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CN107134913B - 一种产生参考电压信号的方法、一种电压调节器的控制电路及其控制方法 - Google Patents

一种产生参考电压信号的方法、一种电压调节器的控制电路及其控制方法 Download PDF

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CN107134913B CN201710368496.1A CN201710368496A CN107134913B CN 107134913 B CN107134913 B CN 107134913B CN 201710368496 A CN201710368496 A CN 201710368496A CN 107134913 B CN107134913 B CN 107134913B
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Abstract

公开了产生参考电压信号的方法、电压调节器的控制电路及其控制方法。产生参考电压信号的方法包括接收脉宽调制电压识别编码，识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号，根据占空比信号计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标信号，当判断到需要动态调节参考电压信号时，通过第一函数对占空比信号进行滤波得到参考电压信号，以及当参考电压信号进入由目标信号决定的范围后，通过第二函数对占空比信号进行滤波得到参考电压信号，其中第一函数的带宽大于第二函数的带宽。从而参考电压信号可以在快速响应脉宽调制识别编码的变化的同时，具有较好的精度。

Description

一种产生参考电压信号的方法、一种电压调节器的控制电路 及其控制方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种电子电路，更具体地说，尤其涉及一种电压调节器的控制电路。
背景技术
在计算机系统中，处理器，例如中央处理器(CPU)或图形处理器(GPU)，的工作电压需要随着其工作模式的变化而变化，通常电压调节器用来为CPU或GPU提供工作电压。所述电压调节器根据CPU或GPU发送的电压识别编码(voltage identification code)调节其提供的工作电压。
现有的处理器供电系统根据电压识别编码产生及调节参考电压，电压调节器根据参考电压将输入电压转换为输出电压。电压调节器的输出电压即是处理器的工作电压。一般的，电压调节器根据输出电压的反馈信号和参考电压控制电压调节器中至少一个开关管的导通与关断。
电压识别编码例如可以包括兼容NVIDIA处理器的脉宽调制电压识别编码(PWM-VID)。然而如何根据脉宽调制电压识别编码得到快速响应且精度较高的参考电压是一个问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种产生参考电压信号的方法、一种电压调节器的控制电路及其控制方法。
根据本发明的实施例，提出了一种产生参考电压信号的方法，包括：接收脉宽调制电压识别编码，所述脉宽调制电压识别编码包括脉宽调制信号；识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号；根据占空比信号计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标信号；当判断到需要动态调节参考电压信号时，通过第一函数对占空比信号进行滤波得到参考电压信号；以及当参考电压信号进入由目标信号决定的范围后，通过第二函数对占空比信号进行滤波得到参考电压信号，其中第一函数的带宽大于第二函数的带宽。
根据本发明的实施例，还提出了一种电压调节器的控制电路，其中所述电压调节器包括至少一个开关管，并根据参考电压信号将输入电压转换为输出电压，所述控制电路包括：参考电压产生电路，接收脉宽调制电压识别编码，并基于所述脉宽调制电压识别编码产生参考电压信号，其中当判断到需要动态调节参考电压信号时，控制参考电压信号以预设的最大斜率线性变化至由与脉宽调制识别编码相对应的目标信号决定的范围；以及开关控制电路，基于参考电压信号和代表了输出电压的输出电压反馈信号产生开关控制信号，以控制电压调节器中的至少一个开关管。
根据本发明的实施例，还提出了一种电压调节器的控制电路，其中所述电压调节器包括至少一个开关管，并根据参考电压信号将输入电压转换为输出电压，所述控制电路包括：参考电压产生电路，接收脉宽调制电压识别编码，并基于所述脉宽调制电压识别编码产生参考电压信号，其中当判断到需要动态调节参考电压信号时，参考电压信号以第一时间常数变化，以及当参考电压信号进入由一目标信号决定的范围后，参考电压信号以第二时间常数变化；以及开关控制电路，基于参考电压信号和代表了输出电压的输出电压反馈信号产生开关控制信号，以控制电压调节器中的至少一个开关管。
根据本发明的实施例，还提出了一种电压调节器的控制方法，其中所述电压调节器包括至少一个开关管，并根据参考电压信号将输入电压转换为输出电压，所述控制方法包括：从处理器接收脉宽调制电压识别编码，所述脉宽调制电压识别编码包括脉宽调制信号；识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号；根据占空比信号计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标信号；当判断到需要动态调节参考电压信号时，通过第一滤波器对占空比信号进行滤波得到参考电压信号；当参考电压信号进入由目标信号决定的范围后，通过第二滤波器对占空比信号进行滤波得到参考电压信号，其中第一滤波器的带宽大于第二滤波器的带宽；以及基于参考电压信号和代表了输出电压的输出电压反馈信号产生开关控制信号，以控制电压调节器中的至少一个开关管。
根据本发明的实施例，还提出了一种产生参考电压信号的方法，包括：接收脉宽调制电压识别编码，所述脉宽调制电压识别编码包括脉宽调制信号；识别脉宽调制电压识别编码的占空比以提供参考电压信号；当判断到需要动态调节参考电压信号时，控制参考电压信号以第一时间常数变化；以及当参考电压信号进入与当前脉宽调制识别编码相对应的目标信号决定的范围后，控制参考电压信号以第二时间常数变化。
根据本发明实施例提供的产生参考电压信号的方法、电压调节器的控制电路及其控制方法，可以提供对脉宽调制识别编码的变化能够快速响应、且具有较好精度的参考电压信号。
附图说明
为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：
图1示出了根据本发明一实施例的产生参考电压信号的方法流程图100；
图2示出了根据本发明一实施例的脉宽调制电压识别编码的占空比增大时的波形图；
图3示出了根据本发明一实施例的脉宽调制电压识别编码的占空比减小时的波形图；
图4示出了根据本发明一实施例的电压调节器1000的电路框图；
图5示出了根据本发明一实施例的参考电压产生电路30的电路框图；
图6示出了根据本发明一实施例的参考电压产生电路30的状态转移图；
图7示出了根据本发明一实施例的数字滤波器121的框图；
图8示出了根据本发明另一实施例的数字滤波器121的框图；
图9示出了根据本发明一实施例的判断及选择单元13的电路框图；以及
图10示出了根据本发明另一实施例的判断及选择单元13的电路框图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
针对背景技术中提出的问题，本发明的实施例提出了一种产生参考电压信号的方法、一种电压调节器的控制电路、以及一种电压调节器的控制方法。所述产生参考电压信号的方法包括接收脉宽调制电压识别编码，识别脉宽调制电压识别编码的占空比以提供参考电压信号，当判断到需要动态调节参考电压信号时，通过第一函数对占空比信号进行滤波得到参考电压信号，例如控制参考电压信号以第一时间常数变化，以及当参考电压信号进入由目标信号决定的范围后，通过第二函数对占空比信号进行滤波得到参考电压信号，例如控制参考电压信号以第二时间常数变化，其中第一函数的带宽大于第二函数的带宽，第一时间常数小于第二时间常数。从而参考电压信号可以在快速响应脉宽调制识别编码的变化的同时，具有较好的精度。本发明中，“时间常数”表示反映参考电压信号过渡过程所需时间的常数，例如参考电压信号的增幅或减幅达到预计变化幅度的1-1/e倍(即约0.63倍)所需的时间。
图1示出了根据本发明一实施例的产生参考电压信号的控制方法流程图100，包括步骤S11～S15。步骤S11包括：接收处理器发出的脉宽调制电压识别编码PWM-VID，所述脉宽调制电压识别编码PWM-VID包括脉宽调制信号，具有不同占空比的脉宽调制电压识别编码PWM-VID代表了处理器所需的不同大小的工作电压Vtarget，也即处理器根据其所需的工作电压Vtarget发出具有不同占空比的脉宽调制电压识别编码PWM-VID。步骤S12包括：识别脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比并提供占空比信号Duty_info，例如根据脉宽调制电压识别编码PWM-VID的高电平的时长识别其占空比。步骤S13包括：根据占空比信号Duty_info计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标信号Vtarget_cal。步骤S14包括：当判断到需要动态调节参考电压信号Ref_final时，通过第一函数f1对占空比信号Duty_info进行滤波得到参考电压信号Ref_final，即Ref_final＝f1(Duty_info)。在一个实施例中，通过第一函数f1对占空比信号Duty_info进行滤波得到参考电压信号Ref_final包括：参考电压信号Ref_final以预设的最大斜率Rmax线性变化至由目标信号Vtarget_cal决定的范围。步骤S15包括：当参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，通过第二函数f2对占空比信号Duty_info进行滤波得到参考电压信号Ref_final，即Ref_final＝f2(Duty_info)。其中第一函数f1的带宽大于第二函数f2的带宽。
在一个实施例中，当目标信号Vtarget_cal与参考电压信号Ref_final之差的绝对值大于预设误差E1时，或当检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比变化幅度超过一预设幅度时，判断需要动态调节参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，当动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大时，参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围包括：参考电压信号Ref_final大于目标信号Vtarget_cal和一上升阈值up_threshold之和。上升阈值up_threshold可编程，且大于等于零。在一个实施例中，当动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小时，参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围包括：参考电压信号Ref_final小于目标信号Vtarget_cal和一下降阈值down_threshold之和。下降阈值down_threshold可编程，且大于等于零。
在一个实施例中，处理器所需的工作电压Vtarget与脉宽调制电压识别编码PWM-VID的实际占空比Duty之间的关系例如可由以下公式(1)表示：
Vtarget＝(Vmax-Vmin)*Duty+Vmin (1)
其中，Vmax对应于脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比为1时处理器所需的工作电压Vtarget，Vmin对应于脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比为0时处理器所需的工作电压Vtarget。
在一个实施例中，根据占空比信号Duty_info计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标信号Vtarget_cal包括，目标信号Vtarget_cal随着占空比信号Duty_info的增大而增大，随着占空比信号Duty_info的减小而减小。例如，目标信号Vtarget_cal可以根据以下公式(2)计算得到：
Vtarget_cal＝(Vmax-Vmin)*Duty_info+Vmin (2)
图2示出了根据本发明一实施例的脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比增大时的波形图。图2所示的实施例中，在T1时刻，脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比增大，判断到需要动态调节参考电压信号Ref_final，且动态调节参考电压信号的方向为增大。经过延迟时间，占空比信号Duty_info增大，目标信号Vtarget_cal相应的增大。以第一函数f1对占空比信号Duty_info滤波得到参考电压信号Ref_final，参考电压信号Ref_final以第一时间常数增大。直至T2时刻，参考电压信号Ref_final增大至目标信号Vtarget_cal和上升阈值up_threshold之和Vtarget_cal+up_threshold，判断参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围，之后以第二函数f2对占空比信号Duty_info滤波得到参考电压信号Ref_final，函数f2(Duty_info)的初值例如等于切换至第二函数f2时的参考电压信号Ref_final，参考电压信号Ref_final以第二时间常数趋近于处理器所需的工作电压Vtarget，其中第一时间常数小于第二时间常数。
图3示出了根据本发明一实施例的脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比减小时的波形图。图3所示的实施例中，在T3时刻，脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比减小，判断到需要动态调节参考电压信号Ref_final，且动态调节参考电压信号的方向为减小。经过延迟时间，占空比信号Duty_info减小，目标信号Vtarget_cal相应的减小。以第一函数f1对占空比信号Duty_info滤波得到参考电压信号Ref_final，参考电压信号Ref_final以第一时间常数减小。直至T4时刻，参考电压信号Ref_final减小至目标信号Vtarget_cal和下降阈值down_threshold之和Vtarget_cal+down_threshold，判断参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围，之后以第二函数f2对占空比信号Duty_info滤波得到参考电压信号Ref_final，参考电压信号Ref_final以第二时间常数趋近于处理器所需的工作电压Vtarget。
本发明的实施例既可以满足动态调节参考电压信号Ref_final过程中动态响应的需求，同时又可以保证参考电压信号Ref_final最终的精度。本领域技术人员可知，占空比信号Duty_info与脉宽调制电压识别编码PWM-VID的实际占空比Duty之间存在误差，目标信号Vtarget_cal与处理器所需的工作电压Vtarget之间存在误差，不同频率的系统时钟及不同的计算精度对应的占空比信号Duty_info、目标信号Vtarget_cal具有不同的精度，然而经过第二函数f2滤波得到的参考电压信号Ref_final最终趋近于处理器所需的工作电压Vtarget，占空比信号Duty_info、目标信号Vtarget_cal的精度不影响参考电压信号Ref_final的最终精度。
图4示出了根据本发明一实施例的电压调节器1000的电路框图。电压调节器1000包括开关电路10、以及由参考电压产生电路30和开关控制电路40组成的控制电路。开关电路10包括至少一个开关管，并根据参考电压信号Ref_final将输入电压Vin转换为输出电压Vo，输出电压Vo也就是处理器20的工作电压Vtarget。参考电压产生电路30接收处理器20提供的脉宽调制电压识别编码PWM-VID，并基于所述脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比产生参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，当判断到需要动态调节参考电压信号Ref_final时，参考电压信号Ref_final以第一时间常数变化，以及当参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，参考电压信号Ref_final以第二时间常数变化。在一个实施例中，当判断到需要动态调节参考电压信号Ref_final时，控制参考电压信号Ref_final以预设的最大斜率Rmax线性变化至由目标信号Vtarget_cal决定的范围，以及当参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，参考电压产生电路30对占空比信号Duty_info进行滤波得到参考电压信号Ref_final，其斜率小于预设的最大斜率Rmax。开关控制电路40基于参考电压信号Ref_final和代表了处理器工作电压Vo的反馈信号Vfb产生开关控制信号Ctrl，以控制开关电路10中至少一个开关管的导通与关断。
图5示出了根据本发明一实施例的参考电压产生电路30的电路框图。参考电压产生电路30接收脉宽调制电压识别编码PWM-VID，并基于脉宽调制电压识别编码PWM-VID产生参考电压信号Ref_final。参考电压信号Ref_final可以是模拟信号，也可以是数字信号。参考电压产生电路30包括占空比计算单元11、滤波单元12、判断及选择单元13、以及多路选择单元14。
占空比计算单元11接收脉宽调制电压识别编码PWM-VID，并通过检测脉宽调制电压识别编码PWM-VID的高电平时长，提供占空比信号Duty_info。在一个实施例中，占空比计算单元11通过检测脉宽调制电压识别编码PWM-VID的高电平时长得到第一计时信号PeriodH，通过检测脉宽调制电压识别编码PWM-VID的低电平时长得到第二计时信号PeriodL，计算第一计时信号PeriodH除以第一计时信号与第二计时信号之和(PeriodH+PeriodL)得到占空比信号Duty_info。第一计时信号PeriodH、第二计时信号PeriodL例如可以是4位16进制数，占空比信号Duty_info例如可以是8位16进制数。
滤波单元12包括数字滤波器121、以及数字滤波器122。数字滤波器121接收占空比信号Duty_info，并通过第一滤波操作得到动态参考信号Ref_dvid，例如以第一函数f1对占空比信号Duty_info进行滤波得到动态参考信号Ref_dvid。数字滤波器122接收占空比信号Duty_info，并通过第二滤波操作得到静态参考信号Ref_settle，例如以第二函数f2对占空比信号Duty_info进行滤波得到静态参考信号Ref_settle。其中数字滤波器121的带宽大于数字滤波器122的带宽。
在一个实施例中，第一函数f1(Duty_info)在数字系统中的实现例如可以由公式(3)、(4)表示：
Ref_filt(n)＝(Vmax-Vmin)*Duty_info(n)+Vmin (3)
Ref_dvid(n)＝(1-k1)*Ref_dvid(n-1)+k1*Ref_filt(n) (4)
其中系数k1为滤波系数，n代表数字系统中的当前计算周期，n-1代表数字系统中的上一计算周期。
在一个实施例中，第一函数f1(Duty_info)在数字系统中的实现例如可以是：动态参考信号Ref_dvid以预设的最大斜率Rmax增大或减小，直至参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围。
在一个实施例中，第二函数f2(Duty_info)在数字系统中的实现例如可以由公式(3)、(5)或由公式(3)、(6)表示：
Ref_dvid(n)＝(1-k2)*Ref_dvid(n-1)+k2*Ref_filt(n) (5)
Ref_settle(n)＝(1-k3)*Ref_settle(n-1)+k4*Ref_filt(n-1)+k5*Ref_filt(n)(6)
其中k2～k5为不同于k1的滤波系数。
第二函数f2在对占空比信号Duty_info的滤波过程中，减小了系统时钟等外界因素对参考电压信号Ref_final最终精度的影响。
在图5所示的实施例中，判断及选择单元13接收占空比信号Duty_info、参考电压信号Ref_final，并根据占空比信号Duty_info和参考电压信号Ref_final产生选择信号Sel。多路选择单元14接收动态参考信号Ref_dvid、静态参考信号Ref_settle、以及选择信号Sel，并在选择信号Sel的控制下，根据动态参考信号Ref_dvid或静态参考信号Ref_settle产生参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，当根据占空比信号Duty_info和参考电压信号Ref_final判断到需要动态调节参考电压信号Ref_final时，选择信号Sel控制多路选择单元14根据动态参考信号Ref_dvid产生参考电压信号Ref_final，也就是通过数字滤波器121对占空比信号Duty_info进行滤波得到参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，当根据占空比信号Duty_info和参考电压信号Ref_final判断到参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，参考电压信号Ref_final由动态调节转换至静态调节，选择信号Sel控制多路选择单元14根据静态参考信号Ref_settle产生参考电压信号Ref_final，也就是通过数字滤波器122对占空比信号Duty_info进行滤波得到参考电压信号Ref_final。
在一个实施例中，判断及选择单元13进一步判断动态调节参考电压信号Ref_final的方向，并提供动态方向信号DVID_direction至滤波单元12。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大时，数字滤波器121对占空比信号Duty_info和一补偿信号CMP之和Duty_info+CMP以第一函数f1进行滤波得到动态参考信号Ref_dvid。第一函数f1(Duty_info+CMP)在数字系统中的实现例如可以由公式(4)、(7)表示：
Ref_filt(n)＝(Vmax-Vmin)*[Duty_info(n)+CMP]+Vmin (7)
图6示出了根据本发明一实施例的参考电压产生电路30的状态转移图。图6所示的实施例中，参考电压产生电路30包括静态调整状态S_settle、增大调整状态S_up、和减小调整状态S_down。在一个实施例中，参考电压产生电路30初始时进入静止调整状态S_settle，当目标信号Vtarget_cal与参考电压信号Ref_final之差大于预设误差E1时，或当检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比增大幅度超过预设幅度时，判断需要动态增大参考电压信号Ref_final，参考电压产生电路30进入增大调整状态S_up；当参考电压信号Ref_final与目标信号Vtarget_cal之差大于预设误差E1时，或当检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比减小幅度超过预设幅度时，判断需要动态减小参考电压信号Ref_final，参考电压产生电路30进入减小调整状态S_down。检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比增大幅度超过预设幅度例如包括：占空比信号Duty_info的增大幅度超出预设误差E2。检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比减小幅度超过预设幅度例如包括：占空比信号Duty_info的减小幅度超出预设误差E2。在增大调整状态S_up，当参考电压信号Ref_final大于目标信号Vtarget_cal与上升阈值up_threshold之和，判断参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围，参考电压产生电路30进入静态调整状态S_settle。在减小调整状态S_down，当参考电压信号Ref_final小于目标信号Vtarget_cal与下降阈值down_threshold之和，判断参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围，参考电压产生电路30进入静态调整状态S_settle。
在一个实施例中，增大调整状态S_up包括：对占空比信号Duty_info或占空比信号Duty_info与补偿信号CMP之和以第一函数f1进行滤波并提供参考电压信号Ref_final，限制参考电压信号Ref_final以第一时间常数单调增大，以及限制参考电压信号Ref_final的增大斜率不超过预设的最大斜率Rmax。在一个实施例中，减小调整状态S_down包括：对占空比信号Duty_info以第一函数f1进行滤波并提供参考电压信号Ref_final，限制参考电压信号Ref_final以第一时间常数单调减小，以及限制参考电压信号Ref_final的减小斜率不超过预设的最大斜率Rmax。在一个实施例中，静态调整状态S_settle包括：对占空比信号Duty_info以第二函数f2进行滤波并提供参考电压信号Ref_final，解除对参考电压信号Ref_final单调增大或单调减小的限制，参考电压信号Ref_final以第二时间常数趋近于处理器所需的工作电压Vtarget，其中第二时间常数大于第一时间常数。
本发明中“单调增大”指限制参考电压信号Ref_final不减小，即增大或保持本发明中“单调减小”指限制参考电压信号Ref_final不增大，即减小或保持。
图7示出了根据本发明一实施例的数字滤波器121的框图。图7所示的实施例中，数字滤波器121包括滤波模块123、单调限制模块124、以及斜率限制模块125。滤波模块123接收占空比信号Duty_info和动态方向信号DVID_direction，并提供滤波后的信号tmp1。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大时，对占空比信号和补偿信号之和Duty_info+CMP以第一函数f1进行滤波得到滤波后的信号tmp1。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小时，对占空比信号Duty_info以第一函数f1进行滤波得到滤波后的信号tmp1。单调限制模块124接收动态方向信号DVID_direction和滤波模块单元123提供的滤波后的信号tmp1，并根据动态方向信号DVID_direction限制滤波后的信号tmp1单调增大或单调减小。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小时，单调限制模块124限制滤波后的信号tmp1单调减小，并提供经单调限制后的信号tmp2。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大时，单调限制模块124限制滤波后的信号tmp1单调增大，并提供经单调限制后的信号tmp2。斜率限制模块125接收经单调限制后的信号tmp2，限制其增大斜率和减小斜率均不超过预设的最大斜率Rmax，并输出动态参考信号Ref_dvid。
图8示出了根据本发明另一实施例的数字滤波器121的框图。图8所示的实施例中，数字滤波器121包括计算模块120、滤波模块123、以及斜率限制模块125。计算模块120接收占空比信号Duty_info，根据公式(2)计算得到目标信号Vtarget_cal。滤波模块123接收目标信号Vtarget_cal和动态方向信号DVID_direction，提供滤波后的信号tmp。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大时，滤波后的信号tmp等于目标信号Vtarget_cal和一补偿信号VCMP之和。在一个实施路中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小时，滤波后的信号tmp等于目标信号Vtarget_cal。
斜率限制模块125接收滤波后的信号tmp，限制其增大斜率和减小斜率均不超过预设的最大斜率Rmax，并输出动态参考信号Ref_dvid。
图8所示的实施例中，当目标信号Vtarget_cal大于参考电压信号Ref_final时，动态参考信号Ref_dvid以预设的最大斜率Rmax单调增大；当目标信号Vtarget_cal小于参考电压信号Ref_final时，动态参考信号Ref_dvid以预设的最大斜率Rmax单调减小。
图9示出了根据本发明一实施例的判断及选择单元13的电路框图。判断及选择单元13包括动态检测模块131、静态检测模块132、以及逻辑模块136。
动态检测模块131根据目标信号Vtarget_cal和参考电压信号Ref_final判断是否需要动态调节参考电压信号Ref_final并提供动态开始信号DVID_start，及根据目标信号Vtarget_cal和参考电压信号Ref_final判断动态调节参考电压信号Ref_final的方向并提供动态方向信号DVID_direction。在一个实施例中，当目标信号Vtarget_cal与参考电压信号Ref_final之间差值的绝对值大于预设误差E1时，动态开始信号DVID_start指示需要动态调节参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，当目标信号Vtarget_cal大于参考电压信号Ref_final时，动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大。在一个实施例中，当目标信号Vtarget_cal小于参考电压信号Ref_final时，动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小。
静态检测模块132根据目标信号Vtarget_cal和参考电压信号Ref_final判断动态调节的参考电压信号Ref_final是否进入了由目标信号Vtarget_cal决定的范围，并提供动态结束信号DVID_finish。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大，且参考电压信号Ref_final大于目标信号Vtarget_cal与上升阈值up_threshold之和时，动态结束信号DVID_finish指示参考电压信号Ref_final进入了由目标信号Vtarget_cal决定的范围，动态调节结束。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小，且参考电压信号Ref_final小于目标信号Vtarget与下降阈值down_threshold之和时，动态结束信号DVID_finish指示参考电压信号Ref_final进入了由目标信号Vtarget_cal决定的范围，动态调节结束。在图9所示的实施例中，静态检测模块132包括比较单元133、比较单元134、以及多路选择单元135。比较单元133将目标信号Vtarget_cal与上升阈值up_threshold之和(Vtarget_cal+up_threshold)和参考电压信号Ref_final相比较，比较单元134将目标信号Vtarget_cal与下降阈值down_threshold之和(Vtarget_cal+down_threshold)和参考电压信号Ref_final相比较，多路选择单元135根据动态方向信号DVID_direction选择比较单元133的比较结果或比较单元134的比较结果作为动态结束信号DVID_finish输出。
逻辑模块136根据动态开始信号DVID_start和动态结束信号DVID_finish产生选择信号Sel。在一个实施例中，在动态调节参考电压信号Ref_final的过程中，当动态结束信号DVID_finish指示参考电压信号Ref_final进入了由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，图5所示的多路选择单元143选择静态参考电压信号Ref_settle作为参考电压信号Ref_final，对参考电压信号Ref_final静态调节。在一个实施例中，在静态调节参考电压信号Ref_final的过程中，当动态开始信号DVID_start指示需要动态调节参考电压信号Ref_final时，图5所示的多路选择单元14选择动态参考电压信号Ref_dvid作为参考电压信号Ref_final，对参考电压信号Ref_final动态调节。
图10示出了根据本发明另一实施例的判断及选择单元13的电路框图。图10所示的实施例中，动态检测模块131根据脉宽调制电压识别编码PWM-VID判断是否需要动态调节参考电压信号Ref_final并提供动态开始信号DVID_start，及根据脉宽调制电压识别编码PWM-VID判断动态调节参考电压信号Ref_final的方向并提供动态方向信号DVID_direction。在一个实施例中，当检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比变化幅度超过预设幅度，例如占空比信号Duty_info的变化幅度超出预设误差E2时，动态开始信号DVID_start指示需要动态调节参考电压信号Ref_final。当脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比增大时，动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大；当脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比减小时，动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (18)

1.一种产生参考电压信号的方法，包括：
接收脉宽调制电压识别编码，所述脉宽调制电压识别编码包括脉宽调制信号；
识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号；
根据占空比信号计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标参考电压信号；
当检测到脉宽调制电压识别编码的占空比变化幅度超过一预设幅度时，判断为需要动态调节参考电压信号，通过第一函数对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号；以及
当参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，通过第二函数对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号，其中第一函数的带宽大于第二函数的带宽。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
当动态调节参考电压信号的方向为增大时，参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围包括：参考电压信号大于目标参考电压信号和一上升阈值之和，所述上升阈值大于等于零；以及
当动态调节参考电压信号的方向为减小时，参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围包括：参考电压信号小于目标参考电压信号和一下降阈值之和，所述下降阈值大于等于零。
3.如权利要求1所述的方法，其中通过第一函数对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号包括：参考电压信号以预设的最大斜率线性变化至由目标参考电压信号决定的范围。
4.如权利要求1所述的方法，其中当目标参考电压信号与参考电压信号之差的绝对值大于一预设误差时，判断需要动态调节参考电压信号。
5.如权利要求1所述的方法，其中根据占空比信号计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标参考电压信号包括：目标参考电压信号随着占空比信号的增大而增大，随着占空比信号的减小而减小。
6.一种电压调节器的控制电路，其中所述电压调节器包括至少一个开关管，并根据参考电压信号将输入电压转换为输出电压，所述控制电路包括：
参考电压产生电路，接收脉宽调制电压识别编码，并基于所述脉宽调制电压识别编码产生参考电压信号，其中当检测到脉宽调制电压识别编码的占空比变化幅度超过一预设幅度时，判断为需要动态调节参考电压信号，控制参考电压信号以预设的最大斜率线性变化至由与脉宽调制识别编码相对应的目标参考电压信号决定的范围；以及
开关控制电路，基于参考电压信号和代表了输出电压的输出电压反馈信号产生开关控制信号，以控制电压调节器中的至少一个开关管。
7.如权利要求6所述的控制电路，其中参考电压产生电路还包括：
占空比计算单元，接收脉宽调制电压识别编码，并提供代表了脉宽调制电压识别编码的占空比的占空比信号；其中
当参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，参考电压产生电路对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号，且参考电压信号的斜率小于预设的最大斜率，其中目标参考电压信号随占空比信号的增大而增大，随占空比信号的减小而减小。
8.一种电压调节器的控制电路，其中所述电压调节器包括至少一个开关管，并根据参考电压信号将输入电压转换为输出电压，所述控制电路包括：
参考电压产生电路，接收脉宽调制电压识别编码，并基于所述脉宽调制电压识别编码产生参考电压信号，其中当检测到脉宽调制电压识别编码的占空比变化幅度超过一预设幅度时，判断为需要动态调节参考电压信号，参考电压信号以第一时间常数变化，以及当参考电压信号进入由一目标参考电压信号决定的范围后，参考电压信号以第二时间常数变化；以及
开关控制电路，基于参考电压信号和代表了输出电压的输出电压反馈信号产生开关控制信号，以控制电压调节器中的至少一个开关管。
9.如权利要求8所述的控制电路，其中所述参考电压产生电路还包括：
占空比计算单元，接收脉宽调制电压识别编码，并提供代表了脉宽调制电压识别编码的占空比的占空比信号；
第一数字滤波器，接收占空比信号，并通过对占空比信号进行第一数字滤波操作得到动态参考信号；
第二数字滤波器，接收占空比信号，并通过对占空比信号进行第二数字滤波操作得到静态参考信号，其中第一数字滤波器的带宽大于第二数字滤波器的带宽；以及
判断及选择单元，接收占空比信号和参考电压信号，其中当根据占空比信号和参考电压信号判断到需要动态调节参考电压信号时，判断及选择单元控制参考电压产生电路根据动态参考信号产生参考电压信号，以及当根据占空比信号和参考电压信号判断到参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，判断及选择单元控制参考电压产生电路根据静态参考信号产生参考电压信号。
10.如权利要求9所述的控制电路，其中判断及选择单元进一步判断动态调节参考电压信号的方向，当动态调节参考电压信号的方向为增大时，第一数字滤波器对占空比信号和一补偿信号之和进行数字滤波得到动态参考信号。
11.如权利要求9所述的控制电路，其中第一数字滤波器还包括：
滤波模块，接收占空比信号，并提供数字滤波后的信号；
单调限制模块，接收数字滤波后的信号，其中当动态调节参考电压信号的方向为增大时，限制数字滤波后的信号保持增大或不减小并提供经限制保持增大或不减小后的信号，当动态调节参考电压信号的方向为减小时，限制数字滤波后的信号保持减小或不增大并提供经限制保持减小或不增大后的信号；以及
斜率限制模块，接收经限制保持增大或不减小后的信号或经限制保持减小或不增加后的信号，限制其增大斜率和减小斜率均不超过预设的最大斜率，并输出动态参考信号。
12.如权利要求9所述的控制电路，其中第一数字滤波器还包括：
计算模块，接收占空比信号，并根据占空比信号计算得到目标参考电压信号；
滤波模块，接收目标参考电压信号，并提供数字滤波后的信号，其中当动态调节参考电压信号的方向为增大时，数字滤波后的信号等于目标参考电压信号和一补偿信号之和，当动态调节参考电压信号的方向为减小时，数字滤波后的信号等于目标参考电压信号；以及
斜率限制模块，接收数字滤波后的信号，限制其增大斜率和减小斜率均不超过预设的最大斜率，并输出动态参考信号。
13.如权利要求9所述的控制电路，其中判断及选择单元还包括：
动态检测模块，根据目标参考电压信号和参考电压信号判断是否需要动态调节参考电压信号，以及判断动态调节参考电压信号的方向，其中当目标参考电压信号与参考电压信号之间差值的绝对值大于一预设误差时，判断需要动态调节参考电压信号，当目标参考电压信号大于参考电压信号时，判断动态调节参考电压信号的方向为增大，以及当目标参考电压信号小于参考电压信号时，判断动态调节参考电压信号的方向为减小；以及
静态检测模块，根据目标参考电压信号和参考电压信号判断动态调节的参考电压信号是否进入了由目标参考电压信号决定的范围，其中当动态调节参考电压信号的方向为增大，且参考电压信号大于目标参考电压信号与一上升阈值之和时，判断参考电压信号进入了由目标参考电压信号决定的范围，及当动态调节参考电压信号的方向为减小，且参考电压信号小于目标参考电压信号与一下降阈值之和时，判断参考电压信号进入了由目标参考电压信号决定的范围。
14.一种电压调节器的控制方法，其中所述电压调节器包括至少一个开关管，并根据参考电压信号将输入电压转换为输出电压，所述控制方法包括：
从处理器接收脉宽调制电压识别编码，所述脉宽调制电压识别编码包括脉宽调制信号；
识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号；
根据占空比信号计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标参考电压信号；
当检测到脉宽调制电压识别编码的占空比变化幅度超过一预设幅度时，判断为需要动态调节参考电压信号，通过第一滤波器对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号；
当参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，通过第二滤波器对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号，其中第一滤波器的带宽大于第二滤波器的带宽；以及
基于参考电压信号和代表了输出电压的输出电压反馈信号产生开关控制信号，以控制电压调节器中的至少一个开关管。
15.如权利要求14所述的控制方法，其中当动态调节参考电压信号的方向为增大时，参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围包括：参考电压信号大于目标参考电压信号和一上升阈值之和，所述上升阈值大于等于零。
16.如权利要求14所述的控制方法，其中当动态调节参考电压信号的方向为减小时，参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围包括：参考电压信号小于目标参考电压信号和一下降阈值之和，所述下降阈值大于等于零。
17.一种产生参考电压信号的方法，包括：
接收脉宽调制电压识别编码，所述脉宽调制电压识别编码包括脉宽调制信号；
识别脉宽调制电压识别编码的占空比以提供参考电压信号；
当检测到脉宽调制电压识别编码的占空比变化幅度超过一预设幅度时，判断需要动态调节参考电压信号，控制参考电压信号以第一时间常数变化；以及
当参考电压信号进入与当前脉宽调制识别编码相对应的目标参考电压信号决定的范围后，控制参考电压信号以第二时间常数变化。
18.如权利要求17所述的方法，其中识别脉宽调制电压识别编码的占空比以提供参考电压信号进一步包括：
识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号；
当判断到需要动态调节参考电压信号时，以第一函数对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号；以及
当参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，以第二函数对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号，其中第一函数的带宽大于第二函数的带宽。
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