CN107404231A - 用于对半谐振和谐振转换器进行控制的方法和装置 - Google Patents

用于对半谐振和谐振转换器进行控制的方法和装置 Download PDF

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Abstract

用于多相电压转换器的状态机通过以下步骤来控制相的逐周期开关：进入第一状态，在第一状态中用于高侧开关的控制信号是激活的并且用于低侧开关和SR(同步整流)开关的控制信号是未激活的；进入第二状态，在第二状态中用于所有开关的控制信号是未激活的；进入第三状态，在第三状态中用于高侧开关的控制信号是未激活的并且用于低侧开关和SR开关的控制信号是激活的；进入第四状态，在第四状态中用于高侧开关和低侧开关的控制信号是未激活的并且用于SR开关的控制信号是激活的，随后进入第五状态，在第五状态中用于所有开关的控制信号是未激活的，或进入第五状态而不进入第四状态；以及在下一个开关周期的开始处进入第一状态。

Description

用于对半谐振和谐振转换器进行控制的方法和装置
技术领域
本申请涉及半谐振和谐振转换器，特别是对半谐振和谐振转换器的控制。
背景技术
包括隔离的和非隔离拓扑的谐振和半谐振DC-DC转换器用于各种各样的应用中，例如电信、处理器等，这是由于它们的零电压(电流)开关特性以及它们的利用寄生部件的能力。在众多拓扑中，具有变压器/抽头电感器的半谐振转换器是在不使用隔离的情况下实现高电压转换比的有吸引力的拓扑。较低成本和较高效率是这种转换器相对于其他解决方案的主要优点。
许多谐振和半谐振DC-DC转换器的输出电流每个开关周期具有半周期正弦状形状。对于这样的转换器，固定频率控制可能不是有效的拓扑，所以需要可变开关频率控制以实现最佳性能并且对于可变频率操作提供软开关。
因此，对于具有正弦状形状的输出电流的谐振和半谐振DC-DC转换器，需要可变开关频率数字控制。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种用于多相电压转换器的数字控制系统。电压转换器的每个相包括：连接在输入电压端子和开关节点之间的高侧开关；连接在开关节点和接地之间的低侧开关；将开关节点连接到多相电压转换器的公共输出节点的无源电路；以及同步整流(SR)开关，连接在无源电路和接地之间，并且当同步整流开关被接通时半周期正弦状电流被传导通过同步整流开关。数字控制系统包括数字PWM(脉冲宽度调制)状态机，数字PWM状态机可操作为控制相的逐周期开关。对于每个相，数字PWM状态机可操作为：在每个开关周期的开始处，进入第一状态，在第一状态中用于高侧开关的控制信号是激活的并且用于低侧开关和SR开关的控制信号是未激活的；退出第一状态并且进入第二状态，在第二状态中用于所有开关的控制信号是未激活的；退出第二状态并且进入第三状态，在第三状态中用于高侧开关的控制信号是未激活的并且用于低侧开关和SR开关的控制信号是激活的；退出第三状态并且进入第四状态，在第四状态中用于高侧开关和低侧开关的控制信号是未激活的并且用于SR开关的控制信号是激活的，然后退出第四状态并且进入第五状态，在第五状态中用于所有开关的控制信号是未激活的，或退出第三状态并且进入第五状态而不进入第四状态；以及退出第五状态并且在下一个开关周期的开始处进入第一状态。
根据数字地控制多相电压转换器的逐周期开关的一个实施例，针对每个相，方法包括：在每个开关周期的开始处，进入数字PWM(脉冲宽度调制)状态机的第一状态，在第一状态中用于高侧开关的控制信号是激活的并且用于低侧开关和SR开关的控制信号是未激活的；退出第一状态并且进入数字PWM状态机的第二状态，在第二状态中用于所有开关的控制信号是未激活的；退出第二状态并且进入数字PWM状态机的第三状态，在第三状态中用于高侧开关的控制信号是未激活的并且用于低侧开关和SR开关的控制信号是激活的；退出第三状态并且进入数字PWM状态机的第四状态，在第四状态中用于高侧开关和低侧开关的控制信号是未激活的并且用于SR开关的控制信号是激活的，然后退出第四状态并且进入数字PWM状态机的第五状态，在第五状态中用于所有开关的控制信号是未激活的，或退出第三状态并且进入第五状态而不进入第四状态；以及退出第五状态并且在下一个开关周期的开始处进入第一状态。
通过阅读以下详细描述以及查看相应附图，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。
附图说明
附图的元件不一定相对于彼此成比例。相同的附图标记指代对应的相似部分。可以对各种所示的实施例的特征进行组合，除非它们彼此排斥。在附图中描绘实施例，并且在以下的描述中详细说明实施例。
图1图示了具有可变开关频率的谐振或半谐振多相电压转换器的一个实施例的框图。
图2和3图示了与图1的多相电压转换器的操作相关联的各种波形。
图4图示了用于图1的多相电压转换器的数字控制系统的一个实施例的框图。
图5图示了图4的数字控制系统的数字状态机实现的一个实施例的状态转换图。
具体实施方式
本文所描述的实施例提供了PWM(脉冲宽度调制)发生器的基于数字状态机的实现，PWM发生器针对具有正弦状形状的相输出电流的谐振和半谐振DC-DC转换器提供可变开关频率控制。具有可变频率结构的PWM发生器针对多相谐振或半谐振DC-DC转换器的每个相产生合适的栅极信号。基于数字状态机的实现适合于芯片上的实现，基于开关时段的最新信息提供了对占空比的自适应调整，并且在没有增加的模拟电路要求的情况下产生了高灵活性且易于对参数调整进行调谐。
图1图示了多相谐振或半谐振DC-DC电压转换器100的一个实施例，多相谐振或半谐振DC-DC电压转换器100具有可变开关频率(Fsw)并且将输出电流IO递送到负载102。多相转换器100在数字控制系统104的控制下将输入电压(Vin)转换为在输出节点Vout处的输出电压(VO)。多相转换器100的每个相108通过被包括在每个相108中或与每个相108相关联的相应无源电路110向负载102贡献输出电流IO的一部分，或在只有单个相108是活动的时贡献全部输出电流IO。采用的无源电路110的类型取决于多相电压转换器100的拓扑，多相电压转换器可以具有隔离或非隔离拓扑并且可以是谐振或半谐振的。可以使用任何标准的多相电压转换器，只要转换器具有可变开关频率并且从每个无源电路110输出的电流(IsN)具有半周期正弦状形状，即类似半个正弦波的形状。例如，电压转换器100可以是具有变压器/抽头电感器112的半谐振转换器，变压器/抽头电感器112用于将无源电路110的LC谐振回路耦合到转换器100的输出电容器CO。特别是在混合脉冲宽度调制/谐振电压转换器的情况中，谐振发生在每个相108的高侧开关HSN的关断时间(Toff)期间。这样的混合脉冲宽度调制/谐振电压转换器非常适合于需要高速开关和相对大的步降电压转换比的电压转换器应用。
除无源电路110之外，多相转换器100的每个相108包括连接在输入电压端子Vin和开关节点Vsw之间的高侧开关(HSN)以及连接在开关节点Vsw和接地之间的低侧开关(LSN)。无源电路110将它的相108的开关节点Vsw连接到多相电压转换器100的公共输出节点Vout，并且同步整流开关(SRN)被连接在无源电路110和接地之间，例如在变压器/抽头电感器112和接地之间，并且当SR开关被接通时半周期正弦状电流由SR开关传导。
多相转换器100的每个相108还包括驱动器级，驱动器级包括驱动器电路114，驱动器电路114用于驱动对应的相108的高侧功率开关HSN、低侧功率开关LSN以及SR开关SRN。相N的驱动器级可以与其他相电路被集成在相同的半导体裸片上，或被提供为单独的裸片。相N的开关HSN、LSN和SRN可以被集成在相同的半导体裸片上，或被提供为单独的裸片。
每个相108的高侧功率开关HSN、低侧功率开关LSN和SR开关SRN例如可以被实施为基于硅或其他IV族的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。为了描述的简单性和简洁性，第一相(“相1”)的开关HS1，LS1和SR1在图1所示的示例性实现中被描绘为硅或其他IV族FET。然而，要强调的是，这样的实现仅仅是示例性的，并且本文公开的发明原理可广泛地应用于广泛的应用，包括使用其他基于IV族材料或基于III-V族半导体的功率开关实现的电压转换器。还注意，如本文使用的，短语“III-V族”是指包括至少一种III族元素和至少一种V族元素的化合物半导体。例如，III-V族半导体可以采用包括氮和至少一种III族元素的III族氮化物半导体的形式。在图1中，MOSFE已经用于表示相开关HSN、LSN和SRN。然而，还可以使用其他类型的开关，例如双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、基于氮化镓(GaN)的开关。
如图1所示，控制开关HSN、LSN和SRN的逐周期开关的数字控制系统104被耦合到每个相108的驱动器级。还在图1中示出了无源电路110的谐振电容器(Cr)、泄漏电感(LLeak)和变压器/中心抽头电感器112，其组成每个相108的一部分。变压器/中心抽头电感器112具有n匝(n1+n2)，包括具有n1匝的初级绕组和具有n2匝的次级绕组。
如图1进一步所示，第一相108的高侧功率开关HS1在HS1的漏极处接收输入电压Vin。高侧功率开关HS1的源极在第一相108的开关节点Vsw处被耦合到低侧功率开关LS1的漏极。低侧功率开关LS1进而被耦合在开关节点Vsw和接地之间，即，使其源极耦合到接地。还如图1所示，第一相108的SR开关SR1使其漏极耦合在对应的无源电路110的变压器/中心抽头电感器112的初级和次级绕组之间，并且使其源极耦合到接地。根据图1所示的示例性实现，高侧功率开关HS1被配置为控制开关，低侧功率开关LS1被配置为谐振开关，并且SR开关SR1被配置为同步(sync)开关。多相转换器100的其他相108具有相同或相似的设计。
图1所示的多相电压转换器100仅仅是是示例性的。半谐振/混合电压转换器可以使用多个不同的电路配置来实现，例如包括利用分相谐振电容器的电路配置和利用隔离变压器的电路配置。本文公开的发明原理可以容易地适合包括高侧功率开关、以及低侧功率开关和同步整流开关(在同步整流开关被接通时半周期正弦状电流被传导通过同步整流开关)的任何半谐振/混合电压转换器，不论所采用的具体电路配置如何，并且更一般地适合具有可变开关频率的和具有半周期正弦状同步整流开关电流的任何电压转换器。
图2和图3是图示了与多相电压转换器100的一个相108的逐周期([n-1],[n],[n+1],等)操作相关联的各种波形的曲线图。这包括：对于图1所示的标准MOSFET的由数字控制系统104产生的相应的栅极信号HS，LS和SR；对于相108在无源电路110的输出处的次级电流Is；通过该相108的SR开关传导的电流Isr；以及无源电路110的谐振和磁化电流IR，Im。次级电流Is和磁化电流Im处于最小负值-Imin，并且开关节点电压Vsw在刚好在下一个开关周期开始之前的死区时间段D0的开始处处于或接近接地电位。
在死区时间D0期间所有相开关关断，例如对于图1所示的标准MOSFET的栅极信号HS＝0，LS＝0和SR＝0。电流Imin对低侧开关的输出电容进行充电，并且使得开关节点电压Vsw在D0期间上升到接近Vin的电平。在死区时间D0结束时，高侧开关接通，即如本文使用的“导通时间”或“Ton”，并且低侧功率开关和SR开关保持关断，例如通过对于图1所示的标准MOSFET的栅极信号设置HS＝1，LS＝0以及SR＝0。在Ton期间，开关节点电压Vsw通过高侧功率开关与Vin相关联，并且相108的次级电流Is和磁化电流Im以线性方式上升，例如直到磁化电流Im达到最大值Imax。与由谐振电容器Cr、泄漏电感LLeak和磁化电感Lm形成的LC谐振回路相关联的磁化电流Im考虑了在Ton期间次级电流Is中的上升。
在当前开关周期的下一间隔期间，高侧功率开关关断，即，如本文使用的“关断时间”或“Toff”，并且低侧功率开关和SR开关接通，例如通过对于图1所示的标准MOSFET的栅极信号设置HS＝0，LS＝1以及SR＝1。当高侧功率开关关断并且低侧功率开关和SR开关导通时，开关节点电压Vsw下降到其最小值，这是因为开关节点Vsw通过低侧功率开关被耦合到接地。而且，在Toff期间在谐振电容器Cr和泄漏电感Lr之间形成谐振。泄漏电感Lr可以是变压器/中心抽头电感器112的纯寄生电感，或可以包括与这样的寄生电感结合的电感器部件。此外，泄漏电感Lr是可变电感，这是因为其电感值可以随着温度并且随着变压器/中心抽头电感器112的变化而变化。
在高侧功率开关的关断时间期间在谐振电容器Cr和泄漏电感Lr之间形成的谐振导致流过变压器/中心抽头电感器112的次级绕组的谐振电流(IR)，谐振电流对输出电容器Co进行充电。如果高侧功率开关的关断时间相对于谐振频率被优化，则SR开关可以在其电流非常小或基本为零时被关断。次级电流Is在Toff期间由于变压器/中心抽头电感器112的次级侧电流而上升，次级侧电流等于Im+(n1/n2)(Im-IR)，其中n1是初级侧绕组匝数，并且n2是变压器/中心抽头电感器112的次级绕组匝数。在IR与Im相交处的点信号通知数字控制系统104当前开关周期结束，使得控制系统104知道从死区时间D0开始何时迫使多相电压转换器100进入下一个周期，在死区时间中所有相开关被再一次被关断。
图4图示了数字控制系统104的一个实施例。数字控制系统104包括数字PWM(脉冲宽度调制)状态机200，其可操作为控制多相电压转换器100的单个相108的逐周期开关。针对多相电压转换器100的每个相108，数字PWM状态机200被实现为PWM发生器202。每个PWM发生器202产生提供给对应的相108的驱动电路114的栅极信号(HS,LS,SR)，用于控制相108的开关。
图5图示了每个PWM发生器202的不同状态，并且图示了引起从一个状态向另一状态的转换的触发事件或条件。图5图示的状态机图应用于多相电压转换器100的所有相108，并且定义每个相108如何从一个状态向另一状态移动。针对每个相108，在每个开关周期的开始处，数字PWM状态机200进入第一状态“ON”，在第一状态中用于相108的高侧开关的控制信号HS是激活的并且对于相108的低侧开关和SR开关的相应的控制信号LS和SR是未激活的，例如通过对于图1所示的标准MOSFET设置HS＝1、LS＝0和SR＝0。第一(ON)状态与当前开关周期的Ton或导通时间部分相对应，例如如图2和3所示，在Ton或导通时间部分期间开关节点电压Vsw通过对应的高侧功率开关与Vin相关联，并且相108的次级电流Is和磁化电流Im以线性方式上升。
数字PWM状态机200退出第一(ON)状态并且进入第二状态“D1”，在第二状态中用于所有相的控制信号HS、LS和SR是未激活的，例如通过对于图1所示的标准MOSFET设置HS＝0、LS＝0和SR＝0。第二(D1)状态在数字PWM状态机200进入第三状态(“OFF”)之前确保充足的死区时间消逝，在第三状态中用于高侧开关的控制信号HS是未激活的并且用于相108的低侧开关和SR开关的相应的控制信号LS和SR是激活的，例如通过对于图1所示的标准MOSFET设置HS＝0、LS＝1和SR＝1。第三(OFF)状态与当前开关周期的Toff或关断时间部分相对应，例如如图2和3所示，在Toff或关断时间部分期间当高侧功率开关关断并且低侧功率开关和SR开关导通时，开关节点电压Vsw下降到其最小值，并且在谐振电容器Cr和泄漏电感Lr之间形成谐振。
数字PWM状态机200在最小关断时间到期之后退出第三(OFF)状态并且进入第四(SR_on)状态，在第四状态中用于相的高侧开关和低侧开关相应的控制信号HS和LS是未激活的并且用于SR开关的控制信号SR是激活的，例如通过对于图1所示的标准MOSFET设置HS＝0、LS＝0和SR＝1，随后退出第四(SR_on)状态并且进入第五状态(“D0”)，在第五状态中用于所有开关的控制信号HS、LS和SR是未激活的，例如通过对于图1所示的标准MOSFET设置HS＝0、LS＝0和SR＝0。第五(D0)状态与图2和3所示的死区时间D0相对应，其确保在进入下一个开关周期的第一(ON)状态之前的充足的时间内所有相的开关是未激活的(即未被接通)。死区时间D0是开关节点电容器Cr要被充电至接近Vin的量所需要的时间量，导致高侧开关的软开关(ZVS-零电压开关)。
替代地，数字PWM状态机200可以退出第三(OFF)状态并且进入第五(D0)状态而不进入第四(SR_on)状态。在任一情况中，数字PWM状态机200退出第五(D0)状态并且在下一个开关周期的开始处进入第一(ON)状态。
继续参考图5图示的状态图，下面详细地描述使得数字PWM状态机200从一个状态转换到另一状态的触发事件/条件的一个实施例。针对每个相108以及在常规操作中，响应于计数器输出CN超过预先确定的值ON_time，数字PWM状态机200退出第一(ON)状态并且进入第二(D1)状态，ON_time指示高侧开关导通并且相108的低侧开关和SR开关关断的时间量，其定时在图2和3中被详细地示出。响应于负载条件，ON_time可以像开关频率那样逐周期地变化。
在进入常规逐周期开关操作之前，多相电压转换器100可以是在功率中断/关断模式、校准模式等中。在这些条件下，响应于指示多相电压转换器应当进入启动时段的启动命令Start-up_cmd，数字PWM状态机200进入第一(ON)状态。数字PWM状态机200保持在第一(ON)状态中，直到计数器输出CN超过预先确定的值Start-upON，Start-upON指示启动时段的结束。以这种方式，为在多相电压转换器100的常规逐周期开关操作之前进入第一(ON)状态做出规定。
一旦在第二(D1)状态中，数字PWM状态机200保持在第二(D1)状态中，直到计数器输出CN超过预先确定的值D1_set。D1_set指示关断高侧开关和接通相的低侧开关和QR开关之间的死区时间量，其定时在图3中被详细地示出。
响应于指示数字PWM状态机200应当进入第四(SR_on)状态的外部命令SR_ext_cmd，数字PWM状态机200退出第三(OFF)状态并且进入第四(SR_on)状态。在一个实施例中，外部命令SR_ext_cmd指示在耦合到多相电压转换器100的负载102处的步降电压瞬变条件。在另一实施例中，外部命令SR_ext_cmd指示对于负载102的减小的输出电压目标。在任一情况中，在第四(SR_on)状态中相108的SR开关保持活动的(即被接通)，以便使电流更迅速地下沉到接地，在负载102处更快地减小瞬变条件或步降事件。
响应于计数器输出CN超过预先确定的值SR_ext，数字PWM状态机200退出第四(SR_on)状态并且进入第五(D0)状态。数字控制系统104可以基于在负载102处的不同预期瞬变条件和/或目标输出电压变化设置SR_ext的值。在一个实施例中，对于SR_ext的不同的值可以被存储在查找表中，查找表可以基于在负载102处的实际瞬变条件/目标输出电压变化被索引。
在数字PWM状态机200退出第三(OFF)状态并且进入第五(D0)状态而不进入第四(SR_on)状态的情况中，在瞬变发生之前满足数个条件/触发。一个触发是零电流开关信号TR的激活，零电流开关信号TR指示由相108的SR开关传导的半周期正弦状电流过零或近似过零。当状态机是第三(OFF)状态时，零电流开关信号TR由数字控制系统104产生。图2示出了基于信号控制系统104可获得的电流信息产生零电流开关信号TR的三种不同的方法。第一和第三种方法利用在当前开关周期的Toff时段期间估计的磁化电流Im，由下式给出：
其中n是变压器/抽头电感器112的匝数比，变压器/抽头电感器112将相108的LC谐振回路耦合到多相电压转换器100的输出电容器CO，Vo是输出电压并且Lm是变压器/抽头电感器112的磁化电感。
第二种方法检测SR开关电流ISR的过零或近似过零点。图2图示了响应于由SR开关传导的半周期正弦状电流过零或近似过零，零电流开关信号TR被激活，并且图4图示了相应的零电流开关信号TR1、TR2、…、TRN被提供给多相电压转换器100的每个PWM发生器202。数字控制系统104产生相应的零电流开关信号。
用于退出第三(OFF)状态并且进入第五(D0)状态而不进入第四(SR_on)状态的第二触发是计数器输出CN超过预先确定的值minToff。minToff的值指示相108保持在第三(OFF)状态中的最小时间量。附加条件是不存在外部命令SR_ext_cmd，外部命令SR_ext_cmd指示在负载102处没有发生瞬变条件或步降事件并且PWM状态机200不需要进入第四(SR_on)状态。如果满足所有这三个触发/条件，则数字PWM状态机200退出第三(OFF)状态并且进入第五(D0)状态而不进入第四(SR_on)状态。
响应于计数器输出CN超过预先确定的值D0_set，数字PWM状态机200退出第五(D0)状态并且在下一个开关周期的开始处进入第一(ON)状态。D0_set指示相108的低侧开关以及SR开关关断和高侧开关在下一个开关周期再次接通之间的死区时间量。
单个计数器CN可以提供不同的预先确定的值作为用于将数字PWM状态机200从一个状态移动到另一状态的触发/条件，并且计数器CN可以在每个开关周期的开始处如由图5的第五(D0)状态中的“CN＝0”所指示的那样被重置。替代地，单独的计数器可以被利用用于不同的预先确定的值，在达到对应的预先确定的值之后每个计数器被重置。计数器可以被实现为数字控制系统104的一部分，并且可以与数字控制系统104以相同的或不同的时钟速率运行。
数字控制系统104还包括线性控制器204，例如PID(比例-积分-微分)控制器，如图4所示。至少部分地基于指示输出电压Vo和参考电压之间的差的电压误差信号Verr，线性控制器204对于每个开关周期确定占空比(d)。数字控制系统104基于紧接在前的开关周期[k]的时段Tsw[k]将占空比d转换206为导通时间Ton。数字PWM状态机200基于如本文之前描述的每周期调整的导通时间Ton控制相108逐周期开关。
如本文所使用的，术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”是开放式术语，其指示所述元件或特征的存在，但不排除附加元件或特征。除非上下文另有明确说明，冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数以及单数。
应当理解，除非另有特别说明，否则本文所述的各种实施例的特征可以彼此组合。
虽然本文已经图示和描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，各种替代和/或等同实现可以替代所示出和描述的具体实施例。本申请旨在覆盖本文所讨论的具体实施例的任何修改或变化。因此，本发明旨在仅由权利要求及其等同物来限定。

Claims (21)

1.一种用于多相电压转换器的数字控制系统，每个相包括：连接在输入电压端子和开关节点之间的高侧开关；连接在所述开关节点和接地之间的低侧开关；将所述开关节点连接到所述多相电压转换器的公共输出节点的无源电路；以及同步整流(SR)开关，所述同步整流开关被连接在所述无源电路和接地之间，并且当所述同步整流开关被接通时半周期正弦状电流被传导通过所述同步整流开关，所述数字控制系统包括：
数字PWM(脉冲宽度调制)状态机，所述数字PWM状态机可操作用于控制所述相的逐周期开关，其中针对每个相，所述数字PWM状态机可操作用于：
在每个开关周期的开始处，进入第一状态，在所述第一状态中用于所述高侧开关的控制信号是激活的，并且用于所述低侧开关和所述SR开关的控制信号是未激活的；
退出所述第一状态并且进入第二状态，在所述第二状态中用于所有开关的所述控制信号是未激活的；
退出所述第二状态并且进入第三状态，在所述第三状态中用于所述高侧开关的所述控制信号是未激活的，并且用于所述低侧开关和所述SR开关的所述控制信号是激活的；
退出所述第三状态并且进入第四状态，在所述第四状态中用于所述高侧开关和所述低侧开关的所述控制信号是未激活的并且用于所述SR开关的所述控制信号是激活的，随后退出所述第四状态并且进入第五状态，在所述第五状态中用于所有开关的所述控制信号是未激活的，或退出所述第三状态并且进入所述第五状态而不进入所述第四状态；以及
退出所述第五状态并且在下一个开关周期的开始处进入所述第一状态。
2.根据权利要求1所述的数字控制系统，其中针对每个相，所述数字PWM状态机可操作为响应于第一计数器输出超过第一预先确定的值而退出所述第一状态并且进入所述第二状态。
3.根据权利要求1所述的数字控制系统，其中针对每个相，所述数字PWM状态机可操作为响应于第二计数器输出超过第二预先确定的值而退出所述第二状态并且进入所述第三状态。
4.根据权利要求1所述的数字控制系统，其中针对每个相，所述数字PWM状态机可操作为响应于指示所述数字PWM状态机应当进入所述第四状态的外部命令而退出所述第三状态并且进入所述第四状态。
5.根据权利要求4所述的数字控制系统，其中所述外部命令指示在耦合到所述多相电压转换器的负载处的步降电压瞬变条件或针对所述负载的减小的输出电压目标。
6.根据权利要求4所述的数字控制系统，其中针对每个相，所述数字PWM状态机可操作为响应于第三计数器输出超过第三预先确定的值而退出所述第四状态并且进入所述第五状态。
7.根据权利要求1所述的数字控制系统，其中针对每个相，所述数字PWM状态机可操作为响应于以下项而退出所述第三状态并且进入所述第五状态而不进入所述第四状态：
零电流开关信号，所述零电流开关信号指示由所述SR开关传导的所述半周期正弦状电流过零或近似过零；
第四计数器输出超过第四预先确定的值；以及
不存在外部命令，所述外部命令指示所述数字PWM状态机应当进入所述第四状态。
8.根据权利要求1所述的数字控制系统，其中对于每个相，所述数字PWM状态机可操作为响应于第五计数器输出超过第五预先确定的值而退出所述第五状态并且在所述下一个开关周期的开始处进入所述第一状态。
9.根据权利要求1所述的数字控制系统，其中所述数字PWM状态机进一步可操作为响应于指示所述多相电压转换器应当进入启动时段的启动命令而进入所述第一状态，并且保持在所述第一状态中直到第一计数器输出超过第一预先确定的值，所述第一预先确定的值指示所述启动时段的结束。
10.根据权利要求1所述的数字控制系统，进一步包括线性控制器，所述线性控制器可操作为确定每个开关周期的占空比，其中所述数字控制系统可操作为将所述占空比转换为每个开关周期的导通时间，所述导通时间基于紧接在前的开关周期的时段来被调整，并且其中所述数字PWM状态机可操作为基于每个开关周期的经调整的导通时间控制所述相的逐周期开关。
11.根据权利要求1所述的数字控制系统，其中针对每个相：
所述无源电路包括耦合到该相的所述开关节点的LC谐振回路，以及用于将所述LC谐振回路耦合到所述多相电压转换器的输出电容器的变压器/抽头电感器；并且
所述SR开关被耦合在所述变压器/抽头电感器和接地之间。
12.一种数字地控制多相电压转换器的逐周期开关的方法，每个相包括：连接在输入电压端子和开关节点之间的高侧开关；连接在所述开关节点和接地之间的低侧开关；无源电路，所述无源电路将所述开关节点连接到所述多相电压转换器的公共输出节点；以及同步整流(SR)开关，所述同步整流开关被连接在所述无源电路和接地之间，并且当所述同步整流开关被接通时半周期正弦状电流被传导通过所述同步整流开关，所述方法包括针对每个相：
在每个开关周期的开始处，进入数字PWM(脉冲宽度调制)状态机的第一状态，在所述第一状态中用于所述高侧开关的控制信号是激活的并且用于所述低侧开关和所述SR开关的控制信号是未激活的；
退出所述第一状态并且进入所述数字PWM状态机的第二状态，在所述第二状态中用于所有开关的所述控制信号是未激活的；
退出所述第二状态并且进入所述数字PWM状态机的第三状态，在所述第三状态中用于所述高侧开关的所述控制信号是未激活的，并且用于所述低侧开关和所述SR开关的所述控制信号是激活的；
退出所述第三状态并且进入所述数字PWM状态机的第四状态，在所述第四状态中用于所述高侧开关和所述低侧开关的所述控制信号是未激活的，并且用于所述SR开关的所述控制信号是激活的，随后退出所述第四状态并且进入所述数字PWM状态机的第五状态，在所述第五状态中用于所有开关的所述控制信号是未激活的，或退出所述第三状态并且进入所述第五状态而不进入所述第四状态；以及
退出所述第五状态并且在下一个开关周期的开始处进入所述第一状态。
13.根据权利要求12所述的方法，其中针对每个相，所述数字PWM状态机响应于第一计数器输出超过第一预先确定的值而退出所述第一状态并且进入所述第二状态。
14.根据权利要求12所述的方法，其中针对每个相，所述数字PWM状态机响应于第二计数器输出超过第二预先确定的值而退出所述第二状态并且进入所述第三状态。
15.根据权利要求12所述的方法，其中针对每个相，所述数字PWM状态机响应于指示所述数字PWM状态机应当进入所述第四状态的外部命令而退出所述第三状态并且进入所述第四状态。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述外部命令指示耦合到所述多相电压转换器的负载处的步降电压瞬变条件或针对所述负载的减小的输出电压目标。
17.根据权利要求15所述的方法，其中针对每个相，所述数字PWM状态机响应于第三计数器输出超过第三预先确定的值而退出所述第四状态并且进入所述第五状态。
18.根据权利要求12所述的方法，其中针对每个相，所述数字PWM状态机响应于以下项而退出所述第三状态并且进入所述第五状态而不进入所述第四状态：
零电流开关信号，所述零电流开关信号指示由所述SR开关传导的所述半周期正弦状电流过零或近似过零；
第四计数器输出超过第四预先确定的值；以及
不存在外部命令，所述外部命令指示所述数字PWM状态机应当进入所述第四状态。
19.根据权利要求12所述的方法，其中针对每个相，所述数字PWM状态机响应于第五计数器输出超过第五预先确定的值而退出所述第五状态并且在所述下一个开关周期的开始处进入所述第一状态。
20.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
响应于指示所述多相电压转换器应当进入启动时段的启动命令，进入所述第一状态；以及
保持在所述第一状态中直到第一计数器输出超过第一预先确定的值，所述第一预先确定的值指示所述启动时段的结束。
21.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：
确定每个开关周期的占空比；以及
将所述占空比转换为每个开关周期的导通时间，所述导通时间基于紧接在前的开关周期的时段来被调整，
其中基于每个开关周期的经调整的导通时间，对所述相的所述逐周期开关进行数字地控制。
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