用于快速瞬态响应的开关电力调节器中的自适应电流控制制造技术

本公开描述了用于快速瞬态响应的开关电力调节器中自适应电流控制的各个方面。在一些方面，响应于检测到瞬态负载(702)，防止开关电力调节器(134)的时钟(326)影响电流应用到调节器的电感器。第一开关设备(302)应用电流到调节器的电感器(310)，直到电感器电流达到最大电流水平(712)为止。然后，第二开关设备(304)基于开关电力调节器的输出电压(312)使电流能够流过电感器，直到电感器电流达到电流控制信号(716)为止。在一些方面，偏移(706)也被应用到电流控制信号以进一步增加平均电感器电流。这些操作可以在不中断时钟的情况下重复进行，以快速增加电感器电流，因此响应于瞬态负载电流被提供给调节器输出。态负载电流被提供给调节器输出。态负载电流被提供给调节器输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于快速瞬态响应的开关电力调节器中的自适应电流控制

技术介绍

[0001]开关电源通常用于为计算和电气设备中的各种组件供电。通常，开关电源将在一个电压下接收到的电力调节为另一电压，在该电压下该电力被提供给设备的组件。在某些情况下，设备组件的电流消耗可能会在操作期间显着增加，这可以称为瞬态负载(transient load)或负载阶跃(load step)。如果不能满足这种增加的电流消耗，则开关电源的输出电压会降低或下降，直到开关电源恢复为止。然而，在这发生之前，当组件关闭或无法在低电压下操作时，开关电源输出处的低电压或下降电压可能会使设备无法操作。一些设备制造商试图通过增加开关调节器输出处的电容来解决电源电压下降问题。然而，增加输出电容器的数量或尺寸会增加电路复杂性，消耗宝贵的布局面积，并增加整体设备成本。

技术实现思路

[0002]本公开描述了用于快速瞬态响应的自适应电流控制的装置和技术。在各个方面，检测在开关电力调节器(开关调节器)的输出处的负载增加。响应于检测到负载的增加，防止开关调节器的时钟影响电流应用到开关调节器的电感器。开关调节器的第一开关设备向电感器应用电流，直到电感器电流达到最大或峰值电流水平为止。然后，开关调节器的第二开关设备使电流能够流过电感器，直到电感器电流达到电流控制信号为止。基于开关电力调节器的输出电压提供电流控制信号。此外，可以向电流控制信号应用偏移以进一步增加平均电感器电流(例如，更快速地重新激活第一开关设备)。这些操作可以在不中断时钟的情况下重复进行，以快速增加电感器电流，从而增加提供给开关调节器的输出的电流，以响应在输出处的负载的增加。因此，在负载瞬变期间，自适应电流控制模式有助于减轻压力以增加控制环路带宽，这反过来可能会增加调节器的抗噪能力。
[0003]在一些方面，一种由开关电力调节器实现以响应于在所述开关电力调节器上负载的增加而增加输出电流的方法。该方法检测所述开关电力调节器的输出处的负载增加。响应于负载的增加，该方法启动所述开关电力调节器的自适应电流控制模式，其中防止所述开关电力调节器的时钟影响向所述开关电力调节器的电感器应用电流。该方法包括实现所述自适应电流控制模式的第一阶段，其中所述电流经由第一开关设备从所述开关电力调节器的输入应用到所述开关电力调节器的电感器，直到电感器电流达到最大电流的预定义水平为止。
[0004]该方法还包括实现所述自适应电流控制模式的第二阶段，其中使所述电流能够经由第二开关设备从低于所述开关电力调节器的输入的电位流过所述电感器，直到所述电感器电流达到基于所述开关电力调节器的输出电压的电流控制信号为止。当开关电力调节器在自适应电流控制模式下操作时，该方法检测在所述输出处的负载的减少。响应于所述输出处的负载的减少，该方法包括转换所述开关电力调节器以在稳态模式下操作，其中所述开关电力调节器的时钟影响所述电流应用到所述开关电力调节器的电感器。
[0005]在其他方面，一种用于调节电力的电路包括耦合到所述电路的输入的第一开关设
备、具有耦合到所述第一开关设备的第一端和耦合到所述电路的输出的第二端的电感器、以及耦合在所述电感器的第一端与低于所述电路的输出的电位之间的第二开关，该第二开关一般来说接地。该电路还包括第一和第二感测电子电路，其被配置为分别提供流过所述第一和第二开关设备的电流的第一和第二指示。电路的时钟可操作地耦合到第一开关设备和第二开关设备的驱动电子电路。该电路还包括电流比较器，其具有可操作地耦合到所述驱动电子电路的输出和可操作地耦合到所述第二感测电子电路的第一输入以及误差放大器，该误差放大器具有可操作地耦合到所述电路的输出的输入和耦合到所述电流比较器的第二输入的输出。
[0006]与电路相关联的自适应电流控制器被配置为检测在所述电路的输出处的负载的增加，并响应于所述负载的增加使所述电路在自适应电流控制模式下操作，其中防止所述电路的时钟影响电流应用到所述电路的电感器。控制器实施所述自适应电流控制模式的第一阶段，其中所述电流经由所述第一开关设备被应用到所述电感器，直到流过所述电感器的电流的第一指示达到最大电感器电流的预定义水平。然后，控制器实施所述自适应电流控制模式的第二阶段，其中使所述电流能够经由所述第二开关设备流过所述电感器，直到所述电流比较器确定流过所述电感器的电流的第二指示达到经由所述误差放大器的输出提供的电流控制信号为止。控制器还被配置为当所述电路在所述自适应电流控制模式下操作时，检测所述输出处的负载的减少。响应于在所述输出处的负载的减少，控制器使电路在稳态模式下操作，其中所述电路的时钟影响所述电流应用到所述电路的电感器。
[0007]在其他方面，一种由开关电力调节器实现以响应于所述开关电力调节器上的瞬态负载而增加输出电流的方法。该方法包括检测在开关电力调节器的输出处的瞬态负载，并响应于检测到所述瞬态负载屏蔽所述开关电力调节器的时钟信号，以防止所述时钟信号中断电流应用到所述开关电力调节器的电感器。该方法包括激活所述开关电力调节器的第一开关设备以启动向所述开关电力调节器的电感器应用所述电流，并且在可操作地耦合到所述第一开关设备的第一节点处感测流入所述电感器的电流量以提供所述电感器的电流流量的第一指示。响应于电流流量满足最大电感器电流的预定义阈值的第一指示，去激活所述第一开关设备。
[0008]然后，该方法响应于去激活所述第一开关设备，激活所述开关电力调节器的第二开关设备，以使所述电流继续流过所述电感器并且在可操作地耦合到所述第二开关设备的第二节点处，感测流入所述电感器的电流量以提供所述电感器中的电流流量的第二指示。当所述第二开关设备被激活时，将电流流量的第二指示与基于所述开关电力调节器的输出电压的控制信号进行比较。响应于电流流量满足基于所述开关电力调节器的输出电压的控制信号的第二指示，去激活所述第二开关设备，并且激活所述第一开关设备以重新启动将所述电流应用到所述开关电力调节器的电感器，从而有效增加流入所述电感器和所述开关电力调节器的输出的电流量。
[0009]用于快速瞬态响应的开关电力调节器中自适应电流控制的一种或多种实现的细节在附图和以下描述中阐述。从描述和附图以及从权利要求中，其他特征和优点将是显而易见的。提供该概述以介绍在详细描述和附图中进一步描述的主题。因此，本概述不应被视为描述基本特征，也不应被视为限制所附权利要求的主题范围。
附图说明
[0010]本公开参考以下附图描述了用于快速瞬态响应的自适应电流控制的装置和技术。在整个描述和附图中使用相同或相似的附图标记可以指示相似的特征或组件：
[0011]图1图示了包括用户设备的示例操作环境，该用户设备包括开关电力调节器并且能够实施用于快速瞬态响应的自适应电流控制的各个方面。
[0012]图2图示了包括图1所示的自适应电流控制器和自适应电流控制电子电路的电力系统的示例。
[0013]图3图示了包括自适应电流控制电子电路的单相开关电力调节器的示例配置。
[0014]图4图示了包括自适应电流控制电子电路的多相开关电力调节器的示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由开关电力调节器实现以响应于所述开关电力调节器上负载的增加而增加输出电流的方法，所述方法包括：检测在所述开关电力调节器的输出处的所述负载的所述增加；响应于所述负载的所述增加，启动所述开关电力调节器的自适应电流控制模式，在所述自适应电流控制模式下，防止所述开关电力调节器的时钟影响电流应用到所述开关电力调节器的电感器；实现所述自适应电流控制模式的第一阶段，在所述自适应电流控制模式的所述第一阶段下，所述电流经由第一开关设备并且从所述开关电力调节器的输入被应用到所述开关电力调节器的所述电感器，直到电感器电流达到最大电流的预定义水平为止；实现所述自适应电流控制模式的第二阶段，在所述自适应电流控制模式的所述第二阶段下，使所述电流能够经由第二开关设备并且从低于所述开关电力调节器的所述输入的电位流过所述电感器，直到所述电感器电流达到基于所述开关电力调节器的输出电压的电流控制信号为止；当所述开关电力调节器在所述自适应电流控制模式下操作时，检测在所述输出处的所述负载的减少；以及响应于在所述输出处的所述负载的所述减少，转换所述开关电力调节器以在稳态模式下操作，在所述稳态模式下，所述开关电力调节器的所述时钟影响所述电流应用到所述开关电力调节器的所述电感器。2.如权利要求1所述的方法，其中，在所述自适应电流控制模式下操作所述开关电力调节器还包括，将预定义偏移应用到所述电流控制信号以有效地增加流过所述电感器的所述电感器电流的平均量。3.如权利要求1或2所述的方法，其中，在所述自适应电流控制模式下操作所述开关电力调节器还包括，将所述电流控制信号的基于电流的导数与预定义斜坡信号进行比较以检测在所述输出处的所述负载的所述减少。4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在所述自适应电流控制模式下操作所述开关电力调节器还包括，在所述稳态模式操作期间屏蔽应用到所述电流控制信号的斜率补偿信号以防止所述斜率补偿信号影响电流应用到所述电感器。5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：实现所述自适应电流控制模式的所述第一阶段包括：在可操作地耦合到所述第一开关设备的第一节点处，感测应用到所述开关电力调节器的所述电感器的所述电流的量以提供所述电感器电流的第一指示；以及响应于所述电感器电流流量的第一指示满足所述最大电流水平的预定义阈值而去激活所述第一开关设备；或者实现所述自适应电流控制模式的所述第二阶段包括：在可操作地耦合到所述第二开关设备的第二节点处，感测流过所述开关电力调节器的所述电感器的所述电流的量以提供所述电感器电流的第二指示；以及当所述第二开关设备被激活时，将所述电感器电流的所述第二指示与基于所述开关电力调节器的所述输出电压的所述控制信号进行比较。6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括基于以下中的至少一个来检测在所述开关电力调节器的所述输出处的所述负载的所述增加：
所述开关电力调节器从脉冲频率调制(PFM)模式转换到脉冲宽度调制(PWM)模式；在所述开关电力调节器的所述输出处的输出电压骤降；输出电压的上升沿，所述输出电压的上升沿由提供所述电流控制信号的可操作地耦合到所述开关电力调节器的所述输出的误差放大器来提供；或者基于电流的输出，所述基于电流的输出由可操作地耦合到所述开关电力调节器的所述输出的所述误差放大器来提供。7.一种用于调节电力的电路，包括：第一开关设备，所述第一开关设备耦合到所述电路的输入；电感器，所述电感器具有耦合到所述第一开关设备的第一端和耦合到所述电路的输出的第二端；第二开关，所述第二开关耦合在所述电感器的所述第一端与低于所述电路的所述输入的电位之间；第一感测电子电路和第二感测电子电路，所述第一感测电子电路和第二感测电子电路被配置为分别提供流过所述第一开关设备和第二开关设备的电流的第一和第二指示；时钟，所述时钟可操作地耦合到所述第一开关设备和所述第二开关设备的驱动电子电路；电流比较器，所述电流比较器具有可操作地耦合到所述驱动电子电路的输出和可操作地耦合到所述第二感测电子电路的第一输入；误差放大器，所述误差放大器具有可操作地耦合到所述电路的所述输出的输入和耦合到所述电流比较器的第二输入的输出；以及自适应电流控制器，所述自适应电流控制器被配置为：检测在所述电路的所述输出处的负载的增加；响应于所述负载的所述增加，使所述电路在自适应电流控制模式下操作，在所述自适应电流控制模式下，防止所述电路的所述时钟影响电流应用到所述电路的所述电感器；实现所述自适应电流控制模式的第一阶段，在所述自适应电流控制模式的第一阶段下，所述电流经由所述第一开关设备被应用到所述电感器，直到流过所述电感器的电流的所述第一指示达到最大电感器电流的预定义水平为止；实现所述自适应电流控制模式的第二阶段，在所述自适应电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：申蔚，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：