基于脉宽调制信息的传递函数生成的制作方法
【专利说明】基于脉宽调制信息的传递函数生成
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年3月6日提交的题为“TRANSFER FUNCT1N GENERAT1NBASED ON PULSE-WIDTH MODULAT1N INF0RMAT10N(基于脉宽调制信息的传递函数生成)”的美国非临时申请S/N.13/787，334的优先权并涉及以下与其同时于2013年3月6日提交的题为“SWITCHING POWER CONVERTER(开关功率转换器)”的共同待决的美国专利申请S/N.13/787，360，其被转让给本申请受让人并通过引用整体明确纳入于此。
[0003]背景
[0004]领域
[0005]本发明一般涉及基于脉宽调制信息生成传递函数。更具体地，本发明涉及用于基于脉宽调制信息生成纠错和/或补偿电压的各实施例。
【背景技术】
[0006]电子设备(诸如，移动电话)可包括功率转换器(即，电压调节器)，功率转换器从电源接收输入电压并生成用于负载的输出电压。集成电路可包括用于为片上组件(诸如，数字组件、模拟组件和/或射频(RF)组件)提供稳定的电压参考的功率转换器。
[0007]功率转换器可包括开关功率转换器，其以可变占空比快速地在饱和(即，完全导通)与截止(即，完全断开)之间切换功率晶体管。结果所得的矩形波形被低通滤波以便产生与占空比的平均值成比例的几乎恒定的输出电压。开关功率转换器与线性功率转换器相比的一个优点是更高的效率，因为开关晶体管无论在饱和状态还是截止状态消散很少的功率作为热。
[0008]如本领域普通技术人员理解的，开关功率转换器可包括耦合至输出并被配置成用于生成纠错和补偿电压的反馈路径。然而，如以下更全面描述地，反馈可包括可引发等待时间、延迟和/或衰减的各种组件。
[0009]存在对于基于脉宽调制信息生成一个或多个传递函数的需要。更具体地，存在对于涉及基于脉宽调制信息生成纠错电压、补偿电压或者这两者的实施例的需要。
[0010]附图简述
[0011]图1解说了包括反馈路径的功率转换器，该反馈路径具有传感器增益、运算放大器和补偿器。
[0012]图2解说了根据本发明的示例性实施例的包括被配置成用于将输出电压耦合至放大器的输入的开关单元的开关功率转换器。
[0013]图3描绘了三角波，其可被传递给功率转换器的脉宽调制器。
[0014]图4解说了根据本发明的示例性实施例的包括被配置成用于将输出电压耦合至脉宽调制器的输入的开关单元的开关功率转换器。
[0015]图5解说了根据本发明的示例性实施例的包括将输出电压直接耦合至脉宽调制器的反馈路径、和滤波单元的另一开关功率转换器。
[0016]图6解说了根据本发明的示例性实施例的包括将输出电压直接耦合至脉宽调制器的反馈路径、以及包括用于生成纠错信号的滤波器和用于生成补偿信号的另一滤波器的滤波单元的开关功率转换器。
[0017]图7描绘了根据本发明的示例性实施例的纠错模型的传递函数。
[0018]图8描绘了关于纠错模型的传递函数的波特图。
[0019]图9描绘了根据本发明的示例性实施例的纠错和补偿模型的传递函数。
[0020]图10描绘了关于纠错和补偿模型的传递函数的波特图。
[0021]图11描绘了根据本发明的示例性实施例的具有补偿的折叠电压纠正模型的传递函数。
[0022]图12解说了根据本发明的示例性实施例的包括将设备的输出电压直接耦合至脉宽调制器的反馈路径、以及耦合在脉宽调制器的输出与输入之间的滤波单元的系统。
[0023]图13是解说根据本发明的示例性实施例的方法的流程图。
[0024]图14是解说根据本发明的示例性实施例的另一方法的流程图。
[0025]图15解说了根据本发明的示例性实施例的包括开关功率转换器的系统。
[0026]详细描述
[0027]以下结合附图阐述的详细描述旨在作为本发明的示例性实施例的描述，而无意表示能在其中实践本发明的仅有实施例。贯穿本描述使用的术语“示例性”意指“用作示例、实例或解说”，并且不应当一定要解释成优于或胜过其他示例性实施例。本详细描述包括具体细节以提供对本发明的示例性实施例的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，没有这些具体细节也可实践本发明的示例性实施例。在一些实例中，公知的结构和器件以框图形式示出以免煙没本文给出的示例性实施例的新颖性。
[0028]图1解说了被配置成用于接收输入电压Vg和传递输出电压Vout的开关功率转换器100。功率转换器100包括开关单元104、负载106和反馈路径108。开关单元104包括晶体管M、二极管Dl、电感器L和电容器Cl。进一步，反馈路径108包括传感器增益110、误差放大器112、补偿器114、脉宽调制器116和栅极驱动器118。如将被本领域普通技术人员理解的，传感器增益110被配置成接收输出电压Vout并将反馈信号Hv传递给误差放大器112。误差放大器112被配置成接收反馈信号Hv和参考信号\ei,并输出误差信号VJ合补偿器114，补偿器114向脉宽调制器116传递纠错信号V。。脉宽调制器116被配置成向栅极驱动器118传递信号，栅极驱动器118在接收到来自脉宽调制器116的信号之际可向晶体管Ml传递信号。
[0029]如本文所描述的示例性实施例涉及用于基于脉宽调制信息生成纠错信号和/或补偿信号的设备、系统和方法。根据一个示例性实施例，设备可包括被配置成接收第一输入电压并传递经调制输出电压的脉宽调制器。该设备还可包括具有至少一个滤波器的滤波单元，该至少一个滤波器被配置成接收经调制输出电压、生成纠错电压和/或补偿电压、和基于纠错电压和补偿电压中的至少一者来向脉宽调制器传递第二输入电压。
[0030]根据另一示例性实施例，本发明包括用于操作开关功率转换器的方法。此类方法的各种实施例可包括使用脉宽调制器(PWM)来生成PWM信号以及对该PWM信号进行滤波以生成纠错电压和补偿电压中的至少一者。进一步，该方法可包括基于纠错电压和补偿电压中的至少一者来修改在PWM处接收到的参考电压。
[0031]通过考虑随后的描述、附图以及所附权利要求，本发明的其他方面以及各种方面的特征和优点对于本领域技术人员将会是明显的。
[0032]图2描绘了根据本发明的示例性实施例的功率转换器200。被配置成接收输入电压Vg和传递输出电压V的功率转换器200包括开关转换器单元104、负载106和反馈路径208。开关单元204包括晶体管M、二极管D1、电感器L和电容器Cl。进一步，反馈路径208包括比较器210，其可包括脉宽调制器，如以下所述的。比较器210包括被配置成接收功率转换器200的输出电压V的一个输入端以及被配置成接收如图3中所解说的三角波形(y三角)215的另一输入端。更具体地，作为示例，比较器210的非反相输入端可被配置成接收输出电压V并且比较器210的反相输入端可被配置成接收三角波形215。反馈路径208进一步包括被配置成接收比较器210的输出的栅极驱动器118。栅极驱动器118被进一步配置成向晶体管Ml的栅极传递信号。
[0033]注意到，如图3中所示的三角波形215可以期望输出电压(即，参考电压V」为中心。使三角波形215以期望输出电压为中心可允许无缝的非线性操作发生。另外，可在三角波形215的上方和下方自然地发生0%和100%的占空比。使用小幅度的三角波形可提供非常高的增益，这可允许功率转换器200以高性能工作。例如，三角波形215的幅度Vm可包括40毫伏(mV)。
[0034]将输出电压V直接耦合至放大器210允许快速的瞬态响应。换言之，缺少可能引发等待时间、延迟和/或衰减的任何元件的反馈路径208将输出电压V直接耦合至放大器210，并由此向放大器210提供了对输出电压V的最