本发明专利技术公开了用于检测和补偿开关模式电源的主动输出滤波器的系统和方法。根据一个实施例的用于开关模式电源的控制器包括控制网络和检测网络该开关模式电源将输入电压转换成经调节的输出电压。控制网络形成用于调节输出电压电平的脉冲宽度控制信号。检测网络检测输出电压的相位延迟并且基于相位延迟调整控制网络的操作。可从诸如输出电压或补偿电压之类的包括相移的任何参数确定相位延迟。公开了用于调整控制环路的各种可选方案，包括但不限于增加斜率补偿、调整窗口电阻或窗口电流、增加将调整电流以调整波动电压、调整波动跨导以及调整波动电容。公开了数字和模拟补偿调整方案。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了用于检测和补偿开关模式电源的主动输出滤波器的系统和方法。根据一个实施例的用于开关模式电源的控制器包括控制网络和检测网络该开关模式电源将输入电压转换成经调节的输出电压。控制网络形成用于调节输出电压电平的脉冲宽度控制信号。检测网络检测输出电压的相位延迟并且基于相位延迟调整控制网络的操作。可从诸如输出电压或补偿电压之类的包括相移的任何参数确定相位延迟。公开了用于调整控制环路的各种可选方案，包括但不限于增加斜率补偿、调整窗口电阻或窗口电流、增加将调整电流以调整波动电压、调整波动跨导以及调整波动电容。公开了数字和模拟补偿调整方案。【专利说明】用于检测和补偿开关电源的主动输出滤波器的系统本申请是要求美国优先权61/326，894、12/894，395、中国国家申请号201110113727.7、题为“用于检测和补偿开关电源的主动输出滤波器的系统和方法”的申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2010年4月22日提交的美国临时申请S/N 61/326，894的权益，该申请的全部内容出于所有意图和目的通过引用结合于此。附图简述参考以下描述以及附图将能更好地理解本专利技术的益处、特征以及优点，在附图中:图1是示出开关模式电源的输出处的输出电压波动的部分示意图；图2是描绘开关模式电源的输出电压的输出电压波动、同相电压和90°相移电压的图示；图3是示出在由调节器生成且用于控制输出电压的电压电平的脉宽调制(PWM)控制信号的有效边缘处对输出电压进行采样的图示；图4是合成波动调节器的示意性框图，其中利用数字补偿调整实现方式来改变误差放大器的增益以补偿相位延迟；图5是示出响应于瞬态事件改变图4的调节器中的误差放大器的增益的效果的一系列模拟图；图6是被修改以包含图4的自动补偿网络的恒定导通时间调节器的简化示意框图；图7是利用跨导网络的模拟补偿网络的示意框图，该跨导网络基于所采样的电压和输出电压之差产生调整电流；图8是在诸如图4的调节器之类的合成波动调节器中使用的图7的网络的瞬态模拟“之前和之后”的图；图9是在诸如图4的调节器之类的合成波动调节器中使用的图7所示实现的小信号AC模拟的图；图10是基于补偿电压而非输出电压的相位延迟检测的可选实施例的框图；图11是示出用于响应于来自图4的自动补偿网络的调整信号来调整窗口电压而非误差放大器增益的可选数字补偿调整方案的示意图；以及图12是示出用于响应于来自图4的自动补偿网络的调整信号来调整合成波动调节器的波动电容而非误差放大器增益的可选数字补偿调整方案的示意图。 【具体实施方式】 给出以下描述以使本领域技术人员能在特定应用及其需求的背景下作出和利用所提供的本专利技术。然而，优选实施例的多种修改对本领域技术人员将会是明显的，而且可将本文所限定的一般原理应用于其它实施例。因此，本专利技术不旨在受限于本文中示出和描述的特定实施例，而应给予与本文中披露的原理和新颖特征一致的最宽范围。 已知用于开关模式电源的很多控制方案，包括例如滞后控制方案。滞后控制方案具有很多种类，包括例如各种合成波动模式、电压模式、电流模式和恒定导通时间模式等等。滞后控制方案由于其便于使用和快速的瞬态响应而通常是有优势的。它们通常需要电源设计者进行极少的补偿或不进行补偿以实现稳定系统。这对于宽范围的输出滤波器而言亦如此。然而，滞后控制方案由于主动输出滤波器设计而具有因变于输出电压相移或相位延迟的固有稳定性限制。主动滤波器一般的特征在于低输出电感值和/或低输出电容，且具有低输出电容器等效串联电阻(ESR)。相位延迟如果足够大的话则可导致输出电压振荡并产生双脉动。在常规配置中，当打算使用非常主动的滤波器时，控制方案通常需要被增大以维持稳定性。这种增大通常意味着电源在电路板层面上且通常是在硅层面上完全重新设计以适应可能范围的输出滤波器。关于这些常规方法的困难在于阻止稳定元件的瞬态性能的引入，这是使用滞后控制的主要目标。 本公开内容描述一种用于检测输出滤波器是否太主动以及自动补偿控制环路以维持稳定性的系统和方法。本文描述的系统和方法检测指示存在主动的不稳定输出滤波器的相移或相位延迟，并确定是否调整或修改控制环路补偿。自动检测可通过感测合并在诸如输出电压或补偿电压等系统内的任何电压或电流内的相位延迟来执行。自动补偿可按照若干方式中的任一种来执行，诸如通过调整控制环路特性、变量或参数、或者调整控制环路元件、在控制环路中增加稳定元件或这些补偿方案的任意组合。自动补偿可利用如本文进一步描述的数字和/或模拟方法来执行。自动检测和补偿允许不太主动的输出滤波器在不必进行调整时或在不需要稳定元件时维持最优瞬态性能。相反，当需要稳定化时，自动修改控制环路使得不需要由电源制造者或设计者进行重新设计。在没有增加如本文所述的“自动调谐”或自动检测和补偿的情况下，不太主动的输出滤波器设计具有较差的瞬态响应以适应更主动的输出滤波器选择。在增加自动调谐的情况下，对主动滤波器的补偿仅在需要时存在。 图1是示出降压型开关模式电源的输出处的输出电压波动的部分示意图。本专利技术示出使用降压型调节器，其中将输入电压降低至较低电压处的经调节的输出，然而可构想到其它类型的调节器，诸如升压型调节器(输出电压大于输入电压)或其组合。电源通常具有在形成输出电压VOUT的输出节点处耦合到输出电容器C的输出电感器L。在101处的简化图描绘通过输出电感器L的总电流，在103处的简化图描绘提供给负载(未示出)的DC电流，且在105处的简化图描绘电容器C两端的AC电流。输出电容器C包含或以其它方式固有地包括等效串联电阻(ESR)，其示为与电容器C串联耦合在输出节点和接地(GND)之间的电阻器Resk。电容器C还可包括等效串联电感(ESL)，它相对较小从而为了本公开的目的可忽略该ESL效果。 如示意图以及107、109和111处所示方程式所示，输出电压波动Vsa是两个主源的乘积，即AC电流乘以电容器C的ESR和完全由电容响应于AC电流刺激而生成的90°相移电压。注意，V?是输出电压VOUT的AC部分。用于控制这两个电压的AC大小的方程式 (I)、(2)和(3)表达如下: vESK=i 波动 *ESR (I) vc = / (2) v&a= vc+vESE (3) 其中小写斜体变量i和V分别指示AC电流值和电压值，且Qjut是输出电容器C的电容。方程式(I)和(2)控制AC大小,而方程式(3)描述总电容器电压、大小和相位。如方程式⑶所不，输出电压VOUT的总波动Via是同相电压vESK和90°相移电压V。的和。 图2是描绘输出电压VOUT的输出电压波动Via、同相电压vESK和90°相移电压Vc的图示。如方程式⑶所表明的，V是V。和vESK的和。当输出电容器C的电容Qm很大以使得ESR也相应地很大时，具有零相移的同相电压Vesk占优势使得输出电压波动Vfca更接近零度因此表现出相对少量的相移。然而，对于更主动的滤波器设计使得电容0^和ESR较小时，90°相移电压V。增加且倾向于比Vesk值更占优势，使得V?的总相位从0°离开向90。移动，如图2所示。 滞后控制器原本是稳定的(即需要极少的补偿或不需要补偿)，当输出电压VOUT上的相移变得本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于开关模式电源的控制器，所述开关模式电源将输入电压转换成经调节的输出电压，所述控制器包括：控制网络，所述控制网络被配置为形成用于调节输出电压电平的脉冲宽度控制信号，其中所述控制网络包括误差放大器；以及检测网络，所述检测网络被配置为检测输出电压的相位延迟并且被配置为基于所述相位延迟，通过向提供给所述误差放大器的输入的基准增加斜率补偿来调整所述控制网络的操作。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·劳尔，R·S·A·菲尔布里克，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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