CN107749713B - 负载响应改善单元、开关型功率变换器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

提出了一种用于开关型功率变换器的负载瞬态响应改善单元以及相关控制方法。根据本公开各实施例的开关型功率变换器至少包括主开关和从开关。负载瞬态响应改善单元在负载发生瞬态变化时将从开关关断并进行关断锁定从而使从开关的体二极管导通，在负载瞬态变化未发生/已消除时，解除对从开关的关断锁定，从而允许从开关导通并可进行正常的导通和关断切换。该负载瞬态响应改善单元可以有效减小开关型功率变换器因负载瞬态变化引起的输出电压波动。

Description

负载响应改善单元、开关型功率变换器及其控制方法
技术领域
本公开的实施例涉及功率变换器，尤其涉及开关型功率变换器及其负载瞬态响应改善控制。
背景技术
开关型功率变换器已经被广泛应用于各种工业电子设备及消费电子设备中。
通常开关型功率变换器包括控制电路，用于控制开关单元的导通和关断，以将该功率变换器接收的供电电压转换为合适的输出电压在其输出端输出，从而为负载提供合适的供电。然而，在负载瞬态快速变化时，例如负载突然变重(即负载所需该功率变换器供给的输出电流突然增大)或者变轻(即负载所需该功率变换器供给的输出电流突然减小)，控制电路可能无法及时对输出电流的供给按需求作出迅速调整，导致输出电压产生较大波动且不能及时恢复至期望的稳定值。
因而，希望对开关型功率变换器的负载响应能力(即输出电压对负载所需输出电流变化的响应能力)进行改善，以在负载瞬态快速变化时能够降低输出电压的波动并及时调整输出电压恢复至其期望的稳定值。
发明内容
针对现有技术中的一个或多个问题，本公开的实施例提供一种用于开关型功率变换器的负载瞬态响应改善单元及控制开关型功率变换器的方法。
在本公开的一个方面，提出了一种用于开关型功率变换器的负载瞬态响应改善单元。该开关型功率变换器至少包括主开关和从开关。该负载瞬态响应改善单元可以包括：第一输入端，用于接收控制从开关的导通和关断切换的从开关控制信号；第二输入端，用于接收表征功率变换器的负载瞬态变化是否发生的负载变化指示信号；和输出端，用于提供负载响应改善信号；其中该负载瞬态响应改善单元用于至少基于该从开关控制信号和负载变化指示信号生成该负载响应改善信号；当该负载变化指示信号表征负载瞬态变化发生时，该负载瞬态响应改善单元将从开关控制信号不使能/屏蔽，并使负载响应改善信号控制从开关关断且关断锁定，从而使该从开关的体二极管导通；当该负载变化指示信号表征负载瞬态变化未发生/已消除时，负载瞬态响应改善单元将从开关控制信号使能/解除屏蔽，并使负载响应改善信号与从开关控制信号同步地控制从开关进行导通和关断切换。
若该开关型功率变换器的从开关与芯片衬底隔离效果相对较差，该负载瞬态响应改善单元可以进一步包括与所述从开关并联耦接的肖特基二极管；其中所述负载变化指示信号表征负载瞬态变化发生时，该负载瞬态响应改善单元控制从开关关断且关断锁定，但不再使该从开关的体二极管导通，而是使所述肖特基二极管导通；所述负载变化指示信号表征负载瞬态变化未发生/已消除时，负载瞬态响应改善单元使所述肖特基二极管关断，并使所述负载响应改善信号与从开关控制信号同步地控制从开关进行导通和关断切换。
在本公开的另一方面，提出了一种控制开关型功率变换器的方法，该开关型功率变换器至少包括主开关和从开关。该控制开关型功率变换器的方法包括：检测该开关型功率变换器的负载瞬态变化是否发生；在负载瞬态变化发生时，将所述从开关关断并进行关断锁定从而使从开关的体二极管导通；在负载瞬态变化未发生/已消除时，解除对所述从开关的关断锁定，从而允许该从开关进行正常的导通和关断切换。
若该开关型功率变换器的从开关与芯片衬底隔离效果相对较差，则该控制开关型功率变换器的方法还可以包括：提供与该从开关并联耦接的肖特基二极管，在负载瞬态变化发生时，将从开关关断并进行关断锁定并且将该肖特基二极管导通；在负载瞬态变化未发生/已消除时，解除对从开关的关断锁定并且将该肖特基二极管关断。
利用上述技术方案，根据本公开的各实施例，负载瞬态响应改善单元可以可以使开关型功率变换器因负载瞬态变化引起的输出电压波动减小，并且波动幅度减小的比例随输出电压减小而增大，不仅很好地解决了输出电压越小对负载瞬态变化引起的波动越敏感的问题，而且对输出电压较高的开关型功率变换器因负载瞬态变化引起的波动也有很好的抑制作用。
附图说明
下面的附图有助于更好地理解接下来对本公开不同实施例的描述。这些附图并非按照实际的特征、尺寸及比例绘制，而是示意性地示出了本公开一些实施方式的主要特征。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本公开的一些实施例。为简明起见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构采用相同的附图标记。
图1示出了根据本公开一个实施例的功率变换器100的电路架构示意图；
图2示出了功率变换器的即负载突然变轻时，电感电流在从开关的体二极管不导通与导通时的波形对比；
图3示出了根据本公开一个实施例的负载瞬态响应改善单元102的电路架构示意图；
图4示出了根据本公开一个变型实施例的负载瞬态响应改善单元102的电路架构示意图；
图5示出了根据本公开又一个变型实施例的负载瞬态响应改善单元102的电路架构示意；
图6示出了根据本公开一个实施例的控制开关型功率变换器的方法200的示意图。
具体实施方式
下面将详细说明本公开的一些实施例。在接下来的说明中，一些具体的细节，例如实施例中的具体电路结构和这些电路元件的具体参数，都用于对本公开的实施例提供更好的理解。本技术领域的技术人员可以理解，即使在缺少一些细节或者其他方法、元件、材料等结合的情况下，本公开的实施例也可以被实现。
在本公开的说明书中，提及“一个实施例”时均意指在该实施例中描述的具体特征、结构或者参数、步骤等至少包含在根据本公开的一个实施例中。因而，在本公开的说明书中，若采用了诸如“根据本公开的一个实施例”、“在一个实施例中”等用语并不用于特指在同一个实施例中，若采用了诸如“在另外的实施例中”、“根据本公开的不同实施例”、“根据本公开另外的实施例”等用语，也并不用于特指提及的特征只能包含在特定的不同的实施例中。本领域的技术人员应该理解，在本公开说明书的一个或者多个实施例中公开的各具体特征、结构或者参数、步骤等可以以任何合适的方式组合。另外，在本公开的说明书及权利要求中，“耦接”一词意指通过电气或者非电气的方式实现直接或者间接的连接。“一个”并不用于特指单个，而是可以包括复数形式。“在……中”可以包括“在……中”和“在……上”的含义。除非特别明确指出，“或”可以包括“或”、“和”及“或/和”的含义，并不用于特指只能选择几个并列特征中的一个，而是意指可以选择其中的一个或几个或其中某几个特征的组合。除非特别明确指出，“基于”一词不具有排它性，而是意指除了基于明确描述的特征之外，还可以基于其它未明确描述的特征。“电路”意指至少将一个或者多个有源或无源的元件耦接在一起以提供特定功能的结构。“信号”至少可以指包括电流、电压、电荷、温度、数据、压力或者其它类型的信号。若“晶体管”的实施例可以包括“场效应晶体管”或者“双极结型晶体管”，则“栅极/栅区”、“源极/源区”、“漏极/漏区”分别可以包括“基极/基区”、“发射极/发射区”、“集电极/集电区”，反之亦然。本领域的技术人员应该理解，以上罗列的对本公开中描述用语的解释仅仅是示例性的，并不用于对各用语进行绝对的限定。
图1示出了根据本公开一个实施例的功率变换器100的电路架构示意图。该功率变换器100可以包括：输入端IN，用于接收输入电压Vin；输出端OUT，用于提供输出电压Vo，以为负载105供电，并为负载105提供输出电流Io；开关单元101，至少包括一主开关(例如图1中示意的主开关MHS)，具有用于耦接所述输入端IN的第一端、用于耦接所述输出端OUT的第二端，以及用于接收驱动信号(例如至少包括图1中示出的高侧驱动信号DH)的控制端，该开关单元101被配置为基于驱动信号进行导通和关断切换，以将输入电压Vin转换为合适的输出电压Vo；以及控制电路用于至少基于表征输出电压Vo的反馈信号和表征输出电压Vo的期望值的参考信号提供前述驱动信号(例如高侧驱动信号DH)至开关单元101。
根据本公开的一个示例性实施例，功率变换器100的开关单元101还可以包括从开关，例如图1中示意的从开关MLS。在图1的示例性实施例中，主开关MHS和从开关MLS串联耦接于输入端IN和参考地GND之间，主开关MHS包括可控开关元件，例如示意为MOSFET，从开关MLS也包括可控开关元件，例如示意为MOSFET。在从开关MLS采用可控开关元件的实施例中，所述控制电路还提供低侧驱动信号DL至开关单元101以驱动从开关MLS进行导通和关断切换。在控制电路的作用下，从开关MLS进行与主开关MHS互补的导通和关断切换，即主开关MHS导通时从开关MLS关断，主开关MHS关断时从开关MLS导通。开关单元101在开关节点SW(可以看作开关单元101的第二端)处提供切换电压VSW。
根据本公开的一个示例性实施例，功率变换器100还可以包括储能滤波单元103，被配置为在开关单元的主开关MHS导通时电耦接至输入端IN并储存能量，并在主开关MHS关断时电耦接至输出端OUT以释放能量至负载105。在图1示意的实施例中，滤波单元103示例性地包括感性储能元件Lo和容性储能元件Co。感性储能元件Lo至少耦接所述开关单元101，例如图1中示意为其一端耦接开关单元101(例如开关节点SW)，其另一端耦接输出端OUT，该感性储能元件Lo被配置为在主开关MHS导通时电耦接至输入端IN并储存能量，并在主开关MHS关断时电耦接至输出端OUT以释放能量，其储存和释放能量时产生电感电流IL。容性储能元件Co的一端耦接输出端OUT，另一端连接至参考地GND，用于对开关单元101的输出(例如切换电压VSW)滤波(或者可以看作对输出电压Vo滤波)以使输出端OUT提供平滑的输出电压Vo。因此，图1示意的示例性实施例中，功率变换器100具有降压型变换器拓扑结构，也可以称为降压型功率变换器100。该降压型功率变换器100的输入端IN接收的输入电压Vin为未经调整的直流(DC)电压，输出端OUT提供经调整的DC输出电压Vo。
根据本公开的一个示例性实施例，功率变换器100的控制电路可以采用峰值电流控制脉冲宽度调制模式或者恒定导通时间控制模式等控制方式对开关单元101进行导通和关断切换控制。一般主开关MHS导通时认为开关单元101导通，主开关MHS关断时认为开关单元101关断，并可以将开关单元101中主开关MHS的导通时间占整个导通和关断切换周期的比例称为占空比或功率变换器100的占空比。控制电路通过调节占空比以调整输出电压Vo保持稳定。当负载105瞬态快速变化时，例如负载105突然变轻(即负载所需该功率变换器100供给的输出电流Io突然减小)，通常控制电路会控制主开关MHS关断、从开关MLS导通，从而使存储于感性储能元件Lo上的能量释放至容性储能元件Co。这会引发输出电压Vo出现过冲波动。这种过冲波动在输出电压Vo相对较低时尤为严重。
根据本公开的一个实施例，功率变换器100的控制电路可以包括负载瞬态响应改善单元102，用于在负载105发生瞬态变化(例如负载突然变轻或者输出电压Vo发生过冲)时将从开关MLS关断并进行关断锁定(即将从开关MLS锁定在关断状态)从而使从开关MLS的体二极管DLS导通，则开关节点SW处的切换电压VSW从0V降至-VD，其中VD表示从开关MLS的体二极管DLS的正向导通压降，例如通常为0.8V。如此，当负载105突然变轻时，流过感性储能元件Lo的电感电流IL可以以更大的斜率下降，从而由感性储能元件Lo释放/转移至容性储能元件Co的能量被有效降低，则因负载105突然变轻引起的输出电压Vo的过冲波动被大幅减小。图2示意出了负载电流Io突然减小(即负载突然变轻)时，电感电流IL在从开关的体二极管不导通与导通时的波形对比。在T0时刻负载突然变轻，电感电流开始下降。若采用根据本公开实施例的技术方案使从开关的体二极管导通则电感电流IL在T1时刻便降至稳态值。反之，若从开关的体二极管不导通，则电感电流要在T2(T2＞T1)时刻才能降至稳态值。采用本公开实施例的技术方案，输出电压Vo的过冲波动减小的比例K可以由下式(1)表示：
K＝1-Vo/(Vo+VD) (1)
由上式(1)可见，采用本公开实施例的负载瞬态响应改善单元102可以使输出电压Vo的过冲波动减小，并且过冲波动减小的比例K随输出电压Vo减小而增大。也就是说，输出电压Vo越小，则采用本公开实施例的负载瞬态响应改善单元102对输出电压Vo的过冲波动抑制效果越好。这正好解决了输出电压Vo越小对负载105突然变轻引起的过冲波动越敏感的问题。以输出电压Vo为1.2V为例，取体二极管DLS的正向导通压降VD为0.8V，则与未采用本公开实施例的技术方案的功率变换器相比，采用本公开实施例的负载瞬态响应改善单元102可以使功率变换器100因负载105突然变轻引起的输出电压Vo的过冲波动减小的比例K高达40％。
根据本公开的一个实施例，负载瞬态响应改善单元102还用于在负载105瞬态变化(例如突然变轻)未发生/已消除(或者输出电压Vo的过冲已消除)时，解除对从开关MLS的关断锁定，从而允许从开关MLS导通并可进行正常的导通和关断切换。
在一个示例性实施例中，该负载瞬态响应改善单元102具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端和第二输入端分别用于接收从开关控制信号LSCTL和负载变化指示信号TRANSEN。该负载瞬态响应改善单元102用于至少基于该从开关控制信号LSCTL和负载变化指示信号TRANSEN提供负载响应改善信号IMPR至其输出端。从开关控制信号LSCTL用于控制从开关MLS的导通和关断切换。负载变化指示信号TRANSEN表征了负载105瞬态变化(例如由重载到轻载/空载)的发生与否，可以具有表征负载瞬态变化发生的活跃状态(例如高电平逻辑状态)和表征负载瞬态变化未发生/已消除的非活跃状态(例如低电平逻辑状态)。当负载变化指示信号TRANSEN表征负载瞬态变化发生时(例如具有活跃状态时)，负载瞬态响应改善单元102将从开关控制信号LSCTL不使能/屏蔽(即：使从开关控制信号LSCTL不能控制从开关MLS进行导通和关断切换)，并使负载响应改善信号IMPR控制从开关MLS关断且关断锁定。当负载变化指示信号TRANSEN表征负载瞬态变化未发生/已消除时(例如具有非活跃状态时)，负载瞬态响应改善单元102将从开关控制信号LSCTL使能/解除屏蔽(即：使从开关控制信号LSCTL控制从开关MLS进行导通和关断切换)，并使负载响应改善信号IMPR与从开关控制信号LSCTL同步以控制从开关MLS进行导通和关断切换。
在一个示例性实施例中，该负载瞬态响应改善单元102还具有第三输入端用于接收主开关控制信号HSCTL。主开关控制信号HSCTL用于控制主开关MHS的导通和关断切换。通常主开关控制信号HSCTL和从开关控制信号LSCTL是逻辑互补的，也就是说：若主开关控制信号HSCTL具有高电平逻辑状态，则从开关控制信号LSCTL具有低电平逻辑状态，若主开关控制信号HSCTL具有低电平逻辑状态，则从开关控制信号LSCTL具有高电平逻辑状态。如此，主开关控制信号HSCTL和从开关控制信号LSCTL可以控制主开关MHS和从开关MLS以互补的方式进行导通和关断切换，即：主开关MHS导通时则从开关MLS关断，主开关MHS关断时则从开关MLS导通。当负载变化指示信号TRANSEN表征负载瞬态变化未发生/已消除时(例如具有非活跃状态时)并且主开关控制信号HSCTL跳变为控制主开关MHS导通的逻辑状态(例如高电平逻辑状态)时，负载瞬态响应改善单元102将从开关控制信号LSCTL使能/解除屏蔽(即：使从开关控制信号LSCTL控制从开关MLS进行导通和关断切换)，并使负载响应改善信号IMPR与从开关控制信号LSCTL同步以控制从开关MLS进行正常的导通和关断切换。在这一实施例中，负载瞬态变化未发生/已消除时，负载瞬态响应改善单元102在主开关控制信号HSCTL跳变为控制主开关MHS导通的逻辑状态(例如高电平逻辑状态)时才将从开关控制信号LSCTL使能/解除屏蔽，这样可以使控制逻辑更为安全，并且进一步改善输出电压Vo的稳定性。
图3示出了根据本公开一个实施例的负载瞬态响应改善单元102的电路架构示意图。在这一示例中，该负载瞬态响应改善单元102可以包括单脉冲发生电路1021、第一反相器1022、RS触发器1023、第一与非门1024和第二反相器1025。单脉冲发生电路1021用于接收所述负载变化指示信号TRANSEN，在该负载变化指示信号TRANSEN表征负载瞬态变化发生时(例如具有活跃状态时)产生单脉冲信号PLS。第一反相器1022也接收所述负载变化指示信号TRANSEN，并输出该负载变化指示信号TRANSEN的反相信号INV。RS触发器1023的置位端S接收所述单脉冲信号PLS，其复位端接收所述反相信号INV，其同相输出端Q产生同相输出信号(也标记为Q)，其反相输出端产生反相输出信号
Figure BDA0001434250270000081
第一与非门1024接收反相输出信号
Figure BDA0001434250270000082
和从开关控制信号LSCTL并对它们进行与非逻辑运算后输出第一运算结果信号RST1至第二反相器1025。该第一运算结果信号RST1经第二反相器1025处理后产生负载响应改善信号IMPR。在这一示例中，当负载变化指示信号TRANSEN表征负载瞬态变化发生时(例如具有活跃状态时)，单脉冲信号PLS将RS触发器1023置位，使同相输出信号Q具有高电平逻辑状态，反相输出信号
Figure BDA0001434250270000083
则具有低电平逻辑状态。此时无论从开关控制信号LSCTL是何种逻辑状态，第一与非门1024基于反相输出信号
Figure BDA0001434250270000084
的低电平逻辑状态输出的第一运算结果信号RST1都锁定为高电平逻辑状态。也就是说，在这种情况下，可以看作从开关控制信号LSCTL被所述反相输出信号
Figure BDA0001434250270000085
的低电平逻辑状态不使能/屏蔽了。所述负载响应改善信号IMPR则锁定为低电平逻辑状态，从而控制从开关MLS关断且关断锁定，使从开关MLS的体二极管DLS导通。当负载变化指示信号TRANSEN表征负载瞬态变化未发生/已消除时(例如具有非活跃状态时)，反相信号INV将RS触发器1023复位，使同相输出信号Q具有低电平逻辑状态，反相输出信号
Figure BDA0001434250270000091
则具高低电平逻辑状态。此时第一与非门1024输出的第一运算结果信号RST1的逻辑状态取决于从开关控制信号LSCTL的逻辑状态，并且与从开关控制信号LSCTL的逻辑状态互补。也就是说，在这种情况下，可以看作从开关控制信号LSCTL被所述反相输出信号
Figure BDA0001434250270000095
的高电平逻辑状态使能/解除屏蔽了。所述负载响应改善信号IMPR则跟随从开关控制信号LSCTL，具有与该从开关控制信号LSCTL相同的逻辑状态，从而控制从开关MLS进行正常的导通和关断切换。
图4示出了根据本公开一个变型实施例的负载瞬态响应改善单元102的电路架构示意图。与图3示意的实施例相比，图4示意的负载瞬态响应改善单元102除了包括单脉冲发生电路1021、第一反相器1022、RS触发器1023、第一与非门1024和第二反相器1025外，还可以包括第二与非门1026和第三反相器1027。反相信号INV不再送至RS触发器1023的复位端R，而是送至第二与非门1026的第一输入端。第二与非门1026的第二输入端接收主开关控制信号HSCTL。第二与非门1026对反相信号INV和主开关控制信号HSCTL进行与非逻辑运算后输出第二运算结果信号RST2。第三反相器1027接收该第二运算结果信号RST2并对其进行反相逻辑运算后输出复位信号RST至RS触发器1023的复位端R。在这一示例中，当负载变化指示信号TRANSEN表征负载瞬态变化发生时(例如具有活跃状态时)，单脉冲信号PLS将RS触发器1023置位，使同相输出信号Q具有高电平逻辑状态，反相输出信号
Figure BDA0001434250270000094
则具有低电平逻辑状态。此时无论从开关控制信号LSCTL是何种逻辑状态，第一与非门1024基于反相输出信号
Figure BDA0001434250270000093
的低电平逻辑状态输出的第一运算结果信号RST1都锁定为高电平逻辑状态。也就是说，在这种情况下，可以看作从开关控制信号LSCTL被所述反相输出信号
Figure BDA0001434250270000092
的低电平逻辑状态不使能/屏蔽了。所述负载响应改善信号IMPR则锁定为低电平逻辑状态，从而控制从开关MLS关断且关断锁定。当负载变化指示信号TRANSEN表征负载瞬态变化未发生/已消除时(例如具有非活跃状态时)，反相信号INV具有高电平逻辑状态，使第二运算结果信号RST2的逻辑状态取决于主开关控制信号HSCTL的逻辑状态，并且与主开关控制信号HSCTL的逻辑状态互补。当主开关控制信号HSCTL跳变为控制主开关MHS导通的逻辑状态(例如高电平逻辑状态)时，第二运算结果信号RST2跳变为低电平逻辑状态，复位信号RST则跳变为高电平逻辑状态将RS触发器1023复位，使同相输出信号Q具有低电平逻辑状态，反相输出信号则具高电平逻辑状态。此时第一与非门1024输出的第一运算结果信号RST1的逻辑状态取决于从开关控制信号LSCTL的逻辑状态，并且与从开关控制信号LSCTL的逻辑状态互补。也就是说，在这种情况下，可以看作从开关控制信号LSCTL被所述反相输出信号
Figure BDA0001434250270000102
的高电平逻辑状态使能/解除屏蔽了。所述负载响应改善信号IMPR则跟随从开关控制信号LSCTL，具有与该从开关控制信号LSCTL相同的逻辑状态，从而控制从开关MLS恢复进行正常的导通和关断切换。
本领域的普通技术人员应该理解，以上基于图3和图4对负载瞬态响应改善单元102的描述仅仅是示例性的，本公开并不限于此，实现根据本公开的负载瞬态响应改善单元102可以有多种不同的电路结构和方式。本公开各实施例揭示的负载瞬态响应改善单元102对于改善功率变换器100(尤其是低输出电压的功率变换器)的负载瞬态响应性能有显著的效果。例如，可以大幅降低因负载105突然变轻引起的输出电压Vo的过冲波动。对于采用与芯片衬底有较好隔离效果(例如对衬底离子注入不敏感)的功率开关的功率变换器或者采用非集成功率开关(例如功率开关未与控制电路集成在一起)的功率变换器，本公开揭示的负载瞬态响应改善单元102效果更好。
根据本公开的又一实施例，如图5所示，功率变换器100的从开关MLS与芯片衬底隔离效果相对较差(例如对衬底离子注入较敏感)，因而其体二极管DLS允许导通的时间有限，不一定能满足使感性储能元件Lo的电感电流IL以更大的斜率下降以有效降低由感性储能元件Lo释放/转移至容性储能元件Co的能量的目的。在这一实施例中，负载瞬态响应改善单元102还可以进一步包括肖特基二极管1028。该肖特基二极管1028与所述从开关MLS并联耦接于开关节点SW和参考地GND之间。在负载105突然发生瞬态变化(例如负载105突然变轻或者输出电压Vo发生过冲)时，负载瞬态响应改善单元102将从开关MLS关断并进行关断锁定(即将从开关MLS锁定在关断状态)并且将肖特基二极管1028导通，使流过感性储能元件Lo的电感电流IL以更大的斜率下降。在负载105瞬态变化(例如突然变轻)未发生/已消除(或者输出电压Vo的过冲已消除)时，负载瞬态响应改善单元102解除对从开关MLS的关断锁定(允许从开关MLS导通并可进行正常的导通和关断切换)，并且将肖特基二极管1028关断。在图5的示例性实施例中，负载瞬态响应改善单元102还可以包括可控开关1029，与该肖特基二极管1028串联耦接于开关节点SW和参考地GND之间。在图5的示例中，该肖特基二极管1028的阴极耦接所述从开关MLS的漏极，该肖特基二极管1028的阳极耦接该可控开关1029的第一端，该可控开关1029的第二端耦接所述从开关MLS的源极。可控开关1029的控制端接收图3或者图4示意的负载瞬态响应改善单元102中的RS触发器1023的同相输出信号Q(图5实施例中示意为接收图3中的RS触发器1023的同相输出信号Q)。根据图5实施例的负载瞬态响应改善单元102的工作原理与图3或者图4实施例示意的负载瞬态响应改善单元102的工作原理相似，此处不再赘述。不同的在于，图5实施例的负载瞬态响应改善单元102在负载变化指示信号TRANSEN表征负载瞬态变化发生时(例如具有活跃状态时)，同相输出信号Q将可控开关1029导通，从而使肖特基二极管1028导通，在负载变化指示信号TRANSEN表征负载瞬态变化未发生/已消除时(例如具有非活跃状态时)，同相输出信号Q将可控开关1029关断，从而使肖特基二极管1028关断。
图6示出了根据本公开一个实施例的控制开关型功率变换器的方法200的示意图。所述开关型功率变换器(例如图1至图5示意的各实施例所涉及的功率变换器100)至少包括主开关和从开关(例如图1至图5所示实施例中的主开关MHS和从开关MLS)。所述控制功率变换器的方法200包括：步骤201，检测该开关型功率变换器的负载瞬态变化是否发生；步骤202，在负载瞬态变化发生(例如负载突然变轻或者输出电压发生过冲)时，将从开关关断并进行关断锁定从而使从开关的体二极管导通；以及步骤203，在负载瞬态变化(例如突然变轻)未发生/已消除(或者输出电压的过冲已消除)时，解除对从开关的关断锁定，从而允许从开关导通并可进行正常的导通和关断切换。
根据本公开的一个实施例，若该功率变换器的从开关与芯片衬底隔离效果相对较差，控制功率变换器的方法200还可以包括：提供与该从开关并联耦接的肖特基二极管，在步骤202的负载瞬态变化发生时，将从开关关断并进行关断锁定并且将该肖特基二极管导通；在步骤203的负载瞬态变化未发生/已消除时，解除对从开关的关断锁定，如此该从开关导通时该肖特基二极管将关断。
以上对根据本公开各实施例及其变形实施方式的控制功率变换器的方法及步骤的描述仅为示例性的，并不用于对本公开进行限定。另外，一些公知的控制步骤及所用控制参数等并未给出或者并未详细描述，以使本公开清楚、简明且便于理解。发明所属技术领域的技术人员应该理解，以上对根据本公开各实施例的控制功率变换器的方法及步骤的描述中所述使用的步骤编号并不用于表示各步骤的绝对先后顺序，这些步骤并不按照步骤编号顺序实现，而可能采用不同的顺序实现，也可能同时并列地实现，并不仅仅局限于所描述的实施例。
因此，上述本公开的说明书和实施方式仅仅以示例性的方式对本公开实施例的负载瞬态响应改善单元及包含该负载瞬态响应改善单元的功率变换器及其控制方法进行了说明，并不用于限定本公开的范围。对于公开的实施例进行变化和修改都是可能的，其他可行的选择性实施例和对实施例中元件的等同变化可以被本技术领域的普通技术人员所了解。本公开所公开的实施例的其他变化和修改并不超出本公开的精神和保护范围。

Claims (10)

1.一种用于开关型功率变换器的负载瞬态响应改善单元，该开关型功率变换器至少包括主开关和从开关，该负载瞬态响应改善单元包括：
第一输入端，用于接收控制从开关的导通和关断切换的从开关控制信号；
第二输入端，用于接收表征功率变换器的负载瞬态变化是否发生的负载变化指示信号；和
输出端，用于提供负载响应改善信号；其中
该负载瞬态响应改善单元用于至少基于该从开关控制信号和负载变化指示信号生成该负载响应改善信号；当该负载变化指示信号表征负载瞬态变化发生时，该负载瞬态响应改善单元将从开关控制信号不使能/屏蔽，并使负载响应改善信号控制从开关关断且关断锁定，从而使该从开关的体二极管导通；
其中该负载瞬态响应改善单元进一步包括：
第三输入端，用于接收控制主开关的导通和关断切换的主开关控制信号；其中，当负载变化指示信号表征负载瞬态变化未发生/已消除并且主开关控制信号跳变为控制主开关导通的逻辑状态时，负载瞬态响应改善单元将从开关控制信号使能/解除屏蔽，并使负载响应改善信号与从开关控制信号同步地控制从开关进行导通和关断切换。
2.根据权利要求1的负载瞬态响应改善单元，进一步包括：
单脉冲发生电路，用于接收所述负载变化指示信号，在该负载变化指示信号表征负载瞬态变化发生时产生单脉冲信号；
第一反相器，用于接收所述负载变化指示信号，并输出该负载变化指示信号的反相信号；
RS触发器，具有置位端、复位端、同相输出端和反相输出端，其置位端接收所述单脉冲信号，其复位端接收所述反相信号，其同相输出端产生同相输出信号，其反相输出端产生反相输出信号；
第一与非门，用于接收所述反相输出信号和所述从开关控制信号并对所述反相输出信号和所述从开关控制信号进行与非逻辑运算后输出第一运算结果信号；和
第二反相器，接收该第一运算结果信号，并对该第一运算结果信号进行反相处理后产生所述负载响应改善信号。
3.根据权利要求2的负载瞬态响应改善单元，其中：
所述负载变化指示信号表征负载瞬态变化发生时，所述单脉冲信号将所述RS触发器置位，使所述同相输出信号具有高电平逻辑状态，所述反相输出信号则具有低电平逻辑状态，将从开关控制信号不使能/屏蔽，使所述负载响应改善信号锁定为低电平逻辑状态，控制从开关关断且关断锁定，使从开关的体二极管导通；
所述负载变化指示信号表征负载瞬态变化未发生/已消除时，所述反相信号将所述RS触发器复位，使所述同相输出信号具有低电平逻辑状态，所述反相输出信号则具高电平逻辑状态，将从开关控制信号使能/解除屏蔽，使所述负载响应改善信号具有与该从开关控制信号相同的逻辑状态，从而控制从开关进行正常的导通和关断切换。
4.根据权利要求1的负载瞬态响应改善单元，进一步包括：
单脉冲发生电路，用于接收所述负载变化指示信号，在该负载变化指示信号表征负载瞬态变化发生时产生单脉冲信号；
第一反相器，用于接收所述负载变化指示信号，并输出该负载变化指示信号的反相信号；
RS触发器，具有置位端、复位端、同相输出端和反相输出端，其置位端接收所述单脉冲信号，其同相输出端产生同相输出信号，其反相输出端产生反相输出信号；
第一与非门，用于接收所述反相输出信号和所述从开关控制信号并对所述反相输出信号和所述从开关控制信号进行与非逻辑运算后输出第一运算结果信号；
第二反相器，接收该第一运算结果信号，并对该第一运算结果信号进行反相逻辑运算后产生所述负载响应改善信号；
第二与非门，接收所述反相信号和所述主开关控制信号，并对该反相信号和该主开关控制信号进行与非逻辑运算后输出第二运算结果信号；
第三反相器，接收该第二运算结果信号，并对该第二运算结果信号进行反相逻辑运算后输出复位信号至所述RS触发器的复位端。
5.根据权利要求4的负载瞬态响应改善单元，其中：
所述负载变化指示信号表征负载瞬态变化发生时，所述单脉冲信号将所述RS触发器置位，使所述同相输出信号具有高电平逻辑状态，所述反相输出信号则具有低电平逻辑状态，将从开关控制信号不使能/屏蔽，使所述负载响应改善信号锁定为低电平逻辑状态，控制从开关关断且关断锁定，使从开关的体二极管导通；
所述负载变化指示信号表征负载瞬态变化未发生/已消除时，所述反相信号具有高电平逻辑状态，当主开关控制信号跳变为控制主开关导通的逻辑状态时，所述复位信号将RS触发器复位，使所述同相输出信号具有低电平逻辑状态，所述反相输出信号则具高电平逻辑状态将从开关控制信号使能/解除屏蔽，使所述负载响应改善信号具有与该从开关控制信号相同的逻辑状态，从而控制从开关进行正常的导通和关断切换。
6.根据权利要求1的负载瞬态响应改善单元，进一步包括与所述从开关并联耦接的肖特基二极管；其中所述负载变化指示信号表征负载瞬态变化发生时，该负载瞬态响应改善单元控制从开关关断且关断锁定，但不再使该从开关的体二极管导通，而是使所述肖特基二极管导通；所述负载变化指示信号表征负载瞬态变化未发生/已消除时，负载瞬态响应改善单元使所述肖特基二极管关断，并使所述负载响应改善信号与从开关控制信号同步地控制从开关进行导通和关断切换。
7.根据权利要求2或3的负载瞬态响应改善单元，进一步包括：
肖特基二极管，与所述从开关并联耦接；
可控开关，与该肖特基二极管串联耦接，该可控开关的控制端接收所述同相输出信号；所述负载变化指示信号表征负载瞬态变化发生时，该同相输出信号将该可控开关导通以使所述肖特基二极管导通；所述负载变化指示信号表征负载瞬态变化未发生/已消除时，该同相输出信号将可控开关关断以使所述肖特基二极管关断。
8.一种开关型功率变换器，包括如权利要求1至7其中之一的负载瞬态响应改善单元。
9.一种控制开关型功率变换器的方法，其中，该开关型功率变换器至少包括主开关和从开关，该方法包括：
检测该开关型功率变换器的负载瞬态变化是否发生；
在负载瞬态变化发生时，将所述从开关关断并进行关断锁定从而使从开关的体二极管导通；
在负载瞬态变化未发生/已消除并且主开关控制信号跳变为控制主开关导通的逻辑状态时，解除对所述从开关的关断锁定，从而允许该从开关进行正常的导通和关断切换。
10.根据权利要求9所述的控制开关型功率变换器的方法，进一步包括：
提供与所述从开关并联耦接的肖特基二极管；
在负载瞬态变化发生时，将所述从开关关断并进行关断锁定并且将该肖特基二极管导通，此时所述从开关的体二极管不导通；
在负载瞬态变化未发生/已消除时，解除对所述从开关的关断锁定。
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