本公開涉及功率轉(zhuǎn)換器，并且具體地，涉及用于控制開關(guān)模式電源的開關(guān)的技術(shù)。

背景技術(shù)：

一些電路可以使用功率轉(zhuǎn)換器，其接收來(lái)自電源的功率輸入并將功率輸入轉(zhuǎn)換(例如，增加或減小)為具有與功率輸入的電壓或電流電平不同(例如，調(diào)節(jié))的電壓或電流電平的功率輸出。轉(zhuǎn)換器向?yàn)V波器輸出功率輸出，用于為部件、電路或其他電設(shè)備供電?；陂_關(guān)的功率轉(zhuǎn)換器可以使用半橋電路和信號(hào)調(diào)制技術(shù)來(lái)調(diào)節(jié)功率輸出的電流或電壓電平。在一些示例中，功率轉(zhuǎn)換器可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)來(lái)改進(jìn)精度以及功率輸出的電壓或電流電平的控制。用于改進(jìn)精度以及功率輸出的電壓或電流電平的控制的這些ADC可以降低功率轉(zhuǎn)換器的總體效率和/或增加功率轉(zhuǎn)換器的物理尺寸、復(fù)雜度和/或成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

總的來(lái)說(shuō)，本公開的各個(gè)示例的目的在于DC-DC轉(zhuǎn)換器，包括但不限于降壓、升壓或者降壓-升壓DC轉(zhuǎn)換器，其包括數(shù)字壓控環(huán)路和前饋電路。本文描述的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)可以使用前饋電路，包括向功率轉(zhuǎn)換器中的前饋部件提供模擬輸入電壓電平以修改數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)的最小分辨率。DPWM信號(hào)的最小分辨率的修改可以增強(qiáng)轉(zhuǎn)換器檢測(cè)到所提供輸入電壓的電壓電平的突然變化并對(duì)其做出反應(yīng)的能力，從而通過(guò)輸入信號(hào)中的波動(dòng)使得輸出電壓的干擾最小化。在一個(gè)示例中，本公開涉及一種用于控制DC-DC功率轉(zhuǎn)換器的方法，包括：接收第一時(shí)鐘信號(hào)；接收數(shù)字占空比值；使用第一時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)字占空比值生成數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)，該DPWM信號(hào)具有多個(gè)離散階梯以控制開關(guān)模式電源的開關(guān)；以及使用壓控電路來(lái)修改DPWM信號(hào)的多個(gè)離散階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間，其中壓控電路被配置為接收模擬電壓輸入。

在另一示例中，本公開涉及一種開關(guān)模式電源設(shè)備，包括：開關(guān)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，被配置為接收反饋電壓電平并輸出數(shù)字反饋電壓電平；控制器，被配置為接收數(shù)字反饋電壓電平，基于數(shù)字反饋電壓電平確定數(shù)字占空比值并輸出數(shù)字占空比值；以及數(shù)字脈寬調(diào)制器，包括至少一個(gè)前饋部件，被配置為基于數(shù)字控制電路修改數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)的多個(gè)離散階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間，其中數(shù)字脈寬調(diào)制器被配置為接收第一時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)字占空比值并生成DPWM信號(hào)來(lái)控制開關(guān)，并且壓控電路被配置為接收模擬電壓輸入。

在本公開的另一示例中，涉及一種用于控制DC-DC功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)，包括：用于基于壓控電路修改數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)的多個(gè)離散階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間的裝置，其中壓控電路被配置為接收模擬電壓輸入；用于接收第一時(shí)鐘信號(hào)的裝置；用于基于數(shù)字反饋電壓電平接收數(shù)字占空比值的裝置；以及用于基于第一時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)字占空比值生成DPWM信號(hào)以控制開關(guān)模式電源的開關(guān)的裝置。

以下在附圖和說(shuō)明書中闡述本公開的技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)示例的細(xì)節(jié)。技術(shù)的其他特征、目的和優(yōu)勢(shì)將從說(shuō)明書和附圖以及權(quán)利要求中明確得出。

附圖說(shuō)明

圖1是示出根據(jù)本公開的各個(gè)示例的用于轉(zhuǎn)換來(lái)自電源的功率的示例性系統(tǒng)的框圖。

圖2是示出根據(jù)本公開技術(shù)的包括前饋部件的功率轉(zhuǎn)換器的示例的功能框圖。

圖3是示出利用圖2的示例性前饋部件對(duì)數(shù)字脈寬調(diào)制信號(hào)的最小分辨率進(jìn)行示例性修改的概念圖。

圖4是示出根據(jù)本公開技術(shù)的包括另一示例性前饋部件的功率轉(zhuǎn)換器的示例的功能框圖。

圖5是示出圖4所示DPWM 206的一個(gè)示例的功能框圖。

圖6是示出根據(jù)本公開技術(shù)的包括又一示例性前饋部件的功率轉(zhuǎn)換器的示例的功能框圖。

圖7是示出圖6所示DPWM 306的一個(gè)示例的功能框圖。

圖8是示出利用圖6的示例性前饋部件進(jìn)行數(shù)字脈寬調(diào)制信號(hào)的最小分辨率的示例性修改的概念圖。

圖9是示出不具有前饋電路的示例性降壓轉(zhuǎn)換器的特性的示圖。

圖10是示出根據(jù)本公開技術(shù)的具有前饋電路的示例性降壓轉(zhuǎn)換器的特性的示圖。

圖11是示出不具有前饋電路的示例性升壓轉(zhuǎn)換器的特性的示圖。

圖12是示出根據(jù)本公開技術(shù)的具有前饋電路的示例性升壓轉(zhuǎn)換器的特性的示圖。

圖13是示出根據(jù)本公開示例的前饋控制的示例性技術(shù)的流程圖。

具體實(shí)施方式

在一些應(yīng)用中，基于開關(guān)的功率轉(zhuǎn)換器(以下稱為“功率轉(zhuǎn)換器”或簡(jiǎn)稱為“轉(zhuǎn)換器”)可以接收功率輸入并將功率輸入轉(zhuǎn)換(例如，增加(step-up)或降低(step-down))為例如具有與功率輸入的電壓或電流電平不同(例如，調(diào)節(jié))的電壓或電流電平的功率輸出，以將功率輸出提供給用于為負(fù)載(例如，設(shè)備)供電的濾波器。如本文所述，術(shù)語(yǔ)“增加(step-up)”表示被配置為接收具有第一電壓電平的輸入功率信號(hào)并輸出具有大于第一電壓電平的第二電壓電平的功率信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換器。此外，如本文所述，術(shù)語(yǔ)“降低(step-down)”表示被配置為接收具有第一電壓電平的輸入功率信號(hào)并輸出具有小于第一電壓電平的第二電壓電平的功率信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換器。

在任一種情況下，根據(jù)一種或多種調(diào)制技術(shù)，功率轉(zhuǎn)換器可以具有以功率轉(zhuǎn)換器控制的功率級(jí)結(jié)構(gòu)(例如，單相或多相半橋結(jié)構(gòu)等)布置的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)(例如，基于MOS功率開關(guān)晶體管的開關(guān)、基于氮化鎵(GaN)的開關(guān)或者其他類型的開關(guān)器件)，以改變功率輸出的電流或電壓電平。單相半橋可以包括在切換節(jié)點(diǎn)處耦合至低側(cè)開關(guān)的高側(cè)開關(guān)，而多相半橋可以包括在切換節(jié)點(diǎn)處耦合至多個(gè)低側(cè)開關(guān)的多個(gè)高側(cè)開關(guān)。

功率轉(zhuǎn)換器可以包括一個(gè)或多個(gè)門驅(qū)動(dòng)器和控制邏輯以使用調(diào)制技術(shù)控制功率級(jí)的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)(例如，接通和斷開)。功率級(jí)的開關(guān)的這種調(diào)制可以根據(jù)脈沖密度調(diào)制(PDM)、脈寬調(diào)制(PWM)、脈沖頻率調(diào)制(PFM)或另一適當(dāng)調(diào)制技術(shù)來(lái)進(jìn)行操作。通過(guò)使用調(diào)制技術(shù)控制功率級(jí)的開關(guān)，功率轉(zhuǎn)換器可以調(diào)節(jié)由功率轉(zhuǎn)換器輸出的功率的電流或電壓電平。

這些功率轉(zhuǎn)換器可以使用反饋電路和技術(shù)，用于執(zhí)行電流感測(cè)和/或電壓感測(cè)來(lái)得到關(guān)于功率輸出的電流或電壓電平的信息。功率轉(zhuǎn)換器可以使用利用反饋電路和技術(shù)接收的信息來(lái)提高功率輸出的精度。例如，功率轉(zhuǎn)換器可以使用反饋信息來(lái)在特定的容限或閾值窗內(nèi)包含功率輸出的電壓或電流電平，用于滿足負(fù)載的功率要求。這些功率轉(zhuǎn)換器可以使用電流感測(cè)作為反饋電路和技術(shù)的一個(gè)示例，以確定輸出至負(fù)載的功率的實(shí)時(shí)電流電平。如果功率轉(zhuǎn)換器確定電流電平不滿足負(fù)載的功率要求，則功率轉(zhuǎn)換器可以調(diào)整或改變功率轉(zhuǎn)換器如何控制功率開關(guān)，從而調(diào)整或改變功率輸出的電流電平直到功率輸出的電流電平包含在容限窗內(nèi)并滿足與負(fù)載的功率要求相關(guān)聯(lián)的電流電平為止。

在一些示例中，用于DC-DC轉(zhuǎn)換器的數(shù)字壓控環(huán)路比數(shù)字電流控制環(huán)路更加令人滿意，因?yàn)閿?shù)字壓控環(huán)路要求減小的面積來(lái)實(shí)施，因?yàn)閿?shù)字壓控環(huán)路可以僅使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、數(shù)字比例-積分-微分(PID)控制器和數(shù)字脈寬調(diào)制器。不同于數(shù)字電流控制環(huán)路，數(shù)字壓控環(huán)路不要求臨時(shí)(interim)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(IDAC)或附加的ADC。然而，與數(shù)字電流控制環(huán)路相比，傳統(tǒng)的數(shù)字壓控環(huán)路缺乏良好的線拒絕(line rejection)能力，這對(duì)于DC-DC轉(zhuǎn)換器來(lái)說(shuō)是重要的要求。

在一些示例中，功率轉(zhuǎn)換器可以使用前饋電路和技術(shù)，用于執(zhí)行電壓感測(cè)來(lái)得到關(guān)于輸入電壓的電壓電平的信息。功率轉(zhuǎn)換器可以使用利用前饋電路和技術(shù)接收的信息以提高功率輸出的精度。例如，功率轉(zhuǎn)換器可以使用前饋信息來(lái)在特定的容限或閾值窗內(nèi)包含功率輸出的電壓電平，用于滿足負(fù)載的功率要求。如本文所述，前饋電路包括一個(gè)或多個(gè)前饋部件，其中一個(gè)或多個(gè)前饋部件接收前饋信息。

在一些示例中，功率轉(zhuǎn)換器可以使用一個(gè)或多個(gè)前饋部件和技術(shù)來(lái)確定輸出至轉(zhuǎn)換器的電源的電壓電平。如果功率轉(zhuǎn)換器確定電源的電壓電平改變，則功率轉(zhuǎn)換器可以調(diào)整或改變功率轉(zhuǎn)換器如何控制功率開關(guān)，從而調(diào)整或改變功率輸出的電壓電平，直到功率輸出的電壓電平包含在容限窗內(nèi)并滿足與負(fù)載的功率要求相關(guān)聯(lián)的電壓電平為止。

當(dāng)使用模擬控制環(huán)路時(shí)，前饋電路利用鋸齒波形來(lái)實(shí)施，其中，鋸齒波形的高度是輸入電壓的函數(shù)。以這種方式，補(bǔ)償占空比而不存在用于補(bǔ)償輸入電壓變化的模擬控制環(huán)路。在傳統(tǒng)的數(shù)字控制環(huán)路中，分離的ADC被用于監(jiān)控輸入電壓來(lái)代替鋸齒波形。然而，使用分離的ADC要求復(fù)雜的算法來(lái)調(diào)整累加器的系數(shù)和值，使得功率轉(zhuǎn)換器的功率級(jí)的增益恒定。還需要復(fù)雜算法，使得前饋電路不要求PID參與來(lái)補(bǔ)償輸入電壓的變化。換句話說(shuō)，用于傳統(tǒng)數(shù)字控制環(huán)路的前饋電路不如用于模擬控制環(huán)路的鋸齒波形穩(wěn)健。

本文描述的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)可以基于電源的模擬輸入電壓電平來(lái)修改數(shù)字壓控環(huán)路的數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)的最小分辨率。DPWM信號(hào)的最小分辨率的這種修改可以允許用于數(shù)字壓控環(huán)路的前饋電路與用于模擬控制環(huán)路的鋸齒波形一樣穩(wěn)健。

圖1是示出根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)方面的用于轉(zhuǎn)換來(lái)自電源2的功率的系統(tǒng)1的框圖。圖1示出了系統(tǒng)1具有四個(gè)分離和不同的部件，它們被示為電源2、功率轉(zhuǎn)換器4、濾波器6和負(fù)載8，然而系統(tǒng)1可以包括更多或更少的部件。例如，電源2、功率轉(zhuǎn)換器4、濾波器6和負(fù)載8可以是四個(gè)獨(dú)立的部件或者可以表示提供本文所述系統(tǒng)1的功能的一個(gè)或多個(gè)部件的組合。

系統(tǒng)1包括電源2，其向系統(tǒng)1提供電能。存在電源2的多個(gè)示例，并且可以包括但不限于電力網(wǎng)、發(fā)電機(jī)、變壓器、電池、天陽(yáng)能面板、風(fēng)車、再生制動(dòng)系統(tǒng)、水力或風(fēng)能發(fā)電機(jī)或者任何其他形式的能夠向系統(tǒng)1提供電能的設(shè)備。

系統(tǒng)1包括功率轉(zhuǎn)換器4，其操作為基于開關(guān)的功率轉(zhuǎn)換器，將由電源2提供的一種形式的電能轉(zhuǎn)換為不同且可用形式的用于為負(fù)載8供電的電能。功率轉(zhuǎn)換器4可以是增加轉(zhuǎn)換器，其輸出功率具有的電壓電平高于由增加轉(zhuǎn)換器接收的輸入功率的電壓電平。這種增加轉(zhuǎn)換器的一個(gè)示例可以被稱為升壓轉(zhuǎn)換器。功率轉(zhuǎn)換器4可以代替地包括降低轉(zhuǎn)換器，其被配置為輸出具有比降低轉(zhuǎn)換器接收的輸入功率的電壓電平低的電壓電平的功率。這種降低轉(zhuǎn)換器的一個(gè)示例被稱為降壓轉(zhuǎn)換器。在又一些示例中，功率轉(zhuǎn)換器4可以包括增加和降低轉(zhuǎn)換器(例如，降壓-升壓轉(zhuǎn)換器)，其能夠輸出具有比由增加和降低轉(zhuǎn)換器接收的功率輸入的電壓電平更高或更低的電壓電平的功率。功率轉(zhuǎn)換器4的示例可以包括電池充電器、微處理器電源等。功率轉(zhuǎn)換器4可以操作為DC-DC轉(zhuǎn)換器。

系統(tǒng)1還包括濾波器6和負(fù)載8。負(fù)載8接收由功率轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換的在功率經(jīng)過(guò)濾波器6之后的電能(例如，電壓、電流等)。在一些示例中，負(fù)載8使用來(lái)自功率轉(zhuǎn)換器4和濾波器6的濾波電能來(lái)執(zhí)行功能。濾波器6通常是低通功率模擬濾波器，但是可以是用于過(guò)濾負(fù)載的功率的任何適當(dāng)?shù)碾娮訛V波器。濾波器6的示例包括但不限于無(wú)源或有源電子濾波器、高通、低通、帶通、凹口或全通濾波器、電阻器-電容器濾波器、電感器-電容器濾波器、電阻器-電感器-電容器濾波器等。類似地，存在負(fù)載8的多個(gè)示例，并且可以包括但不限于計(jì)算設(shè)備和相關(guān)部件，諸如微處理器、電部件、電路、膝上型計(jì)算機(jī)、桌上型計(jì)算機(jī)、平板電腦、移動(dòng)電話、電池、揚(yáng)聲器、照明單元、汽車/船舶/航空/火車相關(guān)的部件、電機(jī)、變壓器或者接收來(lái)自功率轉(zhuǎn)換器的電壓或電流的任何其他類型的電設(shè)備和/或電路裝置。

電源2可以在鏈路10上提供具有第一電壓或電流電平的電能。負(fù)載8可以在鏈路14上接收被功率轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換并通過(guò)濾波器6濾波的具有第二電壓或電流電平的電能。電源2還可以在鏈路16上向功率轉(zhuǎn)換器4提供第一電壓電平(例如，V_IN)。鏈路10、12、14和16表示能夠?qū)㈦娔軓囊粋€(gè)位置傳導(dǎo)至另一個(gè)位置的任何介質(zhì)。鏈路10、12、14和16的示例包括但不限于物理和/或無(wú)線電傳輸介質(zhì)，諸如電線、電跡線、導(dǎo)電氣體管、雙鈕線等。鏈路10和12分別在電源2和功率轉(zhuǎn)換器4以及功率轉(zhuǎn)換器4和濾波器6之間提供電耦合。鏈路14在濾波器6和負(fù)載8之間提供電耦合。此外，鏈路14提供反饋環(huán)路或電路，用于向功率轉(zhuǎn)換器4傳輸與從濾波器6輸出的濾波功率的特性相關(guān)聯(lián)的信息。此外，鏈路16提供前饋電路，用于向功率轉(zhuǎn)換器4傳輸與電源2的輸入電壓的特性相關(guān)聯(lián)的信息。

在系統(tǒng)1的示例中，由電源2傳輸?shù)碾娔芸梢员晦D(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換為具有調(diào)節(jié)電壓和/或電流電平的滿足負(fù)載8的功率要求的功率。例如，在鏈路10和16處，電源2可以輸出且功率轉(zhuǎn)換器4可以接收具有第一電壓電平的功率。功率轉(zhuǎn)換器4可以將具有第一電壓電平的功率轉(zhuǎn)換為具有負(fù)載8要求的第二電壓電平的功率。功率轉(zhuǎn)換器4可以在鏈路12處輸出具有第二電壓電平的功率。濾波器6可以接收來(lái)自轉(zhuǎn)換器4的功率并在鏈路14處輸出具有第二電壓電平的濾波功率。

負(fù)載8可以在鏈路14處接收具有第二電壓電平的濾波功率。負(fù)載8可以使用具有第二電壓電平的濾波功率來(lái)執(zhí)行功能(例如，為微處理器供電)。功率轉(zhuǎn)換器4可以在鏈路14上接收與具有第二電壓電平的濾波功率相關(guān)聯(lián)的信息。例如，功率轉(zhuǎn)換器4的反饋控制(例如，電壓感測(cè))電路裝置可以檢測(cè)在鏈路14處輸出的濾波功率的電壓電平，并且轉(zhuǎn)換器4的驅(qū)動(dòng)器/控制邏輯可以基于檢測(cè)到的電壓電平調(diào)整鏈路12處的功率輸出，以使濾波功率輸出具有落入負(fù)載8要求的電壓電平容限窗內(nèi)的不同電壓電平。功率轉(zhuǎn)換器4還可以在鏈路16上接收與具有第一電壓電平的電源相關(guān)聯(lián)的信息。例如，功率轉(zhuǎn)換器4的前饋控制電路(例如，一個(gè)或多個(gè)前饋部件)可以使用鏈路16處的電源2的電壓電平來(lái)修改數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)的最小分辨率。對(duì)DPWM信號(hào)的這種修改可以使得轉(zhuǎn)換器4的驅(qū)動(dòng)器/控制邏輯不是必須基于檢測(cè)到的第一電壓電平調(diào)整鏈路12處的功率輸出。

圖2是示出根據(jù)本公開技術(shù)的包括前饋部件的功率轉(zhuǎn)換器4的示例的功能框圖。參照?qǐng)D1來(lái)描述圖2。在圖2的示例中，功率轉(zhuǎn)換器4、濾波器6、鏈路12和16可對(duì)應(yīng)于圖1所示的功率轉(zhuǎn)換器4、濾波器6以及鏈路12和16。在圖2的示例中，功率轉(zhuǎn)換器4包括系統(tǒng)時(shí)鐘100、可選的時(shí)鐘分頻器101、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)102、比例-積分-微分(PID)控制器104、數(shù)字脈寬調(diào)制器106、壓控振蕩器108、功率級(jí)110和計(jì)數(shù)器112。

系統(tǒng)時(shí)鐘100為功率轉(zhuǎn)換器4的操作提供具有頻率f_sys的時(shí)鐘信號(hào)。在一些示例中，系統(tǒng)時(shí)鐘100可以是生成定時(shí)信號(hào)的諧振電路和放大器。在這些示例中，諧振電路可以是石英壓電振蕩器、儲(chǔ)能電路、RC電路或者可以操作為諧振電路的任何其他電路?？蛇x的時(shí)鐘分頻器101可以將頻率f_sys除以數(shù)字N，其中N是整數(shù)，從而為功率轉(zhuǎn)換器4的操作提供具有頻率f_sw的分頻時(shí)鐘信號(hào)。

在一個(gè)示例中，ADC 102接收分頻時(shí)鐘信號(hào)以及從鏈路14接收表示從濾波器6到負(fù)載8的輸出電壓的反饋電壓，以生成數(shù)字反饋電壓。然而，在另一示例中，ADC 102可以接收系統(tǒng)時(shí)鐘以及從鏈路14接收表示從濾波器6到負(fù)載8的輸出電壓的反饋電壓。在又一示例中，ADC 102可以接收來(lái)自系統(tǒng)時(shí)鐘的另一分頻以及從鏈路14接收表示從濾波器6到負(fù)載8的輸出電壓的反饋電壓。在一些示例中，ADC 102是將連續(xù)物理量(例如，電壓)轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示的設(shè)備。例如，ADC 102可以將電壓電平轉(zhuǎn)換為表示電壓電平的數(shù)字值。從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換要求輸入的量化，這在數(shù)字表示中引入誤差。

在一個(gè)示例中，PID控制器104(以下稱為“PID 104”)可以接收分頻時(shí)鐘信號(hào)和生成的數(shù)字反饋電壓以確定要求保持負(fù)載8處的輸出電壓的調(diào)節(jié)的數(shù)字占空比值。然而，在另一示例中，PID 104可以接收系統(tǒng)時(shí)鐘。在又一示例中，PID 104接收系統(tǒng)時(shí)鐘的另一分頻。例如，PID 104連續(xù)地計(jì)算誤差值作為數(shù)字反饋電壓電平與負(fù)載8處期望的輸出電壓電平之間的差。在該示例中，PID 104可以確定數(shù)字占空比值以使計(jì)算的誤差值最小化。

PID 104可以包括存儲(chǔ)器，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、閃存，其包括用于使一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行分配給它們的動(dòng)作的可執(zhí)行指令。此外，PID 104可整體植入到硬件、軟件或它們的組合中。

在一些示例中，PID 104還可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器，諸如一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或者任何其他等效的集成或分立邏輯電路裝置、以及這些部件的任何組合。

VCO 108在鏈路16上接收來(lái)自電源2的模擬輸入電壓電平，并基于模擬輸入電壓電平生成具有頻率f_VCO的時(shí)鐘信號(hào)。在一些示例中，VCO 108是電子振蕩器，其振蕩頻率由電壓輸入(例如，鏈路16上的V_IN)來(lái)控制。在一些示例中，來(lái)自VCO 108的具有頻率f_VCO的時(shí)鐘信號(hào)可以相對(duì)于來(lái)自系統(tǒng)時(shí)鐘100的時(shí)鐘信號(hào)和/或來(lái)自任選時(shí)鐘分頻器101的具有頻率fsw的分頻時(shí)鐘信號(hào)超頻(overclock)。

在一些示例中，用于降壓轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換函數(shù)可以限定為等式1。

等式1根據(jù)V_IN定義了具有VCO 108的降壓轉(zhuǎn)換器的周期。等式1將周期定義為等于1除以VCO 108的頻率并且等于V_OUT除以V_IN乘以切換頻率的周期除以期望的數(shù)字占空比值。

在一些示例中，用于升壓轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換函數(shù)可以定義為等式2。

等式2根據(jù)V_IN定義了具有VCO 108的升壓轉(zhuǎn)換器的周期。等式2將周期定義為等于1除以VCO 108的頻率并且等于V_OUT減去V_IN，然后除以V_IN乘以切換頻率的周期除以期望的數(shù)字占空比值。

數(shù)字脈寬調(diào)制106接收分頻時(shí)鐘信號(hào)作為重置信號(hào)，并接收來(lái)自PID 104的數(shù)字占空比值。數(shù)字脈寬調(diào)制器106還接收來(lái)自VCO 108的具有頻率f_VCO的時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)字脈寬調(diào)制器106使用計(jì)數(shù)器112生成數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)。在一些示例中，計(jì)數(shù)器112可以是存儲(chǔ)發(fā)生特定事件的次數(shù)的設(shè)備(例如，施加給時(shí)鐘輸入的每個(gè)脈沖在計(jì)數(shù)器112中數(shù)目遞增或遞減)。在一些示例中，數(shù)字脈沖調(diào)制器106還可以包括比較器，其將計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)與數(shù)字占空比值進(jìn)行比較并且當(dāng)計(jì)數(shù)等于數(shù)字占空比值時(shí)重置DPWM信號(hào)。

數(shù)字脈寬調(diào)制器106可以包括存儲(chǔ)器，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)、可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、閃存，其包括用于使一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行分配給它們的動(dòng)作的可執(zhí)行指令。

在一些示例中，數(shù)字脈寬調(diào)制器106還可以包括一個(gè)或多個(gè)處理器(例如，計(jì)數(shù)器112和/或比較器)，諸如一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或者任何其他等效的集成或分立邏輯電路裝置、以及這些部件的任何組合。

在圖2的示例中，計(jì)數(shù)器112通過(guò)在分頻時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣處向上計(jì)數(shù)并計(jì)數(shù)來(lái)自VCO 108的時(shí)鐘信號(hào)中的每個(gè)脈沖來(lái)生成DPWM信號(hào)，直到分頻時(shí)鐘信號(hào)的第二時(shí)鐘邊緣重置計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)為止。以這種方式，來(lái)自VCO 108的時(shí)鐘信號(hào)的頻率f_VCO(其基于電源2的模擬輸入電壓電平)確定DPWM信號(hào)的最小分辨率，因?yàn)橛?jì)數(shù)器112對(duì)來(lái)自VCO 108的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。換句話說(shuō)，數(shù)字脈寬調(diào)制器106的VCO 108和計(jì)數(shù)器112可以組合來(lái)形成功率轉(zhuǎn)換器4的前饋部件，其基于電源2的模擬輸入電壓電平來(lái)修改DPWM信號(hào)的最小分辨率。

功率級(jí)110接收來(lái)自數(shù)字脈寬調(diào)制器106的DPWM信號(hào)，并控制轉(zhuǎn)換器的開關(guān)以調(diào)節(jié)濾波器6的電壓。在一些示例中，功率級(jí)110可以降低電壓電平(例如，降壓轉(zhuǎn)換器)。在其他示例中，功率級(jí)可以增加電壓電平(例如，升壓轉(zhuǎn)換器)。濾波器6接收來(lái)自功率級(jí)110的調(diào)節(jié)輸出電壓并在將濾波輸出電壓提供至負(fù)載(例如，圖1所示的負(fù)載8)之前過(guò)濾輸出電壓。

圖3是示出利用圖2的示例性前饋部件對(duì)數(shù)字脈寬調(diào)制信號(hào)的最小分辨率進(jìn)行示例性修改的概念圖。參照?qǐng)D1和圖2描述圖3。

在圖3的示例中，分頻時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣和第二時(shí)鐘邊緣之間的電源2可以具有模擬輸入電壓電平V_{IN_MIN}。在圖3的示例中，計(jì)數(shù)器112可以基于模擬輸入電壓電平V_{IN_MIN}使用來(lái)自VCO 108的每個(gè)脈沖向上計(jì)數(shù)，以生成DPWM信號(hào)120，其具有ΔD_PWM 124的最小分辨率。在圖3的示例中，來(lái)自PID 104的數(shù)字占空比值可對(duì)應(yīng)于閾值d[n]。例如，來(lái)自PID 104的數(shù)字占空比值可以是六，并且對(duì)應(yīng)于DPWM信號(hào)120的計(jì)數(shù)六處的閾值d[n]。在一些示例中，當(dāng)計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)達(dá)到閾值d[n]時(shí)，如占空比的邊緣122所示重置DPWM信號(hào)120。即，盡管圖3所示DPWM信號(hào)120由計(jì)數(shù)器112生成超過(guò)閾值d[n]，比較器可用于重置DPWM信號(hào)120，使得占空比的邊緣122發(fā)生在達(dá)到閾值d[n]時(shí)。

在圖3的示例中，分頻時(shí)鐘信號(hào)的第三時(shí)鐘邊緣和第四時(shí)鐘邊緣之間的電源2可以具有高于V_{IN_MIN}的模擬輸入電壓電平。在其他示例中，電源2可以具有低于V_{IN_MIN}的模擬輸入電壓電平。在圖3的示例中，計(jì)數(shù)器112可基于高于V_{IN_MIN}的模擬輸入電壓電平使用來(lái)自VCO 108的每個(gè)脈沖向上計(jì)數(shù)，以生成DPWM信號(hào)126，其具有ΔD_PWM 130的最小分辨率(不同于ΔD_PWM 124)。例如，可以增加ΔD_PWM 130的最小分辨率，因?yàn)閂CO 108的頻率可以減小，因?yàn)槟M輸入電壓電平高于V_{IN_MIN}。在圖3的示例中，來(lái)自PID 104的數(shù)字占空比值可以對(duì)應(yīng)于閾值d[n]。例如，來(lái)自PID 104的數(shù)字占空比值可以為六，并且對(duì)應(yīng)于DPWM信號(hào)126的計(jì)數(shù)六處的閾值d[n]。在一些示例中，比較器可以確定計(jì)數(shù)器112的計(jì)數(shù)達(dá)到閾值d[n]，并且如占空比的邊緣128所示重置DPWM信號(hào)126。即，盡管圖3所示DPWM信號(hào)126由計(jì)數(shù)器112生成超過(guò)閾值d[n]，但比較器可用于重置DPWM信號(hào)126，使得占空比的邊緣128發(fā)生在達(dá)到閾值d[n]時(shí)。

以這種方式，與DPWM信號(hào)120相關(guān)聯(lián)的占空比可以大于與DPWM信號(hào)126相關(guān)聯(lián)的占空比，因?yàn)殡娫?的模擬輸入電壓電平增加引起來(lái)自VCO 108的時(shí)鐘信號(hào)的頻率的增加。由于電源2的模擬輸入電壓電平和來(lái)自VCO 108的時(shí)鐘信號(hào)是連續(xù)信號(hào)，所以前饋電路能夠使功率轉(zhuǎn)換器4的數(shù)字壓控環(huán)路不補(bǔ)償輸入電壓電平的變化并且不要求ADC。此外，類似于模擬控制環(huán)路的鋸齒波形，前饋電路能夠使數(shù)字壓控環(huán)路修改占空比。如上所述，這些差異可以消除傳統(tǒng)系統(tǒng)的缺陷的數(shù)量。在一些示例中，計(jì)數(shù)器112可以是N位計(jì)數(shù)器，其可以計(jì)數(shù)至2^N-1。

圖4是示出根據(jù)本公開技術(shù)的包括另一示例性前饋部件的功率轉(zhuǎn)換器的示例的功能框圖。參照?qǐng)D1和圖2描述圖4。在圖4的示例中，功率轉(zhuǎn)換器4、濾波器6、鏈路12和16可對(duì)應(yīng)于圖1和圖3中描述的功率轉(zhuǎn)換器4、濾波器6、鏈路12和16。在圖4的示例中，功率轉(zhuǎn)換器4包括系統(tǒng)時(shí)鐘200、任選的時(shí)鐘分頻器201、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)202、比例-積分-微分(PID)控制器204、數(shù)字脈寬調(diào)制器206、功率級(jí)210。在一些示例中，系統(tǒng)時(shí)鐘200、任選的時(shí)鐘分頻器201、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)202、比例-積分-微分(PID)控制器204、數(shù)字脈寬調(diào)制器206、功率級(jí)210可對(duì)應(yīng)于如圖2所述的系統(tǒng)時(shí)鐘100、任選的時(shí)鐘分頻器101、ADC 102、PID 104、數(shù)字脈寬調(diào)制器106和功率級(jí)110。與圖2不同，圖4所示的功率轉(zhuǎn)換器4附加地包括延遲線214來(lái)代替圖2所述的計(jì)數(shù)器112。

系統(tǒng)時(shí)鐘200為功率轉(zhuǎn)換器4的操作提供具有頻率f_sys的時(shí)鐘信號(hào)。任選的時(shí)鐘分頻器201可以將頻率f_sys除以數(shù)字N，其中N是整數(shù)，從而為功率轉(zhuǎn)換器4的操作提供具有頻率f_sw的分頻時(shí)鐘信號(hào)。

ADC 202接收分頻時(shí)鐘信號(hào)以及從鏈路14接收表示從濾波器6到負(fù)載8的輸出電壓的反饋電壓，以生成來(lái)自濾波器6的數(shù)字反饋電壓。PID 204接收分頻時(shí)鐘信號(hào)和生成的數(shù)字反饋電壓以確定在負(fù)載8處保持輸出電壓的調(diào)節(jié)所要求的數(shù)字占空比值。

數(shù)字脈寬調(diào)制器206接收分頻時(shí)鐘信號(hào)和來(lái)自PID 204的數(shù)字占空比值。數(shù)字脈寬調(diào)制器206使用延遲線214生成數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)。在一些示例中，延遲線214可以是串聯(lián)連接的電部件的網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)單獨(dú)的延遲元件在輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間創(chuàng)建時(shí)差或相位改變。例如，延遲線214可以是電流欠缺反相器(current-starved inverters)的網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)電流欠缺反相器均基于由電流欠缺反相器接收的電流量在輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間創(chuàng)建時(shí)間差。在一些示例中，延遲線214可包括傳輸門(例如，多路復(fù)用器)，其確定需要實(shí)現(xiàn)與特定值(例如，數(shù)字占空比值)相關(guān)聯(lián)的延遲所需的特定數(shù)量的延遲元件。

在圖4的示例中，延遲線214通過(guò)在分頻時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣處設(shè)置DPWM來(lái)生成DPWM信號(hào)。在設(shè)置DPWM信號(hào)之后，延遲線214基于數(shù)字占空比值延遲分頻信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣。在延遲第一時(shí)鐘邊緣之后，延遲線214的傳輸門可以輸出信號(hào)resetb以重置DPWM信號(hào)。在一些示例中，延遲線214的延遲元件的數(shù)量(例如，電流欠缺反相器的數(shù)量)可以至少部分地基于電源2的模擬輸入電壓電平來(lái)接收參考電流。在這些示例中，延遲線214的每個(gè)延遲元件均確定DPWM信號(hào)的最小分辨率的長(zhǎng)度。以這種方式，延遲線214可以修改DPWM信號(hào)的最小分辨率，因?yàn)檠舆t元件可以基于數(shù)字占空比值和延遲元件接收的參考電流的量來(lái)延遲時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣。換句話說(shuō)，數(shù)字脈寬調(diào)制器206的延遲線214可以形成功率轉(zhuǎn)換器4的前饋部件，其基于電源2的模擬輸入電壓電平修改DPWM信號(hào)的最小分辨率。

功率級(jí)210接收來(lái)自數(shù)字脈寬調(diào)制器206的DPWM信號(hào)并控制功率轉(zhuǎn)換器4的開關(guān)以調(diào)節(jié)濾波器6的電壓。在一些示例中，功率級(jí)210可以降低電壓電平(例如，降壓轉(zhuǎn)換器)。在其他示例中，功率級(jí)210可以增加電壓電平(例如，升壓轉(zhuǎn)換器)。濾波器6接收來(lái)自功率級(jí)210的調(diào)節(jié)輸出電壓并在將濾波輸出電壓提供給負(fù)載(例如，圖1所述負(fù)載8)之前過(guò)濾輸出電壓。

圖5是示出圖4的前饋部件的一個(gè)示例的功能框圖。參照?qǐng)D1和圖4描述圖5。在圖5的示例中，延遲線214包括電流欠缺反相器216A-216N(統(tǒng)稱為“電流欠缺反相器216”)、傳輸門218、D觸發(fā)器220、模擬延遲鎖定環(huán)路222和增益塊228。在圖5的示例中，模擬延遲鎖定環(huán)路222包括相位檢測(cè)器224、充電泵226、相加節(jié)點(diǎn)230、環(huán)路濾波器232和電壓-電流轉(zhuǎn)換器234。

時(shí)鐘信號(hào)(例如，圖4所述的分頻時(shí)鐘信號(hào))的第一時(shí)鐘邊緣可以被2N個(gè)延遲元件接收。在圖5的示例中，第一時(shí)鐘邊緣在DPWM_SET處由D觸發(fā)器220接收，并且D觸發(fā)器220可以在接收到第一時(shí)鐘邊緣時(shí)將DPWM信號(hào)設(shè)置為高。在圖5的示例中，傳輸門218可以在輸入DUTY CYCLE_SEL[2^N:0]處接收來(lái)自圖4所述PID204的數(shù)字占空比值。傳輸門218(例如，多路復(fù)用器)可以確定需要與來(lái)自PID 204的數(shù)字占空比值相關(guān)聯(lián)的延遲對(duì)應(yīng)的電流欠缺反相器216的數(shù)量。在圖5的示例中，第一時(shí)鐘邊緣還可以在輸入DL_IN處被傳輸門218確定的多個(gè)電流欠缺反相器216接收，并且確定數(shù)量的電流欠缺反相器216可以將第一時(shí)鐘信號(hào)延遲一定時(shí)間量，并且將延遲第一時(shí)鐘邊緣提供給傳輸門218。傳輸門218可以允許第一時(shí)鐘邊緣被傳輸至D觸發(fā)器220作為信號(hào)resetb。換句話說(shuō)，傳輸門218可以使用來(lái)自確定數(shù)量的電流欠缺反相器216的延遲第一時(shí)鐘邊緣重置D觸發(fā)器220和DPWM信號(hào)。

來(lái)自電流欠缺反相器216的輸出還可以被提供給模擬延遲鎖定環(huán)路222的相位檢測(cè)器224。相位檢測(cè)器224可以將來(lái)自電流欠缺反相器216的輸出與校準(zhǔn)時(shí)鐘(例如，分頻時(shí)鐘信號(hào))進(jìn)行比較以確定延遲量或時(shí)間差。時(shí)間差被提供給充電泵226，其生成與兩個(gè)時(shí)鐘邊緣之間的相位差成比例的電壓。換句話說(shuō)，相位檢測(cè)器224可以檢測(cè)來(lái)自電流欠缺反相器的輸出是否如預(yù)期或相對(duì)于校準(zhǔn)時(shí)鐘延遲。由充電泵226生成的電壓在相加節(jié)點(diǎn)230處相加至來(lái)自增益塊228的電壓(其是鏈路16上的電源2的模擬輸入電壓電平的函數(shù))。相加節(jié)點(diǎn)230生成參考電壓V_ref并將參考電壓V_ref提供給環(huán)路濾波器232。在一些示例中，參考電壓V_ref可用作用于修改DPWM信號(hào)的最小分辨率的參考，并且可以與電源2的模擬輸入電壓電平成反比。環(huán)路濾波器232保持環(huán)路的穩(wěn)定性并將參考電壓V_ref提供給電壓-電流轉(zhuǎn)換器234。電壓-電流轉(zhuǎn)換器234將參考電壓V_ref轉(zhuǎn)換為參考電流I_ref并且將參考電流I_ref提供給電流欠缺反相器216，從而確定DPWM信號(hào)的單個(gè)位的最小分辨率。

以這種方式，整個(gè)延遲線的時(shí)間長(zhǎng)度可以隨著模擬輸入電壓電平的增加而減小，并且將使得占空比自動(dòng)減小。從而，以這種方式，由于模擬輸入電壓電平降低，所以整個(gè)延遲線的時(shí)間長(zhǎng)度將增加并且將使得占空比自動(dòng)增加。

圖6是示出根據(jù)本公開技術(shù)的包括又一示例性前饋部件的功率轉(zhuǎn)換器的示例的功能框圖。參照?qǐng)D1和圖2描述圖6。在圖6的示例中，功率轉(zhuǎn)換器4、濾波器6、鏈路12和16可對(duì)應(yīng)于圖1所述的功率轉(zhuǎn)換器4、濾波器6、和鏈路12和16。在圖6的示例中，功率轉(zhuǎn)換器4包括系統(tǒng)時(shí)鐘300、任選的時(shí)鐘分頻器301、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)302、比例-積分-微分(PID)控制器304、數(shù)字脈寬調(diào)制器306、壓控振蕩器308和功率級(jí)310，它們可對(duì)應(yīng)于圖1所述的系統(tǒng)時(shí)鐘100、任選的時(shí)鐘分頻器101、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)102、比例-積分-微分(PID)控制器104、數(shù)字脈寬調(diào)制器106、壓控振蕩器108和功率級(jí)110。此外，在圖6的示例中，數(shù)字脈寬調(diào)制器306包括計(jì)數(shù)器和延遲線316。

系統(tǒng)時(shí)鐘300為功率轉(zhuǎn)換器4的操作提供具有頻率f_sys的時(shí)鐘信號(hào)。任選的時(shí)鐘分頻器301可以將頻率f_sys除以數(shù)字N，其中N是整數(shù)，從而為功率轉(zhuǎn)換器4的操作提供具有頻率f_sw的分頻時(shí)鐘信號(hào)。

ADC 302接收分頻時(shí)鐘信號(hào)以及從鏈路104接收表示從濾波器6到負(fù)載8的輸出電壓的反饋電壓，以生成數(shù)字反饋電壓。PID 304接收分頻時(shí)鐘信號(hào)和生成的數(shù)字反饋電壓以確定在負(fù)載8處保持輸出電壓的調(diào)節(jié)所要求的數(shù)字占空比值。

VCO 308在鏈路106上接收來(lái)自電源2的模擬輸入電壓電平，并基于模擬輸入電壓電平生成具有頻率f_VCO的時(shí)鐘信號(hào)。在一些示例中，來(lái)自VCO 308的具有頻率f_VCO的時(shí)鐘信號(hào)可以相對(duì)于來(lái)自系統(tǒng)時(shí)鐘300的時(shí)鐘信號(hào)和/或來(lái)自任選時(shí)鐘分頻器301的具有頻率f_sw的分頻時(shí)鐘信號(hào)超頻。

數(shù)字脈寬調(diào)制器306接收分頻時(shí)鐘信號(hào)作為重置信號(hào)以及來(lái)自PID 304的數(shù)字占空比值。數(shù)字脈寬調(diào)制器306還接收來(lái)自VCO 308的具有頻率f_VCO的時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)字脈寬調(diào)制器306使用計(jì)數(shù)器和延遲線316生成數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)。在一些示例中，計(jì)數(shù)器和延遲線316的計(jì)數(shù)器部分可以對(duì)應(yīng)于圖2所述的計(jì)數(shù)器112。在一些示例中，計(jì)數(shù)器和延遲線316的延遲線部分可以對(duì)應(yīng)于圖4所述的延遲線214。

在圖6的示例中，計(jì)數(shù)器和延遲線316通過(guò)利用計(jì)數(shù)器部分在分頻時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣處向上計(jì)數(shù)并計(jì)數(shù)來(lái)自VCO 108的時(shí)鐘信號(hào)中的每個(gè)脈沖來(lái)生成DPWM信號(hào)(例如，DPWM信號(hào)的最小分辨率)，直到比較器檢測(cè)到計(jì)數(shù)器部分的計(jì)數(shù)等于數(shù)字占空比值的部分(例如，占空比值的最高有效位)。當(dāng)比較器檢測(cè)到計(jì)數(shù)等于占空比的一部分時(shí)，比較器可以觸發(fā)計(jì)數(shù)器和延遲線316的延遲線部分(其可以對(duì)應(yīng)于圖4和圖5所述的延遲線214)。當(dāng)延遲線部分被觸發(fā)時(shí)，延遲線可以使用多個(gè)延遲元件以基于數(shù)字占空比值的剩余部分(例如，數(shù)字占空比值的最低有效位)延遲來(lái)自VCO 308的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖，從而重置DPWM信號(hào)。以這種方式，來(lái)自VCO 308的時(shí)鐘信號(hào)的頻率f_VCO(其基于電源2的模擬輸入電壓電平)確定DPWM信號(hào)的最小分辨率，因?yàn)橛?jì)數(shù)器112對(duì)取決于電源2的模擬輸入電壓電平的來(lái)自VCO 308的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。

在一些示例中，用于延遲脈沖的多個(gè)延遲元件可以接收參考電流以確定時(shí)間延遲的量，并且參考電流可以至少部分地取決于電源2的模擬輸入電壓電平。以這種方式，來(lái)自被計(jì)數(shù)器和延遲線316的延遲部分使用的多個(gè)延遲元件的時(shí)間延遲量基于電源2的模擬輸入電壓電平，使得延遲線部分還可以確定DPWM信號(hào)的最小分辨率。在一些示例中，分頻時(shí)鐘信號(hào)的第二邊緣可以重置計(jì)數(shù)器和延遲線316的計(jì)數(shù)器部分的計(jì)數(shù)。盡管圖6被描述為計(jì)數(shù)器部分觸發(fā)延遲線部分，但在一些示例中，其他結(jié)構(gòu)和組合可以是適當(dāng)?shù)?，包括相反的結(jié)構(gòu)。例如，延遲線部分可用于延遲來(lái)自VCO 308的時(shí)鐘信號(hào)并將延遲的時(shí)鐘信號(hào)提供給計(jì)數(shù)器部分。在該示例中，DPWM信號(hào)的最小分辨率可以等于1/(N_{DELAY_ELEMENTS}f_VCO)。

功率級(jí)110可以接收來(lái)自數(shù)字脈寬調(diào)制器106的DPWM信號(hào)，并且控制轉(zhuǎn)換器的開關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)提供給濾波器6的輸出電壓。在一些示例中，功率級(jí)110可以降低電壓電平(例如，降壓轉(zhuǎn)換器)。在其他示例中，功率級(jí)可以增加電壓電平(例如，升壓轉(zhuǎn)換器)。濾波器6接收來(lái)自功率級(jí)110的調(diào)節(jié)輸出電壓并在將濾波輸出電壓提供給負(fù)載(例如，圖1所述負(fù)載8)之前過(guò)濾輸出電壓。

圖7是示出圖7的前饋部件的一個(gè)示例的功能框圖。參照?qǐng)D1和圖4描述圖7。在圖7的示例中，延遲線314包括電流欠缺反相器316A-316N(統(tǒng)稱為“電流欠缺反相器316”)、傳輸門318、D觸發(fā)器320和模擬延遲鎖定環(huán)路322。在圖7的示例中，模擬延遲鎖定環(huán)路322包括相位檢測(cè)器324、充電泵326、環(huán)路濾波器332和電壓-電流轉(zhuǎn)換器334。

時(shí)鐘信號(hào)(例如，圖6所述的分頻時(shí)鐘信號(hào))的第一時(shí)鐘邊緣可以被2N個(gè)延遲元件接收。在圖7的示例中，第一時(shí)鐘邊緣在DPWM_SET處被D觸發(fā)器320接收，并且D觸發(fā)器320可以在接收到第一時(shí)鐘邊緣時(shí)將DPWM信號(hào)設(shè)置為高。在圖7的示例中，傳輸門318可以在輸入DUTY CYCLE_SEL[2^N:0]處接收?qǐng)D6所述來(lái)自PID 304的數(shù)字占空比值。傳輸門318(例如，多路復(fù)用器)可以確定需要與來(lái)自PID 304的數(shù)字占空比值相關(guān)聯(lián)的延遲對(duì)應(yīng)的電流欠缺反相器316的數(shù)量。在圖6的示例中，第一時(shí)鐘邊緣還可以在輸入DL_IN處被傳輸門318確定的多個(gè)電流欠缺反相器316接收，并且確定數(shù)量的電流欠缺反相器316可以將第一時(shí)鐘邊緣延遲一定時(shí)間量并將延遲的第一時(shí)鐘邊緣提供給傳輸門318。傳輸門318可以使得第一時(shí)鐘邊緣被傳輸至D觸發(fā)器320作為信號(hào)resetb。換句話說(shuō)，傳輸門318可以使用來(lái)自確定數(shù)量的電流欠缺反相器316的延遲第一時(shí)鐘邊緣重置D觸發(fā)器320和DPWM信號(hào)。

來(lái)自電流欠缺反相器316的輸出還可以被提供給模擬延遲鎖定環(huán)路322的相位檢測(cè)器324。相位檢測(cè)器324可以將來(lái)自電流欠缺反相器316的輸出與校準(zhǔn)時(shí)鐘(例如，分頻時(shí)鐘信號(hào))進(jìn)行比較以確定延遲量或時(shí)間差。時(shí)間差被提供給充電泵326，其生成與兩個(gè)時(shí)鐘邊緣之間的相位差成比例的電壓。換句話說(shuō)，相位檢測(cè)器324可以檢測(cè)來(lái)自電流欠缺反相器的輸出是否如預(yù)期或者相對(duì)于校準(zhǔn)時(shí)鐘延遲。由充電泵326生成的電壓被提供給環(huán)路濾波器332。環(huán)路濾波器332保持環(huán)路的穩(wěn)定性并將參考電壓V_ref提供給電壓-電流轉(zhuǎn)換器334。電壓-電流轉(zhuǎn)換器334將參考電壓V_ref轉(zhuǎn)換為參考電流I_ref并將參考電流I_ref提供給電流欠缺反相器316，從而確定DPWM信號(hào)的單個(gè)位的最小分辨率。

以這種方式，整個(gè)延遲線的時(shí)間長(zhǎng)度將隨著模擬輸入電壓電平的增加而減小，并且將使得占空比自動(dòng)降低。從而，以這種方式，隨著模擬輸入電壓電平的降低，整個(gè)延遲線的時(shí)間長(zhǎng)度將增加并且將使得占空比自動(dòng)增加。

圖8是示出利用圖7的示例性前饋部件對(duì)數(shù)字脈寬調(diào)制信號(hào)的最小分辨率進(jìn)行示例性修改的概念圖。參照?qǐng)D7描述圖8。如圖8所示，計(jì)數(shù)器和延遲線316可以通過(guò)基于計(jì)數(shù)器和延遲線316的計(jì)數(shù)器部分的最小分辨率而向上計(jì)數(shù)來(lái)生成DPWM信號(hào)，其是來(lái)自VCO 308的時(shí)鐘信號(hào)中的每個(gè)脈沖或者1/f_VCO。在一些示例中，來(lái)自VCO 308的時(shí)鐘信號(hào)中的每個(gè)脈沖均取決于電源2的模擬輸入電壓電平。以這種方式，計(jì)數(shù)器和延遲線的計(jì)數(shù)器部分的最小分辨率取決于電源2的模擬輸入電壓電平。

在一些示例中，當(dāng)計(jì)數(shù)器和延遲線316的計(jì)數(shù)器部分的向上計(jì)數(shù)為五時(shí)，計(jì)數(shù)器和延遲線316的比較器可以確定計(jì)數(shù)等于數(shù)字占空比值(例如，閾值d[n])，并且比較器可以重置DPWM信號(hào)，其中DPWM信號(hào)具有占空比354。然而，如果計(jì)數(shù)器和延遲線316的計(jì)數(shù)器部分的向上計(jì)數(shù)繼續(xù)計(jì)數(shù)到六，并且比較器重置DPWM信號(hào)，則DPWM信號(hào)將具有占空比356。

在一些示例中，計(jì)數(shù)器和延遲線316的計(jì)數(shù)器部分的最小分辨率是不充分的，使得占空比354和356不充分。在這些示例中，計(jì)數(shù)器和延遲線316的延遲線部分可以提供附加的分辨率。例如，當(dāng)計(jì)數(shù)器和延遲線316的計(jì)數(shù)器部分的向上計(jì)數(shù)為五，則比較器計(jì)數(shù)且延遲線316可以確定計(jì)數(shù)等于數(shù)字占空比值(例如，閾值d[n])，并且比較器可以觸發(fā)計(jì)數(shù)器和延遲線316的延遲線部分。

在觸發(fā)延遲線部分時(shí)，延遲線部分可以延遲來(lái)自VCO 308的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖，并且延遲的脈沖可以重置DPWM信號(hào)以具有占空比358(其在占空比354和356之間)。換句話說(shuō)，延遲線部分可以向計(jì)數(shù)器部分提供的最小分辨率增加分辨率。在一些示例中，附加分辨率可以是兩位至四位的附加分辨率。在一些示例中，附加分辨率可對(duì)應(yīng)于數(shù)字占空比值的最低有效位。

在圖8的示例中，由PID 304確定的數(shù)字占空比值可以具有等于五或0101(二進(jìn)制)的最高有效位，并且可以具有等于七或0111(二進(jìn)制)的最低有效位。在該示例中，當(dāng)比較器檢測(cè)到計(jì)數(shù)器部分的計(jì)數(shù)等于5時(shí)，比較器可觸發(fā)延遲線部分來(lái)利用2^N個(gè)延遲元件來(lái)延遲來(lái)自VCO 308的時(shí)鐘信號(hào)的第五個(gè)脈沖，其中N等于7，并且延遲的第五個(gè)脈沖將重置DPWM信號(hào)。以這種方式，計(jì)數(shù)器和延遲線316可生成具有占空比358的DPWM信號(hào)。

在圖8的示例中，來(lái)自VCO 308的時(shí)鐘信號(hào)相對(duì)于系統(tǒng)時(shí)鐘300的超頻在DC-DC轉(zhuǎn)換器的切換循環(huán)內(nèi)生成1/f_s的階梯(等于1/f_VCO)。以這種方式，除其他優(yōu)點(diǎn)外，計(jì)數(shù)器和延遲線316的計(jì)數(shù)器部分和延遲線部分的組合可用于增加分辨率并修改DPWM信號(hào)，同時(shí)避免循環(huán)限制并增加實(shí)施面積。

圖9是示出不具有前饋電路的示例性降壓轉(zhuǎn)換器的特性的示圖。為了易于理解，參照?qǐng)D1和圖2描述圖9；然而，圖9還可以應(yīng)用于圖4和圖6。

在圖9的示例中，圖形示圖400包括V_OUT信號(hào)402、誤差信號(hào)404、D_PID信號(hào)406、D_REAL信號(hào)408和V_IN信號(hào)410。在一些示例中，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4是不具有前饋電路的降壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，V_OUT信號(hào)402可以表示隨時(shí)間變化的來(lái)自功率轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓。在其他示例中，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4是不具有前饋電路的降壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，V_OUT信號(hào)402可以表示鏈路14上的隨時(shí)間變化的來(lái)自濾波器6的輸出電壓。誤差信號(hào)404表示由ADC 102隨時(shí)間計(jì)算的對(duì)應(yīng)于V_OUT信號(hào)402的數(shù)字反饋電壓電平與期望電壓電平之間的誤差。D_PID信號(hào)406表示由PID 104隨時(shí)間確定的數(shù)字占空比值，以在功率轉(zhuǎn)換器4的輸出處實(shí)現(xiàn)期望的電壓電平。D_REAL信號(hào)408表示隨時(shí)間變化的實(shí)際占空比，以在功率轉(zhuǎn)換器4的輸出處實(shí)現(xiàn)期望的電壓電平。V_IN信號(hào)410表示電源2的隨時(shí)間變化的模擬輸入電壓電平。

如圖9的V_IN信號(hào)410和V_OUT信號(hào)402所示，增加電源2的模擬輸入電壓電平引起輸出電壓中的尖峰。例如，電源2的模擬輸入電壓電平的25伏特(V)增加可在輸出電壓中引起9伏特和13伏特之間的增加。此外，如圖9的D_PID信號(hào)406和D_REAL信號(hào)408所示，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4不具有前饋電路時(shí)，PID 104可以基于輸入電壓和輸出電壓確定數(shù)字占空比值以補(bǔ)償模擬輸入電壓電平的變化。以這種方式，D_REAL信號(hào)408鏡像D_PID信號(hào)406，因?yàn)樵诓痪哂星梆侂娐返那闆r下，只有PID 104能夠補(bǔ)償輸入電壓和輸出電壓的變化。

圖10是示出根據(jù)本公開的具有前饋電路的示例性降壓轉(zhuǎn)換器的特性的示圖。為了易于理解，參照?qǐng)D1和圖2描述圖10；然而，圖10還可以應(yīng)用于圖4和圖6。

在圖10的示例中，圖形示圖420包括V_OUT信號(hào)422、誤差信號(hào)424、D_PID信號(hào)426、D_REAL信號(hào)428和V_IN信號(hào)430，它們可以類似于圖9所述的V_OUT信號(hào)402、誤差信號(hào)404、D_PID信號(hào)406、D_REAL信號(hào)408和V_IN信號(hào)410。在一些示例中，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4是具有前饋電路的降壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，V_OUT信號(hào)422可以表示隨時(shí)間變化的來(lái)自功率轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓。在其他示例中，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4是具有前饋電路的降壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，V_OUT信號(hào)422可以表示鏈路14上的隨時(shí)間變化的來(lái)自濾波器6的輸出電壓。誤差信號(hào)424表示由PID 104隨時(shí)間計(jì)算的對(duì)應(yīng)于V_OUT信號(hào)402的數(shù)字反饋電壓電平與期望電壓電平之間的誤差。D_PID信號(hào)426表示由PID 104隨時(shí)間確定的數(shù)字占空比值，以在功率轉(zhuǎn)換器4的輸出處實(shí)現(xiàn)期望的電壓電平。D_REAL信號(hào)428表示隨時(shí)間變化的實(shí)際占空比，以在功率轉(zhuǎn)換器4的輸出處實(shí)現(xiàn)期望的電壓電平。V_IN信號(hào)430表示電源2的隨時(shí)間變化的模擬輸入電壓。

如圖10的V_IN信號(hào)430和V_OUT信號(hào)422所示，增加電源2的模擬輸入電壓電平可引起輸出電壓中的尖峰，然而，當(dāng)與圖9相比時(shí)可以顯著減小尖峰。例如，電源2的模擬輸入電壓電平的25伏特(V)增加不會(huì)在輸出電壓中引起9伏特和13伏特之間的尖峰，而是僅可以引起100毫伏的波紋。此外，如圖10的D_PID信號(hào)426和D_REAL信號(hào)428所示，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4根據(jù)本文所述的技術(shù)具有前饋電路時(shí)，PID 104基于輸出電壓確定占空比值，因?yàn)榍梆侂娐芬呀?jīng)補(bǔ)償了電源2的模擬輸入電壓電平的變化。以這種方式，當(dāng)與圖9的D_PID信號(hào)406相比時(shí)，在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后由PID 104確定的數(shù)字占空比值如D_PID信號(hào)426所示基本恒定。在一些示例中，除其他優(yōu)點(diǎn)外，由于前饋電路，PID 104可以要求顯著少的處理來(lái)確定數(shù)字占空比值，這會(huì)減少線階梯響應(yīng)的變化。

此外，在一些示例中，當(dāng)與圖9的D_REAL信號(hào)408相比時(shí)，如D_REAL信號(hào)428所示，由前饋電路提供的對(duì)實(shí)際占空比的補(bǔ)償可更快地對(duì)電源2的模擬輸入電壓電平的變化起作用。例如，D_REAL信號(hào)428能夠?qū)崿F(xiàn)大約0.5毫秒(ms)的穩(wěn)定狀態(tài)，其直接對(duì)應(yīng)于模擬輸入電壓電平實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間量(例如，0.5ms)。相比較，例如，如圖9所示，D_REAL信號(hào)408能夠根據(jù)模擬輸入電壓電平的變化在1.7ms和4ms之間實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。

圖11是示出不具有前饋電路的示例性升壓轉(zhuǎn)換器的特性的示圖。為了易于理解，參照?qǐng)D1和圖2描述圖11；然而，圖11還可以應(yīng)用于圖4和圖6。

在圖11的示例中，圖形示圖500包括誤差信號(hào)502、V_OUT信號(hào)504、D_PID信號(hào)506、D_REAL信號(hào)508和V_IN信號(hào)510。誤差信號(hào)502表示由PID 104隨時(shí)間計(jì)算的對(duì)應(yīng)于V_OUT信號(hào)504的數(shù)字反饋電壓電平與期望的電壓電平之間的誤差。在一些示例中，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4是不具有前饋電路的升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，V_OUT信號(hào)504可以表示隨時(shí)間變化的來(lái)自功率轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓。在其他示例中，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4是不具有前饋電路的升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，V_OUT信號(hào)504可以表示鏈路14上的隨時(shí)間變化的來(lái)自濾波器6的輸出電壓。D_PID信號(hào)506表示由PID 104隨時(shí)間確定的數(shù)字占空比值，以在功率轉(zhuǎn)換器4的輸出處實(shí)現(xiàn)期望的電壓電平。D_REAL信號(hào)508表示隨時(shí)間變化的實(shí)際占空比，以在功率轉(zhuǎn)換器4的輸出處實(shí)現(xiàn)期望的電壓電平。V_IN信號(hào)510表示電源2的隨時(shí)間變化的模擬輸入電壓電平。

如圖11的V_IN信號(hào)510和V_OUT信號(hào)502所示，增加電源2的模擬輸入電壓電平引起輸出電壓中的尖峰。例如，電源2的模擬輸入電壓電平的8伏特(V)增加可在輸出電壓中引起16伏特的增加。此外，如圖11的D_PID信號(hào)506和D_REAL信號(hào)508所示，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4不具有前饋電路時(shí)，PID 104必須基于輸入電壓和輸出電壓確定占空比值以補(bǔ)償模擬輸入電壓電平的變化。以這種方式，D_REAL信號(hào)508鏡像D_PID信號(hào)506，因?yàn)樵诓痪哂星梆侂娐返那闆r下，只有PID 104能夠補(bǔ)償輸入電壓和輸出電壓中的變化。

圖12是示出根據(jù)本公開的具有前饋電路的示例性升壓轉(zhuǎn)換器的特性的示圖。為了易于理解，參照?qǐng)D1和圖2描述圖12；然而，圖12還可以應(yīng)用于圖4和圖6。

在圖12的示例中，圖形示圖520包括誤差信號(hào)522、V_OUT信號(hào)524、D_PID信號(hào)526、D_REAL信號(hào)528和V_IN信號(hào)530，它們可以類似于圖11所述的誤差信號(hào)502、V_OUT信號(hào)504、D_PID信號(hào)506、D_REAL信號(hào)508和V_IN信號(hào)510。誤差信號(hào)522表示由PID 104隨時(shí)間計(jì)算的對(duì)應(yīng)于V_OUT信號(hào)524的數(shù)字反饋電壓電平與期望電壓電平之間的誤差。在一些示例中，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4是具有前饋電路的升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，V_OUT信號(hào)524可以表示隨時(shí)間變化的來(lái)自功率轉(zhuǎn)換器4的輸出電壓。在其他示例中，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4是具有前饋電路的升壓轉(zhuǎn)換器時(shí)，V_OUT信號(hào)524可以表示鏈路14上的隨時(shí)間變化的來(lái)自濾波器6的輸出電壓。D_PID信號(hào)526表示由PID 104隨時(shí)間確定的數(shù)字占空比值，以在功率轉(zhuǎn)換器4的輸出處實(shí)現(xiàn)期望的電壓電平。D_REAL信號(hào)528表示隨時(shí)間變化的實(shí)際占空比，以在功率轉(zhuǎn)換器4的輸出處實(shí)現(xiàn)期望的電壓電平。V_IN信號(hào)530表示電源2的隨時(shí)間變化的模擬輸入電壓電平。

如圖12的V_IN信號(hào)530和V_OUT信號(hào)524所示，增加電源2的模擬輸入電壓電平可引起輸出電壓中的尖峰，然而，當(dāng)與圖11相比時(shí)可以顯著減小尖峰。例如，電源2的模擬輸入電壓電平的8伏特(V)增加不會(huì)在輸出電壓中引起16伏特的尖峰，而是僅可以引起5伏特的增加。此外，如圖12的D_PID信號(hào)526和D_REAL信號(hào)528所示，當(dāng)功率轉(zhuǎn)換器4根據(jù)本文所述的技術(shù)具有前饋電路時(shí)，PID 104基于輸出電壓確定數(shù)字占空比值，因?yàn)榍梆侂娐芬呀?jīng)補(bǔ)償了電源2的模擬輸入電壓電平的變化。以這種方式，當(dāng)與圖11的D_PID信號(hào)506相比時(shí)，在達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后由PID 104確定的數(shù)字占空比值如D_PID信號(hào)526所示基本恒定。在一些示例中，除了包括線階梯響應(yīng)的減少的其他優(yōu)點(diǎn)，由于前饋電路，PID 104可以要求顯著少的處理來(lái)確定數(shù)字占空比值，這會(huì)增加效率并降低PID 104操作要求的功率量。

此外，在一些示例中，當(dāng)與圖11的D_REAL信號(hào)508相比時(shí)，如D_REAL信號(hào)528所示，前饋電路可以基于電源2的模擬輸入電壓電平的變化為實(shí)際的占空比提供更快的補(bǔ)償。例如，D_REAL信號(hào)528能夠?qū)崿F(xiàn)大約0.5毫秒(ms)的穩(wěn)定狀態(tài)，其直接對(duì)應(yīng)于模擬輸入電壓電平實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間量(例如，0.5ms)。相比較，例如，如圖 11所示，D_REAL信號(hào)508不能夠在模擬輸入電壓電平發(fā)生變化之后實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。

圖13是示出根據(jù)本公開示例的前饋控制的示例性技術(shù)600的流程圖。參照?qǐng)D1和圖2描述圖13；然而，圖13還可以應(yīng)用于圖4和圖6。例如，數(shù)字脈寬調(diào)制器106可以使用壓控電路來(lái)修改DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間，其中壓控電路被配置為接收模擬電壓輸入(608)。在一些示例中，數(shù)字脈寬調(diào)制器106可以接收來(lái)自壓控振蕩器的時(shí)鐘信號(hào)，并且時(shí)鐘信號(hào)的頻率可以取決于模擬輸入電壓電平。

在一些示例中，數(shù)字脈寬調(diào)制器106可以通過(guò)以下方式來(lái)修改DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間：計(jì)數(shù)DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)；基于第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣設(shè)置DPWM信號(hào)；當(dāng)DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的計(jì)數(shù)等于數(shù)字占空比值時(shí)，清除DPWM信號(hào)；以及基于第一時(shí)鐘信號(hào)的第二邊緣清除DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯的計(jì)數(shù)。

在一些示例中，數(shù)字脈寬調(diào)制器106可以通過(guò)以下方式來(lái)修改DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間：計(jì)數(shù)DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)；響應(yīng)于接收第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣設(shè)置DPWM信號(hào)；響應(yīng)于接收第一時(shí)鐘信號(hào)的第二邊緣清除DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯的計(jì)數(shù)；響應(yīng)于DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯的計(jì)數(shù)等于數(shù)字占空比值的多個(gè)最高有效位的值來(lái)觸發(fā)延遲線；以及響應(yīng)于觸發(fā)延遲線清除DPWM信號(hào)；其中通過(guò)與數(shù)字占空比值的多個(gè)最低有效位相對(duì)應(yīng)的多個(gè)延遲元件來(lái)確定延遲線的持續(xù)時(shí)間。

在一些示例中，數(shù)字脈寬調(diào)制器106可以通過(guò)以下方式修改DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間：響應(yīng)于接收到第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣設(shè)置DPWM信號(hào)；觸發(fā)延遲線；以及響應(yīng)于觸發(fā)延遲線清除DPWM信號(hào)；其中通過(guò)與數(shù)字占空比值的值相對(duì)應(yīng)的多個(gè)延遲元件來(lái)確定延遲線的持續(xù)時(shí)間。

在一些示例中，數(shù)字脈寬調(diào)制器106可接收第一時(shí)鐘信號(hào)(602)。在一些示例中，數(shù)字脈寬調(diào)制器106可基于數(shù)字反饋電壓電平接收數(shù)字占空比值(604)。在一些示例中，數(shù)字脈寬調(diào)制器106可使用第一時(shí)鐘信號(hào)和數(shù)字占空比值生成具有多個(gè)分立階梯的數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)以控制開關(guān)模式電源的開關(guān)(606)。在一些示例中，數(shù)字脈寬調(diào)制器106可以使用壓控電路來(lái)修改DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間，其中壓控電路被配置為接收模擬電壓輸入。

以下示例可以示出本公開的一個(gè)或多個(gè)方面。

示例1：一種用于控制DC-DC功率轉(zhuǎn)換器的方法，包括：接收第一時(shí)鐘信號(hào)；接收數(shù)字占空比值；使用所述第一時(shí)鐘信號(hào)和所述數(shù)字占空比值生成具有多個(gè)分立階梯的數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)以控制開關(guān)模式電源的開關(guān)；以及使用壓控電路修改所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間，所述壓控電路被配置為接收模擬電壓輸入。

示例2：根據(jù)示例1所述的方法，其中，所述壓控電路包括可變延遲線，所述可變延遲線被配置為修改所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間。

示例3：根據(jù)示例1-2的任何組合所述的方法，還包括：通過(guò)修改所述可變延遲線的持續(xù)時(shí)間來(lái)修改所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間。

示例4：根據(jù)示例1-3的任何組合所述的方法，其中，壓控振蕩器生成所述第一時(shí)鐘信號(hào)，并且所述壓控振蕩器的頻率取決于所述壓控電壓。

示例5：根據(jù)示例1-4的任何組合所述的方法，其中，使用所述壓控電路修改所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間包括：計(jì)數(shù)所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)；基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣設(shè)置所述DPWM信號(hào)；當(dāng)所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的計(jì)數(shù)等于所述數(shù)字占空比值時(shí)，清除所述DPWM信號(hào)；以及基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第二邊緣，清除所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯的計(jì)數(shù)。

示例6：根據(jù)示例1-5的任何組合所述的方法，其中，使用所述壓控電路修改所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間包括：計(jì)數(shù)所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)；響應(yīng)于接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣，設(shè)置所述DPWM信號(hào)；響應(yīng)于接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第二邊緣，清除所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯的計(jì)數(shù)；響應(yīng)于所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯的計(jì)數(shù)等于所述數(shù)字占空比值的多個(gè)最高有效位的值，觸發(fā)延遲線；以及響應(yīng)于觸發(fā)所述延遲線，清除所述DPWM信號(hào)；其中，通過(guò)與所述數(shù)字占空比值的多個(gè)最低有效位相對(duì)應(yīng)的多個(gè)延遲元件來(lái)確定所述延遲線的持續(xù)時(shí)間。

示例7：根據(jù)示例1-6的任何組合所述的方法，其中，使用所述壓控電路修改所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間包括：響應(yīng)于接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣，設(shè)置所述DPWM信號(hào)；觸發(fā)延遲線；以及響應(yīng)于觸發(fā)所述延遲線，清除所述DPWM信號(hào)；其中，通過(guò)與所述數(shù)字占空比值的值相對(duì)應(yīng)的多個(gè)延遲元件來(lái)確定所述延遲線的持續(xù)時(shí)間。

示例8：根據(jù)示例1-7的任何組合所述的方法，其中，使用所述壓控電路修改所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間包括：根據(jù)所述壓控電路生成參考電流；基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣生成所述DPWM信號(hào)；以及基于所述數(shù)字占空比值和所述參考電流延遲所述DPWM信號(hào)的清除。

示例9：根據(jù)示例1-8的任何組合所述的方法，其中，根據(jù)所述壓控電路生成所述參考電流包括：通過(guò)將來(lái)自延遲線的輸出與校準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行比較來(lái)生成電壓；增加來(lái)自相位檢測(cè)器的電壓；通過(guò)將所述相位檢測(cè)器和所述壓控電路的增加電壓相加到一起來(lái)生成參考電壓；過(guò)濾所述參考電壓；以及將所述參考電壓轉(zhuǎn)換為所述參考電流。

示例10：一種開關(guān)模式電源設(shè)備，包括：開關(guān)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，被配置為接收反饋電壓電平，并且輸出數(shù)字反饋電壓電平；控制器，被配置為接收所述數(shù)字反饋電壓電平，基于所述數(shù)字反饋電壓電平確定數(shù)字占空比值，并且輸出所述數(shù)字占空比值；以及數(shù)字脈寬調(diào)制器，包括至少一個(gè)前饋部件，被配置為基于壓控電路修改數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間，其中，所述數(shù)字脈寬調(diào)制器被配置為接收第一時(shí)鐘信號(hào)和所述數(shù)字占空比值，并且生成所述DPWM信號(hào)來(lái)控制所述開關(guān)，以及其中，所述壓控電路被配置為接收模擬電壓輸入。

示例11：根據(jù)示例10-11的任何組合所述的設(shè)備，其中，所述壓控電路包括連接在模擬電源與所述至少一個(gè)前饋部件之間的壓控振蕩器，所述壓控振蕩器被配置為生成所述第一時(shí)鐘信號(hào)并將所述第一時(shí)鐘信號(hào)提供給所述至少一個(gè)前饋部件，其中，所述壓控振蕩器的頻率是所述模擬電源的電壓的函數(shù)。

示例12：根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)前饋部件包括：計(jì)數(shù)器，被配置為在接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣時(shí)開始所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的計(jì)數(shù)并設(shè)置所述DPWM信號(hào)，并且所述計(jì)數(shù)器被配置為在接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第二邊緣時(shí)清除所述計(jì)數(shù)；以及比較器，被配置為當(dāng)所述數(shù)字占空比值等于所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)清除所述DPWM信號(hào)。

示例13：根據(jù)示例10-12的任何組合所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)前饋部件包括：計(jì)數(shù)器，被配置為在接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣時(shí)開始所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的計(jì)數(shù)并設(shè)置所述DPWM信號(hào)，并且所述計(jì)數(shù)器被配置為接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第二邊緣時(shí)清除所述計(jì)數(shù)；延遲線，被配置為清除所述DPWM信號(hào)，其中，通過(guò)與所述數(shù)字占空比值的多個(gè)最低有效位相對(duì)應(yīng)的多個(gè)延遲元件來(lái)確定所述延遲線的持續(xù)時(shí)間；以及比較器，被配置為當(dāng)所述數(shù)字占空比值的多個(gè)最高有效位等于所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)觸發(fā)所述延遲線。

示例14：根據(jù)示例10-13的任何組合所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)前饋部件被配置為在接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣時(shí)設(shè)置所述DPWM信號(hào)，并且所述至少一個(gè)前饋部件包括被配置為清除所述DPWM信號(hào)的延遲線，通過(guò)與所述數(shù)字占空比值相對(duì)應(yīng)的多個(gè)延遲元件來(lái)確定所述延遲線的持續(xù)時(shí)間。

示例15：根據(jù)示例10-14的任何組合所述的設(shè)備，其中，所述壓控電路包括壓控環(huán)路，包括：相位檢測(cè)器，被配置為通過(guò)比較來(lái)自所述延遲線的輸出與校準(zhǔn)時(shí)鐘來(lái)生成電壓；充電泵，被配置為增加來(lái)自所述相位檢測(cè)器的電壓；相加節(jié)點(diǎn)，被配置為通過(guò)將來(lái)自所述充電泵的電壓與所述模擬電源的電壓電平相加到一起來(lái)生成參考電壓；環(huán)路濾波器，被配置為過(guò)濾所述參考電壓并利用所述延遲線穩(wěn)定該環(huán)路；以及電壓-電流轉(zhuǎn)換器，被配置為將所述參考電壓轉(zhuǎn)換為所述參考電流并將所述參考電流提供給所述延遲線的延遲元件。

示例16：根據(jù)示例10-15的任何組合所述的設(shè)備，其中，所述延遲線的每個(gè)延遲元件都包括電流欠缺反相器。

示例17：根據(jù)示例10-16的任何組合所述的設(shè)備，其中，與所述DPWM信號(hào)的占空比相比，所述數(shù)字占空比值保持基本恒定。

示例18：一種用于控制DC-DC功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)，包括：用于基于壓控電路修改數(shù)字脈寬調(diào)制(DPWM)信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間的裝置，其中所述壓控電路被配置為接收模擬電壓輸入；用于接收第一時(shí)鐘信號(hào)的裝置；用于基于數(shù)字反饋電壓電平接收數(shù)字占空比值的裝置；以及用于基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)和所述數(shù)字占空比生成所述DPWM信號(hào)以控制開關(guān)模式電源的開關(guān)的裝置。

示例19：根據(jù)示例18所述的系統(tǒng)，其中，用于接收所述第一時(shí)鐘信號(hào)的裝置包括：用于接收來(lái)自壓控振蕩器的所述第一時(shí)鐘信號(hào)的裝置，其中，所述第一時(shí)鐘信號(hào)的頻率取決于所述壓控電路。

示例20：根據(jù)示例18-19的任何組合所述的系統(tǒng)，其中，用于基于所述壓控電路修改所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間的裝置包括：用于計(jì)數(shù)所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的裝置；用于基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣設(shè)置所述DPWM信號(hào)的裝置；用于在所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的計(jì)數(shù)等于所述數(shù)字占空比值時(shí)清除所述DPWM信號(hào)的裝置；以及用于基于所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第二邊緣清除所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯的計(jì)數(shù)的裝置。

示例21：根據(jù)示例18-20的任何組合所述的系統(tǒng)，其中，用于基于所述壓控電路修改所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間的裝置包括：用于計(jì)數(shù)所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的裝置；用于響應(yīng)于接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣設(shè)置所述DPWM信號(hào)的裝置；用于響應(yīng)于接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第二邊緣清除所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯的計(jì)數(shù)的裝置；用于響應(yīng)于所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯的計(jì)數(shù)等于所述數(shù)字占空比值的多個(gè)最高有效位的值觸發(fā)延遲線的裝置；以及用于響應(yīng)于觸發(fā)所述延遲線清除所述DPWM信號(hào)的裝置；其中，通過(guò)與所述數(shù)字占空比的多個(gè)最低有效位相對(duì)應(yīng)的多個(gè)延遲元件來(lái)確定所述延遲線的持續(xù)時(shí)間。

示例22：根據(jù)示例權(quán)利要求18-21的任何組合所述的系統(tǒng)，其中，用于基于所述壓控電路修改所述DPWM信號(hào)的多個(gè)分立階梯中的每一個(gè)的持續(xù)時(shí)間的裝置包括：用于響應(yīng)于接收到所述第一時(shí)鐘信號(hào)的第一時(shí)鐘邊緣設(shè)置所述DPWM信號(hào)的裝置；用于觸發(fā)延遲線的裝置；以及用于響應(yīng)于觸發(fā)所述延遲線清除所述DPWM信號(hào)的裝置；其中，通過(guò)與所述數(shù)字占空比值的值相對(duì)應(yīng)的多個(gè)延遲元件來(lái)確定所述延遲線的持續(xù)時(shí)間。

在一個(gè)或多個(gè)示例中，所描述的功能可以硬件、軟件、固件或任何它們的組合來(lái)實(shí)施。如果以軟件實(shí)施，則功能可以作為一個(gè)或多個(gè)指令或代碼存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上并且被基于硬件的處理單元(例如，脈寬調(diào)制器106的計(jì)數(shù)器112或PID 104)執(zhí)行。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其對(duì)應(yīng)于有形介質(zhì)，諸如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。以裝置方式，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)通?？梢詫?duì)應(yīng)于非暫態(tài)的有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)可以是任何可用介質(zhì)，其可以被一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)或者一個(gè)或多個(gè)處理器訪問(wèn)以得到用于實(shí)施本公開所述技術(shù)的指令、代碼和/或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

通過(guò)示例但不限制地，這種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盤存儲(chǔ)、磁盤存儲(chǔ)或其他磁性存儲(chǔ)設(shè)備、閃存或者以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式且可被計(jì)算機(jī)訪問(wèn)的可用于存儲(chǔ)期望程序的任何其他介質(zhì)。應(yīng)該理解，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)不包括載波、信號(hào)或其他瞬態(tài)介質(zhì)，但是可以是非瞬態(tài)、有形存儲(chǔ)介質(zhì)。如本文所使用的，盤和光盤包括壓縮盤(CD)、激光盤、光盤、數(shù)字通用盤(DVD)、軟盤和藍(lán)光盤，其中盤通常磁性地再生數(shù)據(jù)，而光盤利用激光器光學(xué)地再生數(shù)據(jù)。上述組合還包括的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。

指令可以被一個(gè)或多個(gè)處理器(例如，數(shù)字脈寬調(diào)制器106的計(jì)數(shù)器112或PID 104)執(zhí)行，諸如一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、通用微處理器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)或其他等效的集成或分立邏輯電路。因此，本文使用的術(shù)語(yǔ)“處理器”或“控制器”表示適合于實(shí)施本文所述技術(shù)的任何前述結(jié)構(gòu)或任何其他結(jié)構(gòu)。此外，技術(shù)可以完全在一個(gè)或多個(gè)電路或邏輯元件中實(shí)施。

本公開的技術(shù)可以各種設(shè)備或裝置來(lái)實(shí)施，包括集成電路(IC)或IC集合(例如，芯片集)。在本公開中描述各種部件、單元以強(qiáng)調(diào)被配置為執(zhí)行所公開技術(shù)的設(shè)備的功能方面，但不是必須要求通過(guò)不同的硬件單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，如上所述，各個(gè)單元可以組合在硬件單元中或者通過(guò)互操作的硬件單元(包括上述一個(gè)或多個(gè)處理器)的集合聯(lián)合適當(dāng)?shù)能浖?或固件來(lái)提供。

描述了各個(gè)示例。這些示例和其他示例均包括在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。