CN114039484A - 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：用于接收电压识别编码的第一通讯接口电路，用于接收自适应电压控制命令集的第二通讯接口电路，用于存储自适应电压控制命令集的存储器，自适应电压定位控制电路，在自适应电压控制命令集的控制下产生定位信号，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。

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；第二通讯接口电路，用于接收自适应电压控制命令集；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，所述自适应电压控制命令集包括第一电压偏置数据、第二电压偏置数据、第一电压定位阻值数据、第二电压定位阻值数据、第三电压定位阻值数据、以及负载线数据；自适应电压定位控制电路，在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号；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的至少一个开关管；其中在输出电流的不同范围内，所述控制电路根据负载线数据选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿所述负载线变化，所述负载线至少包括部分第一电压定位曲线、部分第二电压定位曲线和部分第三电压定位曲线，所述第一电压定位曲线的偏置由电压识别编码控制，所述第一电压定位曲线的斜率由第一电压定位阻值数据控制，所述第二电压定位曲线的偏置由电压识别编码和第一电压偏置数据控制，所述第二电压定位曲线的斜率由第二电压定位阻值数据控制，所述第三电压定位曲线的偏置由电压识别编码和第二电压偏置数据控制，所述第三电压定位曲线的斜率由第三电压定位阻值数据控制。
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：第一通讯接口电路，用于接收电压识别编码；第二通讯接口电路，用于接收自适应电压控制命令集；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，所述自适应电压控制命令集包括电压偏置数据、第一电压定位阻值数据、第二电压定位阻值数据、以及负载线数据；自适应电压定位控制电路，在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号；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的至少一个开关；其中在输出电流的不同范围内，所述控制电路根据负载线数据选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿所述负载线非线性变化，所述负载线至少包括部分第一电压定位曲线和部分第二电压定位曲线。
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：接收自适应电压控制命令集和电压识别编码，所述自适应电压控制命令集包括第一电压偏置数据、第一电压定位阻值数据、第二电压定位阻值数据、以及负载线数据；在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号；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的至少一个开关；其中在输出电流的不同范围内，所述控制电路根据负载线数据选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿所述负载线变化，所述负载线至少包括部分第一电压定位曲线、部分第二电压定位曲线。
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：自适应电压定位控制电路，接收电压识别编码和自适应电压控制命令集，并在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号；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的至少一个开关管；其中在输出电流的不同范围内，所述控制电路根据自适应电压控制命令集选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿所述负载线非线性变化，所述负载线至少包括部分第一电压定位曲线和部分第二电压定位曲线。
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，可以实现任意类型的非线性负载线，以适应负载的不同需求。
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3A～3E为根据本发明实施例的两段式电压定位曲线图；
图4A～4D为根据本发明实施例的三段式电压定位曲线图；
图5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6为根据本发明实施例的参考电压产生单元31的电路示意图；
图7为根据本发明实施例的反馈信号产生单元32的电路示意图；
图8为根据本发明实施例的定位信号产生单元33的电路示意图；
图9为根据本发明实施例的定位信号产生单元33中的逻辑电路600的真值表；
图10为根据本发明又一实施例的自适应电压定位控制电路224的电路示意图；
图11为根据本发明实施例的参考电压产生单元71的电路示意图；
图12为根据本发明实施例的反馈信号产生单元72的电路示意图；
图13为根据本发明实施例的定位信号产生单元73的电路示意图；
图14为根据本发明实施例的定位信号产生单元73中的逻辑电路600的真值表；
图15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1500；
图16为根据本发明又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1600。
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：自适应电压定位控制电路和开关控制电路。自适应电压定位电路接收电压识别编码和自适应电压控制命令集，并在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号。开关控制电路根据定位信号产生开关控制信号以控制直流变换器中的至少一个开关管。在输出电流的不同范围内，控制电路根据自适应电压控制命令集选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿负载线非线性变化，负载线至少包括部分第一电压定位曲线和部分第二电压定位曲线。上述控制电路可以实现任意类型的非线性负载线，以适应负载的不同需求。
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，接收输入电压Vin，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，负载例如包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等；控制电路22，接收电压识别编码VID和自适应电压控制命令集Vdp_set，并根据代表输出电压Vo的电压采样信号Vosen、代表输出电流Io的电流采样信号Isen、电压识别编码VID、以及自适应电压控制命令集Vdp_set，产生开关控制信号Ctrl，用于控制开关电路21中至少一个开关管的导通及关断，使得输出电压Vo在自适应电压控制命令集Vdp_set的控制下，随着输出电流Io的变化而非线性变化。直流变换器200在自适应电压控制命令集Vdp_set的控制下，可以具有任意类型的非线性负载线，以适应负载的不同需求。一般的，负载线代表了输出电压随着输出电流的增大而产生的电压跌落。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。图2所示的实施例中，开关电路21以单相降压电路为例进行说明，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。
在一个实施例中，控制电路22包括通讯接口电路221、通讯接口电路222、存储器223、自适应电压定位控制电路224、以及开关控制电路225。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(AVSBus)总线等。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。自适应电压控制命令集Vdp_set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。
在一个实施例中，自适应电压控制命令集Vdp_set包括负载线数据LL。在输出电流的不同范围内，控制电路22根据负载线数据LL选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压Vo随着输出电流Io的变化而沿所述负载线非线性变化。在一个实施例中，所述负载线包括部分第一电压定位曲线和部分第二电压定位曲线。在一个实施例中，自适应电压控制命令集Vdp_set进一步包括电压偏置数据OFFSET2、电压定位阻值数据DRP1、以及电压定位阻值数据DRP2，第一电压定位曲线的偏置由电压识别编码VID控制，第一电压定位曲线的斜率由电压定位阻值数据DRP1控制，第二电压定位曲线的偏置由电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET2控制，第二电压定位曲线的斜率由电压定位阻值数据DRP2控制。在一个实施例中，所述负载线进一步包括部分第三电压定位曲线，自适应电压控制命令集Vdp_set进一步包括电压偏置数据OFFSET3、以及电压定位阻值数据DRP3，第三电压定位曲线的偏置由电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET3控制，第三电压定位曲线的斜率由电压定位阻值数据DRP3控制。
自适应电压定位控制电路224接收电压识别编码VID和自适应电压控制命令集Vdp_set，并在电压识别编码VID和自适应电压控制命令集Vdp_set的控制下，根据输出电压Vo、输出电流Io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。在图2所示的实施例中，开关控制电路225以固定导通时长控制为例进行说明。开关控制电路225例如包括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，以及控制开关管S2关断，直至开关管S1的导通时长达到导通时长控制电路32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2所示的实施例，开关控制电路225也可以包括其它任意适合的控制方式和电路结构。
图3A～3E为根据本发明实施例的两段式电压定位曲线图。图3A为根据本发明实施例的电压定位曲线1101～1102的曲线图。在一个实施例中，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用于控制电压定位曲线1101的偏置，电压定位阻值数据DRP1用于控制电压定位曲线1101的斜率。电压定位曲线1101的偏置是输出电流Io等于零时的输出电压Vo的大小，即参考电压Vref1。根据电压定位阻值数据DRP1控制电压定位电阻Rdroop1的阻值，从而控制电压定位曲线1101的斜率。在一个实施例中，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用于控制电压定位曲线1102的偏置，电压定位阻值数据DRP2用于控制电压定位曲线1102的斜率。电压定位曲线1102的偏置是输出电流Io等于零时的输出电压Vo的大小，即参考电压Vref2。根据电压定位阻值数据DRP2控制电压定位电阻Rdroop2的阻值，从而控制电压定位曲线1102的斜率。在图3A所示的实施例中，电压定位阻值数据DRP1对应的电压定位电阻Rdroop1的阻值为零，相应的电压定位曲线1101的斜率为0。电压偏置数据OFFSET2对应为正电压偏置，参考电压Vref2大于参考电压Vref1。电压定位阻值数据DRP2对应的电压定位电阻Rdroop2的阻值大于电压定位阻值数据DRP1对应的电压定位电阻Rdroop1的阻值。
在一个实施例中，在输出电流Io的不同范围内，控制电路22根据负载线数据LL选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压Vo随着输出电流Io的变化而沿负载线在允许的最大输出电压值Vmax和最小输出电压值Vmin之间变化。
图3B示出了根据本发明一实施例的包括两段式电压定位曲线的负载线的曲线图。在图3B所示的实施例中，在负载线数据LL的控制下，当输出电流Io小于电流阈值I(k1)时，以电压定位曲线1101为负载线，以及当输出电流Io大于电流阈值I(k1)时，以电压定位曲线1102为负载线。电流阈值I(k1)等于电压定位曲线1101和电压定位曲线1102交叉点处的输出电流Io。在一个实施例中，电流阈值I(k1)随着电压定位曲线1101～1102的变化而变化。本领域技术人员可知，电压定位曲线1101～1102不限于图3B所示的实施例，也可以在自适应电压控制命令集Vdp_set的控制下，具有任意不同的偏置和斜率。图3C示出了根据本发明又一实施例的包括两段式电压定位曲线的负载线的曲线图。在图3C所示的实施例中，在负载线数据LL的控制下，当输出电流Io小于电流阈值I(k1)时，以电压定位曲线1102为负载线，以及当输出电流Io大于电流阈值I(k1)时，以电压定位曲线1101为负载线。图3D示出了根据本发明又一实施例的包括两段式电压定位曲线的负载线的曲线图。在图3D所示的实施例中，电压偏置数据OFFSET2对应为正电压偏置，参考电压Vref2大于参考电压Vref1。电压定位阻值数据DRP2对应的电压定位电阻Rdroop2的阻值大于电压定位阻值数据DRP1对应的电压定位电阻Rdroop1的阻值，相应的电压定位曲线1102的斜率大于电压定位曲线1101的斜率。图3E示出了根据本发明又一实施例的包括两段式电压定位曲线的负载线的曲线图。在图3E所示的实施例中，电压偏置数据OFFSET2对应为负电压偏置，参考电压Vref2小于参考电压Vref1。电压定位阻值数据DRP2对应的电压定位电阻Rdroop2的阻值小于电压定位阻值数据DRP1对应的电压定位电阻Rdroop1的阻值，相应的电压定位曲线1102的斜率小于电压定位曲线1101的斜率。
图4A～4D为根据本发明实施例的三段式电压定位曲线图。图4A为根据本发明实施例的电压定位曲线1101～1103的曲线图。和图3A相比，图4A所示的曲线图进一步包括电压定位曲线1103。在一个实施例中，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用于控制电压定位曲线1103的偏置，电压定位阻值数据DRP3用于控制电压定位曲线1103的斜率。电压定位曲线1103的偏置为在输出电流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控制电压定位电阻Rdroop3的阻值，从而控制电压定位曲线1103的斜率。
图4B示出了根据本发明一实施例的包括三段式电压定位曲线的负载线的曲线图。在图4B所示的实施例中，参考电压Vref2大于参考电压Vref1，参考电压Vref1大于参考电压Vref3，电压定位阻值数据DRP2对应的电压定位电阻Rdroop2的阻值大于电压定位阻值数据DRP3对应的电压定位电阻Rdroop3的阻值，电压定位电阻Rdroop3的阻值等于电压定位阻值数据DRP1对应的电压定位电阻Rdroop1的阻值。在图4B所示的实施例中，当输出电流Io小于电流阈值I(k1)时，控制电路22根据负载线数据LL选择电压定位曲线1101作为负载线，当输出电流Io大于电流阈值I(k1)且小于电流阈值I(k2)时，控制电路22根据负载线数据LL选择电压定位曲线1102作为负载线，以及当输出电流Io大于电流阈值I(k2)时，控制电路22根据负载线数据LL选择电压定位曲线1103作为负载线。电流阈值I(k2)等于电压定位曲线1102和电压定位曲线1103的交叉点处的输出电流Io。在一个实施例中，电流阈值I(k2)随着电压定位曲线1102～1103的变化而变化。本领域技术人员可知，电压定位曲线1101～1103不限于图4B所示的实施例，也可以在自适应电压控制命令集Vdp_set的控制下，具有任意不同的偏置和斜率。本领域技术人员可知，在输出电流Io的不同范围，控制电路22也可以选择和图4B所示的实施例不同的电压定位曲线作为负载线，以满足不同的负载需求。
图4C示出了根据本发明又一实施例的包括三段式电压定位曲线的负载线的曲线图。在图4C所示的实施例中，参考电压Vref1大于参考电压Vref2，参考电压Vref2大于参考电压Vref3，电压定位阻值数据DRP1对应的电压定位电阻Rdroop1的阻值大于电压定位阻值数据DRP2对应的电压定位电阻Rdroop2的阻值，电压定位电阻Rdroop2的阻值大于电压定位阻值数据DRP3对应的电压定位电阻Rdroop3的阻值。图4D示出了根据本发明又一实施例的包括三段式电压定位曲线的负载线的曲线图。在图4D所示的实施例中，参考电压Vref3大于参考电压Vref2，参考电压Vref2大于参考电压Vref1，电压定位阻值数据DRP1对应的电压定位电阻Rdroop1的阻值小于电压定位阻值数据DRP2对应的电压定位电阻Rdroop2的阻值，电压定位电阻Rdroop2的阻值小于电压定位阻值数据DRP3对应的电压定位电阻Rdroop3的阻值。
本领域技术人员可知本发明的负载线及负载线所包括的电压定位曲线不限于图3～图4所示的实施例，用户也可以通过自适应电压控制命令集Vdp_set设计包括任意数量的电压定位曲线的负载线、具有任意偏置和斜率的电压定位曲线，以及可以在输出电流Io的不同范围内，根据负载线数据LL的不同状态来选择不同的电压定位曲线作为负载线，从而满足不同的设计需求，而不需要改变直流变换器200的硬件设计。
图5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所示的实施例以负载线包括两段式电压定位曲线为例进行说明。
在图5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31、反馈信号产生单元32、以及定位信号产生单元33。参考电压产生单元31根据电压识别编码VID、电压偏置数据OFFSET2，产生参考电压Vref1、参考电压Vref2。在一个实施例中，参考电压产生单元31根据电压识别编码VID产生参考电压Vref1，以及根据电压识别编码VID和电压偏置数据OFFSET2产生参考电压Vref2，使得参考电压Vref2等于Vref1和偏置电压V2之和(Vref1+V2)。其中偏置电压V2的大小由电压偏置数据OFFSET2控制。在一个实施例中，电压偏置数据OFFSET2可以是正值，零值、也可以是负值，相应的，偏置电压V2可以是正电压、零电压，也可以是负电压。在一个实施例中，反馈信号产生单元32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、DRP2的控制下，产生反馈信号Vfb1、Vfb2。在一个实施例中，定位信号产生单元33根据参考电压Vref1、Vref2、反馈信号Vfb1、Vfb2、以及负载线数据LL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、以及负载线数据LL，产生定位信号Set。
图6为根据本发明实施例的参考电压产生单元31的电路示意图。在图6所示的实施例中，参考电压产生单元31包括运算电路302和数模转换电路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。
图7为根据本发明实施例的反馈信号产生单元32的电路示意图。图7所示的实施例中，反馈信号产生单元32包括电流镜50、电压定位电阻Rdroop、选择电路51、52。电流镜50根据电流采样信号Isen产生和输出电流成正比的镜像电流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流过电压定位电阻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。
Vfb1＝Vosen+M*Io*Rdroop1 (1)
Vfb2＝Vosen+M*Io*Rdroop2 (2)
图8为根据本发明实施例的定位信号产生单元33的电路示意图。图8所示的实施例中，定位信号产生单元33包括比较电路61，以及逻辑电路600。在图8所示的实施例中，比较电路61包括比较器601和比较器602。比较器601的同相输入端接收参考信号Vref1，比较器601的反相输入端接收反馈信号Vfb1，以及比较器601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602的同相输入端接收参考信号Vref2，比较器602的反相输入端接收反馈信号Vfb2，以及比较器602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。逻辑电路600接收比较信号Set1、比较信号Set2、以及负载线数据LL，并根据比较信号Set1、比较信号Set2、以及负载线数据LL产生定位信号Set。
图9为根据本发明实施例的定位信号产生单元33中的逻辑电路600的真值表。在一个实施例中，当负载线数据LL处于第一状态，例如等于“1”，且反馈信号Vfb1小于参考信号Vref1(Set1＝“1”)，以及反馈信号Vfb2小于参考信号Vref2(Set2＝“1”)时，定位信号Set变为有效，例如等于“1”，以导通开关电路21中至少一个开关管，否则定位信号Set为“0”。在一个实施例中，当负载线数据LL处于第二状态，例如等于“0”，且反馈信号Vfb1小于参考信号Vref1(Set1＝“1”)，或反馈信号Vfb2小于参考信号Vref2(Set2＝“1”)时，定位信号Set变为有效，例如等于“1”，以导通开关电路21中至少一个开关管，否则定位信号Set为“0”。在图9所示的实施例中，比较信号Set1～Set2、以及定位信号Set为高有效。本领域技术人员可知，也可以设置比较信号Set1～Set2、以及定位信号Set为低有效。
图10为根据本发明又一实施例的自适应电压定位控制电路224的电路示意图。图10所示的实施例以负载线包括三段式电压定位曲线为例进行说明。
在图10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71、反馈信号产生单元72、以及定位信号产生单元73。参考电压产生单元71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71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，例如使得参考电压Vref3等于Vref1和偏置电压V3之和(Vref1+V3)，偏置电压V3的大小由电压偏置数据OFFSET3控制。在一个实施例中，反馈信号产生单元72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73根据参考电压Vref1～Vref3、反馈信号Vfb1～Vfb3、以及负载线数据LL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、以及负载线数据LL，产生定位信号Set。
图11为根据本发明实施例的参考电压产生单元71的电路示意图。在图11所示的实施例中，和参考电压产生单元31相比，参考电压产生单元71进一步包括运算电路303。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。
图12为根据本发明实施例的反馈信号产生单元72的电路示意图。图12所示的实施例中，和反馈信号产生单元32相比，反馈信号产生单元72进一步包括选择电路53。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。
Vfb3＝Vosen+M*Io*Rdroop3 (3)
图13为根据本发明实施例的定位信号产生单元73的电路示意图。图13所示的实施例中，定位信号产生单元73包括比较电路61，以及逻辑电路600。和图8相比，在图13所示的实施例中，比较电路61进一步包括比较器603，根据反馈信号Vfb3和参考电压Vref3相比较产生比较信号Set3。比较器603的同相输入端接收参考信号Vref3，比较器602的反相输入端接收反馈信号Vfb3，以及比较器603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600接收比较信号Set1、比较信号Set2、比较信号Set3、以及负载线数据LL，并根据比较信号Set1、比较信号Set2、比较信号Set3、以及负载线数据LL产生定位信号Set。
图14为根据本发明实施例的定位信号产生单元73中的逻辑电路600的真值表。在一个实施例中，当负载线数据LL等于“00”，且反馈信号Vfb1小于参考信号Vref1(Set1＝“1”)、反馈信号Vfb2小于参考信号Vref2(Set2＝“1”)、或反馈信号Vfb3小于参考信号Vref3(Set3＝“1”)时，定位信号Set变为有效(Set＝“1”)以导通开关电路21中至少一个开关管。在一个实施例中，当负载线数据LL等于“01”，且反馈信号Vfb3小于参考信号Vref3(Set3＝“1”)，以及反馈信号Vfb1小于参考信号Vref1或反馈信号Vfb2小于参考信号Vref2时(Set1＝“1”或Set2＝“1”)，定位信号Set变为有效(Set＝“1”)以导通开关电路21中至少一个开关管。在一个实施例中，当负载线数据LL等于“10”，且反馈信号Vfb1小于参考信号Vref1(Set1＝“1”)，以及反馈信号Vfb2小于参考信号Vref2或反馈信号Vfb3小于参考信号Vref3时(Set2＝“1”或Set3＝“1”)，定位信号Set变为有效(Set＝“1”)以导通开关电路21中至少一个开关管。在一个实施例中，当负载线数据LL等于“11”，且反馈信号Vfb1小于参考信号Vref1(Set1＝“1”)、反馈信号Vfb2小于参考信号Vref2(Set2＝“1”)、以及反馈信号Vfb3小于参考信号Vref3时(Set3＝“1”)，定位信号Set变为有效(Set＝“1”)以导通开关电路21中至少一个开关管。在图14所示的实施例中，比较信号Set1～Set3、以及定位信号Set为高有效。本领域技术人员可知，也可以设置比较信号Set1～Set3、以及定位信号Set为低有效。
图15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1500。图15所示的用于直流变换器的自适应电压定位控制方法包括步骤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，接收自适应电压控制命令集和电压识别编码，所述自适应电压控制命令集包括第一电压偏置数据、第一电压定位阻值数据、第二电压定位阻值数据、以及负载线数据。
在步骤S12，在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号。
在步骤S13，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的至少一个开关管。
在步骤S14，根据电压识别编码以及第一电压定位阻值数据产生第一电压定位曲线，根据电压识别编码、第一电压偏置数据、以及第二电压定位阻值数据产生第二电压定位曲线，所述第一电压定位曲线的偏置由电压识别编码控制，所述第一电压定位曲线的斜率由第一电压定位阻值数据控制，所述第二电压定位曲线的偏置由电压识别编码和第一电压偏置数据控制，所述第二电压定位曲线的斜率由第二电压定位阻值数据控制。
在步骤S15，在输出电流的不同范围内，所述控制电路根据负载线数据选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿所述负载线变化，所述负载线至少包括部分第一电压定位曲线、部分第二电压定位曲线。
图16为根据本发明又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1600，包括步骤S21～S25。
在步骤S21，接收自适应电压控制命令集和电压识别编码，所述自适应电压控制命令集包括第一电压偏置数据、第二电压偏置数据、第一电压定位阻值数据、第二电压定位阻值数据、第三电压定位阻值数据、以及负载线数据。
在步骤S22，在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号。
在步骤S23，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的至少一个开关管。
在步骤S24，根据电压识别编码以及第一电压定位阻值数据产生第一电压定位曲线，根据电压识别编码、第一电压偏置数据、以及第二电压定位阻值数据产生第二电压定位曲线，根据电压识别编码、第二电压偏置数据、以及第三电压定位阻值数据产生第三电压定位曲线，所述第一电压定位曲线的偏置由电压识别编码控制，所述第一电压定位曲线的斜率由第一电压定位阻值数据控制，所述第二电压定位曲线的偏置由电压识别编码和第一电压偏置数据控制，所述第二电压定位曲线的斜率由第二电压定位阻值数据控制。所述第三电压定位曲线的偏置由电压识别编码和第二电压偏置数据控制，所述第三电压定位曲线的斜率由第三电压定位阻值数据控制。
在步骤S25，在输出电流的不同范围内，所述控制电路根据负载线数据选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿所述负载线变化，所述负载线至少包括部分第一电压定位曲线、部分第二电压定位曲线、以及部分第三电压定位曲线。
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；
第二通讯接口电路，用于接收自适应电压控制命令集；
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，所述自适应电压控制命令集包括第一电压偏置数据、第二电压偏置数据、第一电压定位阻值数据、第二电压定位阻值数据、第三电压定位阻值数据、以及负载线数据；
自适应电压定位控制电路，在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号；
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的至少一个开关管；其中
在输出电流的不同范围内，所述控制电路根据负载线数据选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿所述负载线变化，所述负载线至少包括部分第一电压定位曲线、部分第二电压定位曲线和部分第三电压定位曲线，所述第一电压定位曲线的偏置由电压识别编码控制，所述第一电压定位曲线的斜率由第一电压定位阻值数据控制，所述第二电压定位曲线的偏置由电压识别编码和第一电压偏置数据控制，所述第二电压定位曲线的斜率由第二电压定位阻值数据控制，所述第三电压定位曲线的偏置由电压识别编码和第二电压偏置数据控制，所述第三电压定位曲线的斜率由第三电压定位阻值数据控制。
2.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根据电压识别编码产生第一参考电压，根据电压识别编码和第一电压偏置数据产生第二参考电压、以及根据电压识别编码和第二电压偏置数据产生第三参考电压，根据输出电压、输出电流、以及第一电压定位电阻产生第一反馈信号，根据输出电压、输出电流、以及第二电压定位电阻产生第二反馈信号，根据输出电压、输出电流、以及第三电压定位电阻产生第三反馈信号，所述自适应电压定位控制电路根据负载线数据、第一参考电压和第一反馈信号相比较的第一比较信号、第二参考电压和第二反馈信号相比较的第二比较信号、以及第三参考电压和第三反馈信号相比较的第三比较信号，产生定位信号。
3.如权利要求2所述的控制电路，其中：
若负载线数据处于第一状态，则当第一反馈信号小于第一参考信号、第二反馈信号小于第二参考信号、或第三反馈信号小于第三参考信号时，定位信号控制所述直流变换器中至少一个开关管导通；
若负载线数据处于第二状态，则当第一反馈信号小于第一参考信号或第二反馈信号小于第二参考信号，且当第三反馈信号小于第三参考信号时，定位信号控制所述直流变换器中至少一个开关管导通；
若负载线数据处于第三状态，则当第一反馈信号小于第一参考信号且第二反馈信号小于第二参考信号，或当第三反馈信号小于第三参考信号时，定位信号控制所述直流变换器中至少一个开关管导通；以及
若负载线数据处于第四状态，则当第一反馈信号小于第一参考信号、第二反馈信号小于第二参考信号，且当第三反馈信号小于第三参考信号时，定位信号控制所述直流变换器中至少一个开关管导通。
4.一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；
第二通讯接口电路，用于接收自适应电压控制命令集；
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，所述自适应电压控制命令集包括电压偏置数据、第一电压定位阻值数据、第二电压定位阻值数据、以及负载线数据；
自适应电压定位控制电路，在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号；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的至少一个开关；其中
在输出电流的不同范围内，所述控制电路根据负载线数据选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿所述负载线非线性变化，所述负载线至少包括部分第一电压定位曲线和部分第二电压定位曲线。
5.如权利要求4所述的控制电路，其中所述第一电压定位曲线的偏置由电压识别编码控制，所述第一电压定位曲线的斜率由第一电压定位阻值数据控制，所述第二电压定位曲线的偏置由电压识别编码和第一电压偏置数据控制，所述第二电压定位曲线的斜率由第二电压定位阻值数据控制。
6.如权利要求4所述的控制电路，其中所述自适应电压定位控制电路根据电压识别编码产生第一参考电压，根据电压识别编码和电压偏置数据产生第二参考电压，根据输出电压、输出电流、以及第一电压定位阻值数据产生第一反馈信号，根据输出电压、输出电流、以及第二电压定位阻值数据产生第二反馈信号，所述自适应电压定位控制电路根据负载线数据、第一反馈信号和第一参考电压相比较的第一比较信号、以及第二反馈信号和第二参考电压相比较的第二比较信号产生定位信号。
7.如权利要求6所述的控制电路，其中：
若负载线数据处于第一状态，则当第一反馈信号小于第一参考信号，以及第二反馈信号小于第二参考信号时，定位信号控制所述直流变换器中至少一个开关管导通；以及
若负载线数据处于第二状态，则当第一反馈信号小于第一参考信号或第二反馈信号小于第二参考信号时，定位信号控制所述直流变换器中至少一个开关管导通。
8.一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：
接收自适应电压控制命令集和电压识别编码，所述自适应电压控制命令集包括第一电压偏置数据、第一电压定位阻值数据、第二电压定位阻值数据、以及负载线数据；
在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号；
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的至少一个开关；其中
在输出电流的不同范围内，所述控制电路根据负载线数据选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿所述负载线变化，所述负载线至少包括部分第一电压定位曲线、部分第二电压定位曲线。
9.如权利要求8所述的控制方法，其中所述第一电压定位曲线的偏置由电压识别编码控制，所述第一电压定位曲线的斜率由第一电压定位阻值数据控制，所述第二电压定位曲线的偏置由电压识别编码和第一电压偏置数据控制，所述第二电压定位曲线的斜率由第二电压定位阻值数据控制。
10.如权利要求8所示的控制方法，其中所述负载线进一步包括部分第三电压定位曲线，所述自适应电压控制命令集进一步包括第二电压偏置数据、以及第三电压定位阻值数据，所述第三电压定位曲线的偏置由电压识别编码和第二电压偏置数据控制，所述第三电压定位曲线的斜率由第三电压定位阻值数据控制。
11.一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：
自适应电压定位控制电路，接收电压识别编码和自适应电压控制命令集，并在电压识别编码以及自适应电压控制命令集的控制下，根据输出电压、输出电流产生定位信号；
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的至少一个开关管；其中
在输出电流的不同范围内，所述控制电路根据自适应电压控制命令集选择不同的电压定位曲线作为负载线，控制输出电压随着输出电流的变化而沿所述负载线非线性变化，所述负载线至少包括部分第一电压定位曲线和部分第二电压定位曲线。
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