[发明专利]用于具有电流平衡和近理想瞬态响应的高性能多相VRM的数字控制器

权利要求书

1.一种混合信号控制器，用于控制多相平均电流模式电压调节器，所述多相平均电流模式电压调节器具有连接至负载的输出，所述控制器包括：

a、数字电压采样模数转换器(ADC)，其基于延迟线(DL)，并且配置为获取输出电压信号的样本并将所述输出电压信号从模拟表示转换为数字表示；

b、数字电流采样ADC，其基于延迟线(DL)，并且配置为获取每相电感电流的样本并将所述电感电流从模拟表示转换为数字表示；

c、用于电压调节的数字补偿器，其接收由电压环产生的数字电压误差信号v_e[n]作为输入，并配置为基于所述数字电压误差信号生成电流参考信号；

d、用于电流调节的数字补偿器，其用于接收电流误差信号i_e[n]作为输入，并用于基于所述数字电流误差信号生成占空比命令信号；

e、多相数字脉宽调制器(DPWM)，其基于DL，用于接收针对每个相位的占空比命令信号作为输入，用于生成馈送至转换器的晶体管的栅极的脉宽调制信号(每相)，以控制提供给所述负载的每相电流和输出电压；

f、模拟前端，用于接收输出电压和每相电感电流的差分测量值，其中，将每个信号转换为单端表示，使得单端信号经由ADC测量而用于稳态控制并且单端输出电压在瞬态期间用于瞬态检测和输出电压极值检测；

g、瞬态抑制单元(TSU)，用于接收来自所述模拟前端的数字指示信号作为输入，并用于在瞬态事件期间生成馈送至所述转换器的晶体管的栅极的门控信号，以控制在所述瞬态事件期间提供给所述负载的电流和电压；

h、相位计数优化器(PCO)单元，用于接收数字电流参考信号作为输入，并用于向每相PWM输出三态缓冲器生成启用/禁用控制信号；和

i、有源电压定位(AVP)单元，用于接收所述数字电流参考信号作为输入，并用于生成电压环补偿器电压参考信号。

2.根据权利要求1所述的控制器，使用标准CMOS器件实现。

3.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述数字电压采样ADC和所述数字电流采样ADC基于标准单元技术，无修改。

4.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述数字电流参考补偿器和每个每相数字占空比补偿器都是一阶补偿器。

5.根据权利要求1所述的控制器，其中，每当所述电压环解耦时，使用单个状态变量调节每个环路并针对每个相位进行调节。

6.根据权利要求1所述的控制器，包括具有不同带宽的外电压环和每相内电流环。

7.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述多相DPWM包括：

a、单DL环形振荡器，用于为每相PWM逻辑生成时钟信号；

b、占空比逻辑块，用于接收所述数字占空比命令和DL环行输出作为输入，并用于生成控制晶体管的栅极的脉宽调制信号，

其中，用于所述栅极的控制信号对于交错运行是同步的，或者对于非交错运行是不同步的。

8.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述TSU包括：

a、基于状态机的逻辑块，用于在瞬态事件期间生成馈送至所述转换器的相位晶体管的栅极的门控信号；

b、故障保护逻辑，用于快速终止TSU运行并返回DPWM运行；

c、移交转移估计块，用于接收瞬态前电流参考信号和占空比命令，并用于生成针对所述电流参考信号和所述占空比命令的瞬态后估计值。

9.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述PCO包括：

a、低通滤波器LPF，用于接收所述电流参考信号并基于所述电流参考信号生成所述电流参考信号的移动平均表示；

b、基于状态机的逻辑块，用于接收所述平均电流参考信号和瞬态指示信号，并用于为各相位中的每一个生成受控的启用/禁用信号。