CN106685214B - 带电流估计器的前馈控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带电流估计器的前馈控制系统。用于估计前馈控制系统中的电容器电流的方法和装置，包括通过输出电容器将电流传导到地并且在输出电流估计器中估计电流的电流幅度的电路。通过跨估计器电路电容器创建等于跨输出电容器的电压降的电压降、通过跨估计器电路的RC网络的输出创建由于输出电容器的寄生电感和寄生电阻而等于跨输出电容器的电压降或与其成比例的电压降，电流估计器生成对应于估计电流幅度的电压。跨估计器电路的RC网络的输出的电压降与流经输出电容器的寄生电感和电阻的电流成比例。

Description

带电流估计器的前馈控制系统
技术领域
本公开内容一般而言涉及控制电路和系统并且，更具体而言，涉及前馈控制电路和系统。
背景技术
数字集成电路的共同点是以更高的频率操作，对于各种电路元件，这会创建寄生阻抗。当微调或设计电路或系统时，随着工作频率的增加，电容器的寄生阻抗的效应常常应当被考虑。在典型数字应用中等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)的效应应当被考虑，以在设计中正确地预测电路性能，因为芯片电容器的ESR和ESL会显著更改跨集成电路(IC)的电压降。电容器在数字电路中的使用并不新颖，但随着微处理器时钟速度的增加，集成电路(IC)中电容器的寄生效应变得更加重要。
随着设备的ESR增加，针对电容器的给定寄生阻抗的纹波电压增加。此外，ESR的增加会创建影响电路操作的不想要的电压降。寄生电感也通过添加不想要的噪声和不期望的电压降来影响电路操作。电感的增加导致来自开关的纹波电压的增加以及在电路设计中应当考虑的不期望的电压降的增加。考虑电容器的寄生阻抗(电阻和电感)会是困难的，尤其是当在反馈回路中需要快速响应以支持高频操作时。虽然存在尽管有寄生阻抗但提供快速反馈的现有系统和/或电路设计，但是此类解决方案常常是复杂的并且消耗集成电路的面积和功率。
发明内容
本发明公开了一种前馈控制系统，包括：脉冲发生器模块，基于第一误差信号产生开关控制信号；第一开关和第二开关，被连接成选择性地对电感器充电和放电，其中第一开关还连接到DC电压源并且第二开关还被连接成创建到地的连接，其中第一开关和第二开关被配置为基于开关控制信号打开和闭合；输出节点，连接到输出电容器和负载电阻器；电容器电流估计器，在反馈路径中连接到输出节点，其中电流估计器生成对应于流经输出电容器的估计电流的估计器输出信号；差分跨导放大器，基于在输出节点处的输出电压与参考电压之差产生第二误差信号；及比较器，被连接成接收第二误差信号和估计器输出信号，并且可操作为将估计器输出信号与第二误差信号进行比较，以产生第一误差信号。
本发明还公开了一种前馈控制系统，包括：以时钟速率操作的电路，在输出节点处产生输出电压；及反馈回路，包括：差分跨导放大器，基于对应于电容器电流估计的电压与参考电压之差以所述时钟速率生成第一误差信号；电容器电流估计器，产生对应于电容器电流估计的估计器输出信号；及比较器，将第一误差信号与对应于电容器电流估计的电压进行比较，以向电路产生第二误差信号来以调整输出电压。
本发明还公开一种用于估计前馈控制系统中的电容器电流的方法，包括：将电流通过输出电容器传导到地；在电容器电流估计器中估计电流的电流幅度，并生成对应于估计电流幅度的电压；将该电压与参考电压进行比较；基于所述比较生成误差信号；及基于该误差信号调整输出电压。
本公开还公开一种用于估计前馈控制系统中的电容器电流的方法，包括：将电流通过输出电容器传导到地；在电容器电流估计器中估计电流的电流幅度，并通过以下步骤生成对应于估计电流幅度的电压：跨估计器电路电容器创建等于跨输出电容器的电压降的电压降；跨电容器电流估计器的RC网络的输出创建由于输出电容器的寄生电感和寄生电阻而等于跨输出电容器的电压降或与其成比例的电压降；及其中：跨电容器电流估计器的RC网络的输出的电压降与流经输出电容器的寄生电感和电阻的电流成比例；及由于寄生电感和电容，电容器电流估计器的RC网络具有与输出电容器的时间常数相同的时间常数。
附图说明
通过参考附图，本公开内容可以得到更好的理解，并且使其众多特征和优点对本领域技术人员是清楚的，其中：
图1和2是现有技术前馈控制系统的部分示意图和部分框图。
图3是示出具有寄生电感和电阻的电容器模型的示意图。
图4是示出前馈控制系统中的电压调节器的实施例的部分示意图和部分框图。
图5是示出前馈控制系统中包括电流估计器的电压发生器和调节器的实施例的附加细节的部分示意图和部分框图。
图6和图7是估计通过输出电容器的电流的电流估计器的功能示意图。
图8是示出根据一个实施例的电流估计器的部分示意图和部分框图。
图9是示出根据一个实施例的电流估计器的部分示意图和部分框图。
图10是示出电流估计器的电容器等效电路的功能示意图。
图11是示出根据一个实施例的用于生成输出电容器的等效串联电感(ESL)和输出电容器的等效串联电阻(ESR)的方法的流程图。
图12是示出根据一个实施例的方法的流程图。
相同标号在不同附图中的使用指示相似或完全相同的项。除非另有说明，否则词语“耦合的”及其相关联的动词形式包括通过本领域已知手段的直接连接和间接电连接二者，并且除非另有说明，否则对直接连接的任何描述也都暗示使用适当形式的间接电连接的替代实施例。
具体实施方式
图1和2是现有技术的前馈控制系统的部分示意图和部分框图。通过将输出电流的前馈响应添加到电流模式控制器，获得DC-DC转换器的接近最佳动态调节。其结果是在输出电流的瞬态变化之后接近零输出阻抗，具有输出电压瞬态的减小的幅度、持续时间和能量内容。图1示出了负载电流前馈电路的基本概念。
如可以看到的，DC-DC电压发生器10连接到输出节点Vout。输出节点Vout连接到输出电容器12、负载电阻器Rload和第一差分跨导放大器16的输入。以虚线示出的电阻器18表示电容器12(Cout)的寄生电阻(ESR)。第一差分跨导放大器16也被连接，以接收参考电压Vref。第一差分跨导放大器16的输出连接到求和节点20或电路以及连接到电容器22(Ccomp)。电容器22还连接到进一步接地的电阻器24(Rcomp)。求和节点20或电路还连接到负载电流并向比较器26的输入端产生负载电流和差分跨导放大器16的输出之和，比较器26在第二输入端进一步连接到DC-DC电压发生器10的输出电流。
DC-DC电压发生器10在Vout向差分跨导放大器16产生输出电压，差分跨导放大器16将该输出电压与参考电压进行比较并且基于两个输入信号之差产生输出误差信号。比较的结果被添加到负载电流，然后该负载电流与DC-DC电压发生器10的输出电流进行比较。通过将电压误差信号和与负载电流成比例的信号求和并将其馈送到电流模式比较器，控制回路将遵循负载电流变化。
图2示出了具有电容器前馈配置的电流模式控制电路，其中前馈信号是输出电容器的电流而不是负载电流。除了第二比较器26的第二输入端连接到输出电容器12的电流之外，图2中的连接基本上类似于图1。这个电路的一个优点是实现更简单。但是，在电容器滤波器网络中添加感测电阻器或小电流变压器对于复杂的输出滤波器网络是不实际的。此外，感测电阻器增加复杂性并影响纹波性能。因而，图2的实施例对于有限的情况可能是有利的。
图3是示出具有寄生电感和电阻的电容器模型的示意图。该电容器模型包括与电感器19和电阻器18串联的电容器12。寄生元件，即，电感器19和电阻器18，分别引入寄生电感ESL和寄生电阻ESR。对于更高频率，寄生阻抗对于电容器来说具有应当在评估电路性能时考虑的电感和电阻成分。
图4是示出前馈控制系统中电压调节器的实施例的部分示意图和部分框图。图1和2中所示现有方法的一方面是电流被测量。根据包括图4的实施例在内的各种实施例，输出电容器的电容器电流被估计。通过估计电容器电流，减小了与直接电容器电流测量相关联的问题以及电路复杂性。图4示出了这种方法，通过使用已经在电流模式控制中可用的测出的输出电压反馈信号来估计输出电容器电流。本质上，利用无损电容器电流感测的快速前馈控制回路被用来估计输出电容器电流，以生成到电压调节器的反馈信号。
参照图4，DC-DC电压发生器10向输出节点Vout产生输出信号。输出节点Vout连接到输出电容器12(Cout)和负载电阻器14(Rload)以及连接到第一线性放大器16的第一输入端并连接到Icap估计器28。第一差分跨导放大器16的第二输入端被连接成接收参考电压Vref。第一线性放大器16基于两个输入信号之差产生输出信号。差分放大器16的输出被产生到比较器26的第一输入端。表示通过电容器12的估计输出电容器电流的电压信号由Icap估计器28产生到第二线性放大器26的第二输入端。比较器26向DC-DC电压发生器10产生输出，以调整由DC-DC电压发生器10产生的输出电压。
输出端子Vout还连接到输出电容器12并连接到负载电阻器14。电阻器18以虚线示出，以表示电容器12的寄生电阻。与产生到第一线性放大器16的两个电压之差成比例的电流被产生到第二线性放大器26的第一端子以及电容器22。电容器22还连接到也接地的电阻器24。
Icap估计器28连接在比较器26的第二端子和输出端子Vout之间。Icap估计器28被配置为生成对应于流经输出电容器12的估计电流的电压。由Icap估计器28产生的电压与由于第一差分放大器产生的电流输出而跨电容器22和电阻器24出现的电压进行比较。比较器26的输出电压包括被产生到发生器10以调整由发生器10产生的电压的反馈信号(误差信号)。
在操作中，从Vout流经输出电容器12的电流随着电容器12的频率和寄生阻抗以及Vout的AC幅度而变化。因而，对于给定的频率，通过输出电容器12的电流将随着输出电压Vout而变。因而，被连接成接收Vout的Icap估计器28能够基于Vout的幅度估计通过输出电容器12的电流并产生对应于通过输出电容器12的电流的估计值的电压信号。然后这个对应的信号与由差分跨导放大器16生成的跨电容器22和电阻器24的电压进行比较。然后比较器26的输出被产生到DC-DC电压发生器10，以调整由DC-DC电压发生器10产生的输出电压。
图5是示出在前馈控制系统中包括电流估计器的电压发生器和调节器的实施例的附加细节的部分示意图和部分框图。如关于图4所公开的，图5的系统包括DC-DC电压发生器10、线性放大器16和比较器26、Icap电流估计器28、输出电容器12和负载电阻器14。比较器26基于由Icap估计器28产生的电压信号与基于由线性放大器16产生的电流信号形式的第二误差信号的电压信号之差向DC-DC电压发生器10产生第一误差信号。第二误差信号是基于Vout与参考电压之差。
如可以进一步看到的，DC-DC电压发生器10包括脉冲发生器块30，其进一步包括脉冲发生器32和被连接成接收脉冲发生器32的输出的驱动器34。脉冲发生器模块30，并且更具体而言，驱动器34被连接成向开关36和38递送开关控制信号。开关36将DC电压源40连接到Vout。感应器42和电阻器44表示发生器10的寄生电感和电阻，并且因此以虚线示出。开关38也接地。脉冲发生器32以基于第一误差信号幅度的频率产生脉冲，以驱动开关36和38。驱动器34基于从脉冲发生器32接收的脉冲的逻辑值发送控制信号，以打开和闭合开关36和38。
基本上，由DC电压源40产生的DC电压基于由脉冲发生器32产生的脉冲的逻辑状态被递送到电感器42和电阻器44。脉冲发生器32的脉冲的特性(例如，频率、周期等)影响开关36和38的操作的定时并因此影响在Vout处产生的输出电压的幅度。
图5因此示出了具有高带宽响应的快速动作前馈控制系统，其包括基于第一误差信号产生开关控制信号的脉冲发生器模块、连接成选择性地对电感器42充电和放电的第一和第二开关，其中第一开关还连接到DC电压源并且第二开关还被连接成创建到地的连接。第一和第二开关被配置为基于开关控制信号以及连接到输出电容器和负载电阻器的输出节点打开和闭合。
在反馈路径中连接到输出节点的电流估计器生成对应于流经输出电容器的估计电流的估计器输出信号。第一差分跨导放大器基于在输出节点处的输出电压与参考电压之差产生第二误差信号。比较器将估计的输出信号与第二误差信号进行比较，以产生第一误差信号。
图6和7是估计通过输出电容器的电流的电流估计器的功能示意图。参照图6，输出电容器由电容器12(C)、表示输出电容器的寄生电感ESL的电感元件19和表示输出电容器的寄生电阻ESR的电阻元件18建模。电流估计器包括具有生成电感(ESLsns)和电阻(ESRsns)的寄生电感元件42和寄生电阻元件44的电容元件40(Csns)以及电阻器46(R2)和电容器48(C2)。添加与ESL/ESR具有相同时间常数的RC电路可以生成与ESR电压成比例的电压(其与电容器电流成比例-正如电感器电流感测所做的一样)。图7示出了具有缓冲放大器50以消除加载问题并提供增益(gain)的感测网络。就像关于图6，图7包括电阻器46(R2)和电容器48(C2)，以生成与输出电容器12(C)的ESL/ESR相同的时间常数。
图8是示出根据一个实施例的电流估计器的部分示意图和部分框图。电流估计器的标记为调节器Vout的输入节点被连接成接收调节器的输出。该输入节点连接到电容器60(C5)，然后连接到差分放大器62(E11)的第一输入节点并连接到电流控制的电流源66(F5)的第一输入端。放大器62的第二输入端接地。放大器62的第一输出端连接到电阻器46(R2)，电阻器46(R2)的另一端连接到电容器48(C2)，电容器48(C2)的另一端接地。放大器62的第二输出端接地。
连接电阻器46和电容器48的节点还连接到电压控制的电流源64(G1)的第一输入端子。电压控制的电流源64的第二输入端子接地。电压控制的电流源64的第一“输出端”节点连接到电流控制的电流源66的第二“输入端”。电流控制的电流源66的第一输入端连接到电容器60，然后连接到电流估计器28的标记为“调节器Vout”的输入节点。电流控制的电流源66的第一输出端接地，而电流控制的电流源66的第二输出端连接到电阻器68(R5)和输出节点“估计器Vout”。电阻器68的另一端接地。
图8的电流估计器包括放大器62、电容器60(C5)、电阻器46(R2)和电容器(C2)，就像图7的电路一样。但是，在这里，包括放大器66(F5)和64(G1)，以模拟输出电容器的电流。放大器66是电流控制的电流源并且放大器64是电压控制的电流源。
在操作中，放大器62的输出被产生到包括电阻器46和电容器48的RC电路。该RC电路的输出被产生作为到电压控制的电流源放大器64的输入。因此，放大器64基于接收到的跨RC电路的电容器48的电压传导电流。由放大器64传导的电流对电容器60进行充电并驱动电流控制器电流源放大器66，电流控制器电流源放大器66又将输出电流驱动到电阻器68中。跨电容器60的结果所得电压对应于跨输出电容器网络的电容分量的增量电压，而跨电阻器68的电压是对应于通过输出电容器的输出电流估计的输出电压信号。这个输出电压信号被产生作为估计器输出电压信号。在所述实施例中，可以通过调谐或调整放大器62、64和66的增益元件以及电容器48和60及电阻器46和68的电阻和电容值来调谐电路。
图9是示出根据一个实施例的电流估计器的部分示意图和部分框图。电流估计器的标记为调节器Vin的输入节点被连接成接收调节器的输出。该输入节点连接到差分放大器62的第一输入节点。放大器62的第二输入端连接到节点V1。放大器62的第一输出端连接到电阻器46，电阻器46的另一端连接到电容器70(C6)，电容器70(C6)的另一端接地。放大器62的第二输出端接地。出现在连接电阻器46和电容器70的节点处的电压V3是电压控制的电流源放大器64的输入电压。电压控制的电流源放大器64的第二输入端子接地。放大器64的第一“输出端”节点连接到电流控制的电流源放大器66F5的第一“输入端”。放大器64的第二输出端接地。放大器66的第二输入端连接到节点V1并连接到放大器62的第二输入端。放大器66的第一输出端接地，而放大器66的第二输出端连接到电阻器68(R5)。电阻器68的另一端接地。
图9的电流估计器包括放大器62和电阻器46和电容器70(类似于图7)以及电阻器68和72及电容器60和70，在一个实施例中它们都被配置为可调整的。包括放大器64和66，以模拟输出电容器的电流信息。
在操作中，放大器62的输出被产生到包括电阻器46和电容器70的RC电路。该RC电路的输出被产生作为电压控制的电流源放大器64的输入。因此放大器64基于接收到的跨RC电路的电容器70的电压传导电流。由放大器64传导的电流驱动电流控制器电流源放大器66，电流控制器电流源放大器66又将输出电流驱动到电阻器68中。然后，跨电阻器68的结果所得电压是对应于通过输出电容器的输出电流估计的输出电压信号。这个输出电压信号被产生作为估计器输出电压信号。在所述实施例中，可以通过经由放大器62-66当中一个或多个和/或电阻器46、68和72的电阻和电容值以及电容值60和66来调谐或调整电路。
图10是示出电流估计器的电容器等效电路的功能示意图。如可以看到的，电容器80(C1)与电感器82(Lcf1)和电阻器84(Rcf1)串联连接。用于Zout的对应于图10的等效电路的等式如下：
(1)Zout＝ESR+SESL+1/(SCout)
(2)
Figure GDA0002517990130000101
如从公式(1)可以看到的，输出电容器的输出阻抗根据寄生阻抗ESL和ESR变化。公式(2)示出了用于Zout的替代表达式。图8中的Cout_total是总输出电容。ESL_cf_total是等效串联电感并且ESR_cf_total是等效串联电阻。因此，回过头参照图7，Zout的逆可以表示如下：
(3)1/Zout＝Vout/Vin＝SCout/(1+S2Cout＊ESL+SCout＊ESR)
对于上面的表达式，G1等于1/ESR_cf_total，R2＝1/ESR_cf_total，C6＝ESL_cf_total，C5＝Cout_total，RL＝1并且R1＝0。由于电容器电流是双向的，因此在实际的估计器中既需要正电压也需要负电压。因而，放大器输出在高于地电平的电平被偏置。当存在估计器和功率链电容器滤波器参数的完美匹配时，具有所述实施例的估计器电路不影响系统的闭环极点或零点。
再次参照图9，如果忽略电阻器72(R1)的影响，并且如果假设跨电容器60(C5)的电压等于Cf1，则电容器60(C5)与Vin之差等于跨LCf1和RCf1的电压。在V2处的电压等于跨LCf1和RCf1的电压并且RC网络(电阻器46和电容器70)的输出与流经LCf1和RCf1的电流成比例并且，因此，如果电阻器46和电容器70与LCf1/RCf1具有相同的时间常数，则与流经Cf1的电流成比例。
C5到电路的输出电容器(例如，Cout＝电容器12)的缩放可以结合放大器64的缩放来完成。这与电阻器46和电容器70的缩放无关。电流估计器拓扑将与电容器60的电压成比例的电流馈送到电容器60中，直到电容器60的电压等于Cf1电压。虽然估计器具有反馈回路，但它不需要高增益。Thevenin回路中的低固定增益缓冲器将电容器60的阻抗与电阻器46和电容器70阻抗解耦。因此，一个优点是感测C(sense C)和RC阻抗的值可以由于缓冲器和反馈的组合提供的解耦而被独立设置。放大器不需要高增益或带宽。
图11是示出根据一个实施例的用于生成输出电容器的等效串联电感(ESL)和输出电容器的等效串联电阻(ESR)的方法的流程图。该方法开始于电路，例如除其它类型的电路之外尤其是电压调节器，通过输出电容器传导电流(102)。在所述实施例中，使用反馈回路，其中电流估计器估计通过输出电容器的电流，以生成到调节器电路的反馈信号。因而，下一步包括估计输出电容器中的电流幅度(104)并生成对应的电压(106)。
在一个实施例中，对应的电压与参考电压进行比较(108)，并且基于参考电压与对应电压之间的比较生成误差信号(110)。因而，该方法包括基于误差信号调整输出电压(112)。本发明的实施例的一方面是电流估计器生成输出电容器的等效串联电阻(ESR)和输出电容器的等效串联电感(ESL)(114)。可选地，该方法还包括调整电容器电流估计器内的电阻值或电容值中的至少一个，以调整电容器电流估计器时间常数，以匹配输出电容器的时间常数(116)。
图12是示出根据一个实施例的方法的流程图。该方法开始于电路，并且更特别地，电流估计器电路生成输出电容器的等效串联电阻(ESR)和输出电容器的等效串联电感(ESL)(120)。该方法还包括调整电容器电流估计器内的电阻值或电容值中的至少一个，以调整电容器电流估计器时间常数，以匹配输出电容器的时间常数(122)。此外，该方法包括电流估计器电路调整电压控制的电流源电流输出幅度的电流幅度，以生成与输出电容器电流成比例的输出电压(124)。最后，该方法包括调整电流控制的电流源电流输出幅度的电流幅度，以生成与输出电容器电流成比例的输出电压(126)。
在一个实施例中，前馈控制系统包括脉冲发生器模块、第一和第二开关、输出节点、电流估计器和差分跨导放大器。脉冲发生器模块基于第一误差信号产生开关控制信号。第一和第二开关被连接成选择性地对电感器充电和放电，其中第一开关还连接到DC电压源并且第二开关还被连接成创建到地的连接，其中第一和第二开关被配置为基于开关控制信号打开和闭合。输出节点连接到输出电容器和负载电阻器。电流估计器在反馈路径中连接到输出节点，其中电流估计器生成对应于流经输出电容器的估计电流的估计器输出信号。差分跨导放大器基于在输出节点处的输出电压与参考电压之差产生第二误差信号。比较器被连接成接收第二误差信号和估计器输出信号并且可操作为将估计器输出信号与第二误差信号进行比较，以产生第一误差信号。
根据这个实施例的一方面，电容器电流估计器还包括电压控制的电流源，其被配置为调整电容器电流估计器内的电压降，以匹配由于输出电容器的寄生阻抗引起的电压降。
根据另一方面，电流估计器还包括电流控制的电流源，其被配置为调整电容器电流估计器内的电压降，以匹配由于输出电容器的寄生阻抗引起的电压降。
根据还有另一方面，电流估计器还包括耦合在可调整时间常数电路系统之间的缓冲器，其中缓冲器对估计器输出信号提供隔离和增益。
根据还有另一方面，电压控制的电流源和电流控制的电流源各自包括可选择增益元件，以调整估计器输出信号的估计器输出信号时间常数。
在另一实施例中，前馈控制系统包括在输出节点处产生输出电压、以时钟速率操作的电路，以及反馈回路。反馈回路包括差分跨导放大器、电容器电流估计器和比较器。差分跨导放大器基于对应于电容器电流估计的电压与参考电压之差以时钟速率生成第一误差信号。电容器电流估计器产生对应于电容器电流估计的估计器输出信号。比较器将第一误差信号与对应于电容器电流估计的电压进行比较，以便向电路产生第二误差信号来调整输出电压。
根据这个实施例的一方面，电压控制的电流源被配置为调整电流估计器内的电压降，以匹配由于输出电容器的寄生阻抗引起的电压降，其中该寄生阻抗是由于输出电容器的等效串联电阻(ESR)。
根据另一方面，电流控制的电流源被配置为调整电流估计器内的电压降，以匹配由于输出电容器的寄生阻抗引起的电压降，其中该寄生阻抗是由于输出电容器的等效串联电感(ESL)。
根据还有另一方面，电容器电流估计器还包括耦合在输入端和电压控制的电流源之间的缓冲器，其中该缓冲器对对应于由电容器电流估计器产生的电容器电流估计的电压提供隔离和增益。
根据还有另一方面，电压控制的电流源和电流控制的电流源各自包括可选择的部件，以调整估计器输出信号的估计器输出信号时间常数。
在还有另一实施例中，公开了一种用于估计前馈控制系统中的电容器电流的方法。电流通过输出电容器传导到地。在电容器电流估计器中估计电流的电流幅度，并且生成对应于估计电流幅度的电压。将该电压与参考电压进行比较。基于比较生成误差信号。基于误差信号调整输出电压。
根据这个实施例的一方面，该方法包括生成可调整的时间常数，以匹配输出电容器的等效串联电阻(ESR)。
根据另一方面，该方法还包括生成可调整的时间常数，以匹配输出电容器的等效串联电感(ESL)。
根据还有另一方面，该方法还包括调整电压控制的电流源的电流幅度，以生成与输出电容器电流成比例的输出电压。
根据另一方面，该方法还包括调整电流控制的电流源电流的电流幅度，以生成与输出电容器电流成比例的输出电压。
在还有另一实施例中，公开了一种用于估计前馈控制系统中的电容器电流的方法。电流通过输出电容器传导到地。在电容器电流估计器中估计电流的电流幅度。通过跨估计器电路电容器创建等于跨输出电容器的电压降的电压降，并且跨电容器电流估计器的RC网络的输出创建由于输出电容器的寄生电感和寄生电阻而等于跨输出电容器的电压降或与其成比例的电压降，生成对应于估计电流幅度的电压。跨电容器电流估计器的RC网络的输出的电压降与流经输出电容器的寄生电感和电阻成比例的电流。由于寄生电感和电容，电容器电流估计器的RC网络具有与输出电容器的时间常数相同的时间常数。
根据这个实施例的一方面，该方法还包括相对于输出电容器缩放估计器电路电容器。
以上公开的主题被认为是说明性的，而不是限制性的，并且所附权利要求意在覆盖属于权利要求的真实范围的所有此类修改、增强和其它实施例。因此，就法律允许的最大程度，本发明的范围是由以下权利要求和其它等同物的最广泛允许的解释来确定的，并且将不受前述详细描述的限定或限制。

Claims (10)

1.一种前馈控制系统，包括：
脉冲发生器模块，基于第一误差信号产生开关控制信号；
第一开关和第二开关，被连接成选择性地对电感器充电和放电，其中第一开关还连接到DC电压源并且第二开关还被连接成创建到地的连接，其中第一开关和第二开关被配置为基于开关控制信号打开和闭合；
输出节点，连接到输出电容器和负载电阻器；
电流估计器，在反馈路径中连接到输出节点，其中电流估计器生成对应于流经输出电容器的估计电流的估计器输出信号，其中所述电流估计器产生电压降，该电压降等于或者成比例于跨输出电容器的由于输出电容器的寄生电感以及寄生电阻所引起的电压降；
差分跨导放大器，基于在输出节点处的输出电压与参考电压之差产生第二误差信号；及
比较器，被连接成接收第二误差信号和估计器输出信号，并且可操作为将估计器输出信号与第二误差信号进行比较，以产生第一误差信号。
2.如权利要求1所述的前馈控制系统，电流估计器还包括电压控制的电流源和电流控制的电流源，该电压控制的电流源和电流控制的电流源被配置为调整电流估计器内的电压降，以匹配由于输出电容器的寄生阻抗引起的电压降。
3.如权利要求1所述的前馈控制系统，电流估计器还包括：
电流控制的电流源，具有产生估计器输出信号的输出端；
电压控制的电流源，调节通过电流控制的电流源传导的电压控制的电流；
第一可选择电阻元件，连接到电压控制的电流源的输入端；
差分放大器，被连接成接收由前馈控制系统产生的输出电压并且还被连接成接收估计器反馈电压，其中该差分放大器向第一可选择电阻元件产生第三误差信号；
可选择电流估计器电容器，连接到差分放大器的第二输入端并连接到电流控制的电流源的输入端，以接收通过电流控制电流源传导的电压控制的电流；及
其中第一可选择电阻元件和可选择电流估计器电容器被配置为可调整地产生电压降，以匹配控制器输出电容器的等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)的电压降。
4.一种前馈控制系统，包括：
以时钟速率操作的电路，在输出节点处产生输出电压；及
反馈回路，包括：
差分跨导放大器，基于对应于在所述输出节点处产生的所述输出电压与参考电压之差以所述时钟速率生成第二误差信号；
电容器电流估计器，产生对应于电容器电流估计的估计器输出信号，其中所述电容器电流估计器产生电压降，该电压降等于或者成比例于跨输出电容器的由于输出电容器的寄生电感以及寄生电阻所引起的电压降；及
比较器，将第二误差信号与对应于电容器电流估计的电压进行比较，以向电路产生第一误差信号来以调整输出电压。
5.如权利要求4所述的前馈控制系统，电容器电流估计器还包括：
电流控制的电流源，具有产生估计器输出信号的输出端；
电压控制的电流源，调节通过电流控制的电流源传导的电压控制的电流；
第一可选择电阻元件，连接到电压控制的电流源的输入端；
差分放大器，被连接成接收由前馈控制系统产生的输出电压并且还被连接成接收估计器反馈电压，其中差分放大器向第一可选择电阻元件产生第三误差信号；及
可选择电流估计器电容器，连接到差分放大器的第二输入端并连接到电流控制的电流源的输入端，以接收通过电流控制的电流源传导的电压控制的电流。
6.如权利要求4所述的前馈控制系统，电容器电流估计器还包括电压控制的电流源和电流控制的电流源，其中电压控制的电流源调整电容器电流估计器内的至少一个电压降，以匹配由于输出电容器的寄生阻抗引起的电压降，其中该寄生阻抗是由于输出电容器的等效串联电阻(ESR)时间常数引起的，并且电流控制的电流源调整电容器电流估计器内的电压降，以匹配由于输出电容器的寄生阻抗引起的电压降，其中该寄生阻抗是由于输出电容器的等效串联电感(ESL)时间常数引起的。
7.一种用于估计前馈控制系统中的电容器电流的方法，包括：
将输出节点处的电流通过输出电容器传导到地并且在所述输出节点处产生输出电压；
在电容器电流估计器中估计电流的电流幅度，并生成对应于估计电流幅度的电压，其中电容器电流估计器产生电压降，该电压降等于或者成比例于跨输出电容器的由于输出电容器的寄生电感以及寄生电阻所引起的电压降；
基于对应于在所述输出节点处产生的所述输出电压与参考电压之差生成第二误差信号；以及
将所述第二误差信号与对应于电容器电流估计的电压进行比较，以向电路产生第一误差信号来以调整所述输出电压。
8.如权利要求7所述的方法，还包括调整电容器电流估计器内的电阻值或电容值中的至少一个，以调整输出电流估计器时间常数来匹配输出电容器的时间常数。
9.一种用于估计前馈控制系统中的电容器电流的方法，包括：
将电流通过输出电容器传导到地；
在输出电流估计器中估计电流的电流幅度，并通过以下步骤生成对应于估计电流幅度的电压：
跨估计器电路电容器创建电压降，该电压降等于跨输出电容器的电压降；
跨估计器电路的RC网络的输出创建电压降，该电压降等于或者成比例于跨输出电容器的由于输出电容器的寄生电感以及寄生电阻所导致的电压降；及
其中：
跨估计器电路的RC网络的输出的电压降与流经输出电容器的寄生电感和电阻的电流成比例；及
由于寄生电感和电容，估计器电路的RC网络具有与输出电容器的时间常数相同的时间常数。
10.如权利要求9所述的方法，还包括：
通过输出电阻元件传导输出电流，以创建输出电压；
将输出电压与参考电压进行比较；
基于所述比较生成误差信号；及
基于误差信号调整输出电压。
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