[发明专利]确定来自滤波器组件信息的操作特性的开关电源(SMPS)控制器集成电路

说明书

技术领域

本发明一般地涉及设置开关电源(SMPS)操作特性的技术，更具体地，涉及SMPS控制器集成电路，其内部调节来自特定滤波器组件信息的操作特性参数。

背景技术

被称作为开关电源(SMPS)的开关功率变换器，当前广泛用于如系统电源、AC功率变换器的应用，与局部供电一样，也称作为载荷点(PoL)供电，如用于微处理器的稳压器模块(VRM)。在SMPS中，一个或多个如电感或变压器的磁性存储元件，由开关电路通电和阻断，以及通常周期地将该存储的能量传送到一个或多个电容性存储元件。该SMPS的输出电压或输出电流(或该输出电压/电流的模拟)由传感电路所感应并用来控制该开关电路使得在多个输入电压、输出负载和温度变化范围上提供电压或电流的调整。

补偿电路或“补偿器”在该传感电路和该开关电路之间的变换器的反馈和/或前馈路径中被提供，并设置该SMPS的到该感应的输出电压和/或电流的控制响应。该补偿器修改该变换器的闭环响应以确保该变换器稳定，即，该输出功能良好，并确保所需的操作环境。通常由控制器集成电路(IC)来提供该补偿器，该控制器电路通常接收与输出电压信息一起的输出电流和/或电压信息，并生成一个或多个输出控制信号以控制该SMPS开关电路。在模拟补偿方案中，使用外部组件与该控制器IC的内部放大器一起用来提供该补偿器滤波器。

在多个应用中为通用目的所设计的集成电路控制器一般包括补偿器，其可在宽范围的频率和相位响应特性之上被调整。在传统的模拟补偿器实施方式中，该反馈信号链的控制器IC显露电路节点的外部终端实现该补偿器。无源组件，通常连接到该集成电路的一个或多个终端处的电阻和电感，提供了一种网络，该网络直接确定该补偿器频率响应，根据在该网络中的元件与该补偿器内部元件的相互作用。例如，连接到该放大器的输出和输入的RC反馈和输入网络可设置对于该IC为内部的放大器级的极点和零点，该放大器连接该IC的终端。该电阻和电容的值由从该补偿器响应的极点和零点的所需位置来确定，其首先从该实际SMPS实施方式的线路/负载环境和外部组件处来确定。

在数字功率控制应用中，该补偿器通常是由数字信号处理块或专用滤波器逻辑单元所提供的数字补偿器。系数，其为规定需要提供该响应的离散时间计算的浮点或定点数，被提供给该控制器，通过例如自动补偿启动校准的技术，通过在具有这些系数的控制器IC内的可编程非易失性(NV)存储器，其可在启动处被读出，或通过从外部存储装置处读出这些系数。这些系数值通常由计算机程序来确定，该计算机程序由电源设计者用来指定对该控制器外部的SMPS的组件值，例如该控制器IC外部的滤波器组件的电感、电容和电阻，其随后由该程序用来计算为获取由该设计者所选择的特定响应而需要的系数。

实践中，需要的是能够结合并开始测试SMPS设计而不需要使用设计程序来确定该最初补偿值和将这些值编写入原型单元中。在许多例子中，SMPS控制器IC在特定应用中被估算而没有扩展工程设计时间的奢侈或没有所有这些必需品工具的可用性。然而，由于用于典型控制器IC的外部组件值的宽范围，没有一些基于为SMPS设计所选的实际外部组件值的补偿，不能肯定稳定的操作，和因而有用的估算。另外，在SMPS设计中每次组件值、类型或操作参数(如输入电压)发生变化时，则必须使用该计算机程序和任意必须的NV存储编程工具以更新该补偿系数。

最后，该SMPS的其他操作参数基于该滤波器组件值，如输出波动、瞬态响应等，并因此在滤波器组件值变化时，影响操作特性而不是该SMPS的补偿。

因此，将需要的是提高一种数字补偿SMPS控制器IC，其能够被补偿而没有采取确定该补偿器系数的设计程序。将进一步需要的是，提供例如SMPS控制器IC，其不需要用于初始化的NV存储编程者或外部存储装置。将进一步需要的是，提供一种SMPS控制器IC，其中可控制基于滤波器组件值或类型的其他操作特性来提供并保持SMPS的所需操作。

发明内容

上述目标，与其他一样，在集成电路(IC)控制器中为开关模式电源(SMPS)和其操作方法而获得。该SMPS控制器IC包括转换块，其可以是处理器、一个或多个查找表或专用逻辑，其从提供给该控制器IC指示在该SMPS的输出滤波器中组件值和/或类型的信息处计算该SMPS的一个或多个操作特性。

该操作特性可能是在该控制器IC内数据补偿器的频率/相位响应，该控制器IC控制该SMPS控制器回路的频率和相位响应，或可能是控制由该滤波器组件类型或值所影响的SMPS操作特性的另一电路。