具有功率转换器电路的电源和功率转换器电路的控制方法与流程

本公开涉及一种具有功率转换器电路的电源和功率转换器电路的控制方法。

背景技术

传统的多相电源可以包括一个或更多个dc至dc转换器以产生相应输出电压来向负载供电。多相电源中的任意数量的相可以并行操作以产生向负载供电的输出电压。

一种类型的dc-dc转换器是单级功率转换器系统。顾名思义，在单级功率转换器系统中，每个相包括用于将输入电压例如12vdc(伏特直流)转换成相应目标输出电压例如1伏特dc来向负载供电的单个功率转换器。

所谓的恒定接通时间(cot)降压开关稳压器具有固定的脉宽调制器接通时间，并且使用关断时间脉宽调制(pwm)来调整输出电压。

众所周知，由于各个输出电容器中的等效串联电阻(esr)，开关电源中的开关机构在输出电压反馈感测点中引入纹波电压。降压稳压器的输出电压基于输出反馈电压中的纹波而被调整。在很多应用中，希望将输出电压中的纹波最小化。然而，这会导致纹波幅度太小而不能实现无抖动pwm。抖动会降低效率并会导致系统不稳定。

在某些传统的电源系统中，人造斜坡用于补偿低纹波解决方案。

技术实现要素：

上述技术问题的一个解决方案是测量电感器纹波电流并将其与反馈电压相加以模拟输出电压纹波。为了实现这，可以在电感器两端连接rc(电阻器-电容器)滤波器。这种方法的缺点是：1)电感器串联电阻必须相对恒定；2)需要额外的部件，这增加了相应稳压器的复杂度和成本。

与传统方法相比，本文的实施方式包括提供更精确的电压调整、更高的转换效率、减小的抖动等的新颖方式。

更具体地，本文的实施方式包括参考电压发生器电路、斜坡发生器电路和电源控制电路系统。

在操作期间，参考电压发生器电路接收输出电压反馈信号和参考电压。参考电压发生器电路将输出电压反馈信号的幅度与所接收到的参考电压进行比较。基于该比较，参考电压发生器电路产生变化的参考电压(可变的偏移电压)并将其输出至斜坡发生器电路。顾名思义，变化的参考电压的幅度随时间而变化。

斜坡发生器电路产生斜坡电压信号，斜坡电压信号的幅度被偏移变化的参考电压的幅度。在一个实施方式中，变化的参考电压是与斜坡电压信号相加的地面电压。因此斜坡电压信号相对于地面电压而偏移。

为了将输出电压维持在调节范围内，控制电路系统接收变化的参考电压并基于斜坡电压信号(被偏移变化的参考电压)与电源的输出电压反馈信号的比较来控制功率转换器电路的激活以向负载供电。

根据另外的实施方式，输出电压反馈信号表示由功率转换器电路产生以向负载供电的输出电压(或输出电压的派生特征)。例如，与电源相关联的参考电压发生器电路(或其他适当的电路)可以被配置成从由功率转换器电路生成的相应输出电压导出输出电压反馈信号。输出电压反馈信号可以是诸如由分压器或其他适当电路产生的实际输出电压的任何期望的比率。

在一个实施方式中，斜坡电压信号模拟在由功率转换器电路生成以向负载供电的输出电压上出现的纹波电压。控制电路系统将斜坡电压信号与输出电压反馈信号进行比较以确定将功率转换器电路中的高侧开关激活成接通状态的时序。

借助于非限制性示例实施方式，功率转换器电路可以以恒定接通时间控制模式操作，在恒定接通时间控制模式下，接通时间的pwm设置是恒定的，并且关断时间根据将斜坡电压信号与输出电压反馈信号进行比较的结果而变化。

根据又一些实施方式，响应于检测到斜坡电压信号相交于(近似大于或等于)输出电压反馈信号的情况，控制电路系统可以被配置成进一步执行包括以下的一个或更多个操作中的任一操作：i)根据恒定接通时间，将功率转换器电路中的高侧开关电路系统激活预定时间量以增加输出电压的幅度，ii)重置斜坡电压的幅度等。

在一个实施方式中，斜坡电压信号的重置将斜坡电压信号的幅度重置为基本上等于重置时变化的参考电压的当前幅度。在重置之后，斜坡发生器电路再次倾斜斜坡电压信号。因此，斜坡发生器电路随着时间的流逝重复地倾斜斜坡电压信号。

如前所述，变化的参考电压的幅度随时间而变化。在一个实施方式中，参考电压发生器电路响应于负载增加电流消耗的速率的瞬变工况而增加变化的参考电压的幅度。相反，参考电压发生器电路响应于负载减小电流消耗的速率的瞬变工况而减小变化的参考电压的幅度。

在又一些实施方式中，参考电压发生器电路包括偏置电路。顾名思义，偏置电路随着时间的流逝将变化的参考电压向偏置电压值偏置。参考电压发生器电路根据输出电压反馈信号与参考电压设定点之间的差异相对于偏置电压值来改变变化的参考电压(偏移电压)的幅度。

根据另外的实施方式，参考电压发生器电路包括跨导放大器。跨导放大器将输出电压反馈信号的幅度与所接收到的参考电压进行比较。基于该比较，跨导放大器生成输出电流，该输出电流的幅度取决于输出电压反馈信号的幅度与所接收到的参考电压之间的差异。

在一个实施方式中，参考电压发生器电路还包括接收由跨导放大器生成的输出电流的电容器。参考电压发生器电路还包括产生偏置电流的偏置电路。偏置电路将偏置电流施加至电容器以将变化的偏移电压向预定的偏置电压值偏置。由电容器输出的变化的参考电压根据偏置电流和跨导放大器的输出电流的组合而变化。

下面将更详细地公开这些及其他更具体的实施方式。

注意，本文所论述的技术可以在任何适当的环境例如多相电源应用、单相负载点(也称为pol)电源应用等中实现。

此外，注意，本文的实施方式可以用于改进多相系统中的相电流平衡，产生更高的转换效率和减小的抖动。对于很多相使用单个人造斜坡发生器会减少相间的失配。

本文的实施方式简化了ic(集成电路)的复杂度，同时实现了最佳设定点电压调整精度。减少的对热/电压/工艺变化的调整要求和设计可以被简化，引起整个ic芯片面积节省和测试复杂度降低。

由于不需要额外的外部部件或特定的pcb(穿孔电路板)布局要求，本文中的其他实施方式简化了相应的降压调节器解决方案。在本发明中引入误差减小回路可以实现非常好的dc(直流)准确度，同时保持非常快速的负载瞬时响应。

此外，对于多相控制ic，利用单个人造斜坡pwm生成控制算法，可消除相间的失配误差以改进自然电流共享。

还要注意，尽管本文所论述的实施方式可应用于多相电源电路(例如实现降压转换器、dc-dc转换器相的那些多相电源电路)，但是本文所公开的构思可以有利地应用于任何其他适当的拓扑以及通用电源控制应用。

还要注意，本文的实施方式可以包括计算机处理器硬件(其执行相应的开关指令)以执行和/或支持本文所公开的任何方法操作或全部方法操作。换言之，可以将一个或多个计算机化设备或处理器(计算机处理器硬件)编程和/或配置成如本文所说明那样进行操作以执行本发明的不同实施方式。

本文的其他实施方式包括用于执行上面概述以及下面详细公开的步骤和操作的软件程序。一个这样的实施方式包括具有非暂态计算机存储介质(例如，存储器、磁盘、闪存，...)的计算机程序产品，包括在非暂态计算机存储介质上编码的计算机程序逻辑，当该计算机程序逻辑在具有处理器和相应存储器的计算机化设备中被执行时，指示处理器执行本文所公开的操作中的任一操作。这样的布置通常被提供为在计算机可读存储介质或诸如光介质(例如，cd-rom)等非暂态计算机可读介质，软盘或硬盘或其他介质上配置或编码的软件指令、代码和/或其他数据(例如，数据结构)，例如一个或更多个rom或ram或prom芯片、专用集成电路(asic)等中的固件或微代码。软件或固件或其他这样的配置可以被安装到控制器上以使控制器执行本文所说明的技术。

因此，本公开内容的一个特定实施方式涉及一种计算机程序产品，其包括其上存储有用于支持诸如控制电源中的一个或更多个相的操作的指令的计算机可读介质。例如，在一个实施方式中，这些指令当由计算机处理器硬件(一个或更多个计算机设备)执行时使计算机处理器硬件执行以下操作：接收输出电压反馈信号；接收参考电压；将输出电压反馈信号的幅度与所接收到的参考电压进行比较；基于该比较，产生变化的参考电压；产生斜坡电压信号，该斜坡电压信号的幅度被偏移变化的参考电压；以及基于斜坡电压信号和电源的输出电压反馈信号的比较来控制功率转换器电路的激活以向负载供电。

为了清楚起见，添加了步骤的顺序。这些步骤可以以任何适当的顺序来执行。

应当理解，本文所论述的系统、方法、设备、装置等可以严格地作为硬件、作为软件和硬件的混合体、或者作为单独的软件被实现在例如处理器内，或在操作内系统或在软件应用内。

注意，尽管本文的不同特征、技术、配置等中的每一个可以在本公开内容的不同地方进行论述，但是意在，在适当的情况下，可以任选地相互独立地或相互组合地执行各个构思。因此，本文所描述的一个或更多个本发明可以以许多不同的方式实施和看待。

另外，注意，此处的实施方式的这种初步论述有意地没有说明本公开内容或所要求保护的发明的每个实施方式和/或进一步新颖的方面。替代地，该简要说明仅仅提供了一般实施方式以及与常规技术相比的相应新颖点。对于本发明的附加细节和/或可能的构思(组合方式)，读者将参考下面进一步论述的本公开内容的具体实施方式部分和相应附图。

附图说明

本发明的上述及其他目的、特征和优点将根据以下对如附图所示的本文的优选实施方式的更具体的描述而变得明显，其中，遍及不同的图，相同的附图标记指代相同的部分。附图不一定成比例，而是将重点放在说明实施方式、原理、构思等上。

图1是示出了根据本文的实施方式的电源的示例图。

图2是示出了根据本文的实施方式的控制电路系统的示例图。

图3是示出了根据本文的实施方式的功率转换器电路(例如单相)的示例图。

图4是示出了根据本文的实施方式的基于电流消耗的瞬时增加的电路响应的示例时序图。

图5是示出了根据本文的实施方式的基于电流消耗的瞬时减小的电路响应的示例时序图。

图6是示出了根据本文的实施方式的使用控制电路系统来控制多个相的示例图。

图7是示出了根据本文的实施方式的生成偏移调整的斜坡信号以及生成多个脉冲宽度调制信号以控制多个相的操作的示例时序图。

图8是示出了根据本文的实施方式的用于控制恒定接通时间降压转换器的操作的偏移调整的斜坡电压信号的实现的示例详细时序图。

图9是示出了用于执行根据本文的实施方式的方法的计算机处理器硬件和相关软件指令的示例图。

图10是示出了根据本文的实施方式的方法的示例图。

具体实施方式

根据本文的实施方式，电源包括参考电压发生器电路、斜坡发生器电路和控制电路系统。在操作期间，参考电压发生器电路将所接收到的输出电压反馈信号的幅度与所接收到的参考电压进行比较。基于该比较，参考电压发生器电路产生变化的参考电压并将其输出至斜坡发生器电路。顾名思义，变化的参考电压的幅度随时间而变化。斜坡发生器电路产生斜坡电压信号，该斜坡电压信号的幅度被偏移变化的参考电压。在一个实施方式中，变化的参考电压是斜坡发生器电路所参考的接地参考。

斜坡发生器电路产生被偏移变化的参考电压的斜坡信号。为了将电源的输出电压维持在调节范围内，控制电路系统将由斜坡发生器电路生成的偏移的参考信号与电源的输出电压反馈信号进行比较以控制向负载供电的功率转换器电路的激活。

现在，更具体地，图1是根据本文的实施方式的功率转换器相以及相应的电路系统的示例图。

如所示，本文的实施方式包括参考电压发生器电路110、斜坡发生器电路120和相控制电路系统160。

通常，在操作期间，参考电压发生器电路110接收输出电压反馈信号192和参考电压105(例如电压设定点)。在一个实施方式中，输出电压反馈信号192是从输出电压191导出的比率度量值，即[r7/(r7+r8)]*输出电压191。输出电压191给负载118供电。

注意，取决于实施方式，电阻值r7和r8可以是任何适当的值。

输出电压反馈信号192的幅度相对于参考电压105的差异指示电源100的相应输出电压191在调节范围内的程度。

此外，在操作期间，参考电压发生器电路110将输出电压反馈信号192的幅度与所接收到的参考电压105进行比较。基于该比较，参考电压发生器电路110产生变化的参考电压115(可变的偏移电压)并将其输出至斜坡发生器电路120。

如前所述，根据负载情况，变化的参考电压115的幅度随时间而变化。

斜坡发生器电路120产生斜坡电压信号125，该斜坡电压信号125的幅度被偏移变化的参考电压115。在一个实施方式中，变化的参考电压115用作斜坡发生器电路120的、变化的接地电压参考(或地面电压)。在这种情况下，斜坡发生器电路120产生相对于地面或接地电压偏移了变化的参考电压115的相应斜坡电压信号125。

为了将输出电压191维持在调节范围内，相控制电路系统160将输出电压反馈信号192与斜坡电压信号125进行比较。基于该比较，相控制电路系统160产生控制输出165。如下面进一步论述的，控制输出165(例如一个或更多个控制信号)用作控制电源相电路系统170(例如电源100的一个或更多个相)的基准(basis)。

如进一步所示，电源相电路系统170基于所接收到的控制输出165产生给相应负载118供电的输出电压191。

如前所述，电源100还包括分压器电路，该分压器电路包括电阻器r7和电阻器r8。在一个实施方式中，分压器电路的中心抽头节点138输出输出电压反馈信号192，其用作生成如前所述的变化的参考电压115和控制输出165的基准。

因此，输出电压反馈信号192可以表示输出电压191本身(例如当比率＝1时)或输出电压191的比率(r8/[r7+r8])。

注意，在一个实施方式中，斜坡电压信号125模拟(emulate)出现在给负载118供电的输出电压191上的纹波电压。

如下面进一步论述的，在一个实施方式中，相控制电路系统160将偏移调整的斜坡电压信号125与输出电压反馈信号192进行比较，以确定将电源相电路系统170中的相应相的高侧开关电路系统激活成接通状态的时序。

还要注意，电源100可以以恒定接通时间控制模式操作，在恒定接通时间控制模式下，控制脉冲接通时间的pwm(脉冲宽度调制)设置是恒定的，并且关断时间根据斜坡电压信号与输出电压反馈信号的比较而变化。更具体地，相电路系统170可以被配置成以所谓的恒定接通时间模式操作，在该恒定接通时间模式下，激活高侧开关电路系统的接通时间为固定值或预定值，而激活高侧开关电路系统的频率被调节以将输出电压191调整至期望的设定点。这也在下面更详细地论述。

图2是示出了根据本文的实施方式的控制电路系统的示例图。

如图2进一步所示，参考电压发生器电路110可以被配置成包括跨导放大器210。参考电压105被输入至跨导放大器210的反相输入端。从分压器r7和r8输出的输出电压反馈信号192被输入至跨导放大器210的非反相输入端。

在操作期间，跨导放大器210将输出电压反馈信号192的幅度与所接收到的参考电压105进行比较。基于该比较，跨导放大器210生成输出电流信号212，该输出电流信号212的幅度取决于输出电压反馈信号192的幅度与所接收到的参考电压105之间的差异。例如，如果差异等于零，则跨导放大器输出0.0ua的电流信号212。对于跨导放大器210的相应的反相输入端和非反相输入端之间的大于零的电压差，跨导放大器210输出对应的较大幅度的电流。

根据另外的实施方式，参考电压发生器电路110还包括接收由跨导放大器210生成的输出电流信号212的电容器c2。参考电压发生器电路110还包括产生偏置电流218的偏置电路(例如电阻器r2和电流源220)。顾名思义，偏置电路随着时间的流逝将变化的参考电压115的幅度向预定的偏置电压值偏置。如本文进一步论述的，参考电压发生器电路110根据输出电压反馈信号192与参考电压105的幅度之间的差异相对于预定的偏置电压值来改变变化的参考电压115(偏移电压)的幅度。

此外，在该示例中，偏置电路将偏置电流218施加至电容器c2的节点216，以将变化的偏移电压115向预定的偏置电压值偏置。由电容器c2输出的变化的参考电压115根据跨导放大器210的输出电流信号212与偏置电流218的组合而变化。

在该示例实施方式中，仅出于说明的目的，假定单位增益缓冲器215向电阻器r2(例如1000欧姆)输出500mv的电压。假定偏置电流218为55μa，则这在电阻r2两端产生55mv。相应地，电容器c2的稳态电压为445mvdc。换言之，在该示例中，变化的参考电压115被偏置至445mvdc。这表示在输出电压反馈信号192和参考电压105之间不存在差异的稳态情况期间变化的参考电压115的幅度。

作为进一步的说明性示例，假定电源100被配置成产生1.0vdc的输出电压191。进一步假定电阻器r7的值为1000欧姆并且电阻器r8的值为1000欧姆。在这种情况下，在稳态情况期间输出电压反馈信号192通常将为0.5vdc。

作为进一步的说明性示例，假定参考电压105为500mvdc。跨导放大器210根据参考电压105和输出电压反馈信号192的幅度之间的差异来产生输出电流信号212。在一个实施方式中，跨导放大器210对于其反相输入端和非反相输入端之间的每伏特差异产生800μa的输出电流。

因此，参考电压发生器电路110产生通常等于设定点值例如445mv的可变的参考电压115。然而，该电压根据由跨导放大器210产生的馈入电容器c2的电流量而变化。换言之，输出电压反馈信号192的幅度相对于参考电压105的变化(例如由负载118的电流消耗的瞬时增加或减少引起)导致可变的参考电压115的幅度在设定点值445mv附近波动。

因此，变化的参考电压115的幅度取决于负载情况随时间变化。例如，参考电压发生器电路110响应于负载118增加电流消耗的速率的瞬变工况而增加变化的参考电压115的幅度。相反，参考电压发生器电路110响应于负载118减小电流消耗的速率的瞬变工况而减小变化的参考电压105的幅度。

如前所述，任何参数(例如跨导放大器设置、参考电压幅度、r7/r8比率设置等)都可以根据应用而被调整为不同的值。

此外，如前所述，注意，控制器电路系统140包括斜坡发生器电路120。在该示例实施方式中，斜坡发生器电路120包括比较电路系统250、电流源225、二极管d3、电容器c1、二极管d4和开关230。

在操作期间，电流源225将电流227(例如固定或恒定电流)输出至电容器c1的节点228。这导致电容器c1的充电和斜坡电压信号125(例如模拟的波纹电压)的幅度增加。注意，电容器c1的节点229相对于可变的参考电压115被参考。因此，斜坡电压信号125相对于可变的参考电压115被偏移。

比较电路系统250将斜坡电压信号125的幅度与输出电压反馈信号192进行比较。响应于检测到斜坡电压信号125的幅度与输出电压反馈信号192的幅度相交的情况，比较电路系统250产生将开关230激活成接通状态的比较控制信号155，从而对电容器c1两端的电压进行放电，导致将斜坡电压信号125的幅度向下重置到可变的参考电压115的幅度。换言之，在重置斜坡电压信号时，由于存储在电容器c1上的电荷的放电，开关230的激活将斜坡电压信号125的幅度重置为基本上等于变化的参考电压115的幅度。

在该重置情况之后，斜坡发生器电路120再次使斜坡电压信号125倾斜。相应地，斜坡发生器电路120随时间重复地倾斜斜坡电压信号125。

如下面进一步论述的，除了响应于检测到相交情况而重置斜坡电压信号125之外，控制电路系统140还可以被配置成执行激活(对于恒定接通时间)相电路系统170的相应相中的适当高侧开关电路系统的另外操作。

图3是示出了根据本文的实施方式的功率转换器电路(例如单相)的示例图。

如所示，电源相170-1是电源100中的单个相。相170-1包括控制电路系统140、相控制电路系统160、驱动器电路系统(dr1)115-1、驱动器电路系统(dr2)115-2、高侧开关电路系统(hssc)150-1、低侧开关电路系统(lssc)160-1和电感器144-1。

在一个实施方式中，高侧开关电路系统150-1和低侧开关电路系统160-1中的每一个为功率mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)器件。若需要，这两个个电路中的每一个在器件具有相似或相同属性的设计中可以相似或相同。然而，注意，开关电路系统(例如高侧开关电路系统150-1和低侧开关电路系统160-1)可以是任何适当类型的开关资源(场效应晶体管、双极结型晶体管等)。

如在常规dc-dc降压转换器中已知的，高侧开关电路系统150-1和低侧开关电路系统160-1的适当切换导致生成输出电压191。换言之，控制电路系统140控制驱动器电路系统115-1以产生控制信号pwm控制信号310(pwm1)来控制高侧开关电路系统150-1。通常，当高侧开关电路系统150-1被去激活时，低侧开关电路系统160-1被激活。相反，当高侧开关电路系统150-1被激活时，低侧开关电路系统160-1被去激活。

下面参照图4和图5进一步论述控制高侧开关电路系统150-1和低侧开关电路系统160-1的另外的细节。

图4是示出了根据本文的实施方式的基于电流消耗的瞬时增加的电路响应的示例时序图。

如所示，示图410示出了输出电压191的幅度以及它随时间如何变化。在时间t＝300附近，负载118经历电流消耗的瞬时增加，导致输出电压191的幅度稍微下降。

示图420示出了基于斜坡电压信号125相对于输出电压反馈信号192的比较来生成pwm控制信号310(从图3中的驱动器电路系统115-1输出)。

示图430示出了控制电路系统140的操作，包括斜坡电压信号125相对于输出电压反馈信号192的比较。如前所述，参考电压发生器电路110产生变化的参考电压115。斜坡发生器电路120产生相对于可变的参考电压115的斜坡电压信号125。

作为操作的说明，在时间t＝304处，相控制电路系统160检测到斜坡电压信号125与输出电压反馈信号192相交。响应于这种情况，相控制电路系统160将斜坡电压信号125的幅度重置回变化的参考电压115。另外，相控制电路系统160根据恒定的高侧接通时间设置将高侧开关电路系统150-1激活预定时间量。

更具体地，在将高侧开关电路系统150-1激活预定时间量(高侧接通持续时间为0.25)之后，相控制电路系统160将高侧开关电路系统150-1去激活(例如在t＝304.25处)并且允许斜坡电压信号125再次斜升。

每当斜坡电压信号125与输出电压反馈信号192相交时，相控制电路系统160重复重置斜坡电压信号125并激活相应的高侧开关电路系统150-1的该处理。

在一个实施方式中，如图4进一步所示，相控制电路系统160不开始再次倾斜斜坡电压信号125的幅度，直到相应的高侧开关电路系统150-1被激活选定的恒定接通时间为止。

因此，变化的参考电压115(其用作所生成的斜坡信号的地面、偏移或参考电压)的幅度变化影响生成用于高侧开关电路系统150-1的接通时间脉冲的频率。如图4所示，在时间300和304之间，相控制电路系统160以较高的速率激活高侧开关电路系统150-1来适应消耗更多电流的瞬时负载情况。

图5是示出了根据本文的实施方式的基于电流消耗的瞬时减小的电路响应的示例时序图。

如所示，示图510示出了输出电压191的幅度以及它随时间如何变化。在时间t＝320附近，负载118经历电流消耗的瞬时减小，导致输出电压191的幅度增加。

示图520示出了基于斜坡电压信号125相对于输出电压反馈信号192的比较来生成pwm控制信号310(从图3中的驱动器电路系统115-1输出)。

示图530示出了控制电路系统140的操作，包括斜坡电压信号125相对于输出电压反馈信号192的比较。如前所述，参考电压发生器电路110产生变化的参考电压115。斜坡发生器电路120产生相对于可变的参考电压115的斜坡电压信号125。

在时间t＝322处，相控制电路系统160检测到斜坡电压信号125相交于(等于或大于)输出电压反馈信号192。响应于这种情况，相控制电路系统160将斜坡电压信号125的幅度重置回电压参考电压115。另外，相控制电路系统160根据恒定的高侧接通时间设置在时间322处将高侧开关电路系统150-1激活预定时间量(持续时间为0.25)。

在将高侧开关电路系统150-1激活预定时间量(高侧接通持续时间为0.25)之后，相控制电路系统160将高侧开关电路系统150-1去激活(例如在t＝322.25处)并允许斜坡电压信号125再次斜升。每当斜坡电压信号125与输出电压反馈信号192相交时，相控制电路系统160重复该处理，即重置斜坡电压信号125并且将相应的高侧开关电路系统150-1激活固定时间量。

在一个实施方式中，如前所述，当高侧开关电路系统150-1处于接通状态时，控制电路系统140控制低侧开关电路系统160-1以被设置为关断状态。

在一个实施方式中，如图5中进一步所示，相控制电路系统160不开始再次斜升斜坡电压信号125的幅度，直到相应的高侧开关电路系统150-1被激活选定的恒定接通时间为止。

因此，变化的参考电压115(其用作所生成的斜坡信号的地面、偏移或参考电压)的幅度的变化影响生成用于高侧开关电路系统150-1的接通时间脉冲的频率。如图5所示，在时间320和326之间，相控制电路系统160以较低速率激活高侧开关电路系统150-1以适应消耗较少电流的瞬时负载情况。

图6是示出了根据本文的实施方式的使用控制电路系统来控制多个相的示例图。

如所示，多相电源600的相电路系统170包括相170-1、相170-2、相170-3等。这些相中的每个相有助于向负载118提供电流。

以与先前论述的方式类似的方式，控制器电路系统140以恒定接通时间操作模式进行操作。然而，在这种情况下，控制器电路系统140控制包括170-1、170-2、170-3等的多个相的操作。相170-1、170-2、173等中的每个相以类似于图3所示的单个相的方式来配置。

在图7中进一步示出了控制多个相的控制器电路系统140的时序图。

图7是示出了根据本文的实施方式的生成用于控制多个相的操作的偏移调整的斜坡信号和多个pwm控制信号的示例时序图。

以与先前论述方式相似的方式，控制器电路系统140包括斜坡发生器电路120。相控制电路系统160将斜坡电压信号125与输出电压反馈信号192的幅度进行比较。相控制电路系统160根据连续的相激活顺序(包括相170-1的激活、接着相170-2的激活、接着相170-3的激活、接着相170-4的激活、接着相170-1的激活等)来控制多个相的激活。

更具体地，如示图700所示，在时间t1处，相控制电路系统160检测到斜坡电压信号125的幅度超过输出电压反馈信号192。响应于该情况，在时间t1处，相控制电路系统160生成控制信号pwm3以将相170-3中的高侧开关电路系统激活预定时间量(而其他相中的高侧开关电路系统被设置为关断状态)。除了激活与相170-3相关联的高侧开关电路系统之外，相控制电路系统160在时间t1处或在时间t1附近重置斜坡电压信号125的幅度。

随着斜坡电压信号125在时间t1之后斜升，相控制电路系统160再次将斜坡电压信号125的幅度与输出电压反馈信号192的幅度进行比较。响应于检测到斜坡电压信号125的幅度在时间t2处与输出电压反馈信号192的幅度相交，相控制电路系统160生成控制信号pwm4以将相170-4中的相应的高侧开关电路系统激活预定接通时间量(而其他相中的高侧开关电路系统被设置为关断状态)。除了激活与相170-4相关联的高侧开关电路系统之外，相控制电路系统160在时间t2处或在时间t2附近重置斜坡电压信号125的幅度。

随着斜坡电压信号125在时间t2之后斜升，相控制电路系统160再次将斜坡电压信号125的幅度与输出电压反馈信号192的幅度进行比较。响应于检测到斜坡电压信号125的幅度在时间t3处与输出电压反馈信号192的幅度相交，相控制电路系统160生成控制信号pwm1以将相170-1中的相应的高侧开关电路系统激活预定接通时间量(而其他相中的高侧开关电路系统被设置为关断状态)。除了激活与相170-1相关联的高侧开关电路系统之外，相控制电路系统160还在时间t3处或在时间t3附近重置斜坡电压信号125的幅度。

随着斜坡电压信号125在时间t3之后斜升，相控制电路系统160再次将斜坡电压信号125的幅度与输出电压反馈信号192的幅度进行比较。响应于检测到斜坡电压信号125的幅度在时间t4处与输出电压反馈信号192的幅度相交，相控制电路系统160生成控制信号pwm2以将相170-2中的相应的高侧开关电路系统激活预定接通时间量(而其他相中的高侧开关电路系统被设置为关断状态)。除了激活与相170-2相关联的高侧开关电路系统之外，相控制电路系统160还在时间t4处或在时间t4附近重置斜坡电压信号125的幅度。

随着斜坡电压信号125在时间t4之后斜升，相控制电路系统160再次将斜坡电压信号125的幅度与输出电压反馈信号192的幅度进行比较。响应于检测到斜坡电压信号125的幅度在时间t5处与输出电压反馈信号192的幅度相交，相控制电路系统160生成控制信号pwm3以将相170-3中的相应的高侧开关电路系统激活预定接通时间量(而其他相中的高侧开关电路系统被设置为关断状态)。除了激活与相170-3相关联的高侧开关电路系统之外，相控制电路系统160在时间t5处或在时间t5附近重置斜坡电压信号125的幅度。

图8是示出了根据本文的实施方式的用于控制恒定接通时间降压转换器的操作的偏移调整后的斜坡电压信号的实现的示例详细时序图。

如所示，示图810示出了根据斜坡电压信号125和输出电压反馈信号192的比较而操作相应相的频率变化。如所示，变化的参考电压115为与由斜坡发生器电路120生成的斜坡电压信号相加的地面电压。因此斜坡电压信号125相对于地面电压(例如变化的参考电压115)而偏移。

假定在该示例实施方式中输出电压反馈信号192的稳态为3.0v。在负载118在时间t10附近经历电流消耗的突然瞬时减小的情况期间，可变的参考电压115的幅度减小。在近似或大约同时，由于电流消耗的瞬时减小，输出电压反馈信号192的幅度增加。在这种情况下，因为可变的参考电压115的幅度减小并且输出电压反馈信号192的幅度增加(输出电压反馈信号192与可变的参考电压115之间的包络增加)，所以斜坡电压信号125在每个连续周期上与输出电压反馈信号192的幅度相交需要更长的时间量，从而减小激活电源100的相应相中的相应高侧开关电路系统的切换频率。换言之，如上所述，控制电路系统140在负载118的电流消耗瞬时减小期间以较低的频率将相应的高侧开关电路系统激活固定时间量。

相反，在负载118在时间t11附近经历电流消耗的突然瞬时增加的情况期间，可变的参考电压115的幅度增加。近似同时，由于电流消耗的瞬时增加，输出电压反馈信号192的幅度减小。在这种情况下，因为可变的参考电压115的幅度增加并且输出电压反馈信号192的幅度减小(输出电压反馈信号192和可变的参考电压115之间的包络减小)，所以斜坡电压信号125在每个连续周期上与输出电压反馈信号192的幅度相交需要较少时间，从而增加激活电源100的相应相中的相应高侧开关电路系统的切换频率。换言之，如上所述，控制电路系统140在负载118的电流消耗瞬时增加期间以较高的频率将相应高侧开关电路系统激活固定时间量。

图9是根据本文的实施方式的用于实现本文所论述的操作中的任一操作的计算机设备的示例框图。

如所示，本示例的计算机系统900(例如由诸如控制器电路系统140、相控制电路系统160等任何资源实现)包括互连911，该互连911将可以存储和检索数字信息的计算机可读存储介质912例如非暂态类型的介质(即，任意类型的硬件存储介质)、处理器913(例如，诸如一个或更多个处理器设备等计算机处理器硬件)、i/o接口914和通信接口917耦接。

i/o接口914提供与任何适当的电路系统(例如相110中的每个相)的连接。

计算机可读存储介质912可以是诸如存储器、光学存储器、硬盘驱动器、软盘等任何硬件存储资源或设备。在一个实施方式中，计算机可读存储介质912存储由控制应用140-1使用来执行本文所描述的操作中的任一操作的指令和/或数据。

此外，在该示例实施方式中，通信接口917使得计算机系统900和处理器913能够通过诸如网络193等资源进行通信以从远程源检索信息以及与其他计算机通信。

如所示，计算机可读存储介质912编码有由处理器913执行的控制应用140-1(例如，软件、固件等)。控制应用140-1可以被配置成包括用于实现本文所论述的操作中的任一操作的指令。

在一个实施方式的操作期间，处理器913通过使用互连911访问计算机可读存储介质912，以便启动，运行，执行，解释或以其他方式执行存储在计算机可读存储介质912上的控制应用140-1中的指令。

控制应用140-1的执行产生处理功能，例如处理器913中的控制过程140-2。换言之，与处理器913相关联的控制过程140-2表示在计算机系统900中的处理器913内或处理器913上执行控制应用140-1的一个或更多个方面。

根据不同的实施方式，注意，计算机系统可以是被配置成控制电源并执行本文所描述的操作中的任一操作的微控制器设备。

现在将通过图10中的流程图来论述由不同资源支持的功能。注意，下面流程图中的步骤可以以任何适当的顺序来执行。

图10是示出了根据本文的实施方式的示例方法的流程图1000。注意，与上面所论述的概念存在一些重叠。

在处理操作1010中，参考电压发生器电路110接收输出电压反馈信号192。

在处理操作1020中，参考电压发生器电路110接收参考电压105。

在处理操作1030中，参考电压发生器电路110将输出电压反馈信号192的幅度与所接收到的参考电压105进行比较。

在处理操作1040中，基于该比较，参考电压发生器电路110产生变化的参考电压115。

在处理操作1050中，斜坡发生器电路120产生斜坡电压信号125，该斜坡电压信号125的幅度被偏移变化的参考电压115。

在处理操作1060中，比较电路系统150将斜坡电压信号125的幅度与输出电压反馈信号192的幅度进行比较。

在处理操作1070中，至少部分地基于斜坡电压信号125和电源100的输出电压反馈信号192的比较结果，相控制电路系统160控制电源相电路系统170的激活以给动态负载118供电。

再次注意，本文的技术非常适用于功率转换器电路应用，例如包括多个相、多个dc-dc功率转换器电路、半谐振dc-dc相、降压转换器等的那些功率转换器电路应用。然而，应当注意，本文的实施方式不限于用于这样的应用，而是本文所论述的技术也适用于其他应用。

基于本文所阐述的描述，已经阐述了大量具体细节以提供对所要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要求保护的主题。在其他情况下，没有详细描述普通技术人员应当知道的方法、装置、系统等，以免使所要求保护的主题模糊。已经根据存储在诸如计算机存储器等计算系统存储器内的对数据位或二进制数字信号进行的操作的算法或符号表示来呈现具体实施方式的一些部分。这些算法描述或表示是数据处理领域的普通技术人员使用以将其工作的本质传达给本领域其他技术人员的技术的示例。本文中描述的算法通常被认为是产生期望结果的自相容的操作序列或类似处理。在该上下文中，操作或处理涉及物理量的物理操纵。通常，尽管不是必须的，这些量可以采取能够被存储、传送、组合、比较或以其他方式操纵的电信号或磁信号的形式。有时，主要是出于公共使用的原因，参照诸如位、数据、值、元素、符号、字符、术语、数字、数词等信号是方便的。然而，应当理解，所有这些术语和类似术语都与适当的物理量相关联，并且仅仅是方便的标签。除非另有明确说明，否则从下面的论述中可以明显看出，在整个本说明书中，利用诸如“处理(processing)”、“计算(computing)”，“计算(calculating)”或“确定(determining)”等术语进行的论述是指计算平台例如计算机或类似的电子计算设备的动作或过程，其操纵或转换存储器、寄存器或其他信息存储设备、传输设备或计算平台的显示设备中的被表示为物理电子量或磁量的数据。

实施方式的进一步变换

项1.一种包括以恒定接通时间控制模式操作的功率转换器电路的电源，所述电源包括：

参考电压发生器电路，用于产生变化的参考电压；

斜坡发生器电路，用于产生斜坡电压信号，所述斜坡电压信号的幅度被偏移所述变化的参考电压；以及

控制电路，用于基于所述斜坡电压信号的幅度相对于所述电源的输出电压反馈信号来控制所述功率转换器电路的激活，以生成输出电压来向负载供电。

项2.根据项1所述的电源，其中，所述输出电压反馈信号从由所述功率转换器电路生成的输出电压导出。

项3.根据项1至2中任一项所述的电源，其中，所述参考电压发生器电路接收参考电压作为输入；以及

其中，所述输出电压反馈信号的幅度相对于输入至所述参考电压发生器电路的参考电压之差指示所述功率转换器电路的相应输出电压处于调节范围内的程度。

项4.根据项1至3中任一项所述的电源，其中，所述控制电路包括比较器电路，所述比较器电路能够操作为响应于检测到所述斜坡电压信号与所述输出电压反馈信号相交的情况而重置所述斜坡电压信号的幅度。

项5.根据项1至4中任一项所述的电源，其中，所述斜坡电压信号的重置将所述斜坡电压信号的幅度重置为基本上等于所述变化的参考电压的当前幅度；以及

其中，在所述重置之后，所述斜坡发生器电路相对于所述变化的参考电压再次倾斜所述斜坡电压信号。

项6.根据项1至5中任一项所述的电源，其中，所述控制电路能够操作为响应于检测到所述斜坡电压信号与所述输出电压反馈信号相交的情况而激活所述功率转换器电路中的高侧开关，所述高侧开关的激活增加所述输出电压反馈信号的幅度。

项7.根据项1至6中的任一项所述的电源，其中，所述参考电压发生器电路能够操作为在由所述功率转换器电路供电的所述负载增加消耗电流的速率的瞬变工况期间增加由所述参考电压发生器电路产生的变化的参考电压的幅度，其中所述电流由所述功率转换器电路提供。

项8.根据项1至7中的任一项所述的电源，其中，所述参考电压发生器电路能够操作为在由所述功率转换器电路供电的负载减小消耗电流的速率的瞬变工况期间减小由所述参考电压发生器电路产生的变化的参考电压的幅度，其中所述电流由所述功率转换器电路提供。

项9.根据项1至8中任一项所述的电源，其中，所述参考电压发生器电路还包括随着时间的流逝将所述变化的参考电压向偏置电压值偏置的偏置电路。

项10.根据项1至9中任一项所述的电源，其中，所述参考电压发生器电路根据所述输出电压反馈信号与输入至所述参考电压发生器电路的参考电压设定点之间的差异相对于所述偏置电压值来改变所述变化的参考的幅度。

项11.根据项1至10中任一项所述的电源，其中，所述参考电压发生器电路包括将所述输出电压反馈信号的幅度与所接收到的参考电压进行比较的跨导放大器，所述跨导放大器能够操作为生成输出电流，所述输出电流的幅度取决于所述输出电压反馈信号的幅度与所接收到的参考电压之间的差异。

项12.根据项1至11中任一项所述的电源，其中，所述参考电压发生器电路还包括电容器，所述电容器能够操作为接收由所述跨导放大器生成的输出电流以产生所述变化的参考电压。

项13.根据项1至12中任一项所述的电源，其中，所述参考电压发生器电路还包括将所述变化的参考电压向偏置电压值偏置的偏置电路。

项14.根据项1至13中任一项所述的电源，其中，所述斜坡电压信号模拟在由所述功率转换器电路生成的以向所述负载供电的输出电压上出现的纹波电压。

项15.一种控制电源的功率转换器电路的方法，所述功率转换器电路以恒定接通时间控制模式操作以产生相应输出电压来向负载供电，所述方法包括：

基于所述电源的输出电压反馈信号来产生变化的参考电压；

产生斜坡电压信号，所述斜坡电压信号的幅度被偏移所述变化的参考电压；以及

基于所述斜坡电压信号和所述电源的输出电压反馈信号的比较来控制所述功率转换器电路的激活以向所述负载供电。

项16.根据项15所述的方法，还包括：

从由所述功率转换器电路生成的相应输出电压导出所述输出电压反馈信号。

项17.根据项15至16中任一项所述的方法，其中，所述输出电压反馈信号的幅度相对于所接收到的参考电压之差指示所述相应输出电压在调节范围内的程度。

项18.根据权利要求15所述的方法，还包括：

响应于所述斜坡电压信号与所述输出电压反馈信号相交的情况来重置所述斜坡电压信号的幅度。

项19.根据项15至18中任一项所述的方法其中，所述斜坡电压信号的重置将所述斜坡电压信号的幅度重置为基本上等于所述变化的参考电压的当前幅度，所述方法还包括：

在所述重置之后，再次使所述斜坡电压信号倾斜。

项20.根据项15至19中任一项所述的方法，还包括：

响应于所述斜坡电压信号的幅度与所述输出电压反馈信号相交的情况，激活所述功率转换器电路中的高侧开关，所述高侧开关的激活增加所述输出电压反馈信号的幅度。

项21.根据项15至20中任一项所述的方法，还包括：

响应于由所述功率转换器电路供电的所述负载增加消耗由所述功率转换器电路提供的电流的速率的瞬变工况来增加所述变化的参考电压的幅度。

项22.根据项15至21中任一项所述的方法，还包括：

响应于由所述功率转换器电路供电的负载减小消耗电流的速率的瞬变工况来减小所述变化的参考电压的幅度，所述电流由所述功率转换器电路提供。

项23.根据项15至22中任一项所述的方法，还包括：

随着时间的流逝将所述变化的参考电压向偏置电压值偏置。

项24.根据项15至23中任一项所述的方法，还包括：

根据所述输出电压反馈信号和参考电压设定点之间的差异，相对于所述偏置电压值来改变所述偏移电压的幅度。

项25.根据15至24中任一项所述的方法，还包括：

将所述输出电压反馈信号的幅度与所接收到的参考电压进行比较；以及

生成输出电流，所述输出电流的幅度取决于所述输出电压反馈信号的幅度与所接收到的参考电压之间的差异。

项26.根据15至25中任一项所述的方法，还包括：

使用由所述跨导放大器生成的输出电流来产生所述变化的参考电压。

项27.根据15至26中任一项所述的方法，还包括：

控制偏置电流的递送以将所述变化的参考电压向偏置电压值偏置。

项28.根据项15至27中任一项所述的方法，其中，所述斜坡电压信号模拟在由所述功率转换器电路生成以向所述负载供电的输出电压上出现的纹波电压。

虽然已经参照本发明的优选实施方式具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不偏离由所附权利要求所限定的本申请的精神和范围的情况下，在本发明中可以进行形式和细节方面的各种改变。这样的改变旨在被本申请的范围所涵盖。因此，本申请的实施方式的以上描述并非意在限制。相反，在所附的权利要求书中给出了对本发明的任何限制。