专利名称：利用相移的开关电源控制的利记博彩app
利用相移的开关电源控制本申请要求于2005年10月3日提交的序列号为No. 11/243,520的美 国专利申请和于2005年6月30日提交的题为"Switching Power Supply Control With Phase Shift"的序列号为No. 60/695,936的美国临时专利申请的优先权，其被包含于此以做参考。
背景技术：
图1示出了利用脉沖宽度调制(PWM)的传统开关电源控制系统。功率 转换器10响应于脉沖宽度调制信号PWM控制从电源Vcc到负载12的功 率流动。功率转换器包括设置成经典降压结构的单个开关晶体管Ql、电 感器LI和二极管Dl。误差放大器16通过放大提供某种输出度量的反馈 信号FB和输入控制信号VjN之间的差值而产生误差信号VERR。控制器14 响应VERR产生控制功率转换器中的开关晶体管的PWM信号，以将调节 后的输出， 一般为恒定电压提供至负载。图2示出了由控制器14产生的PWM信号的示例性波形。在to时刻， PWM信号切换至导通状态，导通状态使得功率转换器10中的开关晶体管 导通。在t!时刻，PWM信号切换至截止状态，从而截止开关晶体管。脉 沖宽度等于从to到h时刻的时间量，在该时间段中PWM信号处于导通状 态。图2的波形周期为T,周期T为PWM信号的连续导通转变之间的时 间。为了控制提供给负载的功率，控制器通过改变PWM信号关断时刻ti 而改变PWM信号的脉沖宽度(占空比)。例如，如果被提供给负载的功率 值过小，则控制器可以保持开关导通更长时间直到V时刻，使得功率转 换器中的晶体管开关在切换周期的更长部分内处于导通状态。相反，如果 被提供给负载的功率值过小，则控制器可以使得开关处于导通状态仅到 t广时刻，使得开关在切换周期的更短部分内处于导通状态。在每个切换 周期中，导通时间可以变化以提供连续的输出调节。
以上所述的实施例可以被称为后沿调制，因为在每个切换周期中第二 开关事件(在该情况下为截止事件)是变化的。在前沿调制中，第一开关事件(例如，导通时间)是变化的，同时PWM信号在固定时间截止。已经提出了各种技术来提高PWM开关电源的瞬态响应。 一种技术包 括使用电压控制振荡器(VCO)来控制PWM信号的切换周期。通过将误差 信号施加至VCO， PWM信号的切换频率可以显著地变化，以努力地保持 提供给变化的负载的恒定输出电压。另 一种称为假信号捕捉器(glitch catcher)的方法防止正常控制回路将直接地来自电源VCC的瞬态输出电流 脉冲提供至负载，以努力防止输出电压响应于负载中的突然增加而降低。
图1示出了现有技术PWM开关电源控制系统；图2示出了来自现有技术开关电源控制系统的PWM信号的示例性波形；图3示出了根据本专利公开的创造性原理的具有控制系统的开关电源的实施方案；图4示出了根据本专利公开的创造性原理的PWM信号的实施方案；图5示出了根据本专利公开的创造性原理的具有控制系统的开关电 源的另一实施方案；的相移电路的实施方案；以及图7示出了根据本专利公开的创造性原理的具有控制系统的开关电 源的另一实施方案。
具体实施方式
本专利公开嚢括了与开关电源有关的多个发明。这些创造性原理具有 独立效用并且可独立地取得专利。在一些情况下，当一些原理彼此以不同 的组合被利用时，实现额外的益处，从而产生更具专利性的发明。这些原
理可以以无数不同的实施方案实现。以下仅仅描述了优选实施方案。尽管 出于例举优选实施方案的目的示出了一些具体细节，但是可以根据本专利 公开的创造性原理设计其他等价的有效装置。因此，创造性原理不受限于 本文中公开的具体细节。图3示出了根据本专利公开的创造性原理的具有控制系统的开关电 源的实施方案。图3的实施方案包括可以包含任何适当的开关电源布局的 功率转换器18，并且因而可以包括任何适当数量和组合的开关、变压器、 电感器、电容器、二极管等。为了便于解释，可以假设本实施例中的功率 转换器具有仅仅需要单个PWM信号的单个开关元件，但是创造性原理不 受限于任何具体的布局并且可以包括利用多个PWM信号的实施方案。图3中所示的PWM信号由提供对PWM信号的相位进行调整的控制 器22产生。图3的实施方案还包括相移逻辑电路24，以响应于运行条件 的改变(例如负载20、电源Vcc、控制输入信号等的变化)而改变PWM信 号的相位。参考图4，可以更好地理解这种相移，图4示出了根据本专利公开的 创造性原理的PWM信号的实施方案。从to至t2的切换周期以传统方式运 行，其中，PWM信号在tl时刻截止，其可以变化以调节提供给负载的输 出。下一个周期也随着t2至t3的传统的"导通，，脉冲而开始，还可以调制 该脉沖宽度以控制输出。但是，在t3时开始的截止时间内的一些点处，系 统检测到运行条件的变化，例如，增加了对功率的要求的负载的增加。如 果PWM信号保持截止直到t4的正常预定的导通时刻，则输出可能降低为 不可接受的电平。然而，在图4的实施方案中，随着PWM信号在V时刻 快速地变回导通，导通被加速以更加快速地响应改变的运行条件。这样将 相移传递给PWM信号，PWM信号在随后的切换周期中恢复成正常周期 T。根据本专利公开的创造性原理的相移PWM信号的原理可以应用于包 括前沿调制、后沿调制等的所有形式的PWM转换器布局和控制技术。例 如，在前沿调制的实施方案中， 一旦运行条件变化，PWM信号可以立即 截止而不用等待正常的截止时刻。图3中所示的相移逻辑电^各24可以以 硬件、软件或其任何适当组合实现。根据本专利公开的创造性原理的实施 方案还可以包括其他装置，例如误差放大器、输出传感器等，这些装置可以与图3中所示的装置分离或者以如下所述的协作方式与图3中所示的装 置制造为一体。图5示出了根据本专利公开的创造性原理的具有控制系统的开关电 源的另一实施方案。在图5的实施方案中，控制器包括比较器28,其响 应于来自振荡器26的时钟信号和来自误差放大器29的误差信号verr产 生PWM信号。相移逻辑电路32通过复位振荡器26而移动PWM信号的 相位。在该实施方案中，相移逻辑电路通过监控误差信号verr检测运行 条件中的变化。的相移电路的实施方案。开关38、电阻器R1和电容器C1构成了采样保 持电路，当开关在PWM信号的导通时间内闭合时，该釆样保持电路追踪 误差信号VERR。当PWM信号截止时，比较器40将Cl上保持的Verr的采样值与verr的实时值进行比较以监控运行条件中的变化。比较器的输出产生用于例如通过复位控制PWM信号的振荡器而相移PWM信号的复 位信号。可以将补偿电路42增加至比较器的输入以提供抗噪声性和/或为 移相PWM信号设置阈值电平。如图6中所示，补偿电路可以由用户设置。 在利用多个PWM信号的多相功率转换器的实施方案中，PWM信号可以 被逻辑或，使得无论何时所有相位截止，采样保持电路都保持采样值。图7示出了根据本专利公开的创造性原理的具有控制系统的开关电 源的另一实施方案。如与本专利公开具有共同发明人的美国专利No. 6,683,441 B2中所述，图7的实施方案包括具有PWM控制系统的两相能 量转换器，PWM控制系统为进行控制使多个输出表示的信号相加。来自 电压控制反馈放大器A2的输出信号Vcomp为相移逻辑电路3 9提供合适的 误差信号。PWM信号PWM1和PWM2组合在或门44中以控制采样保持 开关38。来自比较器44的复位输出复位控制器210中的振荡器，以响应 于运行条件的变化而移相PWM信号相位。因此，可以通过增加非常少的 附加器件以及使用已经存在于PWM控制系统中的信号，实现具有改进的
瞬态响应的加强和协作的控制系统。以上已经参照一些具体示意性实施方案描述了本专利公开的创造性 原理，但是可以在布局和细节上修改这些实施方案而不背离本创造性理 念。因此，可以认为这样的变化和修改落于所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种开关电源控制系统，其包括产生用于控制提供给负载的功率的脉冲宽度调制(PWM)信号的控制器；以及响应运行条件的变化改变所述PWM信号的相位的逻辑电路。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包括用于控制所述 PWM信号的振荡器。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中所述逻辑电路被设置成控制所 述振荡器的复位输入。
4. 根据权利要求1所述的系统，其中所述逻辑电路包括采样保持电路。
5. 根据权利要求4所述的系统，其中所述采样保持电路响应所述 PWM信号进行操作。
6 根据权利要求4所述的系统，其中所述逻辑电路还包括连接至所 述采样保持电路的比较器和检测运行条件的变化的信号。
7. 根据权利要求6所述的系统，其中所述逻辑电路还包括连接至所 述比较器的补偿电路。
8. 根据权利要求7所述的系统，其中所述补偿电路是可设置的。
9. 根据权利要求1所述的系统，还包括连接至所述逻辑电路以响应 所述负载和输入信号产生误差信号的误差放大器。
10. —种控制开关电源的方法，其包括 产生用于控制提供给负载的功率的PWM信号； 检测所述负载中的变化；以及 响应运行条件的变化，改变所述PWM信号的相位。
11. 根据权利要求IO所述的方法，其中 所述PWM信号^皮进行后沿调制；以及改变所述PWM信号的所述相位的所述步骤包括响应运行条件的变化 导通所述PWM信号。
12. 根据权利要求IO所述的方法，其中 所述PWM信号被进行前沿调制；以及改变所述PWM信号的所述相位的所述步骤包括响应运行条件的变化 截止PWM信号。
13. 根据权利要求IO所述的方法，其中改变所述PWM信号的所述相 位的所述步骤包括复位控制所述PWM信号的振荡器。
14. 根据权利要求10所述的方法，其中检测运行条件的变化的所述 步骤包括采样和保持误差信号。
15. 根据权利要求14所述的方法，其中检测运行条件的变化的所述 步骤还包括将所述被采样和被保持的误差信号与所述误差信号进行比较。
16. 根据权利要求10所述的方法，其中还包括仅当运行条件的变 化超过阈值量时，改变所述PWM信号的所述相位。
17. —种开关电源控制系统，其包括产生具有周期和占空比的开关输出信号以控制提供给负载的功率的 控制器；以及响应运行条件的孤立的变化以改变周期一次的逻辑电路。
18. 根据权利要求17所述的系统，其中仅当运行条件的变化超出阈 值时，所述逻辑电路才改变周期。
19. 根据权利要求17所述的系统，其中 所述控制器包括控制所述周期的振荡器；以及 所述逻辑电路通过复位所述振荡器改变所述周期一次。
20. —种开关电源控制系统，其包括用于生成多个PWM信号以控制提供给负载的功率的装置； 用于检测运行条件的变化的装置；以及用于响应所述运行条件的变化以改变所述PWM信号的所述相位的装置。
21. 根据权利要求20所述的系统，其中所述用于进行检测的装置包 括用于生成误差信号的装置。
22. 根据权利要求21所述的系统，其中所述用于进行检测的装置还 包括用于采样和保持所述误差信号的装置；以及用于将被采样的和被保持的误差信号与所述误差信号进行比较的装置。
23. 根据权利要求20所述的系统，其中 所述用于生成多个PWM信号的装置包括振荡器；以及 所述用于移相的装置包括到振荡器的复位输入。
全文摘要
一种用于开关电源的控制系统响应运行条件的变化，改变PWM信号的相位。相位可以通过复位控制PWM信号的振荡器而改变。相移逻辑电路可以包括当PWM信号转换状态时保持误差信号值的采样保持电路。保持的误差信号可以与实时误差信号比较，优选地，具有用户可设置的补偿电路。相移逻辑电路的输出可以用于复位振荡器。
文档编号H01H47/14GK101213629SQ200680023764
公开日2008年7月2日 申请日期2006年6月6日 优先权日2005年6月30日
发明者托德·F·斯琪夫 申请人:美国模拟器件公司