專(zhuān)利名稱(chēng)：具有自適應(yīng)電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控制電路及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換器(Power Converter)，且特別涉及一種具有自適應(yīng)電 壓位置(Adaptive Voltage Position，簡(jiǎn)稱(chēng)AVP)控制的電源轉(zhuǎn)換器控制電路及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體科技的快速演進(jìn)，使得例如電腦及其周邊數(shù)字產(chǎn)品等也日益地更 新。在電腦及其周邊數(shù)字產(chǎn)品的應(yīng)用集成電路antegrated Circuit，簡(jiǎn)稱(chēng)IC)中，由于 半導(dǎo)體工藝的快速變化，造成集成電路電源的更多樣化需求，以致應(yīng)用如升壓器(Boost Converter)、降壓器(Buck Converter)等各種不同電源轉(zhuǎn)換器所組合的脈寬調(diào)變穩(wěn)壓器， 來(lái)達(dá)成各種集成電路的不同電源需求，也成為能否提供多樣化數(shù)字產(chǎn)品的極重要因素之ο近年來(lái)，電源轉(zhuǎn)換器的輕載效率越來(lái)越受到重視，以中央處理器(Central Processing Unit，簡(jiǎn)稱(chēng)CPU)的電源而言，自適應(yīng)電壓位置控制技術(shù)已廣泛的運(yùn)用在電壓調(diào) 節(jié)器模塊(Voltage Regulator Module，簡(jiǎn)稱(chēng)VRM)中。下列即為幾個(gè)有關(guān)如何設(shè)計(jì)自適應(yīng) 電壓位置控制方法的文獻(xiàn)[l]Kaiwei Yao, Ming Xu, Yu Meng and Fred C. Lee, "Design Consideration for VRM Transient Response Based on the Output Impedence，，，IEEE Trans. Power Electron.，vol. 18，no. 6，pp. 1270-1277，Nov. 2003.[2]Martin Lee,Dan Chen,Kevin Huang，Chih Wen Liu,Ben Tai，“Modeling and Design for Novel Adaptive Voltage Position (AVP) Scheme for Multiphase VRMs,"IEEE Trans. Power Electron.，vol. 23，no. 4，pp. 1733-1742，Jul. 2008.[3]Ching-Jan Chen，Dan Chen，Martin Lee，Eddie Kuo-Lung TsengZiDesign and Modeling of a Novel High-Gain Peak Current Control Scheme to achieve Adaptive Voltage Positioning for DC Power Converters，，，PESC 2008.[4]Jian Rong Huang，Sophia Chien-Hui Wang，Chia Jung Lee，Eddie Kuo-Lung Tseng，Dan Chen, "Native AVP Control Method for Constant Output Impedance of DC Power Converters,"in Proc. IEEE Power Electronics Specialists Conference·，2007， pp. 2023 2028[5]K. Yao, Y. Ren, J. Sun，K. Lee, M. Xu, J. Zhou，and F. C. Lee, "Adaptive voltage position design for voltage regulators，，，in Proc. IEEEApplied Power Electronics Conf.，2004，Vol. 1，pp. 272—278.另外，為了讓效率更加的提高，如

圖1所示的可變負(fù)載線(xiàn)(Variable Load Line, 簡(jiǎn)稱(chēng)VLL)的觀(guān)念也被提出來(lái)。可變負(fù)載線(xiàn)就是在多相轉(zhuǎn)換器(Multi-phase Converter) 中，在輕載時(shí)只使用一個(gè)相的轉(zhuǎn)換器運(yùn)作，當(dāng)重載時(shí)才使用多相轉(zhuǎn)換器運(yùn)作，以提高輕載時(shí)的效率。其中，無(wú)論是一個(gè)相或是多相的操作，其輸出電壓的最大值與最小值均保持相同。例如，圖1中，負(fù)載線(xiàn)11為負(fù)載電流由0至20A時(shí)，使用一個(gè)相的轉(zhuǎn)換器運(yùn)作的曲 線(xiàn)，負(fù)載線(xiàn)12為負(fù)載電流由0至40A時(shí)，使用兩個(gè)相的轉(zhuǎn)換器運(yùn)作的曲線(xiàn)，負(fù)載線(xiàn)13為負(fù) 載電流由0至60A時(shí)，使用三個(gè)相的轉(zhuǎn)換器運(yùn)作的曲線(xiàn)，負(fù)載線(xiàn)14則為負(fù)載電流由0至80A 時(shí)，使用四個(gè)相的轉(zhuǎn)換器運(yùn)作的曲線(xiàn)，在這些負(fù)載線(xiàn)11、12、13與14中，其輸出電壓的最大 值Vmax與最小值Vmin均保持相同。前述文獻(xiàn)提出的具有自適應(yīng)電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器的控制方法，均為模擬 控制器的設(shè)計(jì)，雖然可以達(dá)成負(fù)載電流增加時(shí)輸出電壓降低的負(fù)負(fù)載線(xiàn)(Negative Load Line)的具有自適應(yīng)電壓位置控制功能，但并未能提供負(fù)載電流增加時(shí)輸出電壓也提高的 正負(fù)載線(xiàn)(Positive Load Line)控制功能。此外，所能提供的電源轉(zhuǎn)換器負(fù)載線(xiàn)也因?yàn)槭?固定不變，而無(wú)法提供因應(yīng)多相轉(zhuǎn)換器運(yùn)作所需的可變負(fù)載線(xiàn)功能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種具有自適應(yīng)電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控制 電路及其控制方法，其可在不需復(fù)雜運(yùn)算的情況下，容易地實(shí)現(xiàn)負(fù)負(fù)載線(xiàn)或正負(fù)載線(xiàn)控制 功能、以及多相轉(zhuǎn)換器運(yùn)作所需的可變負(fù)載線(xiàn)功能。為達(dá)上述及其他目的，本發(fā)明提供一種具有自適應(yīng)電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控 制電路及其控制方法，可適用于產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)，來(lái)控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開(kāi)關(guān)的啟閉， 此電源轉(zhuǎn)換器控制電路包括分別用以執(zhí)行電源轉(zhuǎn)換器控制方法步驟的第一加法器、數(shù)字補(bǔ) 償器以及脈寬調(diào)變電路。其中，第一加法器用以接收電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與輸出參考電壓，并取得輸 出電壓與輸出參考電壓間的輸出電壓差值；數(shù)字補(bǔ)償器具有ζ轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)(z-domain transfer function)，用以參考前述的輸出電壓差值來(lái)產(chǎn)生脈寬控制信號(hào)，并以調(diào)整Z轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最低效位，來(lái)通過(guò)脈寬控制信號(hào)的控制而達(dá)成電源轉(zhuǎn)換器的例如是 正負(fù)載線(xiàn)、負(fù)負(fù)載線(xiàn)或可變負(fù)載線(xiàn)功能；而脈寬調(diào)變電路則用以接受脈寬控制信號(hào)的控制 而產(chǎn)生控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開(kāi)關(guān)啟閉的脈寬調(diào)變信號(hào)。在一實(shí)施例中，此電源轉(zhuǎn)換器控制電路還包括第二加法器、前饋控制電路及第三 加法器。其中，第二加法器用以接收電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與輸入?yún)⒖茧妷?，并取得輸入?壓與輸入?yún)⒖茧妷洪g的輸入電壓差值；前饋控制電路用以參考輸入電壓差值而產(chǎn)生補(bǔ)償電 壓；第三加法器則用以接收補(bǔ)償電壓與電源轉(zhuǎn)換器的標(biāo)準(zhǔn)參考電壓，并計(jì)算補(bǔ)償電壓與標(biāo) 準(zhǔn)參考電壓之和，進(jìn)而產(chǎn)生前述的輸出參考電壓。在一實(shí)施例中，此電源轉(zhuǎn)換器控制電路的Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)為
權(quán)利要求
1.一種具有自適應(yīng)電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，適用于產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)， 以控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開(kāi)關(guān)的啟閉，包括第一加法器，用以接收所述電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與輸出參考電壓，以取得所述輸出 電壓與所述輸出參考電壓間的輸出電壓差值；數(shù)字補(bǔ)償器，具有Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)，用以參考所述輸出電壓差值來(lái)產(chǎn)生脈寬控制信號(hào)， 并以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最低效位，來(lái)通過(guò)所述脈寬控制信號(hào)的控制， 而達(dá)成所述電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載線(xiàn)功能；以及脈寬調(diào)變電路，用以接受所述脈寬控制信號(hào)的控制而產(chǎn)生所述脈寬調(diào)變信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，還包括第二加法器，用以接收所述電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與輸入?yún)⒖茧妷?，以取得所述輸?電壓與所述輸入?yún)⒖茧妷洪g的輸入電壓差值；前饋控制電路，用以參考所述輸入電壓差值而產(chǎn)生補(bǔ)償電壓；以及 第三加法器，用以接收所述補(bǔ)償電壓與所述電源轉(zhuǎn)換器的標(biāo)準(zhǔn)參考電壓，以計(jì)算所述 補(bǔ)償電壓與所述標(biāo)準(zhǔn)參考電壓之和，進(jìn)而產(chǎn)生所述輸出參考電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，其中，所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)為CompD(z) = in-而調(diào)整的所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)％的最低效位數(shù)為分‘=1 ,母系數(shù)％的表示浮點(diǎn)數(shù)的4個(gè)最低效位。
4.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母 系數(shù)的最低效位，來(lái)達(dá)成所述電源轉(zhuǎn)換器的正負(fù)載線(xiàn)功能。
5.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母 系數(shù)的最低效位，來(lái)達(dá)成所述電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)負(fù)載線(xiàn)功能。
6.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換器控制電路，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母 系數(shù)的最低效位，來(lái)達(dá)成所述電源轉(zhuǎn)換器的可變負(fù)載線(xiàn)功能。
7.一種具有自適應(yīng)電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控制方法，適用于產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號(hào)， 以控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開(kāi)關(guān)的啟閉，包括下列步驟取得所述電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與輸出參考電壓間的輸出電壓差值； 參考Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)將所述輸出電壓差值輸出為脈寬控制信號(hào)，并以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn) 換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最低效位，來(lái)通過(guò)所述脈寬控制信號(hào)的控制，而達(dá)成所述電源轉(zhuǎn) 換器的負(fù)載線(xiàn)功能；以及依據(jù)所述脈寬控制信號(hào)的控制而產(chǎn)生所述脈寬調(diào)變信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的控制方法，還包括下列步驟取得所述電源轉(zhuǎn)換器的輸入電壓與輸入?yún)⒖茧妷洪g的輸入電壓差值； 參考所述輸入電壓差值而產(chǎn)生補(bǔ)償電壓；以及計(jì)算所述補(bǔ)償電壓與所述電源轉(zhuǎn)換器的標(biāo)準(zhǔn)參考電壓之和，進(jìn)而產(chǎn)生所述輸出參考電壓。
9.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)為
10.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最 低效位，來(lái)達(dá)成所述電源轉(zhuǎn)換器的正負(fù)載線(xiàn)功能。
11.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最 低效位，來(lái)達(dá)成所述電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)負(fù)載線(xiàn)功能。
12.如權(quán)利要求7所述的控制方法，其中，以調(diào)整所述Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最 低效位，來(lái)達(dá)成所述電源轉(zhuǎn)換器的可變負(fù)載線(xiàn)功能。
全文摘要
一種具有自適應(yīng)電壓位置控制的電源轉(zhuǎn)換器控制電路及其控制方法，以加法器來(lái)取得輸出電壓與輸出參考電壓間的輸出電壓差值，以具有Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的數(shù)字補(bǔ)償器來(lái)參考輸出電壓差值而產(chǎn)生脈寬控制信號(hào)，并以調(diào)整Z轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移函數(shù)的分母系數(shù)的最低效位，來(lái)達(dá)成電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載線(xiàn)功能，再以脈寬控制信號(hào)來(lái)控制脈寬調(diào)變電路而產(chǎn)生控制電源轉(zhuǎn)換器的功率開(kāi)關(guān)啟閉的脈寬調(diào)變信號(hào)。因此，可在不需復(fù)雜運(yùn)算的情況下，容易地實(shí)現(xiàn)負(fù)負(fù)載線(xiàn)或正負(fù)載線(xiàn)控制功能、以及多相轉(zhuǎn)換器運(yùn)作所需的可變負(fù)載線(xiàn)功能。
文檔編號(hào)H02M3/157GK102044966SQ20091020734
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月26日
發(fā)明者張煒旭, 林育政, 陳德玉 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司