[发明专利]用于快速瞬态响应的开关电力调节器中的自适应电流控制

说明书

本公开描述了用于快速瞬态响应的开关电力调节器中自适应电流控制的各个方面。在一些方面，响应于检测到瞬态负载(702)，防止开关电力调节器(134)的时钟(326)影响电流应用到调节器的电感器。第一开关设备(302)应用电流到调节器的电感器(310)，直到电感器电流达到最大电流水平(712)为止。然后，第二开关设备(304)基于开关电力调节器的输出电压(312)使电流能够流过电感器，直到电感器电流达到电流控制信号(716)为止。在一些方面，偏移(706)也被应用到电流控制信号以进一步增加平均电感器电流。这些操作可以在不中断时钟的情况下重复进行，以快速增加电感器电流，因此响应于瞬态负载电流被提供给调节器输出。

背景技术

开关电源通常用于为计算和电气设备中的各种组件供电。通常，开关电源将在一个电压下接收到的电力调节为另一电压，在该电压下该电力被提供给设备的组件。在某些情况下，设备组件的电流消耗可能会在操作期间显着增加，这可以称为瞬态负载(transient load)或负载阶跃(load step)。如果不能满足这种增加的电流消耗，则开关电源的输出电压会降低或下降，直到开关电源恢复为止。然而，在这发生之前，当组件关闭或无法在低电压下操作时，开关电源输出处的低电压或下降电压可能会使设备无法操作。一些设备制造商试图通过增加开关调节器输出处的电容来解决电源电压下降问题。然而，增加输出电容器的数量或尺寸会增加电路复杂性，消耗宝贵的布局面积，并增加整体设备成本。

发明内容

本公开描述了用于快速瞬态响应的自适应电流控制的装置和技术。在各个方面，检测在开关电力调节器(开关调节器)的输出处的负载增加。响应于检测到负载的增加，防止开关调节器的时钟影响电流应用到开关调节器的电感器。开关调节器的第一开关设备向电感器应用电流，直到电感器电流达到最大或峰值电流水平为止。然后，开关调节器的第二开关设备使电流能够流过电感器，直到电感器电流达到电流控制信号为止。基于开关电力调节器的输出电压提供电流控制信号。此外，可以向电流控制信号应用偏移以进一步增加平均电感器电流(例如，更快速地重新激活第一开关设备)。这些操作可以在不中断时钟的情况下重复进行，以快速增加电感器电流，从而增加提供给开关调节器的输出的电流，以响应在输出处的负载的增加。因此，在负载瞬变期间，自适应电流控制模式有助于减轻压力以增加控制环路带宽，这反过来可能会增加调节器的抗噪能力。

在一些方面，一种由开关电力调节器实现以响应于在所述开关电力调节器上负载的增加而增加输出电流的方法。该方法检测所述开关电力调节器的输出处的负载增加。响应于负载的增加，该方法启动所述开关电力调节器的自适应电流控制模式，其中防止所述开关电力调节器的时钟影响向所述开关电力调节器的电感器应用电流。该方法包括实现所述自适应电流控制模式的第一阶段，其中所述电流经由第一开关设备从所述开关电力调节器的输入应用到所述开关电力调节器的电感器，直到电感器电流达到最大电流的预定义水平为止。

该方法还包括实现所述自适应电流控制模式的第二阶段，其中使所述电流能够经由第二开关设备从低于所述开关电力调节器的输入的电位流过所述电感器，直到所述电感器电流达到基于所述开关电力调节器的输出电压的电流控制信号为止。当开关电力调节器在自适应电流控制模式下操作时，该方法检测在所述输出处的负载的减少。响应于所述输出处的负载的减少，该方法包括转换所述开关电力调节器以在稳态模式下操作，其中所述开关电力调节器的时钟影响所述电流应用到所述开关电力调节器的电感器。

在其他方面，一种用于调节电力的电路包括耦合到所述电路的输入的第一开关设备、具有耦合到所述第一开关设备的第一端和耦合到所述电路的输出的第二端的电感器、以及耦合在所述电感器的第一端与低于所述电路的输出的电位之间的第二开关，该第二开关一般来说接地。该电路还包括第一和第二感测电子电路，其被配置为分别提供流过所述第一和第二开关设备的电流的第一和第二指示。电路的时钟可操作地耦合到第一开关设备和第二开关设备的驱动电子电路。该电路还包括电流比较器，其具有可操作地耦合到所述驱动电子电路的输出和可操作地耦合到所述第二感测电子电路的第一输入以及误差放大器，该误差放大器具有可操作地耦合到所述电路的输出的输入和耦合到所述电流比较器的第二输入的输出。