[实用新型]用于可调输出数控电源中的高速低耗数字脉宽调制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及数字脉宽调制电路(DPWM)，尤其是应用于输出电压实时可调的数字控制开关电源电路中的一种高速低功耗数字脉宽调制器，涉及集成电路的设计，属电子技术领域。

背景技术

采用数字反馈控制的开关电源，可以显着提高系统的性能，因为数字控制方法灵活多变，可实现复杂控制算法，且对外部条件变化的敏感度较低。因此数字控制开关电源越来越多的应用到SoC系统中，提供品质优良的电源电压，这也反过来对电源提出了更高的要求。

要求电源纹波越来越小，意味着控制环路中量化器的量化精度越来越高，即量化器具有高分辨率。并且为了消除数字控制环路中特有的由于量化分辨率不匹配带来的输出极限环振荡，也要求DPWM量化器具有高分辨率。另外，SoC系统中常常采用动态电压调制(DVS，Dynamic Voltage Scale)技术，能够根据不同的负载情况，改变所需的电源电压和工作频率值，从而降低系统总的功耗。而对于开关电源来讲，即为能够根据外部控制命令即时的转换输出电压值的大小。这对电源的瞬时响应速度也提出了较高的要求。

现有的数字脉宽调制器方案中，高分辨率的要求往往会导致电路面积或时钟工作频率过高，通常采用计数比较-延迟线混合结构的DPWM，在电路面积和时钟频率之间进行折中。混合型DPWM电路是将需要调制的占空比命令信号分为粗调部分和精调部分，共同作用于输出端的RS触发器，控制最终的占空比信号的大小。在分辨精度较高或者分辨范围较大的情况下，在这种调制方式需要处理的分辨位数也较多，同样会使得电路中功耗增大。并且当要求输出电压稳态值改变时，此结构只能根据当前电压和期望电压的状态一步一步慢慢调节。因此，为满足SoC对于电源电压性能的要求，需要对开关电源进行改进，特别是对DPWM电路进行优化，在保证有效分辨精度不变的情况下减少损耗，同时提高控制信号变化时输出电压跟随变化的速度。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于可调输出数控电源中的高速低耗数字脉宽调制器，在保持现有计数比较-延迟线混合结构DPWM方案中芯片面积、功率损耗等优点的基础上，采用预调制方式，在保证有效分辨精度不变的情况下降低了分辨位数，从根本上保证了低的工作频率和小的电路面积，降低了电路功耗。并且能够迅速将输出占空比值调节到期望值附近，缩短了调节周期，提高系统的响应速度。

本实用新型详细技术方案为：