AC耦合滞后PWM控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种设备和方法，用于基于电感器的功率转换器的滞后控制器。滞后控制器可以包括耦合电路，所述耦合电路被配置为向滞后比较器提供反馈信息，所述反馈信息包括反馈电压的DC分量以及对流经电感器的电流加以表示的信号的AC分量，其中反馈电压是负载电压的缩放表示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于基于电感器的功率转换器的滞后控制器的系统和方法。
技术介绍
功率转换器对于许多现代电子设备来说都很重要。除了其他能力之外，功率转换器还可以向下调节电压电平(降压转换器)或向上调节电压电平(升压转换器)。功率转换器还可以将交流(AC)功率转换成直流(DC)功率，或反之亦然。功率转换器典型地是使用一个或多个诸如晶体管之类的开关器件来实现的，这些开关器件接通和关断以向转换器的输出传递功率。Klein 的标题为 “POWER CONVERTER WITH HYSTERETIC CONTROL” 的美国专利 7，457，140提出了一种DC至DC功率转换器的滞后控制方法，其全部公开一并在此作为参考。
技术实现思路
本文献公开了一种设备和方法，接收滞后控制器(如，用于功率转换器的滞后控制器)处的输入信号并提供输出信号；提供输出信号，包括向滞后控制器的滞后比较器提供基准信号以及向比较器提供反馈信号，其中，反馈信号包括开关信号的AC分量以及输出信号的DC分量。本部分旨在提供本专利申请的主题的概述。本部分不旨在提供对本专利技术的排他性或完尽解释。包含了详细描述以提供与本专利申请有关的其他信息。附图说明在不是按实际比例绘制附图中，相似参考数字可以表示不同视图中的相似组件。 具有不同字母后缀的相似参考数字可以表示相似组件的不同实例。附图以示例而非限制性的方式一般性地示出了本文献中讨论的不同实施例。图1总体上示出了具有滞后控制器的功率转换器。图2总体上示出了根据本专利技术示例的具有滞后控制器的功率转换器的示例。 具体实施例方式在特定的功率转换器应用中，负载电流可以显著地变化(例如，在几个数量级上)，在这种情况下，可以希望在转换器的调节或控制方面具有快速的响应。在示例中，特定的功率转换器可以使用脉宽调制(PWM)来控制与电源(例如，未调节的DC输入)相连的开关的接通时间。在滞后功率转换器中，例如从转换器的电流中得到的斜坡波形保持在两个阈值之间，以控制转换器的开关电路或传动模块。在示例中，滞后调节器可以在V。ut低于第一阈值电压(例如，5V)时接通功率转换器的开关器件，并且可以在V。ut高于第二阈值电压时关断转换器的开关器件。在特定示例中，滞后控制电路提供控制信息以控制第一开关和第二开关。在示例中，第一开关可以将第一电压(例如，输入电压)连接至电感器。在该示例中，第二开关可以将第二电压(例如，地)连接至电感器。在该示例中，第一开关和第二开关可以由滞后控制电路来控制，并且可以以相互排斥的方式来接通。在示例中，第一开关和第二开关可以在导通状态和非导通状态之间切换，例如以将瞬时输出电压保持在指定的范围内。指定的范围可以与围绕期望输出电压的滞后“窗”成比例，所述窗包括上限(例如，峰值)阈值和下限(例如，谷值)阈值。在特定示例中，输出电压可以在第一开关导通时(例如，当电感器电流为正并且向负载电阻流动时)增大，或者在第二开关导通时减小。输出电压的增大或减小可以是周期性的，例如，当调节器电路已稳定并且正在驱动负载时。在特定示例中，输出电压的变化是由稳压器引起的，稳压器电路因此被称作“波纹稳压器(ripple regulator)”或“继电器式(bang-bang)” 稳压器。在示例中，许多现有的PWM和滞后控制器不能方便地进入或离开100%占空比，也不能容易地处理外部ν-反馈电阻分压器(例如，需要误差放大器起到积分器的作用)。此外，许多现有的滞后控制器需要主比较器的基准电压与功率转换器的输出电压相同，从而对主比较器和基准发生器增加了更多的设计约束。本专利技术的专利技术人已经认识到，可以将耦合电路添加到滞后控制器中，例如以允许主比较器输入电压与控制器的最终输出电压不同。此外，在特定示例中，耦合电路可以允许滞后控制器使用分压器反馈结构而不需要积分器电路。在示例中，耦合电阻可以显著高于反馈网络的电阻，以使反馈网络(例如，外部反馈电阻分压器)的值与滞后控制器的回路参数去耦合。在示例中，耦合电路可以使滞后控制器能够方便地进入和离开100%占空比， 并且使得可以使用外部v。ut反馈电阻分压器，而不需要误差放大器，也不需要最小负载来防止误差放大器漂移。此外，以下描述的合并了耦合电路的滞后控制器可以保持鲁棒的负载-瞬变响应。图1总体上示出了具有滞后控制器101的功率转换器100。功率转换器100可以包括滞后控制器101、电感器102和可选的反馈网络103。电感器102可以耦合至开关输出 (Sff) 104，通过电感器102的电流可以被控制，以在功率转换器100的输出105处保持期望的负载电压(Vom)。功率转换器100的输出105可以向负载106提供功率。在一些示例中， 在滞后比较器108的第一输入107处接收设定点(setpoint)信息(例如，等于期望电压输出的电压基准)，并且可以在滞后比较器108的第二输入109处接收对通过电感器102的电流加以表示的输出电压和斜坡电压。滞后比较器108可以向传动模块110提供诸如调制信号之类的控制信号，以使输出电压Vott保持在由滞后比较器108和关联组件限定的窗之内。 在示例中，反馈网络103可以在反馈节点(FB)Ill处提供反馈信息，如，负载电压Vqut的缩放表示。可以将负载电压的缩放表示与缩放的设定点Vkef相比较，以向滞后比较器108的第一输入107提供设定点。使用诸如分压器之类的反馈网络103来提供输出电压的缩放表示需要积分电路112来提供用于滞后比较器108的适当基准。积分电路112向滞后比较器 108提供合适的设定点，滞后比较器108可以将输出电压Vqut拉到由Vkef表示的期望电压电平。然而，在特定示例中，积分器电路112的使用限制了可以耦合到功率转换器100的最小负载。在这样的示例中，保持最小负载以防止积分器电路输出漂移和破坏滞后控制器101的稳定性。在示例中，传动模块110可以包括第一开关和第二开关，第一开关和第二开关在开关输出SW处以半电桥布置的形式连接，以控制流经电感器102的电流，并最终向负载106 提供期望的输出电压和电流图2总体上示出了根据本专利技术主题示例的具有滞后控制器201的功率转换器200 的示例。功率转换器200可以包括滞后控制器201、电感器202和反馈网络203。电感器202 可以耦合至开关输出(SW) 204，通过电感器202的电流可以被控制，以在功率转换器200的电压输出205处保持期望的负载电压(Vqut)。滞后控制器201可以包括滞后比较器208、斜坡电路213以及耦合电路214。斜坡电路213可以包括斜坡电阻器215和斜坡电容器216。 斜坡电阻器215和斜坡电容器216可以通过将输出电压Vqut与对通过电感器202的电流加以表示的电压进行求和，来提供斜坡信号。耦合电路可以包括耦合电容器217和耦合电阻器218。在示例中，可以通过耦合电路214的耦合电容器217将斜坡信号的AC分量反馈至滞后比较器208。反馈网络203可以包括耦合至电压输出205的分压器。分压器可以在反馈节点211处提供负载电压Vot的缩放表示。可以使用耦合电路214的耦合电阻器218，将电压输出205的缩放DC分量与斜坡信号的AC分量相加。滞后比较器208可以在第二输入 209处从耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种滞后功率转换器系统，包括：开关电路，被配置为将电源电压耦合至电感器以提供负载电压；滞后比较器，被配置为在第一输入处接收设定点信息，在第二输入处接收反馈信息，并向开关电路提供控制信息；斜坡电路，被配置为提供对流经电感器的电流加以表示的信号；以及耦合电路，被配置为向滞后比较器的第二输入提供反馈信息，所述反馈信息包括反馈电压的ＤＣ分量以及对流经电感器的电流加以表示的信号的ＡＣ分量，其中反馈电压是负载电压的缩放表示。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陶海，
申请(专利权)人：飞兆半导体公司，
类型：发明
国别省市：US