CN109964396A - 瞬态事件检测器电路及方法 - Google Patents
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Abstract
描述的实例包含一种检测开关转换器中的瞬态事件的瞬态事件检测器电路(100)，其包含：DLL电路(110、120、130)，其检测用于操作开关转换器的脉冲宽度调制信号(PWM)的工作循环的变化；及输出电路，其在未检测到瞬态事件时在第一状态中提供状态输出信号(SS)且响应于在所述脉冲宽度调制信号(PWM)的所述工作循环中的检测到的变化在指示所述开关转换器中的瞬态事件的第二状态中提供所述状态输出信号(SS)。
Description
背景技术
开关转换器用于通过开关电路的操作将电力从一种形式转换成另一形式。实例包含DC-DC开关转换器，其具有开关电路以将DC输入电力转换成可控DC输出以驱动负载。单相系统包含单个开关转换器以驱动负载。多相系统包含彼此并联连接以提供经调节输出电压的两个或两个以上开关转换器，其具有取决于负载电流要求激活或取消激活某些开关转换器的能力。在单相或多相开关转换器系统中，希望对瞬态条件作出反应，所述瞬态条件例如线或负载变化。举例来说，负载电流要求的变化可允许断开或停用一或多个相位以增强整体系统能量效率。其它变化条件可能需要激活一或多个相位以适应增加的负载电流要求。变化的输入电力条件，例如输入电压电平的变化，同样可通过选择性地激活或取消激活多相系统的相位来适应。在个别开关转换器相位的输出处使用并联电感器可改进瞬态响应，但此可在稳态操作中导致能量低效。接着，尽可能快地检测瞬态事件及获知系统何时返回到稳态是极其有利的。瞬态事件通常较短且检测某些事件需要非常高速的电路，从而导致开关转换器设计中的成本及能量效率挑战。增强型效率及智能相位管理可通过快速检测瞬态事件以及系统已返回到稳态操作的快速通知来促成。
发明内容
描述的实例包含电力转换系统、集成电路及瞬态事件检测器电路以检测开关转换器中的瞬态事件。在某些实例中，所述瞬态事件检测器电路包含：延迟锁定环路(DLL)电路，其检测用于操作开关转换器的脉冲宽度调制(PWM)信号的工作循环的变化。所述检测器电路在未检测到瞬态事件时在第一状态中提供状态输出信号。所述检测器电路响应于所述PWM信号的所述工作循环的检测到的变化在指示所述开关转换器中的瞬态事件的第二状态中提供所述状态输出信号。在一个实例中，所述DLL电路包含：单稳态多谐振荡器，其生成由所述PWM信号的第一边缘触发的脉冲输出信号；及相位检测器，其根据所述PWM信号的所述第二边缘与所述多谐振荡器脉冲输出信号的受控边缘之间的相位差提供第一及第二输出信号。电荷泵根据相位检测器输出选择性地向电容器供给电流或汲取来自电容器的电流以建立电压控制信号。所述电容器将所述电压控制信号作为控制输入提供到所述多谐振荡器以对准所述多谐振荡器脉冲输出的第二边缘与PWM信号的第二边缘。在某些实例中，所述DLL电路具有等于操作所述开关转换器的控制电路的带宽的带宽使得两个系统针对相同类型的瞬态事件过度扭转。此有利于检测：前一稳态工作循环在于其中发生变化的PWM循环内已改变。快速瞬态检测又有利于单相及/或多相开关转换器系统中的及时智能调整，例如选择性地激活或取消激活多相系统中的一或多个相位。在某些实例中，瞬态事件检测器电路对相位检测器输出信号进行滤波，且根据经滤波相位检测器信号生成状态输出信号。第一及第二经滤波相位检测器信号还可被提供为输出信号以区分正瞬态事件与负瞬态事件。在某些实例中，瞬态事件检测器电路以及控制电路一起被提供于开关控制器集成电路(IC)中以操作开关转换器。在其它实例中，瞬态事件检测器电路与多相转换器主控制器集成，所述多相转换器主控制器从一或多个个别开关转换器控制电路接收PWM信号以基于PWM信号工作循环的变化识别负载及/或线瞬态事件。
附图说明
图1是检测PWM信号工作循环中的变化的具有DLL的瞬态事件检测器电路的示意图。
图2是图1的DLL中的单稳态多谐振荡器的示意图。
图3是在多相电力转换系统中具有瞬态事件检测器电路的开关转换器控制器IC的示意图。
图4是展示图1到3的电路中的各种信号的波形图。
图5是具有将信号提供到主控制器的瞬态事件检测器的多相电力转换系统的系统图。
图6是具有包含瞬态事件检测器电路的主控制器的多相电力转换系统的系统图。
具体实施方式
在图中，相似的元件符号指代全文的相似元件，且各种特征不一定是按比例绘制。在此描述中，术语“耦合(couple/couples/coupled)”包含间接或直接电或机械连接或其组合。举例来说，如果第一装置耦合到第二装置或与第二装置耦合，那么所述连接可为通过直接电连接或通过经由一或多个中介装置及连接的间接电连接。
图1展示瞬态事件检测器电路100，其包含从开关转换器控制电路接收第一信号PWM的输入102，第一信号PWM在本文中称为脉冲宽度调制信号PWM。瞬态事件检测器电路100还包含信号输出142、144及146，其分别提供状态输出信号SS、正瞬态信号TR+及负瞬态信号TR-。电路100可用于包含一或多个开关转换器级以将电力从一种形式转换成另一形式的任何形式的电力转换系统中。下文关于DC-DC开关转换器说明且描述实例，但此描述的技术不限于说明的实例。在操作中，开关转换器根据PWM信号操作，且电路100迅速检测到：PWM信号的前一稳态工作循环在于其中发生变化的循环内已改变。电路100提供解决方案以迅速识别开关转换器的输入及/或输出处的瞬态事件，从而允许及时智能响应措施。举例来说，输出SS、TR+及TR-中的一或多者可由转换器控制电路用于智能负载管理以响应于线或负载瞬态事件启用或停用多相电力转换系统中的个别开关转换器相位。
瞬态事件检测器电路100包含延迟锁定环路(DLL)电路，其由单稳态多谐振荡器电路110、相位检测器电路120及电荷泵电路130形成。接收到的第一信号PWM可由任何合适的源生成，例如操作DC-DC转换器电路的控制电路。信号PWM具有上升边缘、下降边缘及表示相关联的开关转换器的开关装置在给定转换器开关循环中的接通时间的工作循环。单稳态多谐振荡器电路110包含接收信号PWM的信号输入102及生成具有由PWM信号的第一边缘触发的第一边缘的脉冲输出信号TIMER的输出114。在说明的实例中，单稳态多谐振荡器电路110提供具有由PWM信号的上升边缘触发的上升边缘的输出脉冲信号TIMER。脉冲输出信号TIMER的第二(例如，下降)边缘由在多谐振荡器110的控制输入112处接收到的电压控制信号VCTRL控制。
相位检测器电路120包含第一输入反相器116，其接收TIMER信号且在输出118处提供经反相信号TIMER'。第二反相器117被提供在相位检测器120的第二输入处。反相器117接收PWM信号且在输出119处提供经反相信号PWM'。相位检测器120包含第一输出128A及第二输出128B以根据PWM信号的第二边缘与多谐振荡器脉冲输出信号TIMER的受控第二边缘之间的相位差提供第一输出信号UP及第二输出信号DOWN。反相器116的输出118将经反相信号TIMER'提供到第一数据(D)触发器122的时钟输入。第二D触发器124具有接收经反相第一信号PWM'的时钟输入。触发器122及124的数据输入“D”连接到供应电压VDD(在此实例中为逻辑高)。第一触发器122的输出128A(“Q”触发器输出)响应于输出脉冲信号TIMER的下降边缘在第一状态(例如，高)中提供第一相位检测器输出信号UP。第二触发器124的“Q”输出连接到相位检测器120的第二输出128B。输出128B响应于第一信号PWM的下降边缘在第一状态(例如，高)中提供第二相位检测器输出信号DOWN。图1中的触发器122及124通过NAND门126的低电平有效输出复位，NAND门126的输入连接到触发器输出128A及128B。
在此配置中，相位检测器120响应于PWM信号的下降边缘(第二边缘)滞后于TIMER信号的下降边缘在第一有效状态(高)中提供UP信号。在此实例中，UP信号具有由TIMER信号的下降边缘触发的上升边缘及通过接收滞后PWM信号下降边缘触发的下降边缘。在此实例中，相位检测器120响应于PWM信号的下降边缘超前于TIMER信号的下降边缘在第一有效(高)状态中提供DOWN信号。所得DOWN信号具有由PWM信号的下降边缘触发的上升边缘及通过接收滞后TIMER信号下降边缘触发的下降边缘。在稳态操作中，TIMER及PWM信号的第二边缘将被对准，且除了间歇性毛刺外，UP及DOWN信号两者都将是大体上无效的(低)。然而，PWM信号的工作循环中的任何变化将由电路100检测，在此情况中，第一相位检测器输出信号UP及第二相位检测器输出信号DOWN根据PWM信号及TIMER信号的下降边缘之间的任何相位差生成。
电荷泵电路130根据UP及DOWN信号选择性地向电容器C1供给电流或汲取来自电容器C1的电流以在多谐振荡器控制输入112处建立电压控制信号VCTRL。多谐振荡器110根据电压控制信号VCTRL提供反馈路径以调整TIMER脉冲的持续时间以便对准TIMER信号及PWM信号的第二边缘。电荷泵电路130包含第一开关电路134，其在UP信号是高时操作以将第一电流源131连接到控制输入112以向电容器C1源送第一电流I1。电流源131连接于第一模拟供应参考电压VDDA与开关电路134之间。第二开关电路136选择性地将第二电流源132连接到控制输入112以在第二相位检测器输出信号DOWN是高时汲取来自电容器C1的第二电流(例如，在此实例中，也为I1)。第二电流源132连接于开关电路136与第二模拟供应参考电压VSSA之间。在一个实例中，第一及第二电流相等，两者都具有在图1中标记为I1的值。
输出电路140在第一相位检测器输出信号UP及第二相位检测器输出信号DOWN两者都不处于第一状态(高)中时在输出142处在第一状态(高)中提供状态输出信号SS。当第一相位检测器输出信号UP及第二相位检测器输出信号DOWN中的一者是有效(高)时，输出电路140在指示相关联的开关转换器中的瞬态事件的第二状态(低)中提供状态输出信号SS。图1中的输出电路140对UP及DOWN信号进行滤波以生成状态输出信号SS。在一个实例中，第一低通滤波器电路由经选取以具有几纳秒的时间常数的电阻器RF1及电容器CF1形成。第一滤波器电路RF1、CF1从相位检测器输出128A接收UP信号且包含输出144以在第一相位检测器输出信号UP在充足时间量内是高时提供具有第一状态(高)的第一经滤波输出信号TR+。输出电路140还包含第二低通滤波器电路RF2、CF2，其包含与相位检测器输出128B耦合的输入以接收第二相位检测器输出信号DOWN。第二滤波器电路的输出146在第二相位检测器输出信号DOWN根据滤波器电路RF2、CF2的时间常数在充足的时间量内是高时提供具有第一状态(高)的第二经滤波输出信号TR-。在此实例中，输出电路140还包含NOR门141，其具有与第一低通滤波器电路RF1、CF1的输出144耦合的第一输入及与第二低通滤波器电路RF2、CF2的输出146耦合的第二输入。NOR门的输出142在信号TR+、TR-两者都不是高时在第一状态(高)中提供状态输出信号SS以指示相关联的开关转换器的稳态操作。NOR门141在第一经滤波输出信号TR+及第二经滤波输出信号TR-中的一者是高时在指示开关转换器中的瞬态事件的第二状态(低)中提供状态输出信号SS。
图2展示可用于图1的瞬态事件检测器电路100中的实例单稳态多谐振荡器电路110。多谐振荡器电路110包含D触发器200，其具有从瞬态检测器输入102接收PWM信号的时钟输入202。触发器200在输出204处提供正常数据输出信号“Q”且在第二输出206处提供经反相输出“Q”。触发器200的复位输入(RST)由线208上的来自单稳态多谐振荡器电路110的输出114的TIMER信号驱动。电路110还包含连接于线212处的模拟供应电压节点VDDA与线214处的第二模拟供应VSSA之间的比较器电路210。控制电压信号VCTRL被提供到第一比较器输入216。包含晶体管M2及M3的CMOS输入级接收电压控制信号VCTRL，且对应CMOS电路输出节点218连接到PMOS晶体管M4及M5的栅极端子及NMOS晶体管M6及M7的栅极。第一开关221连接于节点218与VSSA之间且根据Q'信号操作以复位比较器电路210的控制输入侧。比较器电路210包含通过开关223及电阻器R连接到VDDA的第二输入节点220。开关223根据来自触发器200的Q信号操作以选择性地将充电电流递送到第二输入节点220。多谐振荡器电容器C2连接于第二输入节点220与VSSA之间以控制节点220处的电压。开关222与电容器C2并联连接于节点220与VSSA之间。开关222根据Q'信号操作以使电容器C2放电以复位第二输入节点220处的电压。跨C2的电压作为栅极控制信号被提供到由连接于M5与M7之间的PMOS晶体管M8及NMOS晶体管M9形成的CMOS输出。输出晶体管对M8及M9具有连接到输出节点224的漏极，输出节点224将输入信号提供到NOR门226。Q'信号被提供到门226的其它输入，且门226的输出在多谐振荡器输出114处提供TIMER信号。
在比较器电路210由开关221及222复位时，信号PWM的下一上升边缘导致触发器Q信号转高且Q'信号转低。在此状态中，开关223允许电流流过电阻器R以给电容器C2充电直到节点220处的电压接通M9以使NOR门输入224处的电压变低。NOR门226的输出转高，从而导致多谐振荡器输出114处的TIMER信号中的上升边缘。TIMER信号的高态使触发器200复位，从而导致Q信号再次转低，且Q'信号转高。此通过闭合开关221及222且断开开关223使比较器电路210复位。多谐振荡器电路110根据电压控制信号VCTRL的电平控制TIMER输出信号的脉冲宽度。在图1的DLL电路的闭合环路操作中，减小电压控制信号VCTRL减小TIMER信号脉冲宽度或脉冲持续时间，这是因为需要较少时间来将电容器C2充电到由多谐振荡器电路110中的VCTRL设置的对应电平。相反地，增加VCTRL允许电容器C2在较长时间内充电，且因此增加TIMER信号脉冲的持续时间。
图1及2的实例电路100比较TIMER信号及PWM信号的下降边缘。在其它实例中，上升边缘比较可由对应相位检测器电路120使用。在其它实例中，相位比较器可比较信号TIMER、PWM的一者的上升边缘与其它信号的下降边缘以基于所比较的边缘之间的相位差选择性地提供输出信号。图1中的电路100使用电压控制的单稳态多谐振荡器电路110及反馈环路实施DLL，其中可变单稳态电路110的输出跟踪PWM信号的工作循环。状态信号SS可由主机电路使用以识别PWM信号工作循环中的变化，且借此检测对应开关转换器中的负载或线瞬态事件。在此实例中，如果开关转换器通过其输出信号的正常闭合环路PWM调节对瞬态事件作出反应，那么对应PWM信号的工作循环将改变，且此工作循环变化通过瞬态事件在其期间发生的相同PWM控制循环内的UP或DOWN信号得到反映。在某些实施方案中，DLL电路110、120、130具有等于操作对应开关转换器的控制电路的带宽的带宽。此通过确保受控开关转换器及DLL针对相同类型的可检测瞬态事件变为类似地过度扭转增强瞬态事件检测。
图3展示实例电力转换系统300，其中瞬态事件检测器电路100可与受控DC-DC开关转换器320及相关联的转换器控制电路302组合地使用。如上文描述，主机系统可使用状态信号SS创建瞬态事件旗标以在系统300中起始适当的响应动作。而且，电路输出144及146处提供的TR+及TR-信号还可用于区分正瞬态事件与负瞬态事件。在图3的实例中，整数数目N个DC-DC开关转换器320用于用经调节输出电压VO驱动单个负载330，其中N大于1。多相转换器主控制器电路340使用SS、TR+及TR-信号使用对应从控信号SCL1、SCL2、…、SCLN选择性地启用或停用某些开关转换器320。在此实例中，操作DC-DC开关转换器320中的一者的控制电路302与瞬态事件检测器电路100一起包含于单个集成电路(IC)301中。图1的电路100可与多种不同DC-DC转换器系统组合地使用。图3展示具有DC-DC转换器电路320的实例多相降压DC-DC转换器系统300，且系统300包含一或多个额外转换器电路320(图3中未展示)。
系统300包含PWM控制器集成电路(IC)301，其具有上文所描述的瞬态事件检测器电路100，其在输入102处从控制电路302接收PWM信号且将信号SS、TR+及TR-提供到主控制器340。控制电路302实施输出电压VO的闭合环路电压控制以将电流IO递送到负载330。在此实例中，控制电路302包含调制器电路304，其根据一或多个反馈信号IFB、VFB生成脉冲宽度调制信号PWM以通过根据信号PWM生成开关控制信号SC1及SC2调节输出电压信号VO。在说明的降压转换器实例中，调制器304通过大体上根据PWM信号将信号提供到第一驱动器电路306生成第一开关控制信号SC1，且根据PWM信号的反转经由第二驱动器电路308生成低侧开关控制信号SC2。驱动器306及308相应地在IC输出314及316处提供第一开关控制信号SC1及第二开关控制信号SC2以操作DC-DC开关转换器320的高侧开关S1及低侧开关S2。调制器电路304包含输出305，其将PWM信号提供到瞬态检测器电路100的输入102，如上文描述。控制电路302包含第一比较器310，其比较电压参考信号VR与来自IC输入319的反馈电压信号VFB以调节DC-DC转换器320的输出电压VO。而且，第二比较器312比较电流阈值ITH与在IC输入318处从DC-DC转换器电路320接收到的电流反馈信号IFB。DC-DC转换器开关装置S1及S2根据开关控制信号SC1及SC2操作以转换DC输入电压VIN以提供受控DC输出电压VO以驱动负载330。
第一或高侧转换器开关装置S1耦合于输入电压节点322与开关节点326之间。第二开关装置S2连接于开关节点326与输出参考电压节点324(在图中标记为GND)之间。输出电感器L连接于开关节点326与输出节点328之间。输出电容器CO连接于输出节点328与参考电压节点324之间。电阻分压器网络将电压反馈信号VFB提供到比较器310作为接合与彼此串联且与输出电容器CO并联连接的电阻器R1及R2的节点中的电压。在操作中，控制电路302提供交变脉冲宽度调制开关控制信号SC1及SC2以便接通S1以使电感器L磁化，且接着断开S1同时针对相对较高的输出电流要求在CCM操作中接通S2。电感器L传导来自开关节点326的电流IL以给输出电容器CO充电。接通S2允许电流流过电感器L及输出电容器CO，其中S1与S2的交替操作维持调节跨电容器CO的输出电压VO。电流传感器感测电感器电流IL以将电流反馈信号IFB提供到IC输入318以经由比较器312与阈值ITH比较。转换器电路320的受控操作用输出电流IO驱动负载330。
还参考图4，波形图400说明图3的DC-DC转换器系统300及图1的瞬态事件检测器电路100中的各种信号。PWM信号被展示为曲线410，其包含第一(例如，上升)边缘410a及第二(下降)边缘410b。在此实例中，PWM信号在具有循环周期TPWM的一系列PWM循环中的每一者中以上升边缘开始。单稳态多谐振荡器输出脉冲信号TIMER被展示为曲线420，其包含由脉冲宽度调制信号PWM的第一边缘410a触发的第一(例如，上升)边缘420a及由多谐振荡器电路110控制的第二(下降)边缘420b以根据电压控制信号VCTRL设置脉冲输出信号TIMER的脉冲持续时间TMS。曲线430及440分别展示开关转换器320中的第一开关控制信号SC1及第二开关控制信号SC2。在此实例中，开关转换器320的输出负载电流要求被展示为依据时间t改变的曲线450。曲线460展示保持在第一状态(高)中且基于电路100根据PWM信号中的工作循环变化检测到瞬态事件在时间T1、T2、T3、T4及T5处提供转低的脉冲的状态输出信号SS。正瞬态事件信号TR+被展示为曲线470，且负瞬态事件信号TR-被展示为曲线480。
在说明的时间T0与T1之间，输出电流IO要求曲线450大体上是恒定的，且PWM信号曲线410因此提供大体上恒定工作循环(例如，在此实例中，是大约50％)。TIMER信号曲线420在T0与T1之间的稳态操作中大体上跟踪PWM信号曲线410，且开关控制信号曲线430及440通过控制电路302的操作大体上跟踪PWM信号410。就在T1之前，输出电流要求曲线450增加，从而导致控制电路302延长PWM信号的工作循环。在T1处，电路100检测到PWM信号的下降边缘滞后于TIMER信号的下降边缘，从而导致在相位检测器输出128A处断言UP信号(图1)。输出电路140对UP信号进行滤波，且所得经滤波信号被提供作为TR+信号曲线470中的转高脉冲。此TR+信号脉冲切换NOR门141的输出，这在曲线460中的状态输出信号SS中提供转低脉冲。输出电流要求曲线450在T1与T2之间大体上保持为高，且开关转换器控制电路302的闭合环路操作根据PWM信号曲线410控制第一开关装置S1的接通时间TON1及S2的接通时间TON2。
在时间T2处，输出电流要求IO减小，从而通过控制电路302的操作导致PWM信号工作循环中的对应减小。相位检测器电路120响应于检测到PWM信号的下降边缘410b超前于TIMER信号的下降边缘420b断言DOWN信号。此在DOWN信号中创建转高脉冲，所述DOWN信号经滤波且被提供作为TR-曲线480中的转高脉冲。TR-脉冲切换NOR门输出142，NOR门输出142在SS信号曲线460中提供另一转低脉冲以指示检测到电力转换器320中的瞬态条件。T3处的输出电流要求的进一步减小导致瞬态事件检测器电路100在SS曲线460中生成另一转低脉冲且在TR-曲线480中生成对应转高脉冲。在此实例中，电流要求在T4处经受进一步减小，从而在SS曲线460及TR-曲线480中分别导致另外脉冲。在图4的时间T5之前，输出负载电流要求增加，这导致PWM与TIMER信号之间的另一相位差。在此增加负载电流例子中，TIMER信号的下降边缘超前于PWM信号的对应下降边缘，且瞬态检测器电路100在SS信号曲线460中生成转低脉冲，以及在TR+曲线470中生成对应转高脉冲。
如上文描述，瞬态事件检测器电路100有利地提供一或多个信号SS、TR+、TR-以向主机系统指示发生了与开关转换器320相关联的瞬态事件。而且，电路100提供瞬态事件的快速检测且在瞬态事件在其期间发生的相同PWM开关循环中提供信号SS、TR+、TR-。此显著优于使用了比较器及微分器的其它解决方案，所述比较器及微分器使用运算放大器电路创建以区别输出电压以检测瞬态事件。本文描述的实例提供显著瞬态检测速度改进，且某些实施方案可在几纳秒内检测到表示相位检测器电路120的几个门的门延迟的瞬态事件。而且，描述的电路100提供使用高速微分运算放大器电路不能实现的低电力检测解决方案以在使用合理的电流量时实现检测速度。
还参考图5及6，瞬态事件检测器电路100可用于任何形式的开关转换器系统中，且可有利地被并入到主控制器及/或PWM控制芯片或IC中。如上文关于图3描述，一个可能实施方案包含：开关转换器控制芯片301，其具有用于操作相关联的开关转换器电路320的控制电路302；及板上瞬态事件检测器，其消耗来自控制电路302的PWM信号且生成信号SS、TR+、TR-中的一或多者以供内部使用或由外部多相转换器主控制器340使用。主控制器340又可选择性地控制多相电力转换系统中的一或多个转换器电路320的激活状态(例如，启用或停用)。图5展示多相DC-DC电力转换系统500的另一实例，其包含整数数目N个DC-DC开关转换器电路320，每一者通过对应输出电感器LO1、LO2、…、LON连接以提供(在启用时)对应输出电流IO1、IO2、…、ION以驱动共享负载330。在此实例中，个别开关转换器电路320从对应控制电路302接收开关控制信号SC1及SC2。个别转换器系统，在本文中称为“相位”，通过来自多相转换器主控制器电路340的对应从控信号SCL1、SCL2、…、SCLN个别地启用。在此情况中，主控制器340包含整数数目个输出148以将从控信号SCL提供到个别控制电路302。在一个实例中，从控信号SCL是2状态信号，从而导致对应控制器302启用或停用对应开关转换器320的操作。在此情况中，个别控制电路302将其对应PWM信号PWM1、PWM2、…、PWMN提供到瞬态事件检测器电路100，如上文描述。在一个实例中，瞬态事件检测器电路100、控制电路302是独立转换器控制IC，且主控制器340是单独IC。在此情况中，瞬态事件检测器电路IC 100在给定实施方案中通过适当的电路板连接(未展示)连接到控制电路302及主控制器340。图6展示其中瞬态事件检测器电路100及主控制器340被包含于单个集成电路实施方案中的另一系统600。在另一替代实施方案中，主控制器电路340、瞬态事件检测器电路100及单相或多相转换器控制电路302可被提供于单个多相控制器IC中。
在描述的实施例中，修改是可能的，且权利要求书的范围内的其它实施例是可能的。
Claims (20)
1.一种检测开关转换器中的瞬态事件的电路，其包括：
单稳态多谐振荡器电路，其包含：信号输入，其接收具有上升边缘、下降边缘及表示所述开关转换器的开关装置在所述开关转换器的给定开关循环中的接通时间的工作循环的第一信号；输出，其提供具有由所述第一信号的所述上升边缘触发的上升边缘、下降边缘及电压控制的脉冲持续时间的输出脉冲信号；及控制输入，其接收电压控制信号以控制所述输出脉冲信号的所述脉冲持续时间；
相位检测器电路，其包含：第一输入，其与所述单稳态多谐振荡器电路的所述输出耦合以接收所述输出脉冲信号；第二输入，其与所述单稳态多谐振荡器电路的所述信号输入耦合以接收所述第一信号；第一输出，其响应于所述第一信号的所述下降边缘落后于所述输出脉冲信号的所述下降边缘在第一状态中提供第一相位检测器输出信号；及第二输出，其响应于所述第一信号的所述下降边缘超前于所述输出脉冲信号的所述下降边缘在第一状态中提供第二相位检测器输出信号；
电容器，其连接到所述单稳态多谐振荡器电路的所述控制输入；
电荷泵电路，其经配置以在所述第一相位检测器输出信号处于所述第一状态中时选择性地向所述控制输入源送第一电流、在所述第二相位检测器输出信号处于所述第一状态中时选择性地汲取来自所述控制输入的第二电流；及
输出电路，其在所述第一及第二相位检测器输出信号两者都不处于所述第一状态中时在第一状态中提供状态输出信号，所述输出电路响应于所述第一及第二相位检测器输出信号中的一者处于所述第一状态中在指示所述开关转换器中的瞬态事件的第二状态中提供所述状态输出信号。
2.根据权利要求1所述的电路，其中所述输出电路进一步包含：
第一低通滤波器电路，其包含：输入，其与所述相位检测器电路耦合以接收所述第一相位检测器输出信号；及输出，其在所述第一相位检测器输出信号处于所述第一状态中时提供具有第一状态的第一经滤波输出信号；
第二低通滤波器电路，其包含：输入，其与所述相位检测器电路耦合以接收所述第二相位检测器输出信号；及输出，其在所述第二相位检测器输出信号处于所述第一状态中时提供具有第一状态的第二经滤波输出信号；及
NOR门，其具有：第一输入，其与所述第一低通滤波器电路的所述输出耦合；第二输入，其与所述第二低通滤波器电路的所述输出耦合；及输出，其在所述第一及第二经滤波输出信号两者都不处于所述第一状态中时在所述第一状态中提供所述状态输出信号，所述NOR门输出在所述第一及第二经滤波输出信号的一者处于所述第一状态中时在指示所述开关转换器中的瞬态事件的所述第二状态中提供所述状态输出信号。
3.根据权利要求2所述的电路，其中所述输出电路在所述第一状态中提供所述第一经滤波输出信号以表示检测到导致所述开关转换器的输出电流增加的瞬态事件，且在所述第一状态中提供所述第二经滤波输出信号以表示检测到导致所述开关转换器的所述输出电流减小的瞬态事件。
4.根据权利要求2所述的电路：
其中所述单稳态多谐振荡器电路、所述相位检测器电路及所述电荷泵电路形成延迟锁定环路DLL电路以在所述开关转换器的稳态操作中将所述输出脉冲信号的所述下降边缘对准到所述第一信号的所述下降边缘；且
其中所述DLL电路具有等于操作所述开关转换器的控制电路的带宽的带宽。
5.根据权利要求1所述的电路：
其中所述单稳态多谐振荡器电路、所述相位检测器电路及所述电荷泵电路形成延迟锁定环路DLL电路以在所述开关转换器的稳态操作中将所述输出脉冲信号的所述下降边缘对准到所述第一信号的所述下降边缘；且
其中所述DLL电路具有等于操作所述开关转换器的控制电路的带宽的带宽。
6.一种电力转换系统，其包括：
开关转换器，其包含：开关电路，其耦合于电力输入节点与DC输出节点之间，所述开关电路根据所述开关控制信号操作以转换输入电力信号以在所述DC输出节点处提供输出电压信号；及控制电路，其包含调制器，其根据反馈信号提供脉冲宽度调制信号以调节所述开关转换器的所述输出电压信号，且根据所述脉冲宽度调制信号生成所述开关控制信号；及
瞬态事件检测器电路，其检测所述脉冲宽度调制信号的工作循环的变化，且在未检测到瞬态事件时在第一状态中提供状态输出信号，且响应于所述脉冲宽度调制信号的所述工作循环中的检测到的变化在指示所述开关转换器的瞬态事件的第二状态中提供所述状态输出信号。
7.根据权利要求6所述的电力转换系统，其中所述瞬态事件检测器电路包含：
单稳态多谐振荡器电路，其提供具有由所述脉冲宽度调制信号的第一边缘触发的第一边缘及第二边缘的脉冲输出信号，所述单稳态多谐振荡器电路根据控制输入处的电压控制信号控制所述脉冲输出信号的脉冲持续时间；
相位检测器电路，其根据所述脉冲输出信号的所述第二边缘与所述脉冲宽度调制信号的第二边缘之间的相位差提供第一及第二相位检测器输出信号；
电容器，其连接到所述控制输入以将所述电压控制信号提供到所述单稳态多谐振荡器电路；
电荷泵电路，其经配置以在所述第一相位检测器输出信号是第一状态时选择性地向所述控制输入供给第一电流以增加所述电压控制信号，且在所述第二相位检测器输出信号处于第一状态中时选择性地汲取来自所述控制输入的第二电流以减小所述电压控制信号；及
输出电路，其在所述第一及第二相位检测器输出信号两者都不处于所述第一状态中时在第一状态中提供所述状态输出信号，所述输出电路响应于所述第一及第二相位检测器输出信号中的一者处于所述第一状态中在所述第二状态中提供所述状态输出信号。
8.根据权利要求7所述的电力转换系统，其中所述输出电路包含：
第一低通滤波器电路，其包含：输入，其与所述相位检测器电路耦合以接收所述
第一相位检测器输出信号；及输出，其在所述第一相位检测器输出信号处于所述第一状态中时提供具有第一状态的第一经滤波输出信号；
第二低通滤波器电路，其包含：输入，其与所述相位检测器电路耦合以接收所述
第二相位检测器输出信号；及输出，其在所述第二相位检测器输出信号处于所述第一状态中时提供具有第一状态的第二经滤波输出信号；及
NOR门，其具有：第一输入，其与所述第一低通滤波器电路的所述输出耦合；
第二输入，其与所述第二低通滤波器电路的所述输出耦合；及输出，其在所述第一及第二经滤波输出信号两者都不处于所述第一状态中时在所述第一状态中提供所述状态输出信号，所述NOR门输出在所述第一及第二经滤波输出信号中的一者处于所述第一状态中时在指示所述开关转换器中的瞬态事件的所述第二状态中提供所述状态输出信号。
9.根据权利要求8所述的电力转换系统，其中所述输出电路在所述第一状态中提供所述第一经滤波输出信号以表示检测到导致所述开关转换器的输出电流增加的瞬态事件，且在所述第一状态中提供所述第二经滤波输出信号以表示检测到导致所述开关转换器的所述输出电流减小的瞬态事件。
10.根据权利要求9所述的电力转换系统：
其中所述单稳态多谐振荡器电路、所述相位检测器电路及所述电荷泵电路形成延迟锁定环路DLL电路以在所述开关转换器的稳态操作中将所述输出脉冲信号的所述下降边缘对准到所述第一信号的所述下降边缘；且
其中所述DLL电路具有等于操作所述开关转换器的控制电路的带宽的带宽。
11.根据权利要求7所述的电力转换系统：
其中所述单稳态多谐振荡器电路、所述相位检测器电路及所述电荷泵电路形成延迟锁定环路DLL电路以在所述开关转换器的稳态操作中将所述输出脉冲信号的所述下降边缘对准到所述第一信号的所述下降边缘；且
其中所述DLL电路具有等于操作所述开关转换器的控制电路的带宽的带宽。
12.根据权利要求6所述的电力转换系统，其中所述控制电路及所述瞬态事件检测器电路包含于单个集成电路中。
13.根据权利要求6所述的电力转换系统，其进一步包括：
第二开关转换器，其包含：第二开关转换器，其包含：第二开关电路，其耦合于所述电力输入节点与所述DC输出节点之间以转换所述输入电力信号以在所述DC输出节点处提供所述输出电压信号；及第二控制电路，其包含第二调制器，其根据第二反馈信号生成第二脉冲宽度调制信号以调节所述第二开关转换器的所述输出电压信号；及
主控制器，其提供控制信号以选择性地启用或停用所述第二开关转换器以提供所需负载电流以响应于在所述第二状态中接收所述状态输出信号驱动负载。
14.根据权利要求13所述的电路，其中所述输出电路进一步包含：
第一低通滤波器电路，其包含：输入，其与所述相位检测器电路耦合以接收所述第一相位检测器输出信号；及输出，其在所述第一相位检测器输出信号处于所述第一状态中时提供具有第一状态的第一经滤波输出信号；
第二低通滤波器电路，其包含：输入，其与所述相位检测器电路耦合以接收所述第二相位检测器输出信号；及输出，其在所述第二相位检测器输出信号处于所述第一状态中时提供具有第一状态的第二经滤波输出信号；及
NOR门，其具有：第一输入，其与所述第一低通滤波器电路的所述输出耦合；第二输入，其与所述第二低通滤波器电路的所述输出耦合；及输出，其在所述第一及第二经滤波输出信号两者都不处于所述第一状态中时在所述第一状态中提供所述状态输出信号，所述NOR门输出在所述第一及第二经滤波输出信号的一者处于所述第一状态中时在指示所述开关转换器中的瞬态事件的所述第二状态中提供所述状态输出信号；
其中所述输出电路在所述第一状态中提供所述第一经滤波输出信号以表示检测到导致所述开关转换器的输出电流增加的瞬态事件，且在所述第一状态中提供所述第二经滤波输出信号以表示检测到导致所述开关转换器的所述输出电流减小的瞬态事件；
其中所述主控制器选择性地提供所述控制信号以响应于在所述第一状态接收所述第一经滤波输出信号启用所述第二开关转换器，且响应于在所述第一状态中接收所述第二经滤波输出信号以停用所述第二开关转换器。
15.一种集成电路IC，其包括：
瞬态事件检测器电路，其包含：输入，其接收用于操作开关转换器的脉冲宽度调制信号；延迟锁定环路DLL电路，其检测所述脉冲宽度调制信号的工作循环的变化；及输出电路，其在所述DLL电路未检测到所述脉冲宽度调制信号中的变化时在第一状态中提供状态输出信号，所述输出电路响应于所述DLL电路检测到所述脉冲宽度调制信号工作循环的变化在指示所述开关转换器中的瞬态事件的第二状态中提供所述状态输出信号。
16.根据权利要求15所述的IC，其进一步包括操作所述开关转换器的控制电路，所述控制电路包含：调制器，其根据反馈信号生成所述脉冲宽度调制信号以调节所述开关转换器的输出电压信号；及驱动器电路，其根据所述脉冲宽度调制信号生成开关控制信号以操作所述开关转换器。
17.根据权利要求15所述的IC，其进一步包括主控制器，所述主控制器提供控制信号以响应于在所述第二状态中接收所述状态输出信号而选择性地启用或停用第二开关转换器以提供所需负载电流以驱动负载。
18.根据权利要求15所述的IC，其中所述DLL电路包含：
单稳态多谐振荡器电路，其提供具有由所述脉冲宽度调制信号的第一边缘触发的第一边缘及第二边缘的脉冲输出信号，所述单稳态多谐振荡器电路根据控制输入处的电压控制信号控制所述脉冲输出信号的脉冲持续时间；
相位检测器电路，其根据所述脉冲输出信号的所述第二边缘与所述脉冲宽度调制信号的第二边缘之间的相位差提供第一及第二相位检测器输出信号；
电容器，其连接到所述控制输入以将所述电压控制信号提供到所述单稳态多谐振荡器电路；
电荷泵电路，其经配置以在所述第一相位检测器输出信号是第一状态时选择性地向所述控制输入供给第一电流以增加所述电压控制信号，且在所述第二相位检测器输出信号处于第一状态中时选择性地汲取来自所述控制输入的第二电流以减小所述电压控制信号；且
其中所述输出电路在所述第一及第二相位检测器输出信号两者都不处于所述第一状态中时在第一状态中提供所述状态输出信号，所述输出电路响应于所述第一及第二相位检测器输出信号中的一者处于所述第一状态中在所述第二状态中提供所述状态输出信号。
19.根据权利要求18所述的IC，其中所述输出电路进一步包含：
第一低通滤波器电路，其包含：输出，其在所述第一相位检测器输出信号处于所述第一状态中时提供具有第一状态的第一经滤波输出信号；
第二低通滤波器电路，其包含：输出，其在所述第二相位检测器输出信号处于所述第一状态中时提供具有第一状态的第二经滤波输出信号；及
NOR门，其具有：第一输入，其与所述第一低通滤波器电路的所述输出耦合；第二输入，其与所述第二低通滤波器电路的所述输出耦合；及输出，其在所述第一及第二经滤波输出信号两者都不处于所述第一状态中时在所述第一状态中提供所述状态输出信号，所述NOR门输出在所述第一及第二经滤波输出信号的一者处于所述第一状态中时在指示所述开关转换器中的瞬态事件的所述第二状态中提供所述状态输出信号。
20.根据权利要求18所述的IC，其中所述DLL电路在所述开关转换器的稳态操作中将所述输出脉冲信号的所述下降边缘对准到所述第一信号的所述下降边缘，且其中所述DLL电路具有等于操作所述开关转换器的控制电路的带宽的带宽。
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