用于增强电源变换系统的动态响应的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于增强电源变换系统的动态响应的系统和方法。该系统和方法用于调整电源变换系统。例如，一种用于调整电源变换系统的系统控制器包括放大器、可变电阻组件、电容器以及调制和驱动组件。该放大器被配置为接收参考信号和与电源变换系统的输出信号相关联的反馈信号，第一放大器包括放大器端子。该可变电阻组件与第一可变电阻值相关联，可变电阻组件包括第一组件端子和第二组件端子，第一组件端子被与放大器端子相耦合。该电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子，第一电容器端子被与第二组件端子相耦合。该调制和驱动组件包括第一端子和第二端子，第一端子被与放大器端子相耦合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路。更具体地，本专利技术提供了用于增强动态响应的系统和方法。仅仅作为示例，本专利技术已应用于电源变换系统。但是将认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。
技术介绍
开关电源变换系统常常不仅需要不同负载条件下的良好动态响应，而且还需要良好的稳定性。图I是示出具有降压(st印-down)结构的传统开关电源变换系统的简化示图。该开关电源变换系统100包括系统控制器102、开关104、电容器106、两个二极管108和110以及电感器112。例如，电源变换系统100的输出电压120通常需要被调整为在输出负载变化时几乎恒定并且相对稳定。 图2是示出作为电源变换系统100的一部分的系统控制器102的某些组件的简化传统示图。系统控制器102包括误差放大器202、控制组件204和栅极驱动器206。另外，系统控制器102使用包括电容器210和212以及电阻器214的补偿网络208。误差放大器202接收参考信号218和与输出电压120有关的反馈信号216，并生成指示系统100的负载条件的放大信号220。控制组件204接收放大信号220并且向栅极驱动器206输出调制信号222，栅极驱动器206生成驱动开关104的栅极驱动信号224。补偿网络208被连接到误差放大器202的输出端子。如果放大信号220在大小上较大从而指示平均输出电压120与参考信号218大不相同，则控制组件204调节调制信号222以提高开关频率和占空因数，以使得更多电力可被传递给输出负载。该控制环路的带宽常需要非常小以便将输出电压120调整为几乎恒定。该控制环路的主极点与误差放大器202和补偿网络208相关联。通常，电容器212具有大电容以减小控制环路的带宽。但是，如果负载条件改变，则电容器212的大电容不利地影响了电源变换系统100的动态响应。为了获得良好的动态响应，常常需要电源变换系统100的控制环路具有宽的带宽。例如，补偿网络208可被移除以增加控制环路的带宽。于是，误差放大器202变成比较器，并且误差放大器202的输出轨到轨地变化，这引起了开关频率和占空因数的极大改变。电源变换系统100因此在开关模式(例如，开/关(on/off)模式)中操作，而非误差放大器模式(EA模式)。然而，即使在输出负载稳定时，控制环路的宽带宽常常也会不利地影响电源变换系统100的稳定性。通常需要具有大量外部组件的复杂补偿网络来获得良好的动态响应和满意的稳定性两者。但是，这样的补偿网络通常极大地提高了系统成本。因此，提高用于增强电源变换系统的动态响应的技术变得非常重要。
技术实现思路
本专利技术涉及集成电路。更具体地，本专利技术提供了用于增强动态响应的系统和方法。仅仅作为示例，本专利技术已应用于电源变换系统。但是将认识到，本专利技术具有更广泛的应用范围。根据一个实施例，一种用于调整电源变换系统的系统控制器包括第一放大器、可变电阻组件、第一电容器以及调制和驱动组件。第一放大器被配置为接收参考信号和与所述电源变换系统的输出信号相关联的反馈信号，所述第一放大器包括放大器端子。可变电阻组件与第一可变电阻值相关联，所述可变电阻组件包括第一组件端子和第二组件端子，所述第一组件端子被与所述放大器端子相耦合。第一电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子，所述第一电容器端子被与所述第二组件端子相耦合。调制和驱动组件包括第一端子和第二端子，所述第一端子被与所述放大器端子相耦合，所述调制和驱动组件被配置为在所述第二端子处将驱动信号输出给开关，以影响所述电源变换系统的所述输出信号。所述系统控制器被配置为将所述第一可变电阻值设为第一电阻大小以便在开关模式中操作；以及将所述第一可变电阻值设为第二电阻大小以便在误差放大器模式中操作。所述第一电阻大小大于所述第二电阻大小。所述开关模式不同于所述误差放大器模式。根据另一实施例，一种用于调整电源变换系统的系统控制器包括第一放大器、第二放大器、第一电容器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第一电阻器和第二电阻器。第一放大器包括第一输入端子和第二输入端子以及第一输出端子。第二放大器包括第 三输入端子和第四输入端子以及第二输出端子。第一电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子。第一开关包括第一开关端子和第二开关端子。第二开关包括第三开关端子和第四开关端子。第三开关包括第五开关端子和第六开关端子。第四开关包括第七开关端子和第八开关端子。第一电阻器包括第一电阻器端子和第二电阻器端子。第二电阻器包括第三阻器端子和第四阻器端子，所述第二电阻器与可变电阻值相关联。所述第七开关端子被耦合到所述第二输出端子。所述第八开关端子被耦合到所述第四输入端子、所述第一电容器端子、第二开关端子和所述第一电容器端子。所述第三开关端子被耦合到所述第五开关端子。所述第四开关端子被耦合到所述第三阻器端子。所述第四阻器端子被耦合到所述第六开关端子、所述第一阻器端子和所述第一开关端子。根据又一实施例，一种用于调整电源变换系统的系统控制器包括可变电阻组件、第一放大器、第一电容器以及调制和驱动组件。可变电阻组件包括第一组件端子和第二组件端子并且与第一可变电阻值相关联。第一放大器被配置为接收参考信号和与所述电源变换系统的输出负载相关联的反馈信号，所述第一放大器包括与所述第一组件端子相耦合的放大器端子，所述第一放大器还被配置为至少与所述可变电阻组件一起至少基于与所述反馈信号和和所述参考信号相关联的信息生成第一信号。第一电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子，所述第一电容器端子被与所述第二组件端子相耦合。调制和驱动组件包括第一端子和第二端子，所述第一端子被与所述放大器端子相耦合，所述调制和驱动组件被配置为在所述第二端子处将驱动信号输出给开关，以影响所述电源变换系统的所述输出信号。所述系统控制器被配置为将所述第一可变电阻值设为第一电阻大小以便在第一模式中操作；以及将所述第一可变电阻值设为第二电阻大小以便在第二模式中操作。所述系统控制器还被配置为在所述第一模式中，如果所述反馈信号从第一信号大小变为第二信号大小，则在第一时间段期间将所述第一信号从第三信号大小改变为第四信号大小。所述系统控制器还被配置为在所述第二模式中，如果所述反馈信号从所述第一信号大小变为所述第二信号大小，则在第二时间段期间将所述第一信号从所述第三信号大小改变为所述第四信号大小，所述第二时间段的持续时间长于所述第一时间段。根据又一实施例，一种用于调整电源变换系统的系统控制器包括可变电阻组件、第一放大器、第一电容器以及调制和驱动组件。可变电阻组件包括第一组件端子和第二组件端子并且与第一可变电阻值相关联。第一放大器被配置为接收参考信号和与所述电源变换系统的输出信号相关联的反馈信号，所述第一放大器包括与所述第一组件端子相耦合的放大器端子，所述第一放大器还被配置为至少与所述可变电阻组件一起至少基于与所述反馈信号和和所述参考信号相关联的信息生成第一信号。第一电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子，所述第一电容器端子被与所述第二组件端子相耦合。另外，调制和驱动组件包括第三组件端子和第四组件端子，所述第四组件端子被与所述放大器端子相耦合，所述调制和驱动组件被配置为在所述第三组件端子处将驱动信号输出给开关，以影响所述电源变换系统的所述输出信号。所述系统控制器被配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调整电源变换系统的系统控制器，该系统控制器包括：第一放大器，被配置为接收参考信号和与所述电源变换系统的输出信号相关联的反馈信号，所述第一放大器包括放大器端子；与第一可变电阻值相关联的可变电阻组件，所述可变电阻组件包括第一组件端子和第二组件端子，所述第一组件端子被与所述放大器端子相耦合；第一电容器，包括第一电容器端子和第二电容器端子，所述第一电容器端子被与所述第二组件端子相耦合；以及调制和驱动组件，包括第一端子和第二端子，所述第一端子被与所述放大器端子相耦合，所述调制和驱动组件被配置为在所述第二端子处将驱动信号输出给开关，以影响所述电源变换系统的所述输出信号；其中，所述系统控制器被配置为：将所述第一可变电阻值设为第一电阻大小以便在开关模式中操作；以及将所述第一可变电阻值设为第二电阻大小以便在误差放大器模式中操作；其中：所述第一电阻大小大于所述第二电阻大小；以及所述开关模式不同于所述误差放大器模式。

【技术特征摘要】
1.一种用于调整电源变换系统的系统控制器，该系统控制器包括 第一放大器，被配置为接收参考信号和与所述电源变换系统的输出信号相关联的反馈信号，所述第一放大器包括放大器端子； 与第一可变电阻值相关联的可变电阻组件，所述可变电阻组件包括第一组件端子和第二组件端子，所述第一组件端子被与所述放大器端子相耦合； 第一电容器，包括第一电容器端子和第二电容器端子，所述第一电容器端子被与所述第二组件端子相耦合；以及 调制和驱动组件，包括第一端子和第二端子，所述第一端子被与所述放大器端子相耦合，所述调制和驱动组件被配置为在所述第二端子处将驱动信号输出给开关，以影响所述电源变换系统的所述输出信号； 其中，所述系统控制器被配置为 将所述第一可变电阻值设为第一电阻大小以便在开关模式中操作；以及 将所述第一可变电阻值设为第二电阻大小以便在误差放大器模式中操作； 其中 所述第一电阻大小大于所述第二电阻大小；以及 所述开关模式不同于所述误差放大器模式。2.如权利要求I所述的系统控制器，其中 所述第一放大器被配置为至少与所述可变电阻组件一起至少基于与所述反馈信号和所述参考信号相关联的信息生成第一信号；以及 所述调制和驱动组件被配置为接收所述第一信号并且至少基于与所述第一信号相关联的信息生成所述驱动信号。3.如权利要求2所述的系统控制器，还包括 第二电容器，包括第三电容器端子和第四电容器端子，所述第三电容器端子被耦合到所述放大器端子。4.如权利要求3所述的系统控制器，其中 所述第二电容器端子被偏置为第一电压；以及 所述第四电容器端子被偏置为第二电压。5.如权利要求4所述的系统控制器，其中 所述第一电容器与第一电容相关联； 所述第二电容器与第二电容相关联；以及 所述第一电容大于所述第二电容。6.如权利要求3所述的系统控制器，还被配置为 检测与所述第一电容器端子相关联的第二信号； 如果所述第一信号的大小大于所述第二信号，则改变所述驱动信号以增大所述输出信号的大小；以及 如果所述第一信号的大小小于所述第二信号，则改变所述驱动信号以减小所述输出信号的大小。7.如权利要求2所述的系统控制器，还被配置为 在所述开关模式中，如果所述反馈信号从第一信号大小变为第二信号大小，则在第一时间段期间将所述第一信号从第三信号大小改变为第四信号大小；以及 在所述误差放大器模式中，如果所述反馈信号从所述第一信号大小变为所述第二信号大小，则在第二时间段期间将所述第一信号从所述第三信号大小改变为所述第四信号大小; 其中，所述第二时间段的持续时间长于所述第一时间段。8.如权利要求7所述的系统控制器，其中 所述第一信号大小小于所述参考信号；以及 所述第二信号大小大于所述参考信号。9.如权利要求7所述的系统控制器，其中 所述第一信号大小大于所述参考信号；以及 所述第二信号大小小于所述参考信号。10.如权利要求7所述的系统控制器，还被配置为 在第一时间段期间，将所述第一可变电阻值设为所述第一电阻大小以便在所述开关模式中操作； 在第二时间段期间，将所述第一可变电阻值从所述第一电阻大小改变为所述第二电阻大小；以及 在第三时间段期间，将所述第一可变电阻值设为所述第二电阻大小以便在所述误差放大器模式中操作； 其中 所述第一时间段在所述第二时间段之前，所述第二时间段紧接在所述第一时间段结束之后开始；以及 所述第二时间段在所述第三时间段之前，所述第三时间段紧接在所述第二时间段结束之后开始。11.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述电源变换系统的启动处理在包括所述第一时间段和所述第二时间段的第四时间段期间完成。12.如权利要求10所述的系统控制器，其中，在所述第一时间段期间，所述可变电阻组件被配置为包括第二放大器，所述第二放大器包括第一输入端子和第一输出端子，所述第一输入端子被耦合到所述放大器端子，所述第一输出端子被耦合到所述第一电容器端子。13.如权利要求12所述的系统控制器，其中，所述第二放大器还包括耦合到所述第一输出端子的第二输入端子。14.如权利要求10所述的系统控制器，其中，在所述第二时间段期间，所述可变电阻组件被配置为包括 第二放大器包括第一输入端子和第一输出端子； 第一电阻器包括第一电阻器端子和第二电阻器端子；以及 第二电阻器包括第三电阻器端子和第四电阻器端子，所述第二电阻器被与第二可变电阻器值； 其中 所述第一输入端子被耦合到所述放大器端子； 所述第一输出端子被耦合到所述第一电容器端子；所述第三电阻器端子被耦合到所述放大器端子； 所述第四电阻器端子被耦合到所述第一电阻器端子；以及 所述第二电阻器端子被耦合到所述第一电容器端子。15.如权利要求14所述的系统控制器，其中，所述第二放大器还包括耦合到所述第一输出端子的第二输入端子。16.如权利要求10所述的系统控制器，其中，在所述第二时间段之后，所述可变电阻组件被配置为包括 第二放大器，该第二放大器包括第一输入端子和第一输出端子；以及 电阻器，该电阻器包括第一电阻器端子和第二电阻器端子； 其中 所述第一输入端子被耦合到所述放大器端子； 所述第一输出端子被耦合到所述第一电容器端子； 所述第一电阻器端子被耦合到所述放大器端子；以及 所述第二电阻器端子被耦合到所述第一电容器端子。17.如权利要求16所述的系统控制器，其中，所述第二放大器还包括耦合到所述第一输出端子的第二输入端子。18.如权利要求I所述的系统控制器，其中 所述调制和驱动组件包括调制组件和栅极驱动组件； 所述调制组件被配置为至少基于与所述第一信号相关联的信息生成调制信号；以及所述栅极驱动组件被配置为接收所述调制信号并且至少基于与所述调制信号相关联的信息生成所述驱动信号。19.如权利要求I所述的系统控制器，其中，所述第一电容器端子被直接与所述第二组件端子相耦合。20.如权利要求I所述的系统控制器，还包括 第二电容器，该第二电容器包括第三电容器端子和第四电容器端子，所述第三电容器端子被耦合到所述放大器端子； 其中，所述可变电阻组件包括被配置为接收至少由所述第二电容器生成的第一信号并至少基于与所述第一信号相关联的信息生成第二信号的第二放大器，所述第二信号的大小等于所述第一信号在一时间段中的平均值。21.如权利要求20所述的系统控制器，其中，在所述时间段期间，所述系统控制器在所述开关模式中操作。22.如权利要求20所述的系统控制器，其中，在所述时间段期间，所述系统控制器在所述误差放大器模式中操作。23.如权利要求20所述的系统控制器，其中，在所述时间段期间，所述系统控制器操作来从所述开关模式变为所述误差放大器模式。24.一种用于调整电源变换系统的系统控制器，该系统控制器包括 第一放大器，包括第一输入端子和第二输入端子以及第一输出端子； 第二放大器，包括第三输入端子和第四输入端子以及第二输出端子； 第一电容器，包括第一电容器端子和第二电容器端子；第一开关，包括第一开关端子和第二开关端子； 第二开关，包括第三开关端子和第四开关端子； 第三开关，包括第五开关端子和第六开关端子； 第四开关，包括第七开关端子和第八开关端子； 第一电阻器，包括第一电阻器端子和第二电阻器端子；以及 第二电阻器，包括第三阻器端子和第四阻器端子，所述第二电阻器与可变电阻值相关联； 其中 所述第七开关端子被耦合到所述第二输出端子； 所述第八开关端子被耦合到所述第四输入端子、所述第一电容器端子、第二开关端子和所述第一电容器端子； 所述第三开关端子被耦合到所述第五开关端子； 所述第四开关端子被耦合到所述第三阻器端子；以及 所述第四阻器端子被耦合到所述第六开关端子、所述第一阻器端子和所述第一开关端子。25.如权利要求24所述的系统控制器，其中，所述第一放大器还被配置为在所述第一输入端子处接收与所述电源变换系统的输出信号相关联的反馈信号并且在所述第二输入端子处接收参考信号，并且至少基于与所述反馈信号和所述参考信号相关联的信息在所述第一输出端子处生成第一信号。26.如权利要求24所述的系统控制器，还包括 调制和驱动组件，包括第一端子和第二端子，所述第一端子被与所述第一输出端子相耦合，所述调制和驱动组件被配置为在所述第二端子处向开关输出驱动信号以影响所述电源变换系统的所述输出信号。27.如权利要求24所述的系统控制器，还包括 第二电容器，包括第三电容器端子和第四电容器端子，所述第三电容器端子被耦合到所述第一输出端子。28.如权利要求27所述的系统控制器，其中 所述第二电容器端子被偏置为第一电压；以及 所述第四电容器端子被偏置为第二电压。29.如权利要求27所述的系统控制器，还被配置为 检测与所述第一电容器端子相关联的第二信号； 如果所述第一信号的大小大于所述第二信号，则改变所述驱动信号以增加所述输出信号的大小；以及 如果所述第一信号的大小小于所述第二信号，则改变所述驱动信号以减小所述输出信号的大小。30.如权利要求24所述的系统控制器，还包括 逻辑控制组件，被配置为生成第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号； 其中 在第一时间段期间，所述第一开关被配置为响应于所述第一控制信号而断开； 所述第二开关被配置为响应于所述第二控制信号而断开； 所述第三开关被配置为响应于所述第三控制信号而断开；以及 所述第四开关被配置为响应于所述第一控制信号而闭合； 在第二时间段期间， 所述第一开关被配置为响应于所述第一控制信号而断开； 所述第二开关被配置为响应于所述第二控制信号而闭合； 所述第三开关被配置为响应于所述第三控制信号而断开；以及 所述第四开关被配置为响应于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹亚明，杨东泽，罗强，方烈义，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：