专利名称：开关型调节器控制器及其混合模式控制方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件领域。更具体的说，依据本发明的实施例涉及功率调节和控制方法。
背景技术：
电压调节器，例如直流-直流电压转换器，用于给各种不同的电子系统提供稳定 的电压。低功率设备(如便携式笔记本、移动电话等)的电池管理更需要高效的直流_直 流转换器。开关型电压调节器通过将输入直流电压转换为高频电压，然后滤波该高频电压 从而获得直流输出电压。更具体的说，开关型调节器包括开关、输出滤波器和控制器。所述 开关用以将输入直流电压源交替性的(如电池)连接和断开连接到负载(如集成电路)； 所述输出滤波器，通常包括电感和电容，其连接在输入电压源和负载之间，用以对开关输出 进行滤波，进而提供输出直流电压；所述控制器(如脉冲宽度调制器(PWM)，脉冲频率调制 器等)用以控制开关以保持一相对恒定的直流输出电压。传统的开关型调节器利用跨导放大器或者运算放大器作为误差放大器以放大输 出反馈值和基准值之间的差值。为了稳定调节回路，需要设计误差放大器的传递函数以来 满足通常的功率级传递函数的极点和零点。但是，开关型调节器的功率级传递函数会随着 工作状态而变化(如输入电压、输出电流等)。因此，对于开关型调节器，可以对其误差放大 器的传递函数进行合适的设计以在任何工作状态下均能获得较好的稳定裕度，但是这种操 作会导致暂态响应较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有快速暂态响应的开关型调节器控制器， 以解决现有技术稳定性能较差，暂态响应较差的问题。依据本发明一优选实施例的开关型调节器控制器包括第一反馈电路，用于检测开关型调节器的输出，并与调节参考值进行比较，然后产 生控制信号，所述控制信号用以在所述开关型调节器的稳态状态时，使所述开关型调节器 的输出与所述调节参考值相匹配；第二反馈电路，用以检测所述开关型调节器的输出和所述调节参考值之间的输出 误差，并据此产生调节信号，所述调节信号用以在暂态状态下调节所述控制信号以提高所 述开关型调节器的暂态响应。依据本发明优选实施例的一种多路输出开关型调节器包括第一公共反馈电路，其采用分时复用的方式来放大每一输出端的输出值和相应的 调节参考值之间的输出调节误差，然后在所述分时复用的一预设时间间隔内产生与每一路 输出端相应的一组控制信号，并且持续至下一检测周期，所述每一控制信号用以在开关调 节器的稳态状态时，控制所述开关型调节器使其每一路输出端输出与相应的调节参考值相匹配的输出值；一组第二反馈电路，其与所述多路输出开关型调节器的输出端数目相匹配，用以 检测所述开关型调节器的每一路输出和所述调节参考值之间的误差，并据此产生相应的一 调节信号，所述调节信号用以在暂态状态下调节相应的所述控制信号以提高所述开关型调 节器的暂态响应。依据本发明优选实施例的另一种多路输出开关型调节器包括分时复用电路，其分别与公共第一反馈电路和公共第二反馈电路连接，用以在不 同的时间区间内，分别将公共第一反馈电路和公共第二反馈电路与对应的输出端连接；公共第一反馈电路，其采用分时复用的方式以在不同的时间区间内来放大每一输 出端的输出值和相应的调节参考值之间的输出调节误差，然后在所述分时复用的预设时间 间隔内产生与每一路输出端相应的一组控制信号，并且持续至下一检测周期，所述每一控 制信号用以在开关调节器的稳态状态时，控制所述开关型调节器使其每一路输出端输出与 相应的调节参考值相匹配的输出值；公共第二反馈电路，其采用分时复用的方式以在不同的时间区间内检测所述开关 型调节器的每一路输出和所述调节参考值之间的误差，并据此产生相应的一调节信号，所 述调节信号用以在暂态状态下调节相应的所述控制信号以提高所述开关型调节器的暂态 响应。依据本发明实施例的一种开关型调节器的控制方法，包括以下步骤(1)使用第一反馈电路放大所述开关型调节器输出端的输出值和调节参考值之间 的输出误差；(2)产生源自所述放大输出误差的控制信号，以获得所述开关型调节器的稳态状 态；(3)使用第二反馈电路检测所述开关型调节器输出端的输出值和所述调节参考值 之间的所述输出误差；(4)并产生调节信号以在暂态状态下调节所述控制信号，以提高所述开关型调节 器的暂态响应。依据本发明实施例的一种多路输出开关型调节器的控制方法，包括以下步骤(1)采用分时复用的方式，将检测周期划分为一组时间区间；(2)在相应的时间区间内，使用第一公共反馈电路放大一组输出端中每一输出端 的输出值和相应的调节参考值之间的输出误差；(3)根据所述输出误差，以在相应的时间区间内产生相应的控制信号，并持续至下 一检测周期；(4)在稳态状态时，使用所述每一控制信号以在相应的输出端产生与相应的调节 参考值匹配的稳定的输出值。(5)在相应的时间区间内，使用与输出端相应的第二反馈电路，检测输出信号和所 述相应的参考值之间的输出误差；(6)在所述相应时间区间内产生源自检测到的输出误差的相应的调节信号，以调 节所述相应的控制信号来提高所述开关型调节器的暂态响应。依据本发明实施例的另一种多路输出开关型调节器的控制方法，包括以下步骤
6
(1)采用分时复用的方式，将检测周期划分为一组时间区间；(2)在相应的时间区间内，使用公共第一反馈电路放大一组输出端中每一输出端 的输出值和相应的调节参考值之间的输出误差；(3)根据所述输出误差，以在相应的时间区间内产生相应的控制信号，并持续至下 一检测周期；(4)在稳态状态时，使用所述每一控制信号以在相应的输出端产生与相应的调节 参考值匹配的稳定的输出值。(5)在相同的相应时间区间内，使用公共第二反馈电路，检测输出信号和所述相应 的参考值之间的输出误差；(6)以在所述相应时间区间内产生源自检测到的输出误差的相应的调节信号，以 调节所述相应的控制信号来提高所述开关型调节器的暂态响应。依据本发明的实施例可以方便的实现具有改进的暂态响应的混合控制功率调节 器。优选实施例使用第一反馈控制和第二反馈控制，所述第一反馈控制用于在稳态状态下 实现稳态和输出调节。第一反馈控制响应速度相对较慢，调节精度较高。第二反馈控制在 暂态状态下实现相对较快的响应控制。本发明的上述和其他优点通过以下对优选实施例的 详细描述显而易见。
图1A所示为一示例开关型调节器的原理框图。图1B所示为图1A所示的调节器的一示例工作波形图。图2A所示为依据本发明实施例的一示例开关型调节器的原理框图。图2B所示为图2A所示为调节器的一示例工作波形图，图2C所示为依据本发明实施例的第一示例非线性电路的原理框图。图2D所示为依据本发明实施例的第二示例非线性电路的原理框图。图3A所示为依据本发明实施例的具有两路输出的一示例调节器的原理框图。图3B所示为依据本发明实施例的具有N路输出的一示例调节器的原理框图。图3C所示为依据本发明实施例的一示例公共线性放大器的原理框图。图3D所示为依据本发明实施例的具有N路输出的第二示例调节器的原理框图。图4所示为依据本发明实施例的一示例开关型调节器的控制方法流程图。图5所示为依据本发明实施例的一示例多路输出开关型调节器的控制方法的流 程图。图6所述为依据本发明实施例的另一示例多路输出开关型调节器的控制方法的 流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于 这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方 案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细 节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。在本应用中，“电线”、“绕线”、“引线”、“信号”、“导线”和“总线”指的是任何已知的
结构、构造、布局、技术、方法或者过程以用来在物理上把电路中的信号从一个点传到另一 个点。除另有说明否则使用文本的上下文中，通常情况下，“已知”、“固定”、“给定”、“肯定” 和“预定”指的是一个值另有说明的除外；数量、参数、约束条件、条件、状态、流程、过程、方 法、实施，或各种组合等在理论上是可变的，但是提前设定后，在后续使用中保持不变。依据本发明的实施例可以方便的实现具有改进的暂态响应的混合控制的功率调 节器。优选实施例具有第一反馈控制和第二反馈控制，所述第一反馈控制用于稳态状态下 的稳定工作和输出调节。第一反馈控制响应速度相对较慢，调节精度较高。第二反馈控制 在暂态状态下实现相对较快的响应控制。进一步，依据本发明的实施例采用误差放大器以 在稳态状态下获得稳定的工作状态，非线性放大器或者其他的控制回路以在暂态状态下获 得较快的响应。以下结合优选实施例从各个方面详细说明本发明。参考图1A，示意图100A所示为一示例开关型调节器的原理框图。图1B所示为图 1A所示的调节器的示例工作波形图100B。在恒定频率工作模式时，振荡器114的时钟(CLK) 通过R-S触发器106和逻辑/驱动电路108用于打开上开关(如晶体管MD以此开始一个 开关周期。检测输出电压(如通过电阻分压网络札和&)，然后与调节参考值(如VKEF)进 行比较后，再通过误差放大器(EA)110产生误差信号VTOMP。所述误差信号输入至比较器116 并与检测电感电流(如通过电流探测器102和电流检测放大器(CSA)104)和斜坡补偿信号 (SLP)的总和进行比较。SLP可以是振荡器114发生的与CLK相位相同的锯齿波信号。如 果VSEN，即检测电感电流和斜坡补偿信号的总和，大于误差信号VOTP，则上开关Ml断开，整流 器或者同步开关M2导通电流直至下一个时钟CLK到来。图1A所示的示例开关型调节器包括功率级、PWM控制/驱动150和反馈控制152。 反馈控制152检测输出电压VOTT，然后与调节参考值电压VKEF比较以产生误差信号(如 VC0MP)。VOTP输入至PWM控制/驱动150以产生功率开关Mi和M2的驱动信号。反馈控制152 包括具有相应的补偿网络的EA110(未在图中标示)以产生相应的补偿来维持反馈回路的 稳定性。但是，功率级传递函数跟随工作状态的不同而变化，所以仅仅补偿设计是不能满足 最坏状态时的稳定需求。因此，采用这种类型的控制模式其暂态响应相对较慢。优选实施 例为具有较好的稳定性以及较快的暂态响应的方法和电路。以下详细说明依据本发明优选实施例的开关型调节器的控制电路结构。依据本发明的一实施例的开关型调节器的控制电路包括第一反馈电路，用于检测开关型调节器的输出，并与调节参考值进行比较，然后产 生控制信号，所述控制信号用以在所述开关型调节器的稳态状态时，使所述开关型调节器 的输出与所述调节参考值相匹配；第二反馈电路，用以检测所述开关型调节器的输出和所述调节参考值之间的输出 误差，并据此产生调节信号，所述调节信号用以在暂态状态下调节所述控制信号以提高所 述开关型调节器的暂态响应。在下述示例中，所述第一反馈电路采用一线性电路(如线性放大器)，所述第二反 馈电路采用非线性电路(如多阈值多比较器)。但是，所述第一反馈电路也可以是具有非线性传递函数的非线性电路，所述第二反馈电路也可以是具有线性传递函数的线性电路。参考图2A，示意图200A所示为依据本发明实施例的一示例开关型调节器的原理 框图。反馈控制模块202包括线性电路和非线性电路两部分，其中线性电路部分为一线性 放大部分(如包括误差放大器EA208)，用以获得精确的直流信号或者稳态调节控制，非线 性电路204用以获得暂态状态下的快速响应。线性放大器EA208用以放大直流输出电压VQUT 和调节参考值VKEF之间的差值以在稳态状态下获得精确的和稳定的调节VOT。例如，VEEF的 范围可以为0. 1V-5V，或者系统中的最大电压值，包括0. 6V。线性放大部分可以优化来提高 稳定性和调节精度，响应速度可以相对低一些。因此，图2A所示的线性放大器部分相对容 易设计和实施。例如，简单的低带宽积分器也是一种选择实现方式。对比的，非线性电路204可以包括一些相对较快的子电路以控制负载的暂态状 态。图2A所示的特定实施例中，使用了两个比较器(如254-1和254-2)。当输出反馈信号 FB低于第一阈值时(如VKEF1)，比较器254-1可以产生一正的输出，并通过LIM252-1滤波， 然后通过加法电路206与VTOMP相加，即EA208的输出。VKEF1可以设置为略低于VKEF，例如VKEF 的90% -98%，包括VKEF的97%。这使得控制信号VC0NT来增加功率级的占空比以实现对负 载暂态阶跃的快速响应。类似的，当FB大于第二阈值(VKEF2)时，比较器254-2和LIM252-2 强制功率级的占空比减小，以获得相对较好的输出响应。VKEF1可以设置为略大于VKEF，例如 VEEF 的 102% -110%,包括 103%。图2B所示为图2A所示的调节器的示例工作波形图200B。在、时刻，输出负载 从Ii增加到12，导致输出电压的下降，这种过程反应在VFB上。线性放大器输出VOTP反应可 能慢一些，但是比较器254-1产生一正的脉冲VA1来增加占空比，并且通过较强的控制信号 VTONT快速增加VOTT和VFB至稳态数值。在时刻、，VFB在调节范围内增加。非线性回路逐渐 的停止作用，线性放大器维持稳态状态调节。这样的非线性电路204的工作持续时间通过 LIM252-1 控制。类似的，当负载从12下降至1:，比较器254-2和LIM252-2执行非线性调节功能以 通过较强的控制信号VeQNT快速减小VQUT和VFB至稳态状态。同样，LIM252-1的输出(如VA1) 和LIM252-2的输出(如VA2)通过加法电路250相加以产生调节信号V.。限制电路252可 以是任何合适的接收比较器254输出的电路(如增益滤波器、持续时间限制器、幅值限制器 或者任何其他合适的限制器等)。进一步，尽管该特定实施例仅仅采用了两个阈值和两个比 较器来实现非线性电路，但是任何合适数量(如多于两个阈值和两个比较器)均可以用来 进一步加速暂态响应。参考图2C，所示为依据本发明实施例的第一示例非线性电路的原理框图204C。这 种方法表征了非线性电路204的数字实现。这里，采样FB和调节参考值VKEF之间的误差信号 (如通过跨导放大器260和电阻Rx)，并将其转换成一数字信号(如通过模数转换器262)。 数字滤波器264然后接收A/D转换器262的数字输出，并来计算调节信号VAW_D。然后，VADJ1 转换回一模拟信号(如通过数模转换器266)，将V胃与线性放大输出相加以提供给PWM控 制。另一种方法，在某些控制结构中，数字信号^^㈣输入至驱动逻辑(如108)以补充PWM 控制信号，所述PWM控制信号用以控制有源开关(如虬和礼)的占空比。另外，可以通过用 户界面控制对数字滤波器264进行编程或者重构。参考图2D，所示为依据本发明实施例的第二示例非线性电路的原理框图204D。在
9该示例中，非线性电路204可以使用多个放大器实现。放大器290用于放大FB和第一阈值 VEEF1之间的差值以调节控制信号VroNT,然后输入至PWM控制/驱动模块150。放大器292用 以放大FB和第二阈值VKEF2之间的差值，以调节控制信号VC0NT并输入至PWM控制/驱动模 块150。另外，放大器290和放大器292的输出通过加法电路294相加以提供调节信号VfflJ。 进一步，任何合适数量的放大器和阈值(如具有不同传递函数的多于两个的放大器和多于 两个阈值)均可以用来进一步优化稳定性和暂态响应。以下详细说明依据本发明的优选多路输出开关调节器的控制结构。在一个实施例中，一种多路输出开关调节控制器包括第一公共反馈电路，其采用分时复用的方式来放大每一输出端的输出值和相应的 调节参考值之间的输出调节误差，然后在所述分时复用的一预设时间间隔内产生与每一路 输出端相应的一组控制信号，并且持续至下一检测周期，所述每一控制信号用以在开关调 节器的稳态状态时，控制所述开关型调节器使其每一路输出端输出与相应的调节参考值相 匹配的输出值；一组第二反馈电路，其与所述多路输出开关型调节器的输出端数目相匹配，用以 检测所述开关型调节器的每一路输出和所述调节参考值之间的误差，并据此产生相应的一 调节信号，所述调节信号用以在暂态状态下调节相应的所述控制信号以提高所述开关型调 节器的暂态响应。在下述一些示例中，所述第一反馈电路为一线性电路(如线性放大器)，但是所述 第一反馈电路也可以是非线性电路，如比较器，或者线性和非线性电路的总和。参考图3A，所示为依据本发明实施例的具有两路输出的一示例调节器的原理框图 300A。这种非线性电路204的特别布置可以有效的提高多路输出调节器的暂态响应速度， 并且通过共享相对较低的响应电路使得硬件成本最小。在该示例中，0UT1 (如，包括非线性 电路204-1，加法电路206-1，控制有源开关Ml和M2的PWM控制/驱动电路150-1)的输出 回路，和0UT2 (如，包括非线性电路204-2，加法电路206-2，控制有源开关M12和M22的PWM 控制/驱动电路150-2)，共享一个相对较慢的公共线性放大器回路302以获得精确和稳定 的直流调节。由于公共的线性放大器302可能会相对较慢，时分多路复用(TDM)(如，通过时分 控制器310)可以通过在不同通道间复用输入(如，和公共误差放大器的输出， 而产生每一路输出(如，0^\和0肌2)的直流误差信号(如通过时分控制器310)。例如， 在第一时间区间内，MUX306将跨导放大器304的输出连接到第一补偿电容Ca，通过MUX308 积分FB:和调节参考值VKEF之间的误差。类似的，MUX306将跨导放大器304的输出连接到 第二补偿电容Ce2，通过MUX308积分FB2*Vkef之间的误差。每一个补偿电容上的电压(如 Vomh和VTOMP2)用以获得相应的输出(如0^\和0肌2)上的合适的稳态调节。在暂态工作状 态下，非线性电路204检测相应的输出电压，并且调制电压(如V.i和VAW2)以产生一相对 较快的控制电压(如VroNT1和VroNT2)以改变相应的功率级的占空比，并获得较高的输出暂态 响应。参考图3B，所示为依据本发明实施例的具有N路输出的第一示例调节器的原理框 图300B。该示例调节器包括功率级320 (如有源开关Mi和M2、电感等)，公共线性放大器 302，每一路输出通道(如OUT” 0UT2. 0UTn)的PWM控制/驱动150和每一通道的非线性电路204。参考图3C，所示为依据本发明实施例的一示例公共线性放大器的原理框图302C。 在这样的多输出系统中，如果可以允许暂态速度较慢，则使用合适的时分和多路开关
MUX330和MUX334以及误差放大器EA332以在所有的通道间(如1，2，.....N)分享共用非
线性控制。依据本发明实施例的另一种多路输出开关型调节器控制器，包括分时复用的电路，其分别与公共第一反馈电路和公共第二反馈电路连接，用以在 不同的时间区间内，分别将公共第一反馈电路和公共第二反馈电路与对应的输出端连接；公共第一反馈电路，其采用分时复用的方式以在不同的时间区间内来放大每一输 出端的输出值和相应的调节参考值之间的输出调节误差，然后在所述分时复用的预设时间 间隔内产生与每一路输出端相应的一组控制信号，并且持续至下一检测周期，所述每一控 制信号用以在开关调节器的稳态状态时，控制所述开关型调节器使其每一路输出端输出与 相应的调节参考值相匹配的输出值；公共第二反馈电路，其采用分时复用的方式以在不同的时间区间内检测所述开关 型调节器的每一路输出和所述调节参考值之间的误差，并据此产生相应的一调节信号，所 述调节信号用以在暂态状态下调节相应的所述控制信号以提高所述开关型调节器的暂态 响应。参考图3D，所示为依据本发明实施例的第二示例具多路路输出的调节器的原理框 图300D。在该示例中，公共模块350可以包含不同类型的电路。例如，公共反馈控制模块 340既可以包括线性放大器(如，对直流调节而言)，也可以包括非线性电路(如，针对暂态 /交流工作)。图3D所示的特殊实施例可以最好的适用于低成本的应用，其中这里由于暂态 响应时间要求不会太严格，所示时分多路复用既可以用作直流调节也可以用作交流调节。图3B和3D所示的实施例中讨论的时分电路可以将一个检测周期分成多个时间区 间，以在一个时间区间内公共子电路作用于一路输出。所述检测周期可以为一开关周期，被 分成与输出通道数量相同数目的时间区间。如果公共子电路在一个开关周期内只作用于一 个输出通道，则所述检测周期也可以为多个开关周期。根据应用需要，优选实施例也可以用 其他的方法来划分检测周期。以下详细说明依据本发明实施例的开关型调节器的控制方法。依据本发明一实施例的一种开关型调节器的控制方法，包括以下步骤(1)使用第一反馈电路放大所述开关型调节器输出端的输出值和调节参考值之间 的输出误差；(2)产生源自所述放大输出误差的控制信号，以获得所述开关型调节器的稳态状 态；(3)使用第二反馈电路检测所述开关型调节器输出端的输出值和所述调节参考值 之间的所述输出误差；(4)并产生调节信号以在暂态状态下调节所述控制信号，以提高所述开关型调节 器的暂态响应。参考图4，所示为依据本发明实施例的一示例开关型调节器的控制方法流程图 400，包括以下的步骤
402 流程开始；404 放大输出端和调节参考值之间的调节误差；(例如通过图2A中所示的误差放大器208)406 根据经放大后的所述调节误差产生一控制信号(如VroNT)以获得稳态工作状 态。408 使用另一不同的反馈电路检测调节误差(408)；(例如，图2A中所示的非线性电路204)410 产生调节信号(如以调节所述控制信号来获得暂态工作状态；412 流程结束。依据本发明一实施例的一种多路输出开关型调节器的控制方法，包括以下步骤(1)采用分时复用的方式，将检测周期划分为一组时间区间；(2)在相应的时间区间内，使用第一公共反馈电路放大一组输出端中每一输出端 的输出值和相应的调节参考值之间的输出误差；(3)根据所述输出误差，以在相应的时间区间内产生相应的控制信号，并持续至下 一检测周期；(4)在稳态状态时，使用所述每一控制信号以在相应的输出端产生与相应的调节 参考值匹配的稳定的输出值。(5)在相应的时间区间内，使用与输出端相应的第二反馈电路，检测输出信号和所 述相应的参考值之间的输出误差；(6)在所述相应时间区间内产生源自检测到的输出误差的相应的调节信号，以调 节所述相应的控制信号来提高所述开关型调节器的暂态响应。参考图5，所示为依据本发明实施例的多路输出开关型调节器一示例控制方法的 流程图500。502 流程开始；504 将检测周期划分为一组时间区间，如通过时分控制器310 ；506:在相应的时间区间内，使用第一公共反馈电路放大一组输出端中每一输出端 的输出值和相应的调节参考值之间的输出误差，如通过跨导放大器304 ；508 根据所述输出误差，以在相应的时间区间内产生相应的控制信号，并持续至 下一检测周期；510 在稳态状态时，使用所述每一控制信号((如VCQNT1，VCQNT2，. . . VC0NTN))以在相应 的输出端(如0UIV ... OUTn)产生与相应的调节参考值匹配的稳定的输出值。512 在相应的时间区间内，使用一与输出端相应的第二反馈电路(如一组非线性 电路204-1. . . . 204-N)，检测输出信号和所述相应的参考值之间的输出误差；514:在所述相应时间区间内产生源自检测到的输出误差的相应的调节信号(如 ... VADJN)，以调节所述相应的控制信号来提高所述开关型调节器的暂态响应。516:流程结束。依据本发明一实施例的另一种多路输出开关型调节器的控制方法，包括以下步 骤(1)采用分时复用的方式，将检测周期划分为一组时间区间；
(2)在相应的时间区间内，使用公共第一反馈电路放大一组输出端中每一输出端 的输出值和相应的调节参考值之间的输出误差；(3)根据所述输出误差，以在相应的时间区间内产生相应的控制信号，并持续至下 一检测周期；(4)在稳态状态时，使用所述每一控制信号以在相应的输出端产生与相应的调节 参考值匹配的稳定的输出值。(5)在相同的相应时间区间内，使用公共第二反馈电路，检测输出信号和所述相应 的参考值之间的输出误差；(6)以在所述相应时间区间内产生源自检测到的输出误差的相应的调节信号，以 调节所述相应的控制信号来提高所述开关型调节器的暂态响应。参考图6，所示为依据本发明实施例的多路输出开关型调节器一示例控制方法的 流程图600。602:流程开始；604 将检测周期划分为一组时间区间，如通过时分控制器310 ；606:在相应的时间区间内，使用第一公共反馈电路放大一组输出端中每一输出端 的输出值和相应的调节参考值之间的输出误差，如通过跨导放大器304 ；608 根据所述输出误差，以在相应的时间区间内产生相应的控制信号，并持续至 下一检测周期；610 在稳态状态时，使用所述每一控制信号((如VroNT1，VroNT2，. . . VC0NTN))以在相应 的输出端(如0UIV ... OUTn)产生与相应的调节参考值匹配的稳定的输出值。612 在相应的时间区间内，使用一公共第二反馈电路，检测输出信号和所述相应 的参考值之间的输出误差；614 在所述相应时间区间内产生源自检测到的输出误差的相应的调节信号，以调 节所述相应的控制信号来提高所述开关型调节器的暂态响应。616:流程结束。如这里所示的不同的示例，调节器使用基于电感的开关型调节器拓扑结构。但是， 任何合适类型的调节器(如线性调节器、基于变压器的开关型调节器。充电泵调节器电路 拓扑、升压调节器、升降压、反激等)也适用于特定实施例。另外，与只能应用于恒定电压的 应用不同，这里所述的电路的控制方法适用于具有任何输出信号(如恒流、交流电压、交流 电流)的调节器。任何合适的输入和调节输出电压均适用于特定实施例。例如，在降压型调节器中， 输入电压的范围约为2. 5V-5. 5V，例如，2. 7V-4. 2V，包括4. 2V。示例降压调节器中的调节输 出电压范围约为0. 8V-2. 2V，包括1V-1. 8V，更具体的约为1. 5V。例如，这样的电压适用于手 机应用，可以应用于主芯片电源、随机存储器电源，以及类似的。以上示例包括特定实施例的电路和结构实现方式，本领域技术人员可以推知其他 的拓扑或者调节器结构也适用，以及其他的器件电路布置、元件以及类似的同样适用于实 施例。如上所述的控制电路可以包括与门、或门、RS触发器、探测器、比较器以及放大器，特 定实施例也可以使用其他的电路元件。这里讨论的方法和电路也可以使用不同的开关器件 (如PM0S晶体管、BJT器件等)，或者不同的拓扑结构变换器(如前馈、半桥、全桥等)。
本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的 细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式
。显然，根据本说明书的内容，可作很多的 修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实 际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明。本发明仅受权利要求书及其 全部范围和等效物的限制。
权利要求
一种开关型调节器控制器，其特征在于，包括第一反馈电路，用于检测开关型调节器的输出，并与调节参考值进行比较，然后产生控制信号，所述控制信号用以在所述开关型调节器的稳态状态时，使所述开关型调节器的输出与所述调节参考值相匹配；第二反馈电路，用以检测所述开关型调节器的输出和所述调节参考值之间的输出误差，并据此产生调节信号，所述调节信号用以在暂态状态下调节所述控制信号以提高所述开关型调节器的暂态响应。
2.根据权利要求1所述的开关型调节器控制器，其特征在于，所述第二反馈电路进一 步包括一组比较电路，所述一组比较电路用以将所述开关型调节器的输出分别和一组阈值 进行比较，并相应的调节所述调节信号，每一相应的调节具有不同的传递函数。
3.根据权利要求1所述的开关型调节器控制器，其特征在于，所述第二反馈电路进一 步包括放大器和数字电路，所述放大器用以放大所述开关型调节器的输出和调节参考值之 间的输出误差，所述数字控制电路用以将所述调节误差转换为数字信号，并根据所述数字 信号调节所述调节信号。
4.根据权利要求1所述的开关型调节器控制器，其特征在于，所述第二反馈电路进一 步包括一组放大器和一加法电路，所述每一放大器用以放大所述开关型调节器的输出和相 应的一组阈值之间的误差，以相应的调节所述调节信号。
5.根据权利要求1所述的开关型调节器控制器，其特征在于，所述第二反馈电路进一 步包括一加法电路，所述加法电路将所述调节信号和在控制所述开关型调节器输出之前的 控制信号相加。
6.一种多路输出开关型调节器控制器，其特征在于，包括第一公共反馈电路，其采用分时复用的方式来放大每一输出端的输出值和相应的调节 参考值之间的输出调节误差，然后在所述分时复用的一预设时间间隔内产生与每一路输出 端相应的一组控制信号，并且持续至下一检测周期，所述每一控制信号用以在开关调节器 的稳态状态时，控制所述开关型调节器使其每一路输出端输出与相应的调节参考值相匹配 的输出值；一组第二反馈电路，其与所述多路输出开关型调节器的输出端数目相匹配，用以检测 所述开关型调节器的每一路输出和所述调节参考值之间的误差，并据此产生相应的一调节 信号，所述调节信号用以在暂态状态下调节相应的所述控制信号以提高所述开关型调节器 的暂态响应。
7.根据权利要求6所述的多路输出开关型调节器控制器，其特征在于，所述第一反馈 电路可以进一步包括，误差放大器、第一多路开关、第二多路开关和分时复用控制器，其中，分时复用控制器控制第一多路开关和第二多路开关，以在不同的时间区间内和误差放 大器一起来实现放大每一输出端的输出值和相应的调节参考值之间的输出调节误差，然后 产生与每一路输出端相应的一组控制信号。
8.根据权利要求6所述的多路输出开关型调节器控制器，其特征在于，所述第二反馈 电路进一步包括一组比较电路，所述一组比较电路用以将所述开关型调节器的输出分别和 一组阈值进行比较，并相应的调节所述调节信号，所述每一相应的调节具有不同的传递函 数。
9.根据权利要求6所述的多路输出开关型调节器控制器，其特征在于，，所述第二反馈 电路进一步包括放大器和数字电路，所述放大器用以放大所述开关型调节器的输出和调节 参考值之间的输出误差，所述数字控制电路用以将所述调节误差转换为数字信号，并根据 所述数字信号调节所述调节信号。
10.根据权利要求6所述的多路输出开关型调节器控制器，其特征在于，所述第二反馈 电路进一步包括一组放大器和一加法电路，所述每一放大器用以放大所述开关型调节器的 输出和相应的一组阈值之间的误差，以相应的调节所述调节信号。
11.一种多路输出开关型调节器控制器，其特征在于，包括分时复用的电路，其分别与公共第一反馈电路和公共第二反馈电路连接，用以在不同 的时间区间内，分别将公共第一反馈电路和公共第二反馈电路与对应的输出端连接；公共第一反馈电路，其采用分时复用的方式以在不同的时间区间内来放大每一输出端 的输出值和相应的调节参考值之间的输出调节误差，然后在所述分时复用的预设时间间隔 内产生与每一路输出端相应的一组控制信号，并且持续至下一检测周期，所述每一控制信 号用以在开关调节器的稳态状态时，控制所述开关型调节器使其每一路输出端输出与相应 的调节参考值相匹配的输出值；公共第二反馈电路，其采用分时复用的方式以在不同的时间区间内检测所述开关型调 节器的每一路输出和所述调节参考值之间的误差，并据此产生相应的一调节信号，所述调 节信号用以在暂态状态下调节相应的所述控制信号以提高所述开关型调节器的暂态响应。
12.—种开关型调节器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤(1)使用第一反馈电路放大所述开关型调节器输出端的输出值和调节参考值之间的输 出误差；(2)产生源自所述放大输出误差的控制信号，以获得所述开关型调节器的稳态状态；(3)使用第二反馈电路检测所述开关型调节器输出端的输出值和所述调节参考值之间 的所述输出误差；(4)并产生调节信号以在暂态状态下调节所述控制信号，以提高所述开关型调节器的 暂态响应。
13.—种多路输出开关型调节器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤(1)采用分时复用的方式，将检测周期划分为一组时间区间；(2)在相应的时间区间内，使用第一公共反馈电路放大一组输出端中每一输出端的输 出值和相应的调节参考值之间的输出误差；(3)根据所述输出误差，以在相应的时间区间内产生相应的控制信号，并持续至下一检 测周期；(4)在稳态状态时，使用所述每一控制信号以在相应的输出端产生与相应的调节参考 值匹配的稳定的输出值；(5)在相应的时间区间内，使用与输出端相应的第二反馈电路，检测输出信号和所述相 应的参考值之间的输出误差；(6)在所述相应时间区间内产生源自检测到的输出误差的相应的调节信号，以调节所 述相应的控制信号来提高所述开关型调节器的暂态响应。
14.根据权利要求13所述的多路输出开关型调节器的控制方法，进一步包括，将所述开关型调节器的开关周期作为检测周期，并划分为所述一组时间区间，每一时间区间对应 于一组输出端中的一个。
15.根据权利要求13所述的多路输出开关型调节器的控制方法，其特征在于，所述检 测周期包括一组开关时间周期，所述每一个开关时间周期与相应的输出端相对应。
16.一种多路输出开关型调节器的控制方法，包括，(1)采用分时复用的方式，将检测周期划分为一组时间区间；(2)在相应的时间区间内，使用公共第一反馈电路放大一组输出端中每一输出端的输 出值和相应的调节参考值之间的输出误差；(3)根据所述输出误差，以在相应的时间区间内产生相应的控制信号，并持续至下一检 测周期；(4)在稳态状态时，使用所述每一控制信号以在相应的输出端产生与相应的调节参考 值匹配的稳定的输出值；(5)在相同的相应时间区间内，使用公共第二反馈电路，检测输出信号和所述相应的参 考值之间的输出误差；(6)以在所述相应时间区间内产生源自检测到的输出误差的相应的调节信号，以调节 所述相应的控制信号来提高所述开关型调节器的暂态响应。
17.根据权利要求16所述的多路输出开关型调节器的控制方法，进一步包括，将所述 开关型调节器的开关周期作为检测周期，并划分为所述一组时间区间，每一时间区间对应 于一组输出端中的一个。
18.根据权利要求16所述的多路输出开关型调节器的控制方法，其特征在于，所述检 测周期包括一组开关时间周期，所述每一个开关时间周期与相应的输出端相对应。
全文摘要
本发明涉及具有快速暂态响应的开关型调节器控制器和控制方法。在一个实施例中，开关型调节器控制器包括(1)第一反馈电路，用以检测开关调节器的输出，并与调节参考值进行比较以产生控制信号，所述控制信号用以在开关型调节器稳态状态时使开关调节器的输出与调节参考值匹配；(2)第二反馈电路，用以检测输出和调节参考值之间的调节误差，并且根据调节误差产生调节信号，所述调节信号在暂态状态下调节所述控制信号以提高所述开关型调节器的暂态响应。
文档编号H02M3/156GK101800474SQ20101012358
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月12日 优先权日2009年6月9日
发明者陈伟 申请人:杭州矽力杰半导体技术有限公司;矽力杰公司