電源控制電路中的預濾波的制作方法

電源控制電路中的預濾波的制作方法
【專利摘要】本公開涉及電源控制電路中的預濾波。一種混合電源電路包括數字電路、數模轉換器電路和模擬補償器電路(模擬控制電路)。根據一種配置，數字電路包括與存在于模擬補償器電路中的模擬濾波器電路裝置的設置基本上匹配的數字預濾波器。在操作期間，數字電路接收指示如何控制由電源電路產生的輸出電壓的幅值的控制輸入。數字電路使所接收到的控制輸入通過數字預濾波器以產生(濾波后的)數字參考電壓。數模轉換器電路將接收到的數字參考電壓轉換成模擬參考電壓(接收到的控制輸入的濾波后的再現)。模擬補償器電路接收并使用數字預濾波后的模擬參考電壓作為基礎以控制由電源電路產生的輸出電壓的幅值。
【專利說明】
電源控制電路中的預濾波
技術領域
[0001] 本公開設及電源控制電路中的預濾波。
【背景技術】
[0002] 常規混合電源電路包括模擬和數字電路裝置兩者W產生期望的輸出電壓。一般情 況下，常規混合電源電路的數字部分是期望的，因為它容易配置，致使它可用于許多應用。 混合電源電路的相應的模擬部分典型地不太可配置，但卻是使輸出電壓維持在調節內的高 效且成本有效的方式。
[0003] 在操作期間，常規混合電源電路可W被配置成接收指定如何控制輸出電壓的幅值 的輸入。常規混合電源電路的數字部分將接收到的輸入轉換成被輸出至相應的模擬電路裝 置的未濾波的模擬參考電壓。常規混合電源電路的模擬電路裝置使用接收到的未濾波的模 擬參考電壓作為基礎W控制輸出電壓的幅值。例如，常規混合電源電路可W被配置成產生 輸出電壓，使得輸出電壓的幅值至少按比例地追蹤模擬參考電壓。在運樣的情形下，模擬參 考電壓的幅值上的增加引起常規混合電源電路增加輸出電壓的對應的幅值。相反地，模擬 參考電壓的幅值上的減小引起輸出電壓的幅值上的對應的減小。

【發明內容】

[0004] 本公開包括如下觀察:常規電源的輸出電壓的幅值在參考電壓被斜坡上升或下降 W便W對應的方式調整輸出電壓的幅值時易于過沖和下沖。換言之，當未濾波的模擬參考 電壓被從諸如0.0 V等的電壓斜坡變化至1. OV時，如果斜坡變化充分地快，則未濾波的模擬 參考引起輸出電壓的幅值在隨后穩定至大約1.OV的期望的設置之前至少短暫地且顯著地 過沖1.0V。相反地，當未濾波的模擬參考電壓被從1. OV斜坡變化至0.0 V時，如果斜坡變化充 分地快，則輸出電壓的幅值至少短暫地且顯著地下沖0.0V，最終穩定至大約0.OV的期望的 電壓。
[0005] 與常規技術相比，本文中的實施例包括具有新穎的數字預濾波器的新穎的混合電 源電路。
[0006] 更具體地，根據本文中的實施例的混合電源電路包括數字電路、數模轉換器電路 和模擬控制電路(諸如模擬補償器電路）。根據一個示例配置，數字電路包括具有與存在于 模擬控制電路中的模擬濾波器電路裝置的濾波器設置屬性基本上匹配的濾波器設置屬性 的數字預濾波器。在操作期間，數字電路接收指示如何控制由電源電路產生的輸出電壓的 幅值的命令信號(一般情況下是控制信號）。數字電路使接收到的命令信號通過數字預濾波 器W產生(濾波后的)數字參考電壓。數模轉換器電路將接收到的數字參考電壓轉換成對應 的模擬參考電壓（即，接收到的命令信號的濾波后的再現(rendition))。如本文中所描述的 模擬控制電路接收并使用數字預濾波后的參考電壓作為基礎W控制由電源電路產生的輸 出電壓的幅值。
[0007] 根據進一步的實施例，混合電源電路的模擬控制電路可W被配置成包括放大器電 路裝置。放大器電路裝置可W被配置成包括反相輸入和非反相輸入。放大器電路裝置的非 反相輸入接收來自數模轉換器電路的模擬參考電壓。放大器的反相輸入接收輸出電壓的經 過被布置在混合開關電源電路的模擬控制回路中的模擬濾波器電路裝置的反饋。基于在反 相和非反相輸入上接收到的輸入電壓，放大器電路裝置產生用來控制經過電感器生成輸出 電壓的電源開關的開關的輸出信號(一般情況下是控制信號）。
[0008] 根據又進一步的實施例，接收到的命令信號指示其中用W控制輸出電壓的幅值的 設置。數字預濾波器和數字電路裝置W與模擬濾波器電路裝置對輸出電壓的反饋進行濾波 的相同或基本上類似的方式對接收到的命令信號進行濾波。
[0009] 數字預濾波器的配置設置可W被存儲在任何合適的位置中。在一個實施例中，混 合開關電源電路包括用W存儲數字預濾波器的屬性的可配置的多比特存儲硬件。數字電路 包括用W訪問可配置的存儲硬件W實施數字預濾波器的一個或多個處理資源。
[0010] 根據再進一步的實施例，數字預濾波器與模擬濾波器電路裝置的濾波器階數相比 是降階濾波器。在運樣的情形中，數字預濾波器表示模擬濾波器電路裝置的接近匹配的近 似。降階濾波器（因為它不像全階濾波器一樣復雜）要求較少處理資源來實施，使得它在具 有有限的處理能力的應用中是期望的。
[0011] 備選地，數字預濾波器可W被配置成與模擬濾波器電路裝置相同的階數(全階）。
[0012] 本文中的實施例相對于常規技術是用用的。例如，與常規技術相比，在混合開關電 源電路的數字域或模擬域中的參考電壓(命令信號）的預濾波減少或基本上消除了輸出電 壓的在其中命令信號的幅值隨時間變化的狀況期間的過沖/下沖。
[0013] 作為如本文中所進一步討論的，本文中的技術很好地適合于諸如混合同步DC-DC 降壓轉換器等的開關電源電路裝置中的使用。如本文中所描述的技術可W適用于依賴外部 參考電壓化DR追蹤)來產生相應的輸出電壓的追蹤和測序應用。另外，本文中所描述的技術 同樣很好地適用于通過諸如VCCI0、VTT等的模擬電壓模式控制被很好地服務的單相處理器 應用中的動態VID轉變。然而，應該注意的是，本文中的實施例不限于在運樣的應用中的使 用并且本文中所討論的技術也很好地適合于其他應用。
[0014] 下面更詳細地公開運些及其他更具體的實施例。
[0015] 值得注意的是，本文中的進一步的實施例可W包括用W執行和/或支持本文中所 公開的硬件或方法操作中的任何或所有的模擬和/或數字電路裝置(例如，一個或多個處理 器設備）。換言之，在一個實施例中，一個或多個計算機化的設備或處理器可W被編程和/或 配置成如本文中所說明地操作W執行本發明的不同實施例。
[0016] 本文中的又其他的實施例包括用W執行在上面總結的和在下面詳細公開的步驟 和操作的軟件程序。一個運樣的實施例包括計算機程序產品，其包括非瞬態計算機可讀存 儲介質（即，任何物理計算機可讀硬件存儲介質），軟件指令在其上被編碼用于隨后的執行。 指令在具有處理器的計算機化的設備(例如，計算機處理硬件）中被執行時編程和/或引起 處理器執行本文中所公開的操作。運樣的布置典型地被提供為在諸如光學介質（例如，CD- R0M)、軟盤、硬盤、存儲棒等的非瞬態計算機可讀存儲介質上被布置或被編碼的軟件、代碼、 指令和/或其他數據(例如，數據結構)或者在諸如一個或多個R〇M、RAM、PROM等或專用集成 電路(ASIC)等中的固件等的其他介質。軟件或固件或其他運樣的配置可W被安裝到計算機 化的設備上W引起計算機化的設備執行運里所說明的技術。
[0017] 于是，本文中的實施例被設及支持如本文中所討論的操作的方法、系統、計算機程 序廣品等。
[0018] 本文中的一個或多個實施例包括具有存儲于其上的指令的計算機可讀存儲介質 和/或系統。根據一個實施例，指令在由計算機處理器硬件執行時引起計算機處理器硬件： 接收命令信號；使命令信號通過數字預濾波器W將接收到的命令信號轉換成數字參考電 壓，數字預濾波器的濾波器設置與模擬控制電路的模擬濾波器電路裝置的濾波器設置基本 上匹配;將數字參考電壓轉換成模擬參考電壓;和基于模擬參考電壓和輸出電壓的經過模 擬濾波器電路裝置的反饋來控制輸出電壓的生成。
[0019] 為清楚起見已添加了 W上操作的排序。值得注意的是，如本文中所討論的處理步 驟中的任何步驟可WW任何合適的順序進行。
[0020] 本公開的其他實施例包括用W執行在上面總結的和在下面詳細公開的方法實施 例步驟和操作中的任何步驟和操作的軟件程序和/或相應的硬件。
[0021] 需要理解的是，如本文中所討論的系統、方法、裝置、計算機課程存儲介質上的指 令等也可W被嚴格地體現為軟件程序、固件，體現為軟件、硬件和/或固件的混合，或者體現 為諸如在處理器內或在操作系統內或在軟件應用內等的單獨的硬件。
[0022] 另外，值得注意的是，盡管本文中的不同特征、技術、配置等中的每一個可能在本 公開的不同地方進行了討論，但是在合適的情況下意在概念中的每一個可W選擇性地獨立 于彼此或彼此結合地執行。于是，如本文中所描述的一個或多個本發明可WW許多不同方 式體現和觀察。
[0023] 還有，值得注意的是，本文中的實施例的該初步討論有目的地未指定本公開或所 要求保護的發明（多個)的每一個實施例和/或增量地新穎的方面。而是，該簡要描述僅呈現 出優于常規技術的新穎性的一般實施例和對應的優點。對于發明（多個）的附加細節和/或 可能的觀點(排列)而言，讀者被引導至下面的【具體實施方式】部分和對應的附圖。
【附圖說明】
[0024] 圖1是圖示出根據本文中的實施例的包括數字電路裝置和模擬電路裝置的混合開 關電源的示例圖。
[0025] 圖2是圖示出根據本文中的實施例的與被布置在電源控制電路的反饋路徑中的模 擬濾波器電路裝置匹配的數字預濾波器的示例圖。
[0026] 圖3是圖示出根據本文中的實施例的全階數字預濾波器的示例圖。
[0027] 圖4是圖示出根據本文中的實施例的使用全階數字預濾波器W減少過沖/下沖的 理論結果的示例圖。
[0028] 圖5是圖示出根據本文中的實施例的降階數字預濾波器的示例圖。
[0029] 圖6是圖示出根據本文中的實施例的使用降階數字預濾波器W減少過沖/下沖的 理論結果的示例圖。
[0030] 圖7是圖示出在沒有使用如本文中所描述的數字預濾波器的情況下發生的過沖狀 況的發生的示例圖。
[0031] 圖8是圖示出根據本文中的實施例的用W執行電壓斜坡變化的計算機架構的示例 圖。
[0032] 圖9是圖示出根據本文中的實施例的方法的示例圖。
[0033] 發明的前述和其他目的、特征及優點將從本文中的優選實施例的W下更特定的描 述變得顯而易見，如附圖中所圖示的，其中相似的附圖標記貫穿不同視圖是指相同的部件。 附圖不一定按比例，而是將重點放在了圖示出實施例、原理、概念等上。
【具體實施方式】
[0034] 如先前所討論的，本文中的實施例包括混合電源電路。混合電源電路包括數字電 路、數模轉換器電路和模擬控制電路(諸如模擬補償器電路）。
[0035] 根據一個示例配置，混合電源電路的數字電路包括具有與存在于模擬控制電路中 的模擬濾波器電路裝置的濾波器設置屬性基本上匹配的濾波器設置屬性的數字預濾波器。 在操作期間，數字電路接收指示如何控制由混合電源產生的輸出電壓的幅值的命令信號。 數字電路使接收到的命令信號通過數字預濾波器W產生(濾波后的)數字參考電壓。數模轉 換器電路將接收到的數字參考電壓轉換成對應的模擬參考電壓（即，接收到的命令信號的 濾波后的再現）。如本文中所描述的模擬控制電路接收并使用數字預濾波后的模擬參考電 壓作為基礎W控制由電源電路產生的輸出電壓的幅值。
[0036] 如本文中所進一步討論的，與常規技術相比，混合開關電源電路的數字域中的參 考電壓(命令信號）的預濾波減少或基本上消除了輸出電壓的在其中命令信號的幅值隨時 間變化的狀況期間的過沖/下沖。
[0037] 現在，更具體地，圖1是根據本文中的實施例的電源100的示例圖。如示出的，電源 100包括控制器140。如其名字所暗示的，控制器140控制驅動器110-1和110-2的操作W使輸 出電壓190維持在期望的范圍內。
[0038] 在該示例實施例中，控制器140接收諸如命令信號110、輸出電壓190(Vout)等的一 個或多個輸入，W控制開關150和160W產生輸出電壓190。命令信號110可W從任何合適的 資源接收并指定輸出電壓190的期望的幅值。
[0039] 在一個實施例中，控制器140將輸出電壓190的幅值產生為如命令信號110所指定 的幅值。于是，如果命令信號110指示將輸出電壓190的幅值控制到0.6V的數值，則控制器 140將開關150和160控制成使得輸出電壓190的幅值是0.6伏特;如果命令信號110指示將輸 出電壓190的幅值控制到0.8V的數值，則控制器140將開關150和160控制成使得輸出電壓 190的幅值是0.8伏特;如果命令信號110指示將輸出電壓190的幅值控制到1.OV的數值，貝U 控制器140將開關150和160控制成使得輸出電壓190的幅值是1.0伏特;W此類推。
[0040] 如更具體示出的，控制器140包括數字預濾波器115。數字預濾波器115的設置作為 配置設置116被存儲在適當的存儲硬件中。
[0041] 數字預濾波器115對接收到的命令信號110進行濾波W產生數字參考電壓117。數 字預濾波器115將數字參考電壓117輸出至數模轉換器120。
[0042] 如其名字所暗示的，數模轉換器120將數字參考電壓117轉換成模擬參考電壓122。 模擬參考電壓122指示如何控制輸出電壓190的幅值。模擬參考電壓122是命令信號110的預 濾波后的再現。
[0043] 模擬控制電路125接收模擬參考電壓122。模擬控制電路125(諸如模擬補償器電 路)使用模擬參考電壓122作為基礎W生成輸出電壓190。例如，基于在電源100的反饋路徑 上接收到的輸出電壓190與模擬參考電壓122的比較，模擬控制電路125產生輸出信號134 (控制信號）。信號發生器電路135接著使用輸出信號134作為基礎W控制開關150和160的設 置。
[0044] 因此，基于接收到的輸入(諸如命令信號110、輸出電壓190的反饋等），控制器140 輸出一個或多個控制信號W將控制開關150 (例如，高側開關)和同步開關160 (例如，低側開 關)控制成0N/0FF (導通/關斷)和0FF/0N(關斷/導通)狀態。
[0045] 更具體地，在0N/0FF狀態期間，控制器140的信號發生器電路135將適當的信號輸 出至驅動電路裝置110-1W將控制開關150激活至ON狀態;信號發生器電路135將適當的信 號輸出至驅動電路裝置110-2W將同步開關160去激活至OFF狀態。
[0046] 相反地，在0FF/0N狀態期間，控制器140的信號發生器電路135將信號輸出至驅動 電路裝置110-1W將控制開關150去激活至OFF狀態;控制器140的信號發生器電路135將信 號輸出至驅動電路裝置110-2W將同步開關160激活至ON狀態。
[0047] 憑借控制開關150和同步開關160的在不同時間在0N/0FF狀態與0FF/0N狀態之間 的切換，控制器140產生輸出電壓190給功率負載118。
[0048] 一般情況下，在0N/0FF狀態期間，當控制開關150憑借由控制器140生成的相應的 一個或多個控制信號而被變成接通(即，被激活）（而同步開關160關斷)時，經過電感器資源 144的電流基于由電壓源120(諸如12VDC源)與電感器資源144之間的控制開關150所提供的 高傳導路徑而增加。
[0049] 相反地，在0FF/0N狀態期間，當同步開關160憑借由控制器140生成的控制信號而 被接通（即，被激活）（而控制開關150關斷）時，經過電感器資源144的電流基于由電感器資 源144與所示的接地之間的同步開關160所提供的高傳導路徑而減小。
[0050] 如先前所討論的，基于控制開關150和同步開關160的開關，控制器140將輸出電壓 190調節至對于功率負載118的期望的幅值或范圍。
[0051] 值得注意的是，電源100可W包括多個相。多個相中的每一個可W類似于圖1中示 出的示例相。在運樣的實施例中，控制器140對相的組合進行操作W使輸出電壓190維持在 對于功率負載118的期望的范圍內。相可W相對于彼此同相或異相地操作。
[0052] 各相可W包括如先前所討論的相應的高側開關電路和低側開關電路。為了將相應 的相去激活，相控制器140可W將相應的相的高側開關電路裝置和低側開關電路裝置兩者 設置成OFF狀態。當斷開或被去激活時，相應的相不會對產生電流給負載118供電做出貢獻。
[0053] 在某些情形中，控制器140或其他合適的資源可W取決于由負載118所消耗的電流 的量來選擇多少相激活。例如，當負載118消耗相對大量的電流時，控制器140可W激活多個 相W給負載118供電。當負載118消耗相對少量的電流時，控制器140可W激活單個相W給負 載118供電。
[0054] 圖2是圖示出根據本文中的實施例的具有與被布置在電源控制電路的反饋路徑中 的模擬濾波器電路裝置的濾波器屬性基本上匹配的濾波器屬性的數字預濾波器的更特定 的細節的示例圖。
[0055] 如示出的，并且如先前所討論的，混合開關電源電路200包括數字電路和模擬電路 W控制輸出電壓190的幅值。
[0056] 數字電路包括具有與存在于模擬控制電路125中的模擬濾波器電路裝置127(模擬 濾波器電路裝置127-1和模擬濾波器電路裝置127-2)的濾波器設置屬性相同地匹配或基本 上匹配的濾波器設置屬性(如配置設置116所指定的）的數字預濾波器115。
[0057]數字預濾波器115的參數(諸如配置設置116)可W被存儲在任何合適的位置中。在 一個實施例中，混合開關電源電路200包括可配置的多比特存儲寄存器W存儲數字預濾波 器115的配置設置116(屬性）。實施數字預濾波器115的數字電路可W包括一個或多個處理 資源W訪問可配置的寄存器W實施數字預濾波器115。
[005引在操作期間，如先前所討論的，數字預濾波器115接收指示如何控制輸出電壓190 的幅值的命令信號110。命令信號110通過數字預濾波器115W產生(濾波后的）數字參考電 壓117。數模轉換器電路120將接收到的數字參考電壓117轉換成對應的模擬參考電壓122 (即，接收到的命令信號110的濾波后的再現）。
[0059] 如進一步示出的，如本文中所描述的模擬控制電路125接收并使用數字預濾波后 的模擬參考電壓122作為基礎W控制由混合電源電路所產生的輸出電壓190的幅值。
[0060] 根據進一步的實施例，模擬控制電路125(諸如補償器電路)包括放大器電路裝置 132。在該示例實施例中，放大器電路裝置132包括反相輸入(-)和非反相輸入(+ )。放大器電 路裝置132的非反相輸入接收來自數模轉換器電路120的模擬參考電壓122。放大器電路裝 置132的反相輸入接收輸出電壓190的經過被布置在混合開關電源電路200的反饋回路210 (諸如模擬控制回路）中的模擬濾波器電路裝置127的反饋。
[0061] 在操作期間，基于在反相和非反相輸入處接收到的輸入，放大器電路裝置132產生 控制信號134(即，輸出信號）。在該示例實施例中，脈沖寬度調制器控制電路135接收控制信 號134,并基于控制信號134,產生指示其中用W控制控制開關150和同步開關160的開關的 占空比(d)的控制信號136。
[0062] 需要注意的是，數字預濾波器115可W被配置成W與模擬濾波器電路裝置127對輸 出電壓190的反饋進行濾波相同地的或基本上類似的方式對命令信號110進行濾波。如示出 的，模擬濾波器電路裝置127-1包括電阻器與電容器的串聯和并聯的組合;模擬濾波器電路 裝置127-2包括電容器與電阻器的串聯和并聯的組合。模擬濾波器電路裝置127的電阻器與 電容器的設置控制著模擬濾波器電路裝置127的濾波器屬性。
[0063] 例如，如示出的，模擬濾波器電路裝置127-1用阻抗Zf表示;模擬濾波器電路裝置 127-2用阻抗Zc表示。經過反饋回路210被反饋的輸出電壓190通過阻抗Zf (模擬濾波器電路 裝置127-1)和阻抗Zc(模擬濾波器電路裝置127-2)的串聯連接被濾波。在一個實施例中，數 字預濾波器115包括與模擬濾波器電路裝置127中的電阻器和電容器的數值匹配的Zf和Zc 的串聯組合。
[0064] 在一個實施例中，如果適當數量的配置寄存器可用于存儲系數(諸如多達5個或更 多的濾波器系數），則數字預濾波器115的全階(諸如=階)再現可W被實施W提供減少輸出 電壓190上的過沖/下沖的最高量。
[0065] 圖3是圖示出根據本文中的實施例的全階數字預濾波器的示例圖。
[0066] 在該示例實施例中，如圖3所示，配置設置116指定濾波器設置具有與存在于模擬 濾波器電路裝置127中的相同數量的極點和零點。在運樣的情形中，數字預濾波器115的全 階再現變成：
[0067]
[0068] 圖4是圖示出根據本文中的實施例的實施全階數字預濾波器W減少過沖/下沖的 理論結果的示例圖。
[0069] 如示出的，定時圖400-1指示接收到的命令信號110如何在0與1毫秒之間隨時間斜 坡上升。因為數字預濾波器115具有與模擬濾波器電路裝置127中的那些相同地或基本上匹 配的極點和零點，所W模擬控制電路125產生如下輸出信號134:使得在輸出電壓190上有基 本上很少的或沒有過沖（即，小于1%或10毫伏的過沖）。換言之，輸出電壓190未過沖1.0V。
[0070] 因此，本文中的實施例相對于常規技術是有用的。例如，與常規技術相比，在使用 了數字預濾波器115的數字域中的參考電壓(命令信號）的預濾波減少或基本上消除了輸出 電壓190的在其中命令信號的幅值隨時間變化的狀況期間的過沖(或者如果命令信號110斜 坡下降的話是下沖）。
[0071] 圖5是圖示出根據本文中的實施例的降階數字預濾波器的示例圖。如先前所討論 的，數字預濾波器115可W被配置成與模擬濾波器電路裝置127的階數相比的降階濾波器。 在運樣的情形中，數字預濾波器115具有與如上面所討論的全階預濾波器相比的較少的極 點和零點。然而，即使濾波器是降階的，數字預濾波器115也表示模擬濾波器電路裝置127的 接近匹配的近似而，而不是如上面所討論的更加精確。將數字預濾波器115實施為近似模擬 濾波器電路裝置127的屬性的降階濾波器是有用的，因為它要求較少的存儲資源（W存儲與 數字預濾波器115相關聯的系數）W及要求較少的數字信號處理功率來實施。運使得期望在 具有有限處理和/或存儲能力的應用中使用數字預濾波器115的降階再現。在一個實施例 中，如本文中所描述的全階濾波器是被降低至一階濾波器或二階濾波器的=階濾波器。
[0072] 在該示例實施例中，假定感興趣的上升時間是1毫秒。運對應于大約350Hz的感興 趣的近似帶寬。在運樣的情形中，Zc降低至如示出的Zcr。W類似的方式，Zf降低至Rf2。取代 全階預濾淋黑7。/「7。+7".巧5由的獄爭麗濾淋黑11 5的降階的、近似的再現變成：
[0073]
[0074] 圖6是圖示出根據本文中的實施例的使用降階數字預濾波器(如圖5中所描述的） W減少過沖/下沖的理論結果的示例圖。
[0075] 如示出的，定時圖600-1指示命令信號110如何在0與1毫秒之間隨時間斜坡上升。 因為降階數字預濾波器115(即使它具有與全階相比較少的極點和零點）與模擬濾波器電路 裝置127中的那些近似地和基本上匹配，所W模擬控制電路125產生輸出信號134,使得在輸 出電壓轉變期間在1.0伏特W上存在輸出電壓190的諸如17毫伏（即，小于5%的過沖)等的 相對少量的過沖。
[0076] 因此，降階數字預濾波器115的使用相對于常規技術是有用的。例如，與常規技術 相比，在數字域中使用降階數字預濾波器115對參考電壓(命令信號）的降階預濾波比全階 再現更容易實施并且提供了輸出電壓190的在其中命令信號的幅值隨時間變化的狀況期間 的減少的過沖(或者如果命令信號110斜坡下降的話是下沖）。
[0077] 為了比較的目的，圖7是圖示出沒有使用如本文中所描述的數字預濾波器的情況 下發生的過沖狀況的發生的示例圖。例如，定時圖700-1圖示出在沒有使用數字預濾波器 115的情況下饋送至放大器電路裝置132的非反相輸入內的命令信號110。在運樣的情形中， 未濾波的命令信號110變成參考信號。如示出的，數字預濾波器115的缺乏和命令信號110 (模擬參考信號）的未濾波版本的到放大器電路裝置132的非反相輸入內的輸入導致輸出電 壓190上的顯著過沖(諸如11%的過沖）。
[0078] 作為其中沒有數字預濾波器115的示例，當命令信號110如定時圖700-1中所示在 一個毫秒內被從0.0 V斜坡變化至1. OV時，輸出電壓190的幅值W110毫伏過沖1. OV，達11 % (IlOmV/1000 mV)的過沖。
[0079] 于是，與常規電路相比，如先前所討論的數字預濾波器115的包括和使用提供了輸 出電壓190的在其中參考電壓(命令信號110)隨時間改變的狀況期間的過沖/下沖的顯著減 少。
[0080] 圖8是根據本文中的實施例的用于實施與電源控制電路裝置相關聯的操作中的任 何操作的計算機系統的示例方框圖。在一個實施例中，控制器140包括計算機系統900W執 行與數字預濾波器115或如本文中所討論的其他數字電路裝置相關聯的操作。
[0081] 如示出的，本示例的計算機系統900包括互連911，其將數字信息可被存儲在其中 且在其中被檢索的諸如非瞬態類型的介質（即，任何類型的硬件存儲介質)等的計算機可讀 存儲介質912、處理器913(例如，數字信號處理器）、1/0接口 914和通信接口 917禪合。
[0082] I/O接口 914提供了至諸如遠程存儲資源999等的資源的連接性。
[0083] 計算機可讀存儲介質912可W是諸如存儲器、光學存儲、硬盤驅動器、軟盤等的任 何硬件存儲設備或系統。在一個實施例中，計算機可讀存儲介質912存儲指令和/或數據。
[0084] 通信接口 917使得計算機系統900和處理器913能夠諸如跨越網絡190等與其他資 源通信。I/O接口 914使得處理器913能夠訪問資源庫999中的數據。
[0085] 如示出的，計算機可讀存儲介質912利用由處理器913執行的數字預濾波器應用 115-1(例如，軟件、固件等)被編碼。數字預濾波器應用115-1可W被配置成包括指令W實施 如本文中所討論的操作中的任何操作。
[0086] 在一個實施例的操作期間，處理器913憑借互連911的使用訪問計算機可讀存儲介 質912, W便啟動、運行、執行、解譯或W其他方式執行與存儲在計算機可讀存儲介質912上 的數字預濾波器應用115-1相關聯的指令。
[0087] 數字預濾波器應用115-1的執行產生了諸如在處理器913中的數字預濾波器處理 115-2等的處理功能。換言之，與處理器913相關聯的數字預濾波器處理115-2表示著計算機 系統700中的執行處理器913內或上的數字預濾波應用115-1的一個或多個方面。
[0088] 圖9是圖示出根據本文中的實施例的示例方法的流程圖900。值得注意的是，相對 于如上面所討論的概念將有一些重復。
[0089] 在處理塊910中，控制器140的數字部分接收命令信號100,命令信號100指示其中 用W控制電源100的輸出電壓190的幅值的設置。
[0090] 在處理塊920中，控制器140的數字部分使命令信號110通過數字預濾波器115W將 接收到的命令信號110轉換成數字參考電壓117。在一個示例中，數字預濾波器115的濾波設 置與模擬控制電路125中的模擬濾波器電路裝置127的濾波器設置基本上匹配。
[0091] 在處理塊930中，數模轉換器120將數字參考電壓117轉換成模擬參考電壓122。
[0092] 在處理塊940中，數模轉換器120將所生成的模擬參考電壓122輸出至模擬控制電 路裝置122。
[0093] 在處理塊950中，模擬控制電路125的放大器電路裝置132基于模擬參考電壓122和 輸出電壓190的經過模擬濾波器電路裝置127的反饋來控制輸出電壓190的生成。
[0094] 在子處理塊960中，放大器電路裝置132在其反相輸入(-)上接收輸出電壓190的經 過模擬濾波器電路裝置127的反饋。
[00M]在子處理塊970中，放大器電路裝置132在其非反相輸入(+ )上接收數字參考電壓 122。
[0096] 在子處理塊980中，放大器電路裝置132將控制信號134(輸出信號)輸出至PWM控制 電路135。在一個實施例中，輸出信號134控制著將電源100中的開關激活/去激活的占空比 d，W產生在由接收到的命令信號110所指定的期望的幅值內的輸出電壓190。
[0097] 再次值得注意的是，如本文中所描述的數字預濾波器將很好地適合于在電源應用 中的使用并減少了的輸出電壓的在其中對應的參考電壓隨時間變化的狀況期間過沖/下 沖。然而，應該注意的是，本文中的實施例不限于在運樣的應用中使用并且本文中所討論的 技術也很好地適合于在其他應用中的使用。
[0098] 基于運里所闡述的描述，很多具體細節已被闡述W提供所要求保護的主題的全面 理解。然而，本領域技術人員應將理解到的是，所要求保護的主題可W在沒有運些具體細節 的情況下實踐。在其他情形中，普通技術人員所公知的方法、裝置、系統等未詳細描述W便 不模糊所要求保護的主題。詳細描述中的一些部分已經在關于被存儲在諸如計算機存儲器 等的計算系統存儲器內的數據比特或二進制數據信號的操作的算法或符號表示方面被呈 現出。運些算法描述或表示是數據處理領域的普通技術人員用W將他們的工作的實質傳達 給本領域其他技術人員所使用的技術的示例。如本文中并且一般所描述的算法被認為是導 致期望的結果的操作或類似處理的自相一致的序列。在該上下文中，操作或處理牽設到物 理量的物理操縱。典型地，盡管不一定，但運樣的量可W采取能夠被存儲、傳輸、組合、比較 或W其他方式操縱的電或磁信號的形式。有時、主要是出于通用的原因方便的是將運樣的 信號稱為比特、數據、數值、元素、信號、字符、項、數目、數字或類似的。然而，應該理解的是， 運些及類似術語中的所有都與適當的物理量相關聯并且僅僅是方便的標記。除非另有特別 聲明，否則如從W下討論顯而易見的，應該領會的是：貫穿該說明書討論使用諸如"處理"、 "計算"、"計算出"、"確定"或類似物等的術語是指諸如計算機或類似電子計算設備等的計 算平臺的對被表示為在計算平臺的存儲器、寄存器或其他信息存儲設備、傳送設備或顯示 設備內的物理電子量或磁量的數據進行操縱或變換的動作或處理。
[0099] 雖然參照其優選和總結實施例特別地示出并描述了該發明，但是本領域技術人員 應該理解的是，可W在運里做出形式和細節上的各種改變而不脫離如隨附權利要求所限定 的本申請的精神和范圍。運樣的變化意在由該本申請的范圍覆蓋。運樣，本申請的實施例的 前述描述不意在限制性的。而是，針對發明的任何限制被呈現在W下權利要求中。
【主權項】
1. 一種混合開關電源電路，包括： 數字電路，所述數字電路使接收到的命令信號通過數字預濾波器以產生數字參考電 壓，所述數字預濾波器與模擬控制電路中的模擬濾波器電路裝置基本上匹配； 數模轉換器電路，用以將所述數字參考電壓轉換成模擬參考電壓；以及 所述模擬控制電路，基于所述模擬參考電壓和所述混合開關電源電路的輸出電壓的經 過所述模擬濾波器電路裝置的反饋來控制所述輸出電壓的生成。2. 如權利要求1所述的混合開關電源電路，其中所述接收到的命令信號指示其中用以 控制所述輸出電壓的幅值的設置，所述數字預濾波器以與所述模擬濾波器電路裝置對所述 輸出電壓的所述反饋進行濾波的基本上類似的方式對所述命令信號進行濾波。3. 如權利要求1所述的混合開關電源電路，其中所述模擬濾波器電路裝置駐留在所述 混合開關電源電路的模擬控制回路中。4. 如權利要求1所述的混合開關電源電路，其中所述模擬控制電路包括： 放大器，所述放大器具有反相輸入和非反相輸入，所述放大器產生控制著經由電感器 生成所述輸出電壓的電源開關的開關的命令信號。5. 如權利要求4所述的混合開關電源電路，其中所述放大器的所述非反相輸入接收來 自所述數模轉換器電路的所述模擬參考電壓；以及 其中所述放大器的所述反相輸入接收所述輸入電壓的經過所述模擬濾波器電路裝置 的所述反饋。6. 如權利要求1所述的混合開關電源電路，其中所述數字預濾波器與所述模擬濾波器 電路裝置的階數相比是降階濾波器，所述數字預濾波器表示所述模擬濾波器電路裝置的近 似。7. 如權利要求1所述的混合開關電源電路，其中使用所述數字預濾波器對所述命令信 號的濾波減少了所述輸出電壓的在其中所述命令信號的幅值隨時間變化的狀況期間的過 沖/下沖。8. 如權利要求1所述的混合開關電源電路，進一步包括： 可配置的寄存器，所述可配置的寄存器存儲所述數字預濾波器的屬性，所述數字電路 包括用以訪問所述可配置的寄存器以實施所述數字預濾波器的處理器。9. 如權利要求1所述的混合開關電源電路，其中所述數字預濾波器具有與所述模擬濾 波器電路裝置相同的階數并且基本上匹配所述模擬濾波器電路裝置。10. 如權利要求1所述的混合開關電源電路，進一步包括： 控制開關； 同步開關;和 脈沖寬度調制器資源，所述脈沖寬度調制器資源基于由所述模擬控制電路產生的控制 信號而產生脈沖寬度控制信號，所述脈沖寬度控制信號控制所述控制開關和所述同步開關 的在導通狀態與關斷狀態之間的切換，以產生與由所述數字參考電壓所指定的幅值一致的 所述輸出電壓。11. 一種方法，包括： 接收命令ig號； 使所述命令信號通過數字預濾波器以將接收到的所述命令信號轉換成數字參考電壓， 所述數字預濾波器的濾波器設置與模擬控制電路的模擬濾波器電路裝置的濾波器設置基 本上匹配； 將所述數字參考電壓轉換成模擬參考電壓;和 基于所述模擬參考電壓和輸出電壓的經過所述模擬濾波器電路裝置的反饋來控制所 述輸出電壓的生成。12. 如權利要求11所述的方法，其中基于所述模擬參考電壓和所述輸出電壓的經過所 述模擬濾波器電路裝置的所述反饋來控制所述輸出電壓的生成包括： 將在經過所述模擬濾波器電路裝置的反饋路徑上接收到的所述輸出電壓與所述模擬 參考電壓之間的差放大。13. 如權利要求12所述的方法，其中將所述差放大包括： 在放大器的反相輸入上接收所述輸出電壓的經過所述模擬濾波器電路裝置的所述反 饋； 在所述放大器的非反相輸入上接收數字參考電壓；以及 從所述放大器輸出輸出信號，所述輸出信號控制著所述電源電路中的開關的設置以產 生處于由接收到的所述命令信號所指定的期望的幅值的所述輸出電壓。14. 如權利要求11所述的方法，其中所述命令信號指示其中用以控制所述輸出電壓的 幅值的設置，所述數字預濾波器以與所述模擬濾波器電路裝置對所述輸出電壓的所述反饋 進行濾波的基本上類似的方式對所述命令信號進行濾波。15. 如權利要求11所述的方法，其中使用所述數字預濾波器對所述命令信號的濾波減 少了所述輸出電壓的在其中所述命令信號的幅值隨時間變化的狀況期間的過沖/下沖。16. 如權利要求11所述的方法，進一步包括： 將所述數字預濾波器的屬性存儲在寄存器中；和 訪問所述寄存器以實施所述數字預濾波器。17. 如權利要求16所述的方法，其中所述數字預濾波器具有與所述模擬濾波器電路裝 置相同的濾波器階數。18. 如權利要求11所述的方法，其中所述數字預濾波器與所述模擬濾波器電路裝置的 階數相比是降階濾波器。19. 如權利要求11所述的方法，其中基于所述模擬參考電壓和所述輸出電壓的經過所 述模擬濾波器電路裝置的所述反饋的組合來控制所述輸出電壓的生成包括： 產生輸出信號，所述輸出信號控制著控制開關和同步開關的在導通狀態與關斷狀態之 間的切換，以產生與由數字預濾波后的所述模擬參考電壓所指定的幅值一致的所述輸出電 壓。20. -種具有存儲于其上的指令的計算機可讀存儲硬件，所述指令在由計算機處理器 硬件執行時引起所述計算機處理器硬件執行以下操作： 接收命令信號； 實施數字預濾波器以將接收到的所述命令信號轉換成數字參考電壓，所述數字預濾波 器的屬性與模擬電源控制電路的反饋路徑中的模擬濾波器電路裝置的濾波器屬性基本上 匹配；以及 將所述數字參考電壓輸出至將所述數字參考電壓轉換成模擬參考電壓的數模轉換器 電路，所述模擬參考電壓被輸入至所述模擬電源控制電路以控制所述輸出電壓的生成。
【文檔編號】H02M1/12GK105939099SQ201610099469
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年2月23日
【發明人】S·賈亞萬特, V·斯里尼瓦斯, P·帕托, R·T·卡羅爾
【申請人】英飛凌科技美國公司