[发明专利]用于电力转换器中的电压回转的数字预补偿有效

专利信息
申请号: 201680064471.6 申请日: 2016-12-05
公开(公告)号: CN108352828B 公开(公告)日: 2022-05-17
发明(设计)人: 迈克尔·T·迪伦佐;布赖恩·A·卡朋特 申请(专利权)人: 德州仪器公司
主分类号: H03K3/00 分类号: H03K3/00;G05F1/10
代理公司: 北京律盟知识产权代理有限责任公司 11287 代理人: 林斯凯
地址: 美国德*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 用于 电力 转换器 中的 电压 回转 数字 补偿
【说明书】:

在用于产生数字输入DV到电力转换器系统(20)中的数/模转换器DAC(14)的控制逻辑(12)的所描述实例中,所述控制逻辑(12)响应于所要设定点(SETPT)的改变从在输出电压(Vo)的转变期间的多个回转速率当中进行选择,使得所述输出电压(Vo)转变追循所要标称回转速率。在所述转变的初始间隔中,所述控制逻辑(12)选择比所述标称回转速率陡的回转速率以用于去往所述DAC(14)的所述数字输入DV,直到去往所述DAC(14)的所述数字输入DV超过所述标称回转速率达第一参数值。在所述点处,应用回转箝位以使所述数字输入DV以所述标称回转速率推进。在所述数字输入DV接近设定点值的程度在第二参数值内时,应用比标称平的回转速率。

技术领域

发明大体上涉及电力管理和控制系统,且更具体地说,涉及对去往电力转换器的数/模转换器输入的控制。

背景技术

现代电子系统消耗的电力出于多种原因成为愈加重要的因素。此类原因是其中电池电力节约非常重要的移动和其它电池供电的系统(例如智能手机、平板计算机、可佩戴装置以及实际中的植入式医疗装置)的日益广泛的使用。此外,所谓的物联网(IoT)中的多个联网传感器和控制器的可用系统寿命可受到电池寿命限制,当实施于远程位置中时尤其如此。电力消耗即使对于从线路电源供电的电子计算系统、针对热考虑因素以及从能量节约观点也是重要的。

这些问题已促使在多个现代计算和通信中实施实时电力管理系统。常规电力管理系统为集成电路和系统内的其它功能产生经调节的偏压和电源电压。这些电力管理系统通常包含用于例如通过响应于当前系统条件和操作状态使应用于特定电路功能的电压变化来密切地控制经调节的电压的控制系统。微处理器系统中(例如,例如个人计算机中)的一个共同的常规电力管理技术被称作“自适应电压定标”。根据此方法,硬件性能管理器电路监测系统中央处理单元(CPU)的计算工作负荷,并且将工作负荷水平传送到作为响应使处理器时钟频率变化的时钟管理功能。举例来说,如果CPU工作负荷较轻,那么可减小处理器时钟频率而不会影响整个系统性能。根据自适应电压定标,电力管理系统根据处理器时钟频率或来自硬件性能管理器的控制信号实时调整电源电压,使得应用于相关电路功能的电源电压通过处理器时钟速率定标为接近在所述时钟速率下操作必需的最小值。电源电压的减小会减少电力消耗。

在实时电力管理中,电力控制器对所要输出电压的改变的快速且准确的响应是合乎需要的。然而,常规电力转换器系统中的阻抗限制此响应。图1a说明常规电力转换器系统的实例。在此系统中,输入比较器2产生对应于输出电压Vo与数/模转换器(DAC)10响应于来自硬件性能管理器的数字数据等发出的模拟输入控制信号Vdac之间的差的误差信号。此输入控制信号Vdac指示输出电压Vo的所要电平。比较器2的误差信号经跨导放大器3放大,并应用于差分放大器4的正输入。提供阻抗Zi以补偿环路获得稳定性并且调谐系统的性能。放大器4的输出应用于接通持续时间控制和电力级5,所述电力级又产生输出电压Vo。通过放大器6监测跨越电力级5的DC电阻DCR的电压降,所述放大器将与电力级5的输出电流io成比例的信号isum呈现给放大器4的负输入。

在图1a的系统中理想的是,输出电压Vo精确地且立即追循输入控制Vdac的改变。但是,实际物理系统中的传播延迟和系统动力学限制图1a的电压调节器系统可作出响应所依的改变速率。在图1a的示意图中,由放大器3的输出处的模拟域阻抗Zi展示这些系统动力学,呈现为到系统地面的电阻(DC)和电容(AC)耦合。在此系统的输出级处,在电力级5的输出处驱动串联电感Lo,此处输出或负载阻抗Zo(例如,呈现为到地面的并联电阻和RC耦合)。此输出级添加极点、零和延迟到电力转换器对来自DAC 10的电压Vdac的改变的响应。

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