具有分离的高频和低频路径信号的快速暂态供电制造技术

具有分离的高频和低频路径信号的快速暂态供电。一种电源接口装置包括主开关转换器、辅助开关转换器、和反馈检测电路。主开关转换器耦接至输入终端和输出终端，并且配置为在第一开关频率工作，以从所述输入终端向所述输出终端发起低频电流。辅助开关转换器与所述主开关转换器并行地耦接至所述输入终端和所述输出终端，并且配置为在高于所述第一开关频率的第二开关频率工作，以从所述输入终端向所述输出终端发起快速暂态高频电流。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求待审的于2015年2月20日提交的标题为“FAST TRANSIENT POWER SUPPLY WITH A FIRST CONTROL SIGNAL FOR A HIGHER FREQUENCY CURRENT AND A SECOND CONTROL SIGNAL FOR A LOWER FREQUENCY CURRENT”的美国临时专利申请序列号62/119，042、于2015年2月27日提交的标题为“FAST TRANSIENT POWER SUPPLY WITH A FIRST CONTROL SIGNAL FOR A HIGHER FREQUENCY CURRENT AND A SECOND CONTROL SIGNAL FOR A LOWER FREQUENCY CURRENT”的美国临时专利申请序列号62/126，418、于2015年2月20日提交的标题为“CONTROL ARCHITECTURE WITH IMPROVED TRANSIENT RESPONSE”的美国临时专利申请序列号62/119，078、于2015年2月27日提交的标题为“CONTROL ARCHITECTURE WITH IMPROVED TRANSIENT RESPONSE”的美国临时专利申请序列号62/126，421的优先权，其公开内容通过引用全部合并于此。

技术介绍
供电系统包括电源、负载装置、以及耦接至电源和负载装置的电源接口装置。电源可以包括电池、电网、太阳能光伏电池、AC发电机、和/或前端电源转换器的输出。电源接口装置可以配置为增大或减小电源的电压，以给负载装置提供合适的电压。电源接口装置可以是升压转换器或者降压转换器或者任何其他转换器。负载装置可以包括电阻负载、磁性负载、电容负载、加热器。在一个实施方式中，负载装置可以是低电压而高电流的负载装置，例如计算机中央处理器
(CPU)。这种类型的负载装置可以具有很多负载暂态条件。在负载暂态条件期间，负载装置的电流可以在很短的时间周期内充分地变化。例如，在暂态条件期间，负载装置的电流可以在小于一个微秒的时间内从0A增加到100A，或者从100A减小到0A。这些电流的急剧的变化可以在负载装置上产生大的电压变化，并且可以使输出电压摆动到负载装置的调节工作窗口之外。为了使暂态变化最小化，在一个实施方式中，可以在供电系统的输出端并入大功率电容器。电容器可以在暂态条件期间发起或吸收必要的电流，因此减少负载暂态所引起的电压变化。为此目的，输出电容器在补充电感器的缓慢上升的电流以满足来自负载装置的电流需求的增加方面是有用的。类似地，输出电容器在吸收电流以满足来自负载装置的电流的急剧的减小方面是有用的。然而，电容器是昂贵的因此会增加系统的成本或尺寸。在另一个实施方式中，可以使得转换器在更高的带宽运行，以快速地响应负载暂态。然而，开关模式转换器带宽被它的开关频率所限制。因此，为了使得转换器在更高的带宽运行，转换器必须在更高的开关频率工作。这意味着更多的功率损耗，因为每当有开关的开启/关闭时，就有功率损耗。因此，供电系统也被放置在电源和负载装置之间的功率转换器的功率损耗所限制。因此，存在对这样的供电系统的需要：在增加效率并减小成本和尺寸的同时能够提供对负载装置的暂态条件的快速响应。
技术实现思路
在一个总的方面，本申请描述一种电源接口装置，其包括主开关转换器、辅助开关转换器、和反馈检测电路。主开关转换器耦接至输入终端和输出终端，并且配置为在第一开关频率工作，以从所述输入终端向所述输出终端发起低频电流。辅助开关转换器与所述主开关转换器并行地耦接至所述输入终端和所述输出终端，并且配置为在高于所述第一开关频率的第二开关频率工作，以从所述输入终端向所述输出终端发起快速暂态高频电流。反馈检测电路配置为检测所述输出
终端处的输出电压。所述电源接口装置还包括误差放大器、高通滤波器、和辅助驱动器电路。误差放大器电路配置为接收检测到的输出电压和参考电压，并且基于所述检测到的输出电压与所述参考电压来输出暂态信号。高通滤波器配置为接收所述暂态信号并且输出所述暂态信号的较高频分量。辅助驱动器电路配置为基于所述暂态信号的较高频分量来驱动所述辅助开关转换器。上述总的方面可以包括下面的特征中的一个或多个。所述主开关转换器和所述辅助开关转换器可以包括电流模式开关调节器。所述主开关转换器和所述辅助开关转换器可以包括多个降压、电流模式开关调节器，其配置为将所述输入终端的较高的输入电压转换成较低的电压，所述较低的电压作为所述输出电压。所述主开关转换器可以包括第一主开关、第二主开关、和主电感器。所述第一主开关可以在一端处耦接至所述输入电压终端并且在另一端处耦接至主节点。所述第二主开关可以在一端处耦接至所述主节点并且在另一端处耦接至接地终端。所述主电感器可以在一端处耦接至所述主节点并且在另一端处耦接至所述输出终端。所述辅助开关转换器可以包括第一辅助开关、第二辅助开关、和辅助电感器。所述第一辅助开关可以在一端处耦接至所述输入终端并且在另一端处耦接至辅助节点。所述第二辅助开关可以在一端处耦接至所述辅助节点并且在另一端处耦接至所述接地终端。所述辅助电感器可以在一端处耦接至所述辅助节点并且在另一端处耦接至所述输出终端。所述辅助开关调节器可以配置为：仅在在负载装置处检测到的暂态期间发起所述快速暂态高频电流。所述暂态可以包括负载电流的急剧的增大或减小。所述第一和第二主开关以及所述第一和第二辅助开关可以包括FET开关。所述反馈检测电路可以包括多个电阻器和电容器，其配置为检测所述输出电压并且生成反馈电压。所述误差放大器可以配置为接收所述反馈电压和所述参考电压，并且当所述反馈电压和所述参考电压实质上彼此不相同时，生成所述暂态信号。所述电源接口装置还可以包括：低通滤波器，其配置为接收所述暂态信号并且输出所述暂态信号的较低频分量；以及主驱动器电路，其配置为基于所述暂态信号的较低频分量来驱动所述主开关转换器。所述辅助驱动器电路可以包括辅助比较器，其配置为比较所述暂态信号的所述较高频分量与检测到的由所述辅助开关转换器发起的高频电流，并且生成用于驱动所述辅助开关转换器的辅助脉冲宽度信号。所述辅助脉冲宽度信号可以使得所述辅助开关转换器能够向所述输出终端发起跟踪所述暂态信号的所述较高频分量的高频电流。所述主驱动器电路可以包括主比较器电路，其配置为比较所述暂态信号的所述较低频分量与检测到的由所述主开关转换器发起的低频电流，并且生成用于驱动所述主开关转换器的主脉冲宽度信号。所述主脉冲宽度信号使得所述主开关转换器能够向所述输出终端发起跟踪所述暂态信号的所述较低频分量的低频电流。响应于所述第一占空比，所述辅助开关转换器可以配置为：仅在在负载装置处通过所述反馈检测电路检测到的暂态期间，向所述输出终端发起所述快速暂态高频电流。所述辅助开关转换器可以配置为在所述负载装置的稳态工作期间发起实质上的零电流。在另一个总的方面，本申请描述一种电源接口装置，其包括：主开关转换器，其耦接至输入终端和输出终端，并且配置为在第一开关频率工作，以从所述输入终端向所述输出终端发起低频电流；以及辅助开关转换器，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源接口装置，其包括：主开关转换器，其耦接至输入终端和输出终端，并且配置为在第一开关频率工作，以从所述输入终端向所述输出终端发起低频电流；辅助开关转换器，其与所述主开关转换器并行地耦接至所述输入终端和所述输出终端，并且配置为在高于所述第一开关频率的第二开关频率工作，以从所述输入终端向所述输出终端发起快速暂态高频电流；反馈检测电路，其配置为检测所述输出终端处的输出电压；误差放大器，其配置为接收检测到的输出电压和参考电压，并且基于所述检测到的输出电压与所述参考电压来输出暂态信号；高通滤波器，其配置为接收所述暂态信号并且输出所述暂态信号的较高频分量；以及辅助驱动器电路，其配置为基于所述暂态信号的较高频分量来驱动所述辅助开关转换器。

【技术特征摘要】
2015.02.20 US 62/119,042;2015.02.20 US 62/119,078;1.一种电源接口装置，其包括：主开关转换器，其耦接至输入终端和输出终端，并且配置为在第一开关频率工作，以从所述输入终端向所述输出终端发起低频电流；辅助开关转换器，其与所述主开关转换器并行地耦接至所述输入终端和所述输出终端，并且配置为在高于所述第一开关频率的第二开关频率工作，以从所述输入终端向所述输出终端发起快速暂态高频电流；反馈检测电路，其配置为检测所述输出终端处的输出电压；误差放大器，其配置为接收检测到的输出电压和参考电压，并且基于所述检测到的输出电压与所述参考电压来输出暂态信号；高通滤波器，其配置为接收所述暂态信号并且输出所述暂态信号的较高频分量；以及辅助驱动器电路，其配置为基于所述暂态信号的较高频分量来驱动所述辅助开关转换器。2.权利要求1所述的电源接口装置，其中所述主开关转换器和所述辅助开关转换器包括电流模式开关调节器。3.权利要求1所述的电源接口装置，其中所述主开关转换器和所述辅助开关转换器包括多个降压、电流模式开关调节器，其配置为将所述输入终端的较高的输入电压转换成较低的电压，所述较低的电压作为所述输出电压。4.权利要求1所述的电源接口装置，其中所述主开关转换器包括第一主开关、第二主开关、和主电感器，其中所述第一主开关在一端处耦接至所述输入电压终端并且在另一端处耦接至主节点，所述第二主开关在一端处耦接至所述主节点并且在另一端处耦接至接地终端，并且所述主电感器在一端处耦接至所述主节点并且在另一端处耦
\t接至所述输出终端。5.权利要求4所述的电源接口装置，其中所述辅助开关转换器包括第一辅助开关、第二辅助开关、和辅助电感器，其中所述第一辅助开关在一端处耦接至所述输入终端并且在另一端处耦接至辅助节点，所述第二辅助开关在一端处耦接至所述辅助节点并且在另一端处耦接至所述接地终端，并且所述辅助电感器在一端处耦接至所述辅助节点并且在另一端处耦接至所述输出终端。6.权利要求5所述的电源接口装置，其中：所述辅助开关调节器配置为：仅在在负载装置处检测到的暂态期间发起所述快速暂态高频电流，以及所述暂态包括负载电流的急剧的增大或减小。7.权利要求5所述的电源接口装置，其中所述第一和第二主开关以及所述第一和第二辅助开关包括FET开关。8.权利要求1所述的电源接口装置，其中：所述反馈检测电路包括多个电阻器和电容器，其配置为检测所述输出电压并且生成反馈电压，以及所述误差放大器配置为接收所述反馈电压和所述参考电压，并且当所述反馈电压和所述参考电压实质上彼此不相同时，生成所述暂态信号。9.权利要求8所述的电源接口装置，还包括：低通滤波器，其配置为接收所述暂态信号并且输出所述暂态信号的较低频分量；以及主驱动器电路，其配置为基于所述暂态信号的较低频分量来驱动所述主开关转换器。10.权利要求9所述的电源接口装置，其中：所述辅助驱动器电路包括辅助比较器，其配置为比较所述暂态信号的所述较高频分量与检测到的由所述辅助开关转换器发起的高频电流，并且生成用于驱动所述辅助开关转换器的辅助脉冲宽度信号，以及所述辅助脉冲宽度信号使得所述辅助开关转换器能够向所述输出终端发起跟踪所述暂态信号的所述较高频分量的高频电流。11.权利要求10所述的电源接口装置，其中：所述主驱动器电路包括主比较器电路，其配置为比较所述暂态信号的所述较低频分量与检测到的由所述主开关转换器发起的低频电流，并且生成用于驱动所述主开关转换器的主脉冲宽度信号，以及所述主脉冲宽度信号使得所述主开关转换器能够向所述输出终端发起跟踪所述暂态信号的所述较低频分量的低频电流。12.权利要求10所述的电源接口装置，其中响应于所述第一占空比，所述辅助开关转换器配置为：仅在在负载装置处通过所述反馈检测电路检测到的暂态期间，向所述输出终端发起所述快速暂态高频电流。13.权利要求12所述的电源接口装置，其中所述辅助开关转换器配置为在所述负载装置的稳态工作期间发起实质上的零电流。14.一种电源接口装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张劲东，黎坚，
申请(专利权)人：凌力尔特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US