电力供应器中的输出电容计算和控制制造技术

本发明专利技术的各实施方式总体上涉及电力供应器中的输出电容计算和控制。具体地，控制器电路控制电力供应器电路以产生输出电压。在电力供应器电路产生输出电压的操作期间，控制器电路计算电力供应器中的输出电容器电路的电容的量值。根据一个配置，控制器电路将电容的所计算出的量值用作调整电力供应器电路的设定的基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路领域，更具体地涉及电力供应器中的输出电容计算和控制。
技术介绍
常规的电压调节器通常包括一组一个或多个输出电容器来储存能量，从而储存被产生以向负载供电的输出电压。一般来说，如众所周知的，在电力供应器中包括一组一个或多个输出电容器有助于使输出电压稳定。举例来说，输出电容器可执行多个功能，例如减少不期望的脉动电压；当相应负载瞬间消耗较多电流时在瞬时条件期间快速地提供电流；当相应负载瞬间消耗较少电流时在瞬时条件期间快速地吸收电流；等等。遗憾的是，与电力供应器电路的相应输出电容器相关联的电容的量可随时间变化。举例来说，老化效应可降低输出电容器储存能量的能力，并且因此减小输出电容器的总电容。另外，可向电力供应器的输出电容器组添加或从输出电容器组移除电容器，从而导致电力供应器电路的输出电容改变。另外，在某些实例中，归因于电容器部件与部件之间的变化，可能不知晓输出电容器组的精确电容。
技术实现思路
如上文所论述的，在任何时刻，出于若干不同原因，可能不知晓与一组电容器相关联的电容的量。本文的实施例包括能够操作为计算电力供应器电路的输出电容的新颖控制器电路。在一个实施例中，所计算出的输出电容可用于有利地调谐电力供应器电路，从而提高电力供应器性能参数(例如稳定性、瞬时响应等)。更具体来说，本文的实施例包括控制器电路。控制器电路控制对应的电力供应器电路以产生输出电压；电力供应器电路包括输出电容器电路以存储从电力供应器电路的输出端口输出的输出电压。在产生输出电压的操作期间，控制器电路进一步计算输出电容器电路的电容的量值。如下文进一步论述的，控制器电路可被配置成基于输出电压的变化和对应的电流消耗变化的测量来计算相应一个或多个输出电容器的输出电容。可以任何合适的方式执行在输出电压的量值中诱发变化。在一个实施例中，控制器电路在其中由输出电压供电的相应负载消耗相对低量的电流的条件期间产生输出电压的量值的变化。可将输出电容的测量值用于任何合适的目的。根据其他实施例，控制器电路将电容的量值用作调整电力供应器电路的设定的基础。电力供应器电路可以是任何合适类型的电力供应器。在一个特定实施例中，电力供应器电路是多相DC/DC降压转换器的单相。根据另外其他实施例，由相应控制器电路控制的电力供应器电路可包括PID控制器。控制器电路响应于检测到输出电容器电路的电容的量值随时间的改变而修改电力供应器电路的PID控制器的增益设定。PID控制器可被配置成包括第一增益级、第二增益级和第三增益级。第一增益级安置在PID控制器的比例信号路径中；第二增益级安置在PID控制器的积分器信号路径中，第三增益级安置在PID控制器的微分信号路径中。控制器电路修改第一增益级(在比例信号路径中)、第二增益级(在积分器信号路径中)和/或第三增益级(在微分信号路径中)的一个或多个量值设定以考虑输出电容器电路的电容的量值的改变。调整PID电路的一个或多个增益设定可提高电力供应器性能参数(例如稳定性、瞬时响应等)。在一个实施例中，如先前所论述的，电力供应器电路是DC/DC转换器。在这样的实例中，电力供应器电路接收DC输入电压，并且将DC输入电压转换为相应的DC输出电压。控制器电路可被配置成随时间在多个时刻(例如指定的所安排的时间)处反复地计算输出电容器电路的电容的量值。响应于基于重复的计算而检测到输出电容器电路的电容的量值的改变，控制器电路如先前所论述的更新电力供应器电路的设定。因此，在一个实施例中，控制器电路可确保电力供应器电路随时间有效地操作，甚至在其中电力供应器电路的输出电容改变的条件期间也如此。本文的实施例包括估计电力供应器电路的输出电容的多种不同方式。举例来说，在一个实施例中，控制器电路在改变输出电压的量值的同时测量所产生的输出电流的变化。控制器电路使用输出电压的量值的检测到的改变和与输出电压相关联的输出电流的所测得的变化来导出输出电容的值。更具体来说，在第一组实施例中，控制器电路开始将输出电压的量值从第一电压斜变到第二电压。在一个实施例中，由控制器电路响应于请求改变输出电压的电压电平以用于更有效操作的动态负载(例如CPU或中央处理单元)而产生斜变。这被称为动态电压转变。在从第一电压斜变到第二电压期间，控制器电路测量从电源供应以将输出电压的量值从第一电压斜变到第二电压的补充电流。在这样的示例实施例中，从电源供应的所测得的补充电流表示向电力供应器电路的输出电容器电路充电以将输出电容器电路的电压从第一电压改变为第二电压的电流。控制器电路随后使用在斜变期间从电源供应的所测得的补充电流来导出输出电容器电路的电容的量值。因此，根据此第一实施例，在向相应负载供电时，控制器电路可被配置成：获得电流值，电流值指示通过电力供应器电路的路径供应以向输出电容器电路充电的电流的量；基于输出电压的量值随时间的改变而取回压摆率值；以及将电流值除以压摆率值以估计输出电容器电路的电容的量值。根据第二组实施例，控制器电路将测试信号输入或注入到电力供应器电路的反馈控制回路中(例如误差电压、占空比等)，从而在期望的电压设定点处调节输出电压。在一个实施例中，控制器电路以基础频率产生测试信号，基础频率大体上小于产生输出电压的电力供应器电路中的相应开关电路的开关频率。在此类较低频率下，输出电容器电路的阻抗主要是电容。注入测试信号会致使输出电压相对于在向负载供电的输出电压中存在的DC电压分量而包括补充AC电压。控制器电路基于以下各项来计算输出电容器电路的电容的量值：i)存在于输出电压上的补充AC电压的所测得的量值，以及ii)通过产生输出电压的电力供应器电路的路径的补充AC电流的所测得的量值。在一个实施例中，每个周期测量少至一个样本便足以确定输出电容器电路的电容。根据另一实施例，控制器电路：获得表示补充AC电压的峰间电压测量值的第一值；获得表示补充AC电流的峰间测量值的第二值；以及将第二值(例如Ipp)除以第一值(例如Vpp)以产生与输出电容器电路的电容的量值成比例的第三值(例如导纳Y)。在下文更详细地公开这些和其他更具体的实施例。本文所描述的实施例比常规技术有利。举例来说，本文所论述的实施例适用于具有降压拓扑的开关电压调节器，以用于应用于低压处理器、存储器、数字ASIC等。然而，本文公开的概念适用于其他合适的拓扑，例如升压调节器、降压-升压调节器等。本文公开的概念适用于其中需要知晓与输出电容器电路相关联的电容的量的其他合适的非电力供应器电路。应注意，本文的实施例可包括一个或多个处理器装置的控制器配置，从而执行和/或支持本文公开的方法操作中的任一者或全部。换句话说，一个或多个计算机化装置或处理器可被编程和/或配置成如本文所阐释般操作以执行本专利技术的不同实施例。本文的另外其他实施例包括软件程序来执行在上文概述并且在下文详细公开的步骤和操作。一个此类实施例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，非暂态计算机存储介质包括在其上编码的计算机程序逻辑，计算机程序逻辑当在具有处理器和对应的存储器的计算机化装置中执行时对处理器进行编程以执行本文公开的操作。通常将此类布置提供为软件、代码和/或其他数据(例如数据结构)，其被布置或编码在计算机可读存储介质或非暂态计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：操作电力供应器电路以产生输出电压，所述电力供应器电路包括输出电容器电路以存储从所述电力供应器电路的输出所输出的所述输出电压；以及在所述电力供应器电路产生所述输出电压的操作期间，计算所述输出电容器电路的电容的量值。

【技术特征摘要】
2015.09.17 US 14/856,7881.一种方法，包括：操作电力供应器电路以产生输出电压，所述电力供应器电路包括输出电容器电路以存储从所述电力供应器电路的输出所输出的所述输出电压；以及在所述电力供应器电路产生所述输出电压的操作期间，计算所述输出电容器电路的电容的量值。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：基于所述输出电容器电路的所述电容的所计算出的量值来调整所述电力供应器电路的控制设定。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：随时间在多个时刻处反复地计算所述输出电容器电路的所述电容的所述量值；以及检测所述输出电容器电路的所述电容的所述量值的改变。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述电力供应器电路包括PID控制器；并且其中调整所述电力供应器电路的控制设定包括：响应于检测到所述输出电容器电路的所述电容的所述量值随时间的所述改变而修改所述电力供应器电路的所述PID控制器的增益设定。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述PID控制器包括第一增益级、第二增益级和第三增益级，所述第一增益级安置在所述PID控制器的比例信号路径中，所述第二增益级安置在所述PID控制器的积分器信号路径中，所述第三增益级安置在所述PID控制器的微分信号路径中；并且其中修改所述PID控制器的所述增益设定包括：修改由以下各项组成的群组中的至少一个增益级的量值设定以考虑所述输出电容器电路的所述电容的量值的所述改变：所述第一增益级、所述第二增益级和所述第三增益级。6.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述输出电容器电路的所述电容的所述量值包括：相对于由所述输出电压供电的负载所消耗的负载电流而测量电流超量，所述电流超量向所述输出电容器电路充电。7.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述输出电容器电路的所述电容的所述量值进一步包括：改变所述输出电压的所述量值以计算所述输出电容器电路的所述电容的所述量值。8.根据权利要求7所述的方法，其中改变所述输出电压的所述量值包括：将所述输出电压的所述量值从第一电压斜变到第二电压；并且其中计算所述输出电容器电路的所述电容的所述量值包括：i)在所述斜变期间，测量从电源供应以将所述输出电压的所述量值从所述第一电压斜变到所述第二电压的补充电流；以及ii)利用在所述斜变期间从所述电源供应的所测得的补充电流来导出所述输出电容器电路的所述电容的所述量值。9.根据权利要求8所述的方法，其中从所述电源供应的所测得的补充电流表示向所述电力供应器电路的所述输出电容器电路充电的电流。10.根据权利要求1所述的方法，其中计算所述输出电容器电路的电容的所述量值包括：接收电流值，所述电流值指示通过所述电力供应器电路的路径供应以向所述输出电容器电路充电的电流的量；取回压摆率值，所述压摆率值指示所述输出电压的所述量值随时间的所施加的改变；以及将所述电流值除以所述压摆率值以估计所述输出电容器电路的所述量值。11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：在一时间范围内测量所述电流值和所述压摆率值，在所述时间范围内，所述电力供应器电路的所述路径将电流供应给负载和所述输出电容器电路两者。12.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：将测试信号输入到所述电力供应器电路的反馈控制回路中，所述测试信号致使所述输出电压相对于在向负载供电的所述输出电压中产生的DC电压而包括补充AC电压。13.根据权利要求12所述的方法，其中所输入的测试信号修改产生所述输出电压的所述电力供应器电路的反馈控制回路中的误差电压。14.根据权利要求12所述的方法，其中所输入的测试信号修改产生所述输出电压的所述电力供应器电路的反馈控制回路中的占空比设定。15.根据权利要求12所述的方法，其中所述测试信号诱发穿过产生所述输出电压的所述电力供应器电路的路径的补充AC电流；并且其中计算所述输出电容器电路的所述电容的所述量值包括：i)测量所述补充AC电压的量值，以及ii)测量通过产生所述输出电压的所述电力供应器电路的所述路径诱发的所述补充AC电流的量值。16.根据权利要求15所述的方法，其中计算所述输出电容器电路的所述电容的所述量值进一步包括：取回表示所述补充AC电压的峰间测量值的第一值；取回表示所述补充AC电流的峰间测量值的第二值；以及将所述第二值除以所述第一值以产生与所述输出电容器电路的电容的所述量值成比例的第三值。17.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：以基础频率产生所述测试信号，所述基础频率大体上小于产生所述输出电压的所述电力供应器电路中的相应开关电路的开关频率。18.根据权利要求1所述的方法，其中操作电力供应器电路以产生所述输出电压包括：使用多个DC/DC级中的至少一个DC/DC级将所述输出电压输出到负载。19.一种计算机可读存储硬件，具有存储在其上的用于处理数据信息的指令，使得所述指令当由计算机处理器硬件执行时致使所述计算机处理器硬件执行以下操作：控制电力供应器电路以产生输出电压，所述电力供应器电路包括输出电容器电路以存储从所述电力供应器电路的输出所输出的所述输出电压；以及在所述电力供应器电路产生所述输出电压的操作期间，计算所述输出电容器电路的电容的量值。20.根据权利要求19所述的计算机可读存储硬件，其中所述计算机处理器硬件进一步执行以下操作：基于所述输出电容器电路的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·巴巴扎德赫，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT