專利名稱：用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制器，特別是涉及一種用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器及控制方法。
背景技術(shù)：
開關(guān)控制器用在直流/直流轉(zhuǎn)換器中控制直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出。

圖1所示的是用于直流/直流轉(zhuǎn)換器100的傳統(tǒng)開關(guān)控制器102的電路示意圖。如圖1所示，控制器 102包括脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，簡(jiǎn)稱為PWM)信號(hào)產(chǎn)生器104和運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(Operational Transconductance Amplifier,簡(jiǎn)禾爾為 OTA) 106。PWM信號(hào)產(chǎn)生器104通過產(chǎn)生PWM信號(hào)打開或閉合開關(guān)110和開關(guān)112，以調(diào)整直流/直流轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓VOTT。輸出電壓Vott由PWM信號(hào)的占空比決定。另外，PWM 信號(hào)產(chǎn)生器104在電容器116上通過接收電壓V116來控制PWM信號(hào)的占空比。0TA_106通過比較參考電壓Vr和與輸出電壓Vott成比例的反饋電壓Vf來控制電容器116的充電和放電，以及由此控制電壓乂116。如果反饋電壓Vf小于參考電壓VK，0TA_106通過控制電壓V116 使得輸出電壓Vott增大。如果反饋電壓Vf大于參考電壓VK，0TA_106通過控制電壓V116使得輸出電壓Vott減小。因此，輸出電壓Vott可以調(diào)整至由參考電壓Vk決定的預(yù)設(shè)水平。然而，包括0TA_106和電容器116的放大電路的帶寬沒有足夠?qū)?，使得電壓V116對(duì)輸出電壓Vot的反應(yīng)速度相對(duì)較慢。也就是說，控制器102需要用相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間來改變針對(duì)輸出電壓Vott變化的PWM信號(hào)的占空比?，F(xiàn)有的用來加快放大電路反應(yīng)速度的方法包括增大放大電路的帶寬。然而，當(dāng)放大電路的帶寬增大時(shí)，將有更多的噪聲轉(zhuǎn)移至控制器102?？刂破?02對(duì)輸出電壓Vot中的非必須噪聲比較敏感，所以輸出電壓Vot也可能不穩(wěn)定?，F(xiàn)有的解決方法是通過減小放大電路的增益來?yè)Q取輸出電壓Vott的穩(wěn)定性。顯然，如果減小放大電路的增益，輸出電壓Vott 的精確性會(huì)受到影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器及其控制方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，包括第一放大級(jí)，用來根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)在能量存儲(chǔ)元件的第一端產(chǎn)生第一放大信號(hào)；以及連接至第一放大級(jí)的第二放大級(jí)，用來在所述能量存儲(chǔ)元件的第二端產(chǎn)生第二放大信號(hào)， 根據(jù)所述輸出信號(hào)的變化改變所述第二放大信號(hào)，并依據(jù)所述第一放大信號(hào)減小所述第二放大信號(hào)的變化。本發(fā)明還提供一種控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的方法，其包括，根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)在能量存儲(chǔ)元件的第一端產(chǎn)生第一放大信號(hào)；在能量存儲(chǔ)元件的第二端產(chǎn)生第二放大信號(hào)；根據(jù)所述輸出信號(hào)的變化改變第二放大信號(hào)；以及依據(jù)第一放大信號(hào)減小第二放大信號(hào)的變化。本發(fā)明還提供了一種用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其包括控制電路，產(chǎn)生控制信號(hào)來控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)；以及連接至控制電路的放大電路，根據(jù)輸出信號(hào)在能量存儲(chǔ)元件的第一端產(chǎn)生第一放大信號(hào)，在能量存儲(chǔ)元件的第二端產(chǎn)生第二放大信號(hào)以控制控制信號(hào)的占空比，根據(jù)第二放大信號(hào)改變針對(duì)輸出信號(hào)變化的占空比，以及根據(jù)第一放大信號(hào)減小占空比的變化。 本發(fā)明提供了用于功率轉(zhuǎn)換器(例如，直流/直流轉(zhuǎn)換器)的控制器?？刂破靼ǚ糯箅娐废到y(tǒng)，用來通過產(chǎn)生放大信號(hào)來控制直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)。放大信號(hào)根據(jù)直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的反饋產(chǎn)生。有利的是，放大信號(hào)對(duì)直流/直流轉(zhuǎn)換器的反應(yīng)相對(duì)快速。另外，放大電路系統(tǒng)可以平緩放大信號(hào)的變化，從而平緩輸出信號(hào)的調(diào)整。 因此使得輸出信號(hào)更加穩(wěn)定。而且，由于平緩了放大信號(hào)的變化，所以放大信號(hào)對(duì)存在于輸出信號(hào)中非必須噪聲的敏感度降低。因此，可以利用具有相對(duì)高的增益的放大電路系統(tǒng)來調(diào)整輸出信號(hào)并提高其調(diào)整精度。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明，以使本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)更為明顯。
圖1是根據(jù)一種現(xiàn)有技術(shù)提供的j1流/直流轉(zhuǎn)換器的電路示意圖2是根據(jù)本發(fā)明--個(gè)實(shí)施例的jI流/直流轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖3是根據(jù)本發(fā)明--個(gè)實(shí)施例的jI流/直流轉(zhuǎn)換器的電路示意圖4是根據(jù)本發(fā)明--個(gè)實(shí)施例的jI流/直流轉(zhuǎn)換器的信號(hào)波形圖5是根據(jù)本發(fā)明--個(gè)實(shí)施例的jI流/直流轉(zhuǎn)換器的電路示意圖6是根據(jù)本發(fā)明--個(gè)實(shí)施例的jI流/直流轉(zhuǎn)換器的電路示意圖7是根據(jù)本發(fā)明--個(gè)實(shí)施例的jI流/直流轉(zhuǎn)換器的控制器的操作流程圖；以及
圖8是根據(jù)本發(fā)明--個(gè)實(shí)施例的jI流/直流轉(zhuǎn)換器的操作流程圖。
具體實(shí)施例方式以下將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的說明。在以下對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述中，為了提供一個(gè)針對(duì)本發(fā)明的完全的理解，闡明了大量的具體細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在另外的一些實(shí)例中，對(duì)于大家熟知的方案、 流程、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。本發(fā)明的實(shí)施例提供了用于功率轉(zhuǎn)換器(例如，直流/直流轉(zhuǎn)換器)的控制器。控制器包括放大電路系統(tǒng)，用來通過產(chǎn)生放大信號(hào)來控制直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)。放大信號(hào)根據(jù)直流/直流轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的反饋產(chǎn)生。有利的是，放大信號(hào)對(duì)直流/直流轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的響應(yīng)相對(duì)快速。另外，放大電路系統(tǒng)可以平緩放大信號(hào)的變化，從而平緩輸出信號(hào)的調(diào)整。因此，輸出信號(hào)更加穩(wěn)定。而且，由于平緩了放大信號(hào)的變化，所以放大信號(hào)對(duì)存在于輸出信號(hào)中非必須噪聲的敏感度降低。因此，放大電路系統(tǒng)可以具有相對(duì)高的增益從而更準(zhǔn)確地調(diào)整輸出信號(hào)。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，放大電路系統(tǒng)的增益可以由反饋電路決定。因此，直流/ 直流轉(zhuǎn)換器的頻率行為，例如，帶寬和響應(yīng)速度，也可以由反饋電路決定。通過控制反饋電路的參數(shù)，可以調(diào)整直流/直流轉(zhuǎn)換器的頻率行為和放大電路系統(tǒng)的增益。
圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流/直流轉(zhuǎn)換器200的結(jié)構(gòu)示意圖，用來將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成輸出電壓VOTT。直流/直流轉(zhuǎn)換器200包括控制器202、反饋電路WO、能量存儲(chǔ)元件(例如，電感器206)，以及濾波器元件(例如，電容器208)。反饋電路260接收直流/直流轉(zhuǎn)換器200的輸出電壓Vott，并對(duì)控制器202產(chǎn)生表示輸出電壓Vott的反饋電流Ifb。控制器202根據(jù)反饋電流Ifb控制輸出電壓Vott和流經(jīng)電感器206的電感電流I。在一個(gè)實(shí)施例中，流經(jīng)電感器206的電感電流L是一個(gè)波紋電流。 電容器208通過過濾電感電流L在直流/直流轉(zhuǎn)換器200的輸出端提供一個(gè)直流輸出(例如，直流電流或直流電壓Votit)。控制器202包括輸入端VIN，用來接收輸入電壓Vin ；控制端LX，用來控制輸出電壓Vott ；以及反饋端FB，用來接收反饋電路260提供的反饋電流IFB。在一個(gè)實(shí)施例中，控制電路202包括連接在輸入端VIN與控制端LX之間的高端開關(guān)210，和連接在控制端LX與地之間的低端開關(guān)212。在另一個(gè)實(shí)施例中，低端開關(guān)212由二極管代替，二極管的陰極連接至控制端LX，陽(yáng)極與地連接?？刂破?02還包括連接至高端開關(guān)210和低端開關(guān)212的控制電路系統(tǒng)(例如，P麗電路系統(tǒng)220)，以及包括連接在反饋端FB和P麗電路系統(tǒng)220之間的放大電路系統(tǒng)M0。在一個(gè)實(shí)施例中，放大電路系統(tǒng)240通過接收反饋電流Ifb產(chǎn)生放大信號(hào)VEA2。PWM 電路系統(tǒng)220接收放大信號(hào)Vea2并根據(jù)放大信號(hào)Vea2通過控制開關(guān)210和開關(guān)212來控制直流/直流轉(zhuǎn)換器200的輸出信號(hào)(例如，輸出電壓或電流)。舉例而言，PWM電路系統(tǒng)220 通過產(chǎn)生控制信號(hào)(例如，PWM信號(hào))來閉合或打開開關(guān)210和開關(guān)212。直流/直流轉(zhuǎn)換器200的輸出信號(hào)由PWM信號(hào)的占空比決定。PWM電路系統(tǒng)220還根據(jù)放大信號(hào)Vea2控制 PWM信號(hào)的占空比。更具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)PWM信號(hào)邏輯高時(shí)，高端開關(guān)210閉合，低端開關(guān) 212斷開?？刂贫薒X連接至輸入端VIN，因此，電感電流L增加。當(dāng)PWM信號(hào)邏輯低時(shí)，高端開關(guān)210斷開，低端開關(guān)212閉合。控制端LX與地連接，因此，電感電流L減小。正因如此，直流/直流轉(zhuǎn)換器200的輸出電流(例如，電感電流L的平均電流)通過增大PWM信號(hào)的占空比來增加，以及通過降低PWM信號(hào)的占空比來減小。正因放大信號(hào)Vea2控制PWM信號(hào)的占空比，所以直流/直流轉(zhuǎn)換器200可以通過控制放大信號(hào)Vea2將輸出電壓或電流調(diào)整至目標(biāo)水平。有利的是，放大信號(hào)Vea2可以相對(duì)快速地對(duì)直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)做出響應(yīng)。例如，如果輸出電壓發(fā)生變化，放大電路系統(tǒng)240可以相對(duì)快速地改變放大信號(hào)VEA2。 而且，放大電路系統(tǒng)240通過減小放大信號(hào)Vea2的變化來平緩直流/直流轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)的調(diào)整。因此，放大信號(hào)Vea2和輸出信號(hào)的調(diào)整可以更加穩(wěn)定。圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流/直流轉(zhuǎn)換器300的電路示意圖。與圖2中標(biāo)示相同的元件具有相似的功能。如圖3所示，PWM電路系統(tǒng)220包括斜坡信號(hào)發(fā)生器(Ramp Signal Generator,簡(jiǎn)稱為RSG) 324，以及反饋比較器(Feedback Comparator，簡(jiǎn)稱為FBC) 322。RSG_324產(chǎn)生斜坡信號(hào)Vkp (例如，具有穩(wěn)定波紋幅度的波紋電壓)。FBC_322從RSG_3M接收斜坡信號(hào)VKP， 從放大電路系統(tǒng)240接收放大信號(hào)Vea2，并通過比較斜坡信號(hào)Vkp和放大信號(hào)Vea2的大小來產(chǎn)生PWM信號(hào)。在圖3的實(shí)施例中，如果放大信號(hào)Vea2大于斜坡信號(hào)VKP，則PWM信號(hào)邏輯高；如果放大信號(hào)Vea2小于斜坡信號(hào)Vkp，則PWM信號(hào)邏輯低。正因如此，放大信號(hào)Vea2控制 PWM信號(hào)的占空比。例如，放大信號(hào)Vea2增大時(shí)PWM信號(hào)的占空比增大，放大信號(hào)Vea2減小時(shí)PWM信號(hào)的占空比減小。放大電路系統(tǒng)240包括第一放大級(jí)352和第二放大級(jí)354。第一放大級(jí)352包括誤差放大器(Error Amplif ier，簡(jiǎn)稱為EAl) 342和電阻元件(例如，電阻301)。第二放大級(jí)邪4包括誤差放大器(Error Amplif ier，簡(jiǎn)稱為EA^ 344和能量存儲(chǔ)元件(例如，電容器348)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一放大級(jí)352根據(jù)直流/直流轉(zhuǎn)換器300的輸出信號(hào)在電容器348的第一端產(chǎn)生第一放大信號(hào)VEA1。第二放大級(jí)3M根據(jù)第一放大信號(hào)Veai在電容器 348的第二端產(chǎn)生第二放大信號(hào)VEA2。另外，放大電路系統(tǒng)240針對(duì)直流/直流轉(zhuǎn)換器300 輸出信號(hào)的變化修改第二放大信號(hào)VEA2。更具體地，如圖3所示，反饋電路260包括電阻分壓器(例如，串聯(lián)連接的電阻302 和電阻303)。第一放大級(jí)352中的電阻301包括連接至電阻302和電阻303之間結(jié)點(diǎn)的第一端，和連接至電容器348的第二端。在一個(gè)實(shí)施例中，EA1_342是一個(gè)運(yùn)算放大器，將電阻 301的第一端保持在參考信號(hào)Vkef的參考水平。舉例來說，EA1_342通過它的反相輸入端接收電阻301第一端的電壓Vfb，并通過正相輸入端接收參考電壓VKEF。因此，得到以下等式Vfb = Veef(1)另外，反饋電流Ifb由等式⑵得到Ifb = (Vout-Veef)/R302-VeefZR303(2)其中R3tl2和R3tl3分別代表電阻302和電阻303的阻抗。正因如此，反饋電流Ifb與輸出電壓Vott成比例。反饋電流Ifb通過流經(jīng)電阻301來產(chǎn)生放大信號(hào)乂皿。也就是說，電阻301在它的第二端提供放大信號(hào)VEA1。放大信號(hào)Veai由等式(3)得到VEAI = VEEF-IFBXR301(3)其中R3tll代表電阻301的阻抗，根據(jù)等式(2)和等式(3)，放大信號(hào)Veai由等式(4) 得到Veai=(HR3C11ZR3C^R3C11ZR3C13)XVkef-(R3C11ZR3C12)XVott(4)正因如此，可以得到以下等式 Δ VEAI = - (R301/R302) X Δ VOUT(5)其中Δ Vout代表輸出電壓Vott的變化，以及Δ Veai代表針對(duì)輸出電壓Vott的變化 Δ Vout的放大信號(hào)Veai的變化。因此，包括第一放大級(jí)352和反饋電路沈0的組合電路的增益&等于-(R3C11/R3。2)。當(dāng)輸出電壓Vot減小時(shí)放大信號(hào)Veai增大，輸出電壓Vott增大時(shí)放大信號(hào)Veai減小。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，EA2_344是一個(gè)運(yùn)算跨導(dǎo)放大器，通過比較放大信號(hào)Veai 和參考信號(hào)Vkef的大小來控制電容器348的充電和放電。具體來說，EA2_344產(chǎn)生與參考信號(hào)和放大信號(hào)的差值成比例的控制電流I·(例如，Iotp - Veef-Veai)。在一個(gè)實(shí)施例中，如果放大信號(hào)Veai小于參考信號(hào)Vkef，EA2_344通過產(chǎn)生從EA2_344流到電容器348的控制電流Iotp來增大放大信號(hào)VEA2。如果放大信號(hào)Veai大于參考信號(hào)Vkef，EA2.344通過產(chǎn)生從電容器348流到EA2_344輸出端的控制電流Iotp來減小放大信號(hào)VEA2。如果放大信號(hào)Veai等于參考信號(hào)Vkef，則控制電流Iotp置為零來保持放大信號(hào)Vea2不變。在一個(gè)實(shí)施例中，放大電路系統(tǒng)240在穩(wěn)定狀態(tài)下操作。在穩(wěn)定狀態(tài)下，EA2_344的輸入電壓各自相等(例如，Veai = Vkef)。根據(jù)等式(3)，在穩(wěn)定狀態(tài)下，反饋電流Ifb等于零。另外，放大信號(hào)Vea2保持在Vsp水平，而且輸出電壓Vott保持在目標(biāo)水平Vtamet。根據(jù)等式G)，輸出電壓Vot的目標(biāo)水平Vtaket由等式(6)得到Vtaeget = (I+R302/R303) *VEEF(6)相應(yīng)地，控制器202將輸出電壓Vott調(diào)整至由參考信號(hào)Vkef和電阻R3tl2/電阻R3tl3 的比率決定的預(yù)設(shè)水平V TARGET 0在圖3的實(shí)施例中，EA1_342和EA2_344接收同樣的參考信號(hào)VKEF。然而，本發(fā)明不僅限于此。在另一個(gè)實(shí)施例中，EA1_342和EA2_344接收不同的參考信號(hào)VKEF。在一個(gè)實(shí)施例中，電阻302和電阻301具有相同的阻值R(例如，R3tl2 = R301 = R)。 因此，等式(5)可以改寫為Δ VEAI = - Δ VOUT(7) 在一個(gè)實(shí)施例中，如果輸出電壓Vott在目標(biāo)水平Vtamet上增加Δ Vout,那么放大信號(hào) Veai在參考信號(hào)Vkef上減小Δ VOTT。放大信號(hào)Veai也在Vsp水平上減小Δ VOTT。因此，可以通過減小PWM信號(hào)的占空比來減小輸出電壓Vott。類似地，如果輸出電壓Vott在目標(biāo)水平Vtamet 上減小AVott,那么放大信號(hào)Veai在參考信號(hào)Vkef上增加AVott。放大信號(hào)Veai也在Vsp水平上增加AVomo因此，可以通過增大PWM信號(hào)的占空比來增大輸出電壓VOTT。相應(yīng)地，根據(jù)第二放大信號(hào)Vea2，EA2_344將第一放大信號(hào)Veai調(diào)整至參考信號(hào)Vkef，將輸出電壓Vott調(diào)整至目標(biāo)水平V
TARGET 0有利的是，因?yàn)榘‥A1_342和電阻302、電阻303和電阻301的組合電路的帶寬相對(duì)較大，所以放大信號(hào)Veai對(duì)輸出電壓Vott的響應(yīng)相對(duì)較快。因?yàn)榻?jīng)過電容器348的電壓沒有驟變，所以放大信號(hào)Vea2對(duì)輸出電壓Vot的響應(yīng)速度也較快。也就是說，放大電路系統(tǒng) 240的響應(yīng)速度也較快。因此，與圖1中所示的傳統(tǒng)控制器102相比，圖2中的控制器202 需要較少時(shí)間來改變針對(duì)輸出電壓Vott變化的PWM信號(hào)的占空比。而且，如果放大信號(hào)Veai和參考信號(hào)Vkef的差值大于特定值(例如，零)，則 EA2_344減小放大信號(hào)Vea2的變化和PWM信號(hào)占空比的變化。特定值由EA2_344的內(nèi)部屬性決定。舉例來說，如果放大信號(hào)Veai在參考信號(hào)Vkef上減小Δ Vout, ΕΑ2_344則對(duì)電容器348 輸出控制電流IOTP，以便將放大信號(hào)Vea2朝Vsp值的方向增加。類似地，如果放大信號(hào)Veai在參考信號(hào)Vkef上增加AVott，EA2_344則從電容器348吸收控制電流ΙωΜΡ，以便將放大信號(hào) Vea2朝Vsp值的方向減小。正因如此，EA2J344可以降低放大信號(hào)Vea2的變化。也就是說，可以平緩將輸出電壓Vot調(diào)整至目標(biāo)水平Vtamet的過程。同樣也可以平緩將放大信號(hào)Veai調(diào)整至參考信號(hào)Vkef的過程。有利的是，即使放大電路系統(tǒng)240具有相對(duì)快速的反應(yīng)速度，輸出電壓Vqut也相對(duì)穩(wěn)定。而且，ΕΑ2_344具有相對(duì)高的增益，這樣放大信號(hào)Veai可以更準(zhǔn)確地調(diào)整至參考信號(hào)VKEF。因此，輸出電壓Vott也可以更準(zhǔn)確地調(diào)整至目標(biāo)水平VTAKeET。在一個(gè)實(shí)施例中，直流/直流轉(zhuǎn)換器300的頻率行為(例如，帶寬和響應(yīng)速度)由反饋電路260決定。更具體地，包括反饋電路260和放大電路系統(tǒng)MO的組合電路具有增益帶寬積。組合電路的增益帶寬積由等式(8)得到GBffP = GXBff(8)其中G和BW分別代表組合電路的增益和帶寬。包括反饋電路260和放大電路系統(tǒng)240的組合電路的增益帶寬積具有由輸入電壓Vin和輸出電壓Vott決定的最大極限值。因此，組合電路的帶寬BW通過減小組合電路的增益G來增大，通過增大組合電路的增益G來減小。根據(jù)等式(5)，包括第一放大級(jí)352和反饋電路沈0的組合電路的增益&等于-(R3O1ZR3J。因此，增益A可以通過調(diào)整電阻比率R3(11/R3。2來控制。包括反饋電路260和放大電路系統(tǒng)240的組合電路的增益G也可以通過調(diào)整電阻比率R3(11/R3(12來控制。因此，包括反饋電路260和放大電路系統(tǒng)240的組合電路的帶寬BW也可以通過調(diào)整電阻比率R3tll/ R3tl2來控制。在一個(gè)實(shí)施例中，反饋電路沈0可以在控制器202之外完成，所以增益G和帶寬BW是外部可控的。圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流/直流轉(zhuǎn)換器的PWM信號(hào)、斜坡信號(hào)Vkp、放大信號(hào)Vea2、放大信號(hào)Veai和輸出信號(hào)Vot的波形圖。圖4與圖3和圖2結(jié)合描述。如圖4所示，在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)下，例如在、到、時(shí)間段內(nèi)，輸出電壓Vott保持在目標(biāo)水平Vtaket,而且放大信號(hào)Veai等于參考信號(hào)VKEF。放大信號(hào)Vea2保持在相對(duì)穩(wěn)定的Vsp 水平，因此PWM信號(hào)具有相對(duì)穩(wěn)定的占空比。在一個(gè)實(shí)施例中，Vsp值由提供給負(fù)載電路的功率決定，負(fù)載電路連接至直流/直流轉(zhuǎn)換器300的輸出端。舉例來說，如果負(fù)載電路從直流/直流轉(zhuǎn)換器300吸收更多的功率，Vsp值則會(huì)增大，從而通過增大PWM信號(hào)的占空比來保持輸出電壓VOTT。如果負(fù)載電路吸收較少功率，Vsp值則會(huì)減小，從而通過減小PWM信號(hào)的占空比來保持輸出電壓VOTT。如圖4所示，斜坡信號(hào)Vkp具有最大值Vh和最小值\。斜坡信號(hào)在最大值Vh和最小值\之間上升和下降。因此，斜坡信號(hào)的平均值為=Vkp ave= (VH+\)/2。在一個(gè)實(shí)施例中，斜坡信號(hào)Vkp的平均值Vkp ave由直流/直流轉(zhuǎn)換器300的輸入電壓決定(例如，與直流 /直流轉(zhuǎn)換器300的輸入電壓Vin成比例)。舉例來說，如果輸入電壓Vin增加，斜坡信號(hào)Vkp 的平均值Vkp AVE則會(huì)增加，從而PWM信號(hào)的占空比減小。如果輸入電壓Vin減小，斜坡信號(hào) Vep的平均值Vkp AVE則會(huì)減小，從而PWM信號(hào)的占空比增大。因此，輸入電壓Vin的變化對(duì)輸出電壓Vott的影響較小。也就是說，即使輸入電壓Vin改變，輸出電壓Vott仍然保持穩(wěn)定。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)輸出電壓Vqut大于目標(biāo)水平Vtakcet時(shí)(例如，在tm時(shí)刻)，放大信號(hào)Veai小于參考信號(hào)VKEF，此時(shí)放大信號(hào)Vea2小于Vsp值。正因如此，通過減小PWM信號(hào)的占空比來減小輸出電壓VOT。在乜到&時(shí)間段內(nèi)，輸出電壓可以平緩地減小至目標(biāo)水平 Vtaeget,并且放大信號(hào)Veai可以平緩地增加至參考信號(hào)VKEF。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出電壓Vott 的增加由負(fù)載電路的功率吸收減小引起。在一個(gè)實(shí)施例中，放大信號(hào)Vea2增加至小于Vsp值的一個(gè)值，并進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。類似地，當(dāng)輸出電壓Vqut小于目標(biāo)水平Vtakcet時(shí)(例如，在ts時(shí)刻)，放大信號(hào)Veai 大于參考信號(hào)Vkef，此時(shí)放大信號(hào)Vea2大于Vsp值。正因如此，通過增大PWM信號(hào)的占空比來增大輸出電壓VOTT。在ts到tp時(shí)間段內(nèi)，輸出電壓可以平緩地增加至目標(biāo)水平Vtaket，并且放大信號(hào)Veai可以平緩地減小至參考信號(hào)VKEF。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出電壓Vott的減小由負(fù)載電路的功率吸收增加引起。在一個(gè)實(shí)施例中，放大信號(hào)Vea2減小至大于Vsp值的一個(gè)值， 并進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流/直流轉(zhuǎn)換器500的電路示意圖。與圖2和圖3中標(biāo)記相同的元件具有類似的功能。在圖5的實(shí)施例中，P麗電路系統(tǒng)220進(jìn)一步包括與RSG_324、放大電路系統(tǒng)M0，和FBC_322連接的減法器526。減法器5 從RSG_324中接收斜坡信號(hào)VKP，從EA2_344中接收放大信號(hào)VEA2，以及對(duì)FBC_322產(chǎn)生斜坡信號(hào)Vkp526，大小等于斜坡信號(hào)Vkp減去放大信號(hào)乂_ FBC_322將斜坡信號(hào)Vkp526與預(yù)設(shè)值Vkef比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整PWM信號(hào)的占空比。在一個(gè)實(shí)施例中，如果輸出電壓Vott大于目標(biāo)水平Vtaket，放大信號(hào)Vea2則減小， 斜坡信號(hào)Vkp526的平均值增加。因此，輸出電壓Vott減小。如果輸出電壓Vott小于目標(biāo)水平 Vtaeget,放大信號(hào)Vea2則增加，斜坡信號(hào)Vkp5k5的平均值減小。因此，輸出電壓Vott增加。所以， 輸出電壓Vott可以調(diào)整至目標(biāo)水平V
TARGET°圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流/直流轉(zhuǎn)換器600的電路示意圖。與圖2和圖3中標(biāo)記相同的元件具有類似的功能。在圖6的實(shí)施例中，控制器202進(jìn)一步包括感應(yīng)電阻604。PWM電路系統(tǒng)220進(jìn)一步包括電流感應(yīng)放大器(Current Sense Amplifier，簡(jiǎn)稱為CSA)634以及加法器628。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)高端開關(guān)210閉合并且低端開關(guān)212斷開時(shí)，電感電流込流經(jīng)感應(yīng)電阻604從而為CSA_634提供表示電感電流L的感應(yīng)信號(hào)(例如，感應(yīng)電阻604的電壓)。CSA_634產(chǎn)生與感應(yīng)信號(hào)成比例的放大信號(hào)Vcs。加法器6 產(chǎn)生斜坡信號(hào)V’ EP, 大小等于斜坡信號(hào)Vkp與放大信號(hào)V。s之和。因此，斜坡信號(hào)V’KP的平均值隨著電感電流込平均值的增大而增大，并隨著電感電流l·平均值的減小而減小。FBC_322通過比較斜坡信號(hào)V’ EP和放大信號(hào)Vea2來控制PWM信號(hào)。正因如此，如果直流/直流轉(zhuǎn)換器600的輸出電流增加，F(xiàn)BC_322則通過減小PWM信號(hào)的占空比來減小輸出電流。如果直流/直流轉(zhuǎn)換器600的輸出電流減小，F(xiàn)BC_322則通過增加PWM信號(hào)的占空比來增加輸出電流。所以，直流/直流轉(zhuǎn)換器600的輸出電流和輸出電壓更加穩(wěn)定。在圖6的實(shí)施例中，EA2_344的輸出端連接至FBC_322的正相輸入端。然而，本發(fā)明并不僅限于此。在另一個(gè)實(shí)施例中，與圖5中的描述類似，EA2_344的輸出端通過減法器 5 連接至FBC_322的反相輸入端。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，減法器536連接于加法器擬8和 FBC_322之間，也可以連接于RSG_3M和加法器6 之間。FBC_322的正相輸入端接收預(yù)置值VPKE。raC_322的反相輸入端接收斜坡信號(hào)，大小等于斜坡信號(hào)Vkp與放大信號(hào)V。s的和再減去放大信號(hào)Vea2。圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流/直流轉(zhuǎn)換器控制器200、300、500或600的操作流程圖700。圖7與圖2、圖3、圖5和圖6結(jié)合描述。在步驟702中，第一放大級(jí)352根據(jù)直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)(例如，輸出電壓Vot)在能量存儲(chǔ)元件(例如，電容器348)的第一端產(chǎn)生第一放大信號(hào)VEA1。在步驟704中，第二放大級(jí)3 在能量存儲(chǔ)元件(例如，電容器348)的第二端產(chǎn)
生第二放大信號(hào)Vea2。在步驟706中，第二放大級(jí)3M針對(duì)直流/直流轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)(例如，輸出電壓 Vott)的變化改變第二放大信號(hào)VEA2。舉例來說，根據(jù)等式(7)，如果輸出電壓Vott在目標(biāo)水平Vtaket的基礎(chǔ)上增加 Δ Vott，那么第一放大信號(hào)Veai和第二放大信號(hào)Vea2分別減小AVott。如果輸出電壓Vott在目標(biāo)水平Vtamet的基礎(chǔ)上減小AVott，那么第一放大信號(hào)Veai和第二放大信號(hào)Vea2分別增加 Δ Vout ο
在步驟708中，第二放大級(jí)3M根據(jù)第一放大信號(hào)Veai降低第二放大信號(hào)Vea2的變化。舉例來說，如果第一放大信號(hào)Veai在參考信號(hào)Vkef的基礎(chǔ)上減小Δ Veai，那么第二放大信號(hào)Vea2同樣減小Δ Veai。ΕΑ2_344通過對(duì)電容器348輸出控制電流Iotp來增大第二放大信號(hào)^⑽。如果第一放大信號(hào)Veai在參考信號(hào)Vkef的基礎(chǔ)上增加AVeai，那么第二放大信號(hào)Vea2同樣增加Δ VEA1。EA2_344通過從電容器348吸收控制電流ΙωΜΡ來減小第二放大
f曰Vea2 ο圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直流/直流轉(zhuǎn)換器的操作流程圖800。圖8與圖 2、圖3、圖5和圖6結(jié)合描述。在步驟802中，EA1_342通過控制EA1_342的反相輸入端和正相輸入端來使兩端具有相同電壓值。在步驟804中，連接至EA1_342反相輸入端的電阻301根據(jù)反饋電流Ifb提供放大信號(hào)Veai來控制直流/直流轉(zhuǎn)換器200、直流/直流轉(zhuǎn)換器300或直流/直流轉(zhuǎn)換器500的輸出電壓Vott。在步驟806中，連接至電阻301的電阻302通過EA1_342的反相輸入端對(duì)電阻301
提供反饋電流IFB。在步驟808中，電阻302根據(jù)其阻值1 3(12控制直流/直流轉(zhuǎn)換器200、直流/直流轉(zhuǎn)換器300或直流/直流轉(zhuǎn)換器500的帶寬。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種直流/直流轉(zhuǎn)換器控制器及其控制方法?？刂破靼ǚ糯箅娐废到y(tǒng)，通過產(chǎn)生放大信號(hào)來控制直流/直流轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。放大電路系統(tǒng)包括第一放大級(jí)(例如，具有相對(duì)較大帶寬和較快響應(yīng)速度的基于電阻的放大電路)，以及包括第二放大級(jí)(例如，具有相對(duì)較大增益的基于電容器的放大電路)。因此，控制器對(duì)輸出電壓的響應(yīng)速度相對(duì)較快，而且可以更準(zhǔn)確、更穩(wěn)定地控制輸出電壓。另外，控制器的增益和帶寬通過控制連接至控制器的反饋電路的電阻參數(shù)來控制。直流/直流轉(zhuǎn)換器可以應(yīng)用于例如功率供應(yīng)系統(tǒng)等的多個(gè)領(lǐng)域中。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用來說明本發(fā)明而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述控制器包括第一放大級(jí)，根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)在能量存儲(chǔ)元件的第一端產(chǎn)生第一放大信號(hào)；以及第二放大級(jí)，連接至所述第一放大級(jí)，在所述能量存儲(chǔ)元件的第二端產(chǎn)生第二放大信號(hào)，根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的變化改變所述第二放大信號(hào)，并依據(jù)所述第一放大信號(hào)減小所述第二放大信號(hào)的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述控制器根據(jù)所述第二放大信號(hào)通過控制開關(guān)組來控制所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述第一放大級(jí)包括電阻元件，具有第一端和第二端，并在所述第二端提供所述第一放大信號(hào)；以及放大器，連接至所述電阻元件，將所述第一端保持在參考水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，通過表示所述輸出信號(hào)的電流流經(jīng)所述電阻元件來產(chǎn)生所述第一放大信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述控制器將所述輸出信號(hào)調(diào)整至由所述參考水平?jīng)Q定的預(yù)設(shè)水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述第二放大級(jí)包括放大器，通過比較所述第一放大信號(hào)和參考信號(hào)來控制所述能量存儲(chǔ)元件的充電和放H1^ ο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，如果所述第一放大信號(hào)和所述參考信號(hào)的差值大于特定值，所述控制器將減小所述第二放大信號(hào)的變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述放大器依據(jù)所述第二放大信號(hào)將所述第一放大信號(hào)調(diào)整至所述參考信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述能量存儲(chǔ)元件包括電容器。
10.一種控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的方法，其特征在于，所述方法包括，根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)在能量存儲(chǔ)元件的第一端產(chǎn)生第一放大信號(hào)； 在所述能量存儲(chǔ)元件的第二端產(chǎn)生第二放大信號(hào)； 根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的變化改變所述第二放大信號(hào)；以及依據(jù)所述第一放大信號(hào)減小所述第二放大信號(hào)的變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)在能量存儲(chǔ)元件的第一端產(chǎn)生所述第一放大信號(hào)的步驟包括將電阻元件的第一端保持在參考水平來產(chǎn)生表示所述輸出信號(hào)的電流；以及通過流經(jīng)所述電阻元件的所述電流在所述電阻元件的第二端產(chǎn)生所述第一放大信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的方法，其特征在于，所述在所述能量存儲(chǔ)元件的第二端產(chǎn)生所述第二放大信號(hào)的步驟包括比較所述第一放大信號(hào)和參考信號(hào)來控制所述能量存儲(chǔ)元件的充電和放電。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)的方法，其特征在于，所述依據(jù)所述第一放大信號(hào)減小所述第二放大信號(hào)的變化的步驟包括如果所述第一放大信號(hào)和所述參考信號(hào)的差值大于特定值，則減小所述第二放大信號(hào)的所述變化。
14.一種用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述控制器包括 控制電路，產(chǎn)生控制信號(hào)來控制所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)；以及放大電路，連接至所述控制電路，根據(jù)所述輸出信號(hào)在能量存儲(chǔ)元件的第一端產(chǎn)生第一放大信號(hào)，在所述能量存儲(chǔ)元件的第二端產(chǎn)生第二放大信號(hào)來控制所述控制信號(hào)的占空比，根據(jù)所述第二放大信號(hào)改變針對(duì)所述輸出信號(hào)變化的所述占空比，并根據(jù)所述第一放大信號(hào)減小所述占空比的變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述控制信號(hào)包括脈沖信號(hào)，所述脈沖信號(hào)通過控制開關(guān)組來控制所述輸出信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述放大電路包括電阻元件，具有第一端和第二端，在所述第二端提供所述第一放大信號(hào)；以及放大器，連接至所述電阻元件，將所述第一端保持在參考水平。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，通過表示所述輸出信號(hào)的電流流經(jīng)所述電阻元件來產(chǎn)生所述第一放大信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述控制器將所述輸出信號(hào)調(diào)整至由所述參考信號(hào)決定的預(yù)設(shè)水平。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述放大電路包括放大器，通過比較所述第一放大信號(hào)和參考信號(hào)來控制所述能量存儲(chǔ)元件的充電和放電 ο
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，如果所述第一放大信號(hào)和所述參考信號(hào)的差值大于特定值，則減小所述第二放大信號(hào)的所述變化。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器，其特征在于，所述放大器根據(jù)所述第二放大信號(hào)將所述第一放大信號(hào)調(diào)整至所述參考信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于功率轉(zhuǎn)換器的控制器及其控制方法。所述控制器包括第一放大級(jí)和連接至第一放大級(jí)的第二放大級(jí)。第一放大級(jí)根據(jù)功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)在能量存儲(chǔ)元件的第一端產(chǎn)生第一放大信號(hào)。第二放大級(jí)在能量存儲(chǔ)元件的第二端產(chǎn)生第二放大信號(hào)，并針對(duì)輸出信號(hào)的變化改變第二放大信號(hào)。第二放大級(jí)進(jìn)一步根據(jù)第一放大信號(hào)減小第二放大信號(hào)的變化。本發(fā)明提供的控制器可以使得功率轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)更加穩(wěn)定，還可以降低放大信號(hào)對(duì)存在于所述輸出信號(hào)中非必須噪聲的敏感度，從而使得功率轉(zhuǎn)換器能夠利用具有相對(duì)高的增益的放大電路系統(tǒng)來調(diào)整輸出信號(hào)并提高其調(diào)節(jié)精度。
文檔編號(hào)H02M3/158GK102403901SQ201110168510
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者拉茲洛·利普賽依, 法拉·坡貝斯庫(kù)-斯塔內(nèi)斯緹, 肖邦-米哈依·龐貝斯庫(kù) 申請(qǐng)人:凹凸電子(武漢)有限公司