用于电力转换器中的电压回转的数字预补偿制造技术

在用于产生数字输入DV到电力转换器系统(20)中的数/模转换器DAC(14)的控制逻辑(12)的所描述实例中，所述控制逻辑(12)响应于所要设定点(SETPT)的改变从在输出电压(Vo)的转变期间的多个回转速率当中进行选择，使得所述输出电压(Vo)转变追循所要标称回转速率。在所述转变的初始间隔中，所述控制逻辑(12)选择比所述标称回转速率陡的回转速率以用于去往所述DAC(14)的所述数字输入DV，直到去往所述DAC(14)的所述数字输入DV超过所述标称回转速率达第一参数值。在所述点处，应用回转箝位以使所述数字输入DV以所述标称回转速率推进。在所述数字输入DV接近设定点值的程度在第二参数值内时，应用比标称平的回转速率。

Digital precompensation for voltage slew in power converters

In an example described in the description of the control logic (12) for the number / mode converter DAC (14) in the digital input DV to the power converter system (20), the control logic (12) responds to the change of the desired fixed point (SETPT) from a plurality of rotation rates during the transition period of the output voltage (Vo) so that the output voltage (Vo) is made. Change the rate of rotation that you want to follow. In the initial interval of the transformation, the control logic (12) selects a rate of rotation that is more steep than the nominal gyration rate for input DV to the number of the DAC (14) until the digital input DV of the DAC (14) exceeds the nominal rotation rate of the first parameter value. At the point, rotary clamping is applied to enable the digital input DV to be pushed at the nominal slew rate. When the digital input DV approaches the set point value in the second parameter value, the slew rate is applied than the nominal level.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电力转换器中的电压回转的数字预补偿
本专利技术大体上涉及电力管理和控制系统，且更具体地说，涉及对去往电力转换器的数/模转换器输入的控制。
技术介绍
现代电子系统消耗的电力出于多种原因成为愈加重要的因素。此类原因是其中电池电力节约非常重要的移动和其它电池供电的系统(例如智能手机、平板计算机、可佩戴装置以及实际中的植入式医疗装置)的日益广泛的使用。此外，所谓的物联网(IoT)中的多个联网传感器和控制器的可用系统寿命可受到电池寿命限制，当实施于远程位置中时尤其如此。电力消耗即使对于从线路电源供电的电子计算系统、针对热考虑因素以及从能量节约观点也是重要的。这些问题已促使在多个现代计算和通信中实施实时电力管理系统。常规电力管理系统为集成电路和系统内的其它功能产生经调节的偏压和电源电压。这些电力管理系统通常包含用于例如通过响应于当前系统条件和操作状态使应用于特定电路功能的电压变化来密切地控制经调节的电压的控制系统。微处理器系统中(例如，例如个人计算机中)的一个共同的常规电力管理技术被称作“自适应电压定标”。根据此方法，硬件性能管理器电路监测系统中央处理单元(CPU)的计算工作负荷，并且将工作负荷水平传送到作为响应使处理器时钟频率变化的时钟管理功能。举例来说，如果CPU工作负荷较轻，那么可减小处理器时钟频率而不会影响整个系统性能。根据自适应电压定标，电力管理系统根据处理器时钟频率或来自硬件性能管理器的控制信号实时调整电源电压，使得应用于相关电路功能的电源电压通过处理器时钟速率定标为接近在所述时钟速率下操作必需的最小值。电源电压的减小会减少电力消耗。在实时电力管理中，电力控制器对所要输出电压的改变的快速且准确的响应是合乎需要的。然而，常规电力转换器系统中的阻抗限制此响应。图1a说明常规电力转换器系统的实例。在此系统中，输入比较器2产生对应于输出电压Vo与数/模转换器(DAC)10响应于来自硬件性能管理器的数字数据等发出的模拟输入控制信号Vdac之间的差的误差信号。此输入控制信号Vdac指示输出电压Vo的所要电平。比较器2的误差信号经跨导放大器3放大，并应用于差分放大器4的正输入。提供阻抗Zi以补偿环路获得稳定性并且调谐系统的性能。放大器4的输出应用于接通持续时间控制和电力级5，所述电力级又产生输出电压Vo。通过放大器6监测跨越电力级5的DC电阻DCR的电压降，所述放大器将与电力级5的输出电流io成比例的信号isum呈现给放大器4的负输入。在图1a的系统中理想的是，输出电压Vo精确地且立即追循输入控制Vdac的改变。但是，实际物理系统中的传播延迟和系统动力学限制图1a的电压调节器系统可作出响应所依的改变速率。在图1a的示意图中，由放大器3的输出处的模拟域阻抗Zi展示这些系统动力学，呈现为到系统地面的电阻(DC)和电容(AC)耦合。在此系统的输出级处，在电力级5的输出处驱动串联电感Lo，此处输出或负载阻抗Zo(例如，呈现为到地面的并联电阻和RC耦合)。此输出级添加极点、零和延迟到电力转换器对来自DAC10的电压Vdac的改变的响应。图1b和1c说明例如图1a中示出的电力转换器(converter)系统对请求输出电压Vo在从时间t1到t2的时间间隔从电压V1到电压V2的改变的输入控制信号Vdac的非理想响应的实例。此改变意图应用为DAC10在回转(slew)间隔呈现的输入控制信号Vdac的受控线性增加，在此情况下，所选的斜率通常被称为“回转”速率。如图1B中显而易见，输出电压Vo滞后于输入控制信号Vdac的线性回转，从初始转变(transition)开始，紧接在所要时间之后达到所要电压电平。图1c说明在此回转事件期间输出电流io的对应响应。对于此线性回转理想的是，如图1c中的曲线io(理想)所示，输出电流io将是在从时间t1到时间t2的转变间隔期间在所要充电电流电平iCHG下的矩形脉冲。然而，如由图1c中的曲线io(理想)和曲线io(实际)之间的滞后指示，图1a的电力转换器系统中的输出级电感Lo限制输出电流io针对给定输入电压的改变速率。在电流脉冲的后边缘处，图1a的电力转换器系统中的输出级电感Lo禁止电流io的瞬时改变，并且造成曲线io(实际)相对于由曲线io(理想)所示的理想响应的滞后衰减。此外，输出或负载阻抗Zo使输出电压Vo延迟所要时间t2达到输入控制信号Vdac指示的设定点电平。如图1b中所示，在一些常规系统中，由这些系统动力学所导致的输出电流io的滞后可导致输出电压Vo超出控制信号Vdac指示的所要电平的显著过冲，从而延长稳定时间，即使通常还会进一步产生额外电力消耗也会如此。电力转换器对负电压转变的响应展现类似非理想行为。如上文所提及，要求现代电子系统以及因此实施于所述系统中的电力转换器和电压调节器密切并且快速地控制电力的递送，在此类控制方案下方，称为自适应电压定标等等。如上文关于图1b和1c所描述，在限制常规电力管理系统的响应时传播延迟和系统动力学的效应因此妨碍达成这些现代系统中的多个希望的电力节约和效率的能力。
技术实现思路
在用于响应于电力电路(例如，电力转换器和电压调节器)的所要设定点的改变而产生数字输入到DAC的钟控(clocked)控制逻辑电路的所描述实例中，所述电路可操作为定期使DAC输入值以多个回转速率(包括标称回转速率、比标称陡的回转速率，以及比标称平的回转速率)中的任一个推进。初始地，DAC输入值以较陡转换速率推进。在DAC输入值超过标称回转速率指示的值大第一参数值时，DAC输入值以标称回转速率推进。在DAC输入值接近所要设定点的程度在第二参数值内时，以较平回转速率推进DAC输入值。附图说明图1a是常规电力转换器的的呈框和示意图形式的电气图。图1b和1c是图1a的常规电力转换器对所要输出电压的改变的响应的时序图。图2是根据实施例的包含电力管理系统的电气系统的架构的呈框形式的电气图。图3是根据一实施例的图2的架构中的电力管理系统的DAC控制逻辑的呈框形式的电气图。图4是说明根据所述实施例的图3的DAC控制逻辑的操作的时序图。图5是根据一实施例的图3的DAC控制逻辑的实施方案的呈框形式的电气图。具体实施方式所描述的实施例提供用于更改数/模转换器(DAC)应用的控制信号的回转速率以补偿电力管理系统中的系统动力学的电路和方法。所描述的实施例提供可在所述系统的数字控制电路中有效地实现的此类电路和方法。所描述的实施例提供在调谐所述补偿的能力上提供显著灵活性的此类电路和方法。本说明书中描述的一或多个实施例实施到数字逻辑电路中，涉及产生去往较大规模系统(例如，基于微处理器或微控制器的系统)中的电力转换器或电压调节器的输入，因而实施方案在所述上下文中是有利的。然而，实例实施例可有利地应用于其它应用，例如应用于具有显著响应时间的负载的任何时变电力电平的数字控制。图2说明这些实施例可实施到其中的系统的架构。在此实例中，这些实施例可实施到电力管理系统20中，所述电力管理系统管理应用于负载18的电力。负载18通常是指正被供电的终端装置或子系统，其可为数字电子系统、电动机和控制系统、在物联网(IoT)情境中或作为佩戴式或植入式装置的传感器或控制器、通信系统(例如移动电话)等。如上文所论述，负载18的一个实例是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产生用于控制电子电力管理功能的数字控制信号的方法，其包括：接收指示不同于所述数字控制信号的当前值的设定点的输入；初始地使所述数字控制信号以比标称回转速率陡的第一回转速率朝向所述设定点推进；响应于所述数字控制信号超过对应于标称回转速率值的标称值达大于第一参数值的差，接着使所述数字控制信号以所述标称回转速率朝向所述设定点推进；和响应于所述数字控制信号不同于所述设定点达小于第二参数值的差，接着使所述数字控制信号以比所述标称回转速率平的第二回转速率朝向所述设定点推进。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.03 US 14/958,1171.一种产生用于控制电子电力管理功能的数字控制信号的方法，其包括：接收指示不同于所述数字控制信号的当前值的设定点的输入；初始地使所述数字控制信号以比标称回转速率陡的第一回转速率朝向所述设定点推进；响应于所述数字控制信号超过对应于标称回转速率值的标称值达大于第一参数值的差，接着使所述数字控制信号以所述标称回转速率朝向所述设定点推进；和响应于所述数字控制信号不同于所述设定点达小于第二参数值的差，接着使所述数字控制信号以比所述标称回转速率平的第二回转速率朝向所述设定点推进。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述设定点对应于比所述数字控制信号的所述当前值更具正性的值，且其中所述推进步骤中的每一个使所述数字控制信号增加。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述设定点对应于比所述数字控制信号的所述当前值更具负性的值，且其中所述推进步骤中的每一个使所述数字控制信号减小。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述推进步骤中的每一个以时钟速率定期执行，且其包括：在每一时钟周期中，使对应于所选择的回转速率的增量与前一时钟周期中的所述数字控制信号相加以产生递增值；和将所述递增值应用为用于下一时钟周期的所述数字控制信号。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述推进步骤中的每一个以时钟速率定期执行，且其中使所述数字控制信号以所述第一回转速率推进包括：在每一时钟周期中，使对应于所述第一回转速率的增量与前一时钟周期中的所述值数字控制信号相加以产生递增值；和将所述递增值应用为用于所述下一时钟周期的所述数字控制信号。6.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：在每一时钟周期中，使线性值以所述标称回转速率推进；和在每一时钟周期中，使所述第一参数值与所述线性值相加以产生标称总和；其中使所述数字控制信号以所述标称回转速率推进包括：响应于所述递增值与所述标称总和的差大于所述第一参数值，将所述递增值应用为用于所述下一时钟周期的所述数字控制信号；以及响应于所述递增值与所述标称总和的差小于所述第一参数值，将所述标称总和应用为用于所述下一时钟周期的所述数字控制信号。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述推进步骤中的每一个以时钟速率定期执行，且其中所述使所述数字控制信号以所述第二回转速率推进包括：在每一时钟周期中，使对应于所述第二回转速率的增量与前一时钟周期中的所述数字控制信号相加以产生递增值；和将所述递增值应用为用于当前时钟周期的所述数字控制信号。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一回转速率是所述标称回转速率的两倍。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二回转速率是所述标称回转速率的二分之一。10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：响应于所述标称回转速率确定所述第一和第二参数值。11.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：感测在时间间隔内所述电力管理功能对所述设定点的改变的输出响应；和响应于所述感测到的响应确定所述第一和第二参数值。12.一种电力转换器系统，其包括：电力转换器，其用于产生输出电压；数/模转换器DAC，其用于接收DAC控制信号并将输入控制信号应用于所述电力转换器以控制所述电力转换器的所述输出电压；和DAC控制逻辑，其用于响应于设定点产生所述DAC控制信号，所述DAC控制逻辑包括：标称回转逻辑，其用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·T·迪伦佐，布赖恩·A·卡朋特，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US