公开了一种用于优化分布式电源系统中的数字控制开关电源的数字滤波器补偿系数的系统和方法。功率控制系统包括至少一个负载点（ＰＯＬ）调节器，具有适于将功率传送至负载的功率转换电路，以及数字控制器，通过反馈回路连接到功率转换电路。数字控制器包括数字滤波器，其具有由多个滤波器系数限定的传递函数。数字控制器周期性地存储反馈测量的采样。系统控制器通过串行数据总线从数字控制器获取所存储的采样。在获取预定数量的采样之后，系统控制器计算数字滤波器的优化滤波器系数并将优化的滤波器系数发送到数字控制器用于在数字滤波器中使用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电源电路，更具体地涉及数字电源控制系统和方法，用于优化和对开 关电源电路的滤波器补偿系数编程。
技术介绍
本领域已知开关电源将可用的直流(DC)或交流(AC)等级电压转换为另一 DC等 级电压。降压转换器是一种特定类型的开关电源，其通过选择性地通过将电流的流动切换 至输出电感中从而在耦合至负载的输出电感中存储能量，由此向该负载提供调节后的DC 输出电压。其包括通常由M0SFET晶体管提供的两个电源开关。与负载并联耦合的滤波电容 器减少输出电流的纹波。脉宽调制(PWM)控制电路用来以交替模式控制电源开关的选通， 从而控制输出电感中电流的流动。响应于变化的负载条件，PWM控制电路使用经由反馈回 路传送的、反映输出电压和/或电流等级的信号来调节应用于电源开关的占空比。传统PWM控制电路使用模拟电路元件(例如运算放大器、比较器和诸如用于回路 补偿的电阻器和电容器的无源元件)和诸如逻辑门和触发器的一些数字电路构成。但是， 期望全部使用数字电路来代替模拟电路元件，这是因为数字电路占用更少的物理空间、吸 收更少的功率、并且允许采用具有可编程特征或自适应控制技术的实施方式。传统数字控制电路包括模-数转换器(ADC)，其将表示受控信号(例如输出电压 (V0))和基准值之间的差的误差信号转换为具有n位的数字信号。数字控制电路使用数字 误差信号来控制数字脉冲宽度调制器，该数字脉冲宽度调制器提供控制信号至具有占空比 的电源开关，从而电源的输出值跟踪基准值。数字控制电路还可以包括数字滤波器，例如具 有相关传递函数的无限脉冲响应(IIR)滤波器。该传递函数包括定义了 IIR滤波器的操作 的补偿系数。期望具有改变或对这些补偿系数进行编程的能力，以便优化用于特定负载条 件的数字滤波器的工作。由于电子系统经常需要以多种不同的离散电压和电流等级提供的功率，所以已知 在整个电子系统中分布了中间总线电压，并且在电子系统中的功率消耗点处包括单独的负 载点(POL)调节器，例如，开关型的DC/DC整流器。具体地，对于各个电子电路中的每一个都 可以包括POL调节器，以将中间总线电压转换为该电子电路需要的等级。电子系统可以包 括多个POL调节器，以将中间总线电压转换为多个电压等级中的每一个等级。理想情况下，4POL调节器与相应的电子电路物理相邻地设置，从而最小化整个电子系统的低电压、高电流线路的长度。中间总线电压可以使用最小化损失的低电流线路传送至多个POL调节器。使用这样的分布方法，需要协调电源系统的POL调节器的控制和监控。POL调节器 通常与激活、编程和监控单个POL调节器的电源控制器合作进行操作。本领域已知控制器 使用多连接并行总线以激活和编程每个POL调节器。例如，并行总线可以传送用于打开和 关闭每个POL调节器的使能/禁止位，用于对POL调节器的输出电压设置点进行编程的电 压标识(VID)码位。控制器还可以使用其他连接来监控由每个POL调节器传递的电压/电 流，从而检测POL调节器的故障状态。使用这样的控制系统的缺点在于其增加了整个电子 系统的复杂性和尺寸。因此，提供一种克服现有技术中的这些和其他缺点的用于数字地控制开关电源的 系统和方法是有利的。提供一种用于控制和监控分布式电源系统中的数字控制开关电源的 操作的系统和方法也是有利的。更具体地，提供一种用于对分布式电源系统中的数字控制 开关电源的数字滤波器补偿系数进行优化的系统和方法是有利的。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的缺点，提供了一种用于优化分布式电源系统中的数字控 制开关电源的数字滤波器补偿系数的系统和方法。在本专利技术的实施例中，电源控制系统包括至少一个负载点(POL)调节器，其具有 适于将功率传送至负载的功率转换电路，以及数字控制器，通过反馈回路连接到功率转换 电路。数字控制器适于响应于功率转换电路的输出的反馈测量，向功率转换电路提供脉宽 调制控制信号。数字控制器还包括数字滤波器，其具有由多个滤波器系数限定的传递函数。 数字控制器周期性地存储多个反馈测量的采样中的连续采样。串行数据总线可操作地将 POL调节器连接到系统控制器。系统控制器通过串行数据总线从数字控制器获取每个连续 存储的采样。在获取预定数量的采样之后，系统控制器计算数字滤波器的优化滤波器系数 并将优化的滤波器系数发送到数字控制器。数字控制器随后在数字滤波器中使用优化的滤 波器系数。更具体地，数字控制器进一步包括噪声源，适于周期性地将对称噪声信号插入脉 宽调制控制信号。该对称噪声信号可以由伪随机二进制序列提供。预定数量的采样与伪随 机二进制序列的序列长度有关。数字控制器还包括适于存储反馈测量的连续采样的寄存 器。系统控制器包括适于存储从数字控制器获取的采样的存储器阵列。系统控制器基于从 数字控制器获取的采样计算反馈回路的传递函数。系统控制器因此基于所计算出的传递函 数来计算优化滤波器系数。由于下面对于优选实施例的具体描述，本领域的技术人员能够更全面地理解用于 优化数字电源控制系统的滤波器系数的系统和方法，并了解其其他优点和目的。参考将首 先被简要描述的附图。附图说明图1示出了具有数字控制电路的开关电源；图2示出了提供高饱和信号和低饱和信号的窗口快速ADC ；图3示出了具有无限脉冲响应滤波器和误差控制器的数字控制器；图4示出了根据本专利技术实施例的用于传递滤波器补偿系数的示例性控制系统；图5示出了 POL控制系统的示例性POL调节器；图6示出了 POL控制系统的示例性系统控制器；图7示出了用于模拟POL调节器的运行的图形用户界面(GUI)的示例性屏幕截图；图8示出了用于对数字控制器的补偿系数进行编程的GUI的示例性屏幕截图；图9示出了根据本专利技术的替换实施例的POL控制系统的示例性POL调节器；图10示出了根据本专利技术的替换实施例的示例性POL调节器和示例性系统控制器 之间的交互的示意图；图11示出了根据本专利技术的替换实施例的示例性POL调节器和示例性系统控制器 之间的交互的流程图；以及图12示出了根据本专利技术的替换实施例的数字控制器中的输出电压反馈回路的结 构的框图。具体实施例方式本专利技术提供了用于数字地控制开关电源的方法。更具体地，本专利技术提供了一种用 于优化和对分布式电源系统中的数字控制开关电源的数字滤波器补偿系数进行编程的系 统和方法。在下面的具体描述中，类似的元件编号用于描述在一幅或多幅图中的类似的元 件。图1示出了根据本专利技术实施例的具有数字控制电路的示例性开关电源10。电源 10包括降压转换器拓扑，以将输入DC电压Vin转换为施加至电阻性负载20 (R1J的输出DC 电压V。。电源10包括由MOSFET器件提供的一对电源开关12，14。上端电源开关12的漏 极端耦合到输入电压Vin，下端电源开关14的源极端连接到地，以及上端电源开关12的源 极端和下端电源开关14的漏极端耦合在一起以限定相位节点。输出电感器16串联耦合在 相位节点和提供输出电压V。的端子之间，以及电容器18与电阻性负载Rltjad并联耦合。各 个驱动器22，24交替驱动电源开关12，14的栅极端。由此，驱动器22，24被数字控制电路 30 (下面描述)控制。电源开关12，14的打开和闭合在相位节点处提供了通常具有矩形波 形的中间电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率控制系统，包括：至少一个负载点ＰＯＬ调节器，其具有适于将功率传送至负载的功率转换电路，以及数字控制器，通过反馈回路耦合到所述功率转换电路，所述数字控制器适于响应于来自所述功率转换电路的输出的反馈测量，向所述功率转换电路提供脉宽调制控制信号，所述数字控制器还包括数字滤波器，其具有由多个滤波器系数限定的传递函数，所述数字控制器周期性地存储所述反馈测量的多个采样中的连续采样；串行数据总线，操作地连接到所述至少一个ＰＯＬ调节器；以及系统控制器，连接到所述串行数据总线以及适于通过所述串行数据总线与所述至少一个ＰＯＬ调节器通信，所述系统控制器通过所述串行数据总线从所述数据控制器获取每个所述连续存储的采样；其中，在获取了预定数量的所述采样之后，所述系统控制器计算所述数字滤波器的优化的滤波器系数，并将所述优化的滤波器系数通过所述串行数据总线传递到所述数字控制器，所述数字控制器随后在所述数字滤波器中使用所述优化的滤波器系数。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A查普斯，
申请(专利权)人：大动力公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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