号的占空比，修改功率级102的开关状态和/或占空 比。运样的电压调节功能在典型的数字控制开关电源转换器中是标准的，并且因此在运方 面没有进一步给出解释。在控制器104和功率级102之间提供有信令接口 110。在其它功 能中，控制器104可经由接口 110管理功率级102的不同功率模式。
[0021] 数字控制器104还包括控制环路补偿器112,其被编程W满足电压调节器控制器 104的增益和相位裕度目标，作为电压调节器控制器104的多个系统参数的函数。控制环路 补偿器112被编程W维持整体输出阻抗响应尽可能光滑（平坦）。控制带宽最初可W被设 置为匹配ESR(等效串联电阻）零点，并确保超出ESR零点的阻抗小于下垂电阻。在某些操 作条件下，例如当调节器控制器104实施非常低的开关频率W实现更高的效率时，相位裕 度目标（例如至少60° )不能总被得到。一个或多个控制环路系数可W被重新确定，使得 在输出阻抗幅度中所得到的峰值（突起）被减小并且响应平坦化。
[0022] 通过控制环路补偿器112实施的控制环路系数通过调节器参数编程系统200进行 优化，并且可W存储在数字控制器112易失性或非易失性存储器114内，诸如ffiPROM、闪存、 RAM、寄存器文件等。调节器参数编程系统200可W经由有线或无线连接202被连接到数字 控制器104。调节器参数编程系统200包括处理电路204,其可包括数字和/或模拟电路， 例如一个或多个控制器、处理器、ASIC(专用集成电路）等，用于执行确定数字控制器104 的各种设置的程序代码，包括由控制环路补偿器112实现的控制环路系数。调节器参数编 程系统200还包括存储器206,例如DRAM(动态随机存取存储器）和皿D(硬盘驱动器）或 其他大容量存储驱动器208,用于在程序代码执行期间存储由处理电路204处理和访问的 程序代码和相关数据。调节器参数编程系统200还包括用于发送和接收信息的1/0(输入 /输出）电路210,和用于形成图形用户界面（GUI)的显示器212。包括在或与调节器参数 编程系统200相关联的控制环路参数分析器214可优化由控制环路补偿器112实施的控制 环路系数。
[0023] 图2示出了通过调节器参数编程系统200实现的用于优化由数字电压调节器控制 器104的控制环路补偿器112实现的控制环路系数的方法的一个实施例。根据本实施例， 控制环路补偿器112包括至少一个基于PID(比例-积分-微分）的用于电压控制环路的 补偿滤波器。该方法包括：确定满足数字电压调节器控制器104的增益和相位裕度指标的 PID系数，作为用于数字控制器104 (方框300)的多个系统参数的函数。系统参数可包括输 出电容（Cout)、输出电感化)、寄生效应、输出电感的DCR、输出电容器的ESR等。如本文先 前所说明的，在某些操作条件下相位裕度目标（例如，至少60度）不是总能获得的，并且不 希望的峰值（突起）出现在输出阻抗响应中。调节器参数编程系统200重新确定一个或多 个PID系数，使得输出阻抗幅度中的峰值（突起）减少，并且响应平坦化（方框310)。由控 制环路补偿器112实现的确定控制环路系数的运种迭代方法产生了改善的调节器性能。最 终确定的PID系数从调节器参数编程系统200经由有线或无线连接202 (方框320)传送到 数字控制器104。
[0024]图3示出了控制环路补偿器112的一个实施例的框图。根据该实施例，控制环路 补偿器112包括用于电压控制环路CU的单极双零点PID补偿滤波器，影响AVP频率响应 的电流控制环路（Ti)中的单极AVP或主极低通滤波器，和与PID补偿滤波器级联、用于限 制高频增益的单极后置滤波器或主极低通滤波器。在一般情况下，AVP是用于控制输出电 压水平，使得它在满负荷时比最小值略高，并且在轻负载时比最大值低一点的技术。其结果 是，整个电压容差窗口可在瞬态时期期间被用于电压跳跃或下降。
[00对在图3中：Hpid是补偿器的传递函数；GVd是从占空比到输出电压（Vout)的传递函 数；Gid是从占空比到电感器电流（U)的传递函数；G。是从输出电流（I。。,）到电感器电流的 传递函数记。是开环输出阻抗；并且HAVP是用于包含在电流控制环路T1中的AVP滤波器的 传递函数。补偿器传递函数Hpid也可W是PID控制。
[0026] 控制环路补偿器112的整体闭环传递函数Tyi取决于电压回路和电流回路响应1\， Tl,并由下式给出：
(1) 阳02引其中，Tv=HpiD*Gvd，并且Ti=HpiD*Gid*HAvP。
[0029] 控制环路补偿器112的整体闭环输出阻抗由下式给出：
V2) 阳03U 其中，Havp由下式给出： 阳03引Havp=RLLOUpA- (I-KpAVP)Z1) 做
[003引并且其中是下垂电阻，KPAVP是设置AVP带宽的单极滤波器系数。
[0034] 调节器参数编程系统200可自动优化和调整图3所示的控制环路补偿器112,即与 单极数字滤波器和一阶AVP级联的PID补偿滤波器。基于PID的补偿器112的整体传递函 数由下式给出：
(斗)
[0036] 图4显示了基于PID的补偿器112的增益响应。补偿器滤波器系数Ki,Kp和KD影 响增益曲线的不同区域，运是由频率《zi，《Z2和《fp限定的。在运种情况下，可编程控制 环路系数是PID补偿滤波器系数Kp,Ki和KD和后置滤波器系数Kfp。
[0037] 调节器参数编程系统200优化滤波器系数Ki，Kp，Kd和KfpW针对低于数字控制器 104的带宽的频率使数字电压调节器控制器104的输出阻抗响应平坦化。在一个实施例中， 调节器参数编程系统200实现了一种算法，其优化输出阻抗，电压回路和电流回路带宽及 稳定性，其具有解决方案中收敛的系列设计步骤。优化算法接下来参照图5-8进行描述，其 显示了在参数优化过程的不同阶段，从编程系统显示器212的屏幕捕获。
[0038] 图5示出了优化算法的输出网络参数初始化阶段的屏幕捕获。将开关电压调 节器104的功率级102连接到负载106的输出网络的示意性模型在该屏幕捕获中显示。 在该输出网络的单纯示例性实施例中，输出网络包括四个电容器组（'CAPBankr，'CAP Bank2'，'CAPBank3'和'CAPBank4'），具有等效串联电阻值CR)的输出电感（在图5中未 示出，参照图1来代替），寄生电感器化2)和电阻器巧L2)，包括用于感测调节器的输出电 压Vout的反馈电容器（ab_ext)和反馈电阻器巧化_ext)的外部电压感测过滤器（Vsen)。 在初始化阶段，输入元件值。输出电感器对应于图1所示的通用电感器以电容器组对应于 图1所示的通用输出电容器Cout。每个电容器组包括多个电容器（'CAP#'），并具有限定电 容（Cl,C2,C3,C4)和等效串联电阻（RC1，RC2,RC3,RC4)。图5示出了被输入用于输出网 络参数的非限制性和纯粹示范值。
[0039] 图6示出了优化算法的补偿器参数初始化阶段。在运一阶段，初始增益值被选择 用于PID系数Kp、Ki和KDW在特定的相位裕度（PM)目标最大化控制器带宽度W)，例如在 93度PM的63千赫BW。如果数字控制器102的控制环路补偿器112还包括如本文先前结 合图3所描述的与PID滤波器和一阶AVP滤波器级联的单极数字滤波器，单极数字滤波器 的增益系数Kfp和一阶AVP滤波器的增益系数KP(AV巧也可在运个阶段被初步确定。
[0040] 调节器参数编程系统200使用由用户输入的初始控制环路系数计算，W用于特定 AVP带宽（在该非限制性示例中为35. 82千赫）和增益（在该非限制性示例中为92. 8地） 的控制环路补偿器112的极点（Pl)和零点狂1，Z2)。如果需要，补偿器增益系数Kp,Ki,Kd, Kfp和化的部分或全部可W被降低，W增加调节器的稳定性。在每种情况下，调节器参数 编程系统200然后基于先前确定的控制环路系数提供相应的系统响应，