[发明专利]对具有积分响应的系统的基于时间的控制

说明书

技术领域

本发明总的来说涉及电路，具体来讲，本发明涉及对具有积分响应的系统的基于时间的控制。 

背景技术

图1是现有技术积分器电路100的高度概括的原理图，该电路包括开关102、积分器104以及控制逻辑106。如图所示，响应于控制逻辑106所产生的控制信号108，开关102将积分器104的输入端连接至输入端A以使积分器104充电，或者将积分器104的输入端连接至输入端B以使积分器104放电。控制逻辑106根据积分器104的输出和目标信号110来产生控制信号108，从而使积分器104的输出的平均值与目标信号110匹配。实际上，积分器104通常不是具有无限直流增益的理想积分器，而是具有有限直流增益的“有泄漏的”积分器。 

可以在各种不同的应用中实现图1的积分器电路100。例如，图1的积分器电路100的一个应用是如图2A所示的现有技术的升压模式开关稳压器200。升压模式开关稳压器200包括连接至二极管212的电感值为L的电感器204、和连接在二极管212和电压轨214之间的电容器218。在电感器204和电压轨214的输入端之间存在直流电压Vx，直流电压Vcap表征电容器218的电压。升压模式开关稳压器200还包括连接在电压轨214和电感204和二极管212的公共节点216之间的开关202。在描述的实现方式中，响应于控制逻辑206根据感测到的电流信号220(即，开关电流)和目标电流信号210所产生的控制信号208，开关202间歇地将公共节点216短接至电压轨214。虽然在描述的实现方式中感测到的电流是开关电流，但是在其它的通用实现方式中，感测到的是电感器电流或二极管电流。在其他一些可 选实现方式中，控制逻辑206可以根据感测到的电压(即，输出电压Vcap)和目标电压信号来控制开关202。 

在开关202闭合时的短路时间间隔内，假定元件(例如，二极管，电感器和开关)是理想元件，那么通过电感器204的电流以每秒Vx/L安培进行线性增大。当开关202开路时，电压反向，再次假定元件是理想元件，那么通过电感器204的电流以每秒(Vcap-Vx)/L安培的速率减小。在这种开路状态中，电感器204上的电压加上出现在电感器输入端和电压轨214之间的输入电压Vx来产生比Vx大的电压。因此，升压模式开关稳压器200以被开关202的占空比所控制的量来对输入电压Vx进行增大或“升压”。 

图1的积分器电路的第二个应用是如图2B所示的现有技术的降压模式开关稳压器250。降压模式开关稳压器250包括连接至电感值为L的电感器254的开关252、和连接在电感器254和电压轨264之间的电容器268。在开关252的输入端和电压轨264之间存在直流电压Vx，介于0V和Vx之间的直流电压Vcap表征电容器268的电压。如上所述，降压模式开关稳压器250还包括连接在电压轨264和电感器254与开关252的公共节点216之间的二极管262。响应于控制逻辑256根据感测到的电流信号260和目标电流信号262所产生的控制信号258，开关252断开和闭合。如上所述，对于图2A的升压模式开关稳压器200，在可选实现方式中，降压模式开关稳压器250的控制逻辑256可以根据电感器电流或二极管电流、或者可选地根据感测到的电压(即Vcap的输出电压)和目标电压信号来控制开关252。 

当开关252闭合时，电感器上的电压等于Vx-Vcap，假定元件是理想元件，那么通过电感器254的电流以每秒Vx/L安培进行线性增大。由于Vx反向偏置，二极管262中没有电流经过。当开关252开路时，二极管262被正向偏置，电感器254上的电压等于-Vcap(忽略二极管电压降)，再次假定元件是理想元件，那么通过电感器254的电流以每秒(Vcap-Vx)/L安培的速率减小。因此，降压模式开关稳压器200以开关252的占空比所控制的量来减小或逐渐降低输入电压Vx。

诸如图2A-2B的开关稳压器200和250之类的积分电路的现有技术设计是用控制逻辑(即，控制逻辑106、206或256)来表征的，该控制逻辑根据目标信号和感测到的电流信号或电压信号的相对幅值来改变开关的占空比。