[发明专利]直流到直流转换器中的快速瞬态响应

说明书

一种计算机程序产品和直流到直流转换器，包括一个电子开关器件、一个耦合到电子开关器件上的电感器、一个耦合到电感器上的电容器，其中选择合适的电感器和电容器，使得负载线的电阻大于增益减去等效串联电阻。瞬态控制器耦合到电子开关器件上，其中瞬态控制器具有自适应电压定位，其中瞬态控制器传递一个配置信号，在瞬态发生时启动电容器的放电。

技术领域

本发明的各个方面主要涉及直流到直流转换器。更确切地说是关于带有有效电压定位(AVP)的直流到直流转换器。

背景技术

如今，随着时间的推移，微处理器变得越来越复杂，并且封装的电路数量越来越多，电源对性能的要求也越来越严格，尤其是对于负载瞬变的要求。

衡量直流到直流电源转换器的瞬态响应性能的关键因素是过冲/下冲、均匀的波形以及恢复或建立时间。这些因素在CPU、GPU和电信系统等高端应用中尤其重要。

对于目标电压(V_ref)不会随负载电流变化的情况，源于节省输出电容器的快速瞬态响应问题，已经得到了广泛的研究。然而，自适应电压定位(AVP)，使目标电压随负载电流(V_ref-I_load*R_LL，其中R_LL称为负载线)移动，允许在电路设计中具有更大的灵活性，而且对滤波电容器的需求也更少。

在过去，对于满足负载瞬态规范，人们已经尝试了许多不同的方法，但是从未针对负载线的存在对系统和控制器进行过优化。一种方法是在解决方案中增加更多的滤波(输出)电容器，这会增加尺寸和成本，并可能在控制下冲时在电压响应中产生回响。另一种方法是将复杂的非线性控制方法(例如时间最佳控制)应用到具有负载线路的系统上，该方法最初是为没有AVP且基于负载电流没有目标电压的移动而设计的。这些复杂的非线性方法主要基于电压误差(V_ref-V_o)，并且没有考虑负载线以获得最佳响应。

当前，该领域中使用的大多数控制器都是基于误差的，这意味着一旦误差(V_ref-V_o)大于预定义的阈值，它们就会开始向输出电容器提供更多的能量。但是，这种方法可能会导致回铃(电压波形不均匀)，并且在具有AVP的系统中没有一种具有最佳的瞬态响应。

发明内容

本发明涉及一种用直流到直流转换器，其中，包括：一个电子开关器件；一个电感器，耦合到电子开关器件上；一个电容器，耦合到电感器上，其中选择合适的电感器和电容器，使负载线的电阻大于增益减去等效串联电阻；一个瞬态控制器，交互耦合到电子开关器件上，其中瞬态控制器具有自适应电压定位，其中瞬态控制器传递一个信号，在瞬态发生时，开始电容器的放电。

其中，增益是电流变化除以两倍的加权电容，其中加权电容是电容乘以电子开关器件中的输入输出电压差，除以电感器的电感。

其中，瞬态控制器传递一个信号，在电容器被充分放电之后，接通电子开关器件。

其中，还包括一个比例-积分-微分控制器，交互耦合到电子开关器件上，其中瞬态控制器交互耦合到比例-积分-微分控制器上。

其中，配置瞬态控制器传递的信号，用以修正比例-积分-微分控制器使用的误差电压。

其中，配置瞬态控制器传递的信号，用以控制比例-积分-微分控制器的运行。

其中，瞬态控制器使用一个查找表，确定要传递的信号。

其中，瞬态控制器使用一个开关表面曲线，以确定要传递的信号。

其中，还包括一个脉冲宽度调制信号产生器，交互耦合到电子开关器件上，其中比例-积分-微分控制器通过脉冲宽度调制信号产生器交互耦合到电子开关器件上，其中瞬态控制器耦合到脉冲宽度调制信号产生器上。