TWI548182B - 用於調適性暫態控制之方法，電源系統及電腦可讀式儲存硬體 - Google Patents

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Description

用於調適性暫態控制之方法，電源系統及電腦可讀式儲存硬體
本申請案係有關並主張較早申請之美國臨時專利申請案序號61/560,125，案名為「使用脈衝頻率調變之數位控制」，Attorney Docket No.CHL11-05(ID-2011-11-03)，申請日為2011年十一月15日，其完整教導被併入於此以供參考。
習知的多相位交錯VRM(壓力調節器模組)拓樸通常包括二或更多電力轉換器。電力轉換器可被彼此並聯地操作以供電給一相應負載。
例如，諸如所謂同步降壓轉換器(buck converter)之習知VRM的典型架構包括一或更多電力轉換器相位。各電力轉換器相位可包括一電感器、高側開關、及低側開關。與降壓轉換器關聯之控制電路重複地脈動高側開關ON以從電源傳遞電力通過處於該些相位之一或更多電感器而至動態負載。控制電路重複地脈動低側開關ON以從電感器之一節點提供低阻抗至接地，以防止降壓轉換器之輸出上的過電壓狀況。因此，電感器中所儲存之能量在當高側開關為ON時之時間期間增加並在當低側開關為ON時之時間期間減少。於切換操作期間，電感器從輸入轉移能量至轉換器之輸出。
習知PID控制電路已被實施以產生信號來控制一或更 多電力轉換器相位。通常，習知PID控制電路通常包括三個分離的恆定參數，其包括比例值(例如，P成分)、整數值(例如，I成分)、及導數值(例如，D成分)。P成分指示目前錯誤；I成分為過去錯誤之累積；而D成分為未來錯誤之預測。這三個成分之加權總和可被使用為輸入以控制電源中之一或更多相位。
諸如以上所討論之習知應用可苦於數項不足。例如，習知電源對於電流需求之大改變通常無法提供足夠快速的回應。例如，假如習知電源輸出50安培的電流以供電給負載，且該負載立即改變並僅需2安培，則習知電源可能不慎地產生一具有超出可容忍範圍之大小的輸出電壓。於此一例子中，由該輸出電壓所供電之裝置可能受損。
反之，假如習知電源輸出2安培的電流以供電給負載，且該負載立刻需要50安培，則習知電源可能無法產生足夠的輸出電流以防輸出電壓由於過度電流耗損而下降低於或超出可容忍範圍。因此，由該輸出電壓所供電之裝置可能由於較高的電流耗損及該輸出電壓之大小的相應下降而關閉。
當切換週期保持恆定時，用以調節輸出電壓之大小的習知脈寬調變(PWM)對於瞬變電流(transients)不是非常敏感的。習知PID控制電路無法被直接地使用於PFM(脈衝頻率調變)，因為PFM是一種非線性控制程 序。
相較於習知技術，文中之實施例係脫離習知的應用。例如，文中之實施例包括新穎的電源控制電路以調整控制信號。
更明確地，電源系統包括PID控制電路、信號成型電路、及PWM控制電路。PID控制電路至少部分地根據該電源系統之誤差電壓以產生一信號。信號成型電路接收從該PID控制電路輸出之該信號並將該信號轉換為線性控制信號。於非暫態負載情況期間，PWM控制電路利用從該信號成型電路所輸出之該線性控制信號以調整由該PID控制電路所產生之電源控制信號的切換週期。於進一步實施例中，該電源控制信號之該切換週期在該非暫態情況期間被維持於一所欲的範圍內。於暫態情況期間，該PID控制電路之設定被修改以提供較快的回應。此外，於暫態情況期間，該電源控制信號之該切換週期可被調整超出所欲的頻率範圍。
依據進一步實施例，電源系統切換控制該於信號成型電路於多重模式之間。在第一模式下，於其中該誤差電壓之斜率低於斜率臨限值的非暫態情況期間，該電源系統係控制該信號成型電路以將由該PID控制電路所產生之信號轉換為線性控制信號。在第二模式下，於其中該誤差電壓之斜率高於斜率臨限值的暫態情況期間，該電源系統係控制該信號成型電路以將由該PID控制電路所產生之該信號轉換為非線性控制信號。
在暫態模式下，控制該信號成型電路可進一步包括實施該信號成型電路中之成型函數以將該線性控制信號轉換為非線性控制信號。例如，於一實施例中，從該PID控制電路所接收之該信號的大小可由X之值表示。該信號成型電路將從該PID控制電路所接收之該信號轉換為該線性控制信號包含將由該信號成型電路所輸出之該線性控制信號產生為X/(1+X)之大小。該信號成型電路可將該值X/(1+X)乘以S>1之值，以將該線性信號X/(1+X)轉換為非線性信號。於該非暫態模式期間，該信號成型電路將該值X/(1+X)乘以S=1。於此例子中，該線性控制信號X/(1+X)被用以取得電源切換頻率之設定。
為了節省控制電路之成本及/或尺寸，文中之一實施例包括實施線性化器電路為多重片段線性函數以將從該PID控制電路所接收之信號轉換為該線性控制信號。
於又進一步實施例中，於非暫態負載情況期間，該PID控制電路係操作在非旁通模式，其中該PID控制電路之D成分路徑和P成分路徑兩者均包括一過濾該誤差電壓之主要過濾器(例如，包括一或更多極點之過濾器)。回應於至少部分地根據該誤差電壓之改變而檢測一暫態情況，該PID控制電路切換至旁通模式下之操作，其中該PID控制電路中之該D成分路徑和該P成分路徑旁通該主要過濾器。因此，回應於檢測該誤差電壓之改變或者暫態情況，文中之實施例可包括調整其過濾該PID控制電路中之P成分路徑及/或D成分路徑中的該誤差電壓之帶寬。
依據又進一步實施例，該PID控制電路中之一或更多增益係數可根據該誤差電壓而被調整。例如，該電源系統可包括一監督該誤差電壓之監督器電路。該監督器電路可組態成根據該誤差電壓之狀態以起始調整該PID控制電路中之P成分增益係數和D成分增益係數。藉由進一步的非限制性範例，該監督器電路可組態成回應於檢測到該誤差電壓之大小的增加或暫態情況而起始增加該PID控制電路中之該P成分增益係數的設定和該D成分增益係數的設定兩者之大小。
依據又另一實施例，該電源切換頻率可組態成在非暫態情況期間操作(或被調整以操作)幾乎於預設值或者在預設值附近。於一實施例中，該預設值指示該電源控制之一所欲的切換頻率設定。該預設值可被儲存於該電源控制電路之儲存資源中。於暫態情況期間，當該電源之動態負載瞬間地損耗較多電流時，取代以該預設值操作該切換頻率，該控制電路係調整該頻率為該預設值之外的值以考量該暫態情況。同時，於該暫態情況期間，該信號成型電路中之成型函數將該線性控制信號轉換為非線性控制信號。該非線性控制信號提供對於該暫態情況之增加的響應性。
文中之實施例可進一步包括維持該電源控制信號之脈寬設定為實質上恆定的，同時該電源控制信號之該切換週期係依據由該信號成型電路所產生之該控制信號而被調整。因此，該電源控制信號之該切換週期可至少部分地根據由該信號成型電路所產生之信號而被調整。
在當負載損耗更多恆定電流量時之暫態負載情況發生以後，該電源控制電路可組態成恢復回操作於非暫態模式。當轉變回非暫態負載情況時，文中之實施例可包括實施一工作循環控制電路以調整該電源控制信號之工作循環(例如，脈寬)。對於該脈寬之調整造成該電源控制信號之該切換頻率緩慢地恢復回一實質上等於所欲切換頻率設定之切換頻率設定(如由該預設值所指明者)。
因此，概述地，且依據一實施例，於諸如當電源操作於穩定狀態下時之非暫態情況期間，該電源控制電路係調整該電源控制信號之切換頻率(或切換週期)以操作於或恢復回如使用者所設定之所欲的切換頻率範圍內。調整該切換頻率以操作於該所欲範圍內或者於選定的設定點附近可包括調整如上所述之工作循環。於暫態情況期間，當負載損耗額外電流時，該電源係操作於一包括增加之PID帶寬回應的旁通模式。針對暫態模式，可增加PID補償電路之P成分路徑及/或D成分路徑中的增益係數。此外，於暫態模式下，電源係控制信號成型電路以產生非線性控制信號來更快速地改變該切換週期之設定並經由脈衝頻率調變控制而控制該輸出電壓。為了適應該暫態，該切換週期可被設為超出所欲頻率範圍之值(例如，預設值)，該所欲頻率範圍係另實施於非暫態模式期間。然而，如上所述，當切換回非暫態模式時，控制電路係調整該切換週期以恢復回操作該電源頻率再次回到接近該預設值之所欲範圍內。
因此，暫態情況可造成控制電路操作於該預設值之外的不同頻率以提供較快的回應。然而，在暫態情況經過以後，該控制電路可組態成恢復回操作於所欲頻率。
這些和其他更明確的實施例被更詳細地揭露如下。
應理解如文中所討論之系統、方法、設備等等可被實施僅為硬體、為軟體與硬體之混合、或者單獨為軟體，諸如於處理器內、或於作業系統內或於軟體應用程式內。本發明之範例實施例可被實施於產品及/或軟體應用程式內，諸如那些由International Rectifier of El Segundo,California,USA所開發或製造者。
如文中所討論者，文中之技術極適用於諸如以下之應用：切換電源、電壓調整器、低電壓處理器、降壓轉換器、升壓調節器、升降壓調節器，等等。然而，應注意文中之實施例不限使用於此等應用，且文中所討論之技術同樣極適於其他應用。
此外，注意：儘管文中每一不同特徵、技術、組態等可於本揭露之不同處討論，但希望適當的是每一概念可選擇性彼此獨立或彼此組合執行。因此，文中所說明之一或更多本發明可以許多不同方式體現及檢視。
而且，注意：文中實施例之初步討論刻意未指明本揭露或所請求發明之每一實施例及/或增加之新穎方面。而是，本簡要說明僅呈現一般實施例及較習知技術新穎之相應點。本發明之額外概述係討論於下之實施方式。對本發明之額外細節及/或可能透視圖(排列)而言，讀者請參閱以 下進一步討論之「實施方式」及本揭露之相應圖式。
藉由非限制性範例，電源系統包括PID控制電路、信號成型電路及PWM控制電路。PID控制電路至少部分地根據該電源系統之誤差電壓以產生一信號。信號成型電路接收從該PID控制電路輸出之該信號並將該信號轉換為線性控制信號。
於非暫態負載情況期間，經由第一控制迴路，PWM控制電路使用從該信號成型電路所輸出之該線性控制信號以調整一或更多電源相位控制信號之切換週期以維持相應的輸出電壓於規範之內。經由第二控制迴路、及工作循環控制電路，該電源控制信號之該切換週期可被不斷地更新以在非暫態負載情況期間將該切換頻率維持於一所欲的範圍內。
於暫態情況期間，諸如當動態負載瞬間地損耗不同的電流量時，該PID控制電路之模式設定可被修改以提供較快的回應而維持輸出電壓於所欲的範圍內。例如，於一實施例中，一或更多電源控制信號之切換週期被調整超出所欲的頻率範圍(如針對暫態情況期間之操作所設定者)以調和(accommodate)電流耗損之突然改變並維持輸出電壓於可容忍範圍內。
圖1為依據文中實施例之電源控制電路的範例圖。
於操作期間，經由信號產生器155，電源控制電路 140產生一或更多相位控制信號195以控制一或更多個別的電力轉換器相位。於一實施例中，信號產生器155根據如由週期設定資訊154-1及脈寬設定資訊154-2所指明之設定以調整相位控制信號195之脈衝寬度及/或切換頻率。
一或更多電力轉換器相位產生一輸出電壓193(圖10)，+Vout，其供電給個別的動態負載119。此被更明確地顯示並討論於圖10中。由動態負載119所耗損之電力隨著時間而改變。
再次參考圖1，電源控制電路140包括諸如類比至數位轉換器裝置、比較器電路等等電路110。電路110使用高速類比至數位電路以不斷地監督電壓誤差(Vref-Vout)並產生誤差信號111。誤差電壓111代表介於所欲的輸出電壓設定點(例如，Vref)與其用以供電給動態負載119之輸出電壓(例如，+Vout)的大小之間的差異。
Vout(及誤差電壓111)之大小可依據其中電源之動態負載瞬間地損耗較多或較少電力或電流的暫態情況而改變。
電源控制電路140包括監督電路118。如其名稱所暗示，監督電路118係監督誤差信號111。監督電路118產生控制信號123(例如，控制信號123-1、控制信號123-2、控制信號123-3)以控制電源電路。
藉由非限制性範例，監督電路118可監督誤差電壓111之一或更多屬性(例如，大小、斜率，等等)以判定 諸如：當誤差信號111超過臨限值時、當誤差電壓111之斜率大於臨限值時等等情況。
於一範例實施例中，監督電路118使用2臨限值：fc_hth(例如高臨限值)和fc_lth(例如低臨限值)以界定一零電壓誤差附近之窗。監督電路118界定一斜率臨限值(針對負載釋放之+ve或slope_hth及針對負載升壓之-ve或slope_lth)。藉由非限制性範例，當誤差信號111之斜率大於+ve斜率臨限值時，假設其負載瞬間地需要較少電流；當誤差信號111之斜率小於-ve斜率臨限值時，則假設其負載需要較多電流。
監督電路118亦可界定諸如err_lth之過衝誤差臨限電壓。於一實施例中，誤差信號111超過此臨限值，一或更多相位控制信號之每一者中的脈衝可被消除以防止輸出電壓之過衝於其中負載瞬間地損耗較少電流之負載釋放期間。
根據誤差信號111之大小及/或斜率，監督電路118選擇一或更多模式以供電源控制電路140操作。例如，如上所述，監督電路118係根據誤差電壓111之大小及/或斜率以產生控制信號123(例如，控制信號123-1、控制信號123-2、控制信號123-3，等等)。
如以下更詳細地討論，每一控制信號123係控制一不同功能。例如，由監督電路118所產生之控制信號123-1係控制信號成型電路170之設定；由監督電路118所產生之控制信號123-2係控制PID電路中之增益係數的設定； 由監督電路118所產生之控制信號123-3係控制該PID電路是否被設為旁通模式。
如上所述，信號產生器155係藉由產生相位控制信號195以控制電源中之一或更多相位。同時，如上所述，脈寬調變信號產生器155係利用週期設定資訊154-1以調整並控制一或更多相位控制信號195之週期；脈寬調變信號產生器155係利用脈寬設定資訊154-2以調整並控制一或更多相位控制信號195之脈寬設定。
文中之一實施例包括一工作循環控制電路190，用以調整控制信號195之切換頻率。於穩定狀態期間，操作個別電源控制電路140之消費者可預期電壓調節器操作於一特定的切換頻率，至少在非暫態模式情況期間，而與既定負載良好地作用。
於一實施例中，因為PFM(脈衝頻率調變)係用於諸如在暫態和非暫態模式期間的控制，所以相位控制信號195之切換頻率係根據負載而不斷地改變。然而，為了保持平均切換頻率接近於諸如已編程切換頻率等預設值，文中之實施例包括監督電源控制電路140之即時切換頻率、過濾該頻率、及將該頻率與一已編程切換頻率做比較。如文中之進一步討論，假如已過濾切換頻率太高，則文中之實施例包括增加前授項(額定脈寬)。假如切換頻率相較於所欲的設定點為太低的話，則文中之實施例包括藉由降低額定脈寬以增加該切換頻率。
圖2為依據文中實施例之工作循環控制電路之範例 圖。
如圖所示，工作循環控制電路190接收輸出電壓設定182(例如：電流輸出電壓設定點，諸如電壓識別符DAC碼)、數位至類比轉換器解析設定210、實際切換週期設定184(例如，指示控制信號195之切換週期)、及已編程切換週期設定186(例如，所欲的設定點或預設值以供操作電源於非暫態負載情況期間)。根據這些輸入，工作循環控制電路190輸出脈寬設定資訊154-2。
如先前所討論，脈寬調變信號產生器155係利用脈寬設定資訊154-2以調整並控制一或更多相位控制信號195之脈寬設定。
於一實施例中，工作循環控制電路190包括乘法器函數222、差異函數224、增益函數235、及相加器電路226。
於操作期間，及如其名稱所暗示，乘法器函數222係將輸出電壓設定182(亦即，所欲的輸出電壓設定點)乘以數位至類比轉換器解析設定210而產生輸出電壓設定信號260-1。此係指明在一特定時刻之電源的所欲設定。增益函數235將輸出電壓設定信號260-1乘以係數K=1/Vin以產生理想工作循環比信號260-2。
差異函數係從實際切換週期設定184(例如，與控制信號195關聯之切換週期的目前設定)減去已編程切換週期設定186(例如，當於穩定狀態模式時選定以操作電源之設定點值)以產生切換週期差量(delta)值265-1。此 代表介於控制信號195的所欲設定點頻率與實際切換頻率之間的差異。
電路230接收切換週期差量值265-1並產生信號265-2(例如，所謂的MOD值)。例如，於一實施例中，假如切換週期差量值265-1為正，則實際切換週期設定184係大於已編程切換週期設定186。於此一情況下，電路230便減小信號265-2之設定以減小由脈寬設定資訊154-2所指明之脈寬設定。如此導致實際切換週期設定184之減少(例如，較高的切換頻率)，因為PID控制電路及信號成型電路170互作用以減少切換週期(例如，經由切換週期設定資訊154-1)。
另一方面，假如由電路230所產生之切換週期差量值265-1為負，則實際切換週期設定184係小於已編程切換週期設定186。於此一情況下，電路230便增加信號265-2之設定(例如，大小)以增加由脈寬設定資訊154-2所指明之目前脈寬設定。增加目前脈寬導致實際切換週期設定184之增加(例如，降低切換頻率)，因為PID控制電路及信號成型電路170互作用以增加由切換週期設定資訊154-1所指明之切換週期。
於一實施例中，調整值265-2之非零設定維持如由電源控制電路140之實際切換週期設定184所指明的切換週期於所欲的範圍內。在所欲設定點操作之切換週期的非零設定可根據一或更多電源參數而隨時間改變。然而，注意：即使電源之參數剛好改變，則電路230將操作如以上 所討論，以增加及/或減少個別回饋迴路中之調整值265-2的大小來維持由電路129所產生之切換頻率於所欲範圍內或者接近穩定狀態情況期間之設定點。於所欲範圍內操作切換週期致能最佳操作既定負載(電感、電容等等)。
依據另一實施例，由工作循環控制電路190所實施以調整切換週期之控制迴路的速度可實質上較PID控制電路之暫態控制迴路及非暫態控制迴路(如文中所討論者)的每一者更低。例如，如先前所討論者，暫態控制迴路(例如，暫態模式下之PID控制電路的操作)實質上較非暫態控制迴路(例如，非暫態模式下之PID控制電路的操作)更快。暫態及非暫態控制模式兩者造成電源控制電路140操作操作之PFM模式以維持輸出電壓於所欲的範圍內。然而，工作循環控制電路190之控制迴路可在回應上較這些PID控制迴路之任一者更慢一或更多的量。與工作循環控制電路190關聯之控制迴路的緩慢(用以造成電源控制電路140操作接近於所欲的切換頻率)防止工作循環控制電路190干擾與其被用以維持輸出電壓於所欲範圍內之更多重要的控制PID控制迴路。因此，由工作循環控制電路190所進行之調整不會造成輸出電壓之大小超出所欲範圍而操作。亦即，電源控制電路140之其他部分調整以操作於由工作循環控制電路190所造成的新設定。
如先前所討論，當負載相當恆定、且電源控制電路140不操作於所欲的切換週期時，工作循環控制電路190係經由多重連續調整而以步進之方式調整脈寬設定資訊 154-2，來改變切換週期回到接近所欲的設定點。於此等調整期間，PID控制電路(例如，包括PID電路和信號成型電路170之控制迴路)係改變實際切換週期(例如，經由調整值147)以調和由工作循環控制電路190所啟動之脈寬設定的改變。如以上所討論，由工作循環控制電路190對於脈寬設定資訊154-2所進行之步進調整可能是很小以致於PID控制電路(於暫態和非暫態模式兩者下)可維持輸出電壓之大小於所欲範圍內，即使在暫態情況期間。
圖3為說明依據文中實施例之非暫態模式下的電源控制電路之操作的範例圖。
一般而言，由第一電路路徑中之虛線所描繪之圖3中的電路係指示其在非暫態模式期間被取消或未使用之電路。圖3中之其他電路被啟動在非暫態模式期間。
監督電路118監督誤差電壓111。回應於檢測到一情況，其中誤差電壓之大小和斜率係於0之誤差電壓設定附近的預定範圍內(例如，介於正臨限值與負臨限值之間)，則監督電路118係操作於狀態0(亦參見圖5)或非暫態模式。
當於非暫態模式下時，監督電路118產生控制信號123-3以設定多工器電路127於S0輸入。於此例中，導數函數115-2、積分器函數115-1、及增益級120-1係從過濾器電路130-1接收誤差電壓111之已過濾版本。
於一實施例中，過濾器電路130-1包括一或更多極 點。藉由非限制範例，過濾器電路130-1可被設定於數百KHz之範圍以提供誤差電壓過濾。過濾器電路130-1中之一或更多極點係影響PID控制電路之響應性(例如，使其由於過濾而較緩慢地回應)。
當於非暫態模式下，監督電路118將關聯與增益級120-1之增益設為Kp；監督電路118將關聯與增益級120-2之增益設為Kd；監督電路118將關聯與增益級120-3之增益設為Ki。
相加器電路125(例如，相加器電路125-1和相加器電路125-2)將PID控制電路所輸出之I成分、D成分、及P成分加總以產生PID控制信號142。增益級148將信號142乘以增益係數165。增益係數可為諸如1/Vin等任何適當值(例如，從圖11中之電壓120所接收之Vin)。
於一實施例中，增益級148將PID控制信號142乘以增益係數165以產生信號X。信號X代表非線性控制信號。
增益級148將信號X輸出至信號成型電路170。經由控制信號123-1控制信號成型電路170之設定。例如，當於非暫態模式S0時，當誤差電壓111落入一預定的特性組時，監督電路118將成型函數160之增益設為1之值(例如，K=S=1)。信號成型電路170之線性化器電路150將信號X(例如，非線性控制信號)轉換為線性控制信號X/(1+X)。
於一實施例中，值X/(1+X)為分數值。成型函數160係藉由相乘線性化的值X/(1+X)*(S=1)*(固定切換週期152之值)而產生調整值147。成型函數160將調整值147輸入至差異電路129之-輸入(例如，負輸入)終端。
週期設定資訊154-1代表小於調整值147之固定切換週期152。因為成型函數160被設為1之值，所以差異電路129係根據從固定切換週期152減去線性化值X/(1+X)*(S=1)*(固定切換週期152之值)而產生週期設定資訊154-1。
經由對於固定切換週期152之調整(例如，根據調整值147和分數調整)，電源控制電路140係操作於脈衝頻率調變模式以調和電流或電力耗損中之任何改變。
例如，於一實施例中，在保持相位控制信號195之脈寬相當恆定的同時，並經由調整週期設定資訊154-1，相位控制信號195之週期被調整以維持輸出電壓於所欲的範圍內或接近所欲的設定點。
記得電源控制電路140包括工作循環控制電路190。如先前所討論，工作循環控制電路190持續地監督實際切換週期設定184並將其與已編程切換週期設定做比較以調整脈寬設定資訊154-2。
如以上之討論，脈寬設定資訊154-2之調整改變相位控制信號195之工作循環設定並造成實際切換週期設定184以更接近已編程切換週期設定186。因此，PID控制 電路及相應的信號成型電路170可調整相位控制信號195之週期以保持輸出電壓之大小於所欲的範圍內。然而，工作循環控制電路190同時地調整相位控制信號195之實際切換週期為更接近已編程切換週期。
於一實施例中，如上所述，非暫態模式下之PID控制電路及相應的成型電路170係提供較工作循環控制電路190更快速的回應。換言之，電源控制電路140可組態成控制相位控制信號195之頻率以考量動態負載之改變，當工作循環控制電路190於狀態模式下操作以重複地調整切換頻率(經由對於工作循環之改變)回到或接近所欲的切換頻率設定。
數學上，對於工作循環之調整一般是線性的；相位控制信號195之頻率的調整是非線性的。然而，於此範例實施例中，信號成型電路170係操作以根據由信號成型電路170所產生之線性控制信號來控制相位控制信號195之頻率。換言之，對於週期設定之調整是線性的，如以上所討論者。
圖4為說明依據文中實施例之暫態模式的電源控制電路之操作的範例圖。
一般而言，由虛線所描繪之圖4中的電路被取消或未使用在暫態模式期間。圖4中之其他電路被啟動在暫態模式期間。
如先前所討論，監督電路118監督誤差電壓111。回應於檢測到一暫態負載情況，監督電路118係控制電源電 路以操作於暫態模式(例如，亦參見圖5中之狀態1)。於一實施例中，監督電路118係根據誤差電壓111的大小及斜率之任一或兩者係高於一相應的斜率或相應的大小臨限值。
當於暫態模式下時，監督電路118產生控制信號123-3以設定多工器電路127於S1輸入。
於此例中，於D成分路徑中，導數函數115-2係從過濾器電路130-2以取代從過濾器電路130-1接收誤差電壓111之已過濾版本，如非暫態模式下之以上所討論者。
於一實施例中，過濾器電路130-2為低通過濾器。過濾器電路130-1亦為低通過濾器。過濾器電路130-2提供較高的帶寬，因為低通過濾器被設為較過濾器電路130-1之設定更高的值。例如，過濾器電路130-2從DC通過直到一組較過濾器電路130-1更高的頻率。於一實施例中，過濾器電路130-2之截止頻率較過濾器電路130-1之截止的設定更高兩或更多倍。
於P成分路徑中，增益級120-1接收誤差電壓111之未過濾版本，相對於如以上在非暫態模式下所討論之從過濾器電路130-1接收已過濾誤差電壓111。
此外，雖然於暫態模式下，監督電路118係產生控制信號123-2以調整設定增益級120-1及120-2。於此例中，當於暫態模式下時，監督電路118將關聯與增益級120-1之增益設為Kp’；監督電路118將關聯與增益級120-2之增益設為Kd’；監督電路118將關聯與增益級 120-3之增益設為Ki。
藉由非限制性範例，增益值Kp’>Kp；增益值Kd’>Kd。當於暫態模式下增加增益級120-1及120-2中之增益係數會增加PID控制電路之響應性以維持輸出電壓於所欲的範圍內。
因此，文中之一實施例包括根據動態負載之狀態以修改PID控制電路之設定。亦即，PID控制電路係操作於旁通模式及增加增益模式以調和暫態情況。
以一種如先前所討論之方式，相加器電路125(例如，相加器電路125-1及相加器電路125-2)將PID控制電路中之I成分、D成分、及P成分加總以產生PID控制信號142。
如先前所討論，增益級148將增益因數165應用於PID控制信號142以產生信號X。從增益級148所輸出之信號X代表非線性控制信號。
增益級148輸出信號X至信號成型電路170。經由控制信號123-1，監督電路118控制信號成型電路170之設定。如先前所討論，信號成型電路170之線性化器電路150將信號X(例如，非線性控制信號)轉換為線性控制信號X/(1+X)。
當誤差電壓111之斜率大於臨限值時，監督電路118調整控制信號123-1之設定以致信號成型電路170產生非線性控制信號而進入差異函數129。例如，經由控制信號123-1，監督電路118將成型函數160之增益設為S>1 之值以將線性化信號X/(1+X)轉換為非線性控制信號。如先前所討論，S之值可為使用者所選擇之預編程的值。值S之不同範例值係參考圖6而被更詳細地討論，其說明S>1之各設定的總非線性效果。
當於暫態模式下，以及當誤差電壓111之斜率大於斜率臨限值時，成型函數160產生調整值147。於此例中，如上所述，S為大於1之值。成型函數160產生等於S*X/(1+X)*之調整值(固定切換週期152之值)。於一實施例中，值S*X/(1+X)為固定切換週期152之分數值。
經由使用調整值147而對固定切換週期152之調整，電源控制電路140係操作於脈衝頻率調變模式以調和在暫態情況期間之電流或電力耗損的任何改變。
於一實施例中，當於暫態模式下時，由工作循環控制電路190所產生之脈寬設定資訊154-2是相當恆定的。脈寬調變信號產生器155係調整相位控制信號195之切換週期或切換頻率以維持輸出電壓於所欲的範圍內或者接近所欲的設定點。
如先前所討論，工作循環控制電路190持續地監督實際切換週期設定184並將其與已編程切換週期設定186做比較。一般而言，工作循環控制電路190(如上所述，至少緩慢地)調整脈寬設定資訊154-2以電源控制電路140之切換週期的值更接近已編程切換週期設定186。然而，當於暫態模式下時，工作循環控制電路190對於調整切換週期具有極小的影響，因為PID控制電路及信號成型電路 170具有較高的帶寬回應且為更有回應的。在切換回非暫態模式之後，以一種如先前所討論之方式，工作循環控制電路190調整工作循環以藉由調整工作循環而維持切換週期於所欲的範圍內或接近設定點(例如，脈寬設定154-2)。
因此，總結圖3及4中所討論之形態，於穩定狀態期間，文中之實施例可包括一具有一或更多可編程極點之可編程過濾器電路130-1於PID補償器控制路徑中。於暫態模式期間，文中之實施例包括針對P成分旁通過濾器電路130-1，及針對D成分僅使用過濾器電路130-2。如此減少針對這些PID成分之延遲並顯著地增進回應時間。如上所述，電源控制電路140操作於PFM模式，在暫態及非暫態模式期間。
圖5為說明依據文中實施例於暫態模式與非暫態模式間切換之狀態的範例狀態圖。一般而言，於狀態1下，輸出不需為非線性。於一實施例中，由使用者決定編程乘法器(例如，於成型函數160中之S的值)於狀態1。假如乘法器S被設為1之值，則輸出為線性的。假如S之值被設為>1之值，則輸出為非線性的。
現在，更明確地，狀態510指示電源控制電路140之操作於穩定狀態或非暫態，當負載119所損耗之電力及/或電流是相當恆定或穩定的時。
當於非暫態模式下，及如以上所討論，電源控制電路140係實施一具有相當低回應特性之PID補償電路。此 外，當於非暫態模式下，工作循環控制電路190係作用以調整切換週期(例如，週期設定資訊154-1)為操作於或接近於一由已編程切換週期設定186所指明之速率。同時，於非暫態情況期間(諸如當誤差電壓111之斜率低於臨限值時)，信號成型電路170係將線性控制信號X/(1+X)輸出至差異電路129以控制週期設定資訊154-1。
當檢測到諸如對於電流之較高要求(例如，負載升高)的暫態情況時，監督電路118便起始從狀態510之操作切換至狀態530之操作。於一實施例中，監督電路118起始從狀態510切換至狀態530以回應於檢測到誤差信號111之大小小於誤差電壓臨限值及/或誤差信號111之斜率小於斜率臨限值。
當於狀態1時，或者於暫態模式下，監督電路118增加PID控制電路之響應性。例如，如上所述，此可包括調整關聯與PID控制電路之增益係數及旁通PID控制電路140中之一或更多過濾器(例如，過濾器電路130-1)以提供較快速回應來調和暫態情況。此外，在當誤差電壓111之斜率大於臨限值時之暫態情況期間，監督電路118調整信號成型電路170之設定以致信號成型電路170產生非線性控制信號。
進一步藉由非限制性範例，監督電路118起始從狀態530切換至狀態510，以回應於檢測到誤差電壓等於或接近0。當切換至非暫態模式時，工作循環控制電路190係操作以根據對於脈寬設定資訊154-2之調整來調整切換週 期之設定。如上所述，於非暫態模式下對於脈寬設定資訊之調整造成週期設定資訊154-1更接近於已編程切換週期設定186而操作。
因此，綜言之，電源控制電路140操作於PFM模式而不論電源控制電路140是被設為暫態模式或者非暫態模式。亦即，藉由非限制性範例，暫態和非暫態模式兩者均可包括操作於PFM模式以維持輸出電壓之大小於所欲的範圍內。工作循環控制電路190操作於背景(或者控制迴路)在非暫態模式期間，以致能切換週期之控制至預定設定，在非暫態模式情況期間。電源控制電路140中之PID電路的響應性係根據模式設定而改變。例如，PID控制電路是較有回應的且具有較高的帶寬及增益係數設定，在暫態情況期間。此外，信號成型電路170根據誤差電壓111之負載及/或斜率的狀態以將PID控制電路所產生之信號成型為線性或非線性。
圖6為說明依據文中實施例之不同的有效工作循環乘法器之範例圖。
如先前所討論，成型函數160可組態成在暫態模式期間提供增益曲線S>=1之任一者。如先前所討論，監督電路118在非暫態情況期間將成型函數160之增益設為S=1。
在暫態情況期間，監督電路118將成型函數160之增益設為S>=1之值，如由使用者先前所選定者。圖6說明其可由使用者所選擇之S>=1之不同的可能設定以及 每一不同的可選擇S值之有效性。大於1之值的S值提供非線性回應，因為S值被乘以週期設定來進行調整。
圖7為說明依據文中實施例之近似函數710的技術之範例圖。函數710提供一基礎，以供將非線性控制信號轉換為線性控制信號，如文中所討論者。
為了減少電路成本及空間，可減少用以實施與線性化器電路150關聯之線性化功能所需的閘數。於一實施例中，函數Y=X/(1+X)被實施為片段式線性近似。有許多執行此實施例之不同方式，諸如利用不同數目的線段。
文中之一實施例包括由X範圍[-0.3125,4]之5個線段所組成的近似。此近似導致閘數之10倍減少，因而使此控制方法為經濟的且為硬體可實行的。
圖7中顯示片段式函數之一範例。如先前所討論，線性化器電路150將信號X轉換為信號Y=X/(1+X)。藉由非限制性範例，線性化器電路150可組態成經由一包括線段700-1、線段700-2、線段700-3、線段700-4等等(如圖7中所示者)之片段式線性函數以轉換信號X。
圖8為依據文中實施例之範例理論時序圖800，其說明由於負載之電流耗損增加所造成的輸出電壓之改變。
如圖所示，介於時間T0與時間T1之間，電源控制電路140係操作於模式S0(例如，非暫態模式)。S之值被設為S=1。
在時間T1，由於諸如負載之電流耗損增加等情況，控制電路140之監督電路118檢測到誤差信號111之大小 的絕對值及/或斜率的絕對值高於臨限值。回應於在時間T1或其附近檢測到此暫態情況，電源控制電路140以一種如先前所討論之方式起始從模式S0至S1之切換。
介於時間T1與T2之間，除了如先前所討論之調整PID控制電路的設定以外，監督電路118將成型函數160設為S>=1之適當值以致信號成型電路170輸出非線性控制信號。
在時間T2，當誤差信號111之斜率不再高於斜率臨限值時，監督電路118便設定成型函數160以致S=1。因此，在時間T=2之後，由信號成型電路170所產生之信號再次為線性控制信號。
在時間T3，誤差信號111之斜率到達零。此為其中來自PID控制電路中之D成分的貢獻到達零的點。在時間T3之後，此D成分可為負。
在時間T4，誤差信號111為零或負且監督電路118起始從S1模式(例如，暫態模式)回到S0模式(例如，非暫態模式)之切換。
以一種類似的方式，在其中負載119瞬間地損耗較少電流的情況期間，監督電路118係操作電源控制電路140於非暫態模式。脈衝可被移除以防止輸出電壓上之過電壓情況。
藉由進一步非限制性範例，文中之一實施例包括界定過衝臨限值，err_lth。假如誤差電壓111之大小超過此臨限值，則所有相位控制信號195可被終止。於一範例實施 例中，脈寬調變信號產生器155不會終止脈衝直到完成一循環，以致在其開始之後沒有部分脈衝產生。如此增進相位電流平衡。
於一實施例中，希望各已啟動相位提供與其他已啟動相位相同的電流量給負載。於此一例中，脈寬調變信號產生器155可組態成產生相位控制信號195為具有實質上相同尺寸的脈寬，以提供實質上相等的電感器充電時間於各已啟動相位中，以致在暫態情況期間無須個別地針對彼此調整個別相位。
圖9為依據文中實施例之控制脈衝的範例理論時序圖，該些控制脈衝係由控制電路所產生以在穩定狀態及暫態情況期間維持該輸出電壓於可接受範圍內。
如圖所示，電源控制電路140於不同模式(例如，S0及S1)下操作以保持輸出電壓Vout之大小於可接受範圍內。脈衝列(例如，控制信號195-1)中之邏輯高狀態係指示高側開關電路之啟動於一或更多電力轉換器相位，以防止輸出電壓在負載之電流耗損增加期間下降低於臨限值。一般而言，脈衝列之邏輯低狀態係指示一相位中之個別低側開關何時被啟動。
在負載升壓暫態情況(例如，較多電流之瞬間損耗)之時間期間或附近的額外脈衝之產生(由於減少實際切換週期以致脈衝在時間上較接近彼此)防止輸出電壓193之大小下降低於所欲範圍。
在負載降壓暫態情況(例如，電流之瞬間較少損耗) 之時間期間或附近防止產生或者移除一或更多脈衝(由於增加實際切換週期以致脈衝在時間上彼此更為遠離)防止輸出電壓之大小突升高於所欲範圍。
於一實施例中，非暫態模式下之電源控制電路140的操作係足夠地快速以調整切換週期(如由週期設定資訊154-1所指示)以防止相位控制信號195中之脈衝的產生。於此一例中，無須操作PID控制電路及/或信號成型電路170於暫態模式。
圖10為說明依據文中實施例之電源電路的範例圖，該電源電路驅動一或更多電力轉換器相位。
如圖所示，電源100包括電源控制電路140。電源控制電路140至少部分地根據+Vref(如以上所述)以控制電源100之操作並產生輸出電壓193(亦即，+Vout)。
更明確地，依據一實施例，電源控制電路140接收由各有效相位所提供之諸如Vin、Vout、Vref、電流的輸入或回饋，等等。
根據電源100之操作情況，並經由相位控制信號195-1、相位控制信號195-2等之產生，電源控制電路140啟動一或更多電力轉換器相位(例如，相位#1、相位#2，等等)以產生輸出電壓193。
根據如先前所討論之電源控制電路140的已接收輸入及組態設定，電源控制電路100輸出相位控制信號195以將高側開關151及低側開關161切換為ON及OFF，當諸如相位170-1等第一相位被啟動時。當一相位被撤銷時， 高側開關和低側開關兩者被控制為OFF狀態。高側開關151和低側開關161之切換操作產生輸出電壓193以供電給負載119。
於一實施例中，電源控制電路140產生相位控制信號195-1及相位控制信號195-2以控制驅動器電路113-1及113-2，如圖所示。根據從控制電路140所接收之控制信號，驅動器113-1控制高側開關151(例如，控制開關)之狀態而驅動器113-2控制低側開關161(例如，同步開關)之狀態，於電源相位170-1中。
注意：驅動器電路113(例如，驅動器電路113-1及驅動器電路113-2)可被置於控制電路140中或者可駐存在相對於電源控制電路140之遠端位置上。
當高側開關151經由控制電路140所產生之控制信號而被轉為ON(亦即，啟動)時(當低側開關161或同步開關為OFF時)，透過電感器144而被供應至負載119之電流係經由介於電壓源120與電感器144間之高側開關151所提供的高導電性電路徑而增加。
當低側開關161係經由控制電路140產生之控制信號而被轉為ON(亦即，啟動)時(當高側開關151或控制開關為OFF時)，透過電感器144而被供應至負載119之電流係根據介於電感器144與接地間之低側開關161所提供的導電性電路徑而減少(如圖所示)。
根據高側開關151和低側開關161之適當切換，控制電路140將輸出電壓193調節於所欲範圍內以供電給負載 119。
於一實施例中，電源100包括多個相位，如圖所示。每一多個相位可類似於範例相位170-1。於較重的負載119期間，當負載119損耗較多電力時，電源控制電路140可組態成起始更多相位170之啟動。於較輕的負載119期間，電源控制電路140可組態成啟動較少的相位，諸如單一相位。因此，經由相位減少或增加，電源控制電路140啟動一或更多相位以維持輸出電壓193於所欲範圍內以供電給負載119。
如圖所示，各相位可包括如先前所討論之個別高側開關電路及低側開關電路。為了撤銷個別相位，電源控制電路140可將個別相位之高側開關電路和低側開關電路設為OFF狀態。當為關或撤銷時，個別相位不會有助於產生電流以供電給負載119。
控制電路140可根據由負載119所損耗之電流量以選擇應啟動多少相位。例如，當負載119損耗相當大的電流量時，控制電路140可啟動多個相位以供電給負載119。當負載119損耗相當少的電流量時，控制電路140可啟動較少的或單一相位以供電給負載119。
依據進一步實施例，相位170可操作超出相對於彼此之相位。
諸如估計或實體測量等多個不同型式方法之任一者可被實施於電源100以檢測由每一相位所提供之電流量或者由負載119所損耗之總電流量。此類資訊在判定相位應如 何被啟動以產生輸出電壓193時可為有用的。
如先前所討論，電源控制電路140可組態成亦監督諸如輸出電壓193之大小等其他適當參數。
注意：控制電路140可包括或者為電腦、處理器、微控制電路、數位信號處理器，等等，組態成施行及/或支援文中所揭露之任何或所有方法操作。換言之，電源控制電路140可包括一或更多電腦化裝置、處理器、數位信號處理器、電腦可讀式儲存媒體，等等，以操作如文中所解釋來施行本發明之不同實施例。
注意：諸如控制電路140等文中實施例可進一步包括儲存在電腦可讀式媒體上之一或更多軟體程式、可執行碼，以執行以上所綜述及以下所詳細描述之步驟及操作。例如，一此類實施例包含電腦程式產品，其上編碼有包括電腦程式邏輯(例如，軟體、韌體、指令，...)之電腦儲存媒體(例如，非暫態電腦可讀式媒體)，當在具有處理器及相應儲存之控制電路140中執行時，該電腦程式產品將控制電路140編程以數位地執行如文中所討論之操作。此等配置可被實施為軟體、碼及/或其他資料(例如，資料結構)，其被配置或編碼在諸如光學媒體(例如，CD-ROM)、軟碟或硬碟等電腦可讀式媒體上；或者在諸如一或更多ROM或RAM或PROM晶片、特定應用積體電路(ASIC)等等中之韌體或微碼的其他媒體上。軟體或韌體或其他此類架構可被儲存在控制電路140中以造成控制電路140執行文中所解釋之技術。
圖11為說明依據文中實施例之控制電源之操作的範例方法的流程圖1200。注意：將會有針對如以上討論之觀念的一些重疊。同時，步驟可被執行以任何適當順序。
於步驟1110，控制電路140接收從電源中之PID控制電路所輸出之信號。PID控制電路至少部分地根據電源之誤差電壓的監督以產生該信號。
於步驟1120，控制電路140實施信號成型電路以將從PID控制電路所接收之信號轉換為線性控制信號。
於步驟1130，控制電路140利用從信號成型電路所輸出之線性控制信號以當作控制參數來調整電源控制信號之切換週期。
再次注意：文中實施例可進一步包括儲存在電腦可讀式媒體上之一或更多軟體程式、可執行碼，以執行以上所綜述及以下所詳細描述之步驟及操作。例如，一此類實施例包含電腦程式產品，其上編碼有包括電腦程式邏輯之電腦儲存媒體(例如，非暫態電腦可讀式媒體或複數非暫態電腦可讀式媒體)，當在具有處理器及相應儲存之電腦化裝置中執行時，該電腦程式產品將處理器編程以執行如文中所討論之操作。此等配置可被實施為軟體、碼及/或其他資料(例如，資料結構)，其被配置或編碼在諸如光學媒體(例如，CD-ROM)、軟碟或硬碟等電腦可讀式媒體上；或者在諸如一或更多ROM或RAM或PROM晶片、特定應用積體電路(ASIC)等等中之韌體或微碼的其他媒體上。軟體或韌體或其他此類架構可被儲存在控制電路 140中以造成控制電路140執行文中所解釋之技術。
因此，本發明之一特定實施例係有關一種包括非暫態電腦可讀式硬體儲存媒體(例如，記憶體、儲存庫、光碟、積體電路，等等)之電腦程式產品。換言之，文中所討論之控制電路140可包括用以儲存電流估計和模式控制演算法之電腦可讀式硬體媒體。此一演算法係支援諸如文中所討論之電源切換控制函數等操作。例如，於一實施例中，當由電源控制電路140執行時，該些指令係造成電源控制電路140執行如以下流程圖中之操作。
文中技術極適用於電源應用。然而，應注意的是，文中實施例未侷限於用於該等應用，且文中所討論之技術亦極適用於其他應用。
雖然本發明已特別顯示，並參照其較佳實施例予以說明，但熟悉本技藝之人士將理解在不偏離藉由申請專利範圍所定義之本申請案之精神及範圍下，可進行形式及細節的各種改變。該等變化係想望藉由本申請案之範圍所涵蓋。有關本申請案之實施例的上述說明不希望有所侷限。而是，本發明之任何限制於下列申請專利範圍中呈現。
110‧‧‧電路
111‧‧‧誤差信號
113‧‧‧驅動器電路
113-1‧‧‧驅動器電路
115-1‧‧‧積分器函數
115-2‧‧‧導數函數
118‧‧‧監督電路
119‧‧‧負載
120-1‧‧‧增益級
120-2‧‧‧增益級
120-3‧‧‧增益級
123‧‧‧控制信號
123-1‧‧‧控制信號
123-2‧‧‧控制信號
123-3‧‧‧控制信號
125‧‧‧相加器電路
125-1‧‧‧相加器電路
125-2‧‧‧相加器電路
127‧‧‧多工器電路
129‧‧‧電路
130-1‧‧‧過濾器電路
130-2‧‧‧過濾器電路
140‧‧‧電源控制電路
142‧‧‧PID控制信號
144‧‧‧電感器
147‧‧‧調整值
148‧‧‧增益級
150‧‧‧線性化器電路
151‧‧‧高側開關
152‧‧‧固定切換週期
154-1‧‧‧週期設定資訊
154-2‧‧‧脈寬設定資訊
155‧‧‧信號產生器
160‧‧‧成型函數
161‧‧‧低側開關
165‧‧‧增益係數
170‧‧‧信號成型電路
182‧‧‧輸出電壓設定
184‧‧‧實際切換週期設定
186‧‧‧已編程切換週期設定
190‧‧‧工作循環控制電路
193‧‧‧輸出電壓
195‧‧‧相位控制信號
210‧‧‧數位至類比轉換器解析設定
222‧‧‧乘法器函數
224‧‧‧差異函數
226‧‧‧相加器電路
230‧‧‧電路
235‧‧‧增益函數
260-1‧‧‧輸出電壓設定信號
260-2‧‧‧理想工作循環比信號
265-1‧‧‧切換週期差量值
265-2‧‧‧信號
上述及其他本發明之目標、特徵、及優點從下列文中較佳實施例之更特別說明將顯而易見，如附圖中所描繪，其中不同圖式中相同代號係指相同零件。圖式不一定依比例，而係以描繪實施例、原理、觀點等強調。
圖1為依據文中實施例之電源控制電路的範例圖。
圖2為依據文中實施例之工作循環控制電路之範例圖。
圖3為操作於依據文中實施例之第一模式的電源控制電路之範例圖。
圖4為操作於依據文中實施例之第二模式的電源控制電路之範例圖。
圖5為說明依據文中實施例之不同控制狀態的範例圖。
圖6為說明依據文中實施例之不同的有效工作循環乘法器成型函數之範例圖。
圖7為說明依據文中實施例之片段式線性近似的範例圖。
圖8為依據文中實施例之範例理論時序圖，其說明由於負載之電流耗損增加所造成的輸出電壓之改變。
圖9為依據文中實施例之控制脈衝的範例理論時序圖，該些控制脈衝係由控制電路所產生以在穩定狀態及暫態情況期間維持該輸出電壓於可接受範圍內。
圖10為說明依據文中實施例之電源電路的範例圖，該電源電路包括控制電路以驅動一或更多電力轉換器相位。
圖11為說明依據文中實施例之範例方法的流程圖。
110‧‧‧電路
111‧‧‧誤差信號
115-1‧‧‧積分器函數
115-2‧‧‧導數函數
118‧‧‧監督電路
120-1‧‧‧增益級
120-2‧‧‧增益級
120-3‧‧‧增益級
123-1‧‧‧控制信號
123-2‧‧‧控制信號
123-3‧‧‧控制信號
125-1‧‧‧相加器電路
125-2‧‧‧相加器電路
127‧‧‧多工器電路
129‧‧‧電路
130-1‧‧‧過濾器電路
130-2‧‧‧過濾器電路
140‧‧‧電源控制電路
142‧‧‧PID控制信號
147‧‧‧調整值
148‧‧‧增益級
150‧‧‧線性化器電路
152‧‧‧固定切換週期
154-1‧‧‧週期設定資訊
154-2‧‧‧脈寬設定資訊
155‧‧‧信號產生器
160‧‧‧成型函數
165‧‧‧增益係數
170‧‧‧信號成型電路
182‧‧‧輸出電壓設定
184‧‧‧實際切換週期設定
186‧‧‧已編程切換週期設定
190‧‧‧工作循環控制電路
195‧‧‧相位控制信號

Claims (23)

  1. 一種用於調適性暫態控制之方法，包含：接收從電源中之PID控制電路所輸出之信號，從該PID控制電路所接收之該信號為非線性控制信號，該PID控制電路至少部分地根據該電源之誤差電壓的監督以產生該信號；實施信號成型電路以將從該PID控制電路所接收之該信號轉換為線性控制信號；及利用由該信號成型電路所產生之該線性控制信號以當作控制參數來調整電源控制信號之切換週期。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，該方法進一步包含：切換於下列兩者之間：控制該信號成型電路以將由該PID控制電路所產生之該非線性控制信號轉換為該線性控制信號，在其中該誤差電壓之斜率低於斜率臨限值之非暫態情況期間；及控制該信號成型電路以將該線性控制信號轉換為非線性控制信號，在其中該誤差電壓之斜率高於斜率臨限值之暫態情況期間。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中控制該信號成型電路以在該暫態情況期間將由該PID控制電路所產生之該信號轉換為該非線性控制信號進一步包含：實施該信號成型電路中之增益級，該增益級係將該線性控制信號轉換為該非線性控制信號。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中從該PID控制電路所接收之該信號的大小可由X之值表示；及其中實施該信號成型電路以將從該PID控制電路所接收之該信號轉換為該線性控制信號包含將由該信號成型電路所產生之該線性控制信號產生為X/(1+X)之大小。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：在非暫態情況期間，操作該PID控制電路於非旁通模式，其中該PID控制電路之D成分路徑和P成分路徑兩者均包括一過濾該誤差電壓之主要過濾器；及回應於至少部分地根據該誤差電壓之改變的檢測一暫態情況，切換至該PID控制電路之操作於旁通模式，其中該PID控制電路中之該D成分路徑和該P成分路徑兩者均旁通該主要過濾器。
  6. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：操作該PID控制電路於非旁通模式，其中該PID控制電路之D成分路徑和P成分路徑兩者均包括一過濾該誤差電壓之主要過濾器；及回應於至少部分地根據該誤差電壓之改變的檢測一暫態情況，切換至該PID控制電路之操作於旁通模式，其中：該D成分路徑包括一用來過濾該誤差電壓之輔助過濾器以取代該主要過濾器，及該P成分路徑旁通該主要過濾器。
  7. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含： 監督該誤差電壓；及根據該誤差電壓之狀態以調整該PID控制電路中之P成分增益係數和D成分增益係數的設定。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中調整該些設定包括：回應於檢測到該誤差電壓之大小的增加，增加該PID控制電路中之該P成分增益係數的設定和該D成分增益係數的設定兩者之大小。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：維持該電源控制信號之脈寬設定為實質上恆定的，同時以如由該線性控制信號所指明的量來調整該電源控制信號之該切換週期。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：儲存一指示該電源控制信號之所欲切換頻率設定的值；及在非暫態負載情況期間，調整該電源控制信號之工作循環以將該電源控制信號之該切換頻率設定為實質上等於該所欲切換頻率設定之值。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：回應於檢測該誤差電壓之改變，調整過濾該PID控制電路中之P成分路徑中的該誤差電壓之帶寬。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：實施該信號成型電路中之成型函數以將該線性控制信號轉換為該非線性控制信號，在其中該誤差電壓之斜率大 於臨限值的測得暫態情況期間；及利用該非線性控制信號以修改該切換週期。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：實施多重片段線性函數以將從該PID控制電路所接收之該信號轉換為該線性控制信號。
  14. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：接收該線性控制信號；及其中利用由該信號成型電路所產生之該線性控制信號以當作控制參數來調整該電源控制信號之該切換週期包括：實施增益級以接收該線性控制信號並將該接收之線性控制信號轉換為輸出調整信號，該輸出調整信號係修改該電源控制信號之該切換週期。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：實施監督電路以監督該該誤差電壓並檢測暫態電流耗損及非暫態電流耗損，其係與由該電源之輸出電壓所供電的動態負載相關；及其中利用由該信號成型電路所產生之該線性控制信號以當作該控制參數來調整該電源控制信號之該切換週期包括：從該監督電路接收控制信號，該控制信號係指示其中由該輸出電壓所供電之該動態負載係耗損增加的電流之暫態電流耗損情況的發生；回應於該暫態電流耗損情況，將其接收該線性控 制信號之增益級的大小設定至大於1的增益值，將該增益級設定至大於1的該增益值係將從該信號成型電路所輸出之該線性控制信號轉換為非線性輸出調整信號；及利用該非線性輸出調整信號以調整該電源控制信號之該切換週期。
  16. 如申請專利範圍第15項之方法，進一步包含：在檢測到該暫態情況之後，檢測其中該動態負載係耗損穩定狀態電流量之非暫態電流耗損情況；及其中利用由該信號成型電路所產生之該線性控制信號以當作該控制參數來調整該電源控制信號之該切換週期包括：從該監督電路接收控制信號，該控制信號係指示其中該非暫態電流耗損情況的發生；回應於該非暫態電流耗損情況，將該增益級的大小設定至1的增益值，將該增益級設定至1的該增益值係造成該增益級將該接收的線性控制信號輸出為線性輸出調整信號；及利用該線性輸出調整信號以調整該電源控制信號之該切換週期。
  17. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含：實施該信號成型電路中之成型函數以修改其施加至該線性控制信號之增益來產生輸出調整信號，該增益的大小係選擇性地控制該接收之線性控制信號至非線性調整信號 的轉換；及利用該非線性調整信號以修改該電源控制信號之該切換週期。
  18. 一種電源系統，包含：PID控制電路，該PID控制電路至少部分地根據該電源系統之誤差電壓以產生一非線性控制信號信號；信號成型電路，該信號成型電路接收從該PID控制電路輸出之該非線性控制信號信號並將該非線性控制信號信號轉換為線性控制信號；及控制信號產生器，該控制信號產生器利用由該信號成型電路所產生之該線性控制信號為控制參數以調整電源控制信號之切換週期。
  19. 如申請專利範圍第18項之電源系統，進一步包含：監督電路，其產生控制信號以根據該誤差電壓來調整該PID控制電路之設定，該監督電路係切換於操作該PID控制電路在下列兩者之間：非旁通模式，其中該PID控制電路之D成分路徑和P成分路徑兩者均包括一過濾該誤差電壓之主要過濾器；及旁通模式，其中該PID控制電路中之該D成分路徑和該P成分路徑兩者均旁通該主要過濾器以提供較快速回應。
  20. 如申請專利範圍第19項之電源系統，其中由該信號成型電路從該PID控制電路所接收之該非線性控制信 號信號的大小係由X之值表示；及其中該信號成型電路產生具有實質上等於X/(1+X)之個別大小的值以調整該切換週期。
  21. 如申請專利範圍第18項之電源系統，進一步包含：用以監督該誤差電壓之監督電路，該監督電路根據該誤差電壓之狀態以調整該PID控制電路中之P成分增益係數和D成分增益係數的設定。
  22. 如申請專利範圍第18項之電源系統，進一步包含：工作循環控制電路，其調整該電源控制信號之脈寬，工作循環控制信號之調整起始該電源控制信號之該切換頻率的改變朝向所欲的切換頻率設定。
  23. 一種電腦可讀式儲存硬體，其上儲存有指令，當由處理裝置施行時，該些指令造成該處理裝置執行下列操作：接收從電源中之PID控制電路所輸出之信號，該PID控制電路至少部分地根據該電源之誤差電壓的監督以產生該信號；實施信號成型電路以將從該PID控制電路所接收之該信號轉換為線性控制信號；及利用從該信號成型電路所輸出之該線性控制信號以當作控制參數來調整電源控制信號之切換週期。
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