CN108352828A - 用于电力转换器中的电压回转的数字预补偿 - Google Patents

用于电力转换器中的电压回转的数字预补偿 Download PDF

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Abstract

在用于产生数字输入DV到电力转换器系统(20)中的数/模转换器DAC(14)的控制逻辑(12)的所描述实例中，所述控制逻辑(12)响应于所要设定点(SETPT)的改变从在输出电压(Vo)的转变期间的多个回转速率当中进行选择，使得所述输出电压(Vo)转变追循所要标称回转速率。在所述转变的初始间隔中，所述控制逻辑(12)选择比所述标称回转速率陡的回转速率以用于去往所述DAC(14)的所述数字输入DV，直到去往所述DAC(14)的所述数字输入DV超过所述标称回转速率达第一参数值。在所述点处，应用回转箝位以使所述数字输入DV以所述标称回转速率推进。在所述数字输入DV接近设定点值的程度在第二参数值内时，应用比标称平的回转速率。

Description

用于电力转换器中的电压回转的数字预补偿
技术领域
本发明大体上涉及电力管理和控制系统，且更具体地说，涉及对去往电力转换器的数/模转换器输入的控制。
背景技术
现代电子系统消耗的电力出于多种原因成为愈加重要的因素。此类原因是其中电池电力节约非常重要的移动和其它电池供电的系统(例如智能手机、平板计算机、可佩戴装置以及实际中的植入式医疗装置)的日益广泛的使用。此外，所谓的物联网(IoT)中的多个联网传感器和控制器的可用系统寿命可受到电池寿命限制，当实施于远程位置中时尤其如此。电力消耗即使对于从线路电源供电的电子计算系统、针对热考虑因素以及从能量节约观点也是重要的。
这些问题已促使在多个现代计算和通信中实施实时电力管理系统。常规电力管理系统为集成电路和系统内的其它功能产生经调节的偏压和电源电压。这些电力管理系统通常包含用于例如通过响应于当前系统条件和操作状态使应用于特定电路功能的电压变化来密切地控制经调节的电压的控制系统。微处理器系统中(例如，例如个人计算机中)的一个共同的常规电力管理技术被称作“自适应电压定标”。根据此方法，硬件性能管理器电路监测系统中央处理单元(CPU)的计算工作负荷，并且将工作负荷水平传送到作为响应使处理器时钟频率变化的时钟管理功能。举例来说，如果CPU工作负荷较轻，那么可减小处理器时钟频率而不会影响整个系统性能。根据自适应电压定标，电力管理系统根据处理器时钟频率或来自硬件性能管理器的控制信号实时调整电源电压，使得应用于相关电路功能的电源电压通过处理器时钟速率定标为接近在所述时钟速率下操作必需的最小值。电源电压的减小会减少电力消耗。
在实时电力管理中，电力控制器对所要输出电压的改变的快速且准确的响应是合乎需要的。然而，常规电力转换器系统中的阻抗限制此响应。图1a说明常规电力转换器系统的实例。在此系统中，输入比较器2产生对应于输出电压Vo与数/模转换器(DAC)10响应于来自硬件性能管理器的数字数据等发出的模拟输入控制信号Vdac之间的差的误差信号。此输入控制信号Vdac指示输出电压Vo的所要电平。比较器2的误差信号经跨导放大器3放大，并应用于差分放大器4的正输入。提供阻抗Zi以补偿环路获得稳定性并且调谐系统的性能。放大器4的输出应用于接通持续时间控制和电力级5，所述电力级又产生输出电压Vo。通过放大器6监测跨越电力级5的DC电阻DCR的电压降，所述放大器将与电力级5的输出电流io成比例的信号isum呈现给放大器4的负输入。
在图1a的系统中理想的是，输出电压Vo精确地且立即追循输入控制Vdac的改变。但是，实际物理系统中的传播延迟和系统动力学限制图1a的电压调节器系统可作出响应所依的改变速率。在图1a的示意图中，由放大器3的输出处的模拟域阻抗Zi展示这些系统动力学，呈现为到系统地面的电阻(DC)和电容(AC)耦合。在此系统的输出级处，在电力级5的输出处驱动串联电感Lo，此处输出或负载阻抗Zo(例如，呈现为到地面的并联电阻和RC耦合)。此输出级添加极点、零和延迟到电力转换器对来自DAC 10的电压Vdac的改变的响应。
图1b和1c说明例如图1a中示出的电力转换器(converter)系统对请求输出电压Vo在从时间t1到t2的时间间隔从电压V1到电压V2的改变的输入控制信号Vdac的非理想响应的实例。此改变意图应用为DAC 10在回转(slew)间隔呈现的输入控制信号Vdac的受控线性增加，在此情况下，所选的斜率通常被称为“回转”速率。如图1B中显而易见，输出电压Vo滞后于输入控制信号Vdac的线性回转，从初始转变(transition)开始，紧接在所要时间之后达到所要电压电平。图1c说明在此回转事件期间输出电流io的对应响应。对于此线性回转理想的是，如图1c中的曲线io(理想)所示，输出电流io将是在从时间t1到时间t2的转变间隔期间在所要充电电流电平iCHG下的矩形脉冲。然而，如由图1c中的曲线io(理想)和曲线io(实际)之间的滞后指示，图1a的电力转换器系统中的输出级电感Lo限制输出电流io针对给定输入电压的改变速率。在电流脉冲的后边缘处，图1a的电力转换器系统中的输出级电感Lo禁止电流io的瞬时改变，并且造成曲线io(实际)相对于由曲线io(理想)所示的理想响应的滞后衰减。此外，输出或负载阻抗Zo使输出电压Vo延迟所要时间t2达到输入控制信号Vdac指示的设定点电平。如图1b中所示，在一些常规系统中，由这些系统动力学所导致的输出电流io的滞后可导致输出电压Vo超出控制信号Vdac指示的所要电平的显著过冲，从而延长稳定时间，即使通常还会进一步产生额外电力消耗也会如此。电力转换器对负电压转变的响应展现类似非理想行为。
如上文所提及，要求现代电子系统以及因此实施于所述系统中的电力转换器和电压调节器密切并且快速地控制电力的递送，在此类控制方案下方，称为自适应电压定标等等。如上文关于图1b和1c所描述，在限制常规电力管理系统的响应时传播延迟和系统动力学的效应因此妨碍达成这些现代系统中的多个希望的电力节约和效率的能力。
发明内容
在用于响应于电力电路(例如，电力转换器和电压调节器)的所要设定点的改变而产生数字输入到DAC的钟控(clocked)控制逻辑电路的所描述实例中，所述电路可操作为定期使DAC输入值以多个回转速率(包括标称回转速率、比标称陡的回转速率，以及比标称平的回转速率)中的任一个推进。初始地，DAC输入值以较陡转换速率推进。在DAC输入值超过标称回转速率指示的值大第一参数值时，DAC输入值以标称回转速率推进。在DAC输入值接近所要设定点的程度在第二参数值内时，以较平回转速率推进DAC输入值。
附图说明
图1a是常规电力转换器的的呈框和示意图形式的电气图。
图1b和1c是图1a的常规电力转换器对所要输出电压的改变的响应的时序图。
图2是根据实施例的包含电力管理系统的电气系统的架构的呈框形式的电气图。
图3是根据一实施例的图2的架构中的电力管理系统的DAC控制逻辑的呈框形式的电气图。
图4是说明根据所述实施例的图3的DAC控制逻辑的操作的时序图。
图5是根据一实施例的图3的DAC控制逻辑的实施方案的呈框形式的电气图。
具体实施方式
所描述的实施例提供用于更改数/模转换器(DAC)应用的控制信号的回转速率以补偿电力管理系统中的系统动力学的电路和方法。
所描述的实施例提供可在所述系统的数字控制电路中有效地实现的此类电路和方法。
所描述的实施例提供在调谐所述补偿的能力上提供显著灵活性的此类电路和方法。
本说明书中描述的一或多个实施例实施到数字逻辑电路中，涉及产生去往较大规模系统(例如，基于微处理器或微控制器的系统)中的电力转换器或电压调节器的输入，因而实施方案在所述上下文中是有利的。然而，实例实施例可有利地应用于其它应用，例如应用于具有显著响应时间的负载的任何时变电力电平的数字控制。
图2说明这些实施例可实施到其中的系统的架构。在此实例中，这些实施例可实施到电力管理系统20中，所述电力管理系统管理应用于负载18的电力。负载18通常是指正被供电的终端装置或子系统，其可为数字电子系统、电动机和控制系统、在物联网(IoT)情境中或作为佩戴式或植入式装置的传感器或控制器、通信系统(例如移动电话)等。如上文所论述，负载18的一个实例是根据其中根据计算需要调制微处理器操作所处的时钟频率并且其中随着时钟频率的调制而调制微处理器的电源电压的常规自适应电压定标技术操作的基于微处理器的系统。在任何情况下，虽然负载18的特定构造和功能可在这些和其它系统和子系统当中大幅变化，但负载18提供对如上文关于图1a到1c所论述的其电源和其它偏压电压的变化的显著阻抗。
如上文所提及，电力管理系统20将电压Vo作为电源电压应用到负载18，根据多个条件和需要管理电压Vo。在此实例中，系统控制器19从负载18接收信号，例如指示当前条件或负载18进行的操作的结果。作为响应，系统控制器19将表示设定点SETPT的数字字呈现给电力管理系统20。设定点SETPT指示电力管理系统20将输出电压Vo应用于负载18所处的电压。在此实例中，系统控制器19还可呈现表示回转速率ΔDL的数字信号所述回转速率指示电力管理系统20随时间调制输出电压Vo所要的回转速率；替代地，电力管理系统20改变输出电压Vo所处的回转速率可硬连线，存储在电力管理系统20的配置寄存器中，或者定义于电力管理系统20中或传送到所述电力管理系统。系统控制器19可通过用于实施整个系统控制功能的常规逻辑电路实现，或替代地可实施为负载18(例如，当呈微处理器或微控制器形式时)本身的功能。
如图2所示，电力管理系统20包含DAC控制逻辑12，所述DAC控制逻辑根据这些实施例从系统控制器19接收设定点SETPT并且产生去往数/模转换器(DAC)14的数字DAC控制信号DV。根据这些实施例，DAC控制信号DV是时变信号(例如，下文所描述的数字样本值序列)，其指示对应时间点处的输出电压Vo的所要电压。DAC控制逻辑12使DAC控制信号DV随时间变化，使得输出电压Vo以对应于回转速率ΔDL的的改变速率从前一电压改变为设定点SETPT指示的电压。作为响应，DAC 14将DAC控制信号DV的数字值转换为应用于电力管理系统20的电力转换器16的模拟电压Vdac，所述电力转换器又产生输出电压Vo以供应用预负载18。电力转换器16可实现于电力转换器和电压调节器的多种常规布置中的任一个(例如，包含充当接通持续时间控制电路的控制，以及以降压转换器、升压转换器、降压/升压转换器和任何其它电力转换器拓扑结构的形式布置的电力级)中。此外，电力转换器16可具有单相类型，或可替代地是多相电力转换器以便在多个交替相位中供应电力到负载18。
在图2的实施例中，电力管理系统20中的DAC控制逻辑12和DAC 14被实现为同步电路。在此布置中，DAC控制逻辑12在由时钟产生器15产生的时钟信号CLK的每一循环中呈现DAC控制信号DV的样本值，且DAC 14又响应于所述样本值调制其模拟输出电压Vdac。在此实例中，如下文将结合特定实例所描述，DAC控制信号DV将产生为样本值序列DV[n]，其中特定样本值DV[n]指示时钟循环n处的所要输出电压Vo。
在此架构中，DAC控制逻辑12根据所要或标称回转速率ΔDL管理输出电压Vo从当前值到来自系统控制器19的设定点SETPT指示的新值的改变速率。通常，此标称回转速率将为对应于输出电压Vo的所要改变速率的线性回转速率。根据这些实施例，DAC控制逻辑12通过使DAC控制信号DV以转变内的间隔从所要或标称回转速率ΔDL的时间改变速率变化以补偿电力级16和负载18的非理想响应而实现此操作。DAC控制逻辑12应用的此补偿将使得输出电压Vo能够响应于设定点SETPT的改变而更密切地追循光滑线性或其它所要回转速率。
参考图3，现将描述根据一实施例的DAC控制逻辑12的架构。根据此实施例，DAC控制逻辑12操作以响应于设定点SETPT相对于输出电压Vo的当前值以转变周期的不同间隔下的变化的回转速率的增加(或减小)而增加(或减小)DAC控制信号DV。在此实施例中，应用的回转速率包含标称回转速率、是标称回转速率的两倍的的较陡回转速率，以及是标称回转速率的二分之一的较平回转速率。更具体地说，较陡回转速率在转变周期的第一间隔内应用，标称回转速率接着在中间间隔内应用，且较平回转速率在转变周期的最后间隔内应用。
出于本说明书的目的，DAC控制逻辑12的架构中指示的信号和所存储值中的每一个是适当数据字宽度的数字信号。由DAC控制逻辑12输出的DAC控制信号DV是数字字，如其应用于DAC 14的输入以用于转换到模拟域。
在此实施例中，回转速率寄存器26存储如从图2的架构中的系统控制器19接收或通过先前如此配置或硬连线的标称回转速率ΔDL。标称回转速率ΔDL表示DAC控制信号DV的值根据针对来自电力控制器16的输出电压Vo的转变的所要线性(即，直线)回转速率在给定时间单位(例如，图2中的时钟信号CLK的循环)内的增量改变。回转速率寄存器26将标称回转速率需要转换的转发到标称回转逻辑28，所述标称回转逻辑维持和更新标称DAC输入值DVnom。此标称DAC输入值DVnom表示追循针对从其前一电压到由设定点SETPT表示的电压的转变的标称回转速率ΔDL的DAC控制信号DV的值。因此，标称回转逻辑28实际上操作为累加器，与每一时间单位(例如，时钟信号CLK的循环)的标称回转速率ΔDL迭代相加。
标称回转速率ΔDL也从回转速率寄存器26转发到或直接应用到速率选择器24。速率选择器24操作以选择多个回转速率，其在此实例中包含较平回转速率ΔDL/2和较陡回转速率2*ΔDL，以供在产生DAC控制信号DV时使用。速率选择器24可包含用于存储表示较平回转速率ΔDL/2和较陡回转速率2*ΔDL(以及在需要时标称回转速率ΔDL)的数字值的寄存器位置。替代地，在其中可用回转速率包含二分之一的和两倍的标称回转速率ΔDL的情况下，速率选择器24可包含用于产生表示标称回转速率ΔDL的数字字的分别右移一位和左移一位的较平和较陡回转速率的移位器电路。由回转速率选择器26输出的所选择回转速率ΔDAC表示DAC控制信号DV的值根据所选择的回转速率在给定时间单位(例如，图2中的时钟信号CLK的循环)内的增量改变。
根据此实施例，DAC控制信号DV的回转速率是基于两个输入参数k和δ。参数k表示DAC控制信号DV的值与标称DAC输入值DVnom之间的最大准许差值。参数δ表示DAC控制信号DV的值与设定点SETPT之间的差值。这两个参数k和δ可通过系统控制器19或从外部输入传送到DAC控制逻辑12；替代地，这些参数可例如通过系统中的配置寄存器或固件资源进行硬连线或预编程。
参数k存储在寄存器位置30中，并且应用于加法器31的一个输入，所述加法器的其它输入从标称回转逻辑28接收标称DAC输入值DVnom。加法器31产生标称总和DVnom+k，其表示在DAC控制信号DV已追循标称回转速率ΔDL加对应于参数k的容限的情况下所述DAC控制信号DV的值。加法器25在其输入处接收来自速率选择器24的所选择回转速率ΔDAC和DAC控制信号DV的当前值，并且在其输出处产生递增值DVcomp；此递增值DVcomp表示在选择的回转速率ΔDAC指示的增量与DAC控制信号DV相加的情况下所述DAC控制信号DV的值。这些值都呈现给DAC回转箝位32。在操作中，DAC回转箝位32将递增值DVcomp作为DAC控制信号DV进行传送，只要其不超过(针对输出电压Vo的正转变)标称回转速率ΔDL加容限k下DAC控制信号DV的值(即，不超过标称总和DVnom+k)即可。以此方式，DAC回转箝位32“箝持”不大于k下高于标称回转速率ΔDL的较陡回转速率2*ΔDL的效应。
参数δ影响回转速率选择。在图3的架构中，寄存器位置22存储参数δ，所述参数传送到速率选择器24。设定点SETPT应用于减法器23的一个输入，所述减法器在另一输入处接收DAC控制信号DV的当前值。减法器23将对应于设定点SETPT与DAC控制信号DV的当前值的差的误差信号e呈现给速率选择器24。误差信号e可呈正号或负号，取决于设定点SETPT是高于(更具正性)还是低于(更具负性)DAC控制信号DV的当前值。根据此实施例，速率选择器24构建为在误差信号e的绝对值小于参数δ的值时选择较平回转速率ΔDL/2的逻辑电路。否则，速率选择器24在此实施例中将所述较陡回转速率2*ΔDL。
图4说明在输出电压Vo具有从当前电压V1到电压V2处的设定点SETPT的所要增加的情况下DAC控制逻辑12的通用化架构的操作的实例，其中转变在时间t1开始并且在时间t4完成。图4中通过线Vo_ideal示出输出电压Vo的所要线性(即，直线)回转。此线对应于图3的标称回转逻辑28产生的标称DAC输入值DVnom，并且具有存储在回转速率寄存器26中的标称回转速率ΔDL下的斜率。电压转变的幅值以及标称回转速率ΔDL将根据于特定应用的负载和电力转换器的类型而变化。在时间t1，来自加法器23的误差信号e将表示转变的全值并且因此在此实例中将超过参数δ的值。因此，速率选择器24将选择较陡回转速率2*ΔDL，其通过加法器25随时间与DAC控制信号DV的当前值相加以产生递增值DVcomp，所述递增值又通过DAC回转箝位32作为DAC控制信号DV传送。到DAC 14的输入因此在图4中示出的初始转变间隔1期间在此较陡回转速率2*ΔDL下增加。
在DAC控制信号DV增加到高于标称DAC输入值DVnom的差值k的时间(这在图4的实例中的时间t2处发生)，加法器25产生的递增值DVcomp等于来自加法器31的标称总和DVnom+k。此时，DAC回转箝位32操作以箝持DAC控制信号DV到来自加法器31的标称总和DVnom+k(即在高于标称DAC输入值DVnom的电平k下)的进一步增加。随着时间从此点推进，DAC控制信号DV将随着标称总和DVnom+k在标称回转速率ΔDL下增加。图4将此周期说明为转变间隔2，在所述转变间隔期间，DAC控制信号DV的曲线与标称DAC输入值DVnom平行。
在DAC控制信号DV达到距设定点SETPT的差值δ内的时间，速率选择器24操作以选择较平回转速率ΔDL/2。在图3的实例中，这在时间t3处发生。在速率选择器24选择此较平回转速率ΔDL/2作为增量ΔDAC之后，递增值DVcomp将降至低于标称总和DVnom+k，这是因为DAC控制信号DV的当前值将以小于标称回转速率ΔDL的速率增加。因此，在此转变间隔3期间，DAC回转箝位32不再箝持DAC控制信号DV。DAC控制信号DV以此较平回转速率ΔDL/2增加直到达到设定点SETPT，此时转变完成。
DAC控制逻辑12对DAC控制信号DV的控制解决上文关于图1a到1c所论述的常规线性回转系统中的限制。具体地说，输入信号到DAC 14的较快速初始增加倾向于补偿主要由电力转换器的输出级的电感Lo所导致的输出电压Vo和输出电流io的滞后。同时，输入信号在接近转变结尾到DAC 14的较平增加往往会减小由电力转换器中的电感Lo和阻抗Zo所导致的输出电压Vo的过冲和输出电流io的衰减。因此，输出电压Vo响应于转变的行为将更密切地追循图4中由线Vo_ideal示出的所要线性回转。
此外，DAC控制逻辑12提供的补偿可易于被参数δ和k修改或调谐。在其中这些参数是寄存器位置等的那些实施方案中，通过修改表示参数δ和k的数字值，可容易地实现试错法调谐。此外，因为这些参数δ和k以关于DAC控制信号DV的方式操作，所以设置转变间隔之间的拐点的能力与系统对所述转变的响应密切地相关联，这促进补偿系统动力学的能力。
参考图5，特定地为了说明对分别响应于设定点SETPT的增加和减小的DAC控制信号的增加和减小的处置，将更详细地描述DAC控制逻辑12的实施例。图5中呈现的上文关于图3所描述的那些电路功能保持同一参考数字(例如，速率选择器24)，且结合图5将不作进一步描述。此外，虽然图5说明呈特定电路和逻辑功能形式的此实施例，但DAC控制逻辑12可在此形式中通过定制或半定制逻辑电路，或替代地通过执行程序指令序列以用于进行本说明书中描述的操作的可编程逻辑实现。
此实施例是钟控系统，使得DAC控制信号DV将为随时间的样本值序列，其中当前样本值表达为DV[n]且下一循环的样本值表达为DV[n+1]。如图5中所示，至少部分地通过在其输出处存储和呈现当前值DV[n]的同时，接收DAC回转箝位32在下一个样本周期的值DV[n+1]的锁存器46产生这些数据序列信号。如下文将描述，锁存器48类似地提供于标称回转逻辑28中，以用于锁存标称DAC输入值DVnom[n]。在此实例中，来自时钟产生器15的时钟信号CLK钟控这些锁存器46、48以及此实施例的DAC控制逻辑12中的其它时钟电路。
在此实施例中，设定点SETPT与DAC控制信号的当前值DV[n]一起应用于加法器23。误差信号e应用于绝对值函数42和符号函数44，所述绝对值函数和符号函数分别输出误差信号e的绝对值和符号信息。误差信号e的绝对值应用于速率选择器24和多路复用器43的输入。多路复用器43还在输入处从速率选择器24接收所选择的回转速率增量ΔDAC，并且操作以选择所选择的回转速率增量ΔDAC和误差信号e的绝对值中朝向加法器25的较小者以供在调制DAC控制信号DV时使用。多路复用器43因此确保DAC控制信号DV在其接近设定点SETPT电压时不会无意间增加到高于设定点SETPT。
来自多路复用器43的所选择的值接着通过乘法器45乘以误差信号e的符号，并且接着应用于加法器25以产生用于下一循环的递增值DVcomp[n+1]。乘法器45因此在设定点SETPT小于(更具负性)DAC控制信号的当前值DV[n]的情况下将负增量呈现给加法器25，并且在设定点SETPT较大(更具正性)的情况下呈现正增量。加法器25接着视具体情况从DAC控制信号当前值DV[n]的加数和根据所选择的回转速率或误差信号e的带符号的增量产生递增值DVcomp[n+1]。此递增值DVcomp[n+1]应用于如上文关于图3所描述的DAC回转箝位32。
标称回转逻辑28以与产生递增值DVcomp[n+1]的数据路径类似的方式布置和操作。因此，标称回转逻辑28在其减法器50的一个输入处接收设定点SETPT。减法器50从来自设定点SETPT的锁存器48的输出减去当前线性输入值DVnom[n+1]，以在其将追循线性斜率和设定点SETPT的情况下产生表示DAC控制信号的值之间的差的差nom_err，这与减法器23类似。差nom_err应用于绝对值函数52和符号函数54，其中差nom_err的绝对值应用于多路复用器53的一个输入；多路复用器53的另一输入从回转速率寄存器26接收标称回转速率ΔDL。与多路复用器43类似地，多路复用器53选择标称回转速率ΔDL指示的增量与差nom_err的绝对值中的较小者以供应用到乘法器55，与差nom_err的符号相乘。乘法器55的输出处的值通过加法器56与当前线性输入值DVnom[n+1]相加，以变成下一线性输入值DVnom[n+1]。此下一线性输入值DVnom[n+1]应用于锁存器48的数据输入以存储于时钟信号CLK的下一边缘上，并且还应用于加法器31。
符号函数44确定的误差信号e的符号乘以存储在寄存器位置30中的参数k的值，且参数k的所述带符号的值应用于加法器31以与下一线性输入值DVnom[n+1]相加。对于输出电压Vo的正向转变，参数k将具有正号，且因此应用于DAC回转箝位32的总和(DVnom[n+1]+k)将为高于线性回转值的k的电压。相反地，对于输出电压Vo的负向转变，参数k将具有负号，在此情况下，应用于DAC回转箝位32的总和(DVnom[n+1]+k)将为低于(更具负性)线性回转值的k的电压。误差信号e的符号还直接转发到DAC回转箝位32，使得递增值DVcomp[n+1]与总和(DVnom[n+1]+k)之间的比较将转变的极性考虑进去。DAC回转箝位32将相应地产生DAC控制信号DV[n+1]的下一值，所述值应用于锁存器46的数据输入并将存储在时钟信号CLK的下一边缘上。
再次参考图2且如上文所提及，系统控制器19或其它可编程逻辑电路(例如充当负载18的微处理器)可将参数k和δ传达到DAC控制逻辑12。举例来说，根据一个替代性实施方案，可编程逻辑(例如系统控制器19)可依据标称回转速率ΔDL计算参数k和δ，使得参数k和δ响应于选择较陡标称回转速率ΔDL而具有较高值并且响应于选择较平标称回转速率ΔDL而具有较低值。可根据此方法类似地实施参数k和δ的值与标称回转速率ΔDL之间的其它关系。以此方式，可当适合于较困难回转情境时实施额外预补偿，并且在较不极端的情况下后退以在转变间隔内更密切地追循所要标称回转速率。
另外在替代方案中，可实施基于输出电压Vo的行为响应于设定点SETPT的改变对参数k和δ的值的闭环控制。在此方法中，可在电力转换器20的输出处或在负载18处提供感测电路以感测输出电压Vo、输出电流io或两者，并且将对应反馈信号传达到可编程逻辑(例如系统控制器19)。此可编程逻辑接着可处理对应于反馈信号的数据以检测输出电压Vo或输出电流io在先前转变期间的过冲和下冲，并且相应地调整参数k和δ的值。
此外，虽然上述实施例操作以在转变的三个间隔内应用不同回转速率，但间距的数目可不同于这些实例，例如包含在转变期间具有额外拐点的多于三个间隔。此外，多个回转速率可为二阶或更高阶回转速率，或除上文所描述的两倍和二分之一速率以外的线性回转速率。又另外在替代方案中，用于确定DAC控制信号的电路的部分可视需要在模拟域执行。
这些实施例包含控制去往电力转换器的输入的回转速率以便预补偿电力转换器系统的响应和其它系统动力学的电路和对应方法。因此，这些实施例提供的预补偿可实现电力转换器系统的快速响应，并且因此在将电力消耗降到最低中使系统性能达到最大。这些实施例以可在现代控制系统中有效地实现的方式提供此类电路和操作，并且不会将显著延迟注入到系统的控制中。此外，这些实施例允许通过可容易地修改的参数微调控制环路。
在所描述的实施例中可能进行修改，且其它实施例在权利要求的范围内是可能的。

Claims (21)

1.一种产生用于控制电子电力管理功能的数字控制信号的方法，其包括：
接收指示不同于所述数字控制信号的当前值的设定点的输入；
初始地使所述数字控制信号以比标称回转速率陡的第一回转速率朝向所述设定点推进；
响应于所述数字控制信号超过对应于标称回转速率值的标称值达大于第一参数值的差，接着使所述数字控制信号以所述标称回转速率朝向所述设定点推进；和
响应于所述数字控制信号不同于所述设定点达小于第二参数值的差，接着使所述数字控制信号以比所述标称回转速率平的第二回转速率朝向所述设定点推进。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述设定点对应于比所述数字控制信号的所述当前值更具正性的值，且其中所述推进步骤中的每一个使所述数字控制信号增加。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述设定点对应于比所述数字控制信号的所述当前值更具负性的值，且其中所述推进步骤中的每一个使所述数字控制信号减小。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述推进步骤中的每一个以时钟速率定期执行，且其包括：
在每一时钟周期中，使对应于所选择的回转速率的增量与前一时钟周期中的所述数字控制信号相加以产生递增值；和
将所述递增值应用为用于下一时钟周期的所述数字控制信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述推进步骤中的每一个以时钟速率定期执行，且其中使所述数字控制信号以所述第一回转速率推进包括：
在每一时钟周期中，使对应于所述第一回转速率的增量与前一时钟周期中的所述值数字控制信号相加以产生递增值；和
将所述递增值应用为用于所述下一时钟周期的所述数字控制信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：
在每一时钟周期中，使线性值以所述标称回转速率推进；和
在每一时钟周期中，使所述第一参数值与所述线性值相加以产生标称总和；
其中使所述数字控制信号以所述标称回转速率推进包括：响应于所述递增值与所述标称总和的差大于所述第一参数值，将所述递增值应用为用于所述下一时钟周期的所述数字控制信号；以及响应于所述递增值与所述标称总和的差小于所述第一参数值，将所述标称总和应用为用于所述下一时钟周期的所述数字控制信号。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述推进步骤中的每一个以时钟速率定期执行，且其中所述使所述数字控制信号以所述第二回转速率推进包括：
在每一时钟周期中，使对应于所述第二回转速率的增量与前一时钟周期中的所述数字控制信号相加以产生递增值；和
将所述递增值应用为用于当前时钟周期的所述数字控制信号。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一回转速率是所述标称回转速率的两倍。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二回转速率是所述标称回转速率的二分之一。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
响应于所述标称回转速率确定所述第一和第二参数值。
11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
感测在时间间隔内所述电力管理功能对所述设定点的改变的输出响应；和
响应于所述感测到的响应确定所述第一和第二参数值。
12.一种电力转换器系统，其包括：
电力转换器，其用于产生输出电压；
数/模转换器DAC，其用于接收DAC控制信号并将输入控制信号应用于所述电力转换器以控制所述电力转换器的所述输出电压；和
DAC控制逻辑，其用于响应于设定点产生所述DAC控制信号，所述DAC控制逻辑包括：标称回转逻辑，其用于产生对应于标称回转速率的标称DAC输入值；
速率选择器，其在包括比所述标称回转速率陡的第一回转速率和比标称回转速率平的第二回转速率的多个回转速率当中进行选择；第一加法器，其用于将所述DAC控制信号的前一值与对应于所述速率选择器选择的所述回转速率的增量相加，以产生递增值；箝位电路，其用于响应于所述递增值超过所述标称DAC输入值达对应于第一参数值的差，产生对应于所述标称DAC输入值的所述DAC控制信号；以及第一减法器，其产生对应于所述设定点与所述DAC控制信号的前一值之间的差的误差信号；
其中所述速率选择器响应于所述误差信号超过第二参数值而选择所述第一回转速率，且响应于所述误差信号小于所述第二参数值而选择所述第二回转速率。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述DAC控制逻辑进一步包括：
回转速率寄存器，其存储对应于所述标称回转速率的标称增量；
其中所述标称回转逻辑包括：第一锁存器，其受时钟信号钟控，用于存储所述标称DAC输入值的前一值；以及第二加法器，其耦合到所述第一锁存器的输出，用于使所述标称增量与存储在所述第一锁存器中的所述标称DAC输入值的所述前一值相加，以产生所述标称DAC输入值的下一值；且
其中所述DAC控制逻辑进一步包括：第三加法器，其用于使所述标称DAC输入值的所述下一值与所述第一参数值相加。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述DAC控制逻辑进一步包括：
第二锁存器，其受所述时钟信号钟控，用于存储所述DAC输入值的前一值；
其中所述第一加法器和所述第一减法器各自耦合到所述第二锁存器的所述输出以接收所述DAC输入值的所述前一值。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述DAC控制逻辑进一步包括：
第一选择器，其具有接收对应于所述所选择的回转速率的所述增量的输入和接收所述误差信号的输入，以及耦合到所述第一加法器的输出，所述第一选择器受控制以响应于所述误差信号具有比所述增量大的幅值而选择对应于所述所选择的回转速率的所述增量，并且响应于所述误差信号具有比所述增量小的幅值而选择所述误差信号。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述标称回转逻辑进一步包括：
第二减法器，其产生对应于所述设定点与存储在所述第一锁存器中的所述标称DAC输入值的所述前一值之间的差的标称误差；和
第二选择器，其具有接收所述标称增量的输入和接收所述标称误差的输入，以及耦合到所述第二加法器的输出，所述第二选择器受控制以响应于所述标称误差具有比所述标称增量大的幅值而选择所述标称增量，并且响应于所述标称误差信号具有比所述标称增量小的幅值而选择所述标称误差。
17.根据权利要求12所述的系统，其中所述DAC控制逻辑进一步包括：
第一寄存器位置，其存储所述第一参数值；和
第二寄存器位置，其存储所述第二参数值。
18.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一回转速率是所述标称回转速率的两倍。
19.根据权利要求12所述的系统，其中所述第二回转速率是所述标称回转速率的二分之一。
20.根据权利要求12所述的系统，其进一步包括：
可编程逻辑，其耦合到所述DAC控制逻辑，用于响应于所述标称回转速率而确定所述第一和第二参数值。
21.根据权利要求12所述的系统，其进一步包括：
感测电路，其用于随时间感测所述电力转换器的所述输出电压；和
可编程逻辑，其耦合到所述感测逻辑，用于响应于所述输出电压对所述设定点的改变的响应而确定所述第一和第二参数值。
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