CN112051883A - 一种实现电流快速响应的芯片控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现电流快速响应的芯片控制方法，包括如下步骤，步骤一，将芯片电感的谷值电流变化信号接入控制器中；步骤二，检测谷值电流的变化，计算谷值电流的变化斜率K1；步骤三，确定预设值K0，所述预设值K0由芯片的控制模式及电感确定；步骤四，比较判断变化斜率K1与预设值K0大小，确定芯片控制模式；步骤五，进行下一周期持续循环检测，重复上述判断；本发明在进行电流动态响应时，将电感的谷值电流变化信号接入控制器中，通过检测电流的变化来切换控制模式的开启与导通，实现电流动态变化时，对输出电压的迅速调整，避免触发芯片的过流保护，有效解决后端动态变化时的抽载需求，保持电压稳定；无需额外的设计电路，降低生产成本。

Description

一种实现电流快速响应的芯片控制方法
技术领域
本发明涉及一种实现电流快速响应的芯片控制方法，属于芯片设计技术领域。
背景技术
伴随云计算应用的发展，对存储、网络传输等性能要求逐步增高，因此，针对这些部件的要求也越来越高。各个芯片厂商一般是通过提高芯片的电流大小来提到其性能。但，为了降低芯片的功耗，一般是通过提高芯片制程、降低输入电压等的方式实现。因此，对供电设计及电源完整性带来了很高的挑战。
对于POL供电芯片的设计，目前主流厂商(如：德州仪器、MPS等)一般采用COT的架构来设计。所谓COT，即Constant－On－Time(恒定时间)，控制PWM(脉冲宽度调制)波中开启时间不变，通过调节关闭时间，从而来实现输出电压的控制。
COT控制模式主要有如下优点：
(1)将环路控制部分做到芯片内部，外围采用设计简单，无需设计复杂的环路即可保证电压的稳定输出。
(2)无比例积分(控制)环节，减少了运放的放置，因此无比例积分(控制)延迟及运放延迟，使系统的响应速度极快，在电压存在波动时可以迅速反应，使输出电压保持一个相对稳定的范围。
但，因为导通周期的开启时间保持不变，在输出与输入的压差过大时，导通周期的时间会比较小。在输出做动态拉载时，过冲的会比较大，输出电压有明显的跌落与上升，不满足部分负载设备的工作要求。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明的目的是：提出了一种实现电流快速响应的芯片控制方法，有效解决后端动态变化时的抽载需求，保持电压稳定。
本发明的技术解决方案是这样实现的：一种实现电流快速响应的芯片控制方法，包括如下步骤，步骤一，将芯片电感的谷值电流变化信号接入控制器中；步骤二，检测谷值电流的变化，计算谷值电流的变化斜率K1；步骤三，确定预设值K0，所述预设值K0由芯片的控制模式及电感确定；步骤四，比较判断变化斜率K1与预设值K0大小，确定芯片控制模式；步骤五，进行下一周期持续循环检测，重复上述判断。
优选的，所述谷值电流的变化斜率K1的计算公式为：K1＝(I2-I1)/T，T＝T2－T1，其中，I1为T1时刻的谷值电流，I2为T2时刻的谷值电流，T为PWM控制的周期。
优选的，比较判断所述变化斜率K1与预设值K0大小，确定芯片控制模式的步骤包括：若K1≤K0，判断此时芯片的控制模式可以满足需求，无需切换；若K1＞K0，同时(I1I2)＜Iocp*0.6，其中，Iocp为过流保护电流，则此时芯片的控制达到极限，将控制模式切换至预设的控制模式。
优选的，所述预设的控制模式为：当K1为正时，加大上MOS的开启时间，在短时间内传输足够的能量，满足后端的拉载需求。
优选的，所述开启时间的设置方式为：第一次检测到需要切换控制模式时，将上MOS的导通时间由t改为2t，同时下MOS的开启时间变为原来的最小值。
优选的，对所述控制模式的每个周期持续进行检测，当经过2个周期时，检测到输出电压还没有比上一周期的小时，将上MOS的导通时间由2t改为3t，其后，导通时间固定在3t，直到完成此次调控过程。
优选的，当电流的变化量低于设置的过流保护电流Iocp的60％时，判断此时后端抽载需求的动态变化结束，控制上MOS开启，下MOS关闭，同时比较反馈端的信号。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的一种实现电流快速响应的芯片控制方法，在进行电流动态响应时，将电感的谷值电流变化信号接入控制器中，通过检测电流的变化来切换控制模式的开启与导通，实现电流动态变化时，对输出电压的迅速调整，保持输出电压稳定，避免触发芯片的过流保护，可有效解决后端动态变化时的抽载需求，保持电压稳定；无需额外的设计电路，降低生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明的一种实现电流快速响应的芯片控制方法的实施例流程图。
具体实施方式
下面结合附图来说明本发明。
如附图1所示为本发明所述的一种实现电流快速响应的芯片控制方法，包括如下步骤，步骤一，将芯片电感的谷值电流变化信号接入控制器中；步骤二，检测谷值电流的变化，计算谷值电流的变化斜率K1；步骤三，确定预设值K0，所述预设值K0由芯片的控制模式及电感确定；步骤四，比较判断变化斜率K1与预设值K0大小，确定芯片控制模式；步骤五，进行下一周期持续循环检测，重复上述判断；所述谷值电流通过侦测方法进行监控；当有电流流过下MOS(金属－氧化物半导体场效应晶体管)时，选取T1与T2时间检测谷值电流，分别为I1与I2，计算电流的变化斜率K1＝(I2-I1)/T，T＝T2－T1，其中，I1为T1时刻的谷值电流，I2为T2时刻的谷值电流，T为PWM控制的周期，判断K1与预设值K0的大小，判断其是否处于过流：
若K1≤K0，判断此时芯片的控制模式可以满足需求，无需切换；若K1＞K0，同时(I1I2)＜Iocp*0.6，Iocp为过流保护电流，此时芯片的控制达到极限，需要切换控制模式，将控制模式切换至预设的控制模式。
所述控制模式的控制方式为：当K1为正时，加大上MOS的开启时间，让其能够在短时间内传输足够的能量，保证其可以满足后端的拉载需求。
所述开启时间的设置方式为：第一次检测到需要切换控制模式时，将上MOS的导通时间由t改为2t，同时下MOS的开启时间变为原来的最小值；对所述控制模式的每个周期持续进行检测，当经过2个周期时，检测到输出电压还没有比上一周期的小时，将上MOS的导通时间由2t改为3t，其后，导通时间固定在3t，直到完成此次调控过程。
当电流的变化率K1低于设置过流保护电流的60％时，判断此时后端在正常工作，控制上MOS开启，下MOS关闭，同时比较反馈端的信号；若反馈端的信号大于等于正常值或电流达到设置过流保护电流的60％时，此时后端抽载需求的动态变化结束，切换至正常的工作模式。
本发明的一种实现电流快速响应的芯片控制方法，在进行电流动态响应时，将电感的谷值电流变化信号接入控制器中，通过检测电流的变化来调整控制模式的开启与导通，实现电流动态变化时，对输出电压的迅速调整，保持输出电压稳定，避免触发芯片的过流保护，可有效解决后端动态变化时的抽载需求，保持电压稳定；无需额外的设计，降低生产成本。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种实现电流快速响应的芯片控制方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一，将芯片电感的谷值电流变化信号接入控制器中；步骤二，检测谷值电流的变化，计算谷值电流的变化斜率K1；步骤三，确定预设值K0，所述预设值K0由芯片的控制模式及电感确定；步骤四，比较判断变化斜率K1与预设值K0大小，确定芯片控制模式；步骤五，进行下一周期持续循环检测，重复上述判断。
2.如权利要求1所述的一种实现电流快速响应的芯片控制方法，其特征在于：所述谷值电流的变化斜率K1的计算公式为：K1＝(I2-I1)/T，T＝T2－T1，其中，I1为T1时刻的谷值电流，I2为T2时刻的谷值电流，T为PWM控制的周期。
3.如权利要求2所述的一种实现电流快速响应的芯片控制方法，其特征在于：比较判断所述变化斜率K1与预设值K0大小，确定芯片控制模式的步骤包括：若K1≤K0，判断此时芯片的控制模式可以满足需求，无需切换；若K1＞K0，同时(I1I2)＜Iocp*0.6，其中，Iocp为过流保护电流，则此时芯片的控制达到极限，将控制模式切换至预设的控制模式。
4.如权利要求3所述的一种实现电流快速响应的芯片控制方法，其特征在于：所述预设的控制模式为：当K1为正时，加大上MOS的开启时间，在短时间内传输足够的能量，满足后端的拉载需求。
5.如权利要求4所述的一种实现电流快速响应的芯片控制方法，其特征在于：所述开启时间的设置方式为：第一次检测到需要切换控制模式时，将上MOS的导通时间由t改为2t，同时下MOS的开启时间变为原来的最小值。
6.如权利要求5所述的一种实现电流快速响应的芯片控制方法，其特征在于：对所述控制模式的每个周期持续进行检测，当经过2个周期时，检测到输出电压还没有比上一周期的小时，将上MOS的导通时间由2t改为3t，其后，导通时间固定在3t，直到完成此次调控过程。
7.如权利要求2所述的一种实现电流快速响应的芯片控制方法，其特征在于：当电流的变化量低于设置的过流保护电流Iocp的60％时，判断此时后端正常工作，控制上MOS开启，下MOS关闭，同时比较反馈端的信号。
8.如权利要求7所述的一种实现电流快速响应的芯片控制方法，其特征在于：若反馈端的信号大于等于正常值或电流达到设置的过流保护电流Iocp的60％时，此时后端抽载需求的动态变化结束，切换至正常的工作模式。
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