KR101562554B1 - 펄스 폭 변조 전력 변환기 및 제어 방법 - Google Patents

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첸트룸 미크로엘렉트로닉 드레스덴 악치엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 펄스 폭 변조 전력 변환기 및 제어 방법에 관한 것이며, 여기서, 동작 모드들, 즉 정상 상태 또는 모드 트랜젼트 중 하나가 검출된다. 2개의 동작 모드들 중 어느 하나에 대해, PID 계수들의 하나의 세트는, 듀티 비율 커맨드를 제어하는 제어 법칙에 대해 제공된다. 로드 트랜젼트가 검출되는 경우에, KP 이득이 적응적으로 선택된다. 동작 모드 검출은 에러 신호를 오버샘플링함으로써 지원된다(도 2).

Description

펄스 폭 변조 전력 변환기 및 제어 방법{PULSE WIDTH MODULATION POWER CONVERTER AND CONTROL METHOD}
본 발명은 펄스 폭 변조(PWM) 신호들을 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 상세하게, 스위칭 조절기들 또는 전력 변환기들에서 PWM 신호들을 생성하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
스위칭 조절기는, 입력으로부터 출력으로 에너지를 전달하기 위해 전력 스위치, 인덕터, 및 다이오드를 사용하는 회로이다. 전압을 조절하고 열의 형태로 전력을 손실하기 위해 저항성 전압 드롭을 사용하는 선형 조절기들과는 대조적으로, 스위칭 조절기는 전압 드롭 및 연관된 전류를 갖지 않지만, 대신, 그 전류는 전압과 90도 역위상(out of phase)이다. 이로 인해, 에너지가 저장되며, 스위칭 사이클의 방전 페이즈(phase)로 복원될 수 있다. 당업계에서는, 스위칭 회로가 어떻게 배열되는지, 예를 들어, 스텝-다운(벅(buck)), 스텝-업(부스트) 또는 인버터(플라이백(flyback))에 의존하여 수 개의 타입들의 스위칭 조절기들이 존재한다. 스위치는, PWM 기간 동안 온 상태(on state)를 표현하는 듀티 비율 D를 갖는 PWM 신호에 의해 제어될 수 있다. 출력 전압은 듀티 비율 D에 의존하며, 따라서, 아날로그-대-디지털-변환기(ADC), 이산-시간 제어 법칙, 및 디지털 PWM(DPWM) 모듈로 구성된 제어기에 의해 제어될 수 있다. ADC는 조절된 신호를 샘플링 및 양자화하며, 출력 전압 에러는 출력 전압과 출력 전압 기준 사이의 차이이다. 제어 법칙은, 양자화된 출력 전압 에러에 기초하여 디지털 듀티 비율 커맨드 D를 계산한다. 제어 법칙은, PID 계수들의 세트에 의해 구성된 PID 제어 법칙에 의해 제공되며, 그 세트는, 비례 이득 Kp, 적분(integral) 이득 Ki 및 차동 이득 Kd 및 시간 지연 Td를 포함한다. 디지털 PWM 변조기는 입력으로서 D를 취하며, 커맨드된 듀티 비율 D를 갖는 PWM 파형을 스위칭 주파수로 출력한다. PWM 파형은 유한 시간 분해도(resolution)를 갖는다. 사용된 애플리케이션 및 특정한 제어 법칙에 의존하여, 로드(load)와 같은 다른 신호들의 감지 및 양자화가 부가될 수 있다.
현재의 발달 수준에서는, PID 계수들의 하나의 세트가 사용된다. 큰 로드 트랜젼트(transient)가 발생하는 경우에서, PID 제어기의 응답이 느려질 수도 있다.
따라서, 종래 기술보다 로드 트랜젼트들에 대한 우수한 응답을 유도하는 PWM 신호들을 생성하기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
이 목적은 독립항들의 특성을 이용하여 달성된다. 종속항들은 본 발명의 추가적인 양상들에 관한 것이다.
일 양상은, 스위칭 엘리먼트에 의해 펄스 폭 변조 신호 및 입력 전압에 따라 출력 전압을 생성하는 출력 스테이지를 포함하는 펄스 폭 변조 전력 변환기에 관한 것이다. PWM 변조기는, 출력 전압 기준을 제공하기 위한 수단, 및 출력 전압 기준을 제공하기 위한 수단 및 출력 스테이지에 접속된 아날로그 디지털 변환기를 더 포함한다. ADC는 에러 신호를 생성하기 위해 출력 전압과 출력 전압 기준 사이의 차이를 샘플링 및 증폭한다. ADC 및 스위칭 엘리먼트에 접속된 PID 제어기는 － PID 제어기는 PID 계수들의 세트에 의해 구성됨 － PWM 신호를 생성하는 펄스 폭 변조기에 대한 듀티 비율을 결정한다. PWM 전력 변환기는 정상(steady) 상태 및 로드 트랜젼트를 검출하기 위한 수단을 더 포함한다. PID 계수들의 2개의 상이한 세트들이 PID 제어기에 대해 제공될 것이며, 제 1 세트는 정상 상태에 대한 것이고 제 2 세트는 로드 트랜젼트가 검출되는 경우에 대한 것이다. 2개의 세트들은 메모리에 저장되며, 그들 중 하나는 선택기 수단에 의해 선택된다.
본 발명의 일 양상은 정상 상태 또는 로드 트랜젼트를 검출하기 위한 수단에 관한 것이다. 정상 상태 또는 로드 트랜젼트를 검출하기 위한 이들 수단은, 에러 신호를 모니터링하고, 에러 신호 차이를 생성함으로써, 바람직하게는, 에러 신호의 2차 미분(second derivative)를 고려함으로써 에러의 각각의 값을 이전의 에러의 값과 비교하기 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 일 양상은 PWM 변조기 및 그의 트리거링에 관한 것이다. 듀티 비율 및 이전의 듀티 비율의 듀티 비율 차이가 계산되며, 펄스 폭 변조 신호의 오프-시간 동안 듀티 비율 차이가 임계치를 초과하는 경우, 펄스 폭 변조기는 새로운 펄스 폭 변조 기간을 시작하도록 트리거링된다. 따라서, 출력 전압 드롭에 대한 변조기의 응답은, 현재의 PWM 기간이 종료하기 전에 변조기가 리프레시된 듀티 비율을 제공받으므로, 속도의 관점들에서 우수하다. PWM 기간의 온-시간 동안 로드 트랜젼트가 검출되는 경우, 온-시간이 간단히 연장될 수도 있다.
본 발명의 하나의 추가적인 양상은 트랜젼트 모드에 대한 PID 계수들의 제 2 세트에 관한 것이다. 비례 이득 Kp에 대해, 복수의 비선형 이득 계수들은 저장 수단으로 제공된다. 비선형 이득 계수는 로드 트랜젼트에 의존하여 적응적으로 선택된다.
본 발명의 일 양상은 오버샘플링에 관한 것이다. 펄스 폭 변조 전력 변환기는, 아날로그-대-디지털 변환기에 제 1 클록 주파수를 그리고 펄스 폭 변조기에 제 2 클록 주파수를 제공하기 위한 수단을 포함하며, 여기서, 제 1 클록 주파수는 제 2 클록 주파수보다 더 높다.
본 발명의 하나의 추가적인 양상은 오버샘플링에 관한 것이다. PWM 전력 변환기는 에러 신호의 이동 평균을 계산하기 위한 이동 평균 필터를 포함한다.
본 발명은 추가적으로, 전력 변환기에 대한 제어 방법에 관한 것이며, 여기서, 출력 전압은 펄스 폭 변조 신호 및 입력 전압에 따라 생성된다. 에러 신호는 출력 전압을 샘플링하고 샘플링된 출력 전압 및 출력 전압 기준의 차이를 계산함으로써 생성된다. 펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 정의하는 듀티 비율은, 듀티 비율을 펄스 폭 변조기에 제공함으로써 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 PID 제어 알고리즘에 의해 결정된다.
정상 상태 또는 로드 트랜젼트가 검출된다. PID 계수들의 제 1 세트는, 정상 상태가 검출되는 경우에 선택되고, PID 계수들의 제 2 세트는 로드 트랜젼트가 검출되는 경우에 선택된다.
정상 상태 또는 로드 트랜젼트를 검출하는 단계는, 에러 신호를 모니터링하는 단계, 및 에러 신호 차이를 계산함으로써, 바람직하게는, 에러 신호의 2차 미분을 고려함으로써 에러 신호의 각각의 값을 이전의 에러 신호의 값과 비교하는 단계를 포함할 수도 있다. 에러 신호 차이가 임계치를 초과하면, 로드 트랜젼트가 검출된다.
듀티 비율 및 이전의 듀티 비율의 값의 듀티 비율 차이가 계산될 수도 있으며, 펄스 폭 변조 신호의 오프-시간 동안 듀티 비율 차이가 임계치를 초과하는 경우, 펄스 폭 변조기는 새로운 펄스 폭 변조 기간을 시작하도록 트리거링될 수도 있다.
비선형 이득 KP는 로드 트랜젼트 검출의 경우 선택될 수도 있다. 적응된 비선형 이득들 KP는, 비선형 이득들과 비교하여 더 신속하게 정상(steady)에 도달한다는 이점을 갖는다. 출력 전압 신호 및/또는 에러 신호는, 하나의 PWM 기간 내에서 복수의 에러 신호들을 샘플링함으로써 오버샘플링될 수도 있다. 복수의 듀티 비율이 하나의 PWM 기간 내에서 이전의 듀티 비율들과 각각 비교되므로, 로드 트랜젼트 검출을 위해 오버샘플링이 필요하다.
추가적으로, 샘플링된 에러 신호의 이동 평균이 이동 평균 필터에 의해 계산된다. 이러한 지원을 통해서, 이것은 ADC에 의해 제공된 샘플들 사이의 보간된 에러 신호를 초래한다. 또한, 이동 평균 필터를 적용함으로써, 에러 신호의 리플(ripple)이 억제된다.
본 발명의 하나의 추가적인 이점은, 로드 트랜젼트들에 대한 우수한 응답으로 인해, 인쇄 회로 보드 상의 커패시터들의 사이즈가 감소될 수도 있다는 것이다.
본 발명에 따른 장치 및 방법은 예시적인 실시형태들에 의해 그리고 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세히 후술된다.
도 1은 PWM 벅 변환기의 블록도를 도시한다.
도 2는 PWM 신호 생성기의 블록도를 도시한다.
도 3은 비-선형 KP 선택에 대한 블록도를 도시한다.
본 발명의 일 실시형태는 도 1에 도시된 바와 같은 벅 변환기이다. 벅 변환기는 디지털 제어기(11) 및 전력 트레인(12)을 포함한다. 디지털 제어기는 ADC(13), 제어 법칙(14) 및 PWM 변조기(15)를 포함한다. 에러 신호(16)는 출력 기준 전압 V_ref 및 출력 전압 V_out의 차이를 계산함으로써 계산된다. 제어 법칙은 입력으로서 에러 신호(16)를 취하고, 듀티 커맨드 비율(17)을 출력한다. 듀티 커맨드 비율(17)은 스위칭 주파수(18)를 생성하는 PWM 변조기를 제어한다. 스위칭 주파수(18) 및 입력 전압 V_in은, 출력 전압 V_out을 출력하는 전력 트레인을 구동한다.
도 2는, 에러 신호를 계산 및 증폭하기 위한 회로(23), 에러 신호를 양자화하는 ADC(13), PID 보상기(14)로서 구현되는 제어 법칙, PWM 변조기(15) 및 오버샘플링을 위한 부가적인 이동 평균 필터(21)를 갖는 디지털 제어기(11)를 도시한다. 오버샘플링은 로드 트랜젼트들 및 리플 억제를 검출하기 위해 사용된다. PID 보상기(14)는 비-선형 KP 선택을 위한 유닛을 더 포함한다. ADC 클록은 16Mhz로 동작하고, PID 업데이트 클록은 48Mhz로 동작하며, PWM 클록은 500kHz로 동작한다.
PID 보상기(14)에 대해, PID 계수들의 2개의 세트들이 제공되며, 하나는 트랜젼트 모드에 대한 것이고, 하나는 정상 상태 모드에 대한 것이다. 트랜젼트 모드는 로드 단계 트랜젼트 검출 시에 하드웨어에 의하여 진입된다. 트랜젼트 모드에서, PID는 트랜젼트 계수들 KP_T, KI_T, KD_T, TD_T를 사용한다. 또한, KP는 트랜젼트 모드에서 적응적으로 선택된다. 정상 상태 모드는 상태 검출 시에 하드웨어에 의하여 진입된다. 정상 상태에서, PID는 정상 상태 계수들 KP_S, KI_S, KD_S, TD_S를 사용한다.
도 3은 비-선형 KP 선택을 위한 유닛(22)을 도시한다. 유닛(22)은 비-선형 KP 이득들을 저장하기 위한 저장 유닛(31), 및 에러 범위들, 즉, 에러 범위 0 ... 에러 범위 4를 정의하는 복수의 임계치들과 에러 신호를 비교하는 디지털 비교 및 선택 유닛(32)을 포함한다. 모든 에러 범위 0 내지 3에 대해, 비-선형 KP 이득 KP_T, KPNL_0.NLC, KPNL_1.NLC, KPNL_2.NLC, KPNL_3.NLC가 유닛(31)에 저장된다. 이들 KP 이득들 중 하나는, 비교 및 선택 유닛(32)에 의해 제어되는 멀티플렉서(34)에 의해 선택된다. 멀티플렉서(34)의 출력에 접속된 모드 선택 멀티플렉서(35)는, 동작 모드들, 정상 상태 또는 로드 트랜젼트 중 하나를 선택한다. 모드 선택 멀티플렉서(35)는 모드 선택 신호에 의해 제어된다. 모드 선택 신호는 모드 검출 유닛에 의해 생성된다.
본 발명이 도면들 및 상기 설명에서 상세히 도시되고 설명되었지만, 그러한 도시 및 설명이 제한이 아닌 도시적인 또는 예시적인 것으로 고려될 것이다. 변화들 및 변형들이 다음의 청구항들의 범위 및 사상 내에서 당업자들에 의해 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.
도면부호들
11 디지털 제어기
12 전력 트레인
13 아날로그-대-디지털 변환기
14 제어 법칙
15 PWM 변조기
16 에러 신호
17 듀티 커맨드 비율
18 스위칭 주파수
21 이동 평균 필터
22 비-선형 KP 선택을 위한 유닛
23 에러 신호를 계산 및 증폭하기 위한 회로
31 KP 계수들을 저장하기 위한 유닛
32 디지털 비교 및 선택 유닛
33 PID 비례 이득
34 멀티플렉서
35 모드 선택 멀티플렉서
36 정수 고정 유닛
37 절대값 유닛

Claims (20)

  1. 펄스 폭 변조 전력 변환기로서,
    스위칭 엘리먼트에 의해 펄스 폭 변조 신호 및 입력 전압에 따라 출력 전압을 생성하는 출력 스테이지,
    출력 전압 기준을 제공하기 위한 수단,
    상기 출력 스테이지 및 상기 출력 전압 기준을 제공하기 위한 수단에 접속되며, 에러 신호를 생성하기 위해 상기 출력 전압과 상기 출력 전압 기준 사이의 차이를 샘플링 및 증폭하는 아날로그 디지털 변환기,
    상기 아날로그 디지털 변환기 및 상기 스위칭 엘리먼트에 접속된 PID 제어기 － 상기 PID 제어기는, 상기 펄스 폭 변조 신호를 생성하는 펄스 폭 변조기에 대한 듀티 비율을 결정하기 위해 PID 계수들의 세트에 의하여 구성됨 －, 및
    정상(steady) 상태 및 로드 트랜젼트(load transient)를 검출하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 펄스 폭 변조 전력 변환기는 PID 계수들의 제 1 세트 및 PID 계수들의 제 2 세트를 저장하기 위한 저장 수단 및 PID 계수들의 세트를 선택하기 위한 수단을 더 포함하고,
    상기 PID 계수들의 제 1 세트는 상기 정상 상태가 검출되는 경우에 선택되고, 상기 PID 계수들의 제 2 세트는 로드 트랜젼트가 검출되는 경우에 선택되며,
    상기 정상 상태 또는 로드 트랜젼트를 검출하기 위한 수단은, 상기 에러 신호를 모니터링하고, 에러 신호 차이를 생성함으로써 상기 에러의 각각의 값을 이전의 에러의 값과 비교하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 듀티 비율과 이전의 듀티 비율의 듀티 비율 차이가 계산되며, 상기 펄스 폭 변조 신호의 오프-시간 동안 상기 듀티 비율 차이가 임계치를 초과하는 경우, 상기 펄스 폭 변조기는 새로운 펄스 폭 변조 기간을 시작하도록 트리거링되는,
    펄스 폭 변조 전력 변환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에러 신호 차이를 생성함으로써 상기 에러의 각각의 값을 이전의 에러의 값과 비교하기 위한 수단은, 상기 에러 신호의 2차 미분(second derivative)을 고려하기 위한 수단을 포함하는,
    펄스 폭 변조 전력 변환기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 PID 계수들의 제 2 세트의 복수의 비선형 이득 계수들 KP를 저장하고, 로드 트랜젼트 검출의 경우에 비선형 이득 Kp를 적응적으로 선택하기 위한 수단을 더 포함하는,
    펄스 폭 변조 전력 변환기.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 변환기에 제 1 클록 주파수를 그리고 상기 펄스 폭 변조기에 제 2 클록 주파수를 제공하기 위한 수단을 포함하며,
    상기 제 1 클록 주파수는 상기 제 2 클록 주파수보다 더 높은,
    펄스 폭 변조 전력 변환기.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에러 신호의 이동 평균을 계산하기 위한 수단을 포함하는,
    펄스 폭 변조 전력 변환기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 PID 계수들의 제 2 세트의 복수의 비선형 이득 계수들 KP를 저장하고, 로드 트랜젼트 검출의 경우에 비선형 이득 Kp를 적응적으로 선택하기 위한 수단 및 상기 아날로그 디지털 변환기에 제 1 클록 주파수를 그리고 상기 펄스 폭 변조기에 제 2 클록 주파수를 제공하기 위한 수단을 더 포함하며,
    상기 제 1 클록 주파수는 상기 제 2 클록 주파수보다 더 높은,
    펄스 폭 변조 전력 변환기.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 PID 계수들의 제 2 세트의 복수의 비선형 이득 계수들 KP를 저장하고, 로드 트랜젼트 검출의 경우에 비선형 이득 Kp를 적응적으로 선택하기 위한 수단 및 상기 에러 신호의 이동 평균을 계산하기 위한 수단을 더 포함하는,
    펄스 폭 변조 전력 변환기.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 아날로그 디지털 변환기에 제 1 클록 주파수를 그리고 상기 펄스 폭 변조기에 제 2 클록 주파수를 제공하기 위한 수단 ― 상기 제 1 클록 주파수는 상기 제 2 클록 주파수보다 더 높음 ―, 및 상기 에러 신호의 이동 평균을 계산하기 위한 수단을 포함하는,
    펄스 폭 변조 전력 변환기.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 PID 계수들의 제 2 세트의 복수의 비선형 이득 계수들 KP를 저장하고, 로드 트랜젼트 검출의 경우에 비선형 이득 Kp를 적응적으로 선택하기 위한 수단, 상기 아날로그 디지털 변환기에 제 1 클록 주파수를 그리고 상기 펄스 폭 변조기에 제 2 클록 주파수를 제공하기 위한 수단 ― 상기 제 1 클록 주파수는 상기 제 2 클록 주파수보다 더 높음 ―, 및 상기 에러 신호의 이동 평균을 계산하기 위한 수단을 더 포함하는,
    펄스 폭 변조 전력 변환기.
  11. 전력 변환기를 위한 제어 방법으로서,
    출력 전압은 펄스 폭 변조 신호 및 입력 전압에 따라 생성되고;
    에러 신호는, 상기 출력 전압을 샘플링하고 상기 샘플링된 출력 전압과 출력 전압 기준의 차이를 계산함으로써 생성되며;
    펄스 폭 변조 신호의 듀티 사이클을 정의하는 듀티 비율은, PID 제어 알고리즘에 의해 결정되고;
    상기 펄스 폭 변조 신호는 상기 듀티 비율을 펄스 폭 변조기에 제공함으로써 생성되고;
    정상 상태 또는 로드 트랜젼트가 검출되고,
    PID 계수들의 제 1 세트는 정상 상태가 검출되는 경우에 선택되고, PID 계수들의 제 2 세트는 로드 트랜젼트가 검출되는 경우에 선택되며,
    정상 상태 또는 로드 트랜젼트를 검출하는 단계는, 상기 에러 신호를 모니터링하는 단계, 및 에러 신호 차이를 계산함으로써 상기 에러 신호의 각각의 값을 이전의 에러 신호의 값과 비교하는 단계를 포함하며,
    상기 듀티 비율과 이전의 듀티 비율의 듀티 비율 차이가 계산되며, 상기 펄스 폭 변조 신호의 오프-시간 동안 상기 듀티 비율 차이가 임계치를 초과하는 경우, 상기 펄스 폭 변조기는 새로운 펄스 폭 변조 기간을 시작하도록 트리거링되는,
    전력 변환기를 위한 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 에러 신호 차이를 계산함으로써 상기 에러 신호의 각각의 값을 이전의 에러 신호의 값과 비교하는 단계는, 상기 에러 신호의 2차 미분을 고려하는 단계를 포함하는,
    전력 변환기를 위한 제어 방법.
  13. 삭제
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    비선형 이득 KP는 로드 트랜젼트 검출의 경우에 선택되는,
    전력 변환기를 위한 제어 방법.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 출력 전압 및/또는 상기 에러 신호는 하나의 PWM 기간 내에서 복수의 에러 신호들을 샘플링함으로써 오버샘플링되는,
    전력 변환기를 위한 제어 방법.
  16. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    샘플링된 에러 신호의 이동 평균이 계산되는,
    전력 변환기를 위한 제어 방법.
  17. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    비선형 이득 KP는 로드 트랜젼트 검출의 경우에 선택되고, 상기 출력 전압 및/또는 상기 에러 신호는 하나의 PWM 기간 내에서 복수의 에러 신호들을 샘플링함으로써 오버샘플링되는,
    전력 변환기를 위한 제어 방법.
  18. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    비선형 이득 KP는 로드 트랜젼트 검출의 경우에 선택되고, 샘플링된 에러 신호의 이동 평균이 계산되는,
    전력 변환기를 위한 제어 방법.
  19. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 출력 전압 및/또는 상기 에러 신호는 하나의 PWM 기간 내에서 복수의 에러 신호들을 샘플링함으로써 오버샘플링되고, 샘플링된 에러 신호의 이동 평균이 계산되는,
    전력 변환기를 위한 제어 방법.
  20. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    비선형 이득 KP는 로드 트랜젼트 검출의 경우에 선택되고, 상기 출력 전압 및/또는 상기 에러 신호는 하나의 PWM 기간 내에서 복수의 에러 신호들을 샘플링함으로써 오버샘플링되며, 샘플링된 에러 신호의 이동 평균이 계산되는,
    전력 변환기를 위한 제어 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10038384B2 (en) * 2012-04-20 2018-07-31 Semiconductor Components Industries, Llc Control circuit for an inverter with small input capacitor
JP5438803B2 (ja) * 2012-06-28 2014-03-12 株式会社アドバンテスト 電源装置およびそれを用いた試験装置
CN105409103A (zh) 2013-07-03 2016-03-16 微电子中心德累斯顿有限公司 具有可配置的补偿器的dc-dc变换器
EP3754457A1 (en) 2019-06-19 2020-12-23 Infineon Technologies Austria AG Electric power converter
EP4217801A1 (en) * 2020-10-13 2023-08-02 Schneider Electric Systems USA, Inc. Adaptive pid gain for a zero order process
CN115333390A (zh) * 2022-08-16 2022-11-11 长沙航特电子科技有限公司 一种整流器的电流环控制方法、系统及可读存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020180410A1 (en) 2000-11-07 2002-12-05 Brooks Steven W. Switching regulator with transient recovery circuit
US20080252280A1 (en) 2007-04-10 2008-10-16 Aleksandar Prodic Continuous-time digital controller for high-frequency dc-dc converters
US20100001705A1 (en) 2008-07-04 2010-01-07 Nec Electronics Corporation Power controller for supplying power voltage to functional block

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5920600A (en) * 1995-09-18 1999-07-06 Oki Electric Industry Co., Ltd. Bit phase synchronizing circuitry for controlling phase and frequency, and PLL circuit therefor
JP2000022249A (ja) * 1998-06-29 2000-01-21 Meidensha Corp パルス電源装置
JP4505918B2 (ja) 2000-01-31 2010-07-21 栗田工業株式会社 水質評価用基板の保持容器
US20020194516A1 (en) 2001-06-13 2002-12-19 Muratov Volodymyr A. Apparatus for setting output power levels of integrated PWM controller
US6883318B2 (en) * 2002-07-26 2005-04-26 Detroit Diesel Corporation Method of controlling an internal combustion engine
US6967851B2 (en) * 2003-12-15 2005-11-22 System General Corp. Apparatus for reducing the power consumption of a PFC-PWM power converter
US7038438B2 (en) * 2004-01-29 2006-05-02 Enpirion, Inc. Controller for a power converter and a method of controlling a switch thereof
US7088598B2 (en) * 2004-04-02 2006-08-08 System General Corp. Power-mode control circuitry for power converters
TWI285018B (en) 2005-05-31 2007-08-01 Richtek Technology Corp A switching regulator capable of automatically entering and exiting pulse skipping mode
CN2870295Y (zh) 2005-10-31 2007-02-14 华中科技大学 瞬时电压pid模拟控制的逆变电源
US7639518B2 (en) 2006-04-26 2009-12-29 Nissan Motor Co., Ltd. Device and method for controlling power converting device
US7570037B2 (en) * 2006-11-17 2009-08-04 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Hybrid control methods for digital pulse width modulator (DPWM)
US7710095B2 (en) 2007-05-22 2010-05-04 System General Corporation Power converter having PWM controller for maximum output power compensation
JP2009181242A (ja) * 2008-01-29 2009-08-13 Panasonic Corp デジタルｐｉｄ制御装置
US8319486B2 (en) * 2008-06-13 2012-11-27 The Regents Of The University Of Colorado Method, apparatus and system for extended switched-mode controller
US8237700B2 (en) * 2009-11-25 2012-08-07 Freescale Semiconductor, Inc. Synchronized phase-shifted pulse width modulation signal generation
US9490792B2 (en) * 2010-02-10 2016-11-08 Freescale Semiconductor, Inc. Pulse width modulation with effective high duty resolution

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020180410A1 (en) 2000-11-07 2002-12-05 Brooks Steven W. Switching regulator with transient recovery circuit
US20080252280A1 (en) 2007-04-10 2008-10-16 Aleksandar Prodic Continuous-time digital controller for high-frequency dc-dc converters
US20100001705A1 (en) 2008-07-04 2010-01-07 Nec Electronics Corporation Power controller for supplying power voltage to functional block

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