用于減輕采用電感器dcr電流感測的單相或多相開關電壓調節器的電阻器非線性誤差的 ...的制作方法
【專利說明】用于減輕采用電感器DCR電流感測的單相或多相開關電壓調節器的電阻器非線性誤差的系統和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請主張2014年3月24日申請的美國臨時專利申請序列號61/969，741，以及2014年4月28日申請的美國臨時專利申請序列號61/985，191的權益，該二案以引用的方式并入本文。
技術領域
[0003]本發明大致涉及采用電感器直流電阻(DCR)電流感測的單相或多相開關電壓調節器。特定而言，本發明涉及減輕采用電感器DCR電流感測的單相或多相開關電壓調節器的電阻器非線性誤差。
[0004]發明背景
[0005]單相或多相開關電壓調節器中的DCR電流感測嘗試產生表示單相或多相開關電壓調節器中通過輸出濾波電感器的電流的電壓信號。用于產生表示通過輸出濾波電感器的電流的電壓信號的系統通常包括電阻器。電阻器假設為常數；然而，物理電阻器并未響應于諸如施加電壓的變化條件而展現恒定的電阻。
發明概要
[0006]一個實施方案涉及一種采用電感器DCR電流感測的多相開關電壓調節器，其包括用于減輕開關電壓調節器中的電阻器非線性誤差的至少一個電路元件。至少一個電路元件耦合到泄放節點且在開啟開關電壓調節器的電力開關時從泄放節點泄放電流。
[0007]附圖簡述
[0008]應了解，圖示只是描繪示例性實施方案且因此不應被視為在范圍上有所限制，將通過使用附圖以額外特征和細節描述示例性實施方案，其中:
[0009]圖1-3C是用于減輕電阻器非線性的實例系統的圖；和
[0010]圖4是包括電力轉換系統的實例系統的方框圖，所述電力轉換系統包括減輕電阻器非線性的電路。
[0011]根據慣例，各種描述特征并未按比例繪制，但是被繪制來強調與示例性實施方案相關的特定特征。
[0012]圖示中的主要組件的參考符號清單
[0013]100電力供應器
[0014]102a-102n 電力模塊
[0015]104通信總線
[0016]106a-106n數字控制器
[0017]108a-108n功率晶體管
[0018]IlOa-1lOn功率晶體管
[0019]112a-112n 節點
[0020]114a-114n輸入
[0021]116a-116n輸出節點
[0022]118a-118n電流感測器
[0023]120a-120n輸入
[0024]Cla-Cln電容器
[0025]C2a-C2n電容器
[0026]Lla-Lln電感器
[0027]Rla-Rln電阻器
[0028]R2a-R2n電阻器
[0029]122輸出電容器
[0030]124輸出電阻器
[0031]200電壓與電流圖
[0032]202電阻值
[0033]204電阻值
[0034]206輸出電壓
[0035]300電壓與電流圖
[0036]302電阻值
[0037]304電阻值
[0038]306電阻值
[0039]310電阻值
[0040]400操作方法
[0041]500控制圖
[0042]502模擬低垂部分
[0043]504數字低垂部分
[0044]506數字低通濾波器
[0045]508電壓補償器
[0046]510開環輸出阻抗
[0047]512輸出傳遞函數
[0048]600圖
[0049]602電感器電流
[0050]604輸出電壓
[0051]606負載電流
[0052]700圖
[0053]702電感器電流
[0054]704輸出電壓
[0055]800圖
[0056]802電感器電流
[0057]900系統
[0058]902電子電路
[0059]904電力供應器
【具體實施方式】
[0060]在以下詳細描述中，參考形成其部分的附圖，且其中特定說明性實施方案是以舉例說明示出。但是，應了解，可利用其它實施方案且可進行邏輯、機械和電力變化。此外，圖示和說明書中所呈現的方法不應解釋為限制可在其中執行個別步驟的次序。因此，以下詳細描述不應視為限制意義。
[0061]開關電壓調節器中的直流電阻(DCR)電流感測嘗試通過處理跨電感器的電壓降和/或對其濾波而產生表示通過所述電感器的電流的電壓信號。實例DCR電流感測電路描述于美國專利5，982，160中且以引用的方式并入本文。在每相存在一個電感器的多相電壓調節器的實施方案中，處理和/或濾波還包括求和元件，使得所得電壓信號表示所有電感器中的電流和。此外，處理通常包括被設計來匹配電感器電感和DCR的時間常數的反應電路，使得所得輸出電壓信號為跨電感器DCR的理論電壓降的真實表示，但是排除跨電感器的理論理想電感的電壓降。在適當定標的情況下，這個信號表示通過電感器的電流。結果，可獲得電感器電流信號而不諸如通過引入與電感器串聯的電流感測電阻器而將電力消散感測元件引入電感器電流路徑中。
[0062]除了可能的其它元件之外，DCR電流感測的一個實施方案包括由電阻器和電容器組成的低通濾波器。在一些實施方案中，對于多相調節器，每相可存在一個濾波電阻器且所有相位可存在單個共同濾波電容器(或形成單個濾波電容的多個并聯電容器)。在用于計算電力的降壓調節器中，可在每個相位的相對簡短的“導通時間”期間跨每個濾波電阻器施加相對高的電壓降(即，正輸入供應電壓減去正輸出電壓)，且在每個相位的相對較長的“斷開時間”期間施加較低的負電壓(即，接地電壓-零伏特-減去正輸出電壓)。在許多實施方案中，導通時間與斷開時間電壓的比相對高。在常規實施方式中，通常假定濾波電阻器在導通時間和斷開時間兩者期間均是恒定的(即，具有相同值的電阻)。然而，物理電阻器通常響應于變化的施加電壓并不展現恒定的電阻。即，相比于在施加較低電壓時的稍高電阻，許多物理電阻器在施加高電壓時展現稍低的電阻。這種現象有時被稱為電阻非線性，或者被描述為電阻的非零電壓系數。這些術語在本公開各處將可互換使用。這種電阻率的非線性的效應是過分強調濾波器相比于斷開時間而對導通時間的響應，這造成電感器電流的錯誤表示，通常比電感器電流的真實表示偏向更大。本文所述的實施方案討論了對此問題的解決方案。
[0063]下文所述系統和方法提供了減輕直流電阻(DCR)電流感測時源自高電壓“導通狀態”與較低電壓“斷開狀態”之間展現的非線性電阻值的電流感測誤差的實施方案。施加較低電壓時的實際電阻值本文稱為“標稱電阻”以及通常(雖然非必需)較低的實際電阻，而施加較高電壓將被稱為“縮小電阻”。這是由于在較高電壓處電阻器的電阻通常較低的事實。
[0064]圖1是用于減輕電阻器非線性的實例多相系統100的圖，其包括電感器DCR電流感測網絡101a，其用于單相或多相電壓調節器或耦合到提供電壓調節器(VR)的控制的脈沖寬度調制(PWM)控制器集成電路(IC) 101b。這個電感器DCR電流感測系統1la和PWM控制器IC 1lb僅被用作可如何將下文所述實施方案實施到這種系統100中的實例。然而，其它系統100可用于實施下文所述實施方案且更多或更少的相位可被并入到系統100中。如上所述，這個實例系統100可用來減輕電感器DCR電流感測中的電阻器非線性。更明確來說，標為R_ed 102的電阻器從Rsum電阻104與電容器(:? 106之間的節點耦合到開關114。此外，在多相系統100，系統100具有“或(OR)”門116，其僅在一個或多個相位“導通”時啟動R_ed 102。在單相實施方案，OR門116不是必須的。OR門116從電壓調節器或相位的導通狀態控制信號118耦合到開關114，這將通過在相位的導通狀態控制信號118的一個或多個處于其“導通”狀態時啟動開關114而使R_ed 102耦合到接地。在實例中，開關114可以是η溝道FET。此外，在一些實施方案中，開關114可以集成到脈沖