CN113676020B - 一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，涉及开关稳压器控制方法技术领域，该用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，包括以下步骤：步骤一：当系统计数使能后，首先进行信号的同步处理：将系统计数使能同步到参考时钟域，得到参考时钟域的计数使能；步骤二：将参考时钟域的计数使能同步到开关时钟域，得到开关时钟域的计数使能。通过数字控制模块控制锁频率环，将可变频率开关稳压器的开关频率在稳态进行调制，使其工作在固定频率下，既保留了可变频率稳压器的良好负载性能，又简化了可变频率开关稳压器中谐波滤波器设计，能够防止开关时钟频率不能跟随参考频率而导致开关频率不稳定的问题。

Description

一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法
技术领域
本发明属于稳压器技术领域，具体涉及一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法。
背景技术
开关稳压器可以分为固定频率开关稳压器和可变频率开关稳压器，可变频率开关稳压器具有良好的负载瞬态性能，但是开关频率的变化会引起稳压器的输入电源端，稳压器的输出电源端，稳压器的负载电流等的变化。可变频率开关稳压器的谐波谱也会随着开关频率的变化而变化，所以在可变频率开关稳压器中需要设计复杂的高阶谐波滤波器对谐波进行处理。固定频率开关稳压器的开关频率是固定的，谐波谱也是固定的，从而简化了固定频率开关稳压器的谐波滤波器的设计，这也是固定频率开关稳压器成为目前主流的开关稳压器的主要原因，而保持开关频率的稳定是保证固定频率开关稳压器良好工作性能的前提，在此基础上，提出一种通过数字控制可以使开关稳压器的开关频率锁定在一个可调精度的稳定频率上的方法，通过数字控制锁频率环，将可变频率开关稳压器的开关频率在稳态进行调制，使其工作在固定频率下，既保留了可变频率稳压器的良好负载性能，又简化了可变频率开关稳压器中谐波滤波器设计。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法。
该用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，包括开关频率控制环系统，其特征在于，所述开关频率控制环系统包括具有参考时钟域和开关时钟域的数字控制模块、具有Ton指令的开关导通模块、降压式变换电路控制环模块和开关栅极驱动控制模块，所述降压式变换电路控制环和所述控制模块均通过所述开关导通模块与所述开关栅极驱动控制模块相连接。
其中，所述开关栅极驱动控制模块分别连接有主开关和从开关，主开关的正极端与输入电源端相连接，从开关的负极端与接地端相连接，主开关负极端与从开关的正极端相连接，主开关的负极端和从开关的正极端均连接电感的一端和所述数字控制模块的开关时钟端口相连接，电感的另一端与输出电源端的正极端连接，输出电源端连接电容连接接地端和降压式变换电路控制环模块。
其中，所述数字控制模块还包括参考时钟计数器、开关时钟计数器、可配置误差允许值的计数结果比较器和控制码输出控制模块，其中，所述参考时钟计数器和所述开关时钟计数器均通过所述计数结果比较器与所述控制码输出控制模块相连接。
该用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，还包括以下步骤：
步骤一：当系统计数使能后，首先进行信号的同步处理：将系统计数使能同步到参考时钟域，得到参考时钟域的计数使能；
步骤二：将参考时钟域的计数使能同步到开关时钟域，得到开关时钟域的计数使能；
步骤三：收到使能信号以后开始计数，参考时钟和开关时钟开始计数；
步骤四：参考时钟计数值到达系统计数值(100个参考时钟周期)，参考时钟计数清除使能，参考时钟计数值清零开始下一次的参考时钟计数；
步骤五：将参考时钟计数清除同步到开关时钟域，同步成功后，“开关时钟计数清除使能”信号有效，开关时钟计数值清零，开始下一次的开关时钟计数，同时“参考时钟计数清除同步”信号被清零；
步骤六：在“开关时钟计数清除使能”信号有效的时刻进行参考时钟计数值与开关时钟计数值比较；
步骤七：在“开关时钟计数清除使能”信号有效的时刻进行参考时钟计数值与开关时钟计数值比较，并且居于比较结果对控制码进行调整；
步骤八：由于开关时钟的计数值低于参考时钟计数值，增大控制码，而控制码调整步长是1，所以控制码被调整为1。
优选的，用于步骤三中，参考时钟域的计数使能后开始计数，每个参考时钟的上升沿参考时钟的计数值就加1，开关时钟域的计数使能后开始计数，每个开关时钟的上升沿开关时钟的计数值就加1。
优选的，用于步骤七中的调整，在此设计例中开关时钟的计数值在“开关时钟计数清除使能”信号有效是的开关时钟计数93，系统计数值是100，系统可配置的误差允许值是5，由于100+5＝105，而100-5＝95，开关时钟计数93不在误差允许范围内，需要对控制码进行调整。
优选的，用于步骤八中，控制码保持不变和控制码减小的时序控制与此步骤中增大控制码一样。
本发明相比现有技术具有以下优点：通过数字控制模块控制锁频率环，将可变频率开关稳压器的开关频率在稳态进行调制，使其工作在固定频率下，既保留了可变频率稳压器的良好负载性能，又简化了可变频率开关稳压器中谐波滤波器设计，最终达到开关时钟稳定在系统输入的标准参考时钟的目的，实现可变频率开关稳压器的开关频率在稳态进行调制，能够防止开关时钟频率不能跟随参考频率而导致开关频率不稳定的问题。
附图说明
图1为用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法的开关频率控制环系统的步骤流程图；
图2为用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法的开关频率控制环系统的流程图；
图3为用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法的数字模块的流程示意图；
图4为用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法的控制流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2和4所示，根据本发明的实施例，提供了一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，包括开关频率控制环系统，其特征在于，所述开关频率控制环系统包括具有参考时钟域和开关时钟域的数字控制模块、具有Ton指令的开关导通模块、降压式变换电路控制环模块和开关栅极驱动控制模块，所述降压式变换电路控制环和所述控制模块均通过所述开关导通模块与所述开关栅极驱动控制模块相连接。
其中，所述开关栅极驱动控制模块分别连接有主开关和从开关，主开关的正极端与输入电源端相连接，从开关的负极端与接地端相连接，主开关负极端与从开关的正极端相连接，主开关的负极端和从开关的正极端均连接电感的一端和所述数字控制模块的开关时钟端口相连接，电感的另一端与输出电源端的正极端连接，输出电源端连接电容连接接地端和降压式变换电路控制环模块。
其中，所述数字控制模块还包括参考时钟计数器、开关时钟计数器、可配置误差允许值的计数结果比较器和控制码输出控制模块，其中，所述参考时钟计数器和所述开关时钟计数器均通过所述计数结果比较器与所述控制码输出控制模块相连接。
如图1和3所示，根据本发明的实施例，一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，还包括以下步骤：
步骤S101：当系统计数使能后，首先进行信号的同步处理：将系统计数使能同步到参考时钟域，得到参考时钟域的计数使能；
步骤S103：将参考时钟域的计数使能同步到开关时钟域，得到开关时钟域的计数使能；
步骤S105：收到使能信号以后开始计数，参考时钟和开关时钟开始计数；
步骤S107：参考时钟计数值到达系统计数值(100个参考时钟周期)，参考时钟计数清除使能，参考时钟计数值清零开始下一次的参考时钟计数；
步骤S109：将参考时钟计数清除同步到开关时钟域，同步成功后，“开关时钟计数清除使能”信号有效，开关时钟计数值清零，开始下一次的开关时钟计数，同时“参考时钟计数清除同步”信号被清零；
步骤S111：在“开关时钟计数清除使能”信号有效的时刻进行参考时钟计数值与开关时钟计数值比较；
步骤S113：在“开关时钟计数清除使能”信号有效的时刻进行参考时钟计数值与开关时钟计数值比较，并且居于比较结果对控制码进行调整；
步骤S115：由于开关时钟的计数值低于参考时钟计数值，增大控制码，而控制码调整步长是1，所以控制码被调整为1。
其中，用于步骤S105中，参考时钟域的计数使能后开始计数，每个参考时钟的上升沿参考时钟的计数值就加1，开关时钟域的计数使能后开始计数，每个开关时钟的上升沿开关时钟的计数值就加1。
其中，用于步骤S111中的调整，在此设计例中开关时钟的计数值在“开关时钟计数清除使能”信号有效是的开关时钟计数93，系统计数值是100，系统可配置的误差允许值是5，由于100+5＝105，而100-5＝95，开关时钟计数93不在误差允许范围内，需要对控制码进行调整。
其中，用于步骤S113中，控制码保持不变和控制码减小的时序控制与此步骤中增大控制码一样。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，包括开关频率控制环系统，其特征在于，所述开关频率控制环系统包括具有参考时钟域和开关时钟域的数字控制模块、具有Ton指令的开关导通模块、降压式变换电路控制环模块和开关栅极驱动控制模块，其中，所述降压式变换电路控制环和所述控制模块均通过所述开关导通模块与所述开关栅极驱动控制模块相连接；
所述开关栅极驱动控制模块分别连接有主开关和从开关，主开关的正极端与输入电源端相连接，从开关的负极端与接地端相连接，主开关负极端与从开关的正极端相连接，主开关的负极端和从开关的正极端均连接电感的一端和所述数字控制模块的开关时钟端口相连接，电感的另一端与输出电源正端相连接，输出电源正端通过电容连接接地端，输出电源正端连接降压式变换电路控制环模块；
所述数字控制模块还包括参考时钟计数器、开关时钟计数器、可配置误差允许值的计数结果比较器和控制码输出控制模块，其中，所述参考时钟计数器和所述开关时钟计数器均通过所述计数结果比较器与所述控制码输出控制模块相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤一：当系统计数使能后，首先进行信号的同步处理：将系统计数使能同步到参考时钟域，得到参考时钟域的计数使能；
步骤二：将参考时钟域的计数使能同步到开关时钟域，得到开关时钟域的计数使能；
步骤三：收到使能信号以后开始计数，参考时钟和开关时钟开始计数；
步骤四：参考时钟计数值到达系统计数值(100个参考时钟周期)，参考时钟计数清除使能，参考时钟计数值清零开始下一次的参考时钟计数；
步骤五：将参考时钟计数清除同步到开关时钟域，同步成功后，“开关时钟计数清除使能”信号有效，开关时钟计数值清零，开始下一次的开关时钟计数，同时“参考时钟计数清除同步”信号被清零；
步骤六：在“开关时钟计数清除使能”信号有效的时刻进行参考时钟计数值与开关时钟计数值比较；
步骤七：在“开关时钟计数清除使能”信号有效的时刻进行参考时钟计数值与开关时钟计数值比较，并且居于比较结果对控制码进行调整；
步骤八：由于开关时钟的计数值低于参考时钟计数值，增大控制码，而控制码调整步长是1，所以控制码被调整为1。
3.根据权利要求2所述的一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，其特征在于，用于步骤三中，参考时钟域的计数使能后开始计数，每个参考时钟的上升沿参考时钟的计数值就加1，开关时钟域的计数使能后开始计数，每个开关时钟的上升沿开关时钟的计数值就加1。
4.根据权利要求2所述的一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，其特征在于，用于步骤七中的调整，在此设计例中开关时钟的计数值在“开关时钟计数清除使能”信号有效是的开关时钟计数93，系统计数值是100，系统可配置的误差允许值是5，由于100+5＝105，而100-5＝95，开关时钟计数93不在误差允许范围内，需要对控制码进行调整。
5.根据权利要求2所述的一种用于开关稳压器可调精度锁频环数字控制方法，其特征在于，用于步骤八中，控制码保持不变和控制码减小的时序控制与此步骤中增大控制码一样。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121816A (en) * 1999-04-23 2000-09-19 Semtech Corporation Slave clock generation system and method for synchronous telecommunications networks
JP2003243980A (ja) * 2002-02-18 2003-08-29 Nec Saitama Ltd Ｐｌｌ回路
CN101034120A (zh) * 2007-03-09 2007-09-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 脉冲形状的测量装置及测量方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3803805B2 (ja) * 2003-09-05 2006-08-02 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 ディジタル位相同期ループ回路
TWI288999B (en) * 2005-03-01 2007-10-21 Realtek Semiconductor Corp Switching regulator
CN106849945B (zh) * 2016-12-14 2020-02-14 苏州浩瀚集成电路有限公司 数字化锁频环
US11206027B2 (en) * 2019-10-11 2021-12-21 Texas Instruments Incorporated DPLL restart without frequency overshoot

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6121816A (en) * 1999-04-23 2000-09-19 Semtech Corporation Slave clock generation system and method for synchronous telecommunications networks
JP2003243980A (ja) * 2002-02-18 2003-08-29 Nec Saitama Ltd Ｐｌｌ回路
CN101034120A (zh) * 2007-03-09 2007-09-12 中国科学院上海光学精密机械研究所 脉冲形状的测量装置及测量方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Optimal and robust control for a small-area FLL;C. Albea;《19th Mediterranean Conference on Control and Automation》;20110623;全文 *
锁相环频率合成器建模、设计与实现;张 涛;《中国优秀博士论文全文数据库》;20080315;全文 *

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