專利名稱：開關型調節器控制器及其混合模式控制方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件領域。更具體的說，依據本發明的實施例涉及功率調節和控制方法。
背景技術：
電壓調節器，例如直流-直流電壓轉換器，用于給各種不同的電子系統提供穩定 的電壓。低功率設備(如便攜式筆記本、移動電話等)的電池管理更需要高效的直流_直 流轉換器。開關型電壓調節器通過將輸入直流電壓轉換為高頻電壓，然后濾波該高頻電壓 從而獲得直流輸出電壓。更具體的說，開關型調節器包括開關、輸出濾波器和控制器。所述 開關用以將輸入直流電壓源交替性的(如電池)連接和斷開連接到負載(如集成電路)； 所述輸出濾波器，通常包括電感和電容，其連接在輸入電壓源和負載之間，用以對開關輸出 進行濾波，進而提供輸出直流電壓；所述控制器(如脈沖寬度調制器(PWM)，脈沖頻率調制 器等)用以控制開關以保持一相對恒定的直流輸出電壓。傳統的開關型調節器利用跨導放大器或者運算放大器作為誤差放大器以放大輸 出反饋值和基準值之間的差值。為了穩定調節回路，需要設計誤差放大器的傳遞函數以來 滿足通常的功率級傳遞函數的極點和零點。但是，開關型調節器的功率級傳遞函數會隨著 工作狀態而變化(如輸入電壓、輸出電流等)。因此，對于開關型調節器，可以對其誤差放大 器的傳遞函數進行合適的設計以在任何工作狀態下均能獲得較好的穩定裕度，但是這種操 作會導致暫態響應較差。

發明內容
有鑒于此，本發明的目的是提供一種具有快速暫態響應的開關型調節器控制器， 以解決現有技術穩定性能較差，暫態響應較差的問題。依據本發明一優選實施例的開關型調節器控制器包括第一反饋電路，用于檢測開關型調節器的輸出，并與調節參考值進行比較，然后產 生控制信號，所述控制信號用以在所述開關型調節器的穩態狀態時，使所述開關型調節器 的輸出與所述調節參考值相匹配；第二反饋電路，用以檢測所述開關型調節器的輸出和所述調節參考值之間的輸出 誤差，并據此產生調節信號，所述調節信號用以在暫態狀態下調節所述控制信號以提高所 述開關型調節器的暫態響應。依據本發明優選實施例的一種多路輸出開關型調節器包括第一公共反饋電路，其采用分時復用的方式來放大每一輸出端的輸出值和相應的 調節參考值之間的輸出調節誤差，然后在所述分時復用的一預設時間間隔內產生與每一路 輸出端相應的一組控制信號，并且持續至下一檢測周期，所述每一控制信號用以在開關調 節器的穩態狀態時，控制所述開關型調節器使其每一路輸出端輸出與相應的調節參考值相匹配的輸出值；一組第二反饋電路，其與所述多路輸出開關型調節器的輸出端數目相匹配，用以 檢測所述開關型調節器的每一路輸出和所述調節參考值之間的誤差，并據此產生相應的一 調節信號，所述調節信號用以在暫態狀態下調節相應的所述控制信號以提高所述開關型調 節器的暫態響應。依據本發明優選實施例的另一種多路輸出開關型調節器包括分時復用電路，其分別與公共第一反饋電路和公共第二反饋電路連接，用以在不 同的時間區間內，分別將公共第一反饋電路和公共第二反饋電路與對應的輸出端連接；公共第一反饋電路，其采用分時復用的方式以在不同的時間區間內來放大每一輸 出端的輸出值和相應的調節參考值之間的輸出調節誤差，然后在所述分時復用的預設時間 間隔內產生與每一路輸出端相應的一組控制信號，并且持續至下一檢測周期，所述每一控 制信號用以在開關調節器的穩態狀態時，控制所述開關型調節器使其每一路輸出端輸出與 相應的調節參考值相匹配的輸出值；公共第二反饋電路，其采用分時復用的方式以在不同的時間區間內檢測所述開關 型調節器的每一路輸出和所述調節參考值之間的誤差，并據此產生相應的一調節信號，所 述調節信號用以在暫態狀態下調節相應的所述控制信號以提高所述開關型調節器的暫態 響應。依據本發明實施例的一種開關型調節器的控制方法，包括以下步驟(1)使用第一反饋電路放大所述開關型調節器輸出端的輸出值和調節參考值之間 的輸出誤差；(2)產生源自所述放大輸出誤差的控制信號，以獲得所述開關型調節器的穩態狀 態；(3)使用第二反饋電路檢測所述開關型調節器輸出端的輸出值和所述調節參考值 之間的所述輸出誤差；(4)并產生調節信號以在暫態狀態下調節所述控制信號，以提高所述開關型調節 器的暫態響應。依據本發明實施例的一種多路輸出開關型調節器的控制方法，包括以下步驟(1)采用分時復用的方式，將檢測周期劃分為一組時間區間；(2)在相應的時間區間內，使用第一公共反饋電路放大一組輸出端中每一輸出端 的輸出值和相應的調節參考值之間的輸出誤差；(3)根據所述輸出誤差，以在相應的時間區間內產生相應的控制信號，并持續至下 一檢測周期；(4)在穩態狀態時，使用所述每一控制信號以在相應的輸出端產生與相應的調節 參考值匹配的穩定的輸出值。(5)在相應的時間區間內，使用與輸出端相應的第二反饋電路，檢測輸出信號和所 述相應的參考值之間的輸出誤差；(6)在所述相應時間區間內產生源自檢測到的輸出誤差的相應的調節信號，以調 節所述相應的控制信號來提高所述開關型調節器的暫態響應。依據本發明實施例的另一種多路輸出開關型調節器的控制方法，包括以下步驟
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(1)采用分時復用的方式，將檢測周期劃分為一組時間區間；(2)在相應的時間區間內，使用公共第一反饋電路放大一組輸出端中每一輸出端 的輸出值和相應的調節參考值之間的輸出誤差；(3)根據所述輸出誤差，以在相應的時間區間內產生相應的控制信號，并持續至下 一檢測周期；(4)在穩態狀態時，使用所述每一控制信號以在相應的輸出端產生與相應的調節 參考值匹配的穩定的輸出值。(5)在相同的相應時間區間內，使用公共第二反饋電路，檢測輸出信號和所述相應 的參考值之間的輸出誤差；(6)以在所述相應時間區間內產生源自檢測到的輸出誤差的相應的調節信號，以 調節所述相應的控制信號來提高所述開關型調節器的暫態響應。依據本發明的實施例可以方便的實現具有改進的暫態響應的混合控制功率調節 器。優選實施例使用第一反饋控制和第二反饋控制，所述第一反饋控制用于在穩態狀態下 實現穩態和輸出調節。第一反饋控制響應速度相對較慢，調節精度較高。第二反饋控制在 暫態狀態下實現相對較快的響應控制。本發明的上述和其他優點通過以下對優選實施例的 詳細描述顯而易見。


圖1A所示為一示例開關型調節器的原理框圖。圖1B所示為圖1A所示的調節器的一示例工作波形圖。圖2A所示為依據本發明實施例的一示例開關型調節器的原理框圖。圖2B所示為圖2A所示為調節器的一示例工作波形圖，圖2C所示為依據本發明實施例的第一示例非線性電路的原理框圖。圖2D所示為依據本發明實施例的第二示例非線性電路的原理框圖。圖3A所示為依據本發明實施例的具有兩路輸出的一示例調節器的原理框圖。圖3B所示為依據本發明實施例的具有N路輸出的一示例調節器的原理框圖。圖3C所示為依據本發明實施例的一示例公共線性放大器的原理框圖。圖3D所示為依據本發明實施例的具有N路輸出的第二示例調節器的原理框圖。圖4所示為依據本發明實施例的一示例開關型調節器的控制方法流程圖。圖5所示為依據本發明實施例的一示例多路輸出開關型調節器的控制方法的流 程圖。圖6所述為依據本發明實施例的另一示例多路輸出開關型調節器的控制方法的 流程圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的幾個優選實施例進行詳細描述，但本發明并不僅僅限于 這些實施例。本發明涵蓋任何在本發明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方 案。為了使公眾對本發明有徹底的了解，在以下本發明優選實施例中詳細說明了具體的細 節，而對本領域技術人員來說沒有這些細節的描述也可以完全理解本發明。另外，為了避免對本發明的實質造成不必要的混淆，并沒有詳細說明眾所周知的方法、過程、流程、元件和電路等。在本應用中，“電線”、“繞線”、“引線”、“信號”、“導線”和“總線”指的是任何已知的
結構、構造、布局、技術、方法或者過程以用來在物理上把電路中的信號從一個點傳到另一 個點。除另有說明否則使用文本的上下文中，通常情況下，“已知”、“固定”、“給定”、“肯定” 和“預定”指的是一個值另有說明的除外；數量、參數、約束條件、條件、狀態、流程、過程、方 法、實施，或各種組合等在理論上是可變的，但是提前設定后，在后續使用中保持不變。依據本發明的實施例可以方便的實現具有改進的暫態響應的混合控制的功率調 節器。優選實施例具有第一反饋控制和第二反饋控制，所述第一反饋控制用于穩態狀態下 的穩定工作和輸出調節。第一反饋控制響應速度相對較慢，調節精度較高。第二反饋控制 在暫態狀態下實現相對較快的響應控制。進一步，依據本發明的實施例采用誤差放大器以 在穩態狀態下獲得穩定的工作狀態，非線性放大器或者其他的控制回路以在暫態狀態下獲 得較快的響應。以下結合優選實施例從各個方面詳細說明本發明。參考圖1A，示意圖100A所示為一示例開關型調節器的原理框圖。圖1B所示為圖 1A所示的調節器的示例工作波形圖100B。在恒定頻率工作模式時，振蕩器114的時鐘(CLK) 通過R-S觸發器106和邏輯/驅動電路108用于打開上開關(如晶體管MD以此開始一個 開關周期。檢測輸出電壓(如通過電阻分壓網絡札和&)，然后與調節參考值(如VKEF)進 行比較后，再通過誤差放大器(EA)110產生誤差信號VTOMP。所述誤差信號輸入至比較器116 并與檢測電感電流(如通過電流探測器102和電流檢測放大器(CSA)104)和斜坡補償信號 (SLP)的總和進行比較。SLP可以是振蕩器114發生的與CLK相位相同的鋸齒波信號。如 果VSEN，即檢測電感電流和斜坡補償信號的總和，大于誤差信號VOTP，則上開關Ml斷開，整流 器或者同步開關M2導通電流直至下一個時鐘CLK到來。圖1A所示的示例開關型調節器包括功率級、PWM控制/驅動150和反饋控制152。 反饋控制152檢測輸出電壓VOTT，然后與調節參考值電壓VKEF比較以產生誤差信號(如 VC0MP)。VOTP輸入至PWM控制/驅動150以產生功率開關Mi和M2的驅動信號。反饋控制152 包括具有相應的補償網絡的EA110(未在圖中標示)以產生相應的補償來維持反饋回路的 穩定性。但是，功率級傳遞函數跟隨工作狀態的不同而變化，所以僅僅補償設計是不能滿足 最壞狀態時的穩定需求。因此，采用這種類型的控制模式其暫態響應相對較慢。優選實施 例為具有較好的穩定性以及較快的暫態響應的方法和電路。以下詳細說明依據本發明優選實施例的開關型調節器的控制電路結構。依據本發明的一實施例的開關型調節器的控制電路包括第一反饋電路，用于檢測開關型調節器的輸出，并與調節參考值進行比較，然后產 生控制信號，所述控制信號用以在所述開關型調節器的穩態狀態時，使所述開關型調節器 的輸出與所述調節參考值相匹配；第二反饋電路，用以檢測所述開關型調節器的輸出和所述調節參考值之間的輸出 誤差，并據此產生調節信號，所述調節信號用以在暫態狀態下調節所述控制信號以提高所 述開關型調節器的暫態響應。在下述示例中，所述第一反饋電路采用一線性電路(如線性放大器)，所述第二反 饋電路采用非線性電路(如多閾值多比較器)。但是，所述第一反饋電路也可以是具有非線性傳遞函數的非線性電路，所述第二反饋電路也可以是具有線性傳遞函數的線性電路。參考圖2A，示意圖200A所示為依據本發明實施例的一示例開關型調節器的原理 框圖。反饋控制模塊202包括線性電路和非線性電路兩部分，其中線性電路部分為一線性 放大部分(如包括誤差放大器EA208)，用以獲得精確的直流信號或者穩態調節控制，非線 性電路204用以獲得暫態狀態下的快速響應。線性放大器EA208用以放大直流輸出電壓VQUT 和調節參考值VKEF之間的差值以在穩態狀態下獲得精確的和穩定的調節VOT。例如，VEEF的 范圍可以為0. 1V-5V，或者系統中的最大電壓值，包括0. 6V。線性放大部分可以優化來提高 穩定性和調節精度，響應速度可以相對低一些。因此，圖2A所示的線性放大器部分相對容 易設計和實施。例如，簡單的低帶寬積分器也是一種選擇實現方式。對比的，非線性電路204可以包括一些相對較快的子電路以控制負載的暫態狀 態。圖2A所示的特定實施例中，使用了兩個比較器(如254-1和254-2)。當輸出反饋信號 FB低于第一閾值時(如VKEF1)，比較器254-1可以產生一正的輸出，并通過LIM252-1濾波， 然后通過加法電路206與VTOMP相加，即EA208的輸出。VKEF1可以設置為略低于VKEF，例如VKEF 的90% -98%，包括VKEF的97%。這使得控制信號VC0NT來增加功率級的占空比以實現對負 載暫態階躍的快速響應。類似的，當FB大于第二閾值(VKEF2)時，比較器254-2和LIM252-2 強制功率級的占空比減小，以獲得相對較好的輸出響應。VKEF1可以設置為略大于VKEF，例如 VEEF 的 102% -110%,包括 103%。圖2B所示為圖2A所示的調節器的示例工作波形圖200B。在、時刻，輸出負載 從Ii增加到12，導致輸出電壓的下降，這種過程反應在VFB上。線性放大器輸出VOTP反應可 能慢一些，但是比較器254-1產生一正的脈沖VA1來增加占空比，并且通過較強的控制信號 VTONT快速增加VOTT和VFB至穩態數值。在時刻、，VFB在調節范圍內增加。非線性回路逐漸 的停止作用，線性放大器維持穩態狀態調節。這樣的非線性電路204的工作持續時間通過 LIM252-1 控制。類似的，當負載從12下降至1:，比較器254-2和LIM252-2執行非線性調節功能以 通過較強的控制信號VeQNT快速減小VQUT和VFB至穩態狀態。同樣，LIM252-1的輸出(如VA1) 和LIM252-2的輸出(如VA2)通過加法電路250相加以產生調節信號V.。限制電路252可 以是任何合適的接收比較器254輸出的電路(如增益濾波器、持續時間限制器、幅值限制器 或者任何其他合適的限制器等)。進一步，盡管該特定實施例僅僅采用了兩個閾值和兩個比 較器來實現非線性電路，但是任何合適數量(如多于兩個閾值和兩個比較器)均可以用來 進一步加速暫態響應。參考圖2C，所示為依據本發明實施例的第一示例非線性電路的原理框圖204C。這 種方法表征了非線性電路204的數字實現。這里，采樣FB和調節參考值VKEF之間的誤差信號 (如通過跨導放大器260和電阻Rx)，并將其轉換成一數字信號(如通過模數轉換器262)。 數字濾波器264然后接收A/D轉換器262的數字輸出，并來計算調節信號VAW_D。然后，VADJ1 轉換回一模擬信號(如通過數模轉換器266)，將V胃與線性放大輸出相加以提供給PWM控 制。另一種方法，在某些控制結構中，數字信號^^㈣輸入至驅動邏輯(如108)以補充PWM 控制信號，所述PWM控制信號用以控制有源開關(如虬和禮)的占空比。另外，可以通過用 戶界面控制對數字濾波器264進行編程或者重構。參考圖2D，所示為依據本發明實施例的第二示例非線性電路的原理框圖204D。在
9該示例中，非線性電路204可以使用多個放大器實現。放大器290用于放大FB和第一閾值 VEEF1之間的差值以調節控制信號VroNT,然后輸入至PWM控制/驅動模塊150。放大器292用 以放大FB和第二閾值VKEF2之間的差值，以調節控制信號VC0NT并輸入至PWM控制/驅動模 塊150。另外，放大器290和放大器292的輸出通過加法電路294相加以提供調節信號VfflJ。 進一步，任何合適數量的放大器和閾值(如具有不同傳遞函數的多于兩個的放大器和多于 兩個閾值)均可以用來進一步優化穩定性和暫態響應。以下詳細說明依據本發明的優選多路輸出開關調節器的控制結構。在一個實施例中，一種多路輸出開關調節控制器包括第一公共反饋電路，其采用分時復用的方式來放大每一輸出端的輸出值和相應的 調節參考值之間的輸出調節誤差，然后在所述分時復用的一預設時間間隔內產生與每一路 輸出端相應的一組控制信號，并且持續至下一檢測周期，所述每一控制信號用以在開關調 節器的穩態狀態時，控制所述開關型調節器使其每一路輸出端輸出與相應的調節參考值相 匹配的輸出值；一組第二反饋電路，其與所述多路輸出開關型調節器的輸出端數目相匹配，用以 檢測所述開關型調節器的每一路輸出和所述調節參考值之間的誤差，并據此產生相應的一 調節信號，所述調節信號用以在暫態狀態下調節相應的所述控制信號以提高所述開關型調 節器的暫態響應。在下述一些示例中，所述第一反饋電路為一線性電路(如線性放大器)，但是所述 第一反饋電路也可以是非線性電路，如比較器，或者線性和非線性電路的總和。參考圖3A，所示為依據本發明實施例的具有兩路輸出的一示例調節器的原理框圖 300A。這種非線性電路204的特別布置可以有效的提高多路輸出調節器的暫態響應速度， 并且通過共享相對較低的響應電路使得硬件成本最小。在該示例中，0UT1 (如，包括非線性 電路204-1，加法電路206-1，控制有源開關Ml和M2的PWM控制/驅動電路150-1)的輸出 回路，和0UT2 (如，包括非線性電路204-2，加法電路206-2，控制有源開關M12和M22的PWM 控制/驅動電路150-2)，共享一個相對較慢的公共線性放大器回路302以獲得精確和穩定 的直流調節。由于公共的線性放大器302可能會相對較慢，時分多路復用(TDM)(如，通過時分 控制器310)可以通過在不同通道間復用輸入(如，和公共誤差放大器的輸出， 而產生每一路輸出(如，0^\和0肌2)的直流誤差信號(如通過時分控制器310)。例如， 在第一時間區間內，MUX306將跨導放大器304的輸出連接到第一補償電容Ca，通過MUX308 積分FB:和調節參考值VKEF之間的誤差。類似的，MUX306將跨導放大器304的輸出連接到 第二補償電容Ce2，通過MUX308積分FB2*Vkef之間的誤差。每一個補償電容上的電壓(如 Vomh和VTOMP2)用以獲得相應的輸出(如0^\和0肌2)上的合適的穩態調節。在暫態工作狀 態下，非線性電路204檢測相應的輸出電壓，并且調制電壓(如V.i和VAW2)以產生一相對 較快的控制電壓(如VroNT1和VroNT2)以改變相應的功率級的占空比，并獲得較高的輸出暫態 響應。參考圖3B，所示為依據本發明實施例的具有N路輸出的第一示例調節器的原理框 圖300B。該示例調節器包括功率級320 (如有源開關Mi和M2、電感等)，公共線性放大器 302，每一路輸出通道(如OUT” 0UT2. 0UTn)的PWM控制/驅動150和每一通道的非線性電路204。參考圖3C，所示為依據本發明實施例的一示例公共線性放大器的原理框圖302C。 在這樣的多輸出系統中，如果可以允許暫態速度較慢，則使用合適的時分和多路開關
MUX330和MUX334以及誤差放大器EA332以在所有的通道間(如1，2，.....N)分享共用非
線性控制。依據本發明實施例的另一種多路輸出開關型調節器控制器，包括分時復用的電路，其分別與公共第一反饋電路和公共第二反饋電路連接，用以在 不同的時間區間內，分別將公共第一反饋電路和公共第二反饋電路與對應的輸出端連接；公共第一反饋電路，其采用分時復用的方式以在不同的時間區間內來放大每一輸 出端的輸出值和相應的調節參考值之間的輸出調節誤差，然后在所述分時復用的預設時間 間隔內產生與每一路輸出端相應的一組控制信號，并且持續至下一檢測周期，所述每一控 制信號用以在開關調節器的穩態狀態時，控制所述開關型調節器使其每一路輸出端輸出與 相應的調節參考值相匹配的輸出值；公共第二反饋電路，其采用分時復用的方式以在不同的時間區間內檢測所述開關 型調節器的每一路輸出和所述調節參考值之間的誤差，并據此產生相應的一調節信號，所 述調節信號用以在暫態狀態下調節相應的所述控制信號以提高所述開關型調節器的暫態 響應。參考圖3D，所示為依據本發明實施例的第二示例具多路路輸出的調節器的原理框 圖300D。在該示例中，公共模塊350可以包含不同類型的電路。例如，公共反饋控制模塊 340既可以包括線性放大器(如，對直流調節而言)，也可以包括非線性電路(如，針對暫態 /交流工作)。圖3D所示的特殊實施例可以最好的適用于低成本的應用，其中這里由于暫態 響應時間要求不會太嚴格，所示時分多路復用既可以用作直流調節也可以用作交流調節。圖3B和3D所示的實施例中討論的時分電路可以將一個檢測周期分成多個時間區 間，以在一個時間區間內公共子電路作用于一路輸出。所述檢測周期可以為一開關周期，被 分成與輸出通道數量相同數目的時間區間。如果公共子電路在一個開關周期內只作用于一 個輸出通道，則所述檢測周期也可以為多個開關周期。根據應用需要，優選實施例也可以用 其他的方法來劃分檢測周期。以下詳細說明依據本發明實施例的開關型調節器的控制方法。依據本發明一實施例的一種開關型調節器的控制方法，包括以下步驟(1)使用第一反饋電路放大所述開關型調節器輸出端的輸出值和調節參考值之間 的輸出誤差；(2)產生源自所述放大輸出誤差的控制信號，以獲得所述開關型調節器的穩態狀 態；(3)使用第二反饋電路檢測所述開關型調節器輸出端的輸出值和所述調節參考值 之間的所述輸出誤差；(4)并產生調節信號以在暫態狀態下調節所述控制信號，以提高所述開關型調節 器的暫態響應。參考圖4，所示為依據本發明實施例的一示例開關型調節器的控制方法流程圖 400，包括以下的步驟
402 流程開始；404 放大輸出端和調節參考值之間的調節誤差；(例如通過圖2A中所示的誤差放大器208)406 根據經放大后的所述調節誤差產生一控制信號(如VroNT)以獲得穩態工作狀 態。408 使用另一不同的反饋電路檢測調節誤差(408)；(例如，圖2A中所示的非線性電路204)410 產生調節信號(如以調節所述控制信號來獲得暫態工作狀態；412 流程結束。依據本發明一實施例的一種多路輸出開關型調節器的控制方法，包括以下步驟(1)采用分時復用的方式，將檢測周期劃分為一組時間區間；(2)在相應的時間區間內，使用第一公共反饋電路放大一組輸出端中每一輸出端 的輸出值和相應的調節參考值之間的輸出誤差；(3)根據所述輸出誤差，以在相應的時間區間內產生相應的控制信號，并持續至下 一檢測周期；(4)在穩態狀態時，使用所述每一控制信號以在相應的輸出端產生與相應的調節 參考值匹配的穩定的輸出值。(5)在相應的時間區間內，使用與輸出端相應的第二反饋電路，檢測輸出信號和所 述相應的參考值之間的輸出誤差；(6)在所述相應時間區間內產生源自檢測到的輸出誤差的相應的調節信號，以調 節所述相應的控制信號來提高所述開關型調節器的暫態響應。參考圖5，所示為依據本發明實施例的多路輸出開關型調節器一示例控制方法的 流程圖500。502 流程開始；504 將檢測周期劃分為一組時間區間，如通過時分控制器310 ；506:在相應的時間區間內，使用第一公共反饋電路放大一組輸出端中每一輸出端 的輸出值和相應的調節參考值之間的輸出誤差，如通過跨導放大器304 ；508 根據所述輸出誤差，以在相應的時間區間內產生相應的控制信號，并持續至 下一檢測周期；510 在穩態狀態時，使用所述每一控制信號((如VCQNT1，VCQNT2，. . . VC0NTN))以在相應 的輸出端(如0UIV ... OUTn)產生與相應的調節參考值匹配的穩定的輸出值。512 在相應的時間區間內，使用一與輸出端相應的第二反饋電路(如一組非線性 電路204-1. . . . 204-N)，檢測輸出信號和所述相應的參考值之間的輸出誤差；514:在所述相應時間區間內產生源自檢測到的輸出誤差的相應的調節信號(如 ... VADJN)，以調節所述相應的控制信號來提高所述開關型調節器的暫態響應。516:流程結束。依據本發明一實施例的另一種多路輸出開關型調節器的控制方法，包括以下步 驟(1)采用分時復用的方式，將檢測周期劃分為一組時間區間；
(2)在相應的時間區間內，使用公共第一反饋電路放大一組輸出端中每一輸出端 的輸出值和相應的調節參考值之間的輸出誤差；(3)根據所述輸出誤差，以在相應的時間區間內產生相應的控制信號，并持續至下 一檢測周期；(4)在穩態狀態時，使用所述每一控制信號以在相應的輸出端產生與相應的調節 參考值匹配的穩定的輸出值。(5)在相同的相應時間區間內，使用公共第二反饋電路，檢測輸出信號和所述相應 的參考值之間的輸出誤差；(6)以在所述相應時間區間內產生源自檢測到的輸出誤差的相應的調節信號，以 調節所述相應的控制信號來提高所述開關型調節器的暫態響應。參考圖6，所示為依據本發明實施例的多路輸出開關型調節器一示例控制方法的 流程圖600。602:流程開始；604 將檢測周期劃分為一組時間區間，如通過時分控制器310 ；606:在相應的時間區間內，使用第一公共反饋電路放大一組輸出端中每一輸出端 的輸出值和相應的調節參考值之間的輸出誤差，如通過跨導放大器304 ；608 根據所述輸出誤差，以在相應的時間區間內產生相應的控制信號，并持續至 下一檢測周期；610 在穩態狀態時，使用所述每一控制信號((如VroNT1，VroNT2，. . . VC0NTN))以在相應 的輸出端(如0UIV ... OUTn)產生與相應的調節參考值匹配的穩定的輸出值。612 在相應的時間區間內，使用一公共第二反饋電路，檢測輸出信號和所述相應 的參考值之間的輸出誤差；614 在所述相應時間區間內產生源自檢測到的輸出誤差的相應的調節信號，以調 節所述相應的控制信號來提高所述開關型調節器的暫態響應。616:流程結束。如這里所示的不同的示例，調節器使用基于電感的開關型調節器拓撲結構。但是， 任何合適類型的調節器(如線性調節器、基于變壓器的開關型調節器。充電泵調節器電路 拓撲、升壓調節器、升降壓、反激等)也適用于特定實施例。另外，與只能應用于恒定電壓的 應用不同，這里所述的電路的控制方法適用于具有任何輸出信號(如恒流、交流電壓、交流 電流)的調節器。任何合適的輸入和調節輸出電壓均適用于特定實施例。例如，在降壓型調節器中， 輸入電壓的范圍約為2. 5V-5. 5V，例如，2. 7V-4. 2V，包括4. 2V。示例降壓調節器中的調節輸 出電壓范圍約為0. 8V-2. 2V，包括1V-1. 8V，更具體的約為1. 5V。例如，這樣的電壓適用于手 機應用，可以應用于主芯片電源、隨機存儲器電源，以及類似的。以上示例包括特定實施例的電路和結構實現方式，本領域技術人員可以推知其他 的拓撲或者調節器結構也適用，以及其他的器件電路布置、元件以及類似的同樣適用于實 施例。如上所述的控制電路可以包括與門、或門、RS觸發器、探測器、比較器以及放大器，特 定實施例也可以使用其他的電路元件。這里討論的方法和電路也可以使用不同的開關器件 (如PM0S晶體管、BJT器件等)，或者不同的拓撲結構變換器(如前饋、半橋、全橋等)。
本發明優選實施例只是用于幫助闡述本發明。優選實施例并沒有詳盡敘述所有的 細節，也不限制該發明僅為所述的具體實施方式
。顯然，根據本說明書的內容，可作很多的 修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發明的原理和實 際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發明。本發明僅受權利要求書及其 全部范圍和等效物的限制。
權利要求
一種開關型調節器控制器，其特征在于，包括第一反饋電路，用于檢測開關型調節器的輸出，并與調節參考值進行比較，然后產生控制信號，所述控制信號用以在所述開關型調節器的穩態狀態時，使所述開關型調節器的輸出與所述調節參考值相匹配；第二反饋電路，用以檢測所述開關型調節器的輸出和所述調節參考值之間的輸出誤差，并據此產生調節信號，所述調節信號用以在暫態狀態下調節所述控制信號以提高所述開關型調節器的暫態響應。
2.根據權利要求1所述的開關型調節器控制器，其特征在于，所述第二反饋電路進一 步包括一組比較電路，所述一組比較電路用以將所述開關型調節器的輸出分別和一組閾值 進行比較，并相應的調節所述調節信號，每一相應的調節具有不同的傳遞函數。
3.根據權利要求1所述的開關型調節器控制器，其特征在于，所述第二反饋電路進一 步包括放大器和數字電路，所述放大器用以放大所述開關型調節器的輸出和調節參考值之 間的輸出誤差，所述數字控制電路用以將所述調節誤差轉換為數字信號，并根據所述數字 信號調節所述調節信號。
4.根據權利要求1所述的開關型調節器控制器，其特征在于，所述第二反饋電路進一 步包括一組放大器和一加法電路，所述每一放大器用以放大所述開關型調節器的輸出和相 應的一組閾值之間的誤差，以相應的調節所述調節信號。
5.根據權利要求1所述的開關型調節器控制器，其特征在于，所述第二反饋電路進一 步包括一加法電路，所述加法電路將所述調節信號和在控制所述開關型調節器輸出之前的 控制信號相加。
6.一種多路輸出開關型調節器控制器，其特征在于，包括第一公共反饋電路，其采用分時復用的方式來放大每一輸出端的輸出值和相應的調節 參考值之間的輸出調節誤差，然后在所述分時復用的一預設時間間隔內產生與每一路輸出 端相應的一組控制信號，并且持續至下一檢測周期，所述每一控制信號用以在開關調節器 的穩態狀態時，控制所述開關型調節器使其每一路輸出端輸出與相應的調節參考值相匹配 的輸出值；一組第二反饋電路，其與所述多路輸出開關型調節器的輸出端數目相匹配，用以檢測 所述開關型調節器的每一路輸出和所述調節參考值之間的誤差，并據此產生相應的一調節 信號，所述調節信號用以在暫態狀態下調節相應的所述控制信號以提高所述開關型調節器 的暫態響應。
7.根據權利要求6所述的多路輸出開關型調節器控制器，其特征在于，所述第一反饋 電路可以進一步包括，誤差放大器、第一多路開關、第二多路開關和分時復用控制器，其中，分時復用控制器控制第一多路開關和第二多路開關，以在不同的時間區間內和誤差放 大器一起來實現放大每一輸出端的輸出值和相應的調節參考值之間的輸出調節誤差，然后 產生與每一路輸出端相應的一組控制信號。
8.根據權利要求6所述的多路輸出開關型調節器控制器，其特征在于，所述第二反饋 電路進一步包括一組比較電路，所述一組比較電路用以將所述開關型調節器的輸出分別和 一組閾值進行比較，并相應的調節所述調節信號，所述每一相應的調節具有不同的傳遞函 數。
9.根據權利要求6所述的多路輸出開關型調節器控制器，其特征在于，，所述第二反饋 電路進一步包括放大器和數字電路，所述放大器用以放大所述開關型調節器的輸出和調節 參考值之間的輸出誤差，所述數字控制電路用以將所述調節誤差轉換為數字信號，并根據 所述數字信號調節所述調節信號。
10.根據權利要求6所述的多路輸出開關型調節器控制器，其特征在于，所述第二反饋 電路進一步包括一組放大器和一加法電路，所述每一放大器用以放大所述開關型調節器的 輸出和相應的一組閾值之間的誤差，以相應的調節所述調節信號。
11.一種多路輸出開關型調節器控制器，其特征在于，包括分時復用的電路，其分別與公共第一反饋電路和公共第二反饋電路連接，用以在不同 的時間區間內，分別將公共第一反饋電路和公共第二反饋電路與對應的輸出端連接；公共第一反饋電路，其采用分時復用的方式以在不同的時間區間內來放大每一輸出端 的輸出值和相應的調節參考值之間的輸出調節誤差，然后在所述分時復用的預設時間間隔 內產生與每一路輸出端相應的一組控制信號，并且持續至下一檢測周期，所述每一控制信 號用以在開關調節器的穩態狀態時，控制所述開關型調節器使其每一路輸出端輸出與相應 的調節參考值相匹配的輸出值；公共第二反饋電路，其采用分時復用的方式以在不同的時間區間內檢測所述開關型調 節器的每一路輸出和所述調節參考值之間的誤差，并據此產生相應的一調節信號，所述調 節信號用以在暫態狀態下調節相應的所述控制信號以提高所述開關型調節器的暫態響應。
12.—種開關型調節器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)使用第一反饋電路放大所述開關型調節器輸出端的輸出值和調節參考值之間的輸 出誤差；(2)產生源自所述放大輸出誤差的控制信號，以獲得所述開關型調節器的穩態狀態；(3)使用第二反饋電路檢測所述開關型調節器輸出端的輸出值和所述調節參考值之間 的所述輸出誤差；(4)并產生調節信號以在暫態狀態下調節所述控制信號，以提高所述開關型調節器的 暫態響應。
13.—種多路輸出開關型調節器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)采用分時復用的方式，將檢測周期劃分為一組時間區間；(2)在相應的時間區間內，使用第一公共反饋電路放大一組輸出端中每一輸出端的輸 出值和相應的調節參考值之間的輸出誤差；(3)根據所述輸出誤差，以在相應的時間區間內產生相應的控制信號，并持續至下一檢 測周期；(4)在穩態狀態時，使用所述每一控制信號以在相應的輸出端產生與相應的調節參考 值匹配的穩定的輸出值；(5)在相應的時間區間內，使用與輸出端相應的第二反饋電路，檢測輸出信號和所述相 應的參考值之間的輸出誤差；(6)在所述相應時間區間內產生源自檢測到的輸出誤差的相應的調節信號，以調節所 述相應的控制信號來提高所述開關型調節器的暫態響應。
14.根據權利要求13所述的多路輸出開關型調節器的控制方法，進一步包括，將所述開關型調節器的開關周期作為檢測周期，并劃分為所述一組時間區間，每一時間區間對應 于一組輸出端中的一個。
15.根據權利要求13所述的多路輸出開關型調節器的控制方法，其特征在于，所述檢 測周期包括一組開關時間周期，所述每一個開關時間周期與相應的輸出端相對應。
16.一種多路輸出開關型調節器的控制方法，包括，(1)采用分時復用的方式，將檢測周期劃分為一組時間區間；(2)在相應的時間區間內，使用公共第一反饋電路放大一組輸出端中每一輸出端的輸 出值和相應的調節參考值之間的輸出誤差；(3)根據所述輸出誤差，以在相應的時間區間內產生相應的控制信號，并持續至下一檢 測周期；(4)在穩態狀態時，使用所述每一控制信號以在相應的輸出端產生與相應的調節參考 值匹配的穩定的輸出值；(5)在相同的相應時間區間內，使用公共第二反饋電路，檢測輸出信號和所述相應的參 考值之間的輸出誤差；(6)以在所述相應時間區間內產生源自檢測到的輸出誤差的相應的調節信號，以調節 所述相應的控制信號來提高所述開關型調節器的暫態響應。
17.根據權利要求16所述的多路輸出開關型調節器的控制方法，進一步包括，將所述 開關型調節器的開關周期作為檢測周期，并劃分為所述一組時間區間，每一時間區間對應 于一組輸出端中的一個。
18.根據權利要求16所述的多路輸出開關型調節器的控制方法，其特征在于，所述檢 測周期包括一組開關時間周期，所述每一個開關時間周期與相應的輸出端相對應。
全文摘要
本發明涉及具有快速暫態響應的開關型調節器控制器和控制方法。在一個實施例中，開關型調節器控制器包括(1)第一反饋電路，用以檢測開關調節器的輸出，并與調節參考值進行比較以產生控制信號，所述控制信號用以在開關型調節器穩態狀態時使開關調節器的輸出與調節參考值匹配；(2)第二反饋電路，用以檢測輸出和調節參考值之間的調節誤差，并且根據調節誤差產生調節信號，所述調節信號在暫態狀態下調節所述控制信號以提高所述開關型調節器的暫態響應。
文檔編號H02M3/156GK101800474SQ20101012358
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月12日 優先權日2009年6月9日
發明者陳偉 申請人:杭州矽力杰半導體技術有限公司;矽力杰公司