专利名称：具有两条控制通路的数字控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制器技术，并且特别涉及数字控制器，其中利用两条具有不同数字转换器的控制通路来产生控制信号。
背景技术：
因为数字控制器的许多优点例如可编程序性、灵活性、对噪音的抗扰性以及易于集成，它被广泛用于调节例如功率变换器系统(例如灯驱动器、电机驱动器、稳压器，等等)的输出。如图1所示，数字控制器10包括模/数(A/D)转换器11用来测量信号V检测，例如功率变换器经调节的输出电压。然后，A/D转换器11的数字输出被发送到反馈补偿单元12(例如，微控制器或可编程逻辑控制器如FPGA或CPLD)来根据基准Vref实现反馈补偿功能，以便稳定反馈回路。信号发生器13产生的输出信号用于控制功率变换器的功率开关从而调节输出电压。
对于大多数的应用，图1所示的系统的带宽被A/D转换器11的采样速度限定。对于要求更高分辨率和带宽的系统，控制器的功率消耗显著地增加。例如，A/D转换器11增加10倍速将使A/D转换器11的功率消耗增加3-5倍。因此，高速高分辨率的A/D转换器的功率消耗高。
在低成本应用中，不用昂贵的高速高分辨率A/D转换器，而是用高速低分辨率或低速高分辨率的A/D转换器。高速低分辨率的A/D转换器由于高带宽控制能够容易地满足需要的动态响应，但是，它对于系统的稳态要求可能会存在问题。另一方面，低速高分辨率A/D转换器可以容易地满足稳态要求，但是对于动态响应可能会有问题。
因此，需要一种新的数字转换器分辨率，其虽然成本和功耗低，但是仍然能够同时满足系统的暂态和稳态要求。
发明内容
本发明提供了一种新颖的数字控制器，其中采用两条控制通路替代一条通路。特别地，每条控制通路具有A/D转换器和补偿单元，并且两个A/D转换器具有不同的采样速度和/或分辨率来同时满足动态响应和稳态要求。从而，昂贵的高功率消耗、高速、高分辨率的A/D转换器可以被高速低分辨率A/D转换器和低速高分辨率A/D转换器的组合所替代。
优选地，两个A/D转换器的采样速度基本不同以便将对两条控制通路的控制去耦，并且不互相干扰。两条控制通路检测相同的信号源或不同的数字信号源。
上述的和其它的特点和优点将通过参考附图对本发明优选实施例的更详细的描述变得更清楚。其中图1是传统的具有一条信号控制通路的数字控制器；图2是包括两条控制通路的本发明的第一实施例，其中两条通路检测相同的信号源；图3是包括两条控制通路的本发明的第二实施例，其中两条通路检测两个不同的信号源；具体实施方式
如图2所示，在本发明中不是使用图1所示的现有技术中的单条控制通路(具有A/D转换器)，而是使用两条控制通路，每条具有A/D转换器。一条通路处理系统的快响应，例如动态暂态，同时另一条处理慢响应，例如稳态。
特别地，第一控制通路包括快速的低分辨率(例如6位)A/D转换器11a和高频补偿单元12a，以及第二控制通路包括低速高分辨率(例如10位)A/D转换器11b和低频补偿单元12b。两条通路检测同一信号源V检测，例如，功率变换器的输出电压或电流，并且两条通路使用同一基准Vref。
A/D转换器11a具有快速采样速度以控制快速暂态，而A/D转换器11b具有高分辨率高用来控制稳态。A/D转换器11a和11b都是低功耗和低成本的。两个A/D转换器11a和11b的总功耗是单个的10位快速A/D转换器的一半甚至更小。
与稳态中的功率变换器相比，在暂态中，功率变换器通常具有较低的精确要求，因此低分辨率A/D转换器(例如6位A/D转换器11a)就足以控制动态变化。与具有相同采样速度的高分辨率A/D转换器(例如10位A/D转换器11b)相比，低分辨率A/D转换器11a所要求的采样时钟频率降低了，这导致了低功耗和低成本。
10位A/D转换器11b控制系统的稳态。这条通路的带宽并且因此A/D转换器11b的采样速度可以低很多。A/D转换器11b的采样速度可以选择得比6位A/D转换器11a的低10-100倍。
两条通路的输出都被传送到信号发生器13，例如PWM或VCO，以便产生控制信号V控制，V控制将被传送到调节系统，例如功率变换器。
优选地，为了将两条通路的控制去耦，其中一条的采样速度或带宽具有比另一条高得多。例如，A/D转换器11a具有的采样速度比A/D转换器11b的快10-100倍。
A/D转换器11a和11b与高速高分辨率的A/D转换器相比，成本和功耗都低得多。因此，与现有技术中使用的昂贵的并且高功耗的单个高速高分辨率的A/D转换器相比，A/D转换器11a和11b的总成本和功耗可以大大地降低。同时，每条控制通路可以具有更简单的控制算法，如果控制由软件实施，这也降低了补偿的计算时间。
两条通路可以具有如图2所示的相同的检测信号源，例如功率变换器的输出电压，或具有例如电压或电流的不同的检测信号源，如图3中所示，两条通路检测不同的信号源V检测1和V检测2，每条分别具有各自的基准Vref1和Vref2。两条通路的输出被传送到信号发生器13来产生控制信号V控制。信号发生器可以是例如回扫电路、补偿电路和升压电路中的PWM或者是例如谐振电路中的VCO。
虽然优选的实施例已经在上面被详细描述了，但是应该认识到，对于本领域技术人员来说可以进行多种变化和改变而不偏离本发明的精神。因此，本发明的范围仅由所附权利要求限定。
权利要求
1.用于产生控制信号的数字控制器，包括两条控制通路，每条通路具有模/数转换器和反馈补偿单元，其中所述的两个转换器的采样速度不同。
2.如权利要求1的数字控制器，其中所述的两个转换器的分辨率也不同。
3.如权利要求2的数字控制器，其中所述转换器中的一个具有对于快响应来说足够高的采样速度，并且另一个转换器具有对于慢响应来说足够高的分辨率。
4.如权利要求1的数字控制器，其中所述的两个控制通路具有共同的检测信号源。
5.如权利要求4的数字控制器，其中所述的两个控制通路具有共同的基准。
6.如权利要求1的数字控制器，其中所述的两个控制通路具有不同的检测信号源。
7.如权利要求6的数字控制器，其中所述的两个控制通路具有不同的基准。
8.如权利要求1的数字控制器，其中所述转换器中的一个的采样速度至少比另一个转换器快10倍。
9.如权利要求8的数字控制器，其中所述转换器中的一个的采样速度比另一个转换器快100倍。
10.如权利要求1的数字控制器，进一步包括发生器，用于从两个控制通路的输出产生所述的控制信号。
11.用于产生控制信号的数字控制器，包括组合的两条控制通路来产生所述的控制信号，每条控制通路具有模/数转换器和反馈控制单元。
12.如权利要求11的数字控制器，其中所述的两个转换器的采样速度和/或分辨率不同。
13.如权利要求12的数字控制器，其中所述的两个转换器被并行布置成检测公共信号源。
14.如权利要求13的数字控制器，其中所述的两个转换器被布置成分别检测不同的信号源。
15.数字控制的功率变换器，包括数字控制器来产生控制信号，其中所述的数字控制器包括具有第一模/数转换器的第一控制通路和具有第二模数转换器的第二通路，其中，所述的第一转换器的采样速度比第二转换器的高。
16.如权利要求15的数字控制器，其中所述的第一通路被布置来检测动态暂态信号，并且所述的第二通路被布置来检测稳态信号。
17.如权利要求16的数字控制器，其中所述第一转换器的分辨率比所述第二模/数转换器的低。
18.如权利要求16的数字控制器，其中所述两个检测的信号来自同一信号源。
19.如权利要求18的数字控制器，其中所述信号源是所述功率变换器的输出电压或电流。
20.如权利要求15的数字控制器，其中所述第一模/数转换器检测所述功率变换器的输出电压，并且所述第二模/数转换器检测所述功率变换器的输出电流。
全文摘要
数字控制器包括两条控制通路，每条具有A/D转换器。两个转换器中的一个与另一个相比具有相当高的采样速度和相当低的分辨率。从而，一个适于处理快响应而另一个适于处理慢响应，并且能够取代成本和功耗都较高的高速高分辨率的A/D转换器。
文档编号G05B21/02GK1685615SQ03823270
公开日2005年10月19日 申请日期2003年9月17日 优先权日2002年9月30日
发明者Q·李, D·伊安诺普洛斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司