将为3.1W。更重要的是，电压过冲会损坏负载110中的设备。
[0038]进一步地，电压过冲252将引起负载功率130变化，其由控制器102经由线路118检测。控制器102将比较负载功率130和参考功率以确定是否需要修改功率级106的输出和/或功率级108的输出。在这种情况下，由于电压过冲252，控制器可以经由控制信号120命令功率级106修改它的输出电压和/或可以经由控制信号122命令功率级108修改它的输出电压。然而，最初的校正可能导致电压下冲254。再次，控制器102将比较负载功率130和参考功率以确定是否需要修改功率级106的输出和/或功率级108的输出。在这种情况下，由于电压下冲254，控制器可以经由控制信号120命令功率级106修改它的输出电压和/或可以经由控制信号122命令功率级108修改它的输出电压。这种反馈回路继续直到瞬变250衰减到可接受水平。最终，控制器102可以命令功率级106和功率级108输出正确的功率。由于功率级106、功率级108和控制器102之间的反馈回路的有限带宽，负载功率130的电流和电压调整可能需要相对长的时间。
[0039]在图2C的示例中，在X-轴线246上的14ms处，当在3.0V输出1.0A电流时，控制器102控制补偿瞬变254并达到稳定状态。
[0040]现在，出于讨论目的，假设控制器102再次请求单相电流输出。
[0041]控制器102比较与所要求的单相电流输出相关的电压和电流与负载功率130的电压和电流，并再次确定负载功率130的电压和电流是不正确的。控制器102确定负载功率130需要在处于1.0A和3.0V的单相中传输。现在将附加地参考图2D进一步讨论DC-DC转换器100从双相功率模式到单相功率模式的理想切换。
[0042]图2D包括在理想情况下，DC-DC转换器100从双相切换到单相输出时的负载功率130的曲线图256和曲线图258。曲线图256包括Y-轴线260、X-轴线262、电流函数264和电流函数266。电流函数264包括部分268和部分270。电流函数266包括部分272和部分274。曲线图258包括Y-轴线276、X-轴线262和电压函数278。
[0043]曲线图256表示DC-DC转换器100中随着时间的推移的负载功率130的电流，而曲线图258表示DC-DC转换器100中随着时间的推移的负载功率130的电压。Y-轴线260表示电流，单位为安培，而Y轴线276表示电压，单位为伏特。X-轴线262表示时间，单位为秒。
[0044]电流函数264对应于功率级106的功率信号126 (如图1中示出的)。部分268具有0.5A电流并持续到时间t2，而部分270具有1.0A电流并在时间t2之后开始。电流函数266对应于功率级108的功率信号128 (如图1中示出的)。部分272具有0.5A电流并持续到时间t2，而部分274在时间tl之后具有零电流。
[0045]在这个示例中，在时间t2之前，负载功率130具有1.0A的相关电流，但是包括功率信号126的0.5A和功率信号128的0.5A。由于在时间t2之前，功率级106和功率级108都提供电流，所以在时间t2之前，DC-DC转换器100工作在双相模式。另一方面，在时间t2之后，功率信号128为零，所以在时间t2之后，功率信号126等于负载功率130。因此，在这个示例中，在时间t2之后,部分270附加地对应于负载功率130。因为负载功率130是功率信号126和功率信号128的总和，所以在时间t2之后，负载功率130具有1.0A的相关电流，但是其仅由功率信号126单独提供。
[0046]类似于图2A-B，电流函数264和266中的每个都被示为直流电(DC)以简化讨论。应当注意，每个函数可以附加地利用交流电(AC)描述。
[0047]电压函数278对应于随着时间的推移的负载功率130 (如图1中示出的)的电压。
[0048]返回到图1，在确定负载功率130需要在单相模式中传输之后，在时间t2处，控制器102发送控制信号120到功率级106并发送控制信号122到功率级108。由于功率级106正在提供处于0.5A和3.0V的功率，因此它的功率将需要被增加到1.0A和3.0V。同时，需要将功率级108去激活。功率级106和功率级108的功率输出反映在图2D的电流函数264和266中。图2D的电压函数278表示理想的电压输出。
[0049]在一个理想系统中，如图2D的电压函数278示出的，即使在从双相电流输出变换为单相电流输出时，输出到负载110的电压将保持恒定。尽管在实际中，功率信号126的电压会产生如上所述的瞬变。
[0050]现在将附加地参考图2E进一步讨论DC-DC转换器100从单相功率模式到双相功率模式的现实切换。
[0051]图2E包括DC-DC转换器100从双相切换到单相输出时的输出的曲线图256和曲线图280。曲线图280包括Y-轴线282、X-轴线262和电压函数284。
[0052]电压函数284对应于随着时间的推移的负载功率130 (如图1中示出的)的电压。电压函数284包括瞬变286，其包括电压过冲288和电压下冲290。瞬变286表示在时间t2切换功率传输模式时的电压改变。
[0053]类似于上面参考图2C讨论的情形，此处，功率级106和/或功率级108中的非线性导致输出电压中的瞬变，该电压瞬变可能会如此之大(幅度上)，以至于它们存在损害负载110的风险。
[0054]使用采用DC-DC转换器的常规系统和方法的问题在于:在从两种不同传输模式的变换(例如，从单相到双相或从双相到单相操作的变换)期间，输出中产生瞬变电压。输出电压的误差必须通过调整回路校正。由于调整回路的有限带宽，需要相对长的时间来校正电压输出中的误差。
[0055]需要一种用于在两种不同传输模式之间切换并能够最小化DC-DC转换器的输出电压的瞬变的系统和方法。
【发明内容】
[0056]本发明提供一种用于在两种不同传输模式之间切换同时最小化DC-DC转换器的输出电压中的瞬变的系统和方法。
[0057]根据本发明的各个方面，DC-DC转换器包括控制器、向上/向下计数器、第一功率级和第二功率级。控制器产生向上/向下控制信号。向上/向下计数器基于向上/向下控制信号产生第一功率级控制信号和第二功率级控制信号。第一功率级基于第一功率级控制信号产生处于第一相位和第一电压的第一输出电流。第二功率级基于第二功率级控制信号产生处于第二相位的第二输出电流。向上/向下计数器修改第一功率级控制信号从而控制第一功率级，使得第一输出电流从第一功率级输出衰减到次级的第一功率级输出。控制器能够进一步输出控制信号从而修改第一功率的第一电压。
[0058]接下来的说明书中阐述了本发明的部分附加优点和新颖性特征，并且当本领域技术人员查阅下列内容后，部分的附加优点和新颖特征将变得明显，并且本领域技术人员可以从下文学习本发明的实现。通过所附权利要求书中具体指出的手段和组合，可以实现和获得本发明的优点。
【附图说明】
[0059]纳入并形成整个说明书的一部分的附图示出本发明的示例实施例，其与说明书一起用于解释本发明的原理。在图中:
[0060]图1示出一种常规DC-DC转换器；
[0061]图2A-E示出在单相操作模式和双相操作模式之间切换的DC-DC转换器中的电压和电流的曲线图；
[0062]图3示出根据本发明的各个方面的一种示例DC-DC转换器；
[0063]图4示出根据本发明的各个方面的一种在单相操作模式和双相模式操作之间切换的示例DC-DC转换器中的电压和电流的曲线图；
[0064]图5示出根据本发明的各个方面的一种示例组合功率级；
[0065]图6示出根据本发明的各个方面的作为DC-DC转换器的负载的函数的效率的曲线图；
[0066]图7示出根据本发明的各个方面的一种在单相操作模式和双相操作模式之间切换的示例DC-DC转换器中的电压和电流的附加曲线图；
[0067]图8示出根据本发明的各个方面的一种在单相操作模式和双相操作模式之间切换的示例DC-DC转换器中的电压和电流的附加曲线图；
[0068]图9示出根据本发明的各个方面的另一个示例DC-DC转换器；以及
[0069]图10示出根据本发明的各个方面的一种在单相操作模式和双相操作模式之间切换的示例DC-DC转换器中的电压和电流的附加曲线图。
【具体实施方式】
[0070]本发明提供一种用于在DC-DC转换器的两种不同传输模式之间切换同时最小化输出电压中的瞬变的系统和方法。
[0071]根据本发明的一个方面，DC-DC转换器可操作以使用两个功率级提供恒定电压的单相或双相功率。在单相模式中，向上/向下计数器用于打开一个功率级并关闭第二功率级。在双相模式中，向上/向下计数器将打开第二功率级并增大它的电流输出，同时降低第一级的电流输出，以便保持两个功率级的组合电流输出恒定。
[0072]与一个功率级的输出功率相关的电流被步进式增加，而与另一个功率级的输出功率相关的电流被同时且相等地步进式减小。换句话说，两个功率级的输出反向改变。以这种方式，向上/向下计数器仅控制每个功率级提供的总电流的分配。从单相模式切换到双相模式或反过来时，每个功率级的电流的每次步进式改变产生两个功率级的组合输出电压的瞬变。
[0073]控制器用于进一步控制每个功率级的输出。控制器使用反馈回路监测功率级的组合输出电压。控制器能够接着调整两个功率级的电压输出，以便保持组合输出电压恒定。以这种方式，控制器能够在功率传输模式之间的变换期间补偿电压瞬变。
[0074]根据本发明的另一个方面，可以改变向上/向下计数器的步长的时间段。增大或减小向上/向下计数器的步长的时间段改变控制器必须调整功率级的电压和补偿每个功率级的电流输出的改变产生的瞬变的时间量。
[0075]根据本发明的另一个方面，可以改变向上/向下计数器的步长幅度。增大或减小向上/向下计数器的步长的幅度改变控制器需要补偿的瞬变的大小。
[0076]根据本发明的另一个方面，向上/向下计数器的步长的幅度和时间段都可以改变。增大步长的幅度和时间段将增大所产生的电压瞬变的大小。由于时间段也增加了，控制器有更多的时间来补偿更大的瞬变。减小步长的幅度和时间段两者将减少控制器必须补偿产生的瞬变的时间量。但是由于电流也有较小的改变，产生小的瞬变，这要求控制器用较少时间进行补偿。
[0077]根据本发明的另一个方面，通过在每个输出功率级的控制路径中使用数模转换器(DAC)，DC-DC转换器产生传输模式之间的平稳变换。DAC由数字向上/向下计数器控制，其经由控制信号逐渐增加/减小功率级提供的电流。例如，考虑DC-DC转换器从双相模式变为单相模式的情形。
[0078]在一种主/从配置中，主功率级具有对从功率级的单向控制，其中主功率级的动作控制从功率级的动作。例如，如果主功率级正在增加它的电流输出，则从功率级同时减小它的功率输出。如果主功率级正在减小它的电流输出，则同时从功率级将增加它的电流输出。
[0079]以这种方式，DC-DC转换器的总输出随着时间的推移被保持恒定。多个DAC可以被实施以便单独地衰减或放大每个输出功率级的电流。在一个示例实施例中，DAC的传输函数能够通过下列等式描述:
[0080]10ut= I In*(l+(k*X)) (I)
[0081]在等式(I)中，X表示数字向上/向下计数器的控制值，该值在0〈X〈1的范围内。在等式(I)中，k表示DAC的灵敏度，且在-l〈k〈l的范围内。