专利名称：快速非线性响应控制环路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制环路，尤其涉及一种快速非线性响应控制环路，属于电路技术领域。
背景技术：
传统的控制环路仅靠环路本身的有限的带宽无法做到快速响应。为了提高环路的快速响应能力，一些线性系统在算法中加入非线性控制，但这破坏了线性系统的稳定性。而其他传统的非线性响应算法多基于固定频率运算，控制环路容易出现“过调整”或不稳定的情况。传统的开关电源控制环路如图2所示，整个环路是线性的，在输出电压vout出现大的瞬态变化时无法快速响应。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种快速非线性响应控制环路，提高控制环路的瞬态响应速度，且不破坏环路稳定性。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种快速非线性响应控制环路，包括误差放大器、模数转换器、滤波器、PWM模块，其特征是，所述误差放大器输出的模拟电压经模数转换器转换成数字电压，所述数字电压与设定的阈值电压输入一比较电路，比较电路输出端与一控制启动快速非线性响应的阈值逻辑模块连接，所述阈值逻辑模块控制在所述数字电压上输入一增益信号，增益后的数字电压信号输入所述滤波器，经过滤波后的信号送入 PWM模块。由阈值逻辑模块控制环路的开关频率。所述阈值逻辑模块输出端与一多路转换器连接。所述多路转换器输出端为所述增益值。由阈值逻辑模块控制作用在所述数字电压上的增益。所述阈值逻辑模块输出端与另一多路转换器连接。所述另一多路转换器输出端为环路的开关频率。由所述阈值逻辑模块通过控制另一多路转换器控制环路的开关频率。所述另一多路转换器为一两路转换器，其中一路输出为环路的正常工作频率，另一路输出为启动快速非线性响应时的环路的开关频率。所述启动快速非线性响应时环路的开关频率高于所述环路的正常工作频率。所述比较电路包含比较器，所述比较器的正相输入端连接所述数字电压，所述比较器的反相输入端连接所述设定的阈值电压。所述比较器的输出端为所述数字电压与设定的阈值电压的比较结果。所述阈值逻辑模块输入端输入所述比较电路的比较结果，根据该比较值判断是否启动快速非线性响应，并控制作用在所述数字电压上的增益。本实用新型所达到的有益效果本实用新型的快速非线性响应控制环路，在输出出现大的瞬态变化时可以修改主控制环路特性，提高瞬态响应速度，且保持环路的稳定性， 解决了在控制环路应用中环路稳定性和快速响应的矛盾。
图1是本实用新型的快速非线性响应控制环路图；图2是传统的开关电源控制环路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。如图1所示为本实用新型快速非线性响应控制环路的一实施方案，在传统线性反馈环路中加入了阈值逻辑模块Th logic。输出电压vout和参考电压Vref的差值经误差放大器eA放大后经模数转换器A/D转换成数字电压V，阈值逻辑模块Th logic根据数字电压 V与阈值电压Vth2n、Vthln、Vthlp、Vth2p的比较结果判断是否启动快速非线性响应。数字电压V输入4个比较器COml-COm4的正相输入端，设定的阈值电压Vth2n、 Vthln、Vthlp、Vth2p分别输入4个比较器coml-com4的反相输入端，经比较器coml-com4 比较后，将比较器COml-COm4的输出值输入阈值逻辑模块Th logic中，由阈值逻辑模块Th logic根据比较结果控制多路转换器muxl的输出增益kin分别为1、4、8，多路转换器muxl 为三路转换器。不同比较结果其具体分段增益kin如下Vth2p<V:Gain=8Vthlp<V<Vth2p: Gain=4Vthln<V<Vthlp Gain=IVthln>V>Vth2n: Gain=4Vth2n>VGain=8如果数字电压V超过设定阈值电压Vthln-阈值电压Vthlp的电压变化范围，则提高增益Gain，启动快速非线性响应过程。此时，环路的开关频率从正常工作频率CLK提高为一个比环路正常工作频率CLK更高的频率，本实施例中启动快速非线性响应时工作频率提高到10MHz，在其他实施例中可以选择启动快速非线性响应时工作频率为其他频率。非线性控制在IOMHz时钟上升/下降沿开始，在数字电压V回到阈值电压Vthln和阈值电压 Vthlp之间结束，快速非线性响应过程结束时，则增益feiin为1。在非线性响应过程结束后一定时间后环路的开关频率自动回到正常工作频率CLK工作。阈值逻辑模块Th logic控制多路转换器muxl输出增益值，增益值与数字电压V相乘，输入滤波器Digital Filter中。经过滤波后送入PWM模块产生PWM波形，然后驱动两个功率MOS管为输出提供电流。输出电流经过电感L、电容C滤波后产生输出电压vout。环路的开关频率为IOMHz或正常工作频率CLK，由阈值逻辑模块Th logic控制多路转换器muX2的输出来进行控制。多路转换器mux2为一两路的转换器，其输出或为环路的正常工作频率CLK，或为快速非线性响应频率10MHz。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种快速非线性响应控制环路，包括误差放大器、模数转换器、滤波器、PWM模块，其特征是，所述误差放大器输出的模拟电压经模数转换器转换成数字电压，所述数字电压与设定的阈值电压输入一比较电路，比较电路输出端与一控制启动快速非线性响应的阈值逻辑模块连接，所述阈值逻辑模块控制在所述数字电压上输入一增益信号，施加增益后的数字电压信号输入所述滤波器，经过滤波后的信号送入PWM模块。
2.根据权利要求1所述的快速非线性响应控制环路，其特征是，由阈值逻辑模块控制环路的开关频率。
3.根据权利要求1所述的快速非线性响应控制环路，其特征是，所述阈值逻辑模块输出端与一多路转换器连接。
4.根据权利要求3所述的快速非线性响应控制环路，其特征是，所述多路转换器输出端为所述增益值。
5.根据权利要求1所述的快速非线性响应控制环路，其特征是，所述阈值逻辑模块输出端与另一多路转换器连接。
6.根据权利要求5所述的快速非线性响应控制环路，其特征是，所述另一多路转换器输出端为环路的开关频率。
7.根据权利要求5或6所述的快速非线性响应控制环路，其特征是，所述另一多路转换器为一两路转换器，其中一路输出为环路的正常工作频率，另一路输出为启动快速非线性响应时的环路的开关频率。
8.根据权利要求7所述的快速非线性响应控制环路，其特征是，所述启动快速非线性响应时环路的开关频率高于所述环路的正常工作频率。
9.根据权利要求1所述的快速非线性响应控制环路，其特征是，所述比较电路包含比较器，所述比较器的正相输入端连接所述数字电压，所述比较器的反相输入端连接所述设定的阈值电压。
专利摘要本实用新型公开了一种快速非线性响应控制环路，包括误差放大器、模数转换器、滤波器、PWM模块，其特征是，所述误差放大器输出的模拟电压经模数转换器转换成数字电压，所述数字电压与设定的阈值电压输入一比较电路，比较电路输出端与一控制启动快速非线性响应的阈值逻辑模块连接，所述阈值逻辑模块控制在所述数字电压上输入一增益信号，施加增益后的数字电压信号输入所述滤波器，经过滤波后的信号送入PWM模块。本实用新型的快速非线性响应控制环路，在输出出现大的瞬态变化时可以提高时钟频率并修改主控制环路特性，提高瞬态响应速度，且保持环路的稳定性，解决了在控制环路应用中环路稳定性和快速响应的矛盾。
文档编号G05F1/56GK202075650SQ20112006359
公开日2011年12月14日 申请日期2011年3月11日 优先权日2011年3月11日
发明者吴钰淳 申请人:苏州易能微电子科技有限公司