专利名称：具有自适应电压位置控制的电源转换器控制电路及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种电源转换器(Power Converter)，且特别涉及一种具有自适应电 压位置(Adaptive Voltage Position，简称AVP)控制的电源转换器控制电路及其控制方法。
背景技术：
随着半导体科技的快速演进，使得例如电脑及其周边数字产品等也日益地更 新。在电脑及其周边数字产品的应用集成电路antegrated Circuit，简称IC)中，由于 半导体工艺的快速变化，造成集成电路电源的更多样化需求，以致应用如升压器(Boost Converter)、降压器(Buck Converter)等各种不同电源转换器所组合的脉宽调变稳压器， 来达成各种集成电路的不同电源需求，也成为能否提供多样化数字产品的极重要因素之ο近年来，电源转换器的轻载效率越来越受到重视，以中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)的电源而言，自适应电压位置控制技术已广泛的运用在电压调 节器模块(Voltage Regulator Module，简称VRM)中。下列即为几个有关如何设计自适应 电压位置控制方法的文献[l]Kaiwei Yao, Ming Xu, Yu Meng and Fred C. Lee, "Design Consideration for VRM Transient Response Based on the Output Impedence，，，IEEE Trans. Power Electron.，vol. 18，no. 6，pp. 1270-1277，Nov. 2003.[2]Martin Lee,Dan Chen,Kevin Huang，Chih Wen Liu,Ben Tai，“Modeling and Design for Novel Adaptive Voltage Position (AVP) Scheme for Multiphase VRMs,"IEEE Trans. Power Electron.，vol. 23，no. 4，pp. 1733-1742，Jul. 2008.[3]Ching-Jan Chen，Dan Chen，Martin Lee，Eddie Kuo-Lung TsengZiDesign and Modeling of a Novel High-Gain Peak Current Control Scheme to achieve Adaptive Voltage Positioning for DC Power Converters，，，PESC 2008.[4]Jian Rong Huang，Sophia Chien-Hui Wang，Chia Jung Lee，Eddie Kuo-Lung Tseng，Dan Chen, "Native AVP Control Method for Constant Output Impedance of DC Power Converters,"in Proc. IEEE Power Electronics Specialists Conference·，2007， pp. 2023 2028[5]K. Yao, Y. Ren, J. Sun，K. Lee, M. Xu, J. Zhou，and F. C. Lee, "Adaptive voltage position design for voltage regulators，，，in Proc. IEEEApplied Power Electronics Conf.，2004，Vol. 1，pp. 272—278.另外，为了让效率更加的提高，如
图1所示的可变负载线(Variable Load Line, 简称VLL)的观念也被提出来。可变负载线就是在多相转换器(Multi-phase Converter) 中，在轻载时只使用一个相的转换器运作，当重载时才使用多相转换器运作，以提高轻载时的效率。其中，无论是一个相或是多相的操作，其输出电压的最大值与最小值均保持相同。例如，图1中，负载线11为负载电流由0至20A时，使用一个相的转换器运作的曲 线，负载线12为负载电流由0至40A时，使用两个相的转换器运作的曲线，负载线13为负 载电流由0至60A时，使用三个相的转换器运作的曲线，负载线14则为负载电流由0至80A 时，使用四个相的转换器运作的曲线，在这些负载线11、12、13与14中，其输出电压的最大 值Vmax与最小值Vmin均保持相同。前述文献提出的具有自适应电压位置控制的电源转换器的控制方法，均为模拟 控制器的设计，虽然可以达成负载电流增加时输出电压降低的负负载线(Negative Load Line)的具有自适应电压位置控制功能，但并未能提供负载电流增加时输出电压也提高的 正负载线(Positive Load Line)控制功能。此外，所能提供的电源转换器负载线也因为是 固定不变，而无法提供因应多相转换器运作所需的可变负载线功能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种具有自适应电压位置控制的电源转换器控制 电路及其控制方法，其可在不需复杂运算的情况下，容易地实现负负载线或正负载线控制 功能、以及多相转换器运作所需的可变负载线功能。为达上述及其他目的，本发明提供一种具有自适应电压位置控制的电源转换器控 制电路及其控制方法，可适用于产生脉宽调变信号，来控制电源转换器的功率开关的启闭， 此电源转换器控制电路包括分别用以执行电源转换器控制方法步骤的第一加法器、数字补 偿器以及脉宽调变电路。其中，第一加法器用以接收电源转换器的输出电压与输出参考电压，并取得输 出电压与输出参考电压间的输出电压差值；数字补偿器具有ζ转换转移函数(z-domain transfer function)，用以参考前述的输出电压差值来产生脉宽控制信号，并以调整Z转换 转移函数的分母系数的最低效位，来通过脉宽控制信号的控制而达成电源转换器的例如是 正负载线、负负载线或可变负载线功能；而脉宽调变电路则用以接受脉宽控制信号的控制 而产生控制电源转换器的功率开关启闭的脉宽调变信号。在一实施例中，此电源转换器控制电路还包括第二加法器、前馈控制电路及第三 加法器。其中，第二加法器用以接收电源转换器的输入电压与输入参考电压，并取得输入电 压与输入参考电压间的输入电压差值；前馈控制电路用以参考输入电压差值而产生补偿电 压；第三加法器则用以接收补偿电压与电源转换器的标准参考电压，并计算补偿电压与标 准参考电压之和，进而产生前述的输出参考电压。在一实施例中，此电源转换器控制电路的Z转换转移函数为
权利要求
1.一种具有自适应电压位置控制的电源转换器控制电路，适用于产生脉宽调变信号， 以控制电源转换器的功率开关的启闭，包括第一加法器，用以接收所述电源转换器的输出电压与输出参考电压，以取得所述输出 电压与所述输出参考电压间的输出电压差值；数字补偿器，具有Z转换转移函数，用以参考所述输出电压差值来产生脉宽控制信号， 并以调整所述Z转换转移函数的分母系数的最低效位，来通过所述脉宽控制信号的控制， 而达成所述电源转换器的负载线功能；以及脉宽调变电路，用以接受所述脉宽控制信号的控制而产生所述脉宽调变信号。
2.如权利要求1所述的电源转换器控制电路，还包括第二加法器，用以接收所述电源转换器的输入电压与输入参考电压，以取得所述输入 电压与所述输入参考电压间的输入电压差值；前馈控制电路，用以参考所述输入电压差值而产生补偿电压；以及 第三加法器，用以接收所述补偿电压与所述电源转换器的标准参考电压，以计算所述 补偿电压与所述标准参考电压之和，进而产生所述输出参考电压。
3.如权利要求1所述的电源转换器控制电路，其中，所述Z转换转移函数为CompD(z) = in-而调整的所述Z转换转移函数的分母系数％的最低效位数为分‘=1 ,母系数％的表示浮点数的4个最低效位。
4.如权利要求1所述的电源转换器控制电路，其中，以调整所述Z转换转移函数的分母 系数的最低效位，来达成所述电源转换器的正负载线功能。
5.如权利要求1所述的电源转换器控制电路，其中，以调整所述Z转换转移函数的分母 系数的最低效位，来达成所述电源转换器的负负载线功能。
6.如权利要求1所述的电源转换器控制电路，其中，以调整所述Z转换转移函数的分母 系数的最低效位，来达成所述电源转换器的可变负载线功能。
7.一种具有自适应电压位置控制的电源转换器控制方法，适用于产生脉宽调变信号， 以控制电源转换器的功率开关的启闭，包括下列步骤取得所述电源转换器的输出电压与输出参考电压间的输出电压差值； 参考Z转换转移函数来将所述输出电压差值输出为脉宽控制信号，并以调整所述Z转 换转移函数的分母系数的最低效位，来通过所述脉宽控制信号的控制，而达成所述电源转 换器的负载线功能；以及依据所述脉宽控制信号的控制而产生所述脉宽调变信号。
8.如权利要求7所述的控制方法，还包括下列步骤取得所述电源转换器的输入电压与输入参考电压间的输入电压差值； 参考所述输入电压差值而产生补偿电压；以及计算所述补偿电压与所述电源转换器的标准参考电压之和，进而产生所述输出参考电压。
9.如权利要求7所述的控制方法，其中，所述Z转换转移函数为
10.如权利要求7所述的控制方法，其中，以调整所述Z转换转移函数的分母系数的最 低效位，来达成所述电源转换器的正负载线功能。
11.如权利要求7所述的控制方法，其中，以调整所述Z转换转移函数的分母系数的最 低效位，来达成所述电源转换器的负负载线功能。
12.如权利要求7所述的控制方法，其中，以调整所述Z转换转移函数的分母系数的最 低效位，来达成所述电源转换器的可变负载线功能。
全文摘要
一种具有自适应电压位置控制的电源转换器控制电路及其控制方法，以加法器来取得输出电压与输出参考电压间的输出电压差值，以具有Z转换转移函数的数字补偿器来参考输出电压差值而产生脉宽控制信号，并以调整Z转换转移函数的分母系数的最低效位，来达成电源转换器的负载线功能，再以脉宽控制信号来控制脉宽调变电路而产生控制电源转换器的功率开关启闭的脉宽调变信号。因此，可在不需复杂运算的情况下，容易地实现负负载线或正负载线控制功能、以及多相转换器运作所需的可变负载线功能。
文档编号H02M3/157GK102044966SQ20091020734
公开日2011年5月4日 申请日期2009年10月26日 优先权日2009年10月26日
发明者张炜旭, 林育政, 陈德玉 申请人:立锜科技股份有限公司