CN102754322A - 用于电源的适应性模拟补偿器 - Google Patents

用于电源的适应性模拟补偿器 Download PDF

Info

Publication number
CN102754322A
CN102754322A CN2010800520063A CN201080052006A CN102754322A CN 102754322 A CN102754322 A CN 102754322A CN 2010800520063 A CN2010800520063 A CN 2010800520063A CN 201080052006 A CN201080052006 A CN 201080052006A CN 102754322 A CN102754322 A CN 102754322A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power supply
compensation device
analog compensation
signal
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800520063A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102754322B (zh
Inventor
安东尼·凯利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Powervation Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Powervation Ltd filed Critical Rohm Powervation Ltd
Publication of CN102754322A publication Critical patent/CN102754322A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102754322B publication Critical patent/CN102754322B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/575Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices characterised by the feedback circuit
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/62Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using bucking or boosting dc sources
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/157Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with digital control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33515Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with digital control

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明涉及一种控制电源的方法。特别地,本发明采用模拟补偿器来控制电源的功率级,采用数字调节器来适应性地调节模拟补偿器的工作。

Description

用于电源的适应性模拟补偿器
技术领域
本发明涉及电源及其控制方法。
背景技术
电源用于将一个电压转换成另一个电压,并且可以包括AC-DC转换、DC至AC转换、DC-DC转换,或者真正的AC-AC转换。DC-DC转换器是用于将输入的直流电压转换成另一直流电压的设备。
DC-DC转换器通常可以是线性的或开关转换器。本申请适用于线性转换器和开关转换器。为了简便,在背景技术中将参考开关DC-DC转换器进行说明。
如图1所示的开关DC-DC转换器10的常规结构,使用功率级18,功率级18包括一个或更多个开关设备以及一个或更多个电感和电容来将输入电压(Vin)转换成输出电压(Vout)。采用模拟补偿器14来将输出电压维持在设定点,通常这是通过使得与所述设定点和输出电压之间的差12相对应的偏差最小化而实现的。将理解的是,可以在反馈路径中对所述输出电压施加增益以减小该电源而利于电路,但是为了说明的目的省去了以简化电路。常规地,采用脉宽调制来控制控制功率级18内的开关设备的运行,模拟补偿器14将控制信号提供至PWM模块16,PWM模块16将开关信号提供至功率级18内的一个或更多个开关设备。在功率级18内可以采用各种不同的开关电路拓扑结构,这对于本领域技术人员来说是熟知的,例如包括常规的降压和升压拓扑结构和开关电容类型。
在典型电路中模拟补偿器通常设计成使得DC-DC变换器的性能最佳化。尽管该方法适用于大多数DC-DC应用,但是随着用户要求增加,常规模拟补偿器难以满足用户需求。其原因包括下述方面:功率级的特性会相对于设计值显著地变化,结果设计用于特定功率级和/或应用的控制器会导致不太好的控制。此外,其他因素(包括输入电压和负载)能够影响控制器。本领域普通技术人员将理解的是,对DC-DC电源的控制的特殊的困难在于:电源的开关元件的相当高速的开关以及相应负载的变化速度,所述负载在诸如处理器和类似逻辑电路的电负载的情况下能够是近乎暂态的。
将理解的是,适应性控制可以分为参数式的与非参数式的。在线适应性控制通常基于参数模型,由此,被控制的设备由具有各种参数的模型来描述。所述参数的值使用参数估计来在线估计,并且因此能够连续地运行而不需要测量阶段或不会将混乱引入所述系统。通常有递归算法来估计选定模型中所述参数的值。估计算法的例子包括:梯度估计方法、最小平方方法、带有指数遗忘的递归最小平方方法、随机近似方法。所估计的参数可以直接或间接的产生。间接参数适应性控制方法需要估计器,所述估计器将对模型参数的估计输出至所述调节器。当采用直接参数方法时,调节基于与所述模型的参数相关的信号,且对模型参数的估计因此是隐含的。
非参数式适应性控制涉及诸如暂态分析、频率分析、相关分析的技术,在所述技术中在测量阶段识别所述系统的某些特性,诸如带宽、设定时间等。对测量阶段的需要扰乱了闭环管控。非参数模型对于噪音是敏感的,使得难以获得精确结果,并且通常不适于在线系统识别。典型地,非参数式适应性控制方法能够使用试验阶段的流程图便利地描述;而参数式方法能够连续的运行,因此流程图描述通常是不可行的。
Saggini和Mattavelli在“A Simple Digital Auto-Tuning ForAnalog compensator in SMPS”中公开了一种非参数式适应性控制器,该控制器采用的调节技术在调节阶段将非线性增益引入控制路径中,其中在所述调节阶段中控制器参数被调节。此种技术方案的不利之处通常在于,其实际上会仅仅用做初始校准的一部分,且非参数式适应性控制方法通常对扰动比较敏感。在使用期间,功率级可能改变,从而需要进一步的调节。但是这不能在不影响输出电压的情况下实现,从而是不合需要的。
作为与模拟补偿器内在联系的限制的结果,以及为了整体上改善DCDC控制器的性能并提高DC-DC控制器的性能及提供更好的功能,已知以数字形式实施控制器,由此可以采用更先进的技术。数字控制器的一个例子在US12/439,802中说明,该美国申请的申请人/受让人是本申请的申请人,并且其内容全部应用在此。尽管在该专利申请中公开的技术相对于现有技术有显著的优点,但是数字控制器的使用引入了时间延迟,或限制数字控制器的性能。此外,在市场上有模拟补偿器(尽管是非适应性的)。
尽管可以想象以模拟补偿器实现适应性控制器,但是本领域的普通技术人员将意识到包括对于基准模型响应的要求等问题。此外,存在整体上与模拟乘法器中的DC偏差相关的问题,从而使得这些想法不可实施。
因此,需要有一种用于电源(诸如DC-DC转换器)的控制器来克服现有技术的一些或全部问题。
发明内容
本发明的发明人已经认识到,尽管数字控制允许更先进的控制技术,但是将补偿器以模拟形式设置将是有利的。这样,本申请提供用于电源(诸如开关或线性DC-DC转换器)的模拟补偿器,其中,DC-DC转换器的初级控制由模拟补偿器执行。适应性控制是通过提供可由调节器调节的模拟补偿器而实现的,在调节方式中调节器提供实施方式来允许模拟补偿器以基本连续的方式工作且不是必须有校准阶段。
由于具有连续工作的能力,所述调节器能够被看作是参数式适应性控制系统。
在第一方面,提供一种适应性控制器,所述控制器包括模拟补偿器,模拟补偿器使用反馈来将电源(例如开关模式或线性DC-DC转换器)的输出维持在所需的设置点。所述模拟补偿器在电路中实现,所述电路的至少一个零部件是可调整的,以改变所述控制器的传送功能,并且采用数字式实施的调节器来连续地监测所述初级控制器内的至少一个信号,并且响应于对所述至少一个信号的监测来调整所述至少一个电路零部件,以提供对所述初级控制器的适应性控制。以此方式,采用参数式适应性控制的直接方法,由此所述信号隐含地响应于所述系统的模型参数。
在第二方面,提供一种用于电源(例如开关模式或线性DC-DC转换器)的控制器。所述控制器包括模拟补偿器,模拟补偿器用于对所述电源的至少一个电路提供控制信号,以将所述电源的输出维持在设定点,其中所述模拟补偿器包括至少一个可调整的零部件,所述可调整的零部件可以被调整以改变所述模拟补偿器的传送功能;所述控制器进一步包括调节控制器,所述调节控制器用于调整所述可调整的零部件以调节所述模拟补偿器的工作,其中所述调节控制器响应于来自所述模拟补偿器内的至少两个信号,其中所述调节控制器响应于各所述信号的正负变化。以此方式,采用参数式适应性控制的直接方法,由此所述两个信号隐含地响应于所述系统的模型参数。在该第二方面,所述调节控制器可以是数字式的或模拟式的。
在第三方面,提供一种用于开关模式电源(例如DC-DC转换器)的控制器,所述控制器包括用于对所述电源提供控制信号的模拟补偿器,所述模拟补偿器包括至少一个用于对模拟补偿器的传送功能进行调整的零部件,所述控制器进一步包括所述模拟补偿器的数字模型,其中采用来自所述数字模型内的至少一个测量结果来调整所述模拟补偿器的所述至少一个零部件。在此第三方面中,可以采用调节控制器来执行所述调整。所述调节控制器可以是数字式的或模拟式的。
本专利申请的技术可以应用于单相或多相控制IC,并且整体上适用于任何功率级拓扑结构。
附图说明
图1是现有技术中已知的DC-DC转换器的方框图;
图2是根据本申请第一实施例的电路结构的方框图;
图3是可以用于图2中实施例的模拟补偿器的方框图;
图4是根据本申请第二实施例的电路结构的方框图;
图5是根据本申请第三实施例的电路结构的方框图;
图6是图2实施例的示例结构的方框图。
具体实施方式
本申请涉及电源,例如开关模式电源,其中使用调制(例如脉宽调制(PWM))来控制一个或更多个开关元件。PWM可以使用PWM电路来实现,其中所述PWM电路将开关信号提供至所述电源中的一个或更多个开关。模拟补偿器控制所述PWM电路,以将电源的输出(通常是电压)维持在所需的设置点,如图1中的结构中所示。特别地,本发明涉及一种可以调节的模拟补偿器,以及一种允许所述模拟补偿器被调节的适应性控制方法。该调节可以是基本连续的,以优化模拟补偿器的性能。本领域普通技术人员将理解的是,模拟补偿器以与线性电源中基本相同的方式运行,因此应用类似的原理。如图2中所示,所述结构包括模拟补偿器22,模拟补偿器22的运行方式基本上与图1中的现有技术模拟补偿器14相同,但是具有下文所讨论的数个小改变。
特别地,为了提供对所述补偿器的调节,模拟补偿器22内的一个或更多元件是可变的以允许调节模拟补偿器22的传送功能(这将在下文中更详细地说明)。此外,模拟补偿器22的电路结构选择成使得可以从所述补偿器直接地或间接地获得测量信号(e和x),这些测量信号又被提供给调节控制器28,以允许调节控制器28监控模拟补偿器22的性能并对之进行相应的调节。尽管图2的调节器结构可以模拟形式实现,但是与模拟乘法器相关的问题(诸如尺寸、灵敏度和直流偏差)将使得商业应用是不现实的。相应地,调节器优选地以数字形式实现。在此方面,由调节器监控的一个或更多个信号可以使用模数转换器24、26转换成数字形式,此后调节控制器28可以数字形式实现。尽管可以理解可以采用各种不同的调节算法,但是特别适用的调节算法是在WO2008101864(US12/439,802)中说明的算法,WO2008101864(US12/439,802)也由本专利的专利权人所有。适用于本发明中实施方案的控制器的结构在图6中以方框图示出,调节器28的算法试图使得误差信号的最小均方值最小化。补偿器22’包括两个模拟控制器C1、C2:具有不同控制功能,第一个是积极控制功能,第二个是相对于第一个具有保守控制功能的控制器。补偿器22’将来自保守和积极控制功能的输出以加权方式结合,以调节值(a)确定权数。本领域普通技术人员将理解的是,此种结构不是必须以两个不同的控制器来实现,所述控制器可以在单个控制器内实现,其中在单个控制器内组合所述两个控制功能。在此组合的控制器内,所述控制器的一个或更多个元件被适当地选择成可调整的,以在整个控制功能提供对两个控制器之间的加权的调整。该调整适当地是连续的,以确保随着时间经过对线路的优化。替代地,所述调整可以在初始校准阶段进行,此后可以进行重复,也可以不进行重复。可以理解的是,不同于现有技术,所述控制器在此种校准阶段将连续地工作,例如通过实例而非限制性的方式:开环操作或导入紊乱。可以理解的是,这是参数适应性控制的直接方法,由此误差信号隐含地响应于系统的模型参数。在此方面,误差信号的统计,诸如其变化是特别有用的与相关的,因为它们表示与所述系统相关的隐含信息。例如,在良好管控的系统中,误差信号的变化将是低的;但是在非良好管控的系统中误差信号的变化将是高的。也可以采用间接参数适应性控制方法。
此种方案的示例电路结构在图3中示出,其中,采用数个工作放大器、阻抗器和电容器来实现控制功能。将理解的是,用于阻抗器和电容器的特定值可以使用常规设计技术来获得,以实现具有所需极性和增益的所需控制功能。在所述示例电路中,所述阻抗器之一是可变阻抗器,其可以响应于调节值而变化。本领域普通技术人员可以理解的是,阻抗器响应于调节值的变化使得其是非线性电路。所述可变阻抗器可以由固定阻抗器和可变阻抗器的一系列组合组成,采用固定阻抗器来设置阻抗或电阻的最小值,以可变阻抗器的范围来确定最大值。本领域普通技术人员可以理解的是,还存在替代方式来实现可变阻抗功能,诸如R-DAC、开关电容器电路、可变增益放大器等等。可变阻抗器的值将根据控制器而改变,并且可以由本领域的普通技术人员根据控制器所需的特定控制功能来容易地确定。
从模拟补偿器获得的信号(x和e)被作为调节输入提供至调节器。值x表示错误信号,e作为来自控制功能内的内部信号,通常对于错误的变化是敏感的。可以理解的是,此种信号统计在直接参数控制方法以及间接方法中是相关的,因此使用此种方案可以实现对DC-DC转换器的模拟补偿器的连续适应性控制。
可以理解的是,此种方案相对于现有技术提供显著的优点。特别地,可以理解的是,此种方案提供对控制器的连续调节(优化),以在一定的情况下(例如当在输出或者启动校准阶段和测量阶段期间检测到显著的暂态时)优化性能而不是仅仅调节控制器特性的变化。尽管如此,可以理解的是在以数字方式实现时所述调节器功能会需要大的功率用于多位模拟—数字转换器和其他元件。本领域普通技术人员将理解的是转换器效率是非常重要的,从而功率消耗的任何是有利的。
因此,在进一步的实施例中,得到如图4所示的调节器,其中省去了多位数字式模拟—数字转换器的功率消耗。这是通过基本上在使用常规低功率器件的模拟域内实现所述控制器而获得的。在该进一步的实施例中,每个所述调节输入(信号e和x)如前所述从模拟补偿器22提供。每个所述调节输入被提供至电位探测器32、34,电位探测器32、34识别各调节输入的符号(正负),即各个调节输入的值是正还是负,并且提供输出来表示所述正负。可以理解的是,来个各电位探测器32、34的输出可以被看作表示各信号的正负而非幅值的单个数位值。然后,来自各电位探测器32、34的正负输出在乘法器36中相乘。下面的表1示出乘法器36对于x和e的不同符号的输出。
  x   e   输出
  +   +   +
  +   -   -
  -   +   -
  -   -   +
表1
有利地,如同从表1可以理解的,乘法器36可以实现为诸如XNOR门的简单结构,从而避免线路复杂度和与模拟乘法器相关联的问题。还节省以多位数字式乘法器执行乘法时产生能量消耗。来自XNOR门的输出又作为积分器40的输入。可以理解的是,XNOR门的输出使得积分器40可以模拟或数字形式实现。适当地,积分器40可以是“漏积分器”(leakyintegrator)。漏积分器具有低频极点,但是在DC不是非常低——如同对真正积分器所要求的那样。使用漏积分器在希望调节器忘记其历史时会是有用的。适当地,极点频率可以在1赫兹至100赫兹的区域内。可以任选地在XNOR门和积分器40之间插入增益元件38,以限制调节器对模拟补偿器进行调整的速率。适当地,增益元件38的值可以是8。本领域的技术人员将意识到,增益元件38可以被相当地设置在至乘法器的输入的路径内,并且适当的增益值依赖于线路和系统。
如前所述,调节信号可以用于调整模拟补偿器22内的调节设备(可以包括多个零部件),以改变其特性以及从而优化控制器的性能。所述调节设备例如可以是电压可编程的电阻元件或者电压可编程的增益元件或类似设备或其组合。如果调节值是数字形式的,调节设备可以是例如数字式可编程电阻或电容器或开关电容器电路或可变电导放大器或其组合。
如同上文中所解释的,使用电位探测器的好处在于可以简单地实现模拟乘法器且避免ADC的功率消耗。尽管如此,提供所述信号的符号(即它们是正还是负)的该简单形式可以被扩展为包括等于零的无符号的第三电位,即与盲区相关联的区域。可以理解的是,即使包括该第三电位,乘法也非常简单,,由于没有与之相关的倍乘,仅仅是符号或没有符号,即,如果输入可以仅仅是+(1)、+、-(-1),乘法器的输出可以如下表2中所示的+、0、-。
  x   e   输出
  +   +   +
  ±   0   0
  0   ±   0
  +   -   -
-   +   -
-   -   +
表2
可以理解的是,电位探测器、乘法器、增益和/或积分器的功能可以模拟或数字形式或其组合实现。
可能出现的一个问题是,实现状态功能的所需信号不是必然从模拟补偿器能够得到的,例如由于补偿器的电路设计不具有与所需的可得信号相对应的节点。
为了解决此问题以及为了减少对多个ADC或电位探测器的要求,提供如图5中所示的进一步实施例。在该进一步的实施例中,误差信号的提供在模拟补偿器52(其例如在图2中示出)之前。所述误差信号还被ADC或电位探测器(未示出)转化成数字形式并提供至模拟补偿器52的数字模型54。数字模型54尽管是数字形式的但是与模拟补偿器52具有实质上相同的功能。与模拟补偿器52相反,数字模型54不对PWM线路提供控制输出。相反,数字模型54的目的是产生一个或更多个信号——其基本上复制根据上述技术从模拟补偿器52不可得、可由调节器56用于调节模拟补偿器52的信号。来自数字模型的信号有效地源自于且相当于来自模拟补偿器52的信号,但是不是从模拟补偿器直接得到的。此外,它们在数个方面是不同的但是仍然包含实现系统调节所需的统计信息。
可以理解的是,尽管文中说明了数个不同的实施例,各实施例的特征可以不同形式有利地组合在一起来获得优点。
在前面的说明书中,结合本发明实施例的特定示例对本发明进行了说明。然而,在不脱离如所附权利要求中阐明的本发明较宽主旨和范围的情况下,可以进行多种改变和变化。例如,连接可以是任何适于信号传送方式或相应节点、单元或设备的任何类型的连接,例如通过中间设备。因此,除非直接或间接说明,否则所述连接可以是直接连接或间接连接。这样,作为示例,尽管是结合开关电源对本发明进行的说明,但是,本领域普通技术人员将理解的是,本发明还可以应用于线性(非开关式)电源。在此种方案中,可以理解的是所述电源级可以包括一个或更多个晶体管——其线性地工作以响应于控制信号来管控输出电压,代替通常采用PWM的一个胡更多个开关晶体管。
文中所述的导体可以是单个导体、多个导体、单向导体或双向导体。然而,不同的实施例可以改变导体的实施方式。例如,可以使用分离的单向导体而不是双向导体,或者反过来也是可以的。此外,多个导体可以由单个导体代替,所述单个导体串行地或以分时的方式传送多个信号。类似地,承载多个信号的单个导体可以分成数个承载这些信号的子集的多个不同导体。因此,存在用于传送信号的多种选项。
因为实施本发明的设备在大多数情况下由本领域已知的电子零部件和电路组成,从而没有以更详细的方式对之进行说明,以避免混淆或转移本发明的教示。
尽管是结合特定传导类型和电势极性对本发明进行的说明,但是普通技术人员将理解传导类型和电势极性可以相反。
半导体设备可以线性或开关模式运行,不同实施例可以适当地改变部分或全部半导体设备的运行模式——从开关模式至线性模式或相反,以获得好处。
从而,可以理解的是,文中所描述的结构仅仅是示例性的,实际上能够采用其他结构来实现相同的功能。以简要但清楚的方式,来获得相同功能的零部件任何组合方案被有效地“关联”使得获得所需的功能。从而,组合起来实现特定功能的两个零部件能够看作彼此“关联”从而获得所需功能,而不考虑结构或内部零部件。类似地,这样关联的任何两个零部件还能够被看作彼此“运转地连接”或“运转地偶联”以获得所需的功能。这样,例如,在线性和开关电源根据类似原理被补偿时,文中所描述的相同控制技术可以应用于这两者,尽管线性电源例如不需要PWM电路。从而,例如,本技术可以用在线性LDO(低压差电压)调整器中,而PWM电路可以由提供偏置信号至晶体管装置的适当偏压电路代替,以所述调整器来将输出电压维持在所述的设置点处。
此外,本领域的技术人员将认识到,上述操作的功能之间的界限仅仅是说明性的。多个操作的功能可以结合成单个操作,和/或单个操作的功能能够分布在多个操作中。此外,替代的实施例可以包括特定操作的多个例子,并且操作的顺序可以在不同的实施例中改变。
另外,本发明不限于不可编程硬件中的物理设备或单元,而是能够应用于可编程设备或单元——只要其通过根据适当的编码进行操作能够执行所需设备功能。此外,所述设备可以在物理上分布在数个设备上,但是在功能上作为单个设备运行。
然而,其他修改、改变和变化也是可以的。因此,说明书和附图应该看作是说明性的而不是限制性的。
在说明书中,括号内的任何标号不解释为限制权利要求。术语“包括”不排除权利要求中所列出的零部件、构成要素或步骤之外其他零部件、构成要素或步骤等的存在。此外,不定冠词“a”和“an”限定为一个或更多个。此外,权利要求中诸如“至少一个”和“一个或更多个”的引导语的使用应该解释为暗示:不定冠词“a”和“an”对其他权利要求元素的引导将包含此引导权利要求元素的任何特定权利要求限定为包括仅仅一个此种元素的发明,即使相同的权利要求包括引导语“至少一个”和“一个或更多个”和不定冠词“a”和“an”也是如此。这也适用于定冠词的使用。除非特别声明,诸如“第一”和“第二”的术语用于随意区分此种术语所说明的元素或元件。从而,这些术语不是必须意指此种元素或元件的次序或优先顺序。某些措施在不同的权利要求中使用的事实并不是表示不能组合使用这些措施来获得好处。

Claims (25)

1.一种用于电源的参数式适应性控制器,所述电源包括带有至少一个晶体管的功率级,所述控制器包括:
模拟补偿器,使用来自所述功率级的输出的反馈来对所述功率级的所述至少一个晶体管提供至少一个控制输出,以将所述电源的所述功率级的输出维持在所需的电压,其中所述模拟补偿器在电路中实现,并且所述电路的至少一个零部件是可调整的,以响应于调节信号来改变所述控制器的传送功能,
调节器,其从所述模拟补偿器或相当的电路获得至少两个信号,第一信号是反馈误差信号,包括所述电压和所述输出之间的差,第二信号是表示所述反馈误差信号的变化的信号,其中所述调节器至少部分地以数字形式实现,且适于响应于对从所述模拟补偿器产生的所述至少两个信号的监测来连续地调整至少一个电路零部件,以对所述模拟补偿器提供连续的适应性控制。
2.如权利要求1所述的适应性控制器,其中,有两个从来自所述模拟补偿器的信号产生的值被提供给所述调节器,并且每个值表示从所述模拟补偿器产生的信号的正负。
3.如权利要求2所述的适应性控制器,其中,所述信号的正负包括与零周围的盲区的区域相对应的无正负。
4.如权利要求2或3所述的适应性控制器,其中,所述调节器包括乘法器来将所述正负值相乘以提供乘法器输出。
5.如权利要求4所述的适应性控制器,其中,所述乘法器执行单个数位乘法。
6.如权利要求4或5所述的适应性控制器,其中,所述调节器包括积分器,所述积分器接收来自所述乘法器的信号作为输入,其中所述积分器输出提供作为调节信号。
7.如权利要求6所述的适应性控制器,其中,从所述乘法器提供至所述积分器的信号是增益缩放信号。
8.如权利要求7所述的适应性控制器,其中,增益缩放因数是8。
9.如权利要求6-8中任一项所述的适应性控制器,其中,所述积分器是漏积分器。
10.如权利要求9所述的适应性控制器,其中,所述漏积分器带有频率低于100赫兹的极。
11.如权利要求1所述的适应性控制器,其中,所述相当的电路包括所述模拟补偿器的数字模型,其中所述调节器从所述数字模型获得所述至少两个信号。
12.如前述权利要求中任一项所述的适应性控制器,其中,所述模拟补偿器包括两个控制功能,所述两个控制功能的输出以加权方式组合,从而提供所述至少一个控制输出,其中所述调节器构造成调整所述加权来改变所述模拟补偿器的传送功能。
13.一种电源,其包括如权利要求1-12中任一项所述的适应性控制器。
14.如权利要求13所述的电源,其中,所述电源是开关模式电源。
15.如权利要求14所述的电源,其中,由PWM电路响应于从所述模拟补偿器接收的控制信号来提供所述控制输出。
16.如权利要求13所述的电源,其中,所述电源是线性电源。
17.如权利要求15所述的电源,其中,所述线性电源是低压差调整器。
18.如权利要求13-17中任一项所述的电源,其中,所述电源是DC-DC转换器。
19.一种用于电源的控制器,所述控制器包括:
模拟补偿器,其对所述电源的至少一个电路提供控制信号,以将所述电源的输出维持在设定点,其中所述模拟补偿器包括至少一个可调整的零部件,所述可调整的零部件可以被调整以改变所述模拟补偿器的传送功能,
调节器,其用于调整所述可调整的零部件以调节所述模拟补偿器的工作,其中所述调节器响应于来自所述模拟补偿器内的至少两个信号,所述调节器响应于各所述信号的正负变化。
20.如权利要求19所述的适应性控制器,其中,所述模拟补偿器包括两个控制功能,所述两个控制功能的输出以加权方式组合来调节所述控制器,其中所述调节器构造成调整所述加权来改变所述模拟补偿器的传送功能。
21.一种用于电源的控制器,其包括用于对所述电源提供控制信号的模拟补偿器,所述模拟补偿器包括至少一个用于对模拟补偿器的传送功能进行调整的零部件,所述控制器进一步包括所述模拟补偿器的数字模型,其中采用来自所述数字模型内的至少一个测量结果来调整所述模拟补偿器的所述至少一个零部件。
22.如权利要求21所述的控制器,其中,所述模拟补偿器包括两个控制功能,所述两个控制功能的输出以加权方式组合来提供所述控制器的传送功能,其中所述至少一个用于对传送功能进行调整的零部件改变所述加权来改变所述模拟补偿器的传送功能。
23.一种用于控制文中结合附图所说明的电源或如附图中所示电源的方法。
24.一种用于文中结合附图所说明的电源或如附图中所示电源的控制器。
25.一种文中结合附图所说明的电源或如附图中所示的电源。
CN201080052006.3A 2009-09-17 2010-09-15 用于电源的适应性模拟补偿器 Active CN102754322B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0916312A GB2473625A (en) 2009-09-17 2009-09-17 Adaptive analog compensator for a power supply
GB0916312.2 2009-09-17
PCT/EP2010/063582 WO2011033004A1 (en) 2009-09-17 2010-09-15 An adaptive analog compensator for a power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102754322A true CN102754322A (zh) 2012-10-24
CN102754322B CN102754322B (zh) 2016-05-18

Family

ID=41277858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080052006.3A Active CN102754322B (zh) 2009-09-17 2010-09-15 用于电源的适应性模拟补偿器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9134739B2 (zh)
EP (1) EP2478628B1 (zh)
CN (1) CN102754322B (zh)
GB (1) GB2473625A (zh)
WO (1) WO2011033004A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106094508A (zh) * 2016-06-07 2016-11-09 西北工业大学 基于δ算子的数字控制开关稳压电源的电压补偿器设计方法
CN107340425A (zh) * 2017-06-30 2017-11-10 常州同惠电子股份有限公司 基于模拟乘法器用于交流电源的有效功率测量方法及装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9658294B2 (en) * 2011-11-04 2017-05-23 Nxp Usa, Inc. Testing a switched mode supply with waveform generator and capture channel
EP2845315A4 (en) * 2012-04-30 2016-06-22 Indice Semiconductor Inc PULSE GENERATOR CIRCUIT FOR AUDIO FREQUENCY AMPLIFIERS AND REGULATED POWER SUPPLIES
WO2013165401A1 (en) * 2012-05-01 2013-11-07 Intel Corporation Voltage regulator with adaptive control
US9136760B2 (en) 2012-06-27 2015-09-15 Analog Devices Global Digital switched mode voltage regulator
TWI548190B (zh) * 2013-08-12 2016-09-01 中心微電子德累斯頓股份公司 根據控制法則來控制功率轉換器的功率級之控制器及方法
KR102400105B1 (ko) 2017-07-25 2022-05-19 삼성전자주식회사 리플 보상기, 이를 포함하는 데이터 구동 회로 및 반도체 장치
US10594334B1 (en) * 2018-04-17 2020-03-17 Ali Tasdighi Far Mixed-mode multipliers for artificial intelligence
TWI693497B (zh) * 2019-03-15 2020-05-11 新唐科技股份有限公司 數位穩壓系統及其控制方法
JPWO2021106712A1 (zh) * 2019-11-26 2021-06-03

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5646513A (en) * 1995-03-10 1997-07-08 International Business Machines Corporation Dynamic loop compensator for continuous mode power converters
US5909111A (en) * 1996-10-26 1999-06-01 Robert Bosch Gmbh Method and apparatus for controlling a current
WO2006086674A2 (en) * 2005-02-10 2006-08-17 Vishay-Siliconix Compensation circuit
US20070063682A1 (en) * 2005-09-19 2007-03-22 Dagher Elias H Switched mode power converter

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5625279A (en) * 1996-03-28 1997-04-29 Hewlett-Packard Company DC-DC converter with dynamically adjustable characteristics
US6904422B2 (en) * 2000-05-27 2005-06-07 Georgia Tech Research Corporation Adaptive control system having direct output feedback and related apparatuses and methods
US6653960B2 (en) * 2001-03-08 2003-11-25 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Stabilized power supply using delta sigma modulator
US6583609B1 (en) * 2001-05-01 2003-06-24 Integration Associates Inc. Automatic bandwidth and stability control for switched pulse width modulation voltage regulator
US6765435B2 (en) * 2002-12-23 2004-07-20 Agilent Technologies, Inc. Phase locked loop demodulator and demodulation method using feed-forward tracking error compensation
US7042207B1 (en) * 2003-11-07 2006-05-09 National Semiconductor Corporation Inductive measurement system and method
US7402987B2 (en) * 2005-07-21 2008-07-22 Agere Systems Inc. Low-dropout regulator with startup overshoot control
US8014879B2 (en) * 2005-11-11 2011-09-06 L&L Engineering, Llc Methods and systems for adaptive control
US7265504B2 (en) * 2005-11-30 2007-09-04 Semtech Corporation High efficiency power supply for LED lighting applications
US8644962B2 (en) 2007-02-21 2014-02-04 Powervation Limited Adaptive control system
US8385854B2 (en) * 2009-05-21 2013-02-26 Qualcomm Incorporated Adaptive parametric power amplifier protection circuit
US20100327932A1 (en) * 2009-06-26 2010-12-30 Qualcomm Incorporated Feedback system with improved stability

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5646513A (en) * 1995-03-10 1997-07-08 International Business Machines Corporation Dynamic loop compensator for continuous mode power converters
US5909111A (en) * 1996-10-26 1999-06-01 Robert Bosch Gmbh Method and apparatus for controlling a current
WO2006086674A2 (en) * 2005-02-10 2006-08-17 Vishay-Siliconix Compensation circuit
US20070063682A1 (en) * 2005-09-19 2007-03-22 Dagher Elias H Switched mode power converter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106094508A (zh) * 2016-06-07 2016-11-09 西北工业大学 基于δ算子的数字控制开关稳压电源的电压补偿器设计方法
CN106094508B (zh) * 2016-06-07 2018-10-23 西北工业大学 基于δ算子的数字控制开关稳压电源的电压补偿器设计方法
CN107340425A (zh) * 2017-06-30 2017-11-10 常州同惠电子股份有限公司 基于模拟乘法器用于交流电源的有效功率测量方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011033004A1 (en) 2011-03-24
EP2478628A1 (en) 2012-07-25
US9134739B2 (en) 2015-09-15
CN102754322B (zh) 2016-05-18
GB2473625A (en) 2011-03-23
EP2478628B1 (en) 2014-11-12
US20130134951A1 (en) 2013-05-30
GB0916312D0 (en) 2009-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102754322A (zh) 用于电源的适应性模拟补偿器
US10615713B2 (en) High efficiency AC to DC converter and methods
Sahu et al. A low voltage, dynamic, noninverting, synchronous buck-boost converter for portable applications
Somkun et al. A DSP-based interleaved boost DC–DC converter for fuel cell applications
CN105009452B (zh) 负载驱动控制装置
US20110222595A1 (en) Power line communication method for transmitting data signal with splitting of power transmission interval
CN105141114B (zh) 恒定导通时长控制的开关变换器及其控制电路
US20120223692A1 (en) Sensorless self-tuning digital current programmed mode (cpm) controller with multiple parameter estimation and thermal stress equalization
CN105137148A (zh) 用于开关电压调节器的电感器电流测量补偿
CN102341984A (zh) 电源输送网络中校正功率因子及减少失真与噪音的方法和仪器
US8731728B2 (en) Power distribution system
CN103841728B (zh) 多路负载均衡稳流控制电路、对应的电路组合和控制方法
US20150001929A1 (en) Power transformation system
CN107438940A (zh) 具有可重新配置的电感的开关调节器电路和方法
Suntio et al. Analysing the dynamics of regulated converters
CN112930643A (zh) 用以控制并联功率装置的方法及设备
CN106921293A (zh) 基于数字控制的可实时线性调节输出的dc‑dc变换电路
Gu et al. 27.12 MHz GaN Bi-directional resonant power converter
CN104953827B (zh) 电力转换器、其控制器和控制方法以及电子装置
Chen et al. A symbolic analysis method for fractional-order boost converter in discontinuous conduction mode
CN103427619B (zh) 可灵活升压的pfc控制电路及其控制方法
TW201241590A (en) Constant frequency on-time control system and method and voltage regulator using the same
Saini et al. Open‐loop transfer functions of buck–boost converter by circuit‐averaging technique
Govindan et al. A large-signal method for modeling vccin feedthrough noise in microprocessors with fully integrated voltage regulators
Miller et al. High Efficient Digital Controlled Bridgeless Boost PFC without Direct Current Sensing

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Cork

Patentee after: Rohm Electric China Ltd.

Address before: Cork

Patentee before: Powervation Ltd.

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200813

Address after: Japan's Kyoto Kyoto right Beijing West Hospital ditch Misaki Cho 21 GA

Patentee after: Rohm Co.,Ltd.

Address before: Ai Erlankeke

Patentee before: POWERVATION Ltd.

TR01 Transfer of patent right