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CN112019056A - 具有自适应地触发的模数转换器的开关电源转换器 - Google Patents

具有自适应地触发的模数转换器的开关电源转换器 Download PDF

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CN112019056A
CN112019056A CN202010460905.2A CN202010460905A CN112019056A CN 112019056 A CN112019056 A CN 112019056A CN 202010460905 A CN202010460905 A CN 202010460905A CN 112019056 A CN112019056 A CN 112019056A
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adc
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Abstract

本发明涉及具有自适应地触发的模数转换器的开关电源转换器，该开关电源转换器包括电源电路和用于接收表示所述电源电路的参数的模拟信号的控制电路。所述控制电路包括用于将所述模拟信号转换为数字信号的ADC和用于在多个开关周期内生成用于控制所述电源电路中的开关的控制信号的开关驱动器。所述控制电路被配置为自适应地确定用于在一开关周期内激活所述ADC以对所述模拟信号进行采样的触发点，并在所确定的触发点处激活所述ADC，以便在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于所述数字信号生成的控制参数提供给所述开关驱动器。自适应地确定的所述触发点优化了控制电路中的相位裕度损失和带宽。还公开了其它示例性开关电源转换器和控制电路。

Description

具有自适应地触发的模数转换器的开关电源转换器
相关申请的交叉引用
本申请为2019年5月30日递交的美国专利申请No.16/426,967的部分延续案，上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及具有自适应地触发的模数转换器的开关电源转换器。
背景技术
本部分提供与本发明相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
传统的开关电源转换器通常包括具有一个或多个电源开关的电源电路以及用于控制所述电源开关的控制电路。控制电路有时包括用于将模拟信号转换为数字信号的模数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)以及用于根据基于数字信号生成的控制参数将控制信号提供给电源开关的开关驱动器。控制电路在每个开关时段(switching period)激活和关闭ADC，因此ADC与每个开关时段的开始同步。这确保了开关驱动器有足够的时间在下一个开关时段之前应用控制参数。例如，在每个开关时段中，可以在该开关时段开始后的一微秒激活ADC，并且可以在下一个开关时段开始前的一微秒应用控制参数。
发明内容
本部分提供了本发明的一般概括，且不是本发明的全部范围或本发明的所有特征的全面公开。
根据本发明的一个方面，一种开关电源转换器包括电源电路和控制电路，所述电源电路具有电源开关，所述控制电路联接到所述电源电路以用于接收表示所述电源电路的参数的模拟信号并将控制信号提供给所述电源开关以在多个开关周期内控制所述电源开关。所述控制电路包括用于将所述模拟信号转换为数字信号的ADC和用于在所述多个开关周期内生成所述控制信号的开关驱动器。所述控制电路被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期的一开关周期内激活所述ADC以对所述模拟信号进行采样的触发点，并在确定的所述一开关周期内的所述触发点处激活所述ADC，以便在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于所述数字信号生成的一个或多个控制参数提供给所述开关驱动器。
根据本发明的另一方面，公开了一种用于控制开关电源转换器的电源电路中的至少一个电源开关的控制电路。所述控制电路被配置为接收表示所述电源电路的参数的模拟信号并将控制信号提供给所述至少一个电源开关以在多个开关周期内控制所述至少一个电源开关。所述控制电路包括用于将所述模拟信号转换为数字信号的ADC和用于在所述多个开关周期内生成所述控制信号的开关驱动器。所述控制电路还被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期的一开关周期内激活所述ADC以对所述模拟信号进行采样的触发点，并在确定的所述一开关周期内的所述触发点处激活所述ADC，以便在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于所述数字信号生成的一个或多个控制参数提供给所述开关驱动器。
根据本发明的又一方面，一种开关电源转换器包括电源电路和控制电路，所述电源电路具有电源开关，所述控制电路联接到所述电源电路以用于接收表示所述电源电路的参数的模拟信号并将控制信号提供给所述电源开关以在多个开关周期内控制所述电源开关。所述控制电路包括用于将所述模拟信号转换为数字信号的ADC和用于在所述多个开关周期内生成所述控制信号的开关驱动器。所述控制电路被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期的一开关周期内激活所述ADC以对所述模拟信号进行采样的触发点。
概念1：一种开关电源转换器，包括：
电源电路，所述电源电路包括至少一个电源开关；以及
控制电路，所述控制电路联接到所述电源电路以用于接收表示所述电源电路的参数的模拟信号并将控制信号提供给所述至少一个电源开关以在多个开关周期内控制所述至少一个电源开关，所述控制电路包括用于将所述模拟信号转换为数字信号的模数转换器(ADC)和用于在所述多个开关周期内生成所述控制信号的开关驱动器，所述控制电路被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期的一开关周期内激活所述ADC以对所述模拟信号进行采样的触发点，并在确定的所述一开关周期内的所述触发点处激活所述ADC，以便在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于所述数字信号生成的一个或多个控制参数提供给所述开关驱动器。
概念2：根据概念1所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期中的另一开关周期内激活所述ADC的触发点，并在确定的所述另一开关周期内的所述触发点处激活所述ADC，以便在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于所述数字信号生成的一个或多个控制参数提供给所述开关驱动器。
概念3：根据概念1或2所述的开关电源转换器，其中，所述一开关周期和所述另一开关周期是所述多个开关周期中的连续的开关周期。
概念4：根据概念1至3中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路被配置为确定在所述开关周期期间的所述控制信号的开关时段，并从所述开关时段中减去执行时间段以确定所述触发点，以及其中，所述执行时间段从激活所述ADC的时间延伸到所述一个或多个控制参数被提供给所述开关驱动器的时间。
概念5：根据概念1至4中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述执行时间段为固定时间段。
概念6：根据概念1至5中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路被配置为基于确定的所述触发点来更新触发器控制定时器。
概念7：根据概念1至6中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路包括数字控制电路。
概念8：根据概念1至7中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述电源电路包括LLC拓扑。
概念9：根据概念1至8中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路以脉冲宽度调制(PWM)控制或调频(FM)控制操作。
概念10：一种控制电路，所述控制电路用于控制开关电源转换器的电源电路中的至少一个电源开关，所述控制电路被配置为接收表示所述电源电路的参数的模拟信号并将控制信号提供给所述至少一个电源开关以在多个开关周期内控制所述至少一个电源开关，所述控制电路包括用于将所述模拟信号转换为数字信号的模数转换器(ADC)和用于在所述多个开关周期内生成所述控制信号的开关驱动器，所述控制电路还被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期的一开关周期内激活所述ADC以对所述模拟信号进行采样的触发点，并在确定的所述一开关周期内的所述触发点处激活所述ADC，以便在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于所述数字信号生成的一个或多个控制参数提供给所述开关驱动器。
概念11：根据概念10所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期中的另一开关周期内激活所述ADC的触发点，并在确定的所述另一开关周期内的所述触发点处激活所述ADC，以便在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于所述数字信号生成的一个或多个控制参数提供给所述开关驱动器。
概念12：根据概念10或11所述的控制电路，其中，所述一开关周期和所述另一开关周期是所述多个开关周期中的连续的开关周期。
概念13：根据概念10至12中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置为确定在所述开关周期期间的所述控制信号的开关时段，并从所述开关时段中减去执行时间段以确定所述触发点，以及其中，所述执行时间段从激活所述ADC的时间延伸到所述一个或多个控制参数被提供给所述开关驱动器的时间。
概念14：根据概念10至13中任一项所述的控制电路，其中，所述执行时间段为固定时间段。
概念15：根据概念10至14中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路被配置为基于确定的所述触发点来更新触发器控制定时器。
概念16：根据概念10至15中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路包括数字控制电路。
概念17：根据概念10至16中任一项所述的控制电路，其中，所述控制信号为脉冲宽度调制(PWM)控制信号或调频(FM)控制信号。
概念18：一种开关电源转换器，包括电源电路和控制电路，所述电源电路包括至少一个电源开关，所述控制电路联接到所述电源电路以用于接收表示所述电源电路的参数的模拟信号并将控制信号提供给所述至少一个电源开关以在多个开关周期内控制所述至少一个电源开关，所述控制电路包括用于将所述模拟信号转换为数字信号的模数转换器(ADC)和用于基于一个或多个控制参数在所述多个开关周期内生成所述控制信号的开关驱动器，所述控制电路被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期中的一开关周期内激活所述ADC以对所述模拟信号进行采样的触发点。
概念19：根据概念18所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路被配置为基于所述一个或多个控制参数确定在所述开关周期期间的所述控制信号的开关时段，并从所述开关时段减去执行时间段以确定所述触发点，以及其中，所述执行时间段从激活所述ADC的时间延伸到所述一个或多个控制参数被提供给所述开关驱动器的时间。
概念20：根据概念18或19所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路以脉冲宽度调制(PWM)控制或调频(FM)控制操作。
从本文提供的描述中，应用的其它方面和领域将变得明显。应当理解，本发明的各个方面可以单独实施或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文的描述和具体示例仅仅用于说明性目的，并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
本文中所描述的附图仅用于所选实施方式而非所有可能的实现方式的说明性目的，且不意图限制本发明的范围。
图1为根据本发明的一个示例性实施方式的开关电源转换器的框图，该开关电源转换器包括具有在自适应地确定的触发点处被激活以显著减少控制电路的时间延迟的ADC的控制电路。
图2为由传统控制电路生成的控制信号的波形。
图3为根据另一示例性实施方式的由图1的控制电路生成的控制信号的波形。
图4为根据又一示例性实施方式的用于确定开关周期内的触发时间段的过程的流程图。
图5为根据另一示例性实施方式的由图1的控制电路生成且跨越两个连续的开关周期的控制信号的波形。
图6为根据又一示例性实施方式的用于确定多个触发时间段并在连续的开关周期内多次激活图1的ADC的过程的流程图。
图7为根据另一示例性实施方式的开关电源转换器的框图，该开关电源转换器包括具有ADC、补偿器和开关驱动器的控制电路。
图8为根据又一示例性实施方式的具有半桥LLC电源电路和控制电路的开关电源转换器的框图。
图9为根据另一示例性实施方式的在满负载下使用自适应确定的ADC触发器的控制回路响应的波德图。
贯穿附图中的多个视图，对应的附图标记指示对应的部件和/或特征。
具体实施方式
提供示例性实施方式，使得本发明将是透彻的且将向本领域的技术人员全面传达范围。提出多个具体细节，诸如具体部件、设备和方法的示例，以提供对本发明的实施方式的透彻理解。对于本领域的技术人员来说将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可以以许多不同形式来体现，以及具体细节和示例性实施方式二者均不应当被理解为限制本发明的范围。在一些示例性实施方式中，没有详细地描述公知的过程、公知的设备结构、和公知的技术。
本文中所使用的术语仅出于描述特定示例性实施方式的目的且不意图进行限制。如本文中所使用，单数形式“一”和“该”也可以意图包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括”、“包含”和“具有”是包含性的且因此指所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被理解为必须要求它们以所讨论或所示出的特定次序来执行，除非具体被认定为执行次序。也将理解，可以采用附加或替选步骤。
尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分。诸如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语在本文中使用时不暗示顺序或次序，除非上下文有明确指示。因此，下文讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分，而不脱离示例性实施方式的教导。
为了便于描述，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，来描述如图中所示的一个元件或特征与其它的一个或多个元件或特征的关系。除了图中示出的取向之外，空间相对术语可以意图涵盖设备在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的设备被翻转，则描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”的元件将被取向为在该其它元件或特征的“上方”。因而，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两种取向。该设备可以被另外地取向(旋转90度或以其它取向旋转)且本文中所使用的空间相对描述符被相应地理解。
现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。
根据本发明的一个示例性实施方式的开关电源转换器在图1中示出，且总体上用附图标记100表示。如图1所示，开关电源转换器100包括具有至少一个电源开关104的电源电路102以及联接到电源电路102的控制电路106。控制电路106接收表示电源电路102的参数的模拟信号(Analog Signal，AS)，并将控制信号(Control Signal，CS)提供给电源开关104以用于在多个开关周期内控制电源开关104。如图所示，控制电路106包括用于将模拟信号AS转换为数字信号(Digital Signal，DC)的ADC 108以及用于在所述多个开关周期内生成所述控制信号CS的开关驱动器110。控制电路106自适应地确定用于在所述多个开关周期中的一个开关周期内激活ADC 108以对模拟信号AS进行采样的触发点，从而在下一个开关周期开始之前的最短时间段内将基于所述数字信号生成的一个或多个控制参数提供给开关驱动器。
例如，传统的控制电路通常采用闭环控制应用。如本发明的发明人所认识到的，传统控制电路中的控制回路的操作有时具有延迟，该延迟导致控制回路的相位裕度减小。例如，可以通过公式360×f×h确定相位裕度损失，其中，f为频率，h为延迟。因此，控制回路的稳定性随着时间降低。然而，如果在一个开关周期内控制参数被提供给开关驱动器(例如，开关驱动器110)的时间与下一个开关周期开始之间的时间段缩短(并且有时消除)，则控制电路中的延迟可以缩短。延迟的缩短降低了相位裕度损失，并且与传统的控制回路相比，反而提高了控制回路的稳定性。
例如，图2示出了一开关周期内的控制信号200，图3示出了一开关周期内的控制信号300。图2的控制信号200是由具有ADC和开关驱动器的传统控制电路生成的，而图3的控制信号300是由具有ADC 108和开关驱动器110的图1的控制电路106生成的。如图所示，控制信号200、控制信号300分别具有开关时段Tp。
在图2的开关时段Tp期间，传统的控制电路具有触发时间段Tt’、执行时间段Te和空闲时间段Tx。触发时间段是指从开关周期开始到激活ADC时(例如，开始对表示感测到的参数的模拟信号进行采样)的时间段。
执行时间段Te是指从激活ADC时到将控制参数提供给开关驱动器以生成下一个开关周期时的时间段。在执行时间段Te期间可以实现多种控制电路功能。例如，这些功能可以包括对模拟信号进行采样、将模拟信号转换为数字信号、从ADC读取数字值、缩放所述数字值、计算一个或多个控制参数(例如，开关时段Tp、脉冲宽度等)、将控制参数提供给开关驱动器、利用控制参数更新一个或多个寄存器等。
空闲时间段Tx是指从执行时间段Te结束的时间到下一个开关周期开始的时间段。空闲时间段Tx与执行时间段Te组合形成了从激活ADC的时间到下一个开关周期开始的延迟Td’。如上所述，该延迟Td’使控制回路的相位裕度减小。
为了优化相位裕度损失，期望大幅缩短延迟时间Td’。这可以通过缩短图2的执行时间段Te和/或空闲时间段Tx来实现。执行时间段Te通常是取决于例如处理速度、编码等的恒定值。因此，缩短执行时间段Te可能是不可行的。然而，本发明的发明人认识到空闲时间段Tx可以最小化(并且有时可以消除)，从而缩短从激活ADC的时间到下一个开关周期开始的延迟。例如，空闲时间段Tx可以减小到低于几百纳秒。如下面进一步解释的，这可以通过自适应地改变从一个开关周期到另一个开关周期的触发时间段来实现。
例如，在图3的开关时段Tp期间，控制电路106具有触发时间段Tt和执行时间段Te。如图3所示，与图2的触发时间段Tt’相比，触发时间段Tt增加了。这使得图3的执行时间段Te在下一个开关周期开始时结束。因此，从激活ADC 108的时间到下一个开关周期开始的延迟Td基本上等于如图3中所示的执行时间段Te。因此，通过消除空闲时间段Tx，与图2的延迟Td’相比，图3的延迟Td大幅度地缩短。与具有延迟Td’的传统控制电路相比，该缩短的延迟Td导致控制电路106中的相位裕度损失更小。
开关周期的触发时间段可以由控制电路106改变。例如，图4示出了用于确定开关周期的触发时间段的过程400。如图4所示，在方框402中确定图3的开关时段Tp。在一些示例中，图1的控制电路106可以基于如上所述的一个或多个控制控制参数来确定开关时段Tp。例如，在调频(Frequency Modulation，FM)控制中，开关时段Tp可以在多个开关周期内变化。在这种示例中，提供给开关驱动器110的控制参数用于确定下一个开关周期的开关时段，以确保期望的调节(例如，输出电压调节)。在其它示例中，可以采用脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)控制。在这种示例中，对于每个开关周期，开关时段Tp可以是恒定的。
在确定了开关时段Tp之后，在方框404中计算触发时间段Tt，以确保控制电路106的执行时间段Te在下一个开关周期开始时结束，如图3所示。例如，图3的开关时段Tp等于触发时间段Tt和延迟Td之和，并在下面的等式(1)中示出：
(1)Tp＝Tt+Td
如上所述，图3的延迟Td基本上等于执行时间段Te。因此，等式(1)可以被改写为下面的等式(2)：
(2)Tp＝Tt+Te
可以改写等式(2)来求解Tt，如下面的等式(3)所示：
(3)Tt＝Tp–Te
在该示例中，开关时段Tp是如上所述的已知值，并且执行时间Te可以被认为是固定值。例如，执行时间Te可以为如上所述的基于处理速度、编码等的控制电路106的最大执行时间。因此，控制电路106可以基于所确定的开关时段Tp和执行时间Te来计算触发时间段Tt。
另外，可以在图4的方框406中更新用于激活ADC 108的定时器寄存器。例如，图1的控制电路106可以包括用于在开关周期开始之后的一时间点(例如，触发点)激活ADC 108的定时器。在这种示例中，控制电路106可以利用计算出的触发时间段Tt来更新该定时器的寄存器(例如，位于可编程存储器中)。
在一些示例中，触发时间段可以在多个开关周期(诸如连续的开关周期)内自适应地改变。在这种示例中，可以为一个开关周期确定一个触发时间段，并且可以为下一个开关周期确定另一个触发时间段(例如新的触发时间段)。例如，图5示出了跨越两个连续的开关周期的控制信号500，并且图6示出了用于针对连续的开关周期确定触发时间段的过程600。控制信号500可以由本文公开的任何控制电路(例如，图1的控制电路106等)生成，该控制电路在一个或多个开关周期内改变触发时间段，如本文所述。
如图6所示，在方框402中确定开关时段，在方框404中确定触发时间段，以及如上所述更新用于激活ADC(例如，图1的ADC 108)的定时器寄存器。例如，在图6中所参考的确定的开关时段可以为图5所示的第一开关周期的开关时段Tp1，并且在图6中所参考的确定的触发时间段可以为图5所示的第一开关周期的触发时间段Tt1。
在方框406中更新用于激活ADC的定时器寄存器之后，在方框612中将触发时间段Tt1与开关时段控制定时器进行比较以确定何时激活ADC。例如，在方框608中，将存储在ADC定时器寄存器中的触发时间段Tt1提供给比较器，并且在方框610中将开关时段控制定时器的值提供给所述比较器。该开关时段控制定时器可以在开关周期开始时开始计数。一旦来自方框610的时间值等于来自方框608的触发时间段Tt1，则在方框614中在第一开关周期期间激活ADC，以开始对模拟信号进行采样。该激活点有时称为触发点。在激活ADC之后，控制电路进入其执行时间段Te1(如上所述，该执行时间段Te1基本上等于延迟Td1)。
在激活ADC之后且在第二开关周期之前的某个时间点，ADC可以被禁用。例如，如图6所述，在方框616中(例如，通过软件)生成ADC中断，从而使ADC停止采样并停止转换模拟信号。
此后，过程600返回以在方框402中确定第二开关周期的开关时段，在方框404中确定第二开关周期的触发时间段，以及在方框406中再次更新ADC定时器寄存器。第二开关周期的开关时段在图5中被示出为开关时段Tp2，并且第二开关周期的触发时间段在图5中被示出为触发时间段Tt2。然后，如上所述，过程600将触发时间段Tt2与开关时段控制定时器进行比较(在方框612中)，以确定在第二开关周期期间何时激活ADC(在方框614中)。
返回参照图1，由控制电路106接收的模拟信号AS可以表示电源电路102的各种参数。例如，模拟信号AS可以表示电源电路102的输入电压Vin、输入电流In、输出电压Vo、输出电流Io等。在一些优选示例中，模拟信号AS表示电源电路102的输出电压Vo，并且用于调节输出电压Vo。
在一些示例中，本文公开的控制电路可以包括一个或多个补偿器，以用于计算在生成控制信号时使用的控制参数。例如，图7示出了包括补偿器712的开关电源转换器700。具体地，开关电源转换器700包括图1的电源电路102和联接到电源电路102的控制电路706。如图7所示，控制电路706包括图1的ADC 108和开关驱动器110、联接在ADC 108和开关驱动器110之间的补偿器712、以及联接在ADC 108和补偿器712之间的运算器714。
在操作期间，ADC 108接收表示感测到的电源电路102的输出参数(例如，输出电压Vo和/或输出电流Io)的模拟信号AS，并将该模拟信号AS转换为数字信号DS。然后，运算器714使用数字信号DS来基于该数字信号DS与电压参考信号Vref之间的差计算电压误差信号Ve。该电压误差信号Ve被提供给补偿器712。然后，补偿器712计算控制参数并将控制参数提供给开关驱动器110。例如，补偿器712可以使用固件或另一合适的方式来计算所述控制参数。计算出的控制参数可以包括开关时段(例如，对于FM控制)、脉冲宽度(例如，对于PWM控制)等。在图7的特定示例中，补偿器712计算并提供表示下一开关周期的开关时段的信号Vp。然后，开关驱动器110基于信号Vp生成(例如，调节)控制信号CS，以控制电源开关104。
如图7所示，开关驱动器110将ADC触发信号TS提供给ADC 108。ADC触发信号TS激活ADC 108，从而开始执行时间段。如上所述，可以在确定的触发时间段等于时段控制定时器之后发送ADC触发信号TS。
本文公开的教导可以用于具有有脉冲宽度调制能力的控制电路的任何电源转换器。例如，控制电路可以提供具有变化的开关时段(例如，FM控制)或变化的占空比(例如，PWM控制)的控制信号。
本文公开的电源电路可以包括任何合适的拓扑，例如降压、升压、降压-升压、半桥、全桥等拓扑。在一些示例中，电源电路可以包括谐振电路。例如，图8示出了开关电源转换器800，该开关电源转换器800包括电源电路802和联接到电源电路802的控制电路806。在图8的特定示例中，电源电路802具有半桥LLC拓扑(最大频率为400kHz)。例如，电源电路802包括以半桥配置布置的两个电源开关Q1、Q2，变压器TX1和多个谐振部件。所述谐振部件包括两个电容器C1、C2，电感器L1和变压器TX1的磁化电感。这些部件形成LLC谐振槽路。控制电路806可以基本上类似于图1的控制电路106和/或图7的控制电路706。
本文公开的电源开关可以是任何合适的开关器件。例如，电源开关中的任一者可以包括晶体管(诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))。例如，图8的电源开关Q1、Q2是N沟道型MOSFET。
本文公开的补偿器可以包括各种类型的控制器。例如，图7的补偿器712可以包括比例-积分-微分(Proportional–Integral–Derivative，PID)控制器(例如，PID极点控制器、PID变型零极点控制器等)、比例-积分(Proportional-Integral，PI)控制器、3p3z控制器、2p2z控制器和/或另外合适的控制器。
本文公开的控制电路可以包括模拟控制电路、数字控制电路或混合控制电路(例如，数字控制单元和模拟电路)。例如，如果控制电路为数字控制电路，则该控制电路可以利用一个或多个硬件部件和/或软件来实现。例如，用于执行本文公开的任何一个或多个特征的指令可以存储在非暂时性计算机可读介质等中和/或将该指令从非暂时性计算机可读介质等中转移到一个或多个现有的数字控制电路、新的数字控制电路等中。在这类示例中，一个或多个所述指令可以存储在易失性存储器、非易失性存储器、ROM、RAM、一个或多个硬盘、磁盘驱动器、光盘驱动器、可移除存储器、不可移除存储器、磁带盒、闪存卡、CD-ROM、DVD、云存储等中。例如，计算机可读介质可以包括用于至少确定用于激活ADC的触发点并在确定的触发点处激活ADC的指令。
数字控制电路可以用一种或多种类型的数字控制电路来实现。例如，这些数字控制电路各自可以包括数字信号控制器(Digital Signal Controller，DSC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、微控制器单元(Microcontroller Unit，MCU)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、专用集成电路(Application-Specific IC，ASIC)等。例如，图7的控制电路706可以为DSP。
如上所述，本文公开的采用闭环控制的各个控制电路可以自适应地调整和确定用于在各个开关周期期间激活该控制电路的ADC的最佳触发时间段。这确保了在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于ADC的数字信号生成的控制参数提供给控制电路中的开关驱动器。这使得控制电路的执行时间段(例如，当应用控制参数以生成控制信号时)的结束基本上与每个开关时段的结束同步。因此，与传统的控制电路相比，减小了每个开关周期中经历的延迟时间和控制回路的相位裕度损失。因此，与传统的控制电路相比，可以在控制电路中优化相位裕度损失和带宽，这又导致更大的控制回路稳定性。
例如，图9示出了满载时控制回路响应的波德图900。图9的控制回路响应采用了本文公开的自适应地确定用于在每个开关周期期间激活ADC的触发点以确保在下一个开关周期开始之前的最短时间段内应用基于ADC的数字信号生成的控制参数的教导。测试已经表明，与采用固定的ADC触发器的控制回路响应相比，采用自适应地确定的触发点的图9的控制回路响应经历了增大的带宽、相位裕度和增益裕度。例如，并且如图9的波德图900所示，控制回路响应具有超过5kHz的带宽、大约37.6度的相位裕度和大约8.9dB的增益裕度。相比之下，采用固定ADC触发器的传统控制电路的控制回路响应具有小于3kHz的带宽、31.3度的相位裕度和/或7dB的增益裕度。
出于说明和描述的目的，已经提供了前述实施方式的描述。这并不旨在穷举或限制本发明。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在可适用时，可以互换并且可以在所选定的实施方式中使用，即使没有具体示出或描述。特定实施方式的各个元件或特征也可以以多种方式变化。这些变化不应当视为背离本发明，并且所有这些修改旨在包括在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种开关电源转换器，包括：
电源电路，所述电源电路包括至少一个电源开关；以及
控制电路，所述控制电路联接到所述电源电路以用于接收表示所述电源电路的参数的模拟信号并将控制信号提供给所述至少一个电源开关以在多个开关周期内控制所述至少一个电源开关，所述控制电路包括用于将所述模拟信号转换为数字信号的模数转换器(ADC)和用于在所述多个开关周期内生成所述控制信号的开关驱动器，所述控制电路被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期的一开关周期内激活所述ADC以对所述模拟信号进行采样的触发点，并在确定的所述一开关周期内的所述触发点处激活所述ADC，以便在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于所述数字信号生成的一个或多个控制参数提供给所述开关驱动器。
2.根据权利要求1所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期中的另一开关周期内激活所述ADC的触发点，并在确定的所述另一开关周期内的所述触发点处激活所述ADC，以便在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于所述数字信号生成的一个或多个控制参数提供给所述开关驱动器。
3.根据权利要求1或2所述的开关电源转换器，其中，所述一开关周期和所述另一开关周期是所述多个开关周期中的连续的开关周期。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路被配置为确定在所述开关周期期间的所述控制信号的开关时段，并从所述开关时段中减去执行时间段以确定所述触发点，以及其中，所述执行时间段从激活所述ADC的时间延伸到所述一个或多个控制参数被提供给所述开关驱动器的时间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述执行时间段为固定时间段。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路被配置为基于确定的所述触发点来更新触发器控制定时器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路包括数字控制电路。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述电源电路包括LLC拓扑。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的开关电源转换器，其中，所述控制电路以脉冲宽度调制(PWM)控制或调频(FM)控制操作。
10.一种控制电路，所述控制电路用于控制开关电源转换器的电源电路中的至少一个电源开关，所述控制电路被配置为接收表示所述电源电路的参数的模拟信号并将控制信号提供给所述至少一个电源开关以在多个开关周期内控制所述至少一个电源开关，所述控制电路包括用于将所述模拟信号转换为数字信号的模数转换器(ADC)和用于在所述多个开关周期内生成所述控制信号的开关驱动器，所述控制电路还被配置为自适应地确定用于在所述多个开关周期的一开关周期内激活所述ADC以对所述模拟信号进行采样的触发点，并在确定的所述一开关周期内的所述触发点处激活所述ADC，以便在下一个开关周期开始之前的最短时间段内，将基于所述数字信号生成的一个或多个控制参数提供给所述开关驱动器。
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