專利名稱：快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制環(huán)路，尤其涉及一種快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，屬于電路技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的控制環(huán)路僅靠環(huán)路本身的有限的帶寬無法做到快速響應(yīng)。為了提高環(huán)路的快速響應(yīng)能力，一些線性系統(tǒng)在算法中加入非線性控制，但這破壞了線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而其他傳統(tǒng)的非線性響應(yīng)算法多基于固定頻率運(yùn)算，控制環(huán)路容易出現(xiàn)“過調(diào)整”或不穩(wěn)定的情況。傳統(tǒng)的開關(guān)電源控制環(huán)路如圖2所示，整個(gè)環(huán)路是線性的，在輸出電壓vout出現(xiàn)大的瞬態(tài)變化時(shí)無法快速響應(yīng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，提高控制環(huán)路的瞬態(tài)響應(yīng)速度，且不破壞環(huán)路穩(wěn)定性。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，包括誤差放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、濾波器、PWM模塊，其特征是，所述誤差放大器輸出的模擬電壓經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓，所述數(shù)字電壓與設(shè)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(dòng)快速非線性響應(yīng)的閾值邏輯模塊連接，所述閾值邏輯模塊控制在所述數(shù)字電壓上輸入一增益信號(hào)，增益后的數(shù)字電壓信號(hào)輸入所述濾波器，經(jīng)過濾波后的信號(hào)送入 PWM模塊。由閾值邏輯模塊控制環(huán)路的開關(guān)頻率。所述閾值邏輯模塊輸出端與一多路轉(zhuǎn)換器連接。所述多路轉(zhuǎn)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(shù)字電壓上的增益。所述閾值邏輯模塊輸出端與另一多路轉(zhuǎn)換器連接。所述另一多路轉(zhuǎn)換器輸出端為環(huán)路的開關(guān)頻率。由所述閾值邏輯模塊通過控制另一多路轉(zhuǎn)換器控制環(huán)路的開關(guān)頻率。所述另一多路轉(zhuǎn)換器為一兩路轉(zhuǎn)換器，其中一路輸出為環(huán)路的正常工作頻率，另一路輸出為啟動(dòng)快速非線性響應(yīng)時(shí)的環(huán)路的開關(guān)頻率。所述啟動(dòng)快速非線性響應(yīng)時(shí)環(huán)路的開關(guān)頻率高于所述環(huán)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(shù)字電壓，所述比較器的反相輸入端連接所述設(shè)定的閾值電壓。所述比較器的輸出端為所述數(shù)字電壓與設(shè)定的閾值電壓的比較結(jié)果。所述閾值邏輯模塊輸入端輸入所述比較電路的比較結(jié)果，根據(jù)該比較值判斷是否啟動(dòng)快速非線性響應(yīng)，并控制作用在所述數(shù)字電壓上的增益。本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果本實(shí)用新型的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，在輸出出現(xiàn)大的瞬態(tài)變化時(shí)可以修改主控制環(huán)路特性，提高瞬態(tài)響應(yīng)速度，且保持環(huán)路的穩(wěn)定性， 解決了在控制環(huán)路應(yīng)用中環(huán)路穩(wěn)定性和快速響應(yīng)的矛盾。

圖1是本實(shí)用新型的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路圖；圖2是傳統(tǒng)的開關(guān)電源控制環(huán)路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。如圖1所示為本實(shí)用新型快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路的一實(shí)施方案，在傳統(tǒng)線性反饋環(huán)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(jīng)誤差放大器eA放大后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓V，閾值邏輯模塊Th logic根據(jù)數(shù)字電壓 V與閾值電壓Vth2n、Vthln、Vthlp、Vth2p的比較結(jié)果判斷是否啟動(dòng)快速非線性響應(yīng)。數(shù)字電壓V輸入4個(gè)比較器COml-COm4的正相輸入端，設(shè)定的閾值電壓Vth2n、 Vthln、Vthlp、Vth2p分別輸入4個(gè)比較器coml-com4的反相輸入端，經(jīng)比較器coml-com4 比較后，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(jù)比較結(jié)果控制多路轉(zhuǎn)換器muxl的輸出增益kin分別為1、4、8，多路轉(zhuǎn)換器muxl 為三路轉(zhuǎn)換器。不同比較結(jié)果其具體分段增益kin如下Vth2p<V:Gain=8Vthlp<V<Vth2p: Gain=4Vthln<V<Vthlp Gain=IVthln>V>Vth2n: Gain=4Vth2n>VGain=8如果數(shù)字電壓V超過設(shè)定閾值電壓Vthln-閾值電壓Vthlp的電壓變化范圍，則提高增益Gain，啟動(dòng)快速非線性響應(yīng)過程。此時(shí)，環(huán)路的開關(guān)頻率從正常工作頻率CLK提高為一個(gè)比環(huán)路正常工作頻率CLK更高的頻率，本實(shí)施例中啟動(dòng)快速非線性響應(yīng)時(shí)工作頻率提高到10MHz，在其他實(shí)施例中可以選擇啟動(dòng)快速非線性響應(yīng)時(shí)工作頻率為其他頻率。非線性控制在IOMHz時(shí)鐘上升/下降沿開始，在數(shù)字電壓V回到閾值電壓Vthln和閾值電壓 Vthlp之間結(jié)束，快速非線性響應(yīng)過程結(jié)束時(shí)，則增益feiin為1。在非線性響應(yīng)過程結(jié)束后一定時(shí)間后環(huán)路的開關(guān)頻率自動(dòng)回到正常工作頻率CLK工作。閾值邏輯模塊Th logic控制多路轉(zhuǎn)換器muxl輸出增益值，增益值與數(shù)字電壓V相乘，輸入濾波器Digital Filter中。經(jīng)過濾波后送入PWM模塊產(chǎn)生PWM波形，然后驅(qū)動(dòng)兩個(gè)功率MOS管為輸出提供電流。輸出電流經(jīng)過電感L、電容C濾波后產(chǎn)生輸出電壓vout。環(huán)路的開關(guān)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(zhuǎn)換器muX2的輸出來進(jìn)行控制。多路轉(zhuǎn)換器mux2為一兩路的轉(zhuǎn)換器，其輸出或?yàn)榄h(huán)路的正常工作頻率CLK，或?yàn)榭焖俜蔷€性響應(yīng)頻率10MHz。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，包括誤差放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、濾波器、PWM模塊，其特征是，所述誤差放大器輸出的模擬電壓經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓，所述數(shù)字電壓與設(shè)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(dòng)快速非線性響應(yīng)的閾值邏輯模塊連接，所述閾值邏輯模塊控制在所述數(shù)字電壓上輸入一增益信號(hào)，施加增益后的數(shù)字電壓信號(hào)輸入所述濾波器，經(jīng)過濾波后的信號(hào)送入PWM模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，其特征是，由閾值邏輯模塊控制環(huán)路的開關(guān)頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，其特征是，所述閾值邏輯模塊輸出端與一多路轉(zhuǎn)換器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，其特征是，所述多路轉(zhuǎn)換器輸出端為所述增益值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，其特征是，所述閾值邏輯模塊輸出端與另一多路轉(zhuǎn)換器連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，其特征是，所述另一多路轉(zhuǎn)換器輸出端為環(huán)路的開關(guān)頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，其特征是，所述另一多路轉(zhuǎn)換器為一兩路轉(zhuǎn)換器，其中一路輸出為環(huán)路的正常工作頻率，另一路輸出為啟動(dòng)快速非線性響應(yīng)時(shí)的環(huán)路的開關(guān)頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，其特征是，所述啟動(dòng)快速非線性響應(yīng)時(shí)環(huán)路的開關(guān)頻率高于所述環(huán)路的正常工作頻率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，其特征是，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(shù)字電壓，所述比較器的反相輸入端連接所述設(shè)定的閾值電壓。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，包括誤差放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、濾波器、PWM模塊，其特征是，所述誤差放大器輸出的模擬電壓經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓，所述數(shù)字電壓與設(shè)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(dòng)快速非線性響應(yīng)的閾值邏輯模塊連接，所述閾值邏輯模塊控制在所述數(shù)字電壓上輸入一增益信號(hào)，施加增益后的數(shù)字電壓信號(hào)輸入所述濾波器，經(jīng)過濾波后的信號(hào)送入PWM模塊。本實(shí)用新型的快速非線性響應(yīng)控制環(huán)路，在輸出出現(xiàn)大的瞬態(tài)變化時(shí)可以提高時(shí)鐘頻率并修改主控制環(huán)路特性，提高瞬態(tài)響應(yīng)速度，且保持環(huán)路的穩(wěn)定性，解決了在控制環(huán)路應(yīng)用中環(huán)路穩(wěn)定性和快速響應(yīng)的矛盾。
文檔編號(hào)G05F1/56GK202075650SQ20112006359
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者吳鈺淳 申請(qǐng)人:蘇州易能微電子科技有限公司