

應(yīng)當(dāng)理解，除了或者代替所描述的脈沖消隱/注入方法，受控電流源和吸收器可以用作瞬變響應(yīng)的形式。

將理解，上升電壓檢測(cè)器226和下降電壓檢測(cè)器228都是通用轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的特定形式，差別在于檢測(cè)器是操作用于檢測(cè)正瞬變還是負(fù)瞬變。因此，將適當(dāng)?shù)鼗谑菍⑥D(zhuǎn)換速率檢測(cè)器用作上升電壓檢測(cè)器226還是下降電壓檢測(cè)器228來描述一些示例性轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器。

更具體地，參考圖3，提供通用轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器360的第一示例性實(shí)現(xiàn)，其用于將來自轉(zhuǎn)換器的輸出電壓V_OUT處理作為輸入，并且在其輸出處提供轉(zhuǎn)換速率的原始估計(jì)。

電壓V_OUT可以最初由高通濾波器362濾波。高通濾波器降低了進(jìn)一步處理塊的動(dòng)態(tài)范圍，并且還提供對(duì)輸出電壓V_OUT中的DC和低頻變化的抗擾性，所述變化例如可能由補(bǔ)償器102的負(fù)載線消隱功能的操作而導(dǎo)致。

經(jīng)濾波的輸出被提供為多抽頭延遲(multi-tap delay)線364的輸入。經(jīng)濾波的輸出還連接到一系列m個(gè)差計(jì)算器366_1-m的第一輸入(I₁)并連接到比較器367₀的第一輸入。來自多抽頭延遲線364的抽頭對(duì)應(yīng)地連接到差計(jì)算器366_1-m的第二輸入(I₂)。

差計(jì)算器366_1-m的輸出相應(yīng)地連接到一系列比較器367_1-m的第一輸入(I₁)。比較器367_0-m的第二輸入(I₂)對(duì)應(yīng)地連接到閾值產(chǎn)生器368_1-m的輸出。

如前所述，每個(gè)所述(m+1)個(gè)閾值發(fā)生器368_0-m連接到同步源SYNC。

表示穩(wěn)態(tài)紋波的閾值的波形標(biāo)志W(wǎng)FM_STS_0-m被施加到閾值發(fā)生器368_0-m的“波形數(shù)據(jù)”輸入。

比較器367_0-m中的每一個(gè)的單個(gè)比特輸出一起布置在m+1比特字中，其被路由到壓擺率檢測(cè)器的輸出RAW_EST。在上升瞬變檢測(cè)器的情況下，該值是EST_RS，并且在下降瞬變檢測(cè)器的情況下，該值是EST_FL。

現(xiàn)在將解釋通用轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的操作。應(yīng)當(dāng)理解，借助于高通濾波器362，輸出電壓V_OUT被AC耦合到輸入多抽頭延遲線364(即，DC分量已經(jīng)被去除)。

將多抽頭延遲線364的輸入處的信號(hào)取為s(t)，并將來自最后一個(gè)抽頭(最長延遲)的延遲取為△t₁，將第一(最短延遲)的延遲取為△t_m，多抽頭延遲線的m個(gè)抽頭提供延遲的輸入信號(hào)：s(t-Δt₁)＝>s(t-Δt_m)。因此，在差計(jì)算器366 _{1_m}的輸出處的信號(hào)表示多抽頭延遲線364的輸入處的信號(hào)和經(jīng)受延遲的輸入信號(hào)之間的差：d₁(t)＝s(t)-s(t-ΔT₁)＝>dm(t)＝s(t)-s(t-Δt_m)。多抽頭延遲線364的輸入與第一抽頭之間或兩個(gè)相鄰抽頭之間的延遲遠(yuǎn)小于功率轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率(實(shí)際上為10-50次)。這提供了適合于實(shí)際情況的估計(jì)的分辨率。

在功率轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)態(tài)操作中，即當(dāng)負(fù)載106消耗恒定電流時(shí)，輸出電壓V_OUT軌上的紋波可以歸因于由相電感器104_1-n、輸出電容器108和負(fù)載106組成的線性LCR電路的準(zhǔn)周期激勵(lì)上。因此，AC耦合輸出電壓V_OUT和差計(jì)算器366_1-m的輸出處的差d₁(t)至d_m(t)也是準(zhǔn)周期信號(hào)，并且這些信號(hào)都同步于與n相脈沖寬度調(diào)制器103相同的同步源SYNC。

閾值發(fā)生器368_0-m也與SYNC信號(hào)同步，并輸出表示閾值的波形，其隨時(shí)間變化，并且跟隨輸出電壓V_OUT波動(dòng)的紋波(如當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所觀察到的)。閾值產(chǎn)生器368_0-m輸出表示閾值的周期性波形，其在時(shí)間上變化，并且其相應(yīng)地跟隨AC耦合輸出電壓V_OUT和當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)觀察到的差d₁(t)至d_m(t)。

當(dāng)轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器是上升電壓檢測(cè)器226時(shí)，閾值產(chǎn)生器368_0-m產(chǎn)生閾值波形，所述的閾值波形相應(yīng)地高于由比較器367₀測(cè)量的AC耦合輸出電壓V_OUT，以及上述差d₁(t)至d_m(t)(上閾值)。

相應(yīng)地，下降電壓檢測(cè)器228中的閾值發(fā)生器368_0-m產(chǎn)生相應(yīng)地低于AC耦合輸出電壓V_OUT和差d₁(t)至d_m(t)(下閾值)的閾值波形。因此，作為上升電壓檢測(cè)器操作的轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器提供操作包絡(luò)的上邊界，作為下降電壓檢測(cè)器操作的轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器提供操作包絡(luò)的下邊界。如果測(cè)量的差(標(biāo)志)移動(dòng)到該操作包絡(luò)之外，則檢測(cè)到瞬變。

應(yīng)當(dāng)理解，操作包絡(luò)可以是預(yù)定義的或計(jì)算的。然而，基于測(cè)量確定操作包絡(luò)，獲得更好的結(jié)果。

每個(gè)比較器367_0-m的單個(gè)位輸出被布置在m+1位輸出字RAW_EST中。在表示轉(zhuǎn)換速率的原始估計(jì)的該輸出字RA W_EST中，最高有效位(MSB)是輸入信號(hào)和具有最小延遲的信號(hào)之間的差與相應(yīng)閾值比較的結(jié)果。在緊接最低有效位之前的位置中，存在輸入信號(hào)和具有最大延遲的信號(hào)之間的差與相應(yīng)閾值的比較結(jié)果。最低有效位(LSB)是來自塊的“電壓”輸入的AC耦合信號(hào)與對(duì)應(yīng)的閾值信號(hào)的比較結(jié)果。

在這種設(shè)置中，如果在輸出電壓V_OUT上沒有回轉(zhuǎn)(slewing，擺動(dòng))，則輸出電壓V_OUT的所有變化將在波動(dòng)裕度內(nèi)，并且因此輸出字RAW_EST的所有位位置將被填充無效邏輯電平(邏輯0)。

相反，如果回轉(zhuǎn)檢測(cè)器是上升電壓檢測(cè)器226并且輸出電壓V_OUT以正電壓回轉(zhuǎn)(即，上升，升高)回轉(zhuǎn)，則AC耦合電壓和差值超過對(duì)應(yīng)的閾值，并且上升電壓檢測(cè)器226的輸出字RAW_EST(EST_RS)部分地由邏輯1填充。

如果輸出電壓V_OUT以負(fù)電壓擺動(dòng)(即，下降，降低)回轉(zhuǎn)，并且回轉(zhuǎn)速率檢測(cè)器是下降電壓檢測(cè)器228，則AC耦合電壓和差值下降到對(duì)應(yīng)的閾值以下，并且下降電壓檢測(cè)器228的輸出字RAW_EST(EST_FL)部分地填充有邏輯1。

如果輸出電壓V_OUT的轉(zhuǎn)換速率相對(duì)較高，則在較小和較大的時(shí)間延遲處觀察到電壓的變化。如果輸出電壓V_OUT的轉(zhuǎn)換速率相對(duì)較低，則僅在較大的時(shí)間延遲處觀察到電壓的變化。僅僅觀察到非常慢的轉(zhuǎn)換速率(但是仍然沒有由補(bǔ)償器102處理)作為電流電壓的變化，但是沒有觀察到具有合理的延遲時(shí)間的電流和延遲電壓之間的差。

這意味著輸出電壓V_OUT的高轉(zhuǎn)換速率導(dǎo)致邏輯1填充更靠近MSB的輸出字RA W_EST中的比特位置，輸出電壓V_OUT的低轉(zhuǎn)換速率導(dǎo)致邏輯1在輸出字RAW_EST中的填充比特位置更接近LSB。

在理想環(huán)境中，輸出字RAW_EST中的從LSB到最高有效位位置的所有位位置將用邏輯1填充，即用1的串填充。在存在噪聲的實(shí)際功率轉(zhuǎn)換器環(huán)境中，可能存在散布在LSB與具有邏輯1的最高有效位位置之間的一些比特位置中的邏輯0。

響應(yīng)發(fā)生器的后續(xù)處理解決了這種情況。

圖4展示轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的替代實(shí)施方案的框圖。該轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器通常以與圖3相同的方式工作，但是能夠修改所產(chǎn)生的響應(yīng)的不同間隔的檢測(cè)閾值，從而提供脈沖之間的的脈沖持續(xù)時(shí)間和時(shí)間間隔的調(diào)整。因此，HPF 462，延遲線464，差計(jì)算器466_1-m，比較器467 _0-m和閾值發(fā)生器468_m-0在功能上等效于圖3的HPF 362，延遲線364，差計(jì)算器366_1-m，比較器367_0-m和閾值發(fā)生器368_m-0的相應(yīng)特征。

除了與圖3共同的特征之外，圖4的轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器包含m+1個(gè)多路復(fù)用器469_0-m。多路復(fù)用器469_0-m的輸出連接到閾值發(fā)生器468_0-m的“波形數(shù)據(jù)”輸入。表示穩(wěn)態(tài)紋波的閾值的波形標(biāo)志被施加到多路復(fù)用器468_0-m的第一數(shù)據(jù)輸入。

對(duì)應(yīng)于塊的“初始脈沖條件結(jié)束的閾值”輸入WFM_INI的波形標(biāo)志從響應(yīng)發(fā)生器230施加到多路復(fù)用器468_0-m的第二數(shù)據(jù)輸入。對(duì)應(yīng)于塊的“附加脈沖條件”輸入WFM_ADD的波形標(biāo)志從響應(yīng)發(fā)生器230施加到多路復(fù)用器的第三數(shù)據(jù)輸入端。根據(jù)響應(yīng)控制的塊的“初始脈沖”輸入RSP_INI和“附加脈沖間隔”輸入RSP_ADD發(fā)生器230施加到多路復(fù)用器的控制輸入。

當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器處于穩(wěn)態(tài)操作，即在輸出電壓V_OUT上沒有檢測(cè)到回轉(zhuǎn)并且響應(yīng)發(fā)生器230不產(chǎn)生響應(yīng)時(shí)，表示穩(wěn)態(tài)紋波的閾值的波形特征通過多路復(fù)用器門控到閾值發(fā)生器的“波形數(shù)據(jù)”輸入，并且轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器460與第一轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器360相同地操作。

然而，當(dāng)檢測(cè)到輸出電壓V_OUT上的回轉(zhuǎn)并且響應(yīng)的參數(shù)由響應(yīng)發(fā)生器230確定時(shí)，響應(yīng)發(fā)生器230提供：波形標(biāo)志——其表示在塊的WFM_INI輸入處的“初始脈沖的結(jié)束”的閾值，其在多路復(fù)用器469_0-m的第二數(shù)據(jù)輸入處呈現(xiàn)；以及波形標(biāo)志——其代表用于塊的WFM_ADD輸入的“附加脈沖開始”條件的閾值，并且作為到多路復(fù)用器469_0-m的第三數(shù)據(jù)輸入。

當(dāng)響應(yīng)發(fā)生器230產(chǎn)生初始脈沖時(shí)，它將該塊的“初始脈沖”輸入RSP_INI設(shè)置為有效邏輯電平，從而以這樣的方式控制多路復(fù)用器469_0-m，使得表示“初始脈沖“條件選通到閾值發(fā)生器的”波形數(shù)據(jù)“輸入。因此，當(dāng)響應(yīng)產(chǎn)生器230產(chǎn)生初始脈沖時(shí)，閾值產(chǎn)生器468_0-m產(chǎn)生用于“初始脈沖結(jié)束”條件的閾值波形。

當(dāng)響應(yīng)發(fā)生器230處于產(chǎn)生附加恒定接通時(shí)間脈沖的階段時(shí)，其將塊的“附加脈沖間隔”輸入RSP_ADD設(shè)置為有效邏輯電平，從而以這樣的方式控制多路復(fù)用器，使得代表用于“附加脈沖的開始”條件的閾值的波形特征被門控到閾值發(fā)生器的“波形數(shù)據(jù)”輸入。因此，當(dāng)響應(yīng)發(fā)生器230中正在進(jìn)行附加脈沖間隔時(shí)，閾值發(fā)生器產(chǎn)生用于“附加脈沖的開始”條件的閾值波形。

轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器460的第二實(shí)施例提供用于為功率轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)態(tài)操作和瞬變響應(yīng)序列的不同間隔產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的閾值波形的能力。這種能力允許魯棒地檢測(cè)輸出電壓回轉(zhuǎn)，對(duì)初始脈沖的持續(xù)時(shí)間準(zhǔn)確地進(jìn)行運(yùn)行時(shí)間調(diào)整，以及修改后續(xù)恒定導(dǎo)通時(shí)間脈沖的連續(xù)組。

圖5展示轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的第三實(shí)施方案560的框圖，其在其“電壓”輸入處處理輸出電壓V_OUT且在其輸出處提供轉(zhuǎn)換速率的原始估計(jì)。通過具有用于穩(wěn)態(tài)紋波的閾值的運(yùn)行時(shí)間調(diào)整的能力，轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的該實(shí)現(xiàn)具有改進(jìn)的瞬變檢測(cè)性能。這允許隨時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)以例如考慮操作條件的變化，例如，溫度或組件的老化。

HPF 562、延遲線564、計(jì)算器566_1-m、比較器567_0-m和閾值產(chǎn)生器568_m-0，多路復(fù)用器569_m-0的特征在功能上等同于圖4的第二回轉(zhuǎn)速率檢測(cè)器460的相應(yīng)特征。

此外，轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器提供m+1個(gè)閾值波形估計(jì)器(TWE)570_m-0。閾值波形估計(jì)器的輸出WFM被連接作為多路復(fù)用器的第一數(shù)據(jù)輸入，從而提供表示穩(wěn)態(tài)紋波的閾值的波形標(biāo)志的更新，從而代替圖3和圖4中采用的先前常數(shù)值。

第一閾值波形估計(jì)器570₀的“信號(hào)”輸入INPo連接到高通濾波器562的輸出。剩余閾值波形估計(jì)器570_1-m的“信號(hào)”輸入INP_1-m連接到對(duì)應(yīng)差分的輸出計(jì)算器566_1-m。同步信號(hào)SYNC也被提供作為閾值波形估計(jì)器的輸入。來自響應(yīng)發(fā)生器的空閑信號(hào)IDL也作為輸入提供給每個(gè)閾值波形估計(jì)器570_1-m。

在功率轉(zhuǎn)換器的穩(wěn)定狀態(tài)期間，每個(gè)TWE處理在其“信號(hào)”輸入INP_m-o處的信號(hào)。穩(wěn)態(tài)操作由響應(yīng)發(fā)生器230的“空閑”輸出IDL指示。閾值波形估計(jì)器570_1-m在從同步脈沖取得的不同時(shí)間偏移處執(zhí)行在其“信號(hào)”輸入INP_m-o處的穩(wěn)態(tài)紋波的邊界的估計(jì)。

閾值波形估計(jì)器可以周期性地更新波形標(biāo)志，波形標(biāo)志表示在它們的“信號(hào)”輸入INP_m-o處的穩(wěn)態(tài)紋波的閾值，并且基于該估計(jì)來被計(jì)算。

這提供了表示穩(wěn)態(tài)紋波的閾值的波形標(biāo)志的運(yùn)行時(shí)更新的能力。實(shí)際上，如上所述，由于離散組件(例如，相電感器104 ₁-n和輸出電容器108)的老化和/或由于改變?nèi)鐪囟鹊牟僮鳁l件，輸出電壓V_OUT和差的穩(wěn)態(tài)波紋可以在功率轉(zhuǎn)換器操作時(shí)改變。

這種運(yùn)行時(shí)間調(diào)整能力使轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器的閾值裕度保持低水平——相對(duì)于電力轉(zhuǎn)換器的工作條件的運(yùn)行時(shí)間變化，從而提供檢測(cè)器的高靈敏度，同時(shí)確保檢測(cè)器的錯(cuò)誤觸發(fā)的低概率以及轉(zhuǎn)換速率的可靠原始估計(jì)。

檢測(cè)器的高靈敏度又允許早期檢測(cè)輸出電壓V_OUT擺動(dòng)并且因此對(duì)負(fù)載電流的快速變化的早期觸發(fā)響應(yīng)，從而減輕由于快速變化引起的輸出電壓V_OUT上的下沖和過沖負(fù)載電流。

對(duì)轉(zhuǎn)換速率的可靠估計(jì)允許對(duì)響應(yīng)序列參數(shù)的接近最佳選擇，其對(duì)輸出電壓V_OUT軌提供最小程度的過沖和下沖以及最小建立時(shí)間。

當(dāng)響應(yīng)發(fā)生器230產(chǎn)生響應(yīng)序列時(shí)，其使其“空閑”輸出IDL為無效邏輯電平，其指示功率轉(zhuǎn)換器不再處于穩(wěn)定狀態(tài)。利用來自IDL的該指示，閾值波形估計(jì)器不處理在它們的“信號(hào)”輸入INP處的信號(hào)，并且不更新它們的輸出WFM處的波形標(biāo)志。

現(xiàn)在將參考圖6描述示例性閾值波形估計(jì)器570，圖6中提供了多抽頭延遲線571。提供SYNC作為到多抽頭延遲線571的輸入。來自多抽頭延遲線的k個(gè)輸出連接到最小-最大采樣器574_{1_k}的“采樣”輸入。INP信號(hào)作為輸入提供給最小-最大采樣器。來自響應(yīng)發(fā)生器230的IDL信號(hào)也被連接作為最小-最大采樣器的輸入。IDL信號(hào)也被提供作為更新脈沖發(fā)生器572的輸入。更新脈沖發(fā)生器572的輸出連接到各個(gè)最小-最大采樣器574_{1_k}的“更新”輸入U(xiǎn)PD。來自最小-最大采樣器574_{1_k}的輸出連接到相應(yīng)加法器573_{1_k}的第一輸入。定義閾值余量的常數(shù)值±δ被提供給加法器的第二輸入。各個(gè)加法器的輸出作為標(biāo)志W(wǎng)FM_{1_k}提供給塊的輸出WFM。

現(xiàn)在將說明波形估計(jì)器570的操作。來自n相PWM 103的同步源的同步脈沖被施加到多抽頭延遲線571的輸入。來自多抽頭延遲線1301的k個(gè)輸出的對(duì)應(yīng)的延遲同步脈沖被呈現(xiàn)給最小-最大采樣器的“采樣”SMP輸入。如果脈沖到達(dá)最小-最大采樣器的SMP輸入，并且存在來自IDL輸入的有源邏輯，則最小-最大采樣器將施加到其“信號(hào)”INP輸入的信號(hào)的最大或最小估計(jì)鎖存到內(nèi)部保持緩沖器。如果在上升電壓檢測(cè)器226中采用閾值波形估計(jì)器，則最小-最大采樣器鎖存對(duì)輸入信號(hào)的最大值的估計(jì)。相應(yīng)地，如果在下降電壓檢測(cè)器228中使用閾值波形估計(jì)器，則最小-最大采樣器鎖存輸入信號(hào)的最小值的估計(jì)。多抽頭延遲線571的輸入與第一抽頭之間或兩個(gè)相鄰抽頭之間的延遲確定估計(jì)的閾值波形的時(shí)間分辨率。應(yīng)當(dāng)理解，該時(shí)間分辨率應(yīng)該與延遲線564的分辨率匹配。

如果在更新脈沖發(fā)生器572的IDL輸入處存在有效邏輯電平，則其在其輸出上提供周期性脈沖，其被施加到最小-最大采樣器的“更新”UPD輸入。當(dāng)脈沖到達(dá)最小-最大采樣器的UPD輸入時(shí)，它使最小-最大采樣鎖定到其輸出緩沖器的信號(hào)的最小或最大值的最近估計(jì)。它還重新開始最小或最大估計(jì)的過程。因此，這些脈沖的重復(fù)周期確定最小值或最小值最大采樣器的INP輸入處的最大值的估計(jì)時(shí)間間隔。

或者，如果IDL信號(hào)是無效邏輯電平，則最小-最大采樣器不執(zhí)行最小或最大估計(jì)，也不更新其輸出。

最小-最大采樣器574_1-k的輸出連接到添加閾值裕度±δ的加法器573_1-k。波形標(biāo)志被呈現(xiàn)在加法器的輸出處。如果在上升電壓檢測(cè)器226中使用閾值波形估計(jì)器，則閾值裕度是非負(fù)值+δ。如果在下降電壓檢測(cè)器228中使用閾值波形估計(jì)器，則余量是非正值-δ。

現(xiàn)在將參考圖7中所示的示例性最小-最大采樣器574來解釋最小-最大采樣器574_1-k的操作。

上升電壓檢測(cè)器226中使用的最小-最大采樣器和下降電壓檢測(cè)器228中使用的最小-最大采樣器之間的差異在下面對(duì)最小-最大采樣器的描述中指出。最小-最大采樣器用于閾值波形估計(jì)器(圖6)，并提供在其輸入端的信號(hào)的最小或最大值的跟蹤和鎖存。

到達(dá)的INP信號(hào)被施加到第一樣本保持緩沖器775的輸入端和第一輸入端。比較器776的第二輸入端連接到第一樣本保持緩沖器的輸出端。比較器776的輸出又連接到與門777的第一輸入端。與門777的第二和第三輸入端分別連接到IDL輸入端和SMP輸入端。與門的輸出又連接到采樣保持緩沖器775的“采樣”輸入。采樣保持緩沖器775的輸出連接到第二采樣保持緩沖器778的輸入。第二樣本保持緩沖器被提供作為來自最小-最大采樣器574的輸出OUT。“更新”UPD輸入連接到第二樣本駐留緩沖器778的“樣本”輸入，并且作為對(duì)或門779的第一輸入?；蜷T的第二輸入是通過反相器780提供的IDL信號(hào)的反相形式?；蜷T的輸出連接到第一采樣保持緩沖器775的“復(fù)位”輸入。

現(xiàn)在將參考到達(dá)的INP信號(hào)的值來說明最小-最大樣本574的操作。將INP的值施加到第一采樣保持緩沖器775的輸入。將到達(dá)的INP值與在其輸出處呈現(xiàn)的采樣保持緩沖器中的鎖存值進(jìn)行比較。比較器的操作的性質(zhì)將取決于最小-最大采樣器是作為最大還是最大采樣操作，即，它是用于上升電壓檢測(cè)器還是下降電壓檢測(cè)器。

如果最小-最大采樣器574在上升電壓檢測(cè)器226中使用，則當(dāng)INP信號(hào)的值大于鎖存值時(shí)，比較器776輸出有效邏輯電平。如果在下降電壓檢測(cè)器228的實(shí)施例中使用最小-最大采樣器，則當(dāng)INP信號(hào)的值小于第一采樣和保持中的鎖存值時(shí)，比較器776輸出有效邏輯電平。

當(dāng)比較器的輸出具有有效邏輯電平并且IDL信號(hào)也有效并且有效采樣脈沖到達(dá)時(shí)，采樣脈沖通過AND門并且被施加到采樣保持緩沖器775的“采樣”輸入端。

如果在上升電壓檢測(cè)器226中使用最小-最大采樣器574，則僅在其電平高于已經(jīng)被采樣保持緩沖器775鎖存的電平的情況下才提供輸入信號(hào)的鎖存。換句話說，最小-最大采樣器574跟蹤其輸入INP處的最大值。

如果在下降電壓檢測(cè)器228中使用最小-最大采樣器574，則僅在其電平低于已經(jīng)被采樣保持緩沖器775鎖存的電平的情況下才提供輸入信號(hào)的鎖存。換句話說，最小-最大采樣器跟蹤其“信號(hào)”輸入INP處的最小值。如果有效脈沖到達(dá)最小-最大采樣器的“更新”輸入U(xiǎn)PD，則第一采樣保持緩沖器的內(nèi)容被鎖存到第二采樣保持緩沖器778中，從而以受控方式提供輸出OUT。同時(shí)，第一個(gè)采樣保持緩沖器被復(fù)位。

當(dāng)IDL信號(hào)無效時(shí)，最小-最大樣本被有效地禁用，并且采樣保持緩沖器的內(nèi)容被重置為用于最大或最小估計(jì)的下一個(gè)時(shí)間間隔的初始值。

應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)用于上升電壓檢測(cè)器226中時(shí)，初始值是采樣保持緩沖器的動(dòng)態(tài)范圍的下限，并且在用于下降電壓檢測(cè)器228的情況下，是對(duì)應(yīng)于采樣保持緩沖器的動(dòng)態(tài)范圍的上限。

現(xiàn)在將參照?qǐng)D8解釋響應(yīng)發(fā)生器230的操作。響應(yīng)發(fā)生器基于來自上升電壓檢測(cè)器226和下降電壓檢測(cè)器228的轉(zhuǎn)換速率EST_RS和EST_FL的一系列原始估計(jì)的聯(lián)合處理來檢測(cè)輸出電壓V_OUT上的瞬變的開始。

如果檢測(cè)到瞬變，則選擇瞬變緩解響應(yīng)的初始參數(shù)，并且由響應(yīng)產(chǎn)生器230產(chǎn)生由這些參數(shù)定義的響應(yīng)。當(dāng)產(chǎn)生瞬變減緩響應(yīng)時(shí)，消隱或注入的定時(shí)參數(shù)可以基于轉(zhuǎn)換速率的原始估計(jì)的結(jié)果來調(diào)整脈沖的時(shí)序參數(shù)，例如脈沖的持續(xù)時(shí)間和脈沖之間的時(shí)間間隔。響應(yīng)發(fā)生器230還可以為瞬變減輕響應(yīng)的不同間隔(如圖4和5中所采用的)提供上升電壓檢測(cè)器226和下降電壓檢測(cè)器228的閾值。

來自下降瞬變檢測(cè)器的下降轉(zhuǎn)換速率EST_FL的原始估計(jì)被提供給第一序列參數(shù)選擇器883。第一序列參數(shù)選擇器是消隱序列參數(shù)選擇器。如果檢測(cè)到有效的下降斜率(即上升瞬變)，則來自消隱序列參數(shù)選擇器的“檢測(cè)器有效”輸出VAL_FL被設(shè)置為有效。該輸出VAL_FL被提供給消隱序列發(fā)生器。輸出VAL_FL也提供給注入序列生成器。

來自上升瞬變檢測(cè)器的上升回轉(zhuǎn)速率EST_RS的原始估計(jì)被提供給第二序列參數(shù)選擇器882。第二序列參數(shù)選擇器是注入序列參數(shù)選擇器。如果檢測(cè)到有效的上升瞬變速率(即上升瞬變)，則來自消隱序列參數(shù)選擇器的“檢測(cè)器有效”輸出VAL_RS被設(shè)置為有效。該輸出VAL_RS被提供給消隱序列發(fā)生器，其又產(chǎn)生先前描述的BLN信號(hào)。輸出VAL_RS也提供給注入序列生成器。

消隱序列參數(shù)883的選擇器和注入序列參數(shù)882的選擇器適當(dāng)?shù)鼐哂蓄愃频慕Y(jié)構(gòu)，并且現(xiàn)在將參考如圖9所示的序列參數(shù)選擇器的第一實(shí)施方式來解釋。

序列參數(shù)檢測(cè)器基于對(duì)來自上升電壓檢測(cè)器226和下降電壓檢測(cè)器228的轉(zhuǎn)換速率的一系列原始估計(jì)的聯(lián)合處理，檢測(cè)輸出電壓V_OUT上的瞬變。如果檢測(cè)到瞬變，則序列參數(shù)的選擇器提供在其輸出瞬變緩解響應(yīng)的初始參數(shù)和對(duì)于上升電壓檢測(cè)器226和下降電壓檢測(cè)器228(如圖4，5中所采用的)的閾值，用于瞬變緩解相應(yīng)的不同間隔。

序列參數(shù)檢測(cè)器接收m+1位二進(jìn)制字作為輸入，m+1位二進(jìn)制字表示轉(zhuǎn)換速率的原始估計(jì)。該輸入被用作多抽頭延遲線992的輸入和第一零比較器993₀的輸入。來自延遲線992的輸出連接到另外的零比較器993_1-k的輸入。來自零比較器的輸出被提供為與門994的輸入。與門1602的輸出連接到該塊的“檢測(cè)器有效”輸出VAL_(RS/FL)。

RAW_EST值還被提供給指數(shù)單元995，指數(shù)單元995的輸出連接到數(shù)據(jù)庫1603的“索引”輸入。數(shù)據(jù)庫1603的“啟用”輸入連接到塊的輸入IDL。

在操作中，輸入字(RAW_EST)以及來自多抽頭延遲線的q個(gè)輸出的延遲字各自與零比較器比較，為非零。如果在零比較器的輸入端存在非零字，則它輸出有效邏輯電平。

來自零比較器的所有輸出由與門組合，該與門在塊的“檢測(cè)器有效”輸出VAL_(RS/FL適當(dāng))處設(shè)置有效邏輯電平，如果塊的“檢測(cè)器”輸入EST_RS和所有的延遲字是非零的。指數(shù)單元輸出具有有效邏輯電平為1的最高有效位的位置。該位置用作數(shù)據(jù)庫996的“索引”輸入。如果IDL信號(hào)具有有效邏輯電平，則對(duì)應(yīng)于在“索引”輸入處的值從數(shù)據(jù)庫獲取并出現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫的輸出處。如果IDL具有無效邏輯電平，則來自數(shù)據(jù)庫的輸出不變。當(dāng)選擇器用于消隱序列參數(shù)時(shí)，來自數(shù)據(jù)庫的輸出是：PRM_DET_INI_BLN，PRM_DET_ADD_BLN，MSK_BLN，PRM_RSP_BLN。當(dāng)選擇器用于注入序列參數(shù)時(shí)，輸出為PRM_DET_INI JNJ，PRM_DET_ADD_INJ，MSK_INJ,PRM_RSP_INJ。

參數(shù)響應(yīng)選擇器882,883的功能是基于轉(zhuǎn)換速率的原始估計(jì)來確定是否需要瞬變響應(yīng)。參數(shù)響應(yīng)選擇器還確定響應(yīng)的程度。然后采用序列發(fā)生器884,885來確定響應(yīng)的序列。第一序列發(fā)生器884用于消隱脈沖，第二序列發(fā)生器885用于注入脈沖。

如果消隱序列發(fā)生器884沒有產(chǎn)生響應(yīng)序列，則“忙”輸出BSY_BLN被設(shè)置為無效邏輯電平。類似地，如果注入序列生成器885沒有生成響應(yīng)序列，則“忙”輸出BSY_INJ被設(shè)置為無效邏輯電平。

利用由反相器886，反相器887和與門888實(shí)現(xiàn)的邏輯功能，確定如前所述的“空閑”輸出IDL信號(hào)。因此，當(dāng)兩個(gè)序列發(fā)生器都不產(chǎn)生響應(yīng)時(shí)，IDL信號(hào)是有效的，并且當(dāng)任一序列發(fā)生器產(chǎn)生響應(yīng)時(shí)，IDL信號(hào)為低。

當(dāng)響應(yīng)正在進(jìn)行時(shí)，相應(yīng)選擇器882,883的“相位掩?！敝礛SK_BLN或MSK_JNJ控制各個(gè)組的與門889_1-n+1,890_1-n+1。

每個(gè)序列選擇器的輸出PRM_RSP_INJ/BLN控制由后續(xù)相應(yīng)序列生成器884,885生成的響應(yīng)的定時(shí)參數(shù)。更具體地，當(dāng)響應(yīng)正在進(jìn)行時(shí)，其提供其脈沖間隔的持續(xù)時(shí)間。

如果沒有響應(yīng)正在進(jìn)行并且“檢測(cè)器有效”輸出VAL_RS/FL變?yōu)橛行?，則相應(yīng)的序列發(fā)生器884,885從無效邏輯電平切換到有效邏輯電平，則序列發(fā)生器開始以從“響應(yīng)參數(shù)”輸出PRM_RSP_BLN/INJ提供給序列發(fā)生器的參數(shù)來產(chǎn)生響應(yīng)序列。

當(dāng)響應(yīng)正在進(jìn)行時(shí)，序列發(fā)生器將其“忙”輸出BSY_BLN/INJ設(shè)置為有效邏輯電平。

由于忙輸出有效，IDL變?yōu)闊o效，這防止：“響應(yīng)參數(shù)”輸出PRM_RSP_BLN/INJ，“相位掩碼”輸出MSK_BLN/INJ“初始脈沖條件結(jié)束的閾值”輸出PRM_DET_INI_BLN/INJ和“附加脈沖條件開始的閾值”輸出序列參數(shù)選擇器882,883的PRM DET ADD BLN/INJ從響應(yīng)期間改變。

兩個(gè)序列發(fā)生器是互鎖的，使得當(dāng)來自一個(gè)的“忙”輸出BSY_BLN/INJ存在于一個(gè)序列發(fā)生器上時(shí)，相應(yīng)的使能輸入ENA_NJ/BLN在另一個(gè)序列發(fā)生器處保持為低。這防止一個(gè)序列生成器在由另一序列生成器生成的響應(yīng)的同時(shí)生成響應(yīng)。

當(dāng)序列發(fā)生器產(chǎn)生初始消隱/注入脈沖時(shí)，它將其在轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器中采用的其“初始脈沖”輸出INI_BLN/INJ設(shè)置為輸入RSP_INI。當(dāng)VAL_RS/FL輸出改變時(shí)，即轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器檢測(cè)到輸出電壓V_OUT充分響應(yīng)時(shí)，序列發(fā)生器調(diào)整初始脈沖的持續(xù)時(shí)間。

當(dāng)序列發(fā)生器884,885產(chǎn)生附加脈沖間隔時(shí)，它設(shè)置其“附加脈沖間隔”輸出ADD_BLN/INJ，從而對(duì)相應(yīng)的瞬變電壓檢測(cè)器中的多路復(fù)用器提供控制。

來自塊的“用于開始附加脈沖條件的閾值”輸出PRM_DET_ADD_BLN/INJ的波形標(biāo)志作為輸入WFM_ADD通過圖5中的多路復(fù)用器570_0-m施加到閾值發(fā)生器。

當(dāng)“檢測(cè)器有效”輸出VAL_RS/FL處的邏輯電平變?yōu)橛行r(shí)，每個(gè)序列發(fā)生器產(chǎn)生附加脈沖(消隱/注入)。當(dāng)序列參數(shù)的選擇器檢測(cè)到輸出電壓V_OUT由于初始消隱/注入脈沖的持續(xù)時(shí)間不足和/或由于變化的負(fù)載電流的復(fù)雜軌跡而繼續(xù)增加/下降時(shí)，發(fā)生這種情況。

當(dāng)消隱或注入響應(yīng)正在進(jìn)行時(shí)，來自序列發(fā)生器884,885的“脈沖”輸出PUL_BLN/INJ的初始和附加脈沖以及來自序列選擇器884,885的“相位掩模”輸出MSK_BLN/INJ的掩碼參數(shù)被施加到相應(yīng)組的與門889_1-n+1或890_1-n+1的輸入，從而提供對(duì)功率轉(zhuǎn)換器相位的選擇性控制。

圖10是示出序列參數(shù)的選擇器的可能的第二示例1091的框圖。與序列參數(shù)的選擇器的第一實(shí)施方式(圖9)相比，其具有改進(jìn)的瞬變檢測(cè)特性。

與先前實(shí)施例的不同之處在于，m+1位輸出字，其表示在塊的“檢測(cè)器”輸入端EST_RS處的來自瞬變電壓檢測(cè)器226,228的轉(zhuǎn)換速率EST_RS/FL的原始估計(jì)，來自多抽頭延遲線1092的g個(gè)輸出的字各自相應(yīng)地應(yīng)用于指數(shù)單元1095_0-g的輸入和群體單元1097_0-g的輸入。指數(shù)單元的輸出由系數(shù)乘法器1099_0-g進(jìn)行縮放。群體單元1097_0-g的系數(shù)乘法器和輸出的輸出分別連接到比較器1094_0-g的第一和第二輸入。比較器的輸出被連接作為與門1096的q+1個(gè)輸入。

對(duì)于輸入字以及來自多抽頭延遲線1092的q個(gè)輸出的每個(gè)延遲字的這種實(shí)現(xiàn)，計(jì)算兩個(gè)度量：具有有效邏輯電平的最高有效位的位置由指數(shù)單元1095_0-q計(jì)算，其被解釋為對(duì)應(yīng)字的轉(zhuǎn)換速率估計(jì)；以及具有有效邏輯電平的位位置的數(shù)量由總體單元1097_0-q計(jì)算，其被解釋為相應(yīng)轉(zhuǎn)換速率估計(jì)的置信度的測(cè)量。

在所有情況下，指數(shù)單元的輸出處的值大于或等于相應(yīng)的總體單元的輸出處的值。這兩個(gè)值之間的差隨著估計(jì)的置信度增加而減小。用系數(shù)乘法器1098通過范圍{0-1}中的系數(shù)來縮放指數(shù)單元的輸出處的值。來自系數(shù)乘法器的輸出的縮放值通過比較器1099_0-q與相應(yīng)的群體單元的輸出處的值進(jìn)行比較。

如果來自系數(shù)乘法器的輸出的值低于來自總體單元的輸出的值，則相應(yīng)的比較器的輸出被設(shè)置為有效邏輯電平。來自比較器的所有輸出由與門組合。

在系數(shù)乘法器中的系數(shù)的較高值的情況下，如果用有效邏輯電平填充更多的比特位置，則將比較器設(shè)置為有效邏輯電平，因此轉(zhuǎn)換速率的原始估計(jì)中的結(jié)果更可靠。在系數(shù)乘法器中的系數(shù)的較低值的情況下，如果用有效邏輯電平填充較少的比特位置，則將比較器設(shè)置為有效邏輯電平，因此轉(zhuǎn)換速率的原始估計(jì)中的結(jié)果較不可靠。

現(xiàn)在將參考圖11中所示的通用序列生成器來描述消隱序列生成器和注入序列生成器。序列發(fā)生器產(chǎn)生具有用于脈沖持續(xù)時(shí)間和從消隱/注入序列參數(shù)提供的脈沖之間的間隔的定時(shí)參數(shù)的瞬變緩解響應(yīng)。序列產(chǎn)生器還執(zhí)行瞬變緩解響應(yīng)的定時(shí)參數(shù)的運(yùn)行時(shí)調(diào)整。

該塊的“主檢測(cè)器有效”輸入M_VAL(圖8中的VAL_RS/VAL_FL)連接到第一正沿檢測(cè)器1101的輸入。正沿檢測(cè)器1101的輸出連接到第一與門1102。第一與門1102的第一輸入連接到塊的“啟用”輸入ENA_(圖8中的ENA_BLN/ENA_INJ)。第一與門1102的輸出連接到第一定時(shí)器1104的“開始”輸入。第一定時(shí)器1104的輸出連接到第二與門1103的第一輸入。第二與門的第二輸入1103連接到塊的“輔助檢測(cè)器有效”輸入S_VAL(用于序列發(fā)生器884的VAL_FL和用于圖8中的序列發(fā)生器885的VAL_RS)。第二與門1103的輸出連接到第一定時(shí)器1104的“停止”輸入。第一定時(shí)器的“時(shí)間間隔”輸入連接到“初始脈沖持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_INI，它是塊的“響應(yīng)參數(shù)”輸入PRM_RSP_(BLN/INJ)的一部分。第一定時(shí)器的輸出還連接到第一或門1123的第二輸入，第二或門1115的第一輸入，塊的“初始脈沖”輸出INIJBLN/INJ)和第一負(fù)沿檢測(cè)器1105。負(fù)沿檢測(cè)器1105的輸出連接到第二定時(shí)器1106的“開始”輸入。第二定時(shí)器1106的“時(shí)間間隔”輸入連接到“初始保護(hù)間隔持續(xù)時(shí)間“信號(hào)T_GRD，其是提供給塊的”響應(yīng)參數(shù)”輸入PRM_RSP_(BLN/INJ)的一部分。第二定時(shí)器1106的輸出連接到第二或門1115的第二輸入端和第二負(fù)沿檢測(cè)器1109的輸入端。第二負(fù)沿檢測(cè)器1109的輸出連接到第二或門1115的“開始”輸入端。第三定時(shí)器1110的“時(shí)間間隔”輸入連接到也是該塊的“響應(yīng)參數(shù)”輸入PRM_RSP_(BLN/INJ)的一部分的“附加脈沖間隔持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_ADD。第三定時(shí)器的輸出連接到第二或門1721的第三輸入，第三與門1117的第三輸入，塊的“附加脈沖間隔”輸出ADD_(BLN/INJ)和第三負(fù)沿檢測(cè)器1112。負(fù)沿檢測(cè)器11112的輸出連接到第三或門1113的第一輸入。第三或門1113的輸出連接到第四定時(shí)器的“開始”輸入。第四定時(shí)器1114的“時(shí)間間隔”輸入連接到“穩(wěn)定間隔持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_STB，該信號(hào)也被提供作為該塊的“響應(yīng)參數(shù)”輸入PRM_RSP_(BLN/INJ)的一部分。第四定時(shí)器的輸出連接到第二或門1115的第四輸入和第四與門111的第二輸入。第四與門的輸出連接到第三或門的第二輸入第二或門1123的輸出通過第一反相器1108連接到與門1102的第三輸入。另外，第二或門1115的輸出從所述塊提供“忙”輸出BSY_(BLN/INJ)塊。

塊的“主檢測(cè)器有效”輸入M_VAL和“補(bǔ)充檢測(cè)器有效”輸入VAL_FL分別連接到第四或門1107的第一和第二輸入。第四或門的輸出連接到第四與門1111的第一輸入。

塊的“主檢測(cè)器有效”輸入也連接到第三與門1117的第二輸入。第三與門的輸出通過第二正沿檢測(cè)器1119傳遞到第五定時(shí)器的“開始”輸入1120。

第五定時(shí)器的“時(shí)間間隔”輸入連接到“附加脈沖持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_ADD PUL，其也是“響應(yīng)參數(shù)”輸入PRM_RSP_INJ的一部分。第五定時(shí)器的輸出連接到第五或門1118的第二輸入，第一或門1115的第一輸入和第四負(fù)沿檢測(cè)器1121的輸入。

第一或門的輸出提供“脈沖”輸出PUL_(BLN/INJ)。第四負(fù)沿檢測(cè)器1121的輸出連接到第六定時(shí)器1122的“開始”輸入。第六定時(shí)器1122的“時(shí)間間隔”輸入連接到“附加保護(hù)間隔持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_ADD_GRD，也是塊的“響應(yīng)參數(shù)”輸入PRM_RSP_(BLN/INJ)的一部分。第六定時(shí)器1122的輸出連接到第五或門1118的第二輸入。第五或門的輸出通過第二反相器1116，并連接到第三AND門1117的第一輸入。

在“主檢測(cè)器有效”輸入M_VAL處從無效邏輯電平到有效邏輯電平的轉(zhuǎn)變，如果有效邏輯電平被施加到“使能”輸入端，第一正沿檢測(cè)器1101產(chǎn)生傳播通過第一與門1102的信號(hào)ENA和第一與門1102的第三輸入端。該傳播信號(hào)被施加到第一定時(shí)器1104的“開始”輸入端，并使第一定時(shí)器1104產(chǎn)生具有有效邏輯電平的初始脈沖，并且具有由“初始脈沖持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_JNI。

如果在第一定時(shí)器1104的輸出處存在有效邏輯電平，則來自“輔助檢測(cè)器有效”輸入S_VAL的信號(hào)通過第二與門1103傳播到第一定時(shí)器1104的“停止”輸入。在“停止“輸入使第一定時(shí)器1104停止產(chǎn)生初始脈沖并使其輸出為無效(也稱為非激活,inactive)邏輯電平。

換句話說，如果塊在其“使能”輸入M_VAL處被使能有效邏輯電平，并且其不產(chǎn)生響應(yīng)序列，則在塊的“主檢測(cè)器有效”輸入處的有效邏輯電平開始產(chǎn)生具有由“初始脈沖持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_INT定義的最大持續(xù)時(shí)間的初始脈沖。當(dāng)產(chǎn)生初始脈沖時(shí)，其可以由塊的“輔助檢測(cè)器有效”輸入S_VAL處的有效邏輯電平中斷。

在第一定時(shí)器1104的輸出處的有效邏輯電平在第一或門1123的第二輸入處的塊的“初始脈沖”輸出INI_(BLN/INJ)處設(shè)置有效邏輯電平，并且因此在“脈沖”輸出PUL_(BLN/INJ)，以及在第二或門1115的第一輸入處設(shè)置有效邏輯電平，并且作為結(jié)果在該塊的“忙”輸出BSY_(BLN/INJ)設(shè)置有效邏輯電平。初始脈沖作為對(duì)檢測(cè)到的輸出電壓V _OUT上的瞬變的開始的即時(shí)響應(yīng)而產(chǎn)生。初始脈沖的最大持續(xù)時(shí)間由“初始脈沖持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_JNI確定。當(dāng)產(chǎn)生初始脈沖時(shí)，它可以由塊的“輔助檢測(cè)器有效”輸入S_VAL處的有效邏輯電平中斷。

在初始脈沖結(jié)束時(shí)，即在第一定時(shí)器1104的輸出從有效邏輯電平轉(zhuǎn)換到無效邏輯電平時(shí)，第一負(fù)沿檢測(cè)器1105產(chǎn)生施加到第二定時(shí)器1106的“開始”輸入的信號(hào)并且使得第二定時(shí)器1106在其輸出處生成具有有效邏輯電平的初始保護(hù)間隔，并且具有由“初始保護(hù)間隔持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T GRD定義的持續(xù)時(shí)間，該持續(xù)時(shí)間連接到第二定時(shí)器1106的“時(shí)間間隔”輸入第二定時(shí)器1106。因此，初始保護(hù)間隔在初始脈沖之后開始。在該塊的脈沖輸出處在該間隔中不產(chǎn)生脈沖，并且不提供對(duì)塊輸入的反應(yīng)。該間隔對(duì)于在切換到響應(yīng)的附加脈沖間隔之前等待由初始脈沖引起的輸出電壓V_OUT處的瞬變過程是必要的。

第二定時(shí)器1106的輸出處的有效邏輯電平在第二或門1115的第二輸入處設(shè)置有效邏輯電平，并且因此在該塊的“忙”輸出BSY_BLN處設(shè)置有效邏輯電平。

在初始保護(hù)間隔結(jié)束時(shí)，即在第二定時(shí)器1106的輸出處于從有效邏輯電平到無效邏輯電平的轉(zhuǎn)變時(shí)，第二負(fù)沿檢測(cè)器1109產(chǎn)生施加到第三定時(shí)器1106的“開始”輸入的信號(hào)。并使得第三定時(shí)器1110在其輸出處生成具有有效邏輯電平的附加脈沖間隔，并且具有由連接到第三定時(shí)器的“時(shí)間間隔”輸入的“附加脈沖間隔持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_ADD定義的持續(xù)時(shí)間因此，附加脈沖間隔在初始保護(hù)間隔之后開始。在該間隔期間，產(chǎn)生補(bǔ)償由初始脈沖提供的暫時(shí)緩解效應(yīng)的缺乏的附加脈沖。

在第三定時(shí)器1110的輸出處的有效邏輯電平,在塊的“附加脈沖間隔”輸出ADD_BLN處和第二或門1115的第三輸入處設(shè)置有效邏輯電平，并且作為結(jié)果在塊的“忙”輸出BSY_BLN處設(shè)置有效邏輯電平。

當(dāng)另外的脈沖間隔正在進(jìn)行時(shí)，在第三定時(shí)器1110的輸出處存在有效邏輯電平，并且因此在第三與門1117的第三輸入處存在有效邏輯電平。如果在第三AND門1117的第一輸入處具有有效邏輯電平，則來自“主檢測(cè)器有效”輸入M_VAL的信號(hào)通過第三AND門1117傳播到第二正沿檢測(cè)器1119的輸入。當(dāng)?shù)谌鼳ND門1173的輸出將其邏輯電平從無效變?yōu)橛行В诙貦z測(cè)器1119產(chǎn)生施加到第五定時(shí)器1120的“開始”輸入端的信號(hào)，并使第五定時(shí)器1120在其輸出端產(chǎn)生具有有效邏輯電平的附加脈沖，其持續(xù)時(shí)間由連接到第五定時(shí)器1120的“時(shí)間間隔”輸入的“附加脈沖持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_ADD_PUL限定。作為對(duì)塊的“主檢測(cè)器有效”輸入M_VAL處的有效邏輯電平的響應(yīng)，產(chǎn)生附加脈沖。它們旨在補(bǔ)償對(duì)初始脈沖產(chǎn)生的瞬變緩解效應(yīng)的缺乏。

在第五定時(shí)器1120的輸出處的有效邏輯電平，在第一或門1123的第二輸入處設(shè)置有效邏輯電平，并且因此在該塊的“脈沖”輸出處設(shè)置有效邏輯電平。

在附加脈沖結(jié)束時(shí)，即在第五定時(shí)器1120的輸出從有效邏輯電平轉(zhuǎn)換到無效邏輯電平時(shí)，第四負(fù)沿檢測(cè)器1121產(chǎn)生施加到第六定時(shí)器的“開始”輸入的信號(hào)，并使第六定時(shí)器1122在其輸出處生成具有有效邏輯電平的附加保護(hù)間隔，并且附加保護(hù)間隔的持續(xù)時(shí)間由第六定時(shí)器1122的“時(shí)間間隔”輸入處的“附加保護(hù)間隔持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_ADD_GRD限定。因此，初始保護(hù)間隔在初始脈沖之后開始。在該間隔中在塊的“脈沖”輸出處不產(chǎn)生脈沖，并且不提供對(duì)塊輸入的反應(yīng)。該間隔是在可以產(chǎn)生下一個(gè)附加脈沖之前等待由附加脈沖引起的輸出電壓V_OUT的瞬變過程。

當(dāng)既不產(chǎn)生附加脈沖也不進(jìn)行附加保護(hù)間隔時(shí)，通過第五或門1118和第二反相器1116在第三與門1117的第一輸入端設(shè)置有效邏輯電平。當(dāng)產(chǎn)生附加脈沖或附加保護(hù)間隔正在進(jìn)行兩者任一發(fā)生時(shí)，在第三與門1117的第一輸入端設(shè)置無效邏輯電平，防止對(duì)塊的“主檢測(cè)器有效”輸入M_VAL處的電平變化做出反應(yīng)。換句話說，在附加脈沖間隔期間，第五定時(shí)器1120和第六定時(shí)器1122的所述布置響應(yīng)于塊的“主檢測(cè)器有效”輸入M_VAL處的有效邏輯電平而提供附加脈沖，所述附加脈沖之后是附加保護(hù)間隔。

在附加脈沖間隔結(jié)束時(shí)，即在第三定時(shí)器1110的輸出從有效邏輯電平到無效邏輯電平轉(zhuǎn)變時(shí)，第三負(fù)沿檢測(cè)器1112產(chǎn)生通過第三或門1113的信號(hào)，并且施加到第四定時(shí)器1114的“開始”輸入。這使得第四定時(shí)器1114在其輸出處以及由“穩(wěn)定間隔持續(xù)時(shí)間”信號(hào)T_STB定義的持續(xù)時(shí)間產(chǎn)生具有有效邏輯電平的穩(wěn)定間隔。因此，穩(wěn)定間隔在附加脈沖間隔之后開始。在該塊的“脈沖”輸出PUL BLN/INJ處，在該間隔中不產(chǎn)生脈沖。

當(dāng)在第四定時(shí)器1114的輸出處存在有效邏輯電平時(shí)，來自塊的“主檢測(cè)器有效”輸入M_VAL和“補(bǔ)充檢測(cè)器有效”輸入S_VAL的信號(hào)通過第四或門1107，通過第四與門1111并且通過第三或門1113，到達(dá)第四定時(shí)器1114的“開始”輸入。在第四定時(shí)器1114的“開始”輸入處的有效邏輯電平重新啟動(dòng)第四定時(shí)器1114。換句話說，如果穩(wěn)定間隔正在進(jìn)行，塊的“主檢測(cè)器有效”輸入M_VAL處或塊的“輔助檢測(cè)器有效”S_VAL處的有效邏輯電平重新啟動(dòng)第四定時(shí)器1114，并將穩(wěn)定間隔延長穩(wěn)定間隔持續(xù)時(shí)間。這使得穩(wěn)定間隔從兩個(gè)檢測(cè)器有效輸入變?yōu)闊o效的時(shí)刻開始完成設(shè)定的持續(xù)時(shí)間。該間隔是等待由負(fù)載電流的變化和所產(chǎn)生的響應(yīng)脈沖引起的輸出電壓V_OUT的瞬變過程。該間隔持續(xù)直到輸出電壓V_OUT穩(wěn)定，即，沒有任何轉(zhuǎn)換速率檢測(cè)器觸發(fā)。

第四定時(shí)器1114的輸出處的有效邏輯電平在第二或門1115的第四輸入處設(shè)置有效邏輯電平，并且因此在該塊的“忙”輸出BSY_(BLN/INJ)處設(shè)置有效邏輯電平。

當(dāng)響應(yīng)正在進(jìn)行時(shí)，或者換句話說，當(dāng)初始脈沖，初始保護(hù)間隔，附加脈沖間隔或穩(wěn)定間隔中的任何一個(gè)正在進(jìn)行時(shí)，塊的第二或門1115的輸出和“忙”輸出BSY_(BLN/INJ)被設(shè)置為有效邏輯電平,。第二或門1115的輸出被第一反相器1108反相并被施加到第一與門1102的第三輸入，從而防止當(dāng)電流響應(yīng)序列或V_OUT建立過程進(jìn)行時(shí)，初始脈沖和響應(yīng)序列重新啟動(dòng)進(jìn)展。

當(dāng)產(chǎn)生初始脈沖或產(chǎn)生附加脈沖時(shí)，塊的輸出PUL_(BLN/INJ)被設(shè)置為有效邏輯電平。

作為對(duì)所述序列發(fā)生器(當(dāng)其連接作為注入序列發(fā)生器時(shí))響應(yīng)于增加的負(fù)載電流的所述行為的說明，圖12給出了負(fù)載電流和輸出電壓V_OUT以及序列發(fā)生器的輸入和輸出處的采樣信號(hào)的波形。

圖13A是示出可以在序列發(fā)生器1100中使用的示例性正沿檢測(cè)器的框圖。將正沿檢測(cè)器的輸入施加到延遲元件1330和與門1332的輸入。延遲元件由反相器1334反相并提供給與門1332的另一輸入端。應(yīng)當(dāng)理解，到達(dá)正沿檢測(cè)器的輸入端的邏輯高脈沖產(chǎn)生正沿脈沖，該邊沿脈沖通常與脈沖的到達(dá)一致(允許通過與門1332的傳播延遲)。還將理解，正沿脈沖持續(xù)時(shí)間等于由延遲元件1330提供的延遲。

圖13B是示出可以在序列發(fā)生器1100中使用的示例性負(fù)沿檢測(cè)器的框圖。負(fù)沿檢測(cè)器的輸入被施加到延遲元件1340和反相器1344的輸入。來自延遲元件和反相器被提供給與門1342。應(yīng)當(dāng)理解，在負(fù)沿檢測(cè)器的輸入處從高到低的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生負(fù)沿脈沖，其通常與脈沖的結(jié)束重合(允許通過與門1342的傳播延遲)。還將理解，負(fù)沿脈沖持續(xù)時(shí)間等于由延遲元件1340提供的延遲。

示例性脈沖組合器236在圖14中示出。它將來自n相脈沖寬度調(diào)制器103的輸出的各個(gè)PWM脈沖與來自響應(yīng)發(fā)生器230的各個(gè)消隱或注入脈沖進(jìn)行組合，并將切換輸出SW提供給相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器111。

更具體地，PWM信號(hào)被施加到第一與門1482的一個(gè)輸入和第一或門1483的輸入。來自響應(yīng)發(fā)生器230的輸出INJ的注入脈沖被施加到與門1482的第二輸入和或門1903的第二輸入。因此，僅當(dāng)INJ值和PWM值均為高時(shí)，與門1482的輸出為高，而如果INJ值或PWM值為高，或門的輸出為高。

與門1482的輸出連接到計(jì)數(shù)器1486的“向上計(jì)數(shù)”輸入。計(jì)數(shù)器由時(shí)鐘發(fā)生器1484提供的時(shí)鐘信號(hào)CL計(jì)時(shí)。因此，每當(dāng)INJ脈沖以PWM脈沖到達(dá)時(shí)，計(jì)數(shù)器增量。這是為了確保當(dāng)去除PWM脈沖時(shí)，組合器將知道由于計(jì)數(shù)器保持INJ脈沖存在的持續(xù)時(shí)間而需要額外的脈沖持續(xù)時(shí)間。應(yīng)當(dāng)理解，可用于記錄INJ脈沖在計(jì)數(shù)器中的持續(xù)時(shí)間的分辨率取決于計(jì)數(shù)器的范圍和時(shí)鐘速度。

或門1483的輸出由第一反相器1485反相，第一反相器1485又作為輸入連接到第二與門1487。該第二與門1487的輸出連接到計(jì)數(shù)器1486的“遞減計(jì)數(shù)”輸入端。計(jì)數(shù)器1486的輸出又連接到零比較器1488。當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出不等于零時(shí)，零比較器具有邏輯高輸出。零比較器的輸出作為輸入連接到與門1487。零比較器1488的輸出也作為輸入連接到第二或門1489。

該第二或門1489的另一個(gè)輸入端連接到第一或門1483的輸出端，因此當(dāng)存在INJ信號(hào)時(shí)，來自另一個(gè)或門1489的輸出為高。

第二OR門1489的輸出作為輸入連接到第三與門1490。第二反相器1481提供反相形式的“消隱脈沖”輸入BLN作為第三與門的輸入。該與門1910的輸出作為開關(guān)信號(hào)SW提供給圖2的驅(qū)動(dòng)器111。因此，只有當(dāng)BLN信號(hào)為低時(shí)，開關(guān)脈沖才通過組合器到達(dá)驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)BLN信號(hào)為高時(shí)，到達(dá)與門的反相形式防止任何PWM切換脈沖通過組合器。

現(xiàn)在將參考圖15的示例性時(shí)序圖解釋組合器的操作。在第一種情況下，A，消隱脈沖到達(dá)并且如可以看到的那樣阻塞出現(xiàn)在輸出SW上的PWM脈沖。在第二種情況B中，可以看出，如果消隱脈沖開始或結(jié)束，則PWM脈沖可以被部分地阻斷，其中PWM脈沖已經(jīng)開始。

在第三種情況下，C，當(dāng)PWM信號(hào)為低時(shí)，注入脈沖到達(dá)，并且INJ信號(hào)(脈沖)直接傳遞到輸出，通過第一和第二或門將脈沖注入SW信號(hào)。

計(jì)數(shù)器1486的操作的目的和性質(zhì)在第四種情況D中變得明顯，其中INJ脈沖在PWM脈沖期間到達(dá)。這使得第一與門的輸出變高，這又導(dǎo)致計(jì)數(shù)器與時(shí)鐘信號(hào)一起計(jì)數(shù)。一旦INJ脈沖結(jié)束，第一個(gè)與門的輸出變?yōu)榈碗娖剑瑫r(shí)鐘停止向上計(jì)數(shù)。然而，當(dāng)當(dāng)前PWM脈沖由于來自第一或門的反相輸出控制遞減計(jì)數(shù)而結(jié)束時(shí)，計(jì)數(shù)器僅開始遞減計(jì)數(shù)。因此，在PWM脈沖已停止之后，來自計(jì)數(shù)器的輸出繼續(xù)提供輸出，該輸出通過第二或門和第三與門傳播以出現(xiàn)在輸出SW上。這將繼續(xù)，直到計(jì)數(shù)器上的向下計(jì)數(shù)完成。其結(jié)果是，在輸出SW處以加寬的形式提供PWM脈沖，其中加寬的程度由INJ脈沖的持續(xù)時(shí)間確定。

最后的例子E和F示出了在PWM脈沖開始之前或緊接在PWM結(jié)束之前到達(dá)的INJ脈沖的效果，在這兩種情況下，PWM脈沖的持續(xù)時(shí)間被有效地加寬了INJ脈沖。

應(yīng)當(dāng)理解，由于INJ脈沖的存在或者由于BLN脈沖的存在(通過不提供開關(guān)信號(hào))而有效地從輸出電容器沉降而提供給輸出電容器108的電荷量僅取決于持續(xù)時(shí)間的注入或消隱脈沖。該行為幾乎與PWM和注入/消隱脈沖的相對(duì)延遲和/或重疊無關(guān)。結(jié)果，這提供了功率轉(zhuǎn)換器對(duì)所產(chǎn)生的瞬變減輕響應(yīng)的可預(yù)測(cè)行為。

應(yīng)當(dāng)理解，控制器的各種部件可以以模擬或數(shù)字形式或兩者的組合來構(gòu)造。同樣可以理解，DC-DC轉(zhuǎn)換器是調(diào)節(jié)器型控制系統(tǒng)，其中目的是嘗試并保持輸出恒定。

雖然已經(jīng)關(guān)于本申請(qǐng)的特定實(shí)施例描述了本申請(qǐng)，但是許多其他變化和修改以及其他使用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。因此，優(yōu)選地，本申請(qǐng)不受本文的具體公開內(nèi)容限制，而是僅由所附權(quán)利要求書限制。