CN113922663A - 电源中的电流估计 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电源中的电流估计。例如，一种装置包括电流仿真器和控制器。仿真器接收参考输出电流值，该参考输出电流值表示针对功率输送周期的第一部分由电压转换器向负载输送的经测量的输出电流的平均量，在功率输送周期的第一部分期间，电压转换器中的高侧开关电路装置和低侧开关电路装置在不同时间处被激活，以产生输出电流。功率输送周期包括第二部分，在该第二部分期间，电压转换器的高侧开关电路装置和低侧开关电路装置被停用。经由反复试验，仿真器基于参考输出电流值以及对平均输出电流的估计的重复调整来导出针对功率输送周期向负载输送的平均输出电流值。控制器基于由经导出的平均输出电流值来控制电压转换器的操作。

Description

电源中的电流估计

技术领域

本公开总体上涉及电子电路领域，更具体地涉及电源中的电流估计。

背景技术

一种类型的常规电压转换器是降压转换器。一般而言，为了将输出电压维持在期望范围内，降压转换器将生成的输出电压的幅度与设定点参考电压进行比较以控制电压转换器中的相应开关电路装置(诸如控制开关和同步开关)。例如，基于比较和生成的误差电压，降压转换器调整软件控制信号的开关频率和/或脉宽调制以调节输出电压。

在一些电压调节器中，通常将峰值和谷值输出电流值平均以产生指示电源的平均输出电流的值。在大多数情况下，作为结果的输出是在连续传导模式期间的电流的合理表示。

发明内容

本公开包括对传统电源监测和控制技术存在缺陷的观察。

例如，在操作相应电源的不连续传导模式期间，前面所讨论的平均峰值电流和谷值电流不能被用来容易地标识平均输送电流的量。在不连续传导模式(亦称，二极管仿真模式或DEM)中，实际电流不仅是峰值和谷值的平均的函数，还基于总开关周期。

在DEM中计算实际电流的一种方法是(以高速率)采样在活动时间期间的平均电流(ADC输出)，并假设在非活动时间期间的零电流，并对结果信号进行低通滤波。在这种情况下，需要非常低带宽的滤波器来抑制纹波并提取DC值。因此，滤波器的实现缓慢以产生准确的输出电流值。

获得电压转换器的实际输出电流的更快方法是按(活动时间/总时间)缩放相应的ADC(模数转换器)输出。这涉及复杂的分频器电路并因此昂贵。

本文中的实施例包括确定在二极管仿真模式期间向负载输送的电流的量的新颖方式。

更具体地，本文中的实施例包括电流仿真器和控制器。仿真器最初接收参考输出电流值，该参考输出电流值表示针对功率输送周期的第一部分由电压转换器向负载输送的经测量的输出电流的平均量，在功率输送周期的第一部分期间，电压转换器中的高侧开关电路装置和低侧开关电路装置在不同时间处被激活以产生输出电流。功率输送周期还包括第二部分，在该第二部分期间，电压转换器的高侧开关电路装置和低侧开关电路装置被停用。基于在多个功率输送周期上的反复试验，仿真器基于参考输出电流值以及(可能地)经调整的平均输出电流的估计(如果需要)导出针对功率输送周期向负载输送的平均输出电流值。控制器基于由仿真器产生的计算出的平均输出电流值来控制电压转换器的操作。

根据进一步的示例实施例，参考输出电流值(诸如本文中所述的M)表示在功率输送周期的第一部分(诸如，小于全部的部分，less-than-all portion)期间由电压转换器向负载输送的经测量的输出电流的平均量。

在更进一步的示例实施例中，基于反复试验产生平均输出电流值包括：i)在多个功率输送周期中的每个功率输送周期上重复调整经估计的平均输出电流，以及ii)在多个功率输送周期中的每个功率输送周期上确定经调整的经估计的平均输出电流的准确性。在一个实施例中，仿真器基于在每个功率输送周期结束时被存储在缓冲器中的剩余值来验证经估计的平均输出电流的准确性。

应注意，可以基于任何合适的方法来调整经估计的输出电流值。在一个非限制性示例实施例中，仿真器基于首先产生经估计的平均输出电流来计算在功率输送周期期间的平均输出电流值；确定经估计的平均输出电流的准确性；响应于检测到与经估计的平均输出电流相关联的误差大于阈值误差值，向经估计的平均输出电流施加调整。

仿真器可以被配置为以任何合适的方式来计算由电压转换器向负载输送的平均输出电流。例如，在一个实施例中，平均输出电流值的计算包括针对功率输送周期调整被存储在缓冲器中的计数值，在功率输送周期中，电压转换器产生输出电流。更具体地，在功率输送周期的第一部分期间，针对多个采样时间中的每个采样时间，仿真器递增被存储在缓冲器中的计数值，在第一部分期间，电压转换器经由开关的激活来生成输出电流；针对功率输送周期的第二部分，仿真器递减缓冲器中的计数值，在第二部分期间，电压转换器停用电压转换器中的开关。

根据进一步的示例实施例，在功率输送周期的第一部分期间递增缓冲器(计数器)中的计数值的速率不同于在功率输送周期的第二部分期间递减计数值的速率。在功率输送周期开始时，缓冲器中的计数值开始于参考值(诸如0)。在周期的第一部分期间，仿真器基于参考输出电流值与经估计的平均输出电流之间的差来递增计数值。在周期的第二部分期间，仿真器基于经估计的平均输出电流来递减计数值。在功率输送周期结束时，仿真器基于缓冲器中的剩余值来验证经估计的平均输出电流值的准确性。缓冲器中的剩余计数值越接近参考值，经估计的平均输出电流越准确到向负载输送的平均输出电流的实际量。

如前所述，本文中的实施例可以包括针对多个功率输送周期中的每个功率输送周期调整经估计的平均输出电流，直到仿真器收敛于在阈值内准确的经估计的平均输出电流。

本文中的实施例比传统技术有用。例如，本文中所描述的仿真器和对应方法可以经由很少的门和仅加法器(没有乘法或除法)来制造，也去除了在模拟域中针对大的RC滤波器的任何需要。经由迭代，仿真器在进入二极管仿真模式后的仅几个PWM周期中快速产生输出电流的准确估计。产生如本文中所描述的仿真值的准确性在仿真中符合所有经测试的电流和频率(诸如高达或超过2MHz)的SVID(串行电压标识符)电流准确性要求。如本文中所描述的仿真器节省了功率。例如，即使在以最大输出频率切换时，仿真器也不需要以芯片上的最大频率运行来提供准确的电流估计，允许一些节能并防止不必要的时钟信号路由。

下面更详细地公开了这些和其他更具体的实施例。

应注意，尽管本文中所讨论的实施例适用于电压转换器，但本文中所公开的概念可以有利地应用于任何其他合适的拓扑以及通用电源控制应用。

应注意，本文中所讨论的资源中的任何资源可以包括一个或多个计算机化设备、移动通信设备、服务器、基站、无线通信设备、通信管理系统、工作站、用户设备、手持或膝上型计算机等，以执行和/或支持本文中所公开的方法操作中的任一或所有。换言之，一个或多个计算机化设备或处理器可以被编程和/或配置为如本文中所解释地操作以执行如本文中所描述的不同实施例。

本文中的其他实施例包括用于执行以上概括并在下面详细公开的步骤和操作的软件程序。一个这样的实施例包括一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括非暂时性计算机可读存储介质(即，任何计算机可读硬件存储介质)，在该非暂时性计算机可读存储介质上软件指令被编码用于后续执行。当在具有处理器的计算机化设备(硬件)中被执行时，指令、程序和/或使处理器(硬件)执行本文中所公开的操作。该布置典型地作为软件、代码、指令和/或其他数据(例如，数据结构)或作为专用集成电路(ASIC)等被提供，软件、代码、指令和/或其他数据被布置或编码在非暂时性计算机可读存储介质(诸如光学介质(例如，CD-ROM)、软盘、硬盘、记忆棒、存储器设备等)或其他介质(诸如一个或多个ROM、RAM、PROM等中的固件)上。软件或固件或者其他这样的配置可以被安装到计算机化设备上以使计算机化设备执行本文中所解释的技术。

因此，本文中的实施例涉及支持本文中所讨论的操作的方法、系统、计算机程序产品等。

本文中的一个实施例包括一种计算机可读存储介质和/或系统，其上存储有指令。指令在由计算机处理器硬件执行时使计算机处理器硬件(诸如一个或多个位于同一位置或位于不同位置的处理器设备)：接收参考输出电流值，该参考输出电流值表示由电压转换器向负载输出的输出电流的量；基于参考输出电流值和经估计的平均输出电流，导出平均输出电流值，经导出的平均输出电流值表示向负载输送的平均输出电流；以及基于经导出的平均输出电流值，控制电压转换器。

为清楚起见，添加了以上步骤的顺序。应注意，本文中所讨论的处理步骤中的任何步骤可以以任何合适的顺序来执行。

本公开的其他实施例包括软件程序和/或相应的硬件，以执行以上概述的并在下面详细公开的方法实施例步骤和操作中的任一。

应理解，如本文所讨论的系统、方法、设备、装置、逻辑等也可以严格地被体现为软件程序、固件、体现为软件、硬件和/或固件的混合体、或仅体现为硬件(诸如在处理器(硬件或软件)内、或者在操作系统内、或者在软件应用内)。

如本文中所讨论的，本文中的技术很好地适用于在支持开关电源的领域中的使用。然而，应注意，本文中的实施例不限于在这样的应用中的使用，并且本文中所讨论的技术也很好地适用于其他应用。

另外，应注意，尽管本文中的不同特征、技术、配置等中的每个可以在本公开的不同地方进行讨论，但是在适当的情况下，概念中的每个概念旨在可以可选择地彼此独立地或彼此组合地执行。因此，如本文中所描述的一个或多个本发明可以以许多不同的方式来体现和观察。

此外，应注意，本文中对实施例的初步讨论有目的地不指定本公开或所要求保护的(多个)发明的每个实施例和/或递增新颖的方面。相反，该简要描述仅呈现相对于传统技术的一般实施例和对应的新颖点。针对(多个)本发明的附加细节和/或可能的观点(排列)，将读者引导到如下面所进一步讨论的本公开的具体实施方式部分(是实施例的总结)和对应的附图。

附图说明

图1是根据本文实施例的支持电流仿真的电源的示例总图。

图2是示出了根据本文实施例的电压转换器的示例图。

图3是示出了根据本文实施例的基于反复试验的仿真的示例图。

图4是示出了根据本文实施例产生经仿真的输出电流值的流程图的示例图。

图5是示出了根据本文实施例的仿真器的示例图。

图6是示出了根据本文实施例的随时间产生经仿真的输出电流值的时序图的示例图。

图7是示出了根据本文实施例的针对多个功率输送周期中的每个功率输送周期使用修正估计的经仿真的输出电流值的生成的示例图。

图8是示出了根据本文实施例的执行方法的计算机处理器硬件和相关软件指令的示例图。

图9是示出了根据本文实施例的方法的示例图。

图10是示出了根据本文实施例的电路/系统的组装的示例图。

本发明的前述和其他目的、特征和优势将从本文优选实施例的以下更具体描述中变得明显，如附图所示，其中相同的附图标记在不同的视图中表示相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是重点放在说明实施例、原理、概念等上。

具体实施方式

本文中的实施例包括电流仿真器和控制器。仿真器最初接收参考输出电流值，该参考输出电流值表示针对功率输送周期的第一部分由电压转换器向负载输送的经测量的输出电流的平均量，在功率输送周期的第一部分期间，电压转换器中的高侧开关电路装置和低侧开关电路装置在不同时间处被激活以产生输出电流。当处于二极管仿真模式时，功率输送周期包括第二部分，在该第二部分期间，电压转换器的高侧开关电路装置和低侧开关电路装置被停用。经由反复试验，仿真器基于参考输出电流值以及经调整的平均输出电流的估计来导出针对功率输送周期向负载输送的平均输出电流值。控制器基于经导出的平均输出电流值来控制电压转换器的操作。

现在，更具体地，图1是根据本文实施例的支持输出电流仿真的电源的示例总图。

在该示例实施例中，电源100包括输出电流测量资源150、仿真器141、滤波器145和功率转换器135。功率转换器135包括控制器140和电压转换器165。

控制器140基于控制信号105来控制电压转换器165的操作和输出电压123的生成。在一个非限制性示例实施例中，电压转换器165是直流-直流电压转换器，该直流-直流电压转换器将输入电压121(诸如第一直流电压)转换成输出电压123(诸如第二直流电压)。

如进一步所示，输出电流测量资源150接收一个或多个信号132(诸如与电压转换器165相关联的反馈信号)。经由一个或多个信号132，如其名称所暗示的，输出电流测量资源150(例如通过相应的电感器)物理地测量由输出电压123向电容器136和负载118提供的输出电流122。负载118消耗的电流(诸如Iload)的量随时间变化。

在一个实施例中，基于信号132，输出电流测量资源150产生指示输出电流122的幅度的输出电流信息147。在一个实施例中，输出电流测量资源150是或包括一个或多个模拟-数字转换器，以测量跨电压转换器165中的相应电感器的电压或与电压转换器165中的相应电感器相关联的电压，来确定输出电流122。

根据进一步的实施例，如本文中所进一步讨论的，由输出电流测量资源150产生的输出电流信息147(亦称，值M)指定在功率输送周期的部分期间由功率转换器135向负载118输送的输出电流122的平均量。

如进一步所示，仿真器141接收输出电流信息147以及控制信号105(其被用来控制电压转换器165中的开关和输出电压123的生成)，以生成平均输出电流值125(诸如经估计的电流I’)。

滤波器145接收从仿真导出的(经估计的)平均输出电流值125并且对其进行滤波以产生经滤波的输出电流值125-1，该输出电流值125-1被馈送到控制器140。控制器140使用经滤波的平均输出电流值125-1来控制输出电压123和相应的输出电流122的生成，以向负载供电。

图2是示出了根据本文实施例的电压转换器的示例图。

在该非限制性示例实施例中，电压转换器165被配置作为降压转换器，包括电压源220(提供输入电压121，诸如第一DC电压)、开关Q1、开关Q2、电感器225和输出电容器136。

尽管图2中的电压转换器165是降压转换器配置，还应注意，电压转换器165可以被实例化作为任何合适类型的电压转换器并且包括任何数目的相，提供如本文中所描述的调节。

如进一步所示，电压转换器165的开关Q1(诸如高侧开关或控制开关电路装置)与开关Q2(诸如低侧开关或同步开关电路装置)串联连接在输入电压121和对应的接地参考之间。电压转换器165还包括从节点296延伸到与输出电容器136和动态负载118相关联的公共节点297的电感器225。

经由基于相应控制信号105-1(被施加到开关Q1的栅极G)和105-2(被施加到开关Q2的栅极G)的开关Q1和Q2的切换，耦合开关Q1的源极(S)节点和开关Q2的漏极(D)节点的节点296提供通过电感器225的输出电流122，导致输出电压123和输出电流122的生成，输出电压123和输出电流122在电容器136上储存能量并为负载118供电。在功率输送周期中通过电感器225的电流122为零的情况下，电容器136向负载118提供电流Iload。

在一个实施例中，控制器140基于一个或多个反馈参数来控制开关Q1和Q2的切换。例如，控制器140可以被配置为接收从输出电压123导出的输出电压反馈信号123-1，该输出电压123被提供以为负载118供电，如先前在图1中所讨论的。输出电压反馈信号123-1可以是输出电压123本身或其比例衍生。

再次参考图2，经由比较器250，控制器140将输出电压反馈信号123-1(诸如输出电压123本身或衍生、或比例信号)与参考电压设定点225进行比较。如先前所讨论的，参考电压设定点225是在负载线调节期间或由电源100实现的其他合适模式期间控制输出电压123的幅度的期望设定点。在一个实施例中，在负载线调节期间，参考电压设定点225的幅度可以被配置为根据输出电流122的幅度而变化。

基于输出电压反馈信号123-1和参考电压设定点225的比较，比较器250产生相应的误差电压255作为输出电压反馈信号123-1与参考电压225之间的差。由比较器250生成的误差电压255的幅度根据输出电压123的幅度处于或超出调节的程度(相对于参考电压设定点225)而变化。

如进一步所示，控制器140的PWM(脉宽调制)控制器260基于误差电压255的幅度来控制开关Q1和Q2的切换操作。例如，如果误差电压255指示(电压转换器165的)输出电压123变得小于参考电压225的幅度，PWM控制器260在相应的开关控制周期中增加激活高侧开关Q1的工作周期和/或频率(因此降低激活低侧开关Q2的工作周期)。

相反，如果误差电压255指示(电压转换器165的)输出电压123变得大于参考电压225的幅度，则PWM控制器260在相应的开关控制周期中降低激活高侧开关Q1的工作周期和/或频率(因此增加激活低侧开关Q2的工作周期)。

如本领域中已知的，控制器140在不同时间处控制开关Q1和Q2中的每个开关导通和关断以防止输入电压121与接地参考电压短路。例如，当开关Q1被激活到导通状态时，开关Q2被停用到关断状态。相反，当开关Q1被停用到关断状态时，开关Q2被激活到关断状态。

应注意，控制器140在导通-关断和关断-导通状态转换之间实现死区时间以防止输入电压121与接地参考的短路。

经由控制相应开关Q1和Q2的调制的脉冲变化，控制器140控制输出电压123的产生，使得输出电压123保持在相对于参考电压设定点225的期望电压范围内。

如本文中所进一步讨论的，电压转换器165可以在所谓的连续传导模式(亦称，CCM)或二极管仿真模式(亦称，DEM)下被操作。

已知，在连续导通模式中，开关Q1或开关Q2在相应的功率输送周期期间被激活。开关Q1和Q2均处于关断状态的死区时间非常短。

相反，在二极管仿真模式期间，开关Q1和Q2中的每个开关在相应的功率输送周期期间被激活。然而，在该后者模式中，由于负载118消耗如此少的功率，所以在功率输送周期中存在大量时间，其中开关Q1和Q2均处于关断状态。

图3是示出了根据本文实施例的基于反复试验的仿真的示例图。

如图3所示，控制器140生成控制信号105-1以在时间T31和时间T32之间将高侧开关电路装置Q1激活到导通状态。控制器140还在时间T32和时间T33之间产生控制信号105-2，以将低侧开关电路装置Q2激活到导通状态。在时间T33和时间T34之间，控制器140将高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2停用到关断状态。

值AT(高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2的活动时间)表示T31与T33之间的时间。值IT(高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2的非活动时间)表示T31与T33之间的时间。TT(Total Time)表示T31与T34之间的时间，其包括多个采样时间。

如进一步所示，由输出电流测量资源150生成的值M表示时间T31与T33之间通过电感器225的电流的平均量。在一个实施例中，输出电流测量资源150基于在时间T32检测到的PEAK电流并将其除以2来确定平均电流M。更具体地，在一个实施例中，M＝PEAK/2。

在一个实施例中，在时间T31和时间T34之间通过电感器225的平均电流最初是未知的。如下面图4中所进一步讨论的，仿真器141最初猜测在功率输送周期390期间电流I’的平均量(诸如在0和M之间)。仿真器141然后基于针对每个样本在时间T31和时间T33之间递增计数值(诸如M-I')并且针对每个样本在时间T33和时间T34之间递减计数值(诸如I’)来确定在时间T31和时间T34之间通过电感器225的电流的平均量的猜测的准确性。

如本示例中的情况A所示，如果与仿真器141相关联的剩余计数值在表示功率输送周期390结束的时间T34处显著大于0，则这表明针对功率输送周期390通过电感器225的平均电流的估计太低并且值I’需要被增加。

如情况B所示，如果与仿真器141相关联的剩余计数值在表示功率输送周期390结束的时间T34处显著小于0，则这表明针对功率输送周期390通过电感器225的平均电流的估计高并且值I’需要被降低。

如情况C所示，如果剩余计数值在时间T34处基本上等于0，则这表明针对功率输送周期390通过电感器225的平均电流的估计基本上是正确的。

计数的方法在图4中被更具体地示出。

图4是示出了根据本文实施例的仿真器的示例图。

在该示例实施例中，仿真器141包括电路装置的简单集合，诸如缓冲器410(诸如计数器)、仿真控制器440和调节器460(诸如加法器)。

仿真器141最初接收参考输出电流值M，该参考输出电流值M表示针对功率输送周期390的第一部分(例如图3中在T31和T33之间的AT)由电压转换器165向负载输送的经测量的输出电流的平均量，在功率输送周期390的第一部分期间，电压转换器165中的高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2在不同时间处被激活，以产生输出电流122。

功率输送周期390还包括第二部分(诸如图3中在T33和T34之间的IT)，在该第二部分期间，电压转换器165的高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2被停用(关断)。基于在多个功率输送周期上的反复试验，仿真器141基于参考输出电流值M和在多个功率输送周期上的一个或多个经调整的平均输出电流125的估计来导出针对相应的功率输送周期向负载118输送的平均输出电流值125(诸如I’)。

如先前在图1中所讨论的，控制器140基于由仿真器141产生的计算出的平均输出电流值125或经滤波的平均输出电流值125-1来控制电压转换器165的操作。

在一个实施例中，如先前所讨论的，参考输出电流值M表示在功率输送周期的第一部分(诸如小于全部的部分或时间AT)期间由电压转换器165向负载118和电容器136输送的经测量的输出电流的平均量。

应注意，在一个实施例中，基于反复试验产生平均输出电流值125包括：i)在多个功率输送周期中的每个功率输送周期上重复调整经估计的平均输出电流125，以及ii)在多个功率输送周期中的每个功率输送周期上确定经调整的经估计的平均输出电流125的准确性。在进一步的示例实施例中，仿真器141基于在相应功率输送周期结束时被存储在缓冲器410中的剩余值来验证经估计的平均输出电流125的准确性。

更具体地，在一个实施例中，仿真控制器440在功率输送周期的开始(诸如时间T31)处重置缓冲器410中的计数值。仿真器141产生作为输出参考电流值M与经估计的电流I’或值M-I’之间的差的增量计数值。仿真器141产生作为经估计的电流I’的减量计数值。

在一个实施例中，在功率输送周期的第一部分期间(诸如在时间T31和时间T33之间)递增缓冲器410中的计数值的速率不同于在功率输送周期的第二部分期间(诸如在时间T33和T34之间)递减缓冲器410中的计数值的速率。

在相应的功率输送周期的开始时，缓冲器410中的计数值开始于参考值(诸如0)。在时间T31和时间T33之间的周期的第一部分期间，仿真器141基于增量值M-I’针对多个采样时间中的每个采样时间来递增被存储在缓冲器410中的计数值。在一个实施例中，仿真控制器440基于控制信号105来确定在时间T31和时间T33之间的周期的第一部分。换言之，如先前所讨论的，仿真器141基于控制信号105来确定功率输送周期390的第一部分(AT)，该控制信号105指示高侧开关Q1和低侧开关Q2何时处于导通状态。

在从时间T33开始的周期的第二部分期间，仿真器141基于经估计的平均输出电流(I’)针对多个采样时间中的每个采样时间递减被存储在缓冲器410中的计数值。

在一个实施例中，仿真控制器440基于控制信号105来确定在时间T33和时间T34之间的周期的第二部分。换言之，如先前所讨论的，仿真器141基于控制信号105来确定功率输送周期390的第二部分(IT)，该控制信号105指示高侧开关Q1和低侧开关Q2均处于关断状态。

在功率输送周期390结束时，仿真器141基于在时间T34处的缓冲器410中的剩余计数值来验证经估计的平均输出电流值125的准确性。例如，缓冲器410中的剩余计数值越接近参考(开始)值(诸如0)，经估计的平均输出电流125越准确到针对整个功率输送周期390向负载输送的平均输出电流的实际量。

如先前所讨论的，针对相应的功率输送周期的输出电流值125的初始估计可能不准确。本文中的实施例包括针对多个功率输送周期中的每个功率输送周期调整经估计的平均输出电流125，直到仿真器141收敛于准确高于阈值(诸如1/8安培或其他合适值)的估计平均输出电流125。

例如，在一个实施例中，在相应的功率输送周期结束时，仿真控制器440产生计数比率信号420，该计数比率信号420指示针对功率输送周期被存储在缓冲器410中的最终计数值除以总时间TT的比率。基于计数比率信号420的幅度，调整器460产生调整信号425，以修改值I’用于在随后的功率输送周期中的相同的测试。

在与先前所讨论的类似的方式中，如果经估计的平均输出电流值I’被确定为不准确，则仿真器141调整值I’。使用新调整的I’的值，仿真器141重复以上递增和递减缓冲器410中的相应计数值的方法，以确定新调整的经估计的平均输出电流值I’是否准确。

因此，本文中的实施例包括经由仿真器141产生经估计的平均输出电流I’；确定经估计的平均输出电流I’的准确性；响应于检测到与经估计的平均输出电流I’相关联的误差大于阈值误差值，对经估计的平均输出电流I’施加调整。在该方式中，如先前所讨论的，根据需要验证和调整经估计的平均输出电流值的迭代过程在相应的功率输送周期期间导致经估计的平均输出电流I’收敛到由功率转换器135向负载118提供的实际电流，在该相应的功率输送周期期间，电压转换器165在二极管仿真模式中被操作。

图5是示出了根据本文实施例产生经仿真的输出电流值的流程图的示例图。

在操作501中，仿真器141检测电压转换器165在连续传导模式中的操作。

在操作503中，当处于连续传导模式时，仿真器141使用来自输出电流测量资源150的输出电流信息147作为基础以导出平均输出电流值125。如先前所讨论的，在连续传导模式中，仿真器141将PEAK检测电流除以2，以产生平均输出电流值。

在操作505中，仿真器检查功率转换器135是否在二极管仿真模式中操作，在二极管仿真模式期间，开关Q1和Q2的关断时间是大量的。如果仿真器141检测到电源转换器135操作在连续传导模式中，仿真器141执行操作503。备选地，如果仿真器141检测到功率转换器135操作在二极管仿真模式(不连续传导模式)中，仿真器141执行操作510。

在操作510中，仿真器141将值I’设置为初始值M/2。

在操作515中，仿真器141重置被存储在缓冲器410中的CNT VALUE。

在操作520中，仿真器141监测开关Q1或Q2是否被激活到导通状态。如果是，则仿真器141执行操作521，在操作521期间仿真器141针对每个样本将缓冲器中存储的计数值递增M-I’。流程在操作520处继续。响应于在操作520中检测到开关Q1和Q2或不再同时导通，流程在操作525处继续。

在操作525中，仿真器141检查开关Q1和Q2是否均关断。如果是，则在操作526中，仿真器141将缓冲器410中的计数值递减值I’。流程继续返回到操作525。响应于在操作528中检测到相应功率输送周期(切换周期)的完成，流程在操作529处继续。

在操作529中，仿真器141产生等于缓冲器410中的最终计数值(CNT VALUE)除以与功率输送周期相关联的总计数时间(TT)的比率值(CNT VALUE/TT的信号420)。

在操作530中，如果仿真器141检测到计数比率小于1/8，则流程在操作570处继续。备选地，如果仿真器141检测到计数比率大于1/8，则流程在操作535处继续。

在操作535中，如果仿真器141检测到计数比率小于1/4，则流程在操作540处继续，其中仿真器141将电流估计值I’增加1/8安培。流程在操作515处继续。备选地，如果仿真器141在操作535中检测到计数比率大于1/4，则流程在操作545处继续。

在操作545中，如果仿真器141检测到计数比率小于1/2，则流程在操作560处继续，其中仿真器141将电流估计值I’增加1/4安培。流程在操作515处继续。备选地，如果仿真器141在操作535中检测到计数比大于1/4，则流程在操作560处继续。

在操作560中，仿真器141将电流估计I’增加1/2安培。流程在操作515处返回继续。

在操作530，如果仿真器141检测到计数比率小于1/8，则流程在操作570处继续。

在操作570中，如果仿真器141检测到计数比率大于负1/8，则流程在操作571处继续，其中仿真器141确定当前经估计的值I’是准确的。在这种情况下，流程再次在操作515处继续。备选地，如果仿真器141在操作570中检测到计数比率小于负1/8，则流程在操作580处继续。

在操作580中，如果仿真器141检测到计数比率大于负1/4，则流程在操作581处继续，其中仿真器141将电流估计减小1/8安培。

在这种情况下，流程再次在操作515处继续。备选地，如果仿真器141在操作580中检测到计数比率小于负1/4，则流程在操作590处继续。

在操作590中，如果仿真器141检测到计数比率大于负1/2，则流程在操作591处继续，其中仿真器141将电流估计I’减小1/4安培。在这种情况下，流程再次在操作515处继续。备选地，如果仿真器141在操作590中检测到计数比率小于负1/2，则流程在操作595处继续。

在操作595中，仿真器141将电流估计I’增加1/2安培。流程在操作515处返回继续。

在该方式中，仿真器141根据需要重复更新经估计的输出电流值125(I’)。

图6是示出了根据本文实施例的随时间产生经仿真的输出电流值的时序图的示例图。

如所示出的，图600示出了电源100在二极管仿真模式中的操作。在如先前所讨论的方式中，仿真器141产生平均输出电流值125(值I’)以指示由电感器225在每个相应的功率输送周期(诸如在时间T1和时间T2之间的功率输送周期、在时间T2和时间T3之间的功率输送周期等)提供的电流的平均量。

在时间T4处或周围，负载118消耗额外量的电流，使控制器140增加激活高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2的相应频率。

负载118的电流消耗的增加使先前平均输出电流值125不正确。在如先前所讨论的方式中，仿真器141在多个周期中的每个周期上调整经估计的平均输出电流值125(I’)，直到相应功率输送周期结束时的结果计数值在缓冲器410中基本上为0。

在该特定实例中，仿真器141直到时间T9才能在多个功率输送周期上充分地调整经估计的电流I’的幅度，使得经估计的平均输出电流值125与通过电感器225到负载118的电流的实际量相匹配。更具体地，应注意，在时间T4、T5、T6、T7和T8处经估计的平均输出电流值125都是不正确的，因为缓冲器410中的结果计数值基本上不同于0。这在图7被更具体地示出。.

图7是示出了根据本文实施例的针对多个功率输送周期中的每个功率输送周期使用修正估计的经仿真的输出电流值的生成的示例图。

如先前所讨论的，控制器140在时间T4和时间T4”之间循序地激活高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2；控制器140在时间T4”和时间T5之间停用高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2。

控制器140在时间T5和时间T5”之间循序地激活高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2；控制器140在时间T5”和时间T6之间停用高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2。

控制器140在时间T6和时间T6”之间循序地激活高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2；控制器140在时间T6”和时间T7之间停用高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2。

控制器140在时间T7和时间T7”之间循序地激活高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2；控制器140在时间T7”和时间T7之间停用高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2。

控制器140在时间T8和时间T8”之间循序地激活高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2；控制器140在时间T8”和时间T9之间停用高侧开关电路装置Q1和低侧开关电路装置Q2。

如先前所讨论的，仿真器141在每个功率输送周期(诸如在时间T4和时间T5之间的功率输送周期、在时间T5和时间T6之间的功率输送周期、在时间T6和时间T7之间的功率输送周期等等)开始时重置缓冲器410中的计数值。

由于存储在缓冲器410中的计数值在时间T5处是非零计数水平705，因此经估计的平均输出电流值125是不正确的。仿真器141实现对值I’的调整，如先前所讨论的。

由于存储在缓冲器410中的计数值在时间T6处是非零计数水平706，因此经估计的平均输出电流值125是不正确的。仿真器141实现对值I’的调整，如先前所讨论的。

由于存储在缓冲器410中的计数值在时间T7处是非零计数水平707，因此经估计的平均输出电流值125是不正确的。仿真器141实现对值I’的调整，如先前所讨论的。

由于存储在缓冲器410中的计数值在时间T8处是非零计数水平708，因此经估计的平均输出电流值125是不正确的。仿真器141实现对值I’的调整，如先前所讨论的。

由于存储在缓冲器410中的计数值在时间T9基本上为零计数水平709，因此经估计的平均输出电流值125是相当准确的。

图8是根据本文实施例的用于实现如本文中所讨论的操作中的任何操作的计算机设备的示例框图。

如所示出的，本示例的计算机系统800(诸如由资源(诸如控制器140、仿真器141、输出电流测量资源150等)中的一个或多个资源所实现的)包括互连811，该互连811耦合计算机可读存储介质812，诸如其中可以存储和检索数字信息的非暂时性类型的介质(或硬件存储介质)、处理器813(例如，诸如一个或多个处理器设备的计算机处理器硬件)、I/O接口814和通信接口817。

I/O接口814提供与任何合适的电路装置(诸如功率电压转换器165)的连接性。

计算机可读存储介质812可以是任何硬件存储资源或设备，诸如存储器、光存储、硬盘驱动器、软盘等。在一个实施例中，计算机可读存储介质812存储由控制应用140-1使用的指令和/或数据(诸如实现控制器140、仿真器141、输出电流测量资源150等)以执行如本文中所描述的操作中的任何操作。

此外，在该示例实施例中，通信接口817使计算机系统800和处理器813能够在诸如网络190的资源上进行通信以从远程源检索信息并与其他计算机通信。

如所示出的，计算机可读存储介质812被编码有由处理器813执行的控制应用140-1(例如，软件、固件等)。控制应用140-1(诸如仿真器141)可以被配置为包括执行以实现如本文中所讨论的操作中的任何操作。

在一个实施例的操作期间，处理器813经由互连811的使用接入计算机可读存储介质812，以便启动、运行、执行、解释或以其他方式执行被存储在计算机可读存储介质812上的控制应用140-1中的指令。

控制应用140-1的执行在处理器813中产生诸如控制过程140-2(诸如仿真器141)的处理功能性。换言之，与处理器813相关联的控制过程140-2表示在计算机系统800中的处理器813之内或之上执行控制应用140-1的一个或多个方面。

根据不同的实施例，应注意，计算机系统800可以是微控制器设备、逻辑、硬件处理器、混合模拟/数字电路装置等，被配置为控制电源并执行如本文中所讨论的操作中的任何操作。

现在将经由图9中的流程图来讨论由不同资源支持的功能性。应注意，下面流程图中的步骤可以按任何合适的顺序执行。

图9是示出了根据本文实施例的控制功率转换器的方法的示例图。

在处理操作910中，仿真器141接收参考输出电流值(诸如与输出电流信息155相关联的值M)，该参考输出电流值表示由功率转换器135向负载118输送的输出电流的量。

在处理操作920中，仿真器141基于参考输出电流值M和经估计的平均输出电流I’来导出平均输出电流值(诸如经仿真的输出电流值125、输出电流值125-1)。如先前所讨论的，经导出的平均输出电流值125表示针对功率输送周期向负载输送的平均输出电流。

在处理操作930中，控制器140基于经导出的平均输出电流值(经仿真的输出电流值125)来控制功率转换器135的操作。

图10是示出根据本文实施例的电路板上的功率转换器电路的组装的示例图。

在该示例实施例中，组装器1040接收衬底1010(例如电路板或其他合适的资源)。衬底1010可以是刚性的、柔性的等。

组装器1040还将仿真器141和任何相关联的电路附接(耦合)到衬底1010。

组装器1040还将控制器140和电压转换器165(以及相应的组件，诸如与功率转换器135相关联的仿真器141、输出电流测量资源150等)附接(耦合)到衬底1010。

电路路径1020将仿真器141(诸如一个或多个迹线、电导体、电缆、电线等)耦合到功率转换器135。经由电路路径1021(诸如一个或多个迹线、电导体、电缆、电线、等)，组装器1040将控制器140耦合到电压转换器165。

应注意，与功率转换器135相关联的诸如控制器140、电压转换器165的组件以及诸如仿真器141、输出电流测量资源150等的对应组件可以以任何合适的方式被附接到或耦合到衬底1010。例如，电源100的组件中的一个或多个组件可以被焊接到衬底、插入到衬底1010上的插座中等。

还注意，衬底1010是可选的。电路路径1020、1021、1022等可以被设置在连线中，该连线提供衬底1010中的组件之间的连接性。

在一个非限制性示例实施例中，负载118独立于衬底1010被设置在其自己的衬底上；负载118的衬底直接或间接地连接到衬底1010。控制器140或功率转换器135的任何部分、仿真器141的任何部分、输出电流测量资源150等可以被设置在插入到衬底1010的插座中的独立的较小的板上。

经由一个或多个电路路径1022(诸如一个或多个迹线、连线、连接器、导线、导体、导电路径等)，组装器1040将电压转换器165耦合到负载118。在一个实施例中，电路路径1022将从电压转换器165生成的输出电压123输送到负载118。

因此，本文中的实施例包括一种系统，该系统包括：衬底1010(诸如电路板、独立板、母板、注定要耦合到母板、主机的独立板等)；仿真器141、功率转换器135等，包括如本文中所描述的对应组件；和负载118。如先前所讨论的，负载118基于输出电压123的运输和在一个或多个电路路径1022上从电压转换器165向负载118输送的对应电流122而被供电。

应注意，负载118可以是任何合适的电路或硬件，诸如一个或多个CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)和ASIC(专用集成电路，诸如包括一个或多个人工智能加速器的那些)，该电路或硬件可以位于衬底1010上或被设置在远程位置处。

还应注意，本文中的技术很好地适用于电路应用，诸如实现功率转换的那些应用。然而，应当注意，本文中的实施例不限于在这样的应用中使用，并且本文中所讨论的技术也很好地适用于其他应用。

基于本文中所阐述的描述，已经阐述了许多具体细节以提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域的技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要求保护的主题。在其他实例中，未详细描述本领域的普通技术人员已知的方法、装置、系统等，以免模糊所要求保护的主题。已经根据对存储在计算系统存储器(诸如计算机存储器)内的数据位或二进制数字信号的操作的算法或符号表示而呈现了详细描述的一些部分。这些算法描述或表示是数据处理领域的普通技术人员用于将他们工作的实质传达给本领域其他技术人员的技术的示例。本文中所描述的算法通常被认为是自洽的操作序列或导致期望结果的类似处理。在这种情况下，操作或处理涉及物理量的物理操纵。通常，尽管不是必须的，但是这样的量可以采取能够被存储、传输、组合、比较或以其他方式操纵的电信号或磁信号的形式。主要出于通用的原因，有时将这些信号称为比特、数据、值、元素、符号、字符、术语、数字等是方便的。然而，应当理解，所有这些和类似的术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是方便的标签。除非另有明确说明，否则从以下讨论中可以明显看出，应当理解，在整个说明书中，利用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等术语的讨论指的是诸如计算机或类似的电子计算设备等计算平台的动作或过程，该计算平台操纵或转换在存储器、寄存器或其他信息存储设备、传输设备或计算平台的显示设备内表示为物理电子或磁量的数据。

虽然已经参考本发明的优选实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本申请的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。这些变化旨在由本申请的范围所涵盖。因此，本申请的实施例的前述描述不旨在是限制性的。相反，对本发明的任何限制在所附权利要求中呈现。

Claims (27)

1.一种方法，包括：

接收参考输出电流值，所述参考输出电流值表示由电压转换器输出的用于为负载供电的输出电流的量；

基于所述参考输出电流值和经估计的平均输出电流，导出平均输出电流值，经导出的所述平均输出电流值表示向所述负载输送的平均输出电流；以及

基于经导出的所述平均输出电流值，控制所述电压转换器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述参考输出电流值表示在功率输送周期的小于全部的部分期间由所述电压转换器向所述负载输送的经测量的输出电流的平均量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述功率输送周期的所述小于全部的部分是所述功率输送周期的第一部分，在所述第一部分期间，所述电压转换器中的高侧开关电路装置和低侧开关电路装置在不同时间处被激活，以产生所述输出电流；以及

其中所述功率输送周期包括第二部分，在所述第二部分期间，所述电压转换器的所述高侧开关电路装置和所述低侧开关电路装置被停用。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：

基于估计所述平均输出电流的反复试验，从所述参考输出电流导出所述平均输出电流值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中导出所述平均输出电流值包括：基于在与所述电压转换器相关联的功率输送周期结束时被存储在缓冲器中的剩余值，验证经估计的所述平均输出电流的准确性。

6.根据权利要求1所述的方法，其中导出所述平均输出电流值包括：

在多个功率输送周期中的每个功率输送周期上重复调整经估计的所述平均输出电流。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

在所述多个功率输送周期中的每个功率输送周期上确定经调整的经估计的所述平均输出电流的准确性。

8.根据权利要求1所述的方法，其中导出所述平均输出电流值包括：在功率输送周期期间调整被存储在缓冲器中的计数值，在所述功率输送周期期间，所述电压转换器产生所述输出电流。

9.根据权利要求8所述的方法，其中调整所述缓冲器中的所述计数值包括：

在所述功率输送周期的第一部分期间，针对多个采样时间中的每个采样时间，递增被存储在所述缓冲器中的所述计数值，在所述第一部分期间，所述电压转换器生成向负载输送的所述输出电流；以及

针对所述功率输送周期的第二部分，递减所述缓冲器中的所述计数值，在所述第二部分期间，所述电压转换器不生成向负载输送的所述输出电流。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述功率输送周期的所述第一部分期间的递增的速率不同于在所述功率输送周期的所述第二部分期间的递减的速率。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：在所述多个功率输送周期中的每个功率输送周期结束时，基于所述缓冲器中的剩余值，验证经估计的所述平均输出电流值的准确性。

12.根据权利要求1所述的方法，其中基于所述参考输出电流值，导出所述平均输出电流值包括：

基于所述参考输出电流值，在所述电压转换器输送所述输出电流的功率输送周期上估计所述平均输出电流值；

确定经估计的所述平均输出电流的准确性；以及

响应于检测到与经估计的所述平均输出电流相关联的误差大于阈值误差值，向经估计的所述平均输出电流施加调整。

13.一种装置，包括：

仿真器，被操作以：

i)接收参考输出电流值，所述参考输出电流值表示由电压转换器输出的用于为负载供电的输出电流的量；和

ii)基于所述参考输出电流值和经估计的平均输出电流，导出平均输出电流值，所述平均输出电流值表示向所述负载输送的平均输出电流；以及

控制器，被操作以基于经导出的所述平均输出电流值，控制所述电压转换器。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述参考输出电流值表示在功率输送周期的小于全部的部分期间由所述电压转换器向所述负载输送的输出电流的平均量。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述功率输送周期的所述小于全部的部分是所述功率输送周期的第一部分，在所述第一部分期间，所述电压转换器中的高侧开关电路装置和低侧开关电路装置被激活，以产生所述输出电流；以及

其中所述功率输送周期包括第二部分，在所述第二部分期间，所述电压转换器的所述高侧开关电路装置和所述低侧开关电路装置被停用。

16.根据权利要求13所述的装置，其中所述仿真器还被操作以：

针对相应的功率输送周期，基于估计所述平均输出电流的反复试验，从所述参考输出电流导出所述平均输出电流值。

17.根据权利要求13所述的装置，其中所述仿真器还被操作以：

基于在相应的功率输送周期结束时在缓冲器中的值，验证经估计的所述平均输出电流的准确性，在所述相应的功率输送周期期间，所述电压转换器生成所述输出电流。

18.根据权利要求13所述的装置，其中所述仿真器还被操作以：

在多个功率输送周期中的每个功率输送周期上重复调整经估计的所述平均输出电流，直到与经估计的所述平均输出电流相关联的误差大小低于阈值。

19.根据权利要求18所述的装置，其中所述仿真器还被操作以：

在所述多个功率输送周期中的每个功率输送周期上确定经调整的经估计的所述平均输出电流的准确性。

20.根据权利要求13所述的装置，其中所述仿真器还被操作以：

在功率输送周期期间调整被存储在缓冲器中的计数值，在所述功率输送周期中，所述电压转换器产生所述输出电流。

21.根据权利要求20所述的装置，其中所述仿真器还被操作以：

在所述功率输送周期的第一部分期间，针对多个采样时间中的每个采样时间，递增被存储在所述缓冲器中的所述计数值，在所述第一部分期间，所述电压转换器生成向负载输送的所述输出电流；以及

针对所述功率输送周期的第二部分，递减所述缓冲器中的所述计数值。

22.根据权利要求21所述的装置，其中在所述功率输送周期的所述第一部分期间的递增的速率不同于在所述功率输送周期的所述第二部分期间的递减的速率。

23.根据权利要求21所述的装置，其中所述仿真器还被操作以：

在所述多个功率输送周期中的每个功率输送周期结束时，基于所述缓冲器中的剩余值，验证经估计的所述平均输出电流值的准确性。

24.根据权利要求13所述的装置，其中所述仿真器还被操作以：

基于所述参考输出电流值，在所述电压转换器输送所述输出电流的功率输送周期上估计所述平均输出电流值；

确定经估计的所述平均输出电流的准确性；以及

响应于检测到与经估计的所述平均输出电流相关联的误差大于阈值误差值，向经估计的所述平均输出电流施加调整。

25.一种其上存储有指令的计算机可读存储介质，所述指令在由计算机处理器硬件执行时使所述计算机处理器硬件执行以下操作：

接收参考输出电流值，所述参考输出电流值表示由电压转换器输出的用于为负载供电的输出电流的量；

基于所述参考输出电流值和经估计的平均输出电流，导出平均输出电流值，所述平均输出电流值表示向所述负载输送的平均输出电流；以及

基于经导出的所述平均输出电流值，控制所述电压转换器。

26.一种系统，包括：

电路衬底；

权利要求13所述的装置，所述装置被贴附到所述电路衬底；并且

其中所述负载被耦合到所述衬底。

27.一种方法，包括：

接收电路衬底；以及

将权利要求13所述的装置耦合到所述电路衬底。

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