快速非線性響應控制環路的製作方法
2023-07-26 03:44:21 4
專利名稱：快速非線性響應控制環路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種控制環路，尤其涉及一種快速非線性響應控制環路，屬於電路技術領域。
背景技術：
傳統的控制環路僅靠環路本身的有限的帶寬無法做到快速響應。為了提高環路的快速響應能力，一些線性系統在算法中加入非線性控制，但這破壞了線性系統的穩定性。而其他傳統的非線性響應算法多基於固定頻率運算，控制環路容易出現「過調整」或不穩定的情況。傳統的開關電源控制環路如圖2所示，整個環路是線性的，在輸出電壓vout出現大的瞬態變化時無法快速響應。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種快速非線性響應控制環路，提高控制環路的瞬態響應速度，且不破壞環路穩定性。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種快速非線性響應控制環路，包括誤差放大器、模數轉換器、濾波器、PWM模塊，其特徵是，所述誤差放大器輸出的模擬電壓經模數轉換器轉換成數字電壓，所述數字電壓與設定的閾值電壓輸入一比較電路，比較電路輸出端與一控制啟動快速非線性響應的閾值邏輯模塊連接，所述閾值邏輯模塊控制在所述數字電壓上輸入一增益信號，增益後的數字電壓信號輸入所述濾波器，經過濾波後的信號送入 PWM模塊。由閾值邏輯模塊控制環路的開關頻率。所述閾值邏輯模塊輸出端與一多路轉換器連接。所述多路轉換器輸出端為所述增益值。由閾值邏輯模塊控制作用在所述數字電壓上的增益。所述閾值邏輯模塊輸出端與另一多路轉換器連接。所述另一多路轉換器輸出端為環路的開關頻率。由所述閾值邏輯模塊通過控制另一多路轉換器控制環路的開關頻率。所述另一多路轉換器為一兩路轉換器，其中一路輸出為環路的正常工作頻率，另一路輸出為啟動快速非線性響應時的環路的開關頻率。所述啟動快速非線性響應時環路的開關頻率高於所述環路的正常工作頻率。所述比較電路包含比較器，所述比較器的正相輸入端連接所述數字電壓，所述比較器的反相輸入端連接所述設定的閾值電壓。所述比較器的輸出端為所述數字電壓與設定的閾值電壓的比較結果。所述閾值邏輯模塊輸入端輸入所述比較電路的比較結果，根據該比較值判斷是否啟動快速非線性響應，並控制作用在所述數字電壓上的增益。本實用新型所達到的有益效果本實用新型的快速非線性響應控制環路，在輸出出現大的瞬態變化時可以修改主控制環路特性，提高瞬態響應速度，且保持環路的穩定性， 解決了在控制環路應用中環路穩定性和快速響應的矛盾。
圖1是本實用新型的快速非線性響應控制環路圖；圖2是傳統的開關電源控制環路圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護範圍。如圖1所示為本實用新型快速非線性響應控制環路的一實施方案，在傳統線性反饋環路中加入了閾值邏輯模塊Th logic。輸出電壓vout和參考電壓Vref的差值經誤差放大器eA放大後經模數轉換器A/D轉換成數字電壓V，閾值邏輯模塊Th logic根據數字電壓 V與閾值電壓Vth2n、Vthln、Vthlp、Vth2p的比較結果判斷是否啟動快速非線性響應。數字電壓V輸入4個比較器COml-COm4的正相輸入端，設定的閾值電壓Vth2n、 Vthln、Vthlp、Vth2p分別輸入4個比較器coml-com4的反相輸入端，經比較器coml-com4 比較後，將比較器COml-COm4的輸出值輸入閾值邏輯模塊Th logic中，由閾值邏輯模塊Th logic根據比較結果控制多路轉換器muxl的輸出增益kin分別為1、4、8，多路轉換器muxl 為三路轉換器。不同比較結果其具體分段增益kin如下Vth2p<V:Gain=8Vthlp<V<Vth2p: Gain=4Vthln<VV>Vth2n: Gain=4Vth2n>VGain=8如果數字電壓V超過設定閾值電壓Vthln-閾值電壓Vthlp的電壓變化範圍，則提高增益Gain，啟動快速非線性響應過程。此時，環路的開關頻率從正常工作頻率CLK提高為一個比環路正常工作頻率CLK更高的頻率，本實施例中啟動快速非線性響應時工作頻率提高到10MHz，在其他實施例中可以選擇啟動快速非線性響應時工作頻率為其他頻率。非線性控制在IOMHz時鐘上升/下降沿開始，在數字電壓V回到閾值電壓Vthln和閾值電壓 Vthlp之間結束，快速非線性響應過程結束時，則增益feiin為1。在非線性響應過程結束後一定時間後環路的開關頻率自動回到正常工作頻率CLK工作。閾值邏輯模塊Th logic控制多路轉換器muxl輸出增益值，增益值與數字電壓V相乘，輸入濾波器Digital Filter中。經過濾波後送入PWM模塊產生PWM波形，然後驅動兩個功率MOS管為輸出提供電流。輸出電流經過電感L、電容C濾波後產生輸出電壓vout。環路的開關頻率為IOMHz或正常工作頻率CLK，由閾值邏輯模塊Th logic控制多路轉換器muX2的輸出來進行控制。多路轉換器mux2為一兩路的轉換器，其輸出或為環路的正常工作頻率CLK，或為快速非線性響應頻率10MHz。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種快速非線性響應控制環路，包括誤差放大器、模數轉換器、濾波器、PWM模塊，其特徵是，所述誤差放大器輸出的模擬電壓經模數轉換器轉換成數字電壓，所述數字電壓與設定的閾值電壓輸入一比較電路，比較電路輸出端與一控制啟動快速非線性響應的閾值邏輯模塊連接，所述閾值邏輯模塊控制在所述數字電壓上輸入一增益信號，施加增益後的數字電壓信號輸入所述濾波器，經過濾波後的信號送入PWM模塊。
2.根據權利要求1所述的快速非線性響應控制環路，其特徵是，由閾值邏輯模塊控制環路的開關頻率。
3.根據權利要求1所述的快速非線性響應控制環路，其特徵是，所述閾值邏輯模塊輸出端與一多路轉換器連接。
4.根據權利要求3所述的快速非線性響應控制環路，其特徵是，所述多路轉換器輸出端為所述增益值。
5.根據權利要求1所述的快速非線性響應控制環路，其特徵是，所述閾值邏輯模塊輸出端與另一多路轉換器連接。
6.根據權利要求5所述的快速非線性響應控制環路，其特徵是，所述另一多路轉換器輸出端為環路的開關頻率。
7.根據權利要求5或6所述的快速非線性響應控制環路，其特徵是，所述另一多路轉換器為一兩路轉換器，其中一路輸出為環路的正常工作頻率，另一路輸出為啟動快速非線性響應時的環路的開關頻率。
8.根據權利要求7所述的快速非線性響應控制環路，其特徵是，所述啟動快速非線性響應時環路的開關頻率高於所述環路的正常工作頻率。
9.根據權利要求1所述的快速非線性響應控制環路，其特徵是，所述比較電路包含比較器，所述比較器的正相輸入端連接所述數字電壓，所述比較器的反相輸入端連接所述設定的閾值電壓。
專利摘要本實用新型公開了一種快速非線性響應控制環路，包括誤差放大器、模數轉換器、濾波器、PWM模塊，其特徵是，所述誤差放大器輸出的模擬電壓經模數轉換器轉換成數字電壓，所述數字電壓與設定的閾值電壓輸入一比較電路，比較電路輸出端與一控制啟動快速非線性響應的閾值邏輯模塊連接，所述閾值邏輯模塊控制在所述數字電壓上輸入一增益信號，施加增益後的數字電壓信號輸入所述濾波器，經過濾波後的信號送入PWM模塊。本實用新型的快速非線性響應控制環路，在輸出出現大的瞬態變化時可以提高時鐘頻率並修改主控制環路特性，提高瞬態響應速度，且保持環路的穩定性，解決了在控制環路應用中環路穩定性和快速響應的矛盾。
文檔編號G05F1/56GK202075650SQ20112006359
公開日2011年12月14日 申請日期2011年3月11日 優先權日2011年3月11日
發明者吳鈺淳 申請人:蘇州易能微電子科技有限公司