號的占空比，修改功率級102的開關(guān)狀態(tài)和/或占空 比。運(yùn)樣的電壓調(diào)節(jié)功能在典型的數(shù)字控制開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器中是標(biāo)準(zhǔn)的，并且因此在運(yùn)方 面沒有進(jìn)一步給出解釋。在控制器104和功率級102之間提供有信令接口 110。在其它功 能中，控制器104可經(jīng)由接口 110管理功率級102的不同功率模式。
[0021] 數(shù)字控制器104還包括控制環(huán)路補(bǔ)償器112,其被編程W滿足電壓調(diào)節(jié)器控制器 104的增益和相位裕度目標(biāo)，作為電壓調(diào)節(jié)器控制器104的多個系統(tǒng)參數(shù)的函數(shù)?？刂骗h(huán)路 補(bǔ)償器112被編程W維持整體輸出阻抗響應(yīng)盡可能光滑（平坦）?？刂茙捵畛蹩蒞被設(shè) 置為匹配ESR(等效串聯(lián)電阻）零點(diǎn)，并確保超出ESR零點(diǎn)的阻抗小于下垂電阻。在某些操 作條件下，例如當(dāng)調(diào)節(jié)器控制器104實(shí)施非常低的開關(guān)頻率W實(shí)現(xiàn)更高的效率時，相位裕 度目標(biāo)（例如至少60° )不能總被得到。一個或多個控制環(huán)路系數(shù)可W被重新確定，使得 在輸出阻抗幅度中所得到的峰值（突起）被減小并且響應(yīng)平坦化。
[0022] 通過控制環(huán)路補(bǔ)償器112實(shí)施的控制環(huán)路系數(shù)通過調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200進(jìn)行 優(yōu)化，并且可W存儲在數(shù)字控制器112易失性或非易失性存儲器114內(nèi)，諸如ffiPROM、閃存、 RAM、寄存器文件等。調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200可W經(jīng)由有線或無線連接202被連接到數(shù)字 控制器104。調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200包括處理電路204,其可包括數(shù)字和/或模擬電路， 例如一個或多個控制器、處理器、ASIC(專用集成電路）等，用于執(zhí)行確定數(shù)字控制器104 的各種設(shè)置的程序代碼，包括由控制環(huán)路補(bǔ)償器112實(shí)現(xiàn)的控制環(huán)路系數(shù)。調(diào)節(jié)器參數(shù)編 程系統(tǒng)200還包括存儲器206,例如DRAM(動態(tài)隨機(jī)存取存儲器）和皿D(硬盤驅(qū)動器）或 其他大容量存儲驅(qū)動器208,用于在程序代碼執(zhí)行期間存儲由處理電路204處理和訪問的 程序代碼和相關(guān)數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200還包括用于發(fā)送和接收信息的1/0(輸入 /輸出）電路210,和用于形成圖形用戶界面（GUI)的顯示器212。包括在或與調(diào)節(jié)器參數(shù) 編程系統(tǒng)200相關(guān)聯(lián)的控制環(huán)路參數(shù)分析器214可優(yōu)化由控制環(huán)路補(bǔ)償器112實(shí)施的控制 環(huán)路系數(shù)。
[0023] 圖2示出了通過調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200實(shí)現(xiàn)的用于優(yōu)化由數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器控制 器104的控制環(huán)路補(bǔ)償器112實(shí)現(xiàn)的控制環(huán)路系數(shù)的方法的一個實(shí)施例。根據(jù)本實(shí)施例， 控制環(huán)路補(bǔ)償器112包括至少一個基于PID(比例-積分-微分）的用于電壓控制環(huán)路的 補(bǔ)償濾波器。該方法包括：確定滿足數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器控制器104的增益和相位裕度指標(biāo)的 PID系數(shù)，作為用于數(shù)字控制器104 (方框300)的多個系統(tǒng)參數(shù)的函數(shù)。系統(tǒng)參數(shù)可包括輸 出電容（Cout)、輸出電感化)、寄生效應(yīng)、輸出電感的DCR、輸出電容器的ESR等。如本文先 前所說明的，在某些操作條件下相位裕度目標(biāo)（例如，至少60度）不是總能獲得的，并且不 希望的峰值（突起）出現(xiàn)在輸出阻抗響應(yīng)中。調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200重新確定一個或多 個PID系數(shù)，使得輸出阻抗幅度中的峰值（突起）減少，并且響應(yīng)平坦化（方框310)。由控 制環(huán)路補(bǔ)償器112實(shí)現(xiàn)的確定控制環(huán)路系數(shù)的運(yùn)種迭代方法產(chǎn)生了改善的調(diào)節(jié)器性能。最 終確定的PID系數(shù)從調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200經(jīng)由有線或無線連接202 (方框320)傳送到 數(shù)字控制器104。
[0024]圖3示出了控制環(huán)路補(bǔ)償器112的一個實(shí)施例的框圖。根據(jù)該實(shí)施例，控制環(huán)路 補(bǔ)償器112包括用于電壓控制環(huán)路CU的單極雙零點(diǎn)PID補(bǔ)償濾波器，影響AVP頻率響應(yīng) 的電流控制環(huán)路（Ti)中的單極AVP或主極低通濾波器，和與PID補(bǔ)償濾波器級聯(lián)、用于限 制高頻增益的單極后置濾波器或主極低通濾波器。在一般情況下，AVP是用于控制輸出電 壓水平，使得它在滿負(fù)荷時比最小值略高，并且在輕負(fù)載時比最大值低一點(diǎn)的技術(shù)。其結(jié)果 是，整個電壓容差窗口可在瞬態(tài)時期期間被用于電壓跳躍或下降。
[00對在圖3中：Hpid是補(bǔ)償器的傳遞函數(shù)；GVd是從占空比到輸出電壓（Vout)的傳遞函 數(shù)；Gid是從占空比到電感器電流（U)的傳遞函數(shù)；G。是從輸出電流（I。。,）到電感器電流的 傳遞函數(shù)記。是開環(huán)輸出阻抗；并且HAVP是用于包含在電流控制環(huán)路T1中的AVP濾波器的 傳遞函數(shù)。補(bǔ)償器傳遞函數(shù)Hpid也可W是PID控制。
[0026] 控制環(huán)路補(bǔ)償器112的整體閉環(huán)傳遞函數(shù)Tyi取決于電壓回路和電流回路響應(yīng)1\， Tl,并由下式給出：
(1) 陽02引其中，Tv=HpiD*Gvd，并且Ti=HpiD*Gid*HAvP。
[0029] 控制環(huán)路補(bǔ)償器112的整體閉環(huán)輸出阻抗由下式給出：
V2) 陽03U 其中，Havp由下式給出： 陽03引Havp=RLLOUpA- (I-KpAVP)Z1) 做
[003引并且其中是下垂電阻，KPAVP是設(shè)置AVP帶寬的單極濾波器系數(shù)。
[0034] 調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200可自動優(yōu)化和調(diào)整圖3所示的控制環(huán)路補(bǔ)償器112,即與 單極數(shù)字濾波器和一階AVP級聯(lián)的PID補(bǔ)償濾波器?；赑ID的補(bǔ)償器112的整體傳遞函 數(shù)由下式給出：
(斗)
[0036] 圖4顯示了基于PID的補(bǔ)償器112的增益響應(yīng)。補(bǔ)償器濾波器系數(shù)Ki,Kp和KD影 響增益曲線的不同區(qū)域，運(yùn)是由頻率《zi，《Z2和《fp限定的。在運(yùn)種情況下，可編程控制 環(huán)路系數(shù)是PID補(bǔ)償濾波器系數(shù)Kp,Ki和KD和后置濾波器系數(shù)Kfp。
[0037] 調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200優(yōu)化濾波器系數(shù)Ki，Kp，Kd和KfpW針對低于數(shù)字控制器 104的帶寬的頻率使數(shù)字電壓調(diào)節(jié)器控制器104的輸出阻抗響應(yīng)平坦化。在一個實(shí)施例中， 調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200實(shí)現(xiàn)了一種算法，其優(yōu)化輸出阻抗，電壓回路和電流回路帶寬及 穩(wěn)定性，其具有解決方案中收斂的系列設(shè)計步驟。優(yōu)化算法接下來參照圖5-8進(jìn)行描述，其 顯示了在參數(shù)優(yōu)化過程的不同階段，從編程系統(tǒng)顯示器212的屏幕捕獲。
[0038] 圖5示出了優(yōu)化算法的輸出網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化階段的屏幕捕獲。將開關(guān)電壓調(diào) 節(jié)器104的功率級102連接到負(fù)載106的輸出網(wǎng)絡(luò)的示意性模型在該屏幕捕獲中顯示。 在該輸出網(wǎng)絡(luò)的單純示例性實(shí)施例中，輸出網(wǎng)絡(luò)包括四個電容器組（'CAPBankr，'CAP Bank2'，'CAPBank3'和'CAPBank4'），具有等效串聯(lián)電阻值CR)的輸出電感（在圖5中未 示出，參照圖1來代替），寄生電感器化2)和電阻器巧L2)，包括用于感測調(diào)節(jié)器的輸出電 壓Vout的反饋電容器（ab_ext)和反饋電阻器巧化_ext)的外部電壓感測過濾器（Vsen)。 在初始化階段，輸入元件值。輸出電感器對應(yīng)于圖1所示的通用電感器以電容器組對應(yīng)于 圖1所示的通用輸出電容器Cout。每個電容器組包括多個電容器（'CAP#'），并具有限定電 容（Cl,C2,C3,C4)和等效串聯(lián)電阻（RC1，RC2,RC3,RC4)。圖5示出了被輸入用于輸出網(wǎng) 絡(luò)參數(shù)的非限制性和純粹示范值。
[0039] 圖6示出了優(yōu)化算法的補(bǔ)償器參數(shù)初始化階段。在運(yùn)一階段，初始增益值被選擇 用于PID系數(shù)Kp、Ki和KDW在特定的相位裕度（PM)目標(biāo)最大化控制器帶寬度W)，例如在 93度PM的63千赫BW。如果數(shù)字控制器102的控制環(huán)路補(bǔ)償器112還包括如本文先前結(jié) 合圖3所描述的與PID濾波器和一階AVP濾波器級聯(lián)的單極數(shù)字濾波器，單極數(shù)字濾波器 的增益系數(shù)Kfp和一階AVP濾波器的增益系數(shù)KP(AV巧也可在運(yùn)個階段被初步確定。
[0040] 調(diào)節(jié)器參數(shù)編程系統(tǒng)200使用由用戶輸入的初始控制環(huán)路系數(shù)計算，W用于特定 AVP帶寬（在該非限制性示例中為35. 82千赫）和增益（在該非限制性示例中為92. 8地） 的控制環(huán)路補(bǔ)償器112的極點(diǎn)（Pl)和零點(diǎn)狂1，Z2)。如果需要，補(bǔ)償器增益系數(shù)Kp,Ki,Kd, Kfp和化的部分或全部可W被降低，W增加調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性。在每種情況下，調(diào)節(jié)器參數(shù) 編程系統(tǒng)200然后基于先前確定的控制環(huán)路系數(shù)提供相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，