CN113872441A - 直流变换器的控制电路和自适应电压定位控制方法 - Google Patents

直流变换器的控制电路和自适应电压定位控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种用于直流变换器的控制电路和自适应电压定位控制方法。所述控制电路包括：产生过流比较信号的过流比较电路、根据电压识别编码、自适应电压控制命令集、输出电压、输出电流、以及过流比较信号产生定位信号的自适应电压定位控制电路、以及根据定位信号产生开关控制信号的开关控制电路。当电流采样信号小于过流参考信号时，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第一电压定位曲线变化，当电流采样信号大于过流参考信号时，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第二电压定位曲线变化，直至输出电流大于第二电压定位曲线和第三电压定位曲线交叉点处的电流值后，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第三电压定位曲线变化。

Description

直流变换器的控制电路和自适应电压定位控制方法
技术领域
本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种直流变换器的控制电路和自适应电压定位控制方法。
背景技术
在如今低电压、大电流微处理器供电应用中，电源性能，尤其是暂态响应性能为至关重要的要求。为了减小负载跳变过程中输出电压(即微处理器的供电电压)的电压偏差，自适应电压定位(adaptive voltage position，AVP)技术被采用以维持系统的稳定。
传统自适应电压定位技术的原理如图1所示，输出电压Vo随着输出电流(即负载电流)Io的增大从V1开始线性减小，直至输出电流Io到最大负载点Imax，输出电压Vo降到V2。其中，V1可能是根据处理器负载的电压识别编码(voltage identification，VID)而设定的参考电压。
随着微处理器的快速发展，需要更高电压等级的供电电压。因此，若仍采用传统自适应电压定位技术，满载条件下的输出电压将会很低，甚至可能接近中央处理器(CPU)运行电压的最低门限值。因此，有需要提供一种改进的直流变换器提供更好的输出电压。
发明内容
因此本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种用于直流变换器的控制电路及自适应电压定位控制方法。
根据本发明的实施例，提出了一种用于直流变换器的控制电路，所述直流变换器接收输入电压、提供输出电压和输出电流，所述控制电路包括：第一通讯接口电路，用于接收电压识别编码，所述电压识别编码用于控制输出电压；第二通讯接口电路，用于接收自适应电压控制命令集、以及过流参考命令；存储器，用于存储通过第二通讯接口电路接收到的自适应电压控制命令集和过流参考命令，所述过流参考命令用于提供电流限制值；过流比较电路，接收代表输出电流的电流采样信号，并将电流采样信号和电流限制值进行比较产生过流比较信号；自适应电压定位控制电路，根据电压识别编码、输出电压、输出电流、以及过流比较信号产生定位信号；以及开关控制电路，根据定位信号产生开关控制信号以控制所述直流变换器中至少一个开关管；其中所述控制电路控制输出电压随着输出电流的变化而沿具有电流限制功能的非线性负载线变化，使得当输出电流小于第二通讯接口电路接收的电流限制值时，输出电压随着输出电流的增大而保持在第一电压调制点，以及当输出电流大于第二通讯接口电路接收的电流限制值时，输出电压随着输出电流的增大而沿由自适应电压控制命令集控制的第一电压定位曲线变化。
根据本发明的实施例，还提出了一种用于直流变换器的控制电路，所述直流变换器接收输入电压、提供输出电压和输出电流，所述控制电路包括：通讯接口电路，用于接收电流限制值，所述电流限制值用于提供过流参考信号；过流比较电路，接收代表输出电流的电流采样信号，并将电流采样信号和电流限制值进行比较产生过流比较信号；自适应电压定位控制电路，根据电压识别编码、输出电压、输出电流、以及过流比较信号产生定位信号；以及开关控制电路，根据定位信号产生开关控制信号以控制所述直流变换器中至少一个开关管；其中当输出电流小于电流限制值时，所述控制电路控制输出电压随着输出电流的增大而沿第一电压定位曲线变化；以及当输出电流大于电流限制值时，所述控制电路控制输出电压随着输出电流的增大而沿第二电压定位曲线变化，直至输出电流大于第二电压定位曲线和第三电压定位曲线交叉点处的电流值后，输出电压随着输出电流的增大而沿第三电压定位曲线变化。
根据本发明的实施例，还提出了一种用于直流变换器的自适应电压定位控制方法，所述直流变换器接收输入电压、提供输出电压和输出电流，所述自适应电压定位控制方法包括：接收过流参考命令、以及电压识别编码，所述流参考命令用于提供电流限制值；采样输出电流，产生电流采样信号；根据电流采样信号和电流限制值的比较结果产生过流比较信号；根据电压识别编码、输出电压、输出电流、以及过流比较信号产生定位信号；以及根据定位信号产生开关控制信号以控制所述直流变换器中至少一个开关管；其中当输出电流小于电流限制值时，所述控制电路控制输出电压随着输出电流的增大而沿第一电压定位曲线变化；以及当输出电流大于电流限制值时，所述控制电路控制输出电压随着输出电流的增大而沿第二电压定位曲线变化，直至输出电流大于第二电压定位曲线和第三电压定位曲线交叉点处的电流值后，输出电压随着输出电流的增大而沿第三电压定位曲线变化。
根据本发明各方面的上述用于直流变换器的控制电路及自适应电压定位控制方法，可以实现具有电流限制功能的非线性负载线，允许直流变换器可以在更大的负载电流范围内，提供稳定的输出电压，更灵活的满足负载的要求。
附图说明
为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：
图1为传统自适应电压定位技术的原理图；
图2为根据本发明实施例的直流变换器200的电路示意图；
图3为根据本发明实施例的直流变换器300的电路示意图；
图4为根据本发明实施例的自适应电压定位控制电路224的电路示意图；
图5为根据本发明实施例的参考电压产生单元41的电路示意图；
图6为根据本发明实施例的反馈信号产生单元42的电路示意图；
图7为根据本发明实施例的定位信号产生单元43的电路示意图；
图8为根据本发明实施例的不具有过电流限制的三段式电压定位曲线图；
图9为根据本发明实施例的具有过电流限制的三段式电压定位曲线图；
图10为根据本发明又一实施例的具有过电流限制的三段式电压定位曲线图；
图11为根据本发明一实施例的用于直流变换器的自适应电压定位控制方法的流程图1100；
图12为根据本发明一实施例的产生定位信号的方法流程图1200。
在附图中，相同或对应的标号被用以表示相同或对应的元件。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
针对背景技术中提出的问题，本发明的实施例提出了一种用于直流变换器的控制电路及自适应电压定位控制方法，该控制电路包括：产生过流比较信号的过流比较电路、根据电压识别编码、输出电压、输出电流、以及过流比较信号产生定位信号的自适应电压定位控制电路、以及根据定位信号产生开关控制信号的开关控制电路。当输出电流小于电流限制值时，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第一电压定位曲线变化；当输出电流大于电流限制值时，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第二电压定位曲线变化，直至输出电流大于第二电压定位曲线和第三电压定位曲线交叉点处的电流值后，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第三电压定位曲线变化。沿第一电压定位曲线变化例如包括保持在第一电压调制点。沿第三电压定位曲线变化例如包括保持在第二电压调制点，第二电压调制点低于第一电压调制点。该控制电路可以实现具有电流限制功能的三段式非线性负载线，允许直流变换器可以在更大的负载电流范围内，提供稳定的输出电压，更灵活的满足负载的要求。电流限制值可编程，例如可以预设电流限制值大于第一电压定位曲线和第二电压定位曲线交叉点处的输出电流，也可以在直流变换器200运行过程中，由上位机、负载(如中央处理单元、图形处理单元等)、外置控制器、专用电源管理芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、或数字信号处理器(DSP)等实时控制电流限制值。
图2为根据本发明实施例的直流变换器200的电路示意图。在图2所示的实施例中，所述直流变换器200包括：开关电路21及其控制电路22。开关电路21在其输入端接收输入电压Vin，在其输出端提供输出电压Vo和输出电流Io至负载，输出电容器Co耦接在开关电路21的输出端和地之间，负载例如包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等。开关电路21例如可以是单相或多相并联的降压电路、升压电路、或升降压电路等。控制电路22包括过流比较电路220、自适应电压定位控制电路224、以及开关控制电路225。在一个实施例中，过流比较电路220接收代表了输出电流Io的电流采样信号Isen，并将电流采样信号Isen和过流参考信号Iref进行比较，产生过流比较信号Ocl。自适应电压定位控制电路224接收电压识别编码VID、代表了输出电压Vo的电压采样信号Vosen、电流采样信号Isen、以及过流比较信号Ocl，并根据电压识别编码VID、输出电压Vo、输出电流Io、以及过流比较信号Ocl产生定位信号Set。开关控制电路225根据定位信号Set产生开关控制信号Ctrl以控制直流变换器200中的至少一个开关管。
图3为根据本发明又一实施例的直流变换器200的电路示意图。图3所示的实施例中，控制电路22进一步包括通讯接口电路221、通讯接口电路222、以及存储器223。通讯接口电路221通过通讯总线226接收负载发出的电压识别编码VID，用于为直流变换器200提供输出电压的参考电压Vref1。通讯总线226例如包括并行电压识别(PVID)总线、串行电压识别(SVID)总线、自适应电压调节总线(AVSBus)等。通讯接口电路221例如包括PVID接口电路、SVID接口电路、AVSBus接口电路等。通讯接口电路222通过通讯总线227接收自适应电压控制命令集Vdp_set、及电流限制值Iocl。自适应电压控制命令集Vdp_set和电流限制值Iocl例如可以由用户通过图形用户界面(GUI)写入、或由系统控制器或负载提供。通讯总线227例如包括电源管理总线(PMBus)、系统管理总线(SMBus)、双向同步串行总线I2C等。通讯接口电路222例如包括PMbus接口电路、SMBus接口电路、I2C接口电路等。存储器223用于存储通过通讯接口电路222接收到的自适应电压控制命令集Vdp_set和电流限制值Iocl。电流限制值Iocl用于提供过流参考信号Iref。
图3所示的实施例中，控制电路22进一步包括数模转换电路231。数模转换电路231根据电流限制值Iocl产生过流参考信号Iref。图3所示的实施例中，过流比较电路220包括比较器，具有接收电流采样信号Isen的反相输入端、接收过流参考信号Iref的同相输入端，以及提供过流比较信号Ocl的输出端。
图3所示的实施例中，开关电路21以降压式电路为例，包括开关管S1、开关管S2、输出电感器Lo、以及输入电容器Cin。开关管S1的第一端耦接至开关电路21的输入端以接收输入电压Vin。开关管S2的第一端耦接至开关管S1的第二端，开关管S2的第二端耦接至参考地。开关管S1和开关管S2在开关控制信号Ctrl的控制下互补的导通及关断。输出电感器Lo的一端耦接至开关管S1的第二端和开关管S2的第一端，输出电感器Lo的另一端耦接至输出端以提供输出电压Vo。输入电容器Cin耦接在输入端和参考地之间。在一个实施例中，电流采样信号Isen为流过输出电感器Lo的电流。在一个实施例中，电压采样信号Vosen为差分电压。
在图3所示的实施例中，自适应电压定位控制电路224进一步接收自适应电压控制命令集Vdp_set。在一个实施例中，自适应电压控制命令集Vdp_set例如包括电压偏置数据OFFSET2、电压偏置数据OFFSET3、电压定位阻值数据DRP1、电压定位阻值数据DRP2、以及电压定位阻值数据DRP3。在一个实施例中，第一电压调制点由电压识别编码VID决定，第二电压调制点由电压识别编码VID和自适应电压命令集Vdp_set共同决定，例如第二电压调制点由电压识别编码VID与电压偏置数据OFFSET3之和决定。在一个实施例中，根据电压识别编码VID和电压定位阻值数据DRP1得到第一电压定位曲线，电压识别编码VID用于控制第一电压定位曲线的偏置，电压定位阻值数据DRP1用于控制第一电压定位曲线的斜率。根据电压识别编码VID、电压偏置数据OFFSET2、和电压定位阻值数据DRP2得到第二电压定位曲线，电压识别编码VID与电压偏置数据OFFSET2之和用于控制第二电压定位曲线的偏置，电压定位阻值数据DRP2用于控制第二电压定位曲线的斜率。根据电压识别编码VID、电压偏置数据OFFSET3、和电压定位阻值数据DRP3得到第三电压定位曲线，电压识别编码VID与电压偏置数据OFFSET3之和用于控制第三电压定位曲线的偏置，电压定位阻值数据DRP3用于控制第三电压定位曲线的斜率。
在一个实施例中，当输出电流Io小于电流限制值Iocl，也就是电流采样信号Isen小于过流参考信号Iref时，控制电路22控制输出电压Vo随着输出电流Io的增大而沿第一电压定位曲线变化；以及当输出电流Io大于电流限制值Iocl，也就是电流采样信号Isen大于过流参考信号Iref时，控制电路22控制输出电压Vo随着输出电流Io的增大而沿第二电压定位曲线变化，直至输出电流Io大于第二电压定位曲线和第三电压定位曲线交叉点处的电流后，控制电路22控制输出电压Vo随着输出电流Io的增大而沿第三电压定位曲线变化。在一个实施例中，第一电压定位曲线的斜率为零，第一电压调制点等于第一电压定位曲线的偏置，当输出电流Io小于电流限制值Iocl时，控制电路22控制输出电压Vo随着输出电流Io的增大而保持在第一电压调制点。在一个实施例中，第三电压定位曲线的斜率为零，第二电压调制点等于第三电压定位曲线的偏置，当输出电流Io大于电流限制值Iocl时，控制电路22控制输出电压Vo随着输出电流Io的增大而沿第二电压定位曲线变化，直至输出电流Io大于第二电压定位曲线和第三电压定位曲线交叉点处的电流后，输出电压Vo保持在第二电压调制点。
在图3所示的实施例中，开关控制电路225根据定位信号Set控制开关管S1的导通时刻。在一个实施例中，开关控制电路225包括RS触发器31、导通时长控制电路32。当定位信号Set变为有效时，RS触发器31置位，开关控制信号Ctrl控制开关管S1导通，以及开关管S2关断，直至开关管S1的导通时长达到导通时长控制电路预设的导通时长TON，RS触发器31复位，开关控制信号Ctrl控制开关管S1关断，以及控制开关管S2导通。本领域技术人员可知，开关控制电路225的具体结构不限于图3所示的实施例。
图4为根据本发明实施例的自适应电压定位控制电路224的电路示意图。在图4所示的实施例中，自适应电压定位控制电路224包括参考电压产生单元41、反馈信号产生单元42、以及定位信号产生单元43。参考电压产生单元41根据电压识别编码VID、电压偏置数据OFFSET2～OFFSET3，产生参考电压Vref1～Vref3。在一个实施例中，参考电压产生单元41根据电压识别编码VID产生参考电压Vref1，根据电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET2产生参考电压Vref2，根据电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET3产生参考电压Vref3。在一个实施例中，反馈信号产生单元42根据输出电压采样信号Vosen、输出电流采样信号Isen，在电压定位阻值数据DRP1～DRP3的控制下，产生反馈信号Vfb1～Vfb3。在一个实施例中，定位信号产生单元43根据参考电压Vref1～Vref3、反馈信号Vfb1～Vfb3、以及过流比较信号Ocl产生定位信号Set。例如定位信号产生单元33根据参考电压Vref1和反馈信号Vfb1相比较的比较信号Set1、参考电压Vref2和反馈信号Vfb2相比较的比较信号Set2、参考电压Vref3和反馈信号Vfb3相比较的比较信号Set3、以及过流比较信号Ocl，产生定位信号Set。
图5为根据本发明实施例的参考电压产生单元41的电路示意图。在图5所示的实施例中，参考电压产生单元41包括运算电路302～303、以及数模转换电路311。运算电路302接收电压识别编码VID、以及电压偏置数据OFFSET2，并将电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET2之和(VID+OFFSET2)送入数模转换电路311。数模转换电路311根据电压识别编码VID产生参考电压Vref1，根据电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET2之和(VID+OFFSET2)产生参考电压Vref2。运算电路303接收电压识别编码VID、以及电压偏置数据OFFSET3，并将电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET3之和(VID+OFFSET3)送入数模转换电路311。数模转换电路311进一步根据电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET3之和(VID+OFFSET3)产生参考电压Vref3。本领域技术人员可知，参考电压产生单元41的具体结构不限于图5所示的实施例。
图6为根据本发明实施例的反馈信号产生单元42的电路示意图。本领域技术人员可知，反馈信号产生单元42的具体结构不限于图6所示的实施例。图6所示的实施例中，反馈信号产生单元42包括电流镜50、电压定位电阻Rdroop、选择电路51～53。电流镜50根据电流采样信号Isen产生和输出电流Io成正比的镜像电流M*Io，其中系数M是正数。电压定位电阻Rdroop具有电流采样端511和电压采样端512，其中电流采样端511耦接于电流镜50以接收镜像电流M*Io，电压采样端512接收电压采样信号Vosen，电压定位电阻Rdroop具有多个节点Ta(1)，Ta(2)，…Ta(n)，每个节点对应一个电压。选择电路51具有多个输入端分别耦接于电压定位电阻Rdroop的多个节点，选择电路51的输出端513提供反馈信号Vfb1，选择电路51根据电压定位阻值数据DRP1，选择其中一个节点以控制其输出端513和电压采样端512之间的电压定位电阻Rdroop1的阻值，从而获取反馈信号Vfb1。在一个实施例中，反馈信号Vfb1等于输出电压采样信号Vosen和镜像电流M*Io流过电压定位电压Rdroop1产生的压降之和。反馈信号Vfb1可由以下公式(1)表示。选择电路52具有多个输入端分别耦接于电压定位电阻Rdroop的多个节点，选择电路52的输出端523提供反馈信号Vfb2，选择电路52根据电压定位阻值数据DRP2，选择其中一个节点以控制其输出端523和电压采样端512之间的电压定位电阻Rdroop2的阻值，从而获取反馈信号Vfb2。在一个实施例中，反馈信号Vfb2等于输出电压采样信号Vosen和镜像电流M*Io流过电压定位电压Rdroop2产生的压降之和。反馈信号Vfb2可由以下公式(2)表示。选择电路53具有多个输入端分别耦接于电压定位电阻Rdroop的多个节点，选择电路53的输出端524提供反馈信号Vfb3，选择电路53根据电压定位阻值数据DRP3，选择其中一个节点以控制其输出端524和电压采样端512之间的电压定位电阻Rdroop3的阻值，从而获取反馈信号Vfb3。在一个实施例中，反馈信号Vfb3等于输出电压采样信号Vosen和镜像电流M*Io流过电压定位电压Rdroop3产生的压降之和。反馈信号Vfb3可由以下公式(3)表示。
Vfb1＝Vosen+M*Io*Rdroop1 (1)
Vfb2＝Vosen+M*Io*Rdroop2 (2)
Vfb3＝Vosen+M*Io*Rdroop3 (3)
图7为根据本发明实施例的定位信号产生单元43的电路示意图。本领域技术人员可知，定位信号产生单元43的具体结构不限于图7所示的实施例。图7所示的实施例中，定位信号产生单元43包括比较电路71、以及逻辑电路72。比较电路71包括比较器CMP1～CMP3。比较器CMP1的同相输入端接收参考信号Vref1，比较器CMP1的反相输入端接收反馈信号Vfb1，以及比较器CMP1的输出端根据反馈信号Vfb1和参考电压Vref1相比较产生比较信号Set1。当反馈信号Vfb1小于参考电压Vre1时，比较信号Set1变为有效，例如变为逻辑高。比较器CMP2的同相输入端接收参考信号Vref2，比较器CMP2的反相输入端接收反馈信号Vfb2，以及比较器CMP2的输出端根据反馈信号Vfb2和参考电压Vref2相比较产生比较信号Set2。当反馈信号Vfb2小于参考电压Vre2时，比较信号Set2变为有效，例如变为逻辑高。比较器CMP3的反相输入端接收反馈信号Vfb3，以及比较器CMP3的输出端根据反馈信号Vfb3和参考电压Vref3相比较产生比较信号Set3。当反馈信号Vfb3小于参考电压Vre3时，比较信号Set3变为有效，例如变为逻辑高。逻辑电路72接收比较信号Set1～Set3、以及过流比较信号Ocl，并根据比较信号Set1～Set3、以及过流比较信号Ocl产生定位信号Set。
在一个实施例中，定位信号产生单元43进一步包括比较电路73，用于在输出电压采样信号Vosen小于使能阈值Vset2_en时，屏蔽第二比较信号Set2。比较电路73包括比较器CMP，具有同相输入端、反相输入端和输出端，其反相输入端接收输出电压采样信号Vosen，其同相输入端接收使能阈值Vset2_en，其输出端根据输出电压采样信号Vosen和使能阈值Vset2_en相比较的结果产生使能信号Set2_en。逻辑电路72进一步接收使能信号Set2_en。当输出电压采样信号Vosen大于使能阈值Vset2_en时，使能信号Set_en为低电平，第二比较信号Set2不起作用。
在一个实施例中，逻辑电路72包括非门721、与门722～723、或门724～725。非门721接收过流比较信号Ocl，并输出过流比较信号Ocl的反相信号至与门722的一个输入端，与门722的另一个输入端接收比较信号Set1。与门723的一个输入端接收比较信号Set2，与门723的另一个输入端接收使能信号Set2_en。或门724的一个输入端耦接至与门723的输出端，或门724的另一个输入端接收比较信号Set3。或门725的一个输入端耦接至与门722的输出端，或门725的另一个输入端耦接至或门724的输出端，或门725的输出端提供定位信号Set。本领域技术人员可知，逻辑电路72不限于如图7所示的具体的结构。
图8为根据本发明实施例的不具有过电流限制的三段式电压定位曲线图，包括第一电压定位曲线1101、第二电压定位曲线1102、以及第三电压定位曲线1103。当输出电流Io小于电流阈值I(k1)时，输出电压Vo沿第一电压定位曲线1101变化，当输出电流Io大于电流阈值I(k1)，且小于电流阈值I(k2)时，输出电压Vo沿第二电压定位曲线1102变化，以及当输出电流Io大于电流阈值I(k2)时，输出电压Vo沿第三电压定位曲线1103变化。电流阈值I(k1)是第一电压定位曲线1101和第二电压定位曲线1102交叉点处的电流，以及电流阈值I(k2)是第二电压定位曲线1102和第三电压定位曲线1103交叉点处的电流。在一个实施例中，第一电压定位曲线1101根据电压识别编码VID和电压定位阻值数据DRP1得到。电压识别编码VID用于控制第一电压定位曲线1101的偏置，电压定位阻值数据DRP1用于控制第一电压定位曲线1101的斜率。例如根据电压识别编码VID控制第一电压定位曲线1101在输出电流Io等于零时的输出电压Vo的大小，即参考电压Vref1，从而控制第一电压定位曲线1101的偏置。以及根据电压定位阻值数据DRP1控制电压定位电阻Rdroop1的阻值，从而控制第一电压定位曲线1101的斜率。在一个实施例中。第二电压定位曲线1102根据电压识别编码VID、电压偏置数据OFFSET2、和电压定位阻值数据DRP2得到。电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET2用于控制第二电压定位曲线1102的偏置，电压定位阻值数据DRP2用于控制第二电压定位曲线1102的斜率。例如根据电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET2控制第二电压定位曲线1102在输出电流Io等于零时的输出电压Vo的大小，即参考电压Vref2，以及根据电压定位阻值数据DRP2控制电压定位电阻Rdroop2的阻值,从而控制第二电压定位曲线1102的斜率。在一个实施例中，第三电压定位曲线1103根据电压识别编码VID、电压偏置数据OFFSET3、和电压定位阻值数据DRP3得到。电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET3用于控制第三电压定位曲线1103的偏置，电压定位阻值数据DRP3用于控制第三电压定位曲线1103的斜率。例如根据电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET3控制第三电压定位曲线1103在输出电流Io等于零时的输出电压Vo的大小，即参考电压Vref3，根据电压定位阻值数据DRP3控制第三电压定位曲线1103的斜率。
图9为根据本发明实施例的具有过电流限制的三段式电压定位曲线图。当输出电流Io小于电流限制值I(ocl)时，输出电压Vo沿第一电压定位曲线1101变化，当输出电流Io大于电流限制值I(ocl)，且小于电流阈值I(k2)时，输出电压Vo沿第二电压定位曲线1102变化，以及当输出电流Io大于电流阈值I(k2)时，输出电压Vo沿第三电压定位曲线1103变化。电流限制值I(ocl)被设置为大于电流阈值I(k1)。在图9所示的实施例中，设置第一电压定位曲线1101的斜率为零，第三电压定位曲线1103的斜率为零，第三电压定位曲线1103的偏置Vref3小于参考电压Vref1，从而，当输出电流Io小于电流限制值I(ocl)时，输出电压Vo随着输出电流Io的增大而保持在第一电压调制点Vref1，当输出电流Io大于电流限制值I(ocl)时，输出电压Vo随着输出电流Io的增大而沿第二电压定位曲线1102变化，直至输出电流Io大于电流阈值I(k2)时，输出电压Vo保持在第二电压调制点Vref3。在图9所示的实施例中，使能阈值Vset2_en的大小可以设置为小于参考电压Vref1，且大于第二电压定位曲线1102在电流限制值I(ocl)处的电压，在输出电流Io增大至电流限制值I(ocl)之前时，输出电压Vo总是高于使能阈值Vset2_en，第二电压定位曲线1102被屏蔽，直至输出电流Io超过电流限制值I(ocl)之后，输出电压Vo迅速跌落至使能阈值Vset2_en以下。
图10为根据本发明又一实施例的具有过电流限制的三段式电压定位曲线图。在图10所示的实施例中，当输出电流Io小于电流限制值I(ocl)时，输出电压Vo随着输出电流Io的增大而保持在第一电压调制点Vref1，当输出电流Io大于电流限制值I(ocl)时，输出电压Vo随着输出电流Io的增大而沿第二电压定位曲线1102变化，直至输出电流Io大于电流阈值I(k2)时，输出电压Vo随着输出电流Io的增大而沿第三电压定位曲线1103变化。
通过上述实施例，具有过电流限制的电压定位控制，允许在更宽的输出电流的范围内，将输出电压维持在较高值。本领域技术人员可知，电压定位曲线1101～1103的斜率和偏置不限于上述图9～图10所述的实施例。
图11为根据本发明一实施例的用于直流变换器的自适应电压定位控制方法的流程图1100，包括步骤S11～S15。所述直流变换器接收输入电压、提供输出电压和输出电流。
在步骤S11，接收电流限制值、以及电压识别编码、所述电流限制值用于提供过流参考信号。
在步骤S12，根据代表了输出电流的电流采样信号和过流参考信号的比较结果产生过流比较信号。
在步骤S13，根据电压识别编码、输出电压、输出电流、以及过流比较信号产生定位信号。
在步骤S14，根据定位信号产生开关控制信号以控制所述直流变换器中至少一个开关管。
在步骤S15，当输出电流小于电流限制值时，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第一电压定位曲线变化，当输出电流大于电流限制值时，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第二电压定位曲线变化，直至输出电流大于第二电压定位曲线和第三电压定位曲线交叉点处的电流值时，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第三电压定位曲线变化。
图12为根据本发明又一实施例产生定位信号的控制方法的流程图1200，包括步骤S21～S23。
在步骤S21，根据输出电流产生随着输出电流的变化而变化的镜像电流。
在步骤S22，根据输出电压、以及镜像电流在第一电压定位电阻上产生的压降提供第一反馈信号，根据输出电压、以及镜像电流在第二电压定位电阻上产生的压降提供第二反馈信号，根据输出电压、以及镜像电流在第三电压定位电阻上产生的压降提供第三反馈信号。
在步骤S23，根据第一反馈信号和第一参考信号相比较产生的第一比较信号、第二反馈信号和第二参考信号相比较产生的第二比较信号、第三反馈信号和第三参考信号相比较产生的第三比较信号、以及过流比较信号产生定位信号。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种用于直流变换器的控制电路，所述直流变换器接收输入电压、提供输出电压和输出电流，所述控制电路包括：
第一通讯接口电路，用于接收电压识别编码，所述电压识别编码用于控制输出电压；
第二通讯接口电路，用于接收自适应电压控制命令集、以及电流限制值；
存储器，用于存储通过第二通讯接口电路接收到的自适应电压控制命令集和电流限制值，所述电流限制值用于提供过流参考信号；
过流比较电路，接收代表输出电流的电流采样信号，并将电流采样信号和过流参考信号进行比较产生过流比较信号；
自适应电压定位控制电路，根据电压识别编码、自适应电压控制命令集、输出电压、输出电流、以及过流比较信号产生定位信号；以及
开关控制电路，根据定位信号产生开关控制信号以控制所述直流变换器中至少一个开关管；其中
所述控制电路控制输出电压随着输出电流的变化而沿具有电流限制功能的非线性负载线变化，使得当输出电流小于第二通讯接口电路接收的电流限制值时，输出电压随着输出电流的增大而保持在第一电压调制点，以及当输出电流大于第二通讯接口电路接收的电流限制值时，输出电压随着输出电流的增大而沿由自适应电压控制命令集控制的第一电压定位曲线变化。
2.如权利要求1所述的控制电路，其中所述自适应电压控制命令集包括第一电压偏置数据、以及第一电压定位阻值数据，第一电压偏置数据用于控制第一电压定位曲线的偏置，第一电压定位阻值数据用于控制第一电压定位曲线的斜率。
3.如权利要求1所述的控制电路，其中当输出电流大于第一电压定位曲线和第二电压定位曲线的交叉点处的电流后，输出电压随着输出电流的增大而沿由自适应电压控制命令集控制的第二电压定位曲线变化。
4.如权利要求3所述的控制电路，其中所述自适应电压控制命令集包括第二电压偏置数据、以及第二电压定位阻值数据，第二电压偏置数据用于控制第二电压定位曲线的偏置，第二电压定位阻值数据用于控制第二电压定位曲线的斜率。
5.如权利要求1所述的控制电路，其中所述自适应电压定位控制电路进一步包括：
镜像电流产生电路，根据输出电流产生随着输出电流的变化而变化的镜像电流；
反馈信号产生电路，根据输出电压、以及镜像电流在第一电压定位电阻上产生的压降提供第一反馈信号，根据输出电压、以及镜像电流在第二电压定位电阻上产生的压降提供第二反馈信号，以及根据输出电压、以及镜像电流在第三电压定位电阻上产生的压降提供第三反馈信号；以及
屏蔽电路，根据输出电压采样信号和屏蔽阈值，产生屏蔽信号；
定位信号产生电路，根据第一反馈信号、第二反馈信号、第三反馈信号、屏蔽信号、以及过流比较信号产生定位信号，其中当输出电压采样信号大于屏蔽阈值时，第二反馈信号被屏蔽，定位信号产生电路根据第一反馈信号、第三反馈信号、以及过流比较信号产生定位信号。
6.一种用于直流变换器的控制电路，所述直流变换器接收输入电压、提供输出电压和输出电流，所述控制电路包括：
通讯接口电路，用于接收电流限制值，所述电流限制值用于提供过流参考信号；
过流比较电路，接收代表输出电流的电流采样信号，并将电流采样信号和过流参考信号进行比较产生过流比较信号；
自适应电压定位控制电路，根据电压识别编码、输出电压、输出电流、以及过流比较信号产生定位信号；以及
开关控制电路，根据定位信号产生开关控制信号以控制所述直流变换器中至少一个开关管；其中
当输出电流小于电流限制值时，所述控制电路控制输出电压随着输出电流的增大而沿第一电压定位曲线变化；以及
当输出电流大于电流限制值时，所述控制电路控制输出电压随着输出电流的增大而沿第二电压定位曲线变化，直至输出电流大于第二电压定位曲线和第三电压定位曲线的交叉点处的电流值后，输出电压随着输出电流的增大而沿第三电压定位曲线变化。
7.如权利要求6所述的控制电路，其中第一电压定位曲线和第二电压定位曲线交叉点处的电流值小于电流限制值。
8.如权利要求6所述的控制电路，其中第一电压定位曲线的斜率为零。
9.如权利要求6所述的控制电路，其中所述通讯接口电路进一步接收自适应电压控制命令集，所述自适应电压控制命令集用于控制第一电压定位曲线的斜率和偏置、第二电压定位曲线的斜率和偏置、以及第三电压定位曲线的斜率和偏置。
10.一种用于直流变换器的自适应电压定位控制方法，所述直流变换器接收输入电压、提供输出电压和输出电流，所述自适应电压定位控制方法包括：
接收电流限制值、以及电压识别编码，所述电流限制值用于提供过流参考信号；
根据代表了输出电流的电流采样信号和过流参考信号的比较结果产生过流比较信号；
根据电压识别编码、输出电压、输出电流、以及过流比较信号产生定位信号；以及
根据定位信号产生开关控制信号以控制所述直流变换器中至少一个开关管；其中
当输出电流小于电流限制值时，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第一电压定位曲线变化；以及
当输出电流大于电流限制值时，控制输出电压随着输出电流的增大而沿第二电压定位曲线变化，直至输出电流大于第二电压定位曲线和第三电压定位曲线交叉点处的电流值后，输出电压随着输出电流的增大而沿第三电压定位曲线变化。
11.如权利要求10所述的控制方法，根据电压识别编码、输出电压、以及过流比较信号产生定位信号进一步包括：
根据输出电流产生随着输出电流的变化而变化的镜像电流；
根据输出电压、以及镜像电流在第一电压定位电阻上产生的压降提供第一反馈信号，根据输出电压、以及镜像电流在第二电压定位电阻上产生的压降提供第二反馈信号，以及根据输出电压、以及镜像电流在第三电压定位电阻上产生的压降提供第三反馈信号；以及
根据第一反馈信号和第一参考信号相比较产生的第一比较信号、第二反馈信号和第二参考信号相比较产生的第二比较信号、第三反馈信号和第三参考信号相比较产生的第三比较信号、以及过流比较信号产生定位信号。
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