專利名稱：：開關(guān)模式電源控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及用于開關(guān)模式電源(SMPS)的控制系統(tǒng)，具體涉及數(shù)字控制方案。申請人將本發(fā)明的優(yōu)選實施例稱為"FloydBrane"。
背景技術(shù)：
：我們先前已經(jīng)在2004年12月21日提交的UK專利申請0427893.3和0427894.1中描述了用于數(shù)字SMPS控制器的一些改進的控制技術(shù)。這里，我們描述用于釆用脈沖頻率調(diào)制(PFM)和脈沖寬度調(diào)制(PWM)的組合的控制器的改進的技術(shù)。概括地說，我們將描述以下技術(shù)在其中，通過采用使用兩個補償控制回路的"齒輪箱(gearbox)"控制方案來將開關(guān)頻率保持在操作的有效點的區(qū)域內(nèi)。第一回路提供對使用PFM的SMPS的實時控制，以及第二回路操作PWM控制方案，PWM控制方案監(jiān)測開關(guān)頻率，并在預(yù)定義的操作點處通過一組預(yù)定值來將脈沖寬度調(diào)大或調(diào)小。這可以看作與機動車輛的齒輪箱類似，其中SMPS的脈沖寬度、開關(guān)頻率以及輸出功率大致與車輛的齒輪比、發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及行進速度分別對應(yīng)。這種系統(tǒng)的實施例還有利于降低音頻噪聲，因為通?？梢怨芾黹_關(guān)頻率以避免有時通過磁力控制和其它機電振動而產(chǎn)生的人類可聽頻率。我們所描述的系統(tǒng)的實施例還呈現(xiàn)出良好的瞬時響應(yīng)，并且能夠在大范圍的輸入條件、輸出模式條件以及電源需求上操作。可以在US2004/0037094以及在關(guān)于PowerIntegrations(RTM)TOP242-250TopSwitchGX系列(RTM)手冊的手冊中找到涉及PWM和PFM控制器的
背景技術(shù)：
。典型地，這些最近的設(shè)備針對中等或較大負(fù)載以固定頻率運行，采用PWM作為控制方法，但針對較小負(fù)載切換到較低頻率。此外，采用周期跳躍方案也是已知的，其中當(dāng)SMPS輸出電壓高于其目標(biāo)值時跳過供電周期(例如，參見關(guān)于PowerIntegrations(RTM)，"TinySwitch"產(chǎn)品TNY253/254/255的手冊)。其它
背景技術(shù)：
可以在US2002/0057080、US6，275，018、US6，304，473、EP0874446A、US5，757，625、US5，479，090中找到。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供了一種采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器，該控制器具有接收與輸出電壓有關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，向所述輸出提供開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號具有包括用于接通所述電源開關(guān)設(shè)備的ON部分的開關(guān)周期，其中，所述控制器被配置為使用至少一個存儲的脈沖寬度值來選擇針對所述開關(guān)周期的所述ON部分的多個離散脈沖寬度之一，以及響應(yīng)于所述反饋信號來改變所述開關(guān)周期的持續(xù)時間?？梢栽诳刂破饔布挠步泳€配置中存儲離散脈沖寬度，或者可以將離散脈沖寬度作為數(shù)據(jù)存儲在查找表中(可選地為非易失的)，或者可以通過提供多個脈沖發(fā)生器將脈沖寬度存儲在控制器中，多個脈沖發(fā)生器中的每個都被配置為提供具有不同的固定或預(yù)定寬度的脈沖。備選地，至少一個存儲的脈沖寬度可以至少包括最大脈沖寬度，然后可以根據(jù)該最大脈沖寬度來確定其它離散脈沖寬度，例如通過該最大脈沖寬度值與最小脈沖寬度值(可能為0)之間的內(nèi)插。優(yōu)選地，在該實施例中，控制器被配置為使用存儲的最大和最小脈沖寬度值來選擇針對所述開關(guān)周期的ON部分的多個離散脈沖寬度(定義了一組可用脈沖寬度)之一。因此，控制器可以根據(jù)與輸出電壓相關(guān)的反饋信號(或者更概括地為，根據(jù)需求)在離散脈沖寬度值之間增大/減少?？梢允褂帽炔檎冶砀〉墓杳娣e來實現(xiàn)這類裝置的實施例。離散脈沖寬度以與齒輪箱的齒輪比類似的方式進行操作。在一些情況下，例如在基于查找表的實施例中，例如可能只提供少數(shù)幾個齒輪，例如小于20、10或5個。在其它情況下，離散脈沖寬度值可以很密集，并且許多值可用。為了繼續(xù)齒輪箱類比，這些實施例更加類似于連續(xù)變量傳輸。對齒輪升檔或降檔，即，在離散脈沖寬度之間遞增/遞減，這可以包括遞增/遞減固定或預(yù)定數(shù)(例如數(shù)字整數(shù))或固定分?jǐn)?shù)?？蛇x地，可以將脈沖持續(xù)時間/頻率相應(yīng)地調(diào)整補償增量(或減量)，例如在預(yù)定最大和最小值之間。優(yōu)選地，存儲最大和最小脈沖寬度中的一個或兩者。將被理解的是，在實施例中，可以提供用戶可訪問的寄存器，用以存儲這些最大和/或最小值中的一個或更多個，例如最大和/或最小脈沖寬度值可以是用戶可訪問的；在其它實施例中，可以對這些值進行硬編碼(hardcoded)。在實施例中，電源設(shè)備開關(guān)控制信號定義了電源設(shè)備開關(guān)周期中的ON部分，其后跟隨著開關(guān)周期的OFF部分，該周期的ON部分由多個離散的或存儲的脈沖寬度之一所定義，該周期的OFF部分的結(jié)尾(以及隨后的ON部分的重新開始)由反饋信號所定義。該反饋信號提供關(guān)于SMPS輸出的信息(電源設(shè)備開關(guān)信息，可選地為逐周期的)，優(yōu)選地為可變值信號，將可變值信號與基準(zhǔn)值進行比較(例如，借助于電壓基準(zhǔn)和比較器)，以確定OFF部分的結(jié)尾/開關(guān)周期的重新開始的定時。技術(shù)人員將理解，上述SMPS控制器的實施例可用于大范圍的SMPS配置中，包括(但不局限于)回掃轉(zhuǎn)換器、直接耦合升壓轉(zhuǎn)換器、以及直接耦合降壓轉(zhuǎn)換器。在SMPS包括由電源開關(guān)設(shè)備所驅(qū)動的變壓器的情況下，可以從變壓器的次級側(cè)(如后文中在優(yōu)選實施例中所述)、或者從變壓器的初級側(cè)、或者從變壓器的輔助繞組導(dǎo)出反饋信號。在以電感器代替變壓器的SMPS裝置中，可以類似地從電感器的初級側(cè)、次級側(cè)或輔助繞組導(dǎo)出反饋信號。在優(yōu)選實施例中，將控制器配置用于確定(測量)受反饋信號控制的開關(guān)周期的持續(xù)時間，例如通過在開關(guān)周期開始時對計數(shù)器進行復(fù)位，以及當(dāng)反饋信號指示應(yīng)重新開始開關(guān)周期時確定計數(shù)。然而，傳統(tǒng)意義上，控制器包括用于為計數(shù)器提供時鐘的系統(tǒng)時鐘，這樣可以根據(jù)該系統(tǒng)時鐘的周期數(shù)來定義離散或存儲的脈沖寬度。然后，可以響應(yīng)于所確定的每個電源開關(guān)周期的持續(xù)時間來選擇離散或存儲的脈沖寬度，從而提供了逐周期的控制。優(yōu)選地，該控制器具有多個操作功率范圍，其中每個操作功率范圍可以由離散或存儲的脈沖寬度以及在比如說頻率下限和頻率上限(在最小脈沖寬度可以包括基本上為零的頻率下限)之間的開關(guān)周期持續(xù)時間的范圍的組合來定義。對于受控的SMPS，這些操作功率范圍中的每個優(yōu)選地定義了每個開關(guān)周期由SMPS電源開關(guān)設(shè)備所傳送的平均功率。優(yōu)選地，定義操作功率范圍(通過脈沖寬度/頻率組合)，使得它們發(fā)生交迭，從而提供了有助于禁止不同功率范圍之間的不規(guī)則振蕩的一定程度的滯后。為了選擇功率范圍，優(yōu)選地將控制器配置為響應(yīng)于所確定的開關(guān)周期的持續(xù)時間小于下閾值而選擇增大的脈沖寬度，以及響應(yīng)于所確定的持續(xù)時間大于上閾值而選擇減小的脈沖寬度。換言之，一般而言，當(dāng)開關(guān)頻率降低時，電源使齒輪降檔，而當(dāng)頻率升高時，電源使齒輪升檔?；叵胍幌拢趦?yōu)選實施例中的開關(guān)頻率響應(yīng)于輸出負(fù)載(更具體地為輸出電壓)，使得所選擇的"齒輪"(脈沖寬度)以這樣的方式取決于輸出負(fù)載?？梢愿鶕?jù)持續(xù)時間或頻率來定義上閾值和下閾值，并優(yōu)選地將其存儲在控制器中，例如存儲在另外的查找表或一個或更多個寄存器中；可選地，針對不同的所選擇的脈沖寬度值，可以采用不同的上閾值和/或下閾值。上述系統(tǒng)的實施例還使得能夠定義針對大多數(shù)情況(除了脈沖寬度為其可選、預(yù)定值的最小值的情況)的最小操作頻率。優(yōu)選地，此最小操作(開關(guān)周期)頻率在正常的人類聽覺范圍之外，例如大于5KHz、10KHz、15KHz或優(yōu)選地為20KHz。優(yōu)選地，這個頻率是預(yù)定的，例如存儲在控制器中。優(yōu)選地，控制器包括用于存儲n、m和p中的一個或更多個值的數(shù)據(jù)存儲器，例如一個或更多個寄存器，其中n定義了開關(guān)周期的持續(xù)時間，m定義了用于進行選擇的存儲的脈沖寬度的數(shù)目，而p定義了脈沖寬度的最小持續(xù)時間?？蛇x地，定義用于確定最大脈沖寬度的附加參數(shù)q。優(yōu)選地，這些參數(shù)以所計數(shù)的系統(tǒng)時鐘脈沖的數(shù)目來定義。在實施例中，m個脈沖寬度在p個系統(tǒng)時鐘周期的最小ON時間到q(或n/2)個系統(tǒng)時鐘周期的最大值之間變化，總的開關(guān)周期為至少n個系統(tǒng)時鐘周期。在優(yōu)選實施例中，從反饋信號中導(dǎo)出定時信號(FBD)，該反饋信號的改變(轉(zhuǎn)變)指示輸出(電壓)值何時降到閾值以下以及開始電源開關(guān)周期。在這些轉(zhuǎn)變靠在一起(短FBD脈沖)的位置，定義n個計數(shù)的系統(tǒng)時鐘脈沖的最小持續(xù)時間，定義了電源設(shè)備開關(guān)控制信號的最大占空比，例如在本實施例中為50%。在相關(guān)方面，本發(fā)明提供了一種用于操作采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合以控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器的方法，該控制器具有接收與輸出電壓有關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，向所述輸出提供開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號具有包括用于接通所述電源開關(guān)設(shè)備的ON部分的開關(guān)周期，所述方法包括使用至少一個存儲的脈沖寬度來選擇針對所述開關(guān)周期的所述ON部分的多個離散脈沖寬度之一；以及響應(yīng)于所述反饋信號來改變所述開關(guān)周期的持續(xù)時間，以調(diào)節(jié)所述開關(guān)模式電源的輸出。本發(fā)明還提供了用于實現(xiàn)本方法的處理器控制代碼，具體在載體介質(zhì)上。載體介質(zhì)可以包括盤、程序存儲器或諸如光盤、電信號載體之類的數(shù)據(jù)載體。該代碼可以包括傳統(tǒng)的計算機程序代碼和/或用于設(shè)置或控制ASIC或FPGA的代碼、或者諸如RTL(寄存器轉(zhuǎn)移層)代碼、VerilogTM、或SystemC之類的用于硬件描述語言的代碼。本發(fā)明還提供了一種包括用于實現(xiàn)上述方法的裝置的開關(guān)模式電源控制器。在另一方面，本發(fā)明提供了一種采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器，該控制器具有多個操作功率范圍，每個范圍定義了由所述電源開關(guān)設(shè)備在每個開關(guān)周期傳輸?shù)钠骄β实姆秶?，每個所述范圍由以下組合定義多個預(yù)定脈沖寬度之一、以及所述開關(guān)周期的持續(xù)時間的范圍。在另一方面，本發(fā)明提供了一種采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器，該控制器具有接收與電源輸出有關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及數(shù)字控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，從所述輸出提供開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號具有包括用于接通所述電源開關(guān)設(shè)備的ON部分的開關(guān)周期，其中，所述開關(guān)周期的所述ON部分之后跟隨有用于斷開所述電源設(shè)備的OFF部分，其中，所述控制器被配置為響應(yīng)于所述反饋信號而結(jié)束所述開關(guān)周期的所述OFF部分，并重新開始所述開關(guān)周期的所述ON部分；而且，所述反饋信號包括可變值信號，所述控制器被配置為將所述反饋信號值與基準(zhǔn)值進行比較，以確定所述開關(guān)周期重新開始的定時。本發(fā)明還提供了一種采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器，該控制器具有接收與輸出電壓有關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及數(shù)字控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，從所述輸出提供開關(guān)控制信號；以及其中，所述控制器被配置為對所述脈沖頻率和脈沖寬度一起進行改變，從而在所述脈沖寬度大于最小脈沖寬度時保持所述脈沖頻率大于音頻。在另一方面，本發(fā)明提供了一種采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器，該控制器具有接收與電源輸出有關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及數(shù)字控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，從所述輸出提供開關(guān)控制信號；以及其中，所述控制器包括系統(tǒng)計數(shù)器，耦合至所述輸入；輸出脈沖發(fā)生器，耦合至所述系統(tǒng)計數(shù)器的輸出以及所述輸出；脈沖寬度查找表，其輸出耦合至所述輸出脈沖發(fā)生器的脈沖寬度控制輸入；以及脈沖寬度控制器，耦合至所述系統(tǒng)計數(shù)器輸出端以及所述脈沖寬度查找表，以使用所述查找表來選擇針對所述脈沖發(fā)生器的脈沖寬度。在另一方面，本發(fā)明提供了一種脈沖寬度和頻率調(diào)制(PWFM)SMPS(開關(guān)模式電源)控制器，被配置為對響應(yīng)于所述SMPS的輸出條件的反饋信號做出反應(yīng)，通過PWFM來控制所述SMPS的電源開關(guān)設(shè)備的驅(qū)動信號，其中，所述控制器具有可變齒輪比，所述齒輪比確定了與所述PWFM的頻率相關(guān)聯(lián)的所述PWFM的可用脈沖寬度的范圍，確定了所述SMPS的操作功率范圍。在優(yōu)選實施例中，將控制器配置用于控制齒輪比，使得當(dāng)頻率降低時，齒輪比調(diào)整以選擇用于確定開關(guān)模式電源的減小的操作功率范圍的可用脈沖寬度的范圍，反之亦然。在一些優(yōu)選實施例中，將控制器配置用于使用選自所述可用脈沖寬度的范圍的脈沖寬度、響應(yīng)于所述反饋信號來控制所述頻率。該反饋信號所對應(yīng)的輸出條件可以包括電源的輸出電流、電源的輸出電壓、或者電源的輸出負(fù)載。在實施例中，可變齒輪比包括多個基本上固定的齒輪比；在其它實施例中，齒輪比包括基本上連續(xù)可變的齒輪比。在一些優(yōu)選實施例中，由齒輪比所確定的可用脈沖寬度的范圍進一步由至少一個存儲的脈沖寬度來確定。本發(fā)明還提供了一種包括如上所述的控制器的開關(guān)模式電源。參考附圖，僅作為示例對本發(fā)明的這些和其它方面進行描述，在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例合并有控制器的開關(guān)模式電源的示例；圖2示出了開關(guān)模式電源控制器的方框圖3示出了用于圖2中的SMPS控制器的數(shù)字控制系統(tǒng)的方框圖；圖4示出了用于圖2和圖3中的控制器的脈沖寬度和頻率控制的時序圖5示出了針對圖2和圖3中的控制器的多個操作功率范圍的示例性脈沖寬度和開關(guān)周期持續(xù)時間；以及圖6示出了針對圖2和圖3中的控制器的一組功率值曲線。具體實施例方式參照圖l，這示出了具有國內(nèi)電力網(wǎng)供電輸入102和DC輸出104的示例性開關(guān)模式電源電路100。對電力網(wǎng)輸入102進行整流以便為線路106a、b提供直流電，線路106a、b通過開關(guān)設(shè)備(在這個示例中為功率IGBT(絕緣柵雙極晶體管)110，在這里示為電源控制器集成電路的一部分)向能量傳遞設(shè)備(在這個設(shè)備中為變壓器108)供電。輔助繞組108b在線路112上提供用于為SMPS控制器U4供電的直流電，SMPS控制器114向IGBT110提供驅(qū)動信號，以對該設(shè)備進行開關(guān)操作。當(dāng)該開關(guān)設(shè)備接通時，能量存儲在變壓器108的磁場中，而當(dāng)該開關(guān)斷開時，將能量傳遞給變壓器的次級側(cè)，對能量進行整流和平滑，從而提供直流輸出104。在所示示例中，通過由直流輸出電壓經(jīng)電阻器118所驅(qū)動的光隔離器116來將次級側(cè)反饋提供給基準(zhǔn)電壓電路120。光隔離器116的晶體管116b把線路122上的反饋信號提供給控制器114上的反饋輸入(FB)。SMPS操作于不連續(xù)導(dǎo)電模式，其中如稍后進一步說明的是，當(dāng)開關(guān)設(shè)備斷開時，穩(wěn)定時段之后的輸出電壓開始下降(在該點處，變壓器開始形成環(huán)形電路(ring)，從而進入所謂的振蕩階段)。在圖1的電路中，當(dāng)該開關(guān)設(shè)備為接通時，通過二極管126給電容器124充電，以及同樣地通過二極管130給電容器128充電。在振蕩階段，二極管126和130為截止，通過光隔離器的晶體管116b和下拉電阻器132來從電容器124引導(dǎo)電荷。通過光隔離器的電流根據(jù)輸出電壓處于或小于次級側(cè)上的目標(biāo)而改變，其控制電容器124兩端的電壓的下降速率。反饋線路122上的電壓基本上以相同的速率下降，因此線路122上的電壓基本上與SMPS輸出電壓成正比，并且逐供電周期地做出反應(yīng)。直流供電線路106b中的電阻器134作為電流感測電阻器(典型地小于1歐姆)，從而在線路136上提供控制器114的電流感測(CS)輸入(反向的，因為線路136從控制器114連接到電阻器134的另一端)?？梢园凑諅鹘y(tǒng)方式采用這個信號來提供限流。線路138提供了控制器114的引導(dǎo)(BS)輸入，可以使用該引導(dǎo)輸入來將控制器VDD干線140提升到其工作電壓值，以實現(xiàn)快速啟動?，F(xiàn)在參照圖2，其示出了圖1中的控制器114的細(xì)節(jié)?？刂破?14包括如下文中進一步描述的數(shù)字脈沖寬度/頻率控制系統(tǒng)300。圖2中的方框圖關(guān)于控制系統(tǒng)300的主要特征是，通過使用比較器144將反饋線路122上的電壓與來自電壓基準(zhǔn)142的基準(zhǔn)電壓(在所示實施例中為2V)進行比較而推導(dǎo)出數(shù)字反饋信號(FBD)140。可以提供其它可選電路塊，來實現(xiàn)過流保護(OCP)、關(guān)于VDD的過壓保護(OVD)、關(guān)于VoD的欠壓保護(UVD)、過壓(高電壓側(cè))保護(OVP)、過溫保護(OTP)、系統(tǒng)故障鎖存器(FLI)，而且可以提供睡眠控制塊，以提供在其中一些電路停止工作的可選待機操作模式(例如，那些注上星號的可能會掉電)。優(yōu)選地，還包括系統(tǒng)時鐘146，以提供用于確定如后文進一步描述的供電周期定時的數(shù)字系統(tǒng)時鐘。在實施例中，可以采用lMHz至100MHz范圍內(nèi)的系統(tǒng)時鐘頻率，例如16MHz。另外或備選地，可以提供外部時鐘輸入。現(xiàn)在參照圖3，其示出了圖2中的數(shù)字控制系統(tǒng)300的詳細(xì)方框圖。概括地說，控制系統(tǒng)300從輸出302提供用于控制開關(guān)設(shè)備(IGBT110)的驅(qū)動脈沖流，以便使用一組固定脈沖寬度值("齒輪比")中的一個值和可調(diào)整的供電周期開關(guān)頻率來調(diào)節(jié)圖1中的SMPS電源的輸出104處的直流電壓。我們首先說明系統(tǒng)的整體操作。數(shù)字控制器300實現(xiàn)了逐周期按需供電方案。每個供電周期具有包括n個數(shù)字時鐘周期的最小持續(xù)時間。供電周期具有從p到q(例如，n/2)個數(shù)字時鐘周期不等的m個固定接通時間(on-time)(脈沖寬度)之一，以及針對n個周期中的剩余時間的最小值的斷開時間(off-time)。m、n、p和可選的q的值由電源開關(guān)最大頻率選擇輸入CLKSEL[1:0]所確定。優(yōu)選地，控制器300始終使用未分頻的(undivided)內(nèi)部數(shù)字時鐘，例如16MHz，而不考慮CLKSEL的設(shè)置，其中CLKSEL確定了最大電源開關(guān)頻率，如以下表1中所示<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表hCLKSEL確定最大開關(guān)頻率設(shè)置通過脈沖頻率調(diào)制(PFM)的SMPS調(diào)節(jié)是通過將斷開時間延長適當(dāng)量(由系統(tǒng)反饋所確定)來實現(xiàn)的。在完成一個供電周期時，延長斷開時間，直到FBD信號降到O為止，這指示SMPS輸出電壓已經(jīng)降到了其目標(biāo)值以下并且應(yīng)開始新的供電周期?？蛇x地，可以添加較小的逐周期頻率調(diào)制，以有助于擴頻RF發(fā)射。第二控制回路監(jiān)測實際開關(guān)頻率，以便將其保持在能夠避免SMPS開關(guān)操作落入音頻噪聲頻帶的頻率處。如果開關(guān)頻率下降到則脈沖寬度模式(PWM)控制將尸『MM(9Z)五值遞減1。這從脈沖寬度查找表(LUT)中選擇下一個最小戶MW五—『/D77/值。PFM控制回路通過減小供電周期之間的斷開時間來補償減小的脈沖寬度，這具有增大開關(guān)頻率的效果。當(dāng)對SMPS的供電需求降低時，這個過程繼續(xù)，直到達到最小脈沖寬度q為止。利用該最小脈沖寬度，將開關(guān)頻率調(diào)整為如同所需要的那樣低，以實現(xiàn)SMPS調(diào)節(jié)。相反地，如果開關(guān)頻率增加到/c股wge—""則脈沖寬度模式控制將尸『M—MOD五值遞增1。這從脈沖寬度査找表(LUT)中選擇下一個最大尸『/Z)7T7值。PFM控制回路通過增大供電周期之間的斷開時間來補償增大的脈沖寬度，這具有減小開關(guān)頻率的效果。當(dāng)對SMPS的供電需求提高時，這個過程繼續(xù)，直到達到最大脈沖寬度n/2為止。利用該最大脈沖寬度，對開關(guān)頻率進行調(diào)整，最大為其最大允許值，以便實現(xiàn)輸出調(diào)節(jié)。/c股wm—w值的選擇如下/C/^G￡—w>值應(yīng)足夠高以保證相鄰尸t/丄S五—『//)77/值能夠傳遞的功率范圍之間存在交迭，因此調(diào)節(jié)不需要在兩個不同脈沖寬度之間產(chǎn)生不規(guī)則振蕩(himting);以及/c股wmw值應(yīng)盡實際可能的低，旨在最小化開關(guān)損耗并使效率最大化?！诿總€電源開關(guān)周期內(nèi)所傳遞的電量由電源設(shè)備的接通時間(脈沖寬度)與開關(guān)頻率的組合而確定，而開關(guān)頻率由供電周期之間的間隔所確定。針對輸入電壓和負(fù)載條件的任意集合，控制器確定適當(dāng)?shù)拿}沖寬度，并調(diào)整開關(guān)頻率，以便將SMPS輸出保持在期望電壓。實際上，由于開關(guān)時段必須始終為數(shù)字時鐘周期的整數(shù)倍，因此將存在對逐周期頻率變動的小測量。優(yōu)選地，在各個脈沖寬度值可以傳遞的功率值范圍之間存在有意的交迭。這提供了滯后，防止在一個脈沖寬度值與下一個之間的連續(xù)跳躍。在下表2中給出了示例性PWM脈沖寬度查找表丄'''a,二PULSE—、VIDTH15、、、-？》r,-if，■-.j、—"乂—>、￡'義—，TY二、"t、-A、J"]4"'-"-二、'，*T—、，^'、，'':,《」Wb:"、一、人，',—13,:、—r、':'J'r:卞-:廠，、二-;,、-'、，"「，y128-12、>、^1'，""一—.—-**,w、--、、》,、-U5普t一，c、B■!。一"1'「'943264729r一'-I/，—244g558"，、，16183438:'、《'/142426-■*81018386712124-"、'」，^、45883-3462、，'V'-、、2344.5233:，、、二:1122表2:脈沖寬度查找表在下表3中給出了脈沖寬度調(diào)整頻率閾值的示例性集合:<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表3:脈沖寬度調(diào)整頻率閾值再次參考圖3，功能性輸入和輸出如下輸入:輸出<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>已經(jīng)對FBD信號進行了說明；信號提供了IGBT柵極驅(qū)動器電路的開關(guān)控制信號，以對IGBT進行開關(guān)操作(在其它系統(tǒng)中，可以采用其它電源設(shè)備)。對其它信號略述如下如果(芯片復(fù)位信號)有效，則異步地強制關(guān)閉Z)//FE信號。當(dāng)主計數(shù)器開始遞增時，將DRIVE驅(qū)動為高。Z)//K五信號保持為高，直到該計數(shù)器達到由脈沖寬度查找表值所規(guī)定的接通時間(pulse—width)。該計數(shù)器繼續(xù)，直到其達到最小周期時間為止。然后，該計數(shù)器繼續(xù)遞增，直到應(yīng)Z^i^4iVZ)」'W信號的請求或達到其最大值時開始新的電源幵關(guān)周期為止。OCP轉(zhuǎn)到其有效高狀態(tài)指示集成電源設(shè)備(IGBT)的電流己經(jīng)超過了電流限制。針對電流開關(guān)周期的剩余時間，立即使Z)^/K五信號無效，但是在下一個周期開始處將該"http://KE信號重新斷言(re-assert)為正常。為了保證最快可能的響應(yīng)，該輸入為異步。OVP轉(zhuǎn)到其有效高狀態(tài)指示所反映的電壓已經(jīng)超過了電壓限制。針對電流開關(guān)周期的剩余時間，立即使d//f^:信號無效，但是在下一個周期開始處將該"^/p^信號重新斷言為正常。為了保證最快可能的響應(yīng)，該輸入為異步。過溫保護由OTP信號控制，在檢測到過溫條件時，將OTP信號置位。在當(dāng)前的電源開關(guān)周期的結(jié)尾處，將Z^M4A^一/wd呆持為0，從而防止開始新的電源開關(guān)周期。優(yōu)選地，為系統(tǒng)設(shè)計者做出準(zhǔn)備，以添加額外的故障檢測電路，諸如用于監(jiān)測PCB溫度的電路。當(dāng)檢測到該外部故障時，系統(tǒng)將CS管腳拉到^3.0V，這將導(dǎo)致故障鎖存器置位(CS通常工作于OV下至大約-500mV的區(qū)域中)。這激活了FLI—N信號，從而防止數(shù)字控制器開始新的電源開關(guān)周期?？梢酝ㄟ^對芯片進行周期性供電而將該故障鎖存器復(fù)位。接下來將按順序描述圖3中的每個功能塊系統(tǒng)計數(shù)器304:這包括單一的二進制上計數(shù)器，其在系統(tǒng)時鐘的正沿遞增，而在每個開關(guān)周期的開始處歸零。在優(yōu)選實施例中，系統(tǒng)計數(shù)器304包括10比特計數(shù)器，其輸出(z一cowvr)由其它塊使用，以確定其操作的正確定時。該計數(shù)器以如下兩種方式而使用用于對電源開關(guān)周期的操作進行定時，其具有預(yù)定的接通時間(脈沖寬度)和斷開時間，完成了總共n個數(shù)字時鐘周期。然后，該計數(shù)器繼續(xù)計數(shù)，直到下一個電源開關(guān)周期開始為止。當(dāng)z^;Af^vD一!力d言號指示應(yīng)開始新的電源開關(guān)周期時，通過允許將該計數(shù)器復(fù)位至0而提供PFM控制。S77L4r信號指示新的電源開關(guān)周期的開始。在優(yōu)選實施例中，不允許該計數(shù)器翻轉(zhuǎn)(roll-(wer)。恰好在新的電源開關(guān)周期開始之前，義一COt/AT指示相鄰開關(guān)周期之間的時段的值。根據(jù)此信息，脈沖寬度模式控制塊310能夠確定實際的開關(guān)頻率，并確定是否應(yīng)對脈沖寬度進行調(diào)整。Demand或門305:這包括產(chǎn)生輸出DEMAND-OTP|OVP|FLI|FBD的單一或門。DEMANDSYNCH:O，塊306:這產(chǎn)生重定時的(re-clocked)輸出，DEMAND—INT=DEMAND。因此，在優(yōu)選實施例中，這個塊獲得異步OVP、OTP、FLI和FBD輸入的邏輯或的反，并通過兩個觸發(fā)器將其與控制器的內(nèi)部(系統(tǒng))時鐘域同步。其輸出(r^7kW7VD—由主計數(shù)器用以發(fā)起新的電源開關(guān)周期的開始。驅(qū)動脈沖發(fā)生器308:這產(chǎn)生并輸出DRIVE和DRIVE_OP5信號，該信號是具有由輸入PULSE—WIDTH和X—COUNT所定義的長度的脈沖。在系統(tǒng)時鐘的正沿為DRIVE提供時鐘，在負(fù)沿為DRIVE—OP5提供時鐘。在優(yōu)選實施例中，這包括基于鎖存器的塊，其提供了具有所需寬度的"原生"柵極驅(qū)動脈沖。在將Xj:OUNT清零時，將驅(qū)動脈沖發(fā)生器308的輸出(Di/F五一mw)設(shè)置為有效。然后，針對由脈沖帶寬査找表312中的適當(dāng)值所規(guī)定的pulse—width持續(xù)時間，其保持為高。為了提供對脈沖寬度的極其精細(xì)的控制，優(yōu)選地在需要非整數(shù)PLA丄犯一『/D77/值時，產(chǎn)生延遲1/2個時鐘周期的Z)i/ra:—raw的版本。將其與有規(guī)律的raw進行邏輯或運算，以得到精確到最接近的1/2數(shù)字時鐘周期的脈沖寬度。脈沖寬度模式控制310:這根據(jù)X—COUNT<CHANGE—UP(升到更大的脈沖寬度)和X_COUNT>CHANGE—DOWN(降到更小的脈沖寬度)而產(chǎn)生輸出值PWMMODE(等同于齒輪選擇器)。在優(yōu)選實施例中，這包括具有上/下溢保護的4比特上/下計數(shù)器。將該計數(shù)器的值(尸『M—『/D77fJW)發(fā)送到脈沖寬度查找表312，在其中將該值用于選擇適當(dāng)?shù)拿}沖寬度。除非處于其最大允許值，否則在Z—COL/AT的值指示開關(guān)頻率已經(jīng)超過限制/c^wm，時，將i^Tl/—MOD五遞增。相反，除非處于其最小值，否則在X—OX/AT的值指示開關(guān)頻率已經(jīng)降到限制/c/^gpo,以下時，將iWM—M9D￡遞減。只有當(dāng)S7M/r信號指示新的開關(guān)周期的開始時，才調(diào)整尸『M—MOD五。在實施例中，最大允許值由C丄^S五丄值確定。脈沖寬度査找表(LUT)312:這根據(jù)PWM—MODE和CLKSEL而產(chǎn)生輸出值PULSE—WIDTH(類似于"齒輪箱比(gearboxratio)")。在優(yōu)選實施例中，這個塊將4比特的尸『^TJkTOD五值連同時鐘劃分選擇器(czja^丄)一起轉(zhuǎn)化為脈沖寬度(或接通時間)值，例如如上表2中所示。提供可根據(jù)最大開關(guān)速度進行選擇的表條目有利于良好的輸出調(diào)節(jié)，并有助于降低音頻噪聲。向驅(qū)動脈沖發(fā)生器308提供7比特輸出(戶t/丄S五一附Z)77/)。最大開關(guān)頻率査找表314:這提供了(10比特)最小開關(guān)時段值輸出(M/7V一P五i/OD)，該輸出可以由CLKSEL值所確定(在查找表中引用)。在其它實施例中，可以采用不同架構(gòu)來提供M/iV一/^//(9Z)。脈沖寬度變化頻率查找表316:這提供了與上面所提到的/cft4wg￡—w和/c/^vG￡J)0,頻率分別對應(yīng)的(10比特)開關(guān)周期時段值C7WM^一[/尸和C^4iVaELDO『7V。這里所描述的架構(gòu)(CLKSEL所引用的查找表)允許這些值由CLKSEL值來確定，盡管在上面的表3的示例中，同樣的值用于所有四個CLKSEL值。在其它實施例中，可以采用不同的架構(gòu)。OCP/OVP驅(qū)動取消塊318:這產(chǎn)生輸出DRIVE=!OP—x&(DRIVE_RAW&DRIVE—OP5)。在優(yōu)選實施例中，這包括接收原生柵極驅(qū)動信號(Z)i/FE一miv)、并使用鎖存的O戶一x誤差信號對其進行調(diào)制的異步布爾邏輯。因此，在實施例中，其輸出DRIVE基本上等于Z^/r五—^w，除非存在誤差條件，在存在誤差條件的情況下，針對(當(dāng)前)開關(guān)周期的剩余時間，可能強制該信號歸零。過流/壓保護塊320:這產(chǎn)生輸出OP—x=OVPIOCP。在優(yōu)選實施例中，這包括產(chǎn)生輸出0戶—x的基于鎖存器的異步塊，只要出現(xiàn)過流或是過壓條件，x都變成有效。優(yōu)選地，在下一電源開關(guān)周期的開始處清除該x信號。現(xiàn)在，參考圖4中的時序圖進一步說明數(shù)字控制系統(tǒng)300的操作。以諸如圖1中所示的配置來連接反饋輸入FB，其中提供了關(guān)于SMPS輸出狀態(tài)的逐周期的數(shù)據(jù)。圖4示出了此控制方案中的關(guān)鍵信號之間的關(guān)系。如先前所述，在電源設(shè)備110斷開時，回掃(fly-back)動作使FB線路i22升到恒定電壓(例如，通過變壓器108、二極管、電容器和光耦合器116)。然后保持該電壓，直到回掃振蕩階段為止，此時該電壓開始下降。放電速率由光耦合器116管理，光耦合器116本身由輸出電壓誤差的模擬積分(analogintegral)來控制。模擬比較器144將FB的電壓與來自固定基準(zhǔn)142的電壓進行比較，以便向數(shù)字控制模塊300提供輸出140(FBD)。在FBD變成零后不久，新的電源開關(guān)周期開始。圖4示出了上述DRJVE、CS、FB、FBD、SYSCLK(系統(tǒng)時鐘)、以及X—COUNT信號之間的關(guān)系。在沿400處，當(dāng)X—COUNT達到脈沖寬度值(來自LUT312)時，禁用(斷開)DRIVE,并且FBD轉(zhuǎn)變?yōu)?(變?yōu)橛行?。在FB開始下降一段時間之后，達到閾值(電壓基準(zhǔn))，此時FBD轉(zhuǎn)變?yōu)镺(變成無效)，這定義了沿402。沿404與沿402相對應(yīng)，但被DEMAND—SYNC[1:O]塊306所延遲。在沿404處，將X—COUNT復(fù)位為零(在DRIVE變成無效(即關(guān)閉)之后，X_COUNT繼續(xù)計數(shù)，以確定當(dāng)前周期的持續(xù)時間，即當(dāng)前周期的開關(guān)頻率)。如先前所述，數(shù)字控制系統(tǒng)300實現(xiàn)逐周期的按需供電方案。每個供電周期具有包括n個數(shù)字時鐘周期的最小持續(xù)時間，這確定了最大可能的開關(guān)頻率。供電周期具有從p到q個數(shù)字時鐘周期不等的m個固定接通時間(脈沖寬度，DRIVE有效)之一，以及針對n個周期中的剩余時間的最小值的斷開時間。m、n、p和q的值例如可以由例行實驗來選擇，以便提供針對給定應(yīng)用的最佳性能。圖5示出了控制系統(tǒng)的實施例的操作，其中m-4，因此該控制算法可以在4個固定值脈沖寬度上改變脈沖寬度。針對小負(fù)載的條件，選擇值p的最短脈沖寬度。該系統(tǒng)通過選擇適當(dāng)?shù)臄嚅_時間、因此為開關(guān)頻率來調(diào)節(jié)SMPS。針對中等負(fù)載，選擇中間脈沖寬度值之一，并調(diào)整斷幵時間以便相應(yīng)地調(diào)節(jié)SMPS。如果開關(guān)頻率過高或過低，則將會選擇不同的脈沖寬度值。對于最大負(fù)載，選擇最大脈沖寬度q(在本示例中為n/2，這給出了50%的占空比)。在這種情況中，將延長的斷開時間減少為O,而且SMPS以其最大頻率進行開關(guān)操作，周期為n。為了解決多個目標(biāo)各異的應(yīng)用，該架構(gòu)優(yōu)選地允許在單個電路上實現(xiàn)多個m、n、p和q參數(shù)的集合。例如，可以通過輸入板、對熔絲或內(nèi)部硬連線進行編程來設(shè)置適當(dāng)?shù)膮?shù)集合。這些值的示例性集合在下表4中給出<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>如上述示例所示，通過將斷開時間延長由系統(tǒng)反饋所確定的量來實現(xiàn)通過脈沖頻率調(diào)制(PFM)的SMPS調(diào)節(jié)。在一個供電周期完成時，延長斷開時間，直到FBD信號降到零為止，這指示SMPS輸出電壓已經(jīng)降到其目標(biāo)值以下，并且應(yīng)當(dāng)開始新的供電周期。第二控制回路監(jiān)測實際開關(guān)頻率，以便將其保持于旨在避免SMPS開關(guān)操作落入音頻噪聲頻帶的頻率處。優(yōu)選地，如果開關(guān)頻率朝著可能產(chǎn)生音頻噪聲的區(qū)域下降，則選擇更短的接通時間。PFM控制回路通過減小供電周期之間的斷開時間來補償減小的脈沖寬度，這具有增大開關(guān)頻率的效果。當(dāng)對于SMPS的供電需求降低時，這個過程繼續(xù)，直到達到最小脈沖寬度p為止。利用該最小脈沖寬度，優(yōu)選地將該開關(guān)頻率調(diào)整為所需要的那樣低，以實現(xiàn)SMPS調(diào)節(jié)。相反，如果開關(guān)頻率增大到SMPS沒有像實際可能地那樣有效工作的某個值，則可以選擇更長的接通時間。PFM控制回路通過增大供電周期之間的斷開時間來補償增大的脈沖寬度，這具有減小開關(guān)頻率的效果。當(dāng)對于SMPS的供電需求提高時，這個過程繼續(xù)，直到達到最大脈沖寬度q為止。利用該最大脈沖寬度，如所需要地增大開關(guān)頻率(上至其最大允許值)，以實現(xiàn)輸出調(diào)節(jié)。在每個電源開關(guān)周期內(nèi)所傳遞的(平均)電量由電源設(shè)備的接通時間(脈沖寬度)與開關(guān)頻率的組合所確定，而開關(guān)頻率由供電周期之間的間隔而確定。針對輸入電壓和負(fù)載條件的特定集合，控制器將確定適當(dāng)?shù)拿}沖寬度，并調(diào)整開關(guān)頻率，以便將SMPS輸出保持在期望電壓上。因此，短期的調(diào)節(jié)通過調(diào)整斷開時間來調(diào)整開關(guān)周期頻率，而更長期的調(diào)節(jié)調(diào)整脈沖寬度。圖6示出了以最大百分比的輸出功率值與電源開關(guān)周期頻率的關(guān)系的圖示。該圖例證了"功率層(powerstrata)"的概念，示出了在CLKSEL選擇500KHz的最大開關(guān)頻率(針對這個示例性實施例)時針對具有9個脈沖寬度值的實現(xiàn)的功率和開關(guān)頻率范圍。在圖6的示例中，控制器將開關(guān)頻率保持在20kHz(普遍接受的人類聽覺閾值)到40KHZ之間。后一數(shù)字保持開關(guān)速度為低，同時仍提供了脈沖寬度值之間的滯后的有用值。這禁止通過脈沖寬度調(diào)制來實現(xiàn)短期調(diào)節(jié)。我們已經(jīng)描述了SMPS控制方案，其在實施例中基于多種輸入條件、輸出負(fù)載條件和供電要求實現(xiàn)了穩(wěn)定的輸出電壓控制、適時的瞬時響應(yīng)以及良好的音頻噪聲抑制。具體地，該控制方案使用PWM"齒輪盒"來提高效率并抑制音頻噪聲，根據(jù)需要延長斷開時間以實現(xiàn)調(diào)節(jié)。SMPS反饋系統(tǒng)的實施例提供了實時的逐周期反饋響應(yīng)。因此，控制器的實施例可以利用基本上均勻間隔的脈沖而工作在"按需供電"操作模式下。技術(shù)人員無疑能夠想到多種其它的有效備選方案。將被理解的是，本發(fā)明不局限于所描述的實施例，并包括了對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的位于本發(fā)明所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的修改。權(quán)利要求1.一種采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器，所述控制器具有接收與輸出電壓有關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，向所述輸出提供開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號具有包括用于接通所述電源開關(guān)設(shè)備的ON部分的開關(guān)周期，其中，所述控制器被配置為使用至少一個存儲的脈沖寬度值來選擇針對所述開關(guān)周期的所述ON部分的多個離散脈沖寬度之一，以及響應(yīng)于所述反饋信號來改變所述開關(guān)周期的持續(xù)時間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述控制器被配置為選擇針對所述開關(guān)周期的所述ON部分的多個存儲的脈沖寬度之一。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述至少一個存儲的脈沖寬度包括最大脈沖寬度和最小脈沖寬度，而且，所述控制器被配置為選擇所述存儲的最大與最小脈沖寬度之間的離散脈沖寬度。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述開關(guān)周期的所述ON部分之后跟隨有用于斷開所述電源設(shè)備的OFF部分，而且，所述控制器被配置為響應(yīng)于所述反饋信號而結(jié)束所述開關(guān)周期的所述OFF部分，并重新開始所述開關(guān)周期的所述ON部分。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的幵關(guān)模式電源控制器，其中，所述反饋信號包括可變值信號，而且，所述控制器被配置為將所述反饋信號值與基準(zhǔn)值進行比較，以確定所述開關(guān)周期重新開始的定時。6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述控制器被配置為確定所述開關(guān)周期的持續(xù)時間，以及響應(yīng)于所述確定的持續(xù)時間來選擇所述存儲的脈沖寬度。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述控制器具有多個操作功率范圍，每個操作功率范圍定義了每個開關(guān)周期由所述電源開關(guān)設(shè)備所傳遞的平均功率的范圍，每個所述范圍由所述存儲的脈沖寬度和所述周期持續(xù)時間的范圍的組合而定義。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述操作功率范圍發(fā)生交迭。9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述控制器被配置為響應(yīng)于所述確定的持續(xù)時間小于下閾值而選擇增大的所述脈沖寬度，以及響應(yīng)于所述確定的持續(xù)時間大于上閾值而選擇減小的脈沖寬度。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述上閾值持續(xù)時間定義了大于20KHz的開關(guān)周期頻率。11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的開關(guān)模式電源控制器，還包括用于存儲n、m、p和q中的一個或更多個的值的數(shù)據(jù)存儲器，其中n定義了所述開關(guān)周期的最小持續(xù)時間，m定義了用于進行選擇的所述存儲的脈沖寬度的數(shù)目，p定義了所述脈沖寬度的最小持續(xù)時間，而q定義了所述脈沖寬度的最小持續(xù)時間。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一權(quán)利要求所述的開關(guān)模式電源控制器，還包括存儲所述一個或更多個脈沖寬度的査找表。13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一權(quán)利要求所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述脈沖寬度的存儲體現(xiàn)為用于產(chǎn)生具有所述脈沖寬度的脈沖的一組脈沖發(fā)生器的硬件。14.一種用于操作采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器的方法，所述控制器具有-接收與輸出電壓有關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，向所述輸出提供開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號具有包括用于接通所述電源開關(guān)設(shè)備的ON部分的開關(guān)周期，所述方法包括使用至少一個存儲的脈沖寬度來選擇針對所述開關(guān)周期的所述ON部分的多個離散脈沖寬度之一；以及響應(yīng)于所述反饋信號來改變所述開關(guān)周期的持續(xù)時間，以調(diào)節(jié)所述開關(guān)模式電源的輸出。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述選擇步驟包括選擇針對所述開關(guān)周期的所述ON部分的多個存儲的脈沖寬度之一。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述至少一個存儲的脈沖寬度包括最大脈沖寬度和最小脈沖寬度，而且，所述選擇步驟包括選擇所述存儲的最大和最小脈沖寬度之間的離散脈沖寬度。17.—種采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器，所述控制器具有多個操作功率范圍，每個操作功率范圍定義了每個開關(guān)周期由所述電源幵關(guān)設(shè)備所傳遞的平均功率的范圍，每個所述范圍由以下的組合來定義多個預(yù)定脈沖寬度之一，以及所述開關(guān)周期的持續(xù)時間的范圍。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述操作功率范圍發(fā)生交迭以提供滯后。19.一種采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器，所述控制器具有接收與電源輸出有關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及數(shù)字控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，從所述輸出提供開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號具有包括用于接通所述電源開關(guān)設(shè)備的ON部分的開關(guān)周期，其中，所述開關(guān)周期的所述ON部分之后跟隨有用于斷開所述電源設(shè)備的OFF部分，其中，所述控制器被配置為響應(yīng)于所述反饋信號而結(jié)束所述開關(guān)周期的所述OFF部分，并重新開始所述開關(guān)周期的所述ON部分；而且，所述反饋信號包括可變值信號，所述控制器被配置為將所述反饋信號值與基準(zhǔn)值進行比較，以確定所述開關(guān)周期重新開始的定時。20.—種釆用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器，所述控制器具有接收與輸出電壓有關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及數(shù)字控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，從所述輸出提供開關(guān)控制信號；以及其中，所述控制器被配置為對所述脈沖頻率和脈沖寬度一起進行改變，從而在所述脈沖寬度大于最小脈沖寬度時保持所述脈沖頻率大于音頻。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述音頻大于lOKHz。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的開關(guān)模式電源控制器，其中，所述音頻大于20KHz。23.—種采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制的組合來控制電源開關(guān)設(shè)備的開關(guān)模式電源控制器，所述控制器具有-接收與電源輸出有關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及數(shù)字控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，從所述輸出提供開關(guān)控制信號；以及其中，所述控制器包括系統(tǒng)計數(shù)器，耦合至所述輸入；輸出脈沖發(fā)生器，耦合至所述系統(tǒng)計數(shù)器的輸出以及所述輸出；脈沖寬度查找表，其輸出耦合至所述輸出脈沖發(fā)生器的脈沖寬度控制輸入；以及脈沖寬度控制器，耦合至所述系統(tǒng)計數(shù)器輸出端以及所述脈沖寬度査找表，以使用所述查找表來選擇針對所述脈沖發(fā)生器的脈沖寬度。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的開關(guān)模式電源控制器，還包括脈沖寬度變化頻率存儲器，所述脈沖寬度變化頻率存儲器具有耦合至所述脈沖寬度控制器的至少一個輸出，以定義針對所述脈沖寬度控制器的至少一個脈沖寬度變化頻率，以便在所述查找表中存儲的脈沖寬度之間變化。25.—種載體介質(zhì)，攜帶有用于實現(xiàn)權(quán)利要求14、15或16所述的方法的處理器控制代碼。26.—種脈沖寬度和頻率調(diào)制(PWFM)SMPS(開關(guān)模式電源)控制器，被配置為對響應(yīng)于所述SMPS的輸出條件的反饋信號做出反應(yīng)，通過PWFM來控制所述SMPS的電源開關(guān)設(shè)備的驅(qū)動信號，其中，所述控制器具有可變齒輪比，所述齒輪比確定了與所述PWFM的頻率相關(guān)聯(lián)的所述PWFM的可用脈沖寬度的范圍，確定了所述SMPS的操作功率范圍。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的PWFMSMPS控制器，被配置為控制所述齒輪比，使得當(dāng)所述頻率降低時，所述齒輪比調(diào)整以選擇用于確定所述SMPS的減小的操作功率范圍的所述可用脈沖寬度的范圍，反之亦然。28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的PWFMSMPS控制器，被配置為使用選自所述可用脈沖寬度的范圍的脈沖寬度、響應(yīng)于所述反饋信號來控制所述頻率。29.根據(jù)權(quán)利要求26、27或28所述的PWFMSMPS控制器，其中，所述輸出條件包括選自包括所述SMPS的輸出電流、所述SMPS的輸出電壓、以及所述SMPS的輸出負(fù)載的組的條件。30.根據(jù)權(quán)利要求26至29之一所述的PWFMSMPS控制器，其中，所述可變齒輪比包括多個基本上固定的所述齒輪比。31.根據(jù)權(quán)利要求26至29之一所述的PWFMSMPS控制器，其中，所述可變齒輪比包括基本上連續(xù)可變的所述齒輪比。32.根據(jù)權(quán)利要求26至31之一所述的PWFMSMPS控制器，其中，所述可用脈沖寬度的范圍由至少一個存儲的脈沖寬度所確定。33.根據(jù)權(quán)利要求26至32之一所述的PWFMSMPS控制器，其中，由所述可變齒輪比所確定的操作功率范圍包括發(fā)生交迭的功率范圍。34.—種開關(guān)模式電源，包括根據(jù)權(quán)利要求1至13和17至33中的任意一項所述的開關(guān)模式電源控制器。全文摘要本發(fā)明總體上涉及用于開關(guān)模式電源(SMPS)的控制系統(tǒng)，具體涉及數(shù)字控制方案。開關(guān)模式電源控制器采用脈沖頻率調(diào)制和脈沖寬度調(diào)制來控制電源開關(guān)設(shè)備，該控制器具有接收與輸出電壓相關(guān)的反饋信號的輸入；驅(qū)動所述電源開關(guān)設(shè)備的輸出；以及控制器，響應(yīng)于來自所述輸入的所述反饋信號，向所述輸出提供開關(guān)控制信號，所述開關(guān)控制信號具有包括用于接通所述電源開關(guān)設(shè)備的ON部分的開關(guān)周期，而且其中，所述控制器被配置為使用至少一個存儲的脈沖寬度來選擇針對所述開關(guān)周期的所述ON部分的多個離散脈沖寬度之一，以及響應(yīng)于所述反饋信號而改變所述開關(guān)周期的持續(xù)時間。文檔編號H02M3/157GK101411048SQ200680024823公開日2009年4月15日申請日期2006年7月5日優(yōu)先權(quán)日2005年7月6日發(fā)明者戴維·加德納,戴維·羅伯特·考爾森,拉塞爾·賈奎斯,菲利浦·約翰·莫耶斯申請人:劍橋半導(dǎo)體有限公司