本发明专利技术属自适应电压调整技术领域，具体为一种实现自适应电压调整技术的ＤＣ／ＤＣ控制器。该控制器由一个滤波器Ｘ、一个比较器、一个滤波器Ｈ和ＰＷＭ电路依次电路连接组成。该结构不采样负载的电流信息，对参考电压进行补偿，使得整个系统仅采用反馈电压环路来实现ＡＶＰ。不需要设计用于控制的高精度电流采样电路，有效减小了设计成本；设计过程中没有使用任何简化，保证了优异的控制性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自适应电压调整
，具体涉及一种实现自适应调整技术的DC/DC控制器。
技术介绍
自适应电压调整(AVP，Adaptive Voltage Positioning)又称最优电压调整(OptimalVoltage Positioning)，是一种在负载突变时，充分利用所允许的输出电压范围，有效减小输出电容、从而降低成本的一种技术。该技术广泛应用于负载为高性能CPU、通信设备、DSP、图像处理器等存在大电流瞬变的负载点DC/DC变换器(Point-of-load DC/DCRegulator)中，比如Intel的VRD标准明确要求使用该技术来设计给CPU供电的电压调整模块。AVP原理如图1所示，图1(a)没有使用AVP技术，在负载电流发生突变时，输出电压会产生尖峰。为了保障负载性能不会下降或者损坏，尖峰必须控制在Vmax以及Vmin范围以内，对于一些负载电流很大的应用，比如CPU，要求负载电流变化达95A时，过冲小于50mv。为了达到这个目标势必要求有足够多的高性能滤波电容，从而造成成本增大。图1(b)采用了AVP技术，输出电压根据负载电流大小在Vmax～Vmin范围内变化，而不像没有使用AVP时，必须控制尖峰在(Vmax～Vmin)/2范围内，从而扩大了可以变化的范围，减小了对输出电容的要求，降低了成本。采用AVP技术的变换器等效电路如图2所示。最大负载电流时，Vo＝Vmin，负载电流最小时，Vo＝Vmax。此时，变换器等效为理想电压源与电阻的串联，该电阻大小为RO=ΔVOΔIO.]]>因此，实现AVP技术即要求控制器的闭环输出阻抗等于电阻Ro。为了实现AVP要求的闭环输出阻抗等于电阻Ro，当前的学术界和各大电源管理供应商提出了不少解决方案。比如利用对电感电流的采样，来实现AVP。根据电流环路的位置又分为Active Droop Mode Control和Current Mode Control。利用对负载电流的采样来实现AVP，采样输入端电流来实现AVP。这些方案的共同特点是将负载的电流或输入电流信息加入到控制环路中。由于这些电流信息直接影响到控制的精确程度，所以电流采样电路的设计要求比较高，然而，很多因素限制了采样电路的精确性，而且不可避免。提出，如果不采样电流信息，只用反馈电压环路来实现AVP是不可能实现的。随后的论文和产品也放弃了向这个方向的努力。参考文献Intel，Voltage Regulator-Down(VRD)10.1 Design Guide For Desktop LGA 775 Socket. K.Yao，M.Xu，Y Meng and F.C.Lee“Design considerations for VRM transientresponse based on the output impedance”IEEE Trans Power Electronics，vol 18 pp 1270-1277，Nov.2003STMicroelectronics GROUP OF COMPANIES，L6710，L6917B，L6918A datasheet. K.Yao，Y.Meng，P.Xu and F.C Lee，“Optimal design of the active droop control designmethod for the transient response，”in Proc.IEEE APEC，2002，pp.14-20Intersil Corporation ISL6556B datasheet. X.Zhang，G.Yao，A.Q.Huang，“A novel VRM control with direct load current feedback”Applied Power Electronics Conference and Exposition，2004.APEC′04.Nineteenth AnnualIEEE Volume 1，2004 Page(s)267-271J Sun；J Zhou；M Xu；Lee，F.C，“A novel input-side current sensing method to achieveAVP for future VRs”Applied Power Electronics Conference and Exposition，APEC 2005.Twentieth Annual IEEE March 2005 Page(s)287-293 Vol.1C F Lee；Mok，P.K.T.；“A monolithic current-mode CMOS DC-DC converter with on-chip current-sensing technique”Solid-State Circuits.IEEE Journal ofVolume 39，Issue 1，Jan.2004 Page(s)3-14
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种可以不采样任何电流信息，因而控制精度高的实现AVP技术的DC/DC控制器。本专利技术提出的实现AVP技术的DC/DC控制器，结构如图3(a)所示。它由一个滤波器X、一个比较器、一个滤波器H和PWM电路依次经电路连接组成，滤波器X接参考信号Vref，，比较器与反馈的输出电压Vo信号连接；该结构不采样任何电流信息，由滤波器X对参考信号Vref进行补偿，补偿后的信号与反馈的输出电压Vo进行比较，产生误差信号Verr，该误差信号送滤波器H，滤波器H的输出送PWM电路产生调节用的一定占空比的PWM脉冲。图3(b)为采用该结构的控制器的DC/DC应用系统示例。控制器采样输出电压，产生PWM脉冲经过驱动器(Driver)得到正反相的两路信号，分别送上、下两个功率管，控制功率管的导通和截止，也即控制输出LC滤波器的充放电时间。最终系统达到稳定，Vo＝Vref。滤波器H、X的实现图3(b)所示DC/DC系统的S域模型如图4所示。其中，Gvd(s)为BUCK变换器输入占空比到输出电压的传输函数，ZO(s)为输出阻抗，F(s)为PWM放大倍数，D(s)是系统延迟传输函数。各部分表达式如下Gvd(s)=VinSCRC+1S2CL+SC(RL+RC)+1---(1)]]>其中，C、L分别为输出滤波器电容、电感。RC与RL分别为电容和电感的等效串联电阻，Vin为输入电压；ZO(s)=S2RCCL+S(L+RLRCC)+RLS2CL+SC(RL+RC)+1---(2)]]>F=1Vramp---(3)]]>Vramp为PWM斜波电压。D(s)＝e-sT(4)T为系统开关周期。可以得到闭环传输函数为VO=KDHGvd1+KDHGvdXVref-ZO1+KDHGvdIO---(5)]]>按照AVP要求，Vo必须满足VO＝Vref-ROIO(6)对比(5)、(6)，要求ZO1+KDHGvd=RO---(7)]]>KDHGvd1+KDHGvdX=1]]>将(1)～(4)代入到(7)可以求出H、X的表达本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种实现自适应电压调整技术的ＤＣ／ＤＣ控制器，其特征在于由一个滤波器Ｘ、一个比较器、一个滤波器Ｈ和ＰＷＭ电路依次经电路连接组成，滤波器Ｘ接参考信号Ｖｒｅｆ，比较器与反馈的输出电压Ｖｏ信号连接；该结构不采样任何电流信息，由滤波器Ｘ对参考信号Ｖｒｅｆ进行补偿，补偿后的信号与反馈的输出电压Ｖｏ进行比较，产生误差信号Ｖｅｒｒ，该误差信号送滤波器Ｈ，滤波器Ｈ的输出送ＰＷＭ电路产生调节用的一定占空比的ＰＷＭ脉冲。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：顾培培，李文宏，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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