反馈电路设计方法技术

公开了一种用于反馈电路设计的方法和系统。一个方面中，反馈电路设计的方法包括在目标交叉频率下模拟具有反馈级的参考电路设计，在目标交叉频率下确定初始相位余量，以及如果初始相位余量小于阈值相位余量则将阻抗网络添加到反馈级。确定阻抗网络的设计，以增加初始相位余量。

【技术实现步骤摘要】

本公开一般涉及电路设计，且特别地，涉及到反馈电路的设计。
技术介绍
反馈电路设计是电路设计者承担的众多较难任务中的其中一个任 务。在标准反馈电路中，设计者可以调整部件以控制系统的性能。然而， 有时候反馈电路包括集成电路。这些集成电路没有几百个也有很多内部部 件。内部部件值以及这些集成电路的频率特性是固定的。这限制了设计者 操控电路频率响应的自由度。该问题的一个实例存在于电源设计领域。电源电路有时包括光耦合 器以及集成控制器、开关以及噪声滤波器。增加这些部件很大程度上限制 了设计者实现所需频率特性的能力。而且，由于设计者使用的一定输入/ 输出规范，功率部件通常不可调整。虽然有很多公知途径以设计具有上述 限制的稳定控制回路，但是通常都导致少于期望相位余量的相位余量。改 善相位余量同时保持期望频率响应通常涉及到完全重新设计反馈电路，从 而导致增加的时间和成本。附图说明参考以下附图描述本公开的非限制性和非排它性实施例，其中，贯穿各图，相似的参考数字表示相似的部件，除非另有说明。本公开的具体 内容借助实例说明且不限于附图。图1是示出根据本公开的教导，用于确定参考电路设计反馈电路部 件值的软件结构体系的功能框图。图2A是示出根据本公开的教导，参考电路设计的电路图。图2B是示出根据本公开的教导，参考电路设计的替换结构的电路图。图2C是示出根据本公开的教导，回路增益原理的功能电路图。图3是示出根据本公开的教导，用于确定反馈电路部件值以使用计算机辅助设计(CAD)工具实现参考电路设计的所需反馈特性的实例工 艺的流程图。图4是示出根据本公开的教导，允许使用CAD工具用户输出参考电 路设计的输入功率级参数的图解用户界面(GUI)窗口的屏幕。图5是示出根据本公开的教导，用于输入参考电路设计参数的实例 工艺的流程图。图6是示出根据本公开的教导，允许CAD工具用户输入参考电路设计的电路参数的GUI窗口的屏幕。图7是示出根据本公开的教导，使用CAD工具调整参考电路设计的增益限制器的值的实例工艺流程图。图8是示出根据本公开的教导，参考电路设计的反馈特性的图。图9是示出根据本公开的教导，参考电路设计的总反馈特性的图。图IO是示出根据本公开的教导，用于显示参考电路设计的总反馈特性的GUI窗口的屏幕。图11是示出用于存储并执行本公开实施例的演示性处理系统的框图。具体实施例方式在此描述反馈电路设计的系统和方法的实施例。在以下描述中，列 举出各个具体细节以提供实施例的详尽理解。然而，本领域技术人员将意 识到，可实施在此描述的技术而不需要一项或多项具体细节，或者使用其 它方法、部件、材料等实施在此描述的技术。在其他情况下，没有示出或 详细描述公知的结构、材料或者操作，以避免使一些方面不清楚。贯穿该说明书的参照"一个实施例"、"实施例"、"一个实例"、或者"实 例"的意思是，结合该实施例或实例描述的特定特征、结构或者特性包括 在本公开的至少一个实施例中。由此，贯穿该说明书在各个地方出现的短 语"在一个实施例中"、"在实施例中"、"在一个实例中"或"在实例中"不必 全部都涉及相同的实施例或实例。而且，在一个或多个实施例中，特定的 特征、结构或特性可以以任一种适合的方式组合。贯穿该说明书，使用几个现有技术术语。这些术语与其所出自的现 有技术中的常规含意相同，除非在此特别限定或者其上下文中另外清楚地说明。"相位余量"是在此限定为反馈电路相对稳定性测量的反馈特性，且例如，可将"相位余量"量化为电路变得不稳定所需的交叉频率下的附加相位偏移量。在一个实施例中，测量相位余量作为在从一180°测量的相位中的附加延迟。"交叉频率"是在此限定为电路频率的反馈特性，该电路频率下，电路的回路增益等于预定或者动态确定的增益值。在一个实例中，该 增益值表示近似为一的增益(即为0dB)。"回路增益"在此限定为，在电路的控制回路附近，在整个行程(trip)中遇到的所有电路元件增益的总乘积(或者表示为dB的话，为增益的总数)。图1是一般示出根据本公开的教导，用于确定参考电路设计反馈电 路部件值的软件结构体系100的实例的功能框图。系统100的所示实例包括计算机辅助设计(CAD)工具102、参考电路设计104以及反馈电路部件值106的列表。在一个实例中，根据加利福尼亚州的圣何塞的Power Integration,系统100表示包括在计算机程序如PI Expert 电源设计软件中的功能块。在其它实例中，理解为系统100可根据本公开的教导结合到用于设计、模拟、校验和测试电路的其它电路设计软件程序中。参考电路设计104表示具有反馈级的电路的描述，用于返回一部分电路输出，以与该电路的控制输入进行比较。在一个实例中，参考电路设 计104表示转换调整器型电源电路，该转换调整器型电源电路包括反馈级，以调整电源的输出。使用任意数量的硬件描述语言来描述参考电路设计104，在各种抽象层次(例如，性能代码、电阻器晶体管逻辑(RTL)、 网表、布局等)下，该硬件描述语言包括非常高速的集成电路硬件描述语言(VHDL)、 Verilog、具有集成电路强调(Integrated Circuits Emphasis) (SPICE)、 HSPICE、 PSPICE等的模拟程序。参考电路设计104包括几个功率级部件，该几个功率级部件可以是基于操作参数的固定值。这些功率级部件是根据加利福尼亚州的圣何塞的 Power Intergrations，手工或者通过CAD工具如PI Expert 电源设计软件预先计算的，以产生参考电路设计。根据参考电路设计104和目标反馈特 性的反馈级部件装载到CAD工具102中。反馈特性的图由CAD工具102 产生。计算相位余量以确定相位余量是否在阈值相位余量之上。如果相位余量低于阈值相位余量，则CAD工具102将阻抗网络(即，相位增加)添加至参考电路设计104，以进一步增加相位余量。然而，在计算阻抗部 件值当中，CAD工具102会增加相位余量，同时降低新添加的阻抗网络 对参考电路设计104的量级(magnitude)响应特性的影响。之后，CAD 工具102输出所计算的反馈电路部件值106。当相位余量在阈值之上时， CAD工具102输出所计算的反馈电路部件值106。在一个实例中，CAD工具102可以进一步输出参考电路设计104的 特性，该特性例如但不限于实际交叉频率和相位余量、总相位响应曲线以 及总量级响应曲线。系统100的用户可选择通过手来人工调整参考电路设 计的部件值，并引起CAD工具102产生参考电路设计104的新反馈电路 部件值106。图2A是示出根据本公开的教导，实例参考电路设计104的电路图。 所示出实例的参考电路设计104包括未调整的输入电压200、功率级202、 反馈级204和负载206。在所示出的实例中，功率级202包括能量传送元 件208、整流器210、滤波器212、有效串联电阻213和电源控制器214， 该电源控制器214具有噪音滤波器216、控制器218和开关220。所示出 实例的反馈级204包括反馈部件222、分路调节器224、增益限制器226、 光耦合器228和相位增加阻抗网络230，该相位增加阻抗网络230包括阻 抗部件232和234。应当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　　　　在目标交叉频率下模拟参考电路设计，该参考电路设计具有反馈级；　　　　在目标交叉频率下确定参考电路设计的初始相位余量；和　　　　如果初始相位余量小于阈值相位余量，则将阻抗网络添加到反馈级，该阻抗网络用于增加初始相位余量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A阿克塞尔罗德，SG克尔卡，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]