CN103856055B - Dc/dc转换器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可快速响应输入电压瞬变的DC/DC转换器及其控制方法。该DC/DC转换器包括：输出电压调整电路，用于对DC/DC转换器的输出电压进行调节，从而输出占空比调节信号；PWM产生器，与输出电压调整电路电性耦接，用于根据第一时钟信号和占空比调节信号产生第一占空比信号；检测电路，用于根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中反馈信号用于检测DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变；以及逐周期调节电路，电性耦接PWM产生器与检测电路，用于接收第一占空比信号及控制信号，并输出第二占空比信号。

Description

DC/DC转换器及其控制方法
技术领域
本发明涉及电压转换器技术，尤其涉及DC/DC转换器及其控制方法。
背景技术
DC/DC转换器用于电子设备中，为负载或者后续的DC/DC转换器提供电压和电流的转换，同时也负责阻止异常的输入电压对负载或者后续的DC/DC转换器的损害。因此，对输入电压瞬变的响应速度是DC/DC转换器的一个重要技术指标。在现有技术中，DC/DC转换器通常使用PWM（Pulse-WidthModulation，脉冲宽度调制）控制器来实现对输入电压瞬变的响应。
传统的PWM控制器，又称为模拟PWM控制器，具有前馈（feedforward）功能，以响应输入电压的瞬变。该功能通常通过调整PWM控制器中锯齿波的斜率来实现。图1为具有前馈功能的传统PWM控制器的电路框图。如图1所示，传统PWM控制器包括一个锯齿波产生器、一个稳压电路和一个比较器。锯齿波产生器作为前馈电路。稳压电路接收DC/DC转换器的输出电压，并将该输出电压与一个参考电压进行比较从而产生电压Vcomp。比较器将电压Vcomp与锯齿波电压进行比较而产生占空比信号。图2为传统PWM控制器前馈功能实现过程中的波形图。锯齿波电压Vs在每个周期的起始点处开始上升，同时输出信号置于高电平。一旦锯齿波电压Vs超过Vcomp，则输出信号置于低电平，直到下一个周期的起始点。锯齿波电压通过输入电压Vin经由RC充电电路而形成，锯齿波的斜率由输入电压Vin决定，输入电压Vin的任何变化将直接影响到锯齿波的斜率。因此，比较器输出的占空比信号随着输入电压Vin的变化而变化。该电路能够快速响应输入电压Vin的变化，然而该电路无法区分稳定状态和瞬时状态。如果输入电压Vin始终为高，则锯齿波的斜率也始终为高，而其也将产生一个高的反馈增益。换言之，考虑到稳态增益，该前馈电路的植入程度不能很深。另一方面，一旦考虑到该电路对于输入电压稳态时的识别，则又不能对输入电压Vin出现瞬时变化时作出快速响应。
随着数字控制技术的发展，数字PWM控制器由于其高集成性、高灵活性等特点，广泛地被应用于DC/DC转换器中。相较于传统的模拟PWM控制器，数字PWM控制器不需要使用锯齿波，也不必由比较器来输出占空比信号，而直接由固件来生成该占空比信号。但是，现有的数字PWM控制器不能快速地响应输入电压Vin的瞬变。图3为具有前馈功能的数字PWM控制器的电路框图。如图3所示，在数字PWM控制器中，引入了一个独立的控制循环。输入电压Vin通过ADC（AnalogtoDigitalConversion，模拟数字转换器）转换为数字信号，并输入到数字PID控制器。在数字PID控制器中，执行预置的算法，根据Vin来计算占空比信号的相应数值，并将计算出的占空比数值与经过输出电压调整电路得到的占空比数值进行叠加。预置于数字PID控制器中的算法可以解决稳态和瞬态的问题，但由于在ADC中引入的时延，以及固件中程序的执行时间，需要很长的响应时间，通常需要几十个时钟周期才能响应输入电压的变化。
此外，数字PWM控制器的另一个问题是通常该控制器被置于功率转换器的次级侧。由于信号隔离问题，不能直接使用初级侧上的输入电压作为控制信号，而只能使用次级侧上的电压来代替输入电压作为控制信号。虽然次级侧上的电压与输入电压密切相关，但并非所有时候两者都一致。例如，在桥接电路中，由于初级侧的电容用于平衡主桥的占空比信号，因此次级侧上的电压不等于输入电压。在该例中，次级侧上电压的变化无法绝对地反映输入电压的变化。
发明内容
本发明提供了一种DC/DC转换器及其控制方法，以快速、精准地响应输入电压瞬时变化。
本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。
依据本发明的一个方面，提供了一种DC/DC转换器，其中，所述DC/DC转换器包括：
输出电压调整电路，用于对所述DC/DC转换器的输出电压进行调节，从而输出占空比调节信号；
PWM产生器，电性耦接至所述输出电压调整电路，用于根据第一时钟信号和所述占空比调节信号产生第一占空比信号；
检测电路，用于根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频，所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变；以及
逐周期调节电路，电性耦接至所述PWM产生器与所述检测电路，用于根据所述第一占空比信号和所述控制信号输出第二占空比信号。
在其中的一实施例，所述反馈信号为所述DC/DC转换器的输入电压、所述DC/DC转换器的输出电压以及所述DC/DC转换器的输出电流中的至少一个。
在其中的一实施例，所述检测电路包括：锯齿波产生器，用于产生锯齿波信号，并根据所述第二时钟信号和所述反馈信号调整所述锯齿波信号的斜率、高度或平均水平；以及比较器，电性耦接至所述锯齿波产生器，用于将所述锯齿波信号与第一参考电压进行比较，并产生所述控制信号。
在其中的一实施例，所述逐周期调节电路包括与门电路。
在其中的一实施例，当所述输入电压保持恒定时，所述控制信号为高电平，所述第二占空比信号与所述第一占空比信号一致。
在其中的一实施例，当所述输入电压出现瞬变时，所述控制信号为方波脉冲信号，所述第二占空比信号为所述第一占空比信号与所述控制信号进行逻辑与运算的信号。
在其中的一实施例，所述检测电路根据所述第二时钟信号的时钟周期逐周期地产生所述控制信号。
在其中的一实施例，所述输出电压调整电路、所述PWM产生器、所述比较器及所述逐周期调节电路集成于数字PWM控制器，并且所述第一参考电压由所述数字PWM控制器的内部产生。
依据本发明的又一个方面，提供了一种DC/DC转换器，其中，所述DC/DC转换器包括：变压器、初级功率电路、次级桥式同步整流电路、输出电感器及控制电路，所述变压器包括磁芯、初级绕组和次级绕组，所述初级绕组电性耦接至所述初级功率电路的输出端，所述次级绕组电性耦接至所述次级桥式同步整流电路；所述初级功率电路接收所述DC/DC转换器的输入电压，并且通过所述变压器在对称的正开关周期和负开关周期内向所述变压器的次级侧进行对称的功率流传送过程，且所述变压器的磁芯中的磁通通过所述对称的功率流传送过程而平衡；所述次级桥式同步整流电路包括：第一开关管，其第一端电性耦接至所述输出电感器的一端，其第二端电性耦接至所述次级绕组的第一端；第二开关管，其第一端电性耦接至所述第一开关管的第二端；第三开关管，其第一端电性耦接至所述第一开关管的第一端，其第二端电性耦接至所述次级绕组的第二端；第四开关管，其第一端电性耦接至所述第三开关管的第二端，其第二端电性耦接所述第二开关管的第二端；以及所述控制电路包括时序电路、输出电压调整电路、PWM产生器、检测电路和逐周期调节电路，其中所述时序电路向所述初级功率电路提供初级驱动信号以及向所述次级桥式同步整流电路提供次级驱动信号，所述输出电压调整电路用于对所述DC/DC转换器的输出电压进行调节，从而输出占空比调节信号；所述PWM产生器与所述输出电压调整电路电性耦接，用于根据第一时钟信号和所述占空比调节信号产生第一占空比信号；所述检测电路根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频，所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变；所述逐周期调节电路电性耦接所述PWM产生器与所述检测电路，用于根据所述第一占空比信号及所述控制信号输出第二占空比信号。
在其中的一实施例，当所述初级功率电路的输出电压为零时，所述控制电路用于控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管全部导通。
在其中的一实施例，所述检测电路包括锯齿波产生器和比较器，所述锯齿波产生器用于产生锯齿波信号，并根据所述反馈信号和所述第二时钟信号调整所述锯齿波信号的斜率、高度或平均水平；以及所述比较器电性耦接至所述锯齿波产生器，用于将所述锯齿波信号与第一参考电压进行比较，从而产生所述控制信号。
在其中的一实施例，所述逐周期调节电路包括与门电路。
在其中的一实施例，当所述输入电压保持恒定时，所述控制信号为高电平，所述第二占空比信号与所述第一占空比信号一致。
在其中的一实施例，当所述输入电压出现瞬变时，所述控制信号为方波脉冲信号，所述第二占空比信号为所述第一占空比信号与所述控制信号进行逻辑与运算的信号。
在其中的一实施例，所述检测电路根据所述第二时钟信号的时钟周期逐周期地产生所述控制信号。
在其中的一实施例，所述输出电压调整电路、所述PWM产生器及所述逐周期调节电路集成于数字PWM控制器。
在其中的一实施例，所述逐周期调节电路电性耦接至所述时序电路，并且所述时序电路根据所述第二占空比信号产生所述初级驱动信号与所述次级驱动信号之间的时序。
依据本发明的再一个方面，提供了一种用于DC/DC转换器的控制方法，适于快速响应所述DC/DC转换器的输入电压的瞬时变化，所述DC/DC转换器包括输出电压调整电路、PWM产生器、检测电路、逐周期调节电路，该控制方法包括：
所述输出电压调整电路接收所述DC/DC转换器的输出电压，并根据所述输出电压产生占空比调节信号；
所述PWM产生器根据第一时钟信号和所述占空比调节信号产生第一占空比信号；
所述检测电路根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变，所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频；以及
所述逐周期调节电路根据所述第一占空比信号和所述控制信号输出第二占空比信号。
在其中的一实施例，所述逐周期调节电路包括与门电路。
在其中的一实施例，当所述输入电压保持恒定时，所述控制信号为高电平，所述第二占空比信号与所述第一占空比信号一致。
在其中的一实施例，当所述输入电压出现瞬变时，所述控制信号为方波脉冲信号，所述第二占空比信号为所述第一占空比信号与所述控制信号进行逻辑与运算的信号。
在其中的一实施例，所述检测电路包括：锯齿波产生器，用于产生锯齿波信号，并根据所述第二时钟信号和所述反馈信号调整所述锯齿波信号的斜率、高度或平均水平；以及比较器，与所述锯齿波产生器电性耦接，用于将所述锯齿波信号与第一参考电压进行比较，从而产生所述控制信号。
本发明实施例提供的响应输入电压瞬时变化的控制电路能够在几个时钟周期内快速响应输入电压的瞬时变化，甚至可以为一个时钟周期；与传统PWM控制器中的控制电路不同，电路中元器件参数的选择不会影响反馈回路的特性；此外，相比于数字PWM控制器中的控制电路，可以选择诸如输入电压、输出电压和输出电流等多种信号来反映输入电压的瞬时变化。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1为具有前馈功能的传统PWM控制器的电路框图。
图2为传统PWM控制器前馈功能实现过程中的波形图。
图3为具有前馈功能的数字PWM控制器的电路框图。
图4为本发明提供的响应DC/DC转换器输入电压瞬变的控制电路框图。
图5为输入电压处于稳态时的各关键信号波形的时序示意图。
图6为输入电压出现瞬变时的各关键信号波形的时序示意图。
图7为示意性实施例一提供的锯齿波产生器的电路框图。
图8为示意性实施例二提供的锯齿波产生器的电路框图。
图9为示意性实施例三提供的锯齿波产生器的电路框图。
图10为示意性实施例四提供的锯齿波产生器的电路框图。
图11为具有应用了图4所示的控制电路的DC/DC转换器的电路框图。
图12为本发明提供的响应输入电压瞬变的控制方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员应意识到，没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的方法、组元、结构等，也可以实践本发明的技术方案。
图4为本发明提供的响应DC/DC转换器输入电压瞬变的控制电路框图。不同于现有的前馈电路，本发明提供的控制电路使输出电压调整电路与用于检测输入电压瞬变的检测电路分离。如图4所示，该控制电路包括输出电压调整电路41、PWM产生器42、检测电路43及逐周期调节电路44。
输出电压调整电路41接收DC/DC转换器的输出电压Vo，对该输出电压Vo进行调节，从而输出占空比调节信号。具体而言，当输出电压调整电路41采用模拟方式实现时，占空比调节信号为电压误差信号。当输出电压调整电路41采用数字方式实现时，占空比调节信号为占空比预设值。例如，该占空比预设值为50%。
PWM产生器42与输出电压调整电路41电性耦接，根据接收的时钟信号1及上述占空比调节信号产生第一占空比信号（DutyCycleSignal）。对于数字方式实现而言，该第一占空比信号为对应于占空比预设值的方波脉冲信号。例如，方波脉冲信号在一个周期内的高电平持续时间等于整个周期与占空比预设值的相乘结果。
检测电路43包括锯齿波产生器431和比较器432。
锯齿波产生器431接收反馈信号和时钟信号2，产生锯齿波信号。当DC/DC转换器的输入电压发生瞬变时，锯齿波产生器431根据该反馈信号改变锯齿波信号的斜率、高度或平均水平。该反馈信号例如为输入电压Vin、输出电压Vo及输出电流Io的至少其中之一，用于检测DC/DC转化器的输入电压是否出现瞬变。根据本发明的一个实施例，输入电压Vin可以由与输入电压Vin成比例的DC/DC转换器中的变压器的次级侧上的电压来替代。比较器432与锯齿波产生器431电性耦接，用于比较锯齿波产生器431输出的锯齿波信号与一个参考电压Vref，以根据比较结果信号输出一个控制信号。参考电压Vref为一个预设值，可利用参考电压生成电路产生，但本发明不限于此。
在一具体实施例中，为了使第一占空比信号与控制信号保持同频，PWM产生器42所接收的时钟信号1与锯齿波产生器431所接收的时钟信号2可为同一个时钟同步信号，该时钟同步信号具有一时钟周期。
逐周期（CycleByCycle）调节电路44分别电性耦接PWM产生器42与检测电路43。逐周期调节电路44接收PWM产生器42输出的第一占空比信号和检测电路43输出的控制信号，并输出第二占空比信号。
在本发明一个实施例中，逐周期调节电路44包括一个与门电路，在后续的描述中以与门电路实现该逐周期调节电路44为例，但本发明不以此为限。
比较器432对该锯齿波信号及参考电压Vref进行比较，其比较结果分别如图5和图6所示。
图5为输入电压处于稳态时的各关键信号波形的时序示意图。如图5所示，锯齿波电压Vs总是小于参考电压Vref，因此比较器432在节点B产生一个恒定的高电平，即，控制信号为高电平。
在逐周期调节电路44的另一侧节点A，则是由PWM产生器42产生的第一占空比信号。由于与门为“开（ON）”状态，因此在与门输出节点C输出该占空比信号，即第二占空比信号与第一占空比信号一致。
图6为输入电压出现瞬变时的各关键信号波形的时序示意图。如图6所示，当输入电压发生瞬变时，锯齿波信号的斜率被改变或者其平均水平被抬高，具体地，锯齿波信号的变化由反馈信号决定，该反馈信号例如为Vo、Io及Vin的至少其中之一。
在本发明实施例中，分离输出电压调整电路41与检测电路43可使反馈回路与检测电路更为独立，并且容易植入更多的能够快速反映输入电压变化的信号。例如，一旦输入电压发生阶跃变化，由于输出电压Vo暂时还未随之改变，输出电感不能保持伏秒平衡，输出电流Io将发生一个大幅度变化，因此输出电流Io对输入电压的瞬变更为敏感，更适于反映输入电压的瞬变。在此例中，即使输入电压不能被精确地检测到，仍可以通过输出电流Io来反映输入电压的阶跃变化。
关于锯齿波产生器431，本发明提供了几个不同的设计方案。
图7为示意性实施例一提供的锯齿波产生器的电路框图。如图7所示，该锯齿波产生器分别接收信号Vo、Vin及Io。该锯齿波产生器包括比较器4321、电阻R1-R3、电容C及开关S。
由于输出电压Vo具有一个恒定的直流电平，一旦输入电压发生瞬变，Vo仅会发生一个较小百分比的变化，例如小于5%，因此在应用Vo之前，需要从中去除直流电平。例如，通过比较器4321将Vo中的直流电平去除。比较器4321对输出电压Vo与参考电压Vref’进行比较，以输出去除直流电平后的输出电压。
电阻R1、R2与R3电性耦接，以对Vo、Vin及Io进行混合。详细地，该去除直流电平后的Vo经过电阻R1分别与经过电阻R2后的Vin及经过电阻R3后的Io进行混合。各电阻值决定了三个信号在混合信号中所占的比重。
各电阻值可以根据不同功率转换器的拓扑结构而进行优化，也可以基于试验结果而确定。电容C与电阻R1、R2及R3电性耦接，用于产生上升波（ramp-upwave），并与一个开关S并联。开关S为一个放电开关，一旦时钟同步信号到来，开关S被合上，以对电容C进行放电，并复位检测电路。
图8为示意性实施例二提供的锯齿波产生器的电路框图。如图8所示，该锯齿波产生器分别接收Vin及Io，包括电阻R1、R2、电阻C及开关S。电阻R1与R2电性耦接，以对Vin及Io进行混合。详细地，Vin及Io分别经过电阻R1和R2后进行混合。同样地，通过调节各电阻值可以改变这两个信号在混合信号中所占的比重。
当Vin不能精确反映输入电压瞬变时，例如Vin为次级侧上的电压，则Io能够更精确地反映输入电压的瞬变，这时将降低Vin所占的比重。
电容C与电阻R1及R2连接，用于产生上升波，并与一个开关S并联。开关S为一个放电开关，一旦时钟同步信号到来，开关S被合上，以对电容C进行放电，并复位检测电路。
图9为示意性实施例三提供的锯齿波产生器的电路框图。如图9所示，该锯齿波产生器仅接收Io来反映输入电压的瞬时改变，包括电阻R、电容C和开关S。电容C与电阻R电性耦接，用于产生上升波，并与一个开关S并联。开关S为一个放电开关，一旦时钟同步信号到来，开关S被合上，以对电容C进行放电，并复位检测电路。
图10为示意性实施例四提供的锯齿波产生器的电路框图。如图10所示，该锯齿波产生器仅接收Vin来反映输入电压的瞬变，包括电阻R1、R2、电容C1、C2及开关S。其中，电阻R2与由电容C1和电阻R1组成的电阻-电容网络并联，连接电容C2，为电容C2充电；开关S为一个放电开关，与电容C2并联，一旦时钟同步信号到来，开关S被合上，以对电容C进行放电，并复位检测电路。
电阻-电容网络用于提升快速响应输入电压变化的响应时间。区别于图1所示的现有技术的锯齿波产生器，当Vin处于稳态，只有R2回路导通，而当Vin发生瞬变，R1和C1回路也导通，电阻R2与由电容C1和电阻R1组成的电阻-电容网络并联，改变锯齿波电压Vs的输出，从而实现快速响应。由于此处用来对电容C2充电的电阻R2不影响反馈回路的增益，因此电阻R1的电阻值选择更加灵活。
本发明实施例提供的响应输入电压瞬变的控制电路可以被应用于传统的PWM控制器，也可以被应用于数字PWM控制器中。
当应用于数字PWM控制器时，图4所示的控制电路中的大部分电路均可以直接集成到现有的数字PWM控制器中，仅需要增加一个外部电路以实现本发明。
图11为具有应用了图4所示的控制电路的DC/DC转换器的电路框图。如图11所示，该DC/DC转换器包括：初级功率电路111、变压器112、次级桥式同步调整电路113、输出电感器114及图4所示的控制电路115。
其中，变压器112具有变压器磁芯、初级绕组和次级绕组。变压器112的初级绕组电性耦接至初级功率电路111的输出端。
初级功率电路111接收输入电压Vin，并且通过变压器112在对称的正开关周期和负开关周期期间向变压器112的次级侧进行对称的功率流传送过程，且变压器磁芯中的磁通通过该对称的功率流传送过程而平衡。
次级桥式同步整流电路113电性耦接至变压器112的次级绕组，包括第一开关管ST1、第二开关管ST2、第三开关管ST3和第四开关管ST4。具体而言，第一开关管ST1，其第一端电性耦接至输出电感器114的一端，其第二端电性耦接至变压器112的次级绕组的第一端。第二开关管ST2，其第一端电性耦接至第一开关管ST1的第二端。第三开关管ST3，其第一端电性耦接至第一开关管ST1的第一端，其第二端电性耦接至变压器112的次级绕组的第二端。第四开关管ST4，其第一端电性耦接至第三开关管ST3的第二端，其第二端电性耦接第二开关管ST2的第二端。
控制电路115包括：时序电路、输出电压调整电路、PWM产生器、比较器和逐周期调节电路（CycleByCycle，CBC）。其中，时序电路向初级功率电路111提供初级驱动信号以及向次级桥式同步整流电路113提供次级驱动信号。输出电压调整电路对DC/DC转换器的输出电压进行调节，从而输出占空比调节信号。PWM产生器与输出电压调整电路电性耦接，接收时钟同步信号（该时钟同步信号也可来自PWM产生器内部）以及占空比调节信号，并根据时钟同步信号和占空比调节信号产生第一占空比信号。逐周期调节电路电性耦接PWM产生器与比较器，根据第一占空比信号及比较器所输出的控制信号输出第二占空比信号。
控制电路115中的输出电压调整电路及PWM产生器可利用数字PWM控制器中已有的输出电压调整电路及PWM产生器来实现。逐周期调节电路、检测电路的比较器及参考电压被集成到数字PWM控制器中，其可以通过数字PWM控制器中的硬件或固件来实现。因此，仅需外加一个锯齿波产生器。
本发明实施例提供的响应输入电压瞬变的控制电路与现有技术相比，具有如下优点：
1)能够在几个时钟周期内快速响应输入电压的瞬变，甚至可以为一个时钟周期；而现有的数字PWM控制器的前馈电路通常需要几十个时钟周期。
2)电路中元器件参数的选择不会影响反馈回路的特性，其中优化的参数可以实现控制电路最佳性能；而现有的模拟PWM控制器的前馈电路中，参数的选择将影响反馈回路的增益。
3)相比于现有的数字PWM控制器，本发明的控制电路可以选择多种信号来反映输入电压的瞬变；即使选择次级侧上的电压作为反馈信号时，仍可以达到很好的性能。输出电压的偏移可以被控制于一个较小的范围内，例如1%。
图12为本发明提供的响应输入电压瞬变的控制方法的流程图，该控制方法应用于图4所示的控制电路中。请一并参考图4及图12，该控制方法包括：
步骤S1：接收输出电压Vo，根据输出电压Vo产生占空比调节信号。
详细地，输出电压调整电路41接收输出电压Vo，对该输出电压Vo进行调节，从而输出占空比调节信号。具体而言，当输出电压调整电路41采用模拟方式实现时，占空比调节信号为电压误差信号。当输出电压调整电路41采用数字方式实现时，占空比调节信号为占空比预设值。例如，该占空比预设值为50%。
步骤S2：接收时钟信号1和占空比调节信号，根据该时钟信号1和该占空比调节信号产生第一占空比信号。
详细地，PWM产生器接收时钟信号1和该占空比调节信号，根据该时钟信号1和该占空比调节信号产生第一占空比信号。例如，占空比调节信号为占空比预设值，诸如50%时，该第一占空比信号为对应于占空比预设值的方波脉冲信号。
步骤S3：接收时钟信号2和反馈信号，根据该时钟信号2和反馈信号输出控制信号。
详细地，锯齿波产生器431接收时钟信号2和该反馈信号，产生锯齿波信号，并根据该反馈信号调整该锯齿波信号的斜率、高度或平均水平。该反馈信号例如为输入电压Vin、输出电压Vo及输出电流Io的至少其中之一，用于检测DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变。时钟信号2和时钟信号1使第一占空比信号和控制信号保持同频。
比较器432将该锯齿波信号与参考电压Vref进行比较，并根据比较结果输出控制信号至逐周期调节电路44。
步骤S4：根据第一占空比信号及该控制信号，产生第二占空比信号。
详细地，逐周期调节电路44分别接收第一占空比信号及该控制信号，并输出第二占空比信号。
根据本发明的一个实施例，逐周期调节电路44可以通过一个与门电路来实现。逐周期调节电路44分别接收第一占空比信号及该控制信号，并对其进行逻辑与操作，以输出第二占空比信号。
当输入电压保持恒定时，控制信号为高电平，第二占空比信号与第一占空比信号一致。当输入电压出现瞬变时，控制信号为方波脉冲信号，第二占空比信号为第一占空比信号与控制信号进行逻辑与运算的信号。
本发明实施例提供的响应输入电压瞬变的控制方法能够在几个时钟周期内快速响应输入电压的瞬变，甚至可以为一个时钟周期；与使用传统PWM控制器中的控制电路不同，本发明的电路中元器件参数的选择不会影响反馈回路的特性；此外，相比于使用传统数字PWM控制器中的控制电路，本发明可选择诸如输入电压、输出电压和输出电流等多种信号来反映输入电压的瞬时变化。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求范围内的各种修改和等效置换。

Claims (21)

1.一种DC/DC转换器，其中，所述DC/DC转换器包括：
输出电压调整电路，用于对所述DC/DC转换器的输出电压进行调节，从而输出占空比调节信号；
PWM产生器，电性耦接至所述输出电压调整电路，用于根据第一时钟信号和所述占空比调节信号产生第一占空比信号；
检测电路，用于根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频，所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变；以及
逐周期调节电路，电性耦接至所述PWM产生器与所述检测电路，用于根据所述第一占空比信号和所述控制信号输出第二占空比信号；
其中所述反馈信号为所述DC/DC转换器的输入电压以及所述DC/DC转换器的输出电流中的至少一个。
2.根据权利要求1的DC/DC转换器，其中所述检测电路包括：
锯齿波产生器，用于产生锯齿波信号，并根据所述第二时钟信号和所述反馈信号调整所述锯齿波信号的斜率、高度或平均水平；以及
比较器，电性耦接至所述锯齿波产生器，用于将所述锯齿波信号与第一参考电压进行比较，并产生所述控制信号。
3.根据权利要求1的DC/DC转换器，其中所述逐周期调节电路包括与门电路。
4.根据权利要求3的DC/DC转换器，其中，当所述输入电压处于稳态时，所述控制信号为高电平，所述第二占空比信号与所述第一占空比信号一致。
5.根据权利要求3的DC/DC转换器，其中，当所述输入电压出现瞬变时，所述控制信号为方波脉冲信号，所述第二占空比信号为所述第一占空比信号与所述控制信号进行逻辑与运算的信号。
6.根据权利要求1的DC/DC转换器，其中所述检测电路根据所述第二时钟信号的时钟周期逐周期地产生所述控制信号。
7.根据权利要求2的DC/DC转换器，其中所述输出电压调整电路、所述PWM产生器、所述比较器及所述逐周期调节电路集成于数字PWM控制器，并且所述第一参考电压由所述数字PWM控制器的内部产生。
8.一种DC/DC转换器，其中，所述DC/DC转换器包括：变压器、初级功率电路、次级桥式同步整流电路、输出电感器及控制电路，
所述变压器包括磁芯、初级绕组和次级绕组，所述初级绕组电性耦接至所述初级功率电路的输出端，所述次级绕组电性耦接至所述次级桥式同步整流电路；
所述初级功率电路接收所述DC/DC转换器的输入电压，并且通过所述变压器在对称的正开关周期和负开关周期内向所述变压器的次级侧进行对称的功率流传送过程，且所述变压器的磁芯中的磁通通过所述对称的功率流传送过程而平衡；
所述次级桥式同步整流电路包括：
第一开关管，其第一端电性耦接至所述输出电感器的一端，其第二端电性耦接至所述次级绕组的第一端；
第二开关管，其第一端电性耦接至所述第一开关管的第二端；
第三开关管，其第一端电性耦接至所述第一开关管的第一端，其第二端电性耦接至所述次级绕组的第二端；
第四开关管，其第一端电性耦接至所述第三开关管的第二端，其第二端电性耦接所述第二开关管的第二端；以及
所述控制电路包括时序电路、输出电压调整电路、PWM产生器、检测电路和逐周期调节电路，其中所述时序电路向所述初级功率电路提供初级驱动信号及向所述次级桥式同步整流电路提供次级驱动信号，所述输出电压调整电路用于对所述DC/DC转换器的输出电压进行调节，从而输出占空比调节信号；所述PWM产生器与所述输出电压调整电路电性耦接，用于根据第一时钟信号和所述占空比调节信号产生第一占空比信号；所述检测电路根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频，所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变；所述逐周期调节电路电性耦接所述PWM产生器与所述检测电路，用于根据所述第一占空比信号及所述控制信号输出第二占空比信号；
其中所述反馈信号为所述DC/DC转换器的输入电压以及所述DC/DC转换器的输出电流中的至少一个。
9.根据权利要求8的DC/DC转换器，其中当所述初级功率电路的输出电压为零时，所述控制电路用于控制所述第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管全部导通。
10.根据权利要求8的DC/DC转换器，其中所述检测电路包括锯齿波产生器和比较器，
所述锯齿波产生器用于产生锯齿波信号，并根据所述反馈信号和所述第二时钟信号调整所述锯齿波信号的斜率、高度或平均水平；以及
所述比较器电性耦接至所述锯齿波产生器，用于将所述锯齿波信号与第一参考电压进行比较，从而产生所述控制信号。
11.根据权利要求10的DC/DC转换器，其中所述逐周期调节电路包括与门电路。
12.根据权利要求11的DC/DC转换器，其中当所述输入电压保持恒定时，所述控制信号为高电平，所述第二占空比信号与所述第一占空比信号一致。
13.根据权利要求11的DC/DC转换器，其中当所述输入电压出现瞬变时，所述控制信号为方波脉冲信号，所述第二占空比信号为所述第一占空比信号与所述控制信号进行逻辑与运算的信号。
14.根据权利要求8的DC/DC转换器，其中所述检测电路根据所述第二时钟信号的时钟周期逐周期地产生所述控制信号。
15.根据权利要求8的DC/DC转换器，其中所述输出电压调整电路、所述PWM产生器及所述逐周期调节电路集成于数字PWM控制器。
16.根据权利要求8的DC/DC转换器，其中所述逐周期调节电路电性耦接至所述时序电路，并且所述时序电路根据所述第二占空比信号产生所述初级驱动信号与所述次级驱动信号之间的时序。
17.一种用于DC/DC转换器的控制方法，适于快速响应所述DC/DC转换器的输入电压的瞬时变化，所述DC/DC转换器包括输出电压调整电路、PWM产生器、检测电路、逐周期调节电路，其中所述控制方法包括：
所述输出电压调整电路接收所述DC/DC转换器的输出电压，并根据所述输出电压产生占空比调节信号；
所述PWM产生器根据第一时钟信号和所述占空比调节信号产生第一占空比信号；
所述检测电路根据第二时钟信号和反馈信号输出控制信号，其中所述反馈信号用于检测所述DC/DC转换器的输入电压是否出现瞬变，所述第二时钟信号和所述第一时钟信号使所述第一占空比信号和所述控制信号保持同频；以及
所述逐周期调节电路根据所述第一占空比信号和所述控制信号输出第二占空比信号；
其中所述反馈信号为所述DC/DC转换器的输入电压以及所述DC/DC转换器的输出电流中的至少一个。
18.根据权利要求17的控制方法，其中所述逐周期调节电路包括与门电路。
19.根据权利要求18的控制方法，其中当所述输入电压保持恒定时，所述控制信号为高电平，所述第二占空比信号与所述第一占空比信号一致。
20.根据权利要求18的控制方法，其中当所述输入电压出现瞬变时，所述控制信号为方波脉冲信号，所述第二占空比信号为所述第一占空比信号与所述控制信号进行逻辑与运算的信号。
21.根据权利要求17的控制方法，其中所述检测电路包括：
锯齿波产生器，用于产生锯齿波信号，并根据所述第二时钟信号和所述反馈信号调整所述锯齿波信号的斜率、高度或平均水平；以及
比较器，与所述锯齿波产生器电性耦接，用于将所述锯齿波信号与第一参考电压进行比较，从而产生所述控制信号。
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