本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种直流变换器及电压直流变换方法。
背景技术：
在如今低电压、大电流微处理器供电应用中，电源性能，尤其是暂态响应性能为至关重要的要求。为了减小负载跳变过程中输出电压(即微处理器的供电电压)的电压偏差，自适应电压定位(adaptivevoltageposition，avp)技术被采用以维持系统的稳定。
传统自适应电压定位技术的原理如图1所示，输出电压vo随着输出电流(即负载电流)io的增大从v1开始线性减小，直至输出电流io到最大负载点imax，输出电压vo降到v2。其中，v1可能是根据处理器负载的电压识别码(voltageidentification，vid)而设定的参考电压。
随着微处理器的快速发展，需要更高电压等级的供电电压。因此，若仍采用传统自适应电压定位技术，满载条件下的输出电压将会很低，甚至可能接近中央处理器(cpu)运行电压的最低门限值。因此，有需要提供一种改进的直流变换器提供更好的输出电压。
技术实现要素：
因此本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种改进的直流变换器及电压直流变换方法。
根据本发明的实施例，提出了一种直流变换器，包括：功率开关电路，接收输入电压，提供输出电压和输出电流；控制电路，根据表征输出电压的差分电压、表征输出电流的采样电流、以及阈值信号，产生开关控制信号，用以控制功率开关电路，使得在输出电流小于与阈值信号对应的电流转换点时，输出电压随着输出电流的增大而减小；而在输出电流大于电流转换点时，输出电压保持不变。
根据本发明的实施例，还提出了一种电压直流变换方法，包括：接收输入电压，提供输出电压和输出电流；根据表征输出电压的差分电压、表征输出电流的采样电流、以及阈值信号，来控制输出电压，使得输出电压在输出电流小于与阈值信号对应的电流转换点时，随着输出电流的增大而减小；而在输出电流大于电流转换点时，保持不变。
根据本发明的实施例，还提出了一种用于直流变换器的控制电路，所述直流变换器接收输入电压、提供输出电压和输出电流，所述控制电路根据表征输出电压的差分电压、表征输出电流的采样电流、以及阈值信号，产生开关控制信号，用以控制功率开关电路，使得在输出电流小于与阈值信号对应的电流转换点时，输出电压随着输出电流的增大而减小；而在输出电流大于电流转换点时，输出电压保持不变。
根据本发明各方面的上述直流变换器及电压直流变换方法，保证了在重载条件下对输出电压的稳定提供，保证了负载的正常运行。
附图说明
图1为传统自适应电压定位技术的原理图；
图2示意性地示出了根据本发明实施例的直流变换器的输出电压vo与负载电流io的时序波形图；
图3为根据本发明实施例的提供图2所示输出电压与输出电流关系图的直流变换器300的电路示意图；
图4为根据本发明实施例的直流变换器400的电路示意图。图4所示直流变换器400示出了控制电路102的电路示意图；
图5为根据本发明实施例的直流变换器500的电路示意图；
图6示意性示出了根据本发明实施例的电压直流变换方法的流程图600。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图2示意性地示出了根据本发明实施例的直流变换器的输出电压vo与负载电流io的时序波形图。当输出电流(即负载电流)io在其最小值时，输出电压vo为参考电压v1。随着输出电流io的增大，输出电压vo减小；直至输出电流io增大到电流转换点icc，输出电压vo不再减小，保持在设定电压v2。也就是说，在输出电流io小于电流转换点icc时，输出电压vo随着输出电流io的增大而减小；在输出电流io增大到电流转换点icc后，输出电压vo被保持在设定电压v2。
图3为根据本发明实施例的提供图2所示输出电压与输出电流关系图的直流变换器300的电路示意图。在图3所示实施例中，所述直流变换器300包括：功率开关电路101，接收输入电压vin，提供输出电压vo和输出电流io；控制电路102，根据表征输出电压vo的差分电压vdiff、表征输出电流io的采样电流idroop、以及阈值信号vpro，产生开关控制信号ctr，用以控制功率开关电路101，使得在输出电流io小于与阈值信号vpro对应的电流转换点icc时，输出电压vo随着输出电流io的增大而减小；而在输出电流io大于电流转换点icc时，输出电压vo保持不变。
在一个实施例中，所述阈值信号vpro可编程，vpro＝v1-v2。实际应用中根据不同需求，设定相应的电压v2，即编程相应的阈值信号vpro。
图4为根据本发明实施例的直流变换器400的电路示意图。图4所示直流变换器400示出了控制电路102的电路示意图。在图4所示实施例中，所述控制电路102包括：电流电压转化器21，两端产生跌落电压vdroop，其中在输出电流io小于电流转换点icc时，跌落电压vdroop随着输出电流io的增大而增大，而在输出电流io大于电流转换点icc时，跌落电压vdroop保持不变；逻辑控制器22，根据跌落电压vdroop与差分电压vdiff之和(即反馈电压vfb)，产生所述开关控制信号ctr。
在图4所示实施例中，所述控制电路102还包括：比例积分(proportionalintegral，pi)器23，根据跌落电压vdroop与差分电压vdiff之和、差分电压vdiff与阈值信号vpro之和，产生调整信号vadj，用以调节跌落电压vdroop，使得跌落电压vdroop在输出电流io小于电流转换点icc时随着输出电流io的增大而增大，而在输出电流io大于电流转换点icc时保持不变。
在图4所示实施例中，所述直流变换器400还包括：差分放大器103，产生表征输出电压vo的差分电压vdiff。
在一个实施例中，调整信号vadj调节补充电流icancel的大小，使得在输出电流io小于电流转换点icc时，补充电流icancel为零；而在输出电流io大于电流转换点icc时，补充电流icancel从零开始跟随输出电流io的增大而增大；其中采样电流idroop与补充电流icancel之差流经电流电压转化器21，产生所述跌落电压vdroop。
在一个实施例中，当输出电流io小于电流转换点icc时，差分电压vdiff与阈值信号vpro之和大于反馈电压vfb，即vdiff+vpro>vfb。此时比例积分器23往负向调节，系统对调整信号vadj作负向限幅，使得调整信号vadj在这个阶段始终保持为0，补充电流icancel也为零。当输出电流io大于电流转换点icc时，差分电压vdiff与阈值信号vpro之和小于反馈电压vfb，即vdiff+vpro<vfb。此时比例积分器23往正向调节，调整信号vadj增大，从而控制补充电流icancel增大，使得跌落电压vdroop减小。最终调制结果使得差分电压vdiff与阈值信号vpro等和大于反馈电压vfb，即vdiff+vpro＝vfb，实现差分电压vdiff的稳定。
在一个实施例中，所述控制电路102还包括：运算器24，对差分电压vdiff与阈值信号vpro执行相加运算，并将运算结果输送至比例积分器23。
在一个实施例中，所述电流电压转化器21包括电阻器。
图5为根据本发明实施例的直流变换器500的电路示意图。图5所示直流变换器500具体示出了逻辑控制器22和比例积分器23的电路示意图。如图5所示，所述比例积分器23包括：误差放大器ea，将反馈电压vfb(即跌落电压vdroop与差分电压vdiff之和)和差分电压vdiff与阈值信号vpro之和的误差进行放大并比例积分，产生所述调整信号vadj。所述逻辑控制器22包括：比较器，对反馈电压vfb(即跌落电压vdroop与差分电压vdiff之和)与参考电压vref和斜坡补偿信号vsl之和进行比较，产生所述开关控制信号ctr。
在直流变换器运行过程中，当输出电流io较小(如小于电流转换点icc)时，所述补充电流icancel为零。此时跌落电压vdroop随着采样电流idroop的增大而增大(在一个实施例中，跌落电压vdroop与采样电流idroop成正比)。而由于逻辑控制器22的作用，跌落电压vdroop与差分电压vdiff之和跟随反馈电压vfb(即参考电压vref与斜坡补偿信号vsl之和)。因此此时差分电压vdiff随着输出电流io的增大而减小，也就是输出电压vo随着输出电流io的增大而减小。当输出电流io增大至电流转换点icc后，补充电流icancel从零开始跟随输出电流io的增大而增大，因此输出电流io的增大被补充电流icancel抵消，流经电流电压转化器21的电流保持不变，跌落电压vdroop也保持不变。因此，此时跌落电压vdroop不跟随输出电流io的变化而变化，保持不变。因此，本发明前述各直流变换器实现了图2所示输出电压与输出电流的变化关系。当输出电流(负载电流)比较大时，输出电压被稳定在一个设定电压值，从而保证了重载情况下的电压提供。该设定电压值可以通过调节阈值信号vpro来改变，vpro＝v1-v2。
图6示意性示出了根据本发明实施例的电压直流变换方法的流程图600。所述方法包括：
步骤601，接收输入电压，提供输出电压和输出电流。和
步骤602，根据表征输出电压的差分电压、表征输出电流的采样电流、以及阈值信号，来控制输出电压，使得输出电压在输出电流小于与阈值信号对应的电流转换点时，随着输出电流的增大而减小；而在输出电流大于电流转换点时，保持不变。
在一个实施例中，所述“根据表征输出电压的差分电压、表征输出电流的采样电流、以及阈值信号，来控制输出电压”包括：
通过电流电压转化器将采样电流转化为跌落电压；
将跌落电压与差分电压之和与差分电压与阈值信号之和的误差进行放大并比例积分，产生调整信号，用以调节跌落电压，使得跌落电压在输出电流小于电流转换点时随着输出电流的增大而增大，而在输出电流大于电流转换点时保持不变；
根据跌落电压与差分电压调整所述输出电压。
在一个实施例中，所述“根据表征输出电压的差分电压、表征输出电流的采样电流、以及阈值信号，来控制输出电压”包括：
通过电流电压转化器将采样电流转化为跌落电压；
将跌落电压与差分电压之和与差分电压与阈值信号之和的误差进行放大并比例积分，产生调整信号，用以调节补充电流的大小，使得在输出电流小于电流转换点时，补充电流为零，而在输出电流大于电流转换点时，补充电流从零开始跟随输出电流的增大而增大；其中采样电流与补充电流之差流经电流电压转化器，产生所述跌落电压；
调节跌落电压与差分电压之和跟随参考电压与斜坡信号之和，以调整所述输出电压。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。