[发明专利]具有预置滤波器系数的数字脉宽调制控制器

说明书

技术领域

本发明涉及稳压器电路，更具体地说，涉及具有多个预置滤波器系数以适应多种V_IN/V_OUT和负载配置的数字脉宽调制控制器。

背景技术

开关式稳压器在本技术中已知用来将一个可用的直流(DC)电压转换为另一个DC电压。开关式稳压器通过将电流切换到输出电感中，有选择性地将能量存储到与负载相耦合的输出电感中，从而向负载提供了一个经过调节后的DC输出电压。降压转换器(buckconverter)是一种特殊类型的开关式稳压器，它包括两个通常由MOSFET晶体管构成的功率开关。与负载并联耦合的滤波电容减小了输出电流的纹波。脉宽调制(PWM)控制电路用于控制功率开关的选通，使其以交替的方式来控制输出电感中的电流。适应于变化的负载状态，PWM控制电路采用反映输出电压和/或电流水平的反馈信号来调节应用于功率开关的占空比。

常规的PWM控制电路采用模拟电路元件构造，如运算放大器，以及其他分立元件。误差放大器产生一个对应于反馈信号与参考电压之间的差的电压误差信号。电压误差信号对决定应用于功率开关的占空比的PWM调制器进行控制。需要不同的电阻和电容来对误差放大器的传递函数进行整形，从而保证反馈回路的稳定性。一些因素可能影响反馈回路的增益(如输入电压的变化、附加的输出电容、从一个阻抗电流负载变为一个恒定电流负载，等等)，并需要在选择电阻和电容时考虑这些因素。为此，电阻和电容通常没有集成在PWM控制电路中，而是作为外部元件存在，从而可按照特定的误差放大器传递函数对其进行选择。

常规PWM控制电路的一个缺点是，相当多的分立元件必须经过仔细挑选。为了这个目的必须选择具有严格公差的高品质元件。例如，元件在温度的变化时必须保持稳定，以避免回路增益变化和不稳定性。元件的物理位置也很关键，以防止可能影响反馈回路的噪声增加。常规PWM控制电路的另一个缺点是，电阻和电容到PWM控制电路的硬连线使得误差放大器的传递函数很难改变。希望有这样一种PWM控制电路，它可以利用几个供选择的传递函数来工作，以适应不同的工作条件。

近来，已知在PWM控制电路中采用数字电路来替代模拟电路元件，因为数字电路占用的物理空间少，而且耗费的功率少。常规的数字控制电路包括一个产生数字误差信号的模/数转换器(ADC)。数字误差信号被提供给具有传递函数H(z)的数字控制器，并对传递函数H(z)进行整形以保证具有足够相位裕度的稳压器反馈回路的稳定性。该控制器的数字输出被提供给一个数字脉宽调制器(DPWM)，它将输出转换为用于控制稳压器功率开关的比例脉宽信号。然而，与模拟PWM控制电路相比，已知的数字PWM控制电路只是对于单一的传递函数被编程。

因此，提供具有多个预置滤波器系数的数字脉宽调制控制器以适应开关式稳压器的不同工作条件将是有利的。

发明内容

本发明提供了一种具有数字控制系统的开关式稳压器。更具体地说，本发明提供了一种具有带多个预置滤波器系数的数字滤波器的数字控制系统，所述滤波器系数可以有选择性地被载入到数字滤波器中，以实现不同的工作特性。

在本发明的一个实施例中，稳压器包括至少一个适于在稳压器的相应输入和输出端之间传递功率的功率开关，以及适于响应于稳压器的输出测量结果控制至少一个功率开关的操作的数字控制器。该数字控制器包括提供表示输出测量结果和参考值之间的差的数字误差信号的模/数转换器，具有由多个滤波器系数所定义的传递函数的数字滤波器，向至少一个功率开关提供控制信号的数字脉宽调制器，该控制信号具有与数字控制输出相对应的脉冲宽度，以及存有多个预先定义的系数集的存储器。该数字滤波器适于将所述预先定义的系数集中选定的一个系数集加载到多个滤波器系数中。

考虑到对下列优选实施例的详细描述，用于对开关式稳压器进行数字控制的方法和系统的更为完整的理解，及其其它的优点和目标的实现将提供给本领域的技术人员。下面将参考附图，并首先对其进行简要说明。

附图说明

图1示出了具有模拟PWM控制电路的常规开关式稳压器；

图2示出了根据本发明的一个实施例的具有数字PWM控制电路的开关式稳压器；

图3示出了根据本发明另一可选实施例的数字PWM控制电路的多级选择器装置。

具体实施方式

本发明提供了一种具有多个预置滤波器系数的数字脉宽调制控制器以适应开关式稳压器的不同工作条件。在下面的详细描述中，相同的附图标记用来描述一个或多个图中所示的相同元件。