TWI542133B - 切換模式電力供應器及用於切換模式電力供應器操作之使用者可組態最佳化之方法 - Google Patents

切換模式電力供應器及用於切換模式電力供應器操作之使用者可組態最佳化之方法 Download PDF

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Description

切換模式電力供應器及用於切換模式電力供應器操作之使用者可組態最佳化之方法
本發明係關於切換模式電力供應器，且更特定言之係關於一切換模式電力供應器(SMPS)中之效率最佳化、經校準無感測器電力/能量轉換。
同步降壓切換模式電力轉換器係一種用於切換模式電力供應器(SMPS)應用之常用拓撲。該SMPS拓撲由於其之高效率、小尺寸及輕重量獲得更廣泛的接受度。然而，隨著一SMPS之尺寸之減小，自其之熱消散/移除變得更有問題。即使一SMPS之典型效率可為90%，然仍有由SMPS使用之能量的剩餘10%變為廢熱。此外，僅對於一單一負載條件最佳化該SMPS之高效率。然而，在現實世界的應用中，電力利用負載可在一寬範圍中變化，且該等負載上的相關SMPS效率亦在一寬範圍中變化。該SMPS拓撲中之電流感測可具有挑戰性且必須在設計中克服。瞭解或監測注入至負載中的電流可對電力轉換器提供保護且可在其之封閉迴路控制期間改良動態效能。
SMPS中的電感器用於在切換循環之一部分期間儲存能量。該SMPS電感器之電特性(諸如，電感係數及磁飽和值)可廣泛變化。該等電感器特性之容差因溫度及/或電壓而異，因此SMPS系統必須「超規格設計」以能對最壞情況條件最佳化SMPS系統效率。此外，自一SMPS至另一SMPS之電感器電流及不同負載電流之精確量測變得有問題。精確校準與一多相SMPS系統之電感器相關聯之電感電流感測電路之能力將改良動態效能且對該多相SMPS系統之多個相位轉換器消除熱點。此外，與該SMPS系統通訊之能力允許用於監測操作參數、執行診斷及改變操作目標。
因此，需要一較高效能電力/能量轉換切換模式電力供應器(SMPS)，其維持用於大體上所有負載條件之改良效率且能與一主機系統通訊使得在該SMPS中可監測操作參數、可執行診斷且可改變操作目標。此可藉由調適該SMPS系統操作參數以藉由將一微控制器、一串列通訊介面、PWM數位電路及類比電路整合至一單一積體電路中而最佳化效率、移除熱點及隔離故障，藉此減少先前技術SMPS系統所需之外部連接、矽晶粒面積及積體電路封裝之數量之一智慧型脈寬調變(PWM)控制器而完成。藉此容許較小的印刷電路板空間及較少的外部組件以較低成本製造且具有該SMPS系統之改良可靠性及撓性。
可用於大體上所有負載條件之此等改良效率可藉由組合智慧型控制及使用下文中更完全描述之具有經校準無感測器之回饋技術之脈寬調變(PWM)而達成。根據本發明之教示，該智慧型SMPS控制器可經程式化以在該SMPS之大體上所有負載條件下對所有操作參數(例如，切換頻率、切換之間的延遲時間、驅動能力等)最佳化SMPS效率。與該SMPS系統通訊之能力允許用於監測操作參數、執行診斷及改變操作目標。
根據本發明之一特定實例實施例，一切換模式電力供應器(SMPS)包括：耦合至一電壓源之至少一電力開關；耦合至該至少一電力開關之一電力電感器；耦合至該電力電感器之一負載側之一濾波電容器，該負載側提供該SMPS之一經調節之電壓輸出；及耦合至該電壓源、該至少一電力開關、該電力電感器及該SMPS之經調節之電壓輸出之一SMPS控制器，其中該SMPS控制器包括：耦合至該至少一電力開關之至少一驅動器；具有耦合至該至少一驅動器且控制該至少一驅動器之一脈寬調變(PWM)產生器；具有一記憶體之一數位處理器，該數位處理器耦合至該PWM產生器且在其操作期間對該PWM產生器提供操作參數；用於比較該經調節之輸出電壓與一參考電壓之一電壓比較電路，其中該電壓比較電路產生表示該經調節之輸出電壓與該參考電壓之間的一差異之一誤差信號，及其中該誤差信號耦合至該PWM產生器之一誤差輸入；及耦合至該電力電感器之一無感測器之可調諧互補濾波器，其中該無感測器之可調諧互補濾波器量測流過該電力電感器之電流且對該數位處理器提供表示流經該電力電感器之電流之一電壓輸出；及耦合至該數位處理器以用於對該SMPS提供使用者可組態操作參數之一通訊介面；其中該數位處理器藉由對用於該SMPS之所有操作條件之SMPS控制器提供操作參數而最佳化該SMPS之操作。
根據本發明之另一特定實例實施例，一種用於使用者可組態最佳化一切換模式電力供應器(SMPS)之操作之方法包括如下步驟：提供耦合至一電壓源之至少一電力開關；提供耦合至該至少一電力開關之一電力電感器；提供耦合至該電力電感器之一負載側之一濾波電容器，該負載側提供來自該SMPS之一經調節之電壓；及提供一SMPS控制器，其中該SMPS控制器促進：將至少一驅動器耦合至該至少一電力開關；以一脈寬調變(PWM)產生器控制該至少一驅動器；以一電壓比較電路比較來自該SMPS之經調節之電壓與一參考電壓；以該電壓比較電路產生表示該經調節之電壓與該參考電壓之間的一差異之一電壓誤差信號；將該電壓誤差信號耦合至該PWM產生器；以耦合至該電力電感器之一無感測器之可調諧互補濾波器量測流過該電力電感器之電流；以該無感測器之可調諧互補濾波器提供表示流經該電力電感器之電流之一電流輸出信號；提供具有一記憶體之一數位處理器，其中將該電壓誤差信號及該電流輸出信號耦合至該數位處理器之輸入及該數位處理器控制該PWM產生器以基於該電流輸出信號及電壓誤差信號調整操作參數；及提供耦合至該數位處理器之一通訊介面用於對該SMPS供應使用者可組態操作參數。
本發明之一更完全理解可藉由參考結合附圖之以下描述而獲取。
雖然本發明可具有多種修改及替换形式，其特定實例實施例已顯示於圖式中且將於本文中予以詳細描述。然而應瞭解，本文之特定實例實施例之描述並非意欲將本發明限制於本文所揭示之特定形式，恰相反，本發明係欲涵蓋如隨附申請專利範圍所定義之所有修改及等效物。
現在參考圖式，其示意繪示特定實例實施例之該等細節。在該等圖式中相同元件將由相同數字代表，且相似元件將由具有一不同小寫字母尾碼之相同數字代表。
在一般意義上，一電力轉換器可定義為在一連續基礎上將一種形式之能量轉換成另一形式之一裝置。此一電力系統內的能量之任意儲存或損失在其執行其轉換功能時通常與能量轉化之程序相同。存在可提供具有不同程度之成本、可靠性、複雜性及效率之此一功能之許多類型之裝置。
用於電力轉換之機構可採用許多基本形式，諸如，實質上為機械處理、電處理或化學處理之該等形式。本文之焦點在於使用一限定組之組件(其包含電感器、電容器、變壓器、開關及電阻器)以電氣方式執行及以一動態方式執行能量轉化之電力轉換器。如何連接此等電路組件係由所需電力轉化而判定。電阻器引入非所需電力損失。由於高效率通常為大多數應用中的一最重要的需求，故電阻電路元件應在一主要電力控制路徑中被避免或最小化。僅在少數情況中及出於非常特定原因，才將消耗電力之電阻引入至該主要電力控制路徑中。在輔助電路中(諸如，整體系統之定序、監測及控制電子器件)，高值電阻器為常見的，因為其等之損失貢獻通常不明顯。
參考圖1，其描繪一基本電壓調節器系統之一示意方塊圖。如所展示之一電力系統102(例如，一基本切換模式電力轉換器)，其中將一未受控制之電壓(或電流，或電力)源之一輸入施加至該電力系統102之輸入，期望輸出處的電壓(或電流，或電力)將受到良好的控制。控制該輸出之基礎係在於將其與某種參考形式比較，且該輸出與該參考之間的任何偏差成為一誤差。在一受回饋控制之系統中，負回饋係用於減小此誤差至一可接受值，該系統需要儘可能接近於零之誤差。其通常期望快速減小該誤差，但回饋控制之本質為在系統回應與系統穩定性之間的取捨。回饋網路越靈敏，不穩定性之風險變得越大。
在此點上，應提及，有另一種控制方法：前饋。藉由前饋控制，一控制信號可回應於一輸入變化或擾動而直接形成。由於不涉及輸出感測，故前饋的精確度比回饋的精確度低，然而，不存在因等待待形成之一輸出誤差信號之延時，且前饋控制不會引起不穩定性。應明白，前饋控制通常不足以作為用於一電壓調節器之唯一控制方法，但其經常與回饋一起使用以改良一調節器對動態輸入變化之回應。
參考圖2，其描繪圖1中所展示之電壓調節器系統之一更詳細示意方塊圖。該電力系統102已分成兩個組塊：電力電路206及控制電路208。該電力電路206處置電力系統負載電流，且通常為大型、穩固的並且可經受較寬溫度波動。該電力電路206切換功能在定義上為大信號現象，在 大多數穩定度分析中通常模擬為具有一作用時間循環之僅一雙態開關。輸出濾波器(未展示)亦被視為該電力電路206之一部分，但亦可視為一線性組塊。該控制電路208通常將由一增益組塊、一誤差放大器及用於定義該等電力開關之作用時間循環之一脈寬調變器組成。根據本發明之教示，該控制電路208係經最佳化以回應於該電力系統102中的干擾同時維持一所需輸出電壓VOUT。
參考圖3，其描繪根據本發明之一特定實例實施例實施為一切換模式電力供應器(SMPS)之圖2中所展示之電力電路之一示意圖。該SMPS之電力電路206可包括一電源320(例如，電池)、一電力電感器312、分別為高開關316及低開關318(例如，電力場效應電晶體)、用於使來自所需直流電(DC)輸出之一交流電(AC)漣波平滑之一負載電容器310，及一啟動電壓電容器314。該電力電路206連接至如圖4中所展示並且於下文中予以更完全描述之控制電路208且受該控制電路208控制。
參考圖4，其描繪根據本發明之特定實例實施例之圖2中所展示之控制電路之一更詳細示意方塊圖。該控制電路208連接至圖3中所展示之電力電路206且包括具有記憶體之一數位處理器462(例如，微控制器)；藉由功能組塊464所表示之具有無作用帶邏輯之高及低切換驅動器；偏壓產生器、電流及電壓參考電路466；欠電壓及過電壓偵測器456；一PWM產生器458；一過電流偵測器454；一電壓比較電路452、一無感測器電感電流量測電路450及一通訊介面460。該PWM產生器458可為用於供應PWM控制脈衝至該等高及低切換驅動器464之一類比或數位設計之任一者。
將該功能組塊464之高及低切換驅動器耦合至該高開關316及該低開關318且控制何時接通及斷開該高開關316及該低開關318。除了該功能組塊464之無作用帶邏輯防止該高開關316及該低開關318同時接通外，較佳地，在斷開該高開關316及該低開關318兩者之情況下亦有一無作用帶。該PWM產生器458控制何時將該電力電感器312耦合至該電源320且控制藉由該電源320對該電力電感器312充電時間的長短。
該啟動電壓電容器314將電力供應至該切換驅動器464之高側部分及該偏壓產生器、電流及電壓參考電路466。該偏壓產生器、電流及電壓參考電路466將準確的電流及電壓參考值供應至該等電流及電壓電路452、454及456。該電壓比較電路452量測輸出電壓且將其與來自該電壓參考電路466之一參考電壓VREF相比較。將來自該電壓比較電路452之一誤差信號(其表示一所需電壓值與該實際輸出電壓值之間的差異)施加至該PWM產生器458之一誤差輸入，其中該PWM產生器458調整其脈衝波形輸出以最小化該差異(封閉迴路回饋，見圖1)。針對非所要(例如，異常)條件，該過電流偵測器454監測至該電力電感器312之電流，及該欠電壓及過電壓偵測器456監測至該SMPS之輸入電壓，例如，電感器電流超過可容許的設計限制，輸入電壓高於或低於一設計操作輸入電壓範圍。該無感測器之電感器電流量測電路450無損地量測SMPS電力電感器電流且將該所量測之電流值供應至該PWM產生器458及該數位處理器462。該無感測器之電感器電流量測電路450之操作展示於圖5及圖6中且於下文中予以更完全描述。
在一特定實例實施例(圖5)中，可藉由利用包括一運算跨導放大器(OTA)、一可變電阻器及一可變電容器之一可調諧濾波器而將該無感測器之電感器電流量測電路450實施為一相配互補濾波器。在另一特定實例實施例中，已添加組態為一緩衝器之一運算放大器及一可變電阻器，其提供獨立增益及極點位置調整(圖6)。該通訊介面460可用於與一主機系統通訊以用於監測該SMPS之操作參數，例如，電流、電壓、效率、操作溫度、診斷等。此外，該通訊介面460可在其操作期間用於改變該SMPS之操作參數(目標)。
參考圖5，其描繪根據本發明之一特定實例實施例用於無損量測SMPS之電力電感器電流之一電路之一示意圖。一可調諧互補濾波器電感器電流量測電路包括一運算跨導放大器(OTA)522、一可變電阻器524及一可變電容器526。該OTA 522被組態為一電壓可變積分器且係用作為一階低通濾波器(見圖7及圖8)。此積分器之轉移函數為：
VO/(VI1-VI2)=gm/(s*CF)
展示於圖5中的該OTA 522具有一可調整極點頻率及可調整DC增益。藉由該電容器526(CF)及該電阻器524(RF)調整該極點頻率；且藉由該電阻器524(RF)調整該DC增益。圖5中所展示之濾波器之轉移函數係藉由以下表示：
VO/(VI1-VI2)=(gm*RF)/(s*RF*CF+1)
如自該轉移函數所提及，該DC增益等於gm*RF；及該極點頻率等於1/(2π*RF*CF)Hz。不可獨立調整該極點頻率及DC增益。
參考圖6，其描繪根據本發明之另一特定實例實施例用於無損量測SMPS之電力電感器電流之一電路之一示意圖。一可調諧互補濾波器電感電流量測電路包括一運算跨導放大器(OTA)522、一可變電阻器624、組態為一緩衝器之一運算放大器628、一可變電阻器630及一可變電容器526。該OTA 522被組態為具有一寬頻寬之一電壓可變輸入增益級。該運算放大器628自單極低通濾波器去耦該輸入增益級。可藉由改變該電阻器624(RF)及/或該電容器526(CF)而調整該極點頻率，且後續可藉由改變該可變電阻器630(RG)而調整該DC增益。圖6中所展示之濾波器之轉移函數藉由以下表示：
VO/(VI1-VI2)=(gm*RG)/(s*RF*CF+1)
如自該轉移函數所提及，該DC增益等於gm*RG；及該極點頻率等於1/(2π*RF*CF) Hz。可獨立調整該極點頻率及DC增益。
圖5及圖6中所展示之可調諧互補濾波器可經調整(例如，調諧)以與L/RL零相配，及經增益調整以放大感測電流信號至一所需電壓位準。該等可調諧互補濾波器可經進一步內電路調整以顯著減少組件容差之效應。該等可調諧互補濾波器可經即時調整以適於改變SMPS之操作條件。該等可調諧互補濾波器可用於精確量測流過該電力電感器312之電流以在所有操作條件下用於該SMPS之準確地封閉迴路控制，使得可透過PWM產生器458藉由數位處理器462最大化該SMPS效率。上文所描述之無感測器之電感電流量測電路450亦可用於監測流過電力電感器之過電流，因此取代分離之過電流偵測器454之一消除。
精確地量測流過SMPS電力電感器312之電流而未浪費電力之圖5及圖6中所展示之無損電流量測電路在所有操作條件下為高度精確，且具有彈性並且以一低成本實施於一混合信號積體電路208(圖4)中。
參考圖7，其描繪圖5及圖6中所展示之電路之極點頻率調整之一圖表。
參考圖8，其描繪圖5及圖6中所展示之電路之DC增益調整之一圖表。
參考圖9，其描繪使用圖5及圖6中所展示之可調諧互補濾波器之特定實例實施例控制一SMPS系統之一混合信號積體電路裝置之一示意方塊圖。該混合信號積體電路裝置902(例如，在具有外部電連接之一積體電路封裝中)包括一SMPS控制器904、電力電晶體驅動器906(例如，圖4之功能組塊464)、一微控制器908(例如，數位處理器)及相關記憶體910(可為該微控制器908之一部分)、一OTA 622、一運算放大器728、一DC增益設定電阻器730、一極點頻率設定電阻器624及一極點頻率設定電容器626。該SMPS控制器904可產生一脈寬調變(PWM)、脈衝頻率調變(PFM)、脈衝密度調變(PDM)等信號以控制將電力控制信號提供至該SMPS之電力MOSFET開關316及318之電力電晶體驅動器906。該SMPS控制器904監測電壓調節輸出電壓VOUT及來自包括OTA 622、運算放大器728、可變電阻器624及730及調諧電容器626之可調諧互補濾波器之經量測之電感器電流信號VO。
連接該OTA 622、運算放大器728、可變電阻器624及730以及調諧電容器626且如下文更完全描述而操作。該微控制器908可控制該等可變電阻器624及730，以及設定該SMPS控制器904之參數(虛線表示控制信號)。其可預期及在本發明之範疇內，該微控制器908可執行與該SMPS控制器904相同之功能且代替該SMPS控制器904。該微控制器908具有類比輸入及類比轉數位轉換電路(未展示)。用於該混合信號積體電路裝置902之一操作程式可儲存於與該微控制器908相關聯之記憶體910中。一額外電容器626a可添加至該混合信號積體電路裝置902之外部且與該內部電容器626並聯。該微控制器908可控制該電容器626之電容值，且結合控制該等可變電阻器624及730。藉由該微控制器908控制該電容器626及/或可變電阻器624及730容許即時地動態調諧可調諧互補濾波器之增益及/或極點頻率以在改變該SMPS之操作條件下最佳化電流量測。根據本發明之教示，該可調諧互補濾波器實施方案亦可應用於(但不限於)切換模式電力轉換器(例如，SMPS)、無刷直流馬達等。
雖然本發明之實施例已參考本發明之實例實施例而描繪、描述及定義，但是此等參考不意味對本發明之一限制，且不應推斷出此限制。所揭示之標的可在形式及功能上存在相當多的修改、替代及等效物，如熟習相關技術及獲益於本發明之普通技術者所瞭解。本發明之所描繪及描述之實施例僅為實例，並非本發明之範疇之詳盡內容。
102‧‧‧電力系統
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312‧‧‧電力電感器
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622‧‧‧運算跨導放大器
624‧‧‧可變電阻器/極點頻率設定電阻器
626‧‧‧調諧電容器/極點頻率設定電容器/內部電容器
626a‧‧‧電容器
628‧‧‧運算放大器
630‧‧‧可變電阻器
728‧‧‧運算放大器
730‧‧‧可變電阻器/DC增益設定電阻器
902‧‧‧混合信號積體電路裝置
904‧‧‧SMPS控制器
906‧‧‧電力電晶體驅動器
908‧‧‧微控制器
910‧‧‧記憶體
CF‧‧‧電容器
RG‧‧‧電阻器
RF‧‧‧電阻器
VO‧‧‧經量測之電感器電流信號
VOUT‧‧‧輸出電壓
VREF‧‧‧參考電壓
圖1繪示一基本電壓調節器系統之一示意方塊圖；
圖2繪示圖1中所展示之電壓調節器之一更詳細示意方塊圖；
圖3繪示根據本發明之一特定實例實施例實施為一切換模式電力供應器(SMPS)之圖2中所展示之電力電路之一示意圖；
圖4繪示根據本發明之特定實例實施例之圖2中所展示之控制電路之一更詳細示意方塊圖；
圖5繪示根據本發明之一特定實例實施例用於無損量測一SMPS之電感器電流之一電路之一示意圖；
圖6繪示根據本發明之另一特定實例實施例之用於無損量測一SMPS之電感器電流之一電路之一示意圖；
圖7繪示圖5及圖6中所展示之電路之極點頻率調整之一圖表；
圖8繪示圖5及圖6中所展示之電路之DC增益調整之一圖表；及圖9繪示使用圖5及圖6中所展示之可調諧互補濾波器之特定實例實施例控制一SMPS系統之一混合信號積體電路裝置之一示意方塊圖。
206．．．電力電路
310．．．負載電容器
312．．．電力電感器
314．．．啟動電壓電容器
316．．．高開關/電力MOSFET開關
318．．．低開關/電力MOSFET開關
320．．．電源
VOUT．．．輸出電壓

Claims (18)

  1. 一種切換模式電力供應器(SMPS)，該SMPS包括：至少一電力開關，其耦合至一電壓源；一電力電感器，其耦合至該至少一電力開關；一濾波電容器，其耦合至該電力電感器之一負載側，該負載側提供該SMPS之一經調節之輸出電壓；及一SMPS控制器，其耦合至該電壓源、該至少一電力開關、該電力電感器及該SMPS之該經調節之輸出電壓，其中該SMPS控制器包括：至少一驅動器，其耦合至該至少一電力開關；一脈寬調變(PWM)產生器，其具有耦合至該至少一驅動器之一輸出且控制該至少一驅動器；一數位處理器，其具有一記憶體，該數位處理器耦合至該PWM產生器且在其操作期間對該PWM產生器提供操作參數；一電壓比較電路，其用於比較該經調節之輸出電壓與一參考電壓，其中該電壓比較電路產生表示該經調節之輸出電壓與該參考電壓之間的一差異之一誤差信號，且其中該誤差信號耦合至該PWM產生器之一誤差輸入；一無感測器之可調諧互補濾波器，其耦合至該電力電感器，其中該無感測器之可調諧互補濾波器量測流過該電力電感器之電流且對該數位處理器提供表示流經該電力電感器之電流之一電壓輸出，其中該無感測 器之可調諧互補濾波器包括：一運算跨導放大器(OTA)，其具有耦合至在其之該至少一電力開關側上的該電力電感器之一第一輸入、耦合至該電力電感器之一負載側之一第二輸入、及一電流輸出；一可調整電阻器，其耦合於該OTA之該電流輸出與該電壓源之一回線之間；及一調諧電容器，其耦合於該OTA之該電流輸出與該電壓源之該回線之間；其中來自該可調諧互補濾波器之該電壓輸出在該OTA之該電流輸出及該可調整電阻器之一共同節點處為可用；及一通訊介面，其耦合至該數位處理器以用於對該SMPS提供使用者可組態操作參數；其中該數位處理器藉由對該SMPS控制器提供用於該SMPS之所有操作條件之操作參數而最佳化該SMPS之操作。
  2. 如請求項1之SMPS，其中該通訊介面進一步包括對一使用者提供該SMPS之監測及狀態。
  3. 如請求項1之SMPS，其中該可調諧互補濾波器之一極點頻率係藉由改變該可調整電阻器之一電阻而調整以與該電力電感器之一零頻率相配。
  4. 如請求項1之SMPS，其中該可調諧互補濾波器之一極點頻率係藉由改變該調諧電容器之一電容而調整以與該電 力電感器之一零頻率相配。
  5. 如請求項1之SMPS，其中該無感測器之可調諧互補濾波器包括：一運算放大器，其組態為一緩衝放大器且具有耦合至該OTA之該電流輸出之一輸入；一第二可調整電阻器，其具有耦合至該運算放大器之一輸出之一第一端；及一第二調諧電容器，其耦合於該第二可調整電阻器之一第二端與該電壓源之該回線之間；其中來自該無感測器之可調諧互補濾波器之該電壓輸出在該第二可調整電阻器之該第二端處為可用。
  6. 如請求項5之SMPS，其中該可調諧互補濾波器之一極點頻率係藉由改變該第二可調整電阻器之一電阻而調整以與該電力電感器之一零頻率相配。
  7. 如請求項5之SMPS，其中該可調諧互補濾波器之一極點頻率係藉由改變該調諧電容器之一電容而調整以與該電力電感器之一零頻率相配。
  8. 如請求項1之SMPS，其中該SMPS控制器為製作於一積體電路晶粒上的一混合信號積體電路。
  9. 如請求項1之SMPS，其中該SMPS控制器進一步包括：一過電流偵測電路，其具有耦合至該數位處理器之一過電流偵測輸出；一欠電壓及過電壓偵測電路，其具有耦合至該數位處理器之一欠電壓或過電壓偵測輸出；及 一偏壓產生器、及電流與電壓參考。
  10. 如請求項9之SMPS，其中該SMPS控制器為製作於一積體電路晶粒上的一混合信號積體電路。
  11. 如請求項9之SMPS，其中該SMPS控制器積體電路晶粒封裝於具有外部電連接之一積體電路封裝中。
  12. 如請求項1之SMPS，其進一步包括耦合至該調諧電容器之一外部調諧電容器。
  13. 一種用於使用者可組態最佳化一切換模式電力供應器(SMPS)操作之方法，該方法包括下列步驟：提供耦合至一電壓源之至少一電力開關；提供耦合至該至少一電力開關之一電力電感器；提供耦合至該電力電感器之一負載側之一濾波電容器，該負載側提供來自該SMPS之一經調節之電壓；及提供一SMPS控制器，其中該SMPS控制器包括下列步驟：將至少一驅動器耦合至該至少一電力開關，以一脈寬調變(PWM)產生器控制該至少一驅動器，以一電壓比較電路比較來自該SMPS之該經調節之電壓與一參考電壓，以該電壓比較電路產生表示該經調節之電壓與該參考電壓之間的一差異之一電壓誤差信號，將該電壓誤差信號耦合至該PWM產生器，以耦合至該電力電感器之一無感測器之可調諧互補濾波器量測流過該電力電感器之電流，其中該無感測 器之可調諧互補濾波器包括：一運算跨導放大器(OTA)，其具有耦合至在其之該至少一電力開關側上的該電力電感器之一第一輸入、耦合至該電力電感器之一負載側之一第二輸入、及一電流輸出；一可調整電阻器，其耦合於該OTA之該電流輸出與該電壓源之一回線之間；及一調諧電容器，其耦合於該OTA之該電流輸出與該電壓源之該回線之間；其中來自該可調諧互補濾波器之該電壓輸出在該OTA之該電流輸出及該可調整電阻器之一共同節點處為可用；以該無感測器之可調諧互補濾波器提供表示流經該電力電感器之電流之一電流輸出信號，提供具有一記憶體之一數位處理器，其中該電壓誤差信號及該電流輸出信號耦合至該數位處理器之輸入，且該數位處理器控制該PWM產生器以基於該電流輸出信號及電壓誤差信號調整操作參數；及提供一通訊介面，其耦合至該數位處理器以對該SMPS供應使用者可組態操作參數。
  14. 如請求項13之方法，其進一步包括藉由該通訊介面對一使用者提供該SMPS之監測及狀態之步驟。
  15. 如請求項13之方法，其中調整該等操作參數之該步驟進一步包括：最佳化用於該SMPS之所有操作條件之該 SMPS之操作之步驟。
  16. 如請求項13之方法，其進一步包括調整該可調諧互補濾波器之一極點頻率同時量測流過該電力電感器之電流之步驟。
  17. 一種用於最佳化一切換模式電力供應器(SMPS)操作之方法，該方法包括下列步驟：提供耦合至一電壓源之一第一電力開關；提供耦合於該第一電力開關與一電壓源回線之間的一第二電力開關；提供耦合至該第一電力開關與該第二電力開關之一電力電感器；提供耦合至該電力電感器之一負載側之一濾波電容器，該負載側提供來自該SMPS之一經調節之電壓；及提供一SMPS控制器，其中該SMPS控制器包括下列步驟：以一第一驅動器驅動該第一電力開關，以一第二驅動器驅動該第二電力開關，以分別來自一脈寬調變(PWM)產生器之第一PWM信號與第二PWM信號來控制該第一驅動器與該第二驅動器，以一電壓比較電路比較來自該SMPS之該經調節之電壓與一參考電壓，以該電壓比較電路產生表示該經調節之電壓與該參考電壓之間的一差異之一電壓誤差信號， 將該電壓誤差信號耦合至該PWM產生器，以耦合至該電力電感器之一無感測器之可調諧互補濾波器來量測流過該電力電感器之電流，其中該無感測器之可調諧互補濾波器包括：一運算跨導放大器(OTA)，其具有耦合至在其之該至少一電力開關側上的該電力電感器之一第一輸入、耦合至該電力電感器之一負載側之一第二輸入、及一電流輸出；一可調整電阻器，其耦合於該OTA之該電流輸出與該電壓源之一回線之間；及一調諧電容器，其耦合於該OTA之該電流輸出與該電壓源之該回線之間；其中來自該可調諧互補濾波器之該電壓輸出在該OTA之該電流輸出及該可調整電阻器之一共同節點處為可用；以該無感測器之可調諧互補濾波器提供表示流經該電力電感器之電流之一電流輸出信號，提供具有一記憶體之一數位處理器，其中該電壓誤差信號及該電流輸出信號耦合至該數位處理器之輸入，且該數位處理器控制該PWM產生器以基於該電流輸出信號及電壓誤差信號調整操作參數；及提供一通訊介面，其耦合至該數位處理器以對該SMPS供應使用者可組態操作參數。
  18. 如請求項17之方法，其中該PWM產生器之該等操作參數 係選自由下列所組成之群組中之一個或多個：該第一PWM信號與該第二PWM信號之脈衝之通電時間(on times)比例、至該第一電力開關與該第二電力開關之驅動電流、在該第一電力開關與該第二電力開關之通電時間之間的斷電時間(off times)以及每秒之PWM脈衝率(頻率)。
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