一种设备、电子装置及控制电流模式调节器的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种包括一比例增益电路、一积分增益电路、一限制电路、一增益提升器电路及一组合器。该等增益电路将一比例增益及一积分增益应用于一误差信号，且该组合器组合两个所获得误差信号以提供一控制信号。该限制电路应用将该比例增益限制于一量值的一限制函数。该增益提升器电路在应用该限制函数的同时使增益增大。例如通过提升该误差信号的增益而将该增大的增益仅应用于该积分增益，或应用于该积分增益及该比例增益。该设备可为可包括提供多个误差信号的多个控制环路的一调节器，其中一模式选择器选择该等误差信号中的一个以控制调节。在模式转变期间，该限制函数使稳定性增大，同时该经提升增益改良瞬态响应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及调节器领域，尤其涉及一种设备、电子装置及控制电流模式调节器的方法。
技术介绍
在电池充电器系统中，可取决于操作条件来对于多个操作模式中的每一个包括多个控制环路。可提供第一模式以控制输出电压，可提供第二模式以控制电池充电电流，且可提供额外模式以控制输入电流或输入电压中的一个。电池充电器系统可并入有转换器，可根据降压式转换器、升压式转换器或降压-升压式转换器来实施转换器。每一操作模式适用于该等转换器类型中的一个。为控制环路中的每一个提供环路补偿以在提供足够的瞬态速度时维持稳定性。在给定时间仅一个控制环路模式在作用中，其中系统响应于操作条件的对应改变而在不同操作模式之间改变。比例及积分补偿器在控制系统中是常用的。可根据稳定性与负载瞬态速度之间的取舍来设定比例补偿器及积分补偿器两者的增益。举例而言，高增益可提供对输出负载瞬态的极快速响应，但亦可能引起控制系统的不稳定性，而低增益可提供较大稳定性，但提供对负载瞬态的不充分回应。在电池充电器组态中，当在操作模式之间改变时，应用于比例补偿器及积分补偿器的误差信号可能改变。若比例增益过高，则其在从一个控制环路切换至另一控制环路时可能引起“颤动(chatter)”。颤动问题，即系统在多个操作模式之间弹动，从而导致系统不稳定性。可限制比例增益以避免颤动问题，但可能导致不充分的瞬态响应。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种设备、电子装置及控制电流模
式调节器的方法，解决了控制环路切换时的颤动问题。依据本专利技术的一个方面，提供了一种设备，包含：一比例增益电路，其将一比例增益应用于一误差信号以提供一比例增益信号；一积分增益电路，其将一积分增益应用于该误差信号以提供一积分增益信号；一限制电路，其提供一受限比例增益信号，该受限比例增益信号追随该比例增益信号升至一量值，且当该比例增益信号的一量值大于该量值时，应用一限制函数以将该受限比例增益信号限制于该量值；一增益提升器电路，其在应用该限制函数的同时，使至少该积分增益信号的增益增大；及一组合器，其组合该受限比例增益信号与该积分增益信号，以在控制该调节器之操作的一控制节点上提供一控制信号。依据本专利技术的再一个方面，提供了一种电子装置，其包含：一系统负载；一输入节点，其用于接收一转接器电压且用于产生一输入电压；一电池节点，其用于接收一电池电压；一调节器，其耦接至该输入节点及该电池节点，且将一输出电压提供至该系统负载，该调节器包含：一转换器，其基于一脉冲控制信号来将该输入电压转换成该输出电压；一环路选择器，其监测包括一输入电压误差、一输出电压误差、一输入电流误差及一电池电流误差的多个环路误差信号，且选择该多个环路误差信号中之一个以提供一所选误差信号。依据本专利技术的一个方面，提供了一种控制电流模式调节器的方法，其包含：将一比例增益应用于一误差信号以提供一比例增益信号；将一限制函数应用于该比例增益信号以提供一受限比例增益信号，该受限比例增益信号追随该比例增益信号升至一量值，且接着当该比例增益信号大于该量值时限于该量值；将一积分增益应用于该误差信号以提供一积分增益信号；在应用该限制函数的同时，使至少该积分增益信号的增益增大以提供一经放大积分增益信号；及组合该受限比例增益信号与该经放大积分增益信号，以提供控制该电流模式调节器的操作的一控制信号。本专利技术的实施例的有益效果是：本专利技术通过限制比例补偿器增益，且在限制条件期间使比例补偿器增益及积分补偿器增益中的一个或两个增大。以此方式，调节器达成快速瞬态响应，同时在不同控制模式之间切换时避免模式振荡或颤动来允许平滑模式转变。附图说明图1为包括根据本专利技术的一个具体实例所实施的调节器的电子装置的简化方块图；图2为根据一个具体实例的图1的调节器的更详细示意性方块图，其中调节器耦接在功率转接器与系统负载之间且进一步耦接至电池；图3为说明根据本专利技术的一个具体实例的可使用于图2的电流模式控制器内以基于误差电压VERR来产生控制电压VC之补偿系统的方块图；图4为说明图3的补偿系统的响应于所选环路误差信号的大步阶增大而产生控制电压的转移特性的简化图表的集合；图5为说明根据一个具体实例的实施图3的补偿系统以基于所选环路误差信号来产生控制电压的补偿电路的示意性方块图；图6为说明根据本专利技术的另一具体实例的可由图2的电流模式控制器用来基于所选环路误差信号来产生控制电压的补偿系统的方块图；图7为说明根据一个具体实例的实施图6的补偿系统以基于所选环路误差信号来产生控制电压的补偿电路的示意性方块图；且图8为说明本文所描述的各种具体实例的操作的流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例。虽然附图中显示了本专利技术的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本专利技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本专利技术，并且能够将本专利技术的范围完整的传达给本领域的技术人员。本申请案主张2015年6月1日申请的美国临时专利申请案第62/169，189号、2015年9月11日申请的美国临时专利申请案第62/217，237号及2015年9月17日申请的美国临时专利申请案第62/219，764号的权益，该等美国临时专利申请案全部出于所有意图及目的而特此以全文引用的方式并入。如本文所描述的具有高速非线性补偿的调节器限制比例补偿器增益，且在限制条件期间使比例补偿器增益及积分补偿器增益中的一个或两个增大。以此方式，调节器达成快速瞬态响应，同时在不同控制模式之间切换时避免模式振
荡或颤动来允许平滑模式转变。图1为包括根据本专利技术的一个具体实例所实施的调节器111的电子装置109的简化方块图。调节器111并入有电池充电器功能用于为可再充电电池119充电。在101处展示的AC线路电压提供至功率转接器103的输入，功率转接器103将AC电压转换成DC转接器电压VA。VA的电压位准及功率转接器103的电流容量应适合于将充足的功率提供至电子装置109。涵盖许多不同类型的电子装置。调节器111包括高速非线性补偿，高速非线性补偿限制比例补偿器增益，且在限制条件期间使比例补偿器增益及积分补偿器增益中的一个或两个增大。以此方式，调节器111达成快速瞬态响应，同时在不同控制模式之间切换时避免模式振荡或颤动来允许平滑模式转变。VA展示为通过适合的连接105提供至调节器111的输入，调节器111将输出电压VO提供至系统负载113。可再充电电池119将电池电压VB提供至功率接口的另一输入用于当功率转接器103不可用时产生VO。在一些组态中，调节器111可允许来自电池119的电流补充来自功率转接器103的电流，以在高负载条件期间使输出电流增大。电池119及系统负载113展示为被引至接地(GND)，其中应理解，GND为参考节点，该参考节点通常表示任何适合的正或负电压位准和/或多个接地类型，例如电力接地、信号接地、模拟接地、底盘接地等。电子装置109可为任何类型的电子装置，包括行动、携带型或手持型装置，例如任何类型的个人数字助理(PDA)、个人计算机(PC)、携带型计算机、膝上型计算机等、蜂巢式电话、个人媒体装置等。电子装置109的主要功能由系统负载113执行，系统负载113可包括一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其特征在于，包含：比例增益电路，其将比例增益应用于误差信号以提供比例增益信号；积分增益电路，其将积分增益应用于该误差信号以提供积分增益信号；限制电路，其提供受限比例增益信号，该受限比例增益信号追随该比例增益信号升至量值，且当该比例增益信号的量值大于该量值时，应用限制函数以将该受限比例增益信号限制于该量值；增益提升器电路，其在应用该限制函数同时，使至少该积分增益信号的增益增大；及组合器，其组合该受限比例增益信号与该积分增益信号，以在控制该调节器的操作的一控制节点上提供控制信号。

【技术特征摘要】
2015.06.01 US 62/169,189;2015.09.11 US 62/217,237;1.一种设备，其特征在于，包含：比例增益电路，其将比例增益应用于误差信号以提供比例增益信号；积分增益电路，其将积分增益应用于该误差信号以提供积分增益信号；限制电路，其提供受限比例增益信号，该受限比例增益信号追随该比例增益信号升至量值，且当该比例增益信号的量值大于该量值时，应用限制函数以将该受限比例增益信号限制于该量值；增益提升器电路，其在应用该限制函数同时，使至少该积分增益信号的增益增大；及组合器，其组合该受限比例增益信号与该积分增益信号，以在控制该调节器的操作的一控制节点上提供控制信号。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该限制电路包含加法器，该加法器自该比例增益信号减去该受限比例增益信号，以提供该比例增益信号的比例限制信号做为指示；其中该积分增益电路包含第一积分增益电路，其将第一积分增益应用于该误差信号以提供第一积分增益信号；其中该增益提升器电路包含第二积分增益电路，其将第二积分增益应用于该比例限制信号以提供第二积分增益信号；且该设备还包含求和电路，其组合该第一积分增益信号与该第二积分增益信号以提供该积分增益信号。3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该增益提升器电路在应用该限制函数同时，使该误差信号的增益增大。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该限制电路判定限制信号，该限制信号指示该限制函数是否在作用中；且其中该增益提升器电路包含：第一增益电路，其将第一增益应用于该误差信号以提供第一经放大误差信号；第二增益电路，其将第二增益应用于该误差信号以提供第二经放大误差信
\t号；及选择电路，其基于该限制信号而在该第一经放大误差信号与该第二经放大误差信号之间进行选择。5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，该比例增益电路、该积分增益电路及该组合器包含：电阻器电路，其耦接在求和节点与积分节点之间；电容器电路，其耦接在该积分节点与参考节点之间；第一跨导放大器，其具有接收该误差信号的输入，以及将该误差信号的电流信号提供至该求和节点的输出做为指示；第一缓冲器放大器，其具有耦接至该积分节点的输入，且具有将该积分增益信号提供至经缓冲积分节点的输出；第二缓冲器放大器，其具有耦接至该求和节点的输入，且具有将该比例增益信号提供至经缓冲求和节点的输出；及电阻式装置，其耦接在该经缓冲求和节点与该控制节点之间；且其中该限制电路包含耦接在该经缓冲积分节点与该控制节点之间的箝位电路。6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，该箝位电路防止该控制节点的电压上升至比该经缓冲积分节点的电压高一个上限量。7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，该箝位电路包含：第一箝位电路，其防止该控制节点的电压上升至比该经缓冲积分节点的电压高一个上限量；及第二箝位电路，其防止该控制节点的电压下降至比该经缓冲积分节点的电压低一个下限量。8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，该第一箝位电路及该第二箝位电路各自包含二极管及电压源。9.如权利要求5所述的设备，其特征在于，该增益提升器电路包含第二跨导放大器，该第二跨导放大器具有耦接至该求和节点的第一输入，具有耦接至该控制节点的第二输入，且具有耦接至该积分节点的输出。10.如权利要求5所述的设备，其特征在于，该限制电路还包含限制侦测
\t器，该限制侦测器具有耦接至该经缓冲求和节点及该控制节点的输入，且具有判定一限制信号的输出，该限制信号指示该限制函数是否在作用中；且其中该第一跨导放大器具有接收该限制信号的增益调整输入，其中当该限制信号指示该限制函数在作用中时，该第一跨导放大器使应用于该误差信号的增益增大。11.如权利要求5所述的设备，其特征在于，还包含选择逻辑，该选择逻辑从多个环路误差信号中进行选择以将该误差信号提供至该第一跨导放大器。12.如权利要求11的设备，其特征在于，该设备还包含环路选择器，该环路选择器监测包括输入电压误差、输出电压误差、输入电流误差及电池电流误差的该多个环路误差信号，且控制该选择逻辑。...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·杰森·休士顿，艾瑞克·M·索利，梅侯·D·沙阿，
申请(专利权)人：英特希尔美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US