用于重新配置电力转换器的自适应控制制造技术

本申请公开一种包括被配置为控制电力转换器的操作的控制器的装置。在所述电力转换器中，在多个调节器模式下可操作的调节器连接至在多个电荷泵模式下可操作的电荷泵，其中，所述控制器被配置为接收指示所述电力转换器的操作的信息，并且至少部分地基于所述信息来引起第一转换和第二转换，其中，所述第一转换存在于调节器模式之间，并且其中所述第二转换存在于电荷泵模式之间。

ADAPTIVE CONTROL FOR RECONFIGURING POWER CONVERTERS

【技术实现步骤摘要】
用于重新配置电力转换器的自适应控制
本公开涉及电力供应，并且具体地，涉及包括开关电容器网络和调节器两者的电力供应。
技术介绍
某些电力转换器包括连接至调节器的电荷泵。这样的电力转换器通过使第一电压的倍数达到相对接近第二电压的电压，并且通过使用调节器弥补差值来将第一电压转换为第二电压。在操作过程中，输入电压可能改变。例如，在由电池供电的数字设备中，电池电压将随着时间推移趋于降低，而数字电路系统将需要某一固定的第二电压。除非做点什么，否则输出电压也可能改变。这可能导致电力转换器供应不正确的电压。
技术实现思路
一方面，本专利技术涉及在条件改变时自适应地改变调节器的模式和电荷泵的模式。一方面，本专利技术的特征在于被配置为控制电力转换器的操作的控制器，在该电力转换器中，在多个调节器模式下可操作的调节器连接至在多个电荷泵模式下可操作的电荷泵；其中，该控制器被配置为接收指示电力转换器的操作的信息，并且至少部分地基于该信息来引起第一转换和第二转换，其中，第一转换存在于在调节器模式之间，并且其中第二转换存在于电荷泵模式之间。在本专利技术的实施方式中包括：其中控制器使得第一转换和第二转换同步或者控制器同时或基本上同时引起第一转换和第二转换的实施方式，以及其中控制器顺次地或者相继地引起第一转换和第二转换的实施方式。实施方式包括：其中第一转换使得调节器在降压模式下操作与在升压模式下操作之间转换的实施方式；以及其中第一转换使得调节器在从由降压模式、升压模式和降压-升压模式所组成的组中所选择的两种模式之间转换的实施方式。在实施方式中还包括其中第二转换使得电荷泵改变其电压变换比的实施方式。在一些实施方式中，控制器包括实现用于引起第一转换和第二转换的逻辑的状态机。这些实施方式包括其中状态机是同步摩尔有限状态机的实施方式、依赖于米利有限状态机的实施方式、其中有限状态机是异步的实施方式、以及其中状态机接收在时钟信号的时钟脉冲之间具有自适应的持续时间的时钟信号的实施方式。其他包括状态机的实施方式包括其中在降压模式与升压模式之间存在多个可能的转换并且状态机抑制其中一些可能的转换的实施方式。同样地，状态机被配置为仅允许一些可能的转换。在一些实施方式中，作为第一转换的结果，调节器仅能够增大提供给其的电压。在这种实施方式中，在且仅在电荷泵的电压变换比没有改变或没有增大的情况下，才允许第二转换。在一些实施方式中，作为第一转换的结果，调节器仅能够减小提供给其的电压。在这些实施方式中，在且仅在电荷泵的电压变换比没有改变或没有减小的情况下，才允许第二转换。本专利技术还包括在启动或者启用电力转换器或者其部件时执行某些功能的变型。这些变型包括其中在启动电力转换器时、控制器至少部分地基于电力转换器的输出电容器的状态选择针对调节器的初始操作模式的实施方式。在这些实施方式中包括其中在第一转换和第二转换中任一者之后的选定时间间隔内、控制器忽略指示电力转换器的操作的信息的实施方式。另外的实施方式包括其中控制器选择第一转换和第二转换、使得在模式之间的寄生转换(spurioustransition)的可能性降低到选定阈值以下的实施方式。在这些实施方式中还包括其中控制器对故障进行响应的实施方式。这些实施方式包括其中控制器接收指示故障的信息并且响应于这种信息禁用转换器内的电路系统的实施方式。在这些实施方式中的另外一些中，控制器接收指示故障解决的信息，并且作为响应重新启用转换器内的电路系统。实施方式包括其中电路系统仅是调节器的实施方式，以及其中电路系统包括调节器和电荷泵两者的实施方式。附图说明根据以下详细描述和附图，本专利技术的这些和其他特征以及优势会变得明显，在附图中：图1示出了用于升高第一电压的电力转换器；图2示出了用于降低第一电压的图1中所示的电力转换器的变型；图3示出了图1和图2中所示的基于电感器的调节器的实施方式；图4示出了图1和图2中所示的开关电容器网络的实施方式；图5示出了图1和图2中所示的控制器的实施方式；图6示出了图5中所示的传感器块的实施方式；图7示出了在图1中所示的电力转换器的稳态操作期间的状态转换；图8示出了在用于比如启动、软启动、关闭和/或故障保护的额外的操作的较大的状态机中嵌入的图7的状态转换；图9示出了指示为了避免在调节器和/或电荷泵中的一个或多个开关上造成电压引起的应力而选择的模式和电压变换比的表；以及图10示出了指示为了提升电力转换器效率而选择的模式和电压变换比的表。具体实施方式图1示出了用于接收由电压源12提供的输入电压VIN并将该输入电压VIN转换为在转换器10的输出电容器14及负载15处可用的输出电压VOUT的电力转换器10。电力转换器10包括控制调节器18和电荷泵20的控制器16。如本文中所使用的，术语“电荷泵”指的是开关电容器网络。电力转换器10可以是升压电力转换器或者降压电力转换器。在升压电力转换器中，输出电压VOUT超过输入电压VIN。在降压转换器中，则反之。在图1中，电力转换器10是升压电力转换器，其中调节器18接收输入电压VIN。然后调节器18生成中间电压VX并将该中间电压VX提供给电荷泵20。中间电压VX是电荷泵20的输入电压。通常，这总的来说与电力转换器10的输入电压不同。然后，电荷泵20将中间电压VX转换为比输入电压VIN高的输出电压VOUT。控制器16接收输入信号组并产生输出信号组。这些输入信号中的一些沿着第一路径P1到达。这些输入信号指示电力转换器的操作。控制器16还接收模拟或数字的时钟信号CLK和外部信号IO。基于控制器16所接收的信号，控制器16产生第一控制信号CTRLMODE、第二控制信号CTRLRATIO和第三控制信号CTRLDUTY，该第一控制信号CTRLMODE、第二控制信号CTRLRATIO和第三控制信号CTRLDUTY一起控制调节器18和电荷泵20的操作。图2示出了图1的电力转换器10，但是具有一些使得电力转换器10降低其输入电压VIN而不是使其升高的修改。与图1中的情况一样，控制器16控制调节器18和电荷泵20两者。然而，在图2中，电荷泵20接收来自电压源12的输入电压VIN。然后，电荷泵20生成中间电压VX并将该中间电压VX提供给调节器18，调节器18将中间电压VX转换为输出电压VOUT。在所示出的实施方式中，调节器18是响应于第一控制信号CTRLMODE而在不同的操作模式之间转换的基于电感器的调节器。如果调节器18仅可以相对于其输入电压减小其输出电压，则说调节器18在降压模式26下操作。如果调节器18仅可以相对于其输入电压增大其输出电压，则说调节器18在升压模式24下操作。如果调节器18可以相对于其输入电压增大其输出电压、相对于其输入电压减小其输出电压或者甚至保持其输出电压与其输入电压相同，则说调节器18处于降压-升压模式下。图3示出了接收横跨第一调节器端子41和第二调节器端子42的输入电压并产生横跨第三调节器端子43和第四调节器端子44的输出电压的调节器18的实施方式。除了电感器L外，调节器18包括第一调节器开关SA、第二调节器开关SB，第三调节器开关SC和第四调节器开关SD。开关控制电路40根据第一控制信号CTRLMODE和第三控制信号CTRLDUTY来控制这些开关。当调节器18在降压模式26下操作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括被配置为控制电力转换器的操作的控制器的装置，在所述电力转换器中，在多个调节器模式下可操作的调节器连接至在多个电荷泵模式下可操作的电荷泵，其中，所述控制器被配置为接收指示所述电力转换器的操作的信息，并且至少部分地基于所述信息来引起第一转换和第二转换，其中，所述第一转换存在于调节器模式之间，并且其中所述第二转换存在于电荷泵模式之间。

【技术特征摘要】
2018.03.20 US 15/926,1001.一种包括被配置为控制电力转换器的操作的控制器的装置，在所述电力转换器中，在多个调节器模式下可操作的调节器连接至在多个电荷泵模式下可操作的电荷泵，其中，所述控制器被配置为接收指示所述电力转换器的操作的信息，并且至少部分地基于所述信息来引起第一转换和第二转换，其中，所述第一转换存在于调节器模式之间，并且其中所述第二转换存在于电荷泵模式之间。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为同时引起所述第一转换和所述第二转换。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置为顺次地引起所述第一转换和所述第二转换。4.根据权利要求1所述的装置，其中，引起所述第一转换包括使得所述调节器在降压模式下操作与在升压模式下操作之间转换。5.根据权利要求1所述的装置，其中，引起所述第一转换包括使得所述调节器在从由降压模式、升压模式和降压-升压模式所组成的组中选择的两种模式之间转换。6.根据权利要求1所述的装置，其中，引起所述第二转换包括使得所述电荷泵改变其电压变换比。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器包括实现用于引起所述第一转换和所述第二转换的逻辑的状态机。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器包括同步摩尔有限状态机。9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器包括接收在时钟信号的时钟脉冲之间具有自适应的持续时间的所述时钟信号的状态机。10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器包括米利有限状态机。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器包括异步状态机。12.根据权利要求1所述的装置，其中，在降压模式与升压模式之间存在多个可能的转换，并且其中所述控制器包括被配置为仅允许所述可能的转换中的一些可能的转换的状态机。13.根据权利要求1所述的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾兴·洛，格雷戈里·什琴斯钦斯基，大卫·M·朱利亚诺，
申请(专利权)人：派赛公司，
类型：发明
国别省市：美国,US