自适应电压定位直流稳压器的控制电路和控制方法技术

公开了一种自适应电压定位直流稳压器的控制电路和控制方法。该直流稳压器包括开关电路，该开关电路产生输出电压和输出电流，该控制电路输出开关控制信号到开关电路来调节输出电压，以实现当输出电流小于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增加以第一斜率减小，当输出电流大于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增加以第二斜率减小。该控制方法利用逻辑电路的不同选择实现电流随输出电压减小时的不同斜率的变化，使得斜率的大小不再局限于前一段时间的斜率必须大于后一段时间的斜率。

【技术实现步骤摘要】
自适应电压定位直流稳压器的控制电路和控制方法
本专利技术涉及电子电路，尤其涉及一种自适应电压定位直流稳压器的控制电路控制方法。
技术介绍
在应用于膝上电脑、台式机、服务器以及电信设备的大电流直流稳压器中，自适应电压定位控制(AVPcontrol，adaptivevoltagepositioncontrol)被广泛使用以提高系统的瞬态响应能力并降低负载功耗。图1A示出了AVP控制的基本原理，其中Vout代表直流稳压器的输出电压，Iout代表直流稳压器的输出电流，Vref代表参考电压。如图1A所示，当输出电流Iout增大时，输出电压Vout在电压容差范围Vmax-Vmin内随之减小，其中Vmax代表允许的最大输出电压值，Vmin代表允许的最小输出电压值。图1B对比了采用AVP控制和不采用AVP控制的直流稳压器的瞬态响应。如该图所示，对于不采用AVP控制的直流稳压器，由于输出电压Vout在负载变化时会出现过冲和下冲，仅一半的电压容差范围可用。而对于采用AVP控制的直流稳压器，其输出电压Vout在满载时被调节至略高于最小值Vmin，在轻载时被调节至略低于最大值Vmax。因此，在负载跳变期间其整个容差范围均可用，从而允许直流稳压器采用更小的输出电容器。此外，由于输出电流Iout增大时输出电压Vout减小，直流稳压器满载时的输出功率下降，这无疑极大地降低了热设计的难度。然而，随着电子器件的快速发展，直流稳压器的功率越来越高，在电压容差范围内，传统的AVP控制已经无法同时保证系统的安全运行以及快的瞬态响应能力。r>
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种自适应电压定位直流稳压器及其控制方法。根据本专利技术的实施例的一种自适应电压定位直流稳压器的控制电路，所述自适应电压定位直流稳压器包括开关电路，所述开关电路接收一输入电压并产生输出电压和输出电流，所述控制电路包括：电压产生电路，接收包含第一斜率信息的第一斜率信号、包含第二斜率信息的第二斜率信号、输入电压和输出电压，并根据输出电压、输出电流和第一斜率信号产生第一反馈信号，根据输出电压、输出电流和第二斜率信号产生第二反馈信号；比较电路，比较第一反馈信号和第一参考信号，并根据比较结果提供第一比较信号，比较第二反馈信号和第二参考信号，并根据比较结果提供第二比较信号；以及逻辑电路，根据第一比较信号和第二比较信号产生第一逻辑信号，并根据第一逻辑信号产生一设置信号到所述开关电路以调整所述输出电压，使得当输出电流小于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增大而以第一斜率减小，当输出电流大于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增大而以第二斜率减小。根据本专利技术的实施例的一种自适应电压定位直流稳压器的控制方法，所述直流稳压器接收输入电压，产生输出电压和输出电流，所述控制方法包括：接收至少两个预设斜率值，包括第一斜率和第二斜率，采样所述输出电流和所述输出电压；根据所述输出电压、所述输出电流和所述至少两个预设斜率值产生对应的至少两个反馈信号；根据所述至少两个反馈信号分别与对应的参考电压信号比较产生对应的至少两个比较信号；根据所述至少两个比较信号产生一设置信号；以及根据所述设置信号产生一控制信号用于调整输出电压，使得至少当输出电流小于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增加以第一斜率减小，当输出电流大于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增加以第二斜率减小。根据本专利技术实施例的一种自适应电压定位直流稳压器的控制方法，所述直流稳压器接收输入电压，产生输出电压和输出电流，所述控制方法包括：接收至少三个预设斜率值，包括第一斜率、第二斜率和第三斜率，采样输出电流和输出电压；根据输出电压、输出电流和至少三个预设斜率值产生对应的至少三个反馈信号，包括第一反馈信号、第二反馈信号和第三反馈信号；根据至少三个反馈信号分别与对应的参考电压信号比较产生对应的至少三个比较信号，包括第一比较信号、第二比较信号和第三比较信号；根据至少三个比较信号产生至少两个逻辑信号，包括第一逻辑信号和第二逻辑信号，其中当第一斜率大于第二斜率时，只要第一比较信号或者第二比较信号为逻辑高，所述第一逻辑信号就为逻辑高，当第一斜率小于第二斜率时，只有第一比较信号和第二比较信号均为逻辑高，所述第一逻辑信号才为逻辑高，当第二斜率大于第三斜率时，只要第一逻辑信号或者第三比较信号为逻辑高，所述第二逻辑信号就为逻辑高，当第二斜率小于第三斜率时，只有第一逻辑信号和第三比较信号均为逻辑高，所述第二逻辑信号才为逻辑高；以及根据所述第二逻辑信号产生一控制信号用于调整输出电压，使得当输出电流小于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增加以第一斜率减小，当输出电流大于第一阈值电流且小于第二阈值电流时，输出电压随着输出电流的增加以第二斜率减小，当输出电流大于第二阈值电流时，输出电压随着输出电流的增加以第三斜率减小。根据本专利技术实施例的自适应电压定位直流稳压器的控制电路和控制方法，利用逻辑电路的不同选择实现电流随输出电压减小时的不同斜率的变化，使得斜率的大小可以自由变化，不再局限于前一段时间的斜率必须大于后一段时间的斜率。附图说明为了更好的理解本专利技术，将根据以下附图对本专利技术进行详细描述：图1A示出AVP控制的基本原理；图1B示出采用AVP控制和不采用AVP控制的直流稳压器在负载跳变时的工作波形；图2A-2D示出根据本专利技术一实施例的非线性AVP控制原理；图3示出根据本专利技术一实施例的直流稳压器300的电路框图；图4A示出根据本专利技术一实施例的非线性AVP控制电路30的电路框图；图4B示出根据本专利技术另一实施例的非线性AVP控制电路30的电路框图；图5示出根据本专利技术一实施例的电压产生电路301的电路示意图；图6示出根据本专利技术另一实施例的电压产生电路301的电路示意图；图7示出根据本专利技术另一实施例的电压产生电路301的电路示意图；图8示出根据本专利技术一实施例的补偿电路306的电路示意图；图9A示出根据本专利技术一实施例的具有参考电压调整电路90的非线性AVP控制电路30的电路框图；图9B示出根据本专利技术一实施例的在固定参考电压Vref3和可调参考电压Vref3情况下的直流稳压器300的波形图；图10示出根据本专利技术一实施例的直流稳压器300的控制方法流程图10；图11示出根据本专利技术另一实施例的非线性AVP控制原理；图12示出根据本专利技术一实施例的直流稳压器400的电路框图；图13示出根据本专利技术一实施例的非线性AVP控制电路40的电路框图；图14示出根据本专利技术一实施例的电压产生电路401的电路示意图；图15A-15D示出根据本专利技术其它实施例的电压产生电路401的电路示意图；图16示出根据本专利技术另一实施例的电压产生电路401的电路示意图；图17示出根据本专利技术另一实施例的直流稳压器400的控制方法流程图20。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应电压定位直流稳压器的控制电路，所述自适应电压定位直流稳压器包括开关电路，所述开关电路接收一输入电压并产生输出电压和输出电流，所述控制电路包括：/n电压产生电路，接收包含第一斜率信息的第一斜率信号、包含第二斜率信息的第二斜率信号、输入电压和输出电压，并根据输出电压、输出电流和第一斜率信号产生第一反馈信号，根据输出电压、输出电流和第二斜率信号产生第二反馈信号；/n比较电路，比较第一反馈信号和第一参考信号，并根据比较结果提供第一比较信号，比较第二反馈信号和第二参考信号，并根据比较结果提供第二比较信号；以及/n逻辑电路，根据第一比较信号和第二比较信号产生第一逻辑信号，并根据第一逻辑信号产生一设置信号到所述开关电路以调整所述输出电压，使得当输出电流小于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增大而以第一斜率减小，当输出电流大于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增大而以第二斜率减小。/n

【技术特征摘要】
20190327 US 16/367,1791.一种自适应电压定位直流稳压器的控制电路，所述自适应电压定位直流稳压器包括开关电路，所述开关电路接收一输入电压并产生输出电压和输出电流，所述控制电路包括：
电压产生电路，接收包含第一斜率信息的第一斜率信号、包含第二斜率信息的第二斜率信号、输入电压和输出电压，并根据输出电压、输出电流和第一斜率信号产生第一反馈信号，根据输出电压、输出电流和第二斜率信号产生第二反馈信号；
比较电路，比较第一反馈信号和第一参考信号，并根据比较结果提供第一比较信号，比较第二反馈信号和第二参考信号，并根据比较结果提供第二比较信号；以及
逻辑电路，根据第一比较信号和第二比较信号产生第一逻辑信号，并根据第一逻辑信号产生一设置信号到所述开关电路以调整所述输出电压，使得当输出电流小于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增大而以第一斜率减小，当输出电流大于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增大而以第二斜率减小。


2.如权利要求1所述的直流稳压器，其中当第一斜率大于第二斜率时，所述逻辑电路包括一个或门，所述或门接收所述第一比较信号和第二比较信号并输出所述第一逻辑信号，其中当第一斜率小于第二斜率时，所述逻辑电路包括一个与门，所述与门接收所述第一比较信号和第二比较信号并输出所述第一逻辑信号。


3.如权利要求1所述的直流稳压器，所述电压发生器还接收包含第三斜率信息的第三斜率信号，并根据第三斜率信号、输出电压和输出电流产生第三反馈信号；所述比较电路比较第三反馈信号和第三参考信号，根据比较结果产生第三比较信号；所述逻辑电路根据第一逻辑信号和第三比较信号产生第二逻辑信号，并根据所述第二逻辑信号产生所述设置信号到所述开关电路以调整输出电压，使得当输出电流小于第一阈值电流时，输出电压随着输出电流的增大而以第一斜率减小，当输出电流大于第一阈值电流且小于第二阈值电流时，输出电压随着输出电流的增大而以第二斜率减小，当输出电流大于第二阈值电流时，输出电压随着输出电流的增大而以第三斜率减小。


4.如权利要求3所述的直流稳压器，其中当第二斜率大于第三斜率时，所述逻辑电路包括一个或门用于接收所述第一逻辑信号和所述第三比较信号并输出所述第二逻辑信号，当第二斜率小于第三斜率时，所述逻辑电路包括一个与门用于接收所述第一逻辑信号和所述第三比较信号并输出所述第二逻辑信号。


5.如权利要求1所述的直流稳压器，所述电压产生电路还包括：
第一可控电流源，提供与输出电流成比例的第一电流；
与第一可控电流源串联的第一电阻器，用以提供第一反馈信号；
第二可控电流源，提与输出电流成比例的第二电流；以及
与第二可控电流源串联的第二电阻器，用以提供第二反馈信号。


6.如权利要求1所述的直流稳压器，所述电压产生电路还包括：
第一可控电流源，提供与输出电流成比例的第一电流；
与第一可控电流源串联的第一电阻器，所述第一电阻器具有第一端、第二端和第三端，其中第一端用于提供第一反馈信号，第二端用于提供第二反馈信号，第三端用于接收输出电压的反馈信号，其中所述第一电阻器的阻值根据第一斜率和第二斜率确定。


7.如权利要求1所述的直流稳压器，所述电压产生电路还包括：
可控电流源，提供与输出电流成比例的主电流；
第一电阻器，具有第一端和第二端，所述第一端耦接于可控电流源，其中第一端还用于输出第一反馈信号，所述第一电阻器的阻值基于第一斜率和第二斜率确定；以及
第二电阻器，具有第一端和第二端，所述第一端耦接于第一电阻器的第二端，其中第二电阻器的第一端还用于输出第二反馈信号，所述第二电阻器的阻值基于第二斜率确定。


8.如权利要求1所述的直流稳压器，所述电压产生电路还包括：
可控电流源，提供与输出电流成比例的主电流；
第一电阻器，具有第一端和第二端，所述第一端耦接于可控电流源，其中第一端还用于输出第二反馈信号，所述第一电阻器的阻值基于第一斜率和第二斜率确定；以及
第二电阻器，具有第一端和第二端，所述第一端耦接于第一电阻器的第二端，其中第二电阻器的第一端还用于输出第一反馈信号，所述第二电阻器的阻值基于第一斜率确定。


9.如权利要求1所述的直流稳压器，所述电压产生电路还包括：
可控电流源，提供与输出电流成比例的主电流；
电阻器，具有第一端和第二端，所述第一端耦接于可控电流源，所述第二端接收代表输出电压的电压采样信号，其中所述电阻器包括多个节点；
第一选择电路，具有多个输入端分别耦接于电阻器的多个节点，所述第一选择电路基于第一斜率来选择其中一个节点以接收该节点上的电压并输出第一反馈信号；以及
第二选择电路，具有多个输入端分别耦接于电阻器的多个节点，所述第二选择器基于第二斜率来选择其中一个节点以接收该节点上的电压并输出第二反馈信号。


10.一种自适应电压定位直流稳压器的控制方法，所述直流稳压器接收输入电压，产生输出电压和输出电流，所述控制方法包括：
接收至少两...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，黄道成，邓骢，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51