用于调整功率转换器的电压调节设置点的方法和装置制造方法及图纸

本公开的实施例涉及用于调整功率转换器的电压调节设置点的方法和装置。一种功率转换器的控制方法，包括：生成用于控制功率转换器的功率级的相位电流的调制信号，使得功率转换器的输出电压遵循负载线，负载线具有的斜率确定了输出电压根据负载电流的改变速率；接收指示目标电压调节设置点的信号；以及当信号激活时，覆盖负载线，使得当在接口处存在信号时，输出电压遵循目标电压调节设置点而非负载线。

【技术实现步骤摘要】
用于调整功率转换器的电压调节设置点的方法和装置
本公开的实施例涉及用于调整功率转换器的电压调节设置点的方法和装置。
技术介绍
功率转换器的负载线具有的斜率确定了功率转换器输出电压根据负载电流的改变速率。负载线可以为线性负载线或非线性负载线。在任一情况下，在许多应用中，可能有益的是，调整或修改功率转换器的负载线行为。例如，在处理网络数据包的以太网路由器的背景中，以太网路由器在空闲时消耗的电流较少(没有数据包通过路由器)。当处理数据包时，以太网路由器的电流负载会大幅增加。针对为以太网路由器供电的功率转换器可以有益的是，当以太网路由器空闲时将输出电压设置为较高静态电平，并且当以太网路由器正在处理数据包时遵循定义的负载线。常规地，这种行为使用具有非线性负载线的控制器来实现。具有静态(固定)负载线的控制器不具有这种灵活性，而是具有固定的电压调节设置点。因此，需要一种经改善的用于调整功率转换器的电压调节设置点的方法和装置。
技术实现思路
根据用于功率转换器的控制器的一个实施例，控制器包括：多个输出端子，每个输出端子被配置为输出用于控制功率转换器的功率级的相位电流的调制信号；调制器，被配置为生成调制信号，使得功率转换器的输出电压遵循负载线，该负载线具有的斜率确定了输出电压根据负载电流的改变速率；接口，被配置为接收指示目标电压调节设置点的信号；以及电路装置，被配置为当在接口处存在信号时，覆盖负载线，使得当在接口处存在信号时，输出电压遵循目标电压调节设置点而非负载线。根据控制功率转换器的方法的一个实施例，方法包括：生成用于控制功率转换器的功率级的相位电流的调制信号，使得功率转换器的输出电压遵循负载线，该负载线具有的斜率确定输出电压根据负载电流的改变速率；接收指示目标电压调节设置点的信号；以及当信号被激活时，覆盖负载线，使得当在接口处存在信号时，输出电压遵循目标电压调节设置点而非负载线。根据电子系统的一个实施例，电子系统包括：负载；以及功率转换器，被配置为调节提供给负载的输出电压，该功率转换器包括多个功率级，每个功率级被配置为向负载提供相位电流；以及控制器，其被配置为生成用于控制每个功率级的相位电流的调制信号，使得输出电压遵循负载线，负载线具有的斜率确定了输出电压根据负载电流的改变速率，其中控制器被配置为从负载接收指示目标电压调节设置点的信号，其中控制器被配置为当在接口处存在信号时，覆盖负载线，使得当在接口处存在信号时，输出电压遵循目标电压调节设置点而非负载线。在阅读以下具体实施方式并且在查看附图时，本领域技术人员将认识到其他特征和优点。附图说明附图的元件不必相对于彼此按比例绘制。相同的附图标记指定对应的相似部分。除非各种所示实施例的特征相互排斥，否则它们可以组合。在附图中对实施例进行了描绘，并且在以下描述中对这些实施例进行了详述。图1图示了电子系统的实施例的框图，该电子系统包括负载以及被配置为调节提供给负载的输出电压的功率转换器。图2A图示了根据负载电流的针对功率转换器的示例性电压调节设置点曲线。图2B图示了根据负载电流的针对功率转换器的另一示例性电压调节设置点曲线。图3图示了电子系统的另一实施例的框图，该电子系统包括负载以及被配置为调节提供给负载的输出电压的功率转换器。图4图示了电子系统的另一实施例的框图，该电子系统包括负载以及被配置为调节提供给负载的输出电压的功率转换器。图5图示了与由功率转换器控制器所实现的电压调节设置点调整技术的实施例相关的波形图。图6图示了功率转换器控制器的实施例的电路示意图。图7图示了图6所示的控制器实现方式的输出电压行为，该输出电压行为响应于控制器发出的信号并且指示负载电流。图8图示了功率转换器控制器的另一实施例的电路示意图。具体实施方式所描述的实施例提供了一种用于调整功率转换器的电压调节设置点的装置和方法。功率转换器的输出电压遵循默认负载线，该默认负载线具有的斜率确定了输出电压根据负载电流的改变速率。由功率转换器的控制器所接收的信号指示目标电压调节设置点。当信号被激活时，控制器覆盖默认负载线，使得当信号存在时，输出电压遵循目标电压调节设置点而非默认负载线。控制器可以为模拟控制器、数字控制器、或两者的一些组合。控制器可以实现固定默认负载线或可变默认负载线，并且作为电压调节过程的一部分基于由在功率转换器的控制器处接收的信号所指示的目标电压调节设置点，通过调整用于输出电压的电压调节设置点而被覆盖。如本文中所使用的，术语“功率转换器”广义上是指任何类型的功率转换器或电压调节器(VR)，其向一个或多个电子负载(诸如以太网交换机、ASIC(专用集成电路)、存储器设备、诸如中央处理器(CPU)之类处理器、微处理器、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、人工智能(AI)加速器、图像处理器、网络或数据包处理器、协处理器、多核处理器、前端处理器、基带处理器等)提供一个或多个经调节的电压。例如，功率转换器可以为减压转换器、增压转换器、减压-增压转换器、开关电容器电压调节器、降压转换器等。该功率转换器可以被实现为功率设备模块。如本文中所使用，术语“功率设备模块”意指封装功能组件，其包括功率级的至少一个功率开关，该功率级的至少一个功率开关用于将电压从一个电平转换为另一电平，例如，如在功率转换和功率调节中所做的一样。功率设备模块还可以包括驱动器电路，驱动器电路用于驱动至少一个功率开关。附加地，功率设备模块可以包括控制器，控制器用于控制驱动器电路以实现功率转换器。控制器功能和/或驱动器功能可以被替代地在功率设备模块外部实现。在功率设备模块中包括的至少一个功率开关的驱动器电路也可以在功率设备模块外部。诸如电容器和/或电感器之类的组成功率转换器的各种无源部件可以被包括在功率设备模块中，被表面安装到功率设备模块上，位于单独板上等。接下来更详细地描述的是功率转换器、功率转换器的控制方法以及包括该功率转换器的电子系统的各种实施例。图1图示了电子系统100的实施例，该电子系统100包括负载102和功率转换器104，功率转换器104被配置为调节提供给负载102的输出电压(Vout)。负载102可以是需要经调节的电源电压的任何类型的电子负载。例如，负载102可以是以太网交换机、ASIC、存储器设备、诸如CPU的处理器、微处理器、GPU、DSP、AI加速器、图像处理器、网络或数据包处理器、协处理器、多核处理器、前端处理器、基带处理器等。仅作为示例，功率转换器104在图1中被示为减压转换器。在该示例中，功率转换器104包括多个功率级106以及输出电容器(Cout)，每个功率级被配置为通过相应电感器(Lout)向负载102提供相位电流(iph)，并且输出电容器(Cout)减小输出电压纹波。控制器108被配置为生成用于控制每个功率级106的相位电流iph的调制信号(mod)，以便调节提供给负载102的输出电压Vout。功率转换器104可以代替地包括单相/功率级106。一般而言本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于功率转换器的控制器，所述控制器包括：/n多个输出端子，每个输出端子被配置为输出调制信号，所述调制信号用于控制所述功率转换器的功率级的相位电流；/n调制器，被配置为生成所述调制信号，使得所述功率转换器的输出电压遵循负载线，所述负载线具有的斜率确定了所述输出电压根据负载电流的改变速率；/n接口，被配置为接收指示目标电压调节设置点的信号；以及/n电路装置，被配置为当在所述接口处存在所述信号时覆盖所述负载线，使得当在所述接口处存在所述信号时，所述输出电压遵循所述目标电压调节设置点而非所述负载线。/n

【技术特征摘要】
20200113 US 16/740,5811.一种用于功率转换器的控制器，所述控制器包括：
多个输出端子，每个输出端子被配置为输出调制信号，所述调制信号用于控制所述功率转换器的功率级的相位电流；
调制器，被配置为生成所述调制信号，使得所述功率转换器的输出电压遵循负载线，所述负载线具有的斜率确定了所述输出电压根据负载电流的改变速率；
接口，被配置为接收指示目标电压调节设置点的信号；以及
电路装置，被配置为当在所述接口处存在所述信号时覆盖所述负载线，使得当在所述接口处存在所述信号时，所述输出电压遵循所述目标电压调节设置点而非所述负载线。


2.根据权利要求1所述的控制器，其中在所述接口处接收的所述信号为脉冲宽度调制PWM信号，并且其中所述PWM信号的脉冲宽度指示所述目标电压调节设置点。


3.根据权利要求1所述的控制器，其中所述负载线为固定的。


4.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器为数字控制器，其中所述负载线在所述数字控制器中存储的配置文件中被启用，并且其中所述电路装置包括电压定位单元，所述电压定位单元被配置为：使用由在所述接口处接收的所述信号所指示的所述目标电压调节设置点，来覆盖在所述配置文件中启用的所述负载线。


5.根据权利要求1所述的控制器，其中在所述接口处接收的所述信号具有的占空比指示所述目标电压调节设置点，并且其中所述电路装置被配置为：使用所述目标电压调节设置点来覆盖所述负载线，使得所述输出电压遵循由在所述接口处接收的所述信号的所述占空比所指示的所述目标电压调节设置点。


6.根据权利要求1所述的控制器，其中响应于在所述接口处接收的所述信号的激活，所述电路装置被配置为将用于所述输出电压的所述电压调节设置点从初始电压设置增加到较高电压，所述初始电压设置对应于所述负载线，所述较高电压对应于由在所述接口处接收的所述信号所指示的所述目标电压调节设置点，并且其中响应于在所述接口处接收的所述信号的去激活，所述电路装置被配置为将用于所述输出电压的所述电压调节设置点从所述较高电压减小到所述初始电压设置。


7.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器为模拟控制器，其中所述电路装置包括开关设备，所述开关设备被配置为响应于在所述接口处接收的所述信号的去激活，选择内部参考电压作为用于所述输出电压的所述电压调节设置点，所述内部参考电压对应于所述负载线，并且其中所述开关设备被配置为响应于在所述接口处接收的所述信号的激活，选择电压电平作为用于所述输出电压的所述电压调节设置点，所述电压电平对应于由在所述接口处接收的所述信号所指示的所述目标电压调节设置点。


8.根据权利要求1所述的控制器，其中所述控制器为模拟控制器，并且其中所述电路装置包括求和电路，所述求和电路被配置为当在所述接口处存在所述信号时，将由在所述接口处接收的所述信号所指示的电压值与内部参考电压求和，以确定用于所述输出电压的所述电压调节设置点。


9.一种控制功率转换器的方法，所述方法包括：
生成用于控制所述功率转换器的功率级的相位电流的调制信号，使得所述功率转换器的输出电压遵循负载线，所述负载线具有的斜率确定了所述输出电压根据负载电流的改变速率；
接收指示目标电压调节设置点的信号；以及
当所述信号激活时，覆盖所述负载线，使得当在所述接口处存在所述信号时，所述输出电压遵循所述目标电压调节设置点而非所述负载线。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·拉达克里施南，D·克拉夫特，
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