CN102792591A - 开关式变换器的脉宽调制同步技术 - Google Patents

Abstract

本申请总体上涉及主一从配置的开关时电源，并提供一种电路之间PWM格式的正确和可靠的同步，提供了一种用于同步主、从电路PWM输出的方法，以避免发生跳频之类的问题。

Description

开关式变换器的脉宽调制同步技术

发明领域

本申请涉及开关式电源及其同步方法。

背景技术

对电源一直要求低电压、高效率、高精度和快响应。一种公认的方案就是：将多个电源电路设置在一个电路板上，或更广义地说跨越多个位置设置，如在一个诸如服务器之类的单个计算装置中。

众所周知的好方法是：使多个电源一起同步，以避免差频和大的输出电流纹波之类的问题。为了实现多个电源电路之间的同步，已经开发了多种技术。

这些开发出来的技术包括下列方法：用一个共用时钟驱动所有这些电源，其问题在于：可能需要在一个电路上跨相当长的距离设置一个相当高速的时钟信号，由此电路就可能会受到噪音和干扰，和/或在电路板的其他器件上产生噪音和干扰。

另一种方式是：将主电路的时钟频率除以某一个整除数而产生一个同步信号，在同步信号到达从电路侧时再将其乘以一个相同的乘数。其缺点之一在于，万一没有同步信号即主电路失灵时，从电路就不会正常工作。其另一个缺点是，还需要另一个信号对主、从PWM信号予以相位校准。

为解决这一问题的众所周知的方法是：在从电路内采用一个时钟电路，并在从电路时钟和由主电路产生的时钟信号之间予以切换。在检测到同步信号存在时，就可以在从电路时钟和由主电路产生的时钟信号之间实现切换；其困难之处在于：该两种工作方式之间的过渡是不可预测的并且是窜动的，例如，在某一切换周期中可能会从PWM电路产生多个切换脉冲。这种配置可能产生的另一困难之处在于：如果来自主电路的同步信号丧失或偏离其正常工作电平之外，从电路就可能短暂失灵，甚至直至重启电源。

发明内容

本申请涉及一种电路，其中：主电路向从电路提供一种代表主电路PWM周期之参照点的同步信号。从电路再响应该同步信号调整其内部时钟频率，以便使从电路PWM周期宽度与主电路PWM周期宽度达到步调一致。

一旦这些PWM周期宽度达到步调一致，从电路的PWM电路的相位就可以随定于主电路的PWM电路。

本申请可用一从主电路到从电路的单个同步信号达到主、从电路之间的频率和相位锁定。

本申请的一个实施例描述一种方法：利用一个单向信号分三阶段在单相或多相数字PWM控制设置中使从电路与主电路同步。多个PWM相位控制器的IC电路之间的同步可以使电源设计更灵活和更方便。

附图说明

图1是本申请第一实施例的电路组成框图；

图2a是本申请工作方式的从电路时序图，其中同步信号到达太迟而未达到同步；

图2b是本申请工作方式的另一从电路时序图，其中同步脉冲起初迟到而随后的同步脉冲准时；

图3是本申请工作方式的又一个从电路时序图，其中同步脉冲是准时的；

图4a是本申请工作方式的又一个从电路时序图；其中同步脉冲到达太快(早到)；，

图4b是本申请工作方式的另一从电路时序图，其中同步脉冲起初早到而随后的同步脉冲准时；

图5是本申请工作方式的又一从电路时序图，其中特别将主电路PWM和同步信号与从电路PWM信号予以对比；，

图6a和6b是实施本申请的示例性状态图，其中图6a表示第一阶段的粗同步，而图6b表示第二阶段的精同步，和达到同步的第三阶段，其中从电路相对于主电路锁定同步；

图7是一个示明同步状态变化的时序图，是本申请的一个具体实施例；和

图8是一个从一本地振荡器产生PWM信号的闭环控制器实施例的框图。

具体实施方式

本申请涉及脉宽调制(PWM)电源，更具体地说涉及一种同步方法：利用PWM格式的相位校准由一个主电路控制一个或多个从电路。该PWM同步技术可以使主电路和从电路之间在同样的开关频率值处达到PWM时序对准。一旦主、从电路之间频率和相位锁定，该PWM同步就在主、从电路的PWM之发生上防止了主、从电路之间相互漂移。

从图1的实施例中可以看出，由主PWM控制器提供一个同步信号作输出，随之作为两个从电路的同步输入信号；显然，可以有一个或多个从电路。在同步锁定之后，来自各个从电路的PWM输出就与主电路同步了。更准确地说，PWM同步设置成确保：各个从电路PWM格式的发生就处于指定的主电路控制之下，并且主、从单片振荡器就频率锁定在某一误差区间之内。应理解的是，在从PWM可以与主PWM同步的同时，来自从电路PWM输出也可以是错相的，而错相的度数是可编程的，在某些情况下更有利的可能是：已同步的各个PWM电路是错相的，例如为减小电压纹波(例如，一个主PWM和两个从PWM电路相互之间可以错相120度)。

另一项优点在于，一旦这些PWM控制器相同步，它们的工作时钟频率就几乎相同，由此提供准确的功率升/降序列(缓升/缓降)和通/断延迟。每个PWM电路最好都可以配置成是主电路或者是从电路，这种配置可以通过某输入端或电路设置来选择。应理解的是，在这种可改变配置的情况下，主电路上的SYNG端/脚编程为输出，相应的从电路上的SYNC端/脚编程为输入。应该理解的是，在本申请的上下文中，“端”字应理解为电路的电输入或输出端，可以包括“脚”或到其他电路的其他连接装置。还应理解的是，可将不同的端设成同步输入和同步输出功能。

在每个电路上为同步输入和同步输出功能设有一个共用端之优点在于，用户能够重置到底哪个是主电路而哪个是从电路，而不必对其电路重新设计。

为同步信号选择一个逻辑电位，例如，SYNC信号可以是单向低态的。在图示的实施例中，主电路将SYNC信号的下降沿对准主电路上PWM输出的上升沿，例如示例中的PWM1；低态SYNC脉冲的宽度可以是预定的或可编程的。

在SYNC端可以使用一个提升电阻，以确保在默认状态下SYNC线是拉高的。万一有两个控制器IC电路错误地编程为主电路时，就不会有两者都要将SYNC线拉低之类的线路冲突。

进而，在从电路上的SYNC端编程为输入端。从电路可配置成按下列两种PWM方式工作，即：

(1)从电路自主式受控PWM发生(在默认情况下)--其中PWM信号自主发生而与主控制器无关；

(2)与主电路同步式(主-从控制式)-PWM信号在接到SYNC信号后随主控制器而发生。

为了从第一种工作模式切换到第二种模式，即从PWM格式发生与主PWM相同步之第二种模式，采用一种三阶段的过程，包括：

(1)检测有效主同步脉冲(认证和密钥协商式(aka)粗同步)；

(2)主、从控制器之间频率锁定(aka精同步)；

(3)主、从控制器之间PWM锁定(aka锁定、同步且同相)。

为了达到同步(SYNC)，从电路开始并不受主电路的控制(即从PWM计数器追踪一个由本机时钟电路发生的本地时钟而自主运行，该时钟电路例如包括一个本机振荡器和相位锁定回路(PLL))。在第一阶段，从电路检测SYNC信号的频率，以确定该频率是否在一定范围内，在该范围内才能考虑与来自主电路的SYNC信号予以粗同步。为了确定从电路是否接收到了有效的SYNC信号，即粗同步，从电路最好有两个计数器，该两个计数器与一个在从电路上的PWM信号之发生相同步，并且在从电路发生M个PWM脉冲期间，检测和计数了N个接收到的SYNC脉冲输入。若N值在一定的误差范围内，则粗同步阶段就完成了。应理解的是，粗同步过程大体上是一个被动的过程，即粗同步是一个由测量而决定的状态，而不是由对信号的主动调整而决定的。粗同步的目的是为了确定输入的SYNC是否在一定频率范围内；若在此范围内，从电路就能与其同步。

为了帮助解释粗同步工作方式，图2a-4b的时序图对此予以示例性地演示，其中示出了若干个时序信号，但应理解的是，这些信号中的一部分或全部可用一个电路发生，并且用于例如诊断和/或控制目的。具体上，这些信号包括一个代表从电路启动的PWM启动信号，而此处PWM信号代表了由从电路发生的基本PWM控制信号。SYNC信号代表一个由主电路输入到从电路的SYNC信号，慢-主和快-主表示主SYNC信号对于从电路来说是太慢还是太快，下面还要对此予以解释。SYNC接收OK信号即主电路和从电路的频率已经足够接近到可以考虑予以粗同步了。第一计数器(由SYNC检测计数器表示输出)计数在从电路内产生的PWM信号，即图2a中着重显示的区域，其中由从电路PWM电路来的有一个十六进制C即第12个脉冲，这个计数值代表计数器的最大值。第二个计数器(SYNC范围计数器)在第一计数器达到计数M期间计数到达SYNC输入端的脉冲数N。

在图2a所示的实施例中，在SYNC检测计数器到达十六进制C时，第二计数器(SYNC范围计数器)的数值刚刚达到6，表示进来的SYNC信号慢于PWM信号(即从电路时钟快于主电路时钟)。慢-主信号响应该状态而受到触发，如图所示。由于起始步骤仅仅是粗同步中的一个步骤，两个计数器数值在此阶段不必达到同步所要求的相同值，而要用一个范围值。该范围值可以是固定的，也可以是由用户编程的。当第一计数器数到12时，适当的误差区间或范围设定是±2，也就是说，在SYNC检测计数器数到12而SYNC范围计数器位于10到14的范围时，就对从电路予以粗同步。应理解的是，精确的范围取决于计数器的大小和其他设计考虑。误差区间/范围的选择取决于SYNC检测计数器的M值之大小，然而，为了达到第二阶段的同步，从下面的说明中可以看出，预定误差区间/范围不能大于PWM电路的时钟电路所能提供的最大调整量；否则，在即使实现了粗同步的某些情况下，也不可能达到精同步。

相反，如图2b所示，在第一计数器(SYNC检测计数器)的初始满计数M即十六进制C之内，第二计数器(SYNC范围计数器)的计数N仅达到9(初始的SYNC脉冲发生太迟)，意味着主同步信号太慢了(如由慢-主信号的初始触发所示)。然而，在随后所示的计数中，第二计数器达到了十六进制C值的计数，第一计数器同时达到该值，意味着主、从电路达到了粗同步。

图3示出一个实施例的情况，其中由于计数值在预定范围内，由此确定主、从电路从启动时就达到了同步；如图4a所示，由于SYNC检测计数器在达到其计数值M(即十六进制C)之前，SYNC范围计数器已经达到最大值(十六进制F)，因此主电路太快了。如图4b所示，主电路初始太快，而后则达到了从电路的范围。

应理解的是，也可以采用其他技术来确定主、从电路是否达到粗同步，但上述使用计数器的实施例是可靠的、成本低且在逻辑电路上实施起来更简便。

一旦确定了从电路与主电路达到同步，就开始同步过程的第二阶段。在第二阶段，通过将时钟电路调整到使从电路产生的PWM信号与从主电路进来的同步信号频率相同，从电路时钟频率就锁定到主电路的时钟频率了。

在同步过程的第二阶段，从电路尚未受主电路的控制。从电路是自主地工作而发生PWM信号，同时利用从主电路接收到的SYNC信号的下降沿之位置来表征主、从频率PWM格式之间的相位差，由此调整期振荡器频率(内部时钟电路)。根据所述相位差，从电路调整(增高或降低)其PWM信号的频率，调整一直持续到从电路达到一个预定的误差区间(该误差区间可以是固定的和/或由用户编程的)之内为止。一旦从电路频率锁定于主电路并保持一段时间84，从电路就由从电路控制的PWM发生(自主运行)之控制方式切换到主-从控制的PWM发生方式(第三阶段)。值得注意的是，贯穿整个第二阶段，从电路是响应自己的内部时钟而运行的。

在SYNC过程的第三阶段，从电路切换到了受主电路控制；在该第三阶段，通过将从电路PWM控制信号与从主电路进来的SYNC脉冲相对准，从电路的PWM格式就与主电路达到了相位同步86。在从电路的主-从控制的PWM发生方式上，通过找到所接受的SYNC脉冲的下降沿位置，该下降沿是从主电路PWM信号上升沿产生的，就确定了其PWM发生的起始，至此就在主、从电路之间达到了PWM同步。应理解的是，在同步状态下，从、主电路以同样的频率工作，而且从电路相位与输入的SYNC信号相位相对准，从电路仍从其时钟电路发生其本身的PWM控制信号。这样，即使SYNC信号消失，从电路仍会继续正确工作而不会错过一个脉冲。

因此，从、主电路会一直保持同步，直至发生错误状况(例如主电路出故障而不再传输SYNC脉冲)，在此状况下，从电路就会退出同步，返回到自主发生PWM信号而不再追随主电路的SYNC信号。在从电路退出同步之后，若事先编程了，从电路会尝试重新同步。

从SYNC脉冲的下降沿到从PWM格式发生的起始点之间的时段(相位延迟)是可编程的，由此，可将不同的错相编程到不同的从电路中，以最大限度地减少在主、从电路之间切换电压输出上的电压纹波。

由从电路自主发生PWM控制信号到主-从发生方式之间的切换是干净利落的，而不像现有技术那样产生不好的工作方式(例如，双重脉冲、削短或延长的脉宽)。

图5示出由主电路产生而输进来的SYNC信号，可用于将从PWM格式与主PWM格式相对准。在一个可编程的延时(若需要可设置到0)之后检测到SYNC的下降沿时，将从PWM1设成高电平，而该延时则基于一个代表PWM脉冲宽度的内部计数器而重置。从PWM的发生一旦锁定住，就会随SYNC脉冲而动作，根据主PWM频率要么提速要么降速。

本申请的另一个优点是：前文所称的误差信号慢-主和快-主可以在第二和第三阶段继续予以计算和测试。万一其中一个或多个误差信号出现，从电路就可退出任何阶段而返回第一阶段。这显著优于现有技术；在现有技术中，误差会导致控制器脱开联锁，而需要就此重启硬件使系统返回到正常运行模式。在本申请中，如果退出主-从同步状态，对从电路可以再加同步；或者在没有这样编程时也可以防止再加同步。这就防止了反复不断地进入和退出主-从同步状态的情况。

总之，对PWM格式用开环方式相位对准SYNC脉冲，从电路振荡器(时钟)开始向主电路频率锁定。然后，从、主时钟在一定的误差区间达到频率锁定，主、从电路上的PWM计数器最终通过SYNC脉冲达到相位对准。

在所有阶段，从电路可以去检测慢、快到达的SYNC脉冲，就将误差状态标记出来，若设有该项功能的话。误差状态导致从电路重新回到第一阶段。这就造成从任何阶段退出，导致从电路返回到自主PWM格式发生模式即不与主电路对准模式，直到再次完成所有三个阶段。也可以有下列选项：只一次性进入主-从同步状态，若发生误差状况时就脱离联锁(可编程)。

6a示出一个示例性实施方式，表示出本申请方法的第一阶段(粗同步)，即从电路没有达到同步状态而完全自主发生其PWM脉冲。

从PWM电路最好有一个可用于确定其运行模式的控制寄存器。应理解的是还有别的实施方式，可以不用控制寄存器，和/或不用某些控制值而用另外的控制值。控制寄存器可以包含一个表征是从电路还是主电路的数值。可以利用另一个控制数值，以便在配置成从电路的电路上实现/没有同步功能。

一旦达成这种设定60，两个计数器就初始化并开始计数。第一计数器62(SYNC检测计数器)对从电路PWM电路发生的脉冲(图5的PWM1信号)予以计数，而第二计数器64(SYNC范围计数器)则从主电路每接收到一个SYNC输入脉冲而递增一次。

当第一计数器62(SYNC检测计数器)达到计数是12(十六进制的0C)的某点66时，检测68所述SYNC范围计数器的数值，以确定在最近的12个PWM1脉冲周期中接收到了多个SYNC脉冲。

大于10而小于14(12±2误差范围)，那么主电路是在正确地发生SYNC脉冲，而从电路接收到OK信号(可以考虑粗同步)。为此设定一个合适的状况，例如，将SYNC-ctrl-en信号设为高电平。

小于10，主电路太慢，不允许从电路与主电路同步。指示出误差状况且两个计数器重启，第一阶段从头至尾再重新来一遍。

大于14，主电路太快，从电路同步不上。指示出误差状况，且两个计数器重启，第一阶段从头至尾再重新来一遍。

若不存在误差状况，SYNC-ctrl-en信号保持住高电平，系统可以开始第二阶段(如图6中箭头A所示)(精同步)。

在第一阶段，从电路控制怎样发生PWM格式(自主运行方式)。众所熟知的是，可以用一个时钟电路驱动一个PWM计数器，由后者产生PWM控制信号。具体上说，可以用一个内部PWM计数器(PWM1计数器)，当其递增到最大值时再回复到零。在计数器达到最大值时，从电路的PWM1信号置于高电平，计数器重启。第二PWM信号PWM2与PWM1信号的起点错开一个可编程的数值(例如，180度错相)。应理解的是，精确的使用PWM控制信号是毋需解释的，在电源电路的开关元件控制方面，PWM信号采用boost、buck、反馈补偿(flyback)和其他开关拓扑之类的技术来产生所需的输出电压。

在第二阶段(精同步)和第三阶段，可连续不断地采用一系列检测，以确保进来的SYNC脉冲不要太慢也不要太快，太快或太慢都会使整个过程返回第一阶段。这种连续检测误差的功能(图6b中的80)可以由用户通过编程设定来实现/解除。

在第二阶段，记录SYNC信号相对于内部PWM计数器(PWM1计数器)到达的相对位置，并将其与相继到达的SYNC脉冲的相对位置相比较。可以看出，该两项信号之差表示出了主电路比从电路是运行得更快还是更慢。

如图7所示，若该差值(diff)是负值(初始计数8，随后计数6)，来自主电路的SYNC脉冲就较慢，就应调整从电路使其随动。若该差值是正值(初始计数6，随后计数8)，那么主电路就较快，就应调整从电路而使其随动。相形之下，对于第一阶段粗同步中-在产生预定数目的PWM1周期的时长内进行频率对比；在第二阶段，每个PWM1周期进行一次频率对比。

在从电路中的本机时钟电路具有的功能是可增高或降低其频率。在如图8所示的优选实施例中，本机时钟电路包括一个连接到一可编程振荡器的相位锁定回路(PLL)90或延迟锁定回路。从PLL的输出可用于提供一个时钟信号来驱动从电路的内部PWM计数器和同步逻辑电路。

本领域熟知的是，在振荡器中使用一个缺省段寄存器而提供一个简舍值(trim value)，来确定振荡器92的输出频率。

基于上述相继的SYNC脉冲之间的比较来调整该缺省段寄存器内的数值。可预定或编程一个误差区间，相继SYNC相对位置之间的差值超过该误差区间则需要调整缺省段寄存器。

为了稳定起见，可以限制缺省段寄存器的调整速度。为达到这一目的，一个简单有效的办法是采用一个比所述简舍值所需的更大寄存器。例如，在时钟电路8通常采用一个8位寄存器获得简舍值来设定输出频率的情况下，可以在SYNC逻辑电路中采用一个更大(例如12位)的寄存器，其中只用8位最高有效位从SYNC逻辑电路向振荡器的缺省段寄存器提供信号。

更大的12位寄存器最好在其全部12位上具有递增或递减输入。这样，在相继SYNC脉冲相对位置之间的比较确认SYNC脉冲更快的情况下，可将一个递增信号加到该大寄存器的增量输入端；同样，在相继脉冲相对位置之间的比较确认SYNC脉冲更慢的情况下，可将一个递增信号加到该大寄存器的减量输入端。可以理解的是，该12位寄存器中只有8个最高有效位向缺省段寄存器供给信号，由于需要16个增量或减量才能在缺省段寄存器的最低有效位中达成变化，缺省段寄存器的调整速率就显著慢下来了；这确保了相位锁定回路的稳定性。

大的12位寄存器也可用于检测误差状况，如果12位寄存器确定递减到全部为零(达到反向饱和)，再要递减就表示误差状况，系统可以回复到第一阶段(若SYNC逻辑是这样编程或预定的话)。同样，若要超过正向饱和(全部是1)也会产生误差状况。对振荡器值的这一递加或递减过程一直持续到从电路在一定误差之内频率锁定于主电路为止。该锁定也可以由一状态表示，该状态例如是指：在一预定时段、例如16个开关周期(16个PWM1开关周期)内，既没有递增也没有递减。在此状态下就认为：从电路与主电路达到了精确同步，可由从控方式(自主运行方式)PWM格式发生安全地切换到主-从同步PWM格式发生。如前所述，在第二阶段，从电路控制着何时发生这些PWM格式，直到发生切换之点(第三阶段)。

在最终阶段(第三阶段)，从电路相位锁定于主电路相位，由此主、从电路以相同的频率在一定误差内有效地运行，第三阶段的过程发生如下：

一旦从、主电路锁定住(即完成第二阶段)，每次检测到进来的SYNC脉冲时，就对PWM1计数器重启。这样，由PWM1计数器发生的PWM1信号就会相对于SYNC脉冲设定。可以包括一个如图5所示的可编程延时。从电路可一直保持在同步状态直到检测到误差状况为止。

同步过程最好是一个频率闭环系统，振荡器给PLL提供一个时钟基准，PLL为包括DPWM模块在内的电路产生时钟。

振荡器频率经省略段寄存器值调制，直到从电路频率在一定范围和误差内与主电路频率相匹配。一旦由从电路自发生式的PWM格式向主从PWM格式发生方式产生切换，那么同步就完成了。在同步之后，从振荡器利用调制大寄存器值的递增或递减信号来跟踪主振荡器。在切换之后，可以连续检测本次SYNC和前次SYNC位置之差，直到发生误差状况为止。

在一个实施例中，如果误检测检测到误差信号80，系统就返回到第一阶段，而省略段寄存器的值则立即自动地回到出厂或预编程的设定值。

在另一个实施例中，通过逐步减小发送到振荡器的简舍值，可使简舍值逐渐回到工厂或预编程的设定值，而不是一下跳回工厂设定值。步幅可以通过一个寄存器来编程。

本申请的分阶段同步过程，利用单向SYNC信号确保了主、从电路之间PWM格式的正确和可靠的同步，提供了一种安全且灵活的方法由从电路产生PWM格式(自主运行式)切换到其PWM格式与主电路PWM格相对准。可以理解，从电路PWM信号与从主电路进来的SYNC信号相同步时，从电路PWM信号是独立发生的，因此当SYNC信号暂时丢失时，从电路继续工作而不丢失一个脉冲，也不需要将硬件重启就位。

上面已参照具体实施例描述了本申请，然而，在不脱离权利要求范围内的情况下，仍可做各种各样的改变。例如，连接可以是来自或去到各个节点、单元或电路用于传输信号类型的连接，这些电路可以是中间电路。若没有其他含义，这些连接例如可以是直接连接，也可以是间接连结。例如，在本申请上文描述的主-从电路配置中，主电路是一个控制器，但不必总是如此，也可以由一个外部电路(例如一个外部时钟信号)而不是主电路控制器生成外部SYNC信号。然而，只要被同步PWM信号频率在上述的误差区间之内，发明原理仍会发挥作用。

由于本发明的电路大部分是由熟知的电子器件和电路构成的，电路细节就不再详解了。这反而有利于理解本发明的基本概念且不偏离本发明原理。

另外，本申请中如“上升”、“下降”之类的术语仅仅为了叙述方便而已，不一定代表永久的相对位置。应理解的是，这样的术语在适当情况下是可互换的，因此，上述实施例可以其他方式运行。

应理解的是，这里所述的结构性技术特征仅仅是示例性的，也可采用其他结构来达到同样的效果。总之，能够达到同样技术效果的元器件组合，就可以达到所需的效果而言，实际上是等同的。任何两个组构部分组合起来而实现某一具体功能，可以看作相互关联而达到所需的效果，而不管其结构或内部元件如何。同样，任何这样关联的组构都可以看作相互操作地相连接或耦接而达到所需的功能。

本领域普通技术人员应理解，上述操作或功能之间的区别仅仅是示意性的，多项操作之功能也可以合并成一项单步操作和/或一项单步操作功能也可以分解为另外的多项操作。另外的实施例也可以将一步具体操作包括多态，操作顺序也是可以作各种各样的改变。

同样，本发明并不局限于实体性电路或硬件性电路，也可用于可编程电路，即通过运行程序编码而能实现所需功能的电路。而且，这些电路可以是空间分列的，可以功能性地组合起来作为一个单一机器运行。

权利要求书中的附图标记不能解释为对权利要求的限制。用语“包括”并不排除权利要求罗列特征之外的特征或步骤。用语“至少一个”或“一个或更多”应采用广义解释。而序数词“第一”或“第二”等等，则仅仅是为了描述方便而用的。

本申请使用的这些用语未必是相应元器件或组构部分的最优名词。在相互关联权利要求中使用的某些特征，并不表示这些特征的某种组合就不好用。

Claims (42)

1.一种使一个PWM电路与一同步(SYNC)信号相同步的方法，该PWM电路从一个时钟电路产生一个基本PWM输出信号，该方法包括一个确定步骤：确定该PWM电路的基本PWM输出的频率何时达到SYNC信号频率的一预定误差区间之内；

一旦就此确定，就调整该PWM电路的时钟电路，驱使该PWM电路的基本PWM输出频率与SYNC信号频率相匹配；和

一旦达到匹配状态，就将该PWM电路的基本PWM输出的相位与SYNC信号的相位相对准。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述预定误差区间相应于PWM电路的时钟电路之可用的最大调整量。

3.如前述权利要求任一项所述的方法，其中，确定该PWM电路的基本PWM输出频率何时达到SYNC信号之预定频率误差区间的步骤包括：在由从电路的基本PWM脉冲之预定计数所确定的时段之内，计数所收到的SYNC脉冲数目，并确定SYNC脉冲的计数是否在所述预定计数的一预定计数误差之内。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述主PWM脉冲的预定计数和/或所述预定的计数误差是可编程的。

5.如权利要求3或4所述的方法，其中，默定的预定计数值是12，默定的预定计数误差是±2。

6.如前述权利要求任一项所述的方法，其中，时钟电路的频率调整速率是受限的，以保持该时钟电路的稳定性。

7.如前述权利要求任一项所述的方法，其中，还包括下列步骤：一旦同步之后，监测基本PWM信号和SYNC信号之间的频率差；而且，一旦检测到其间的频率差时即退出同步。

8.如前述权利要求任一项所述的方法，其中，在PWM输的开关周期之惰性时段内执行基本PWM输出的相位对准步骤，以确保在同步过程不会丢失、切断或/和延长PWM脉冲。

9.如前述权利要求任一项所述的方法，其中，将PWM电路的基本PWM输出相位与SYNC信号相位相对准的步骤包括在SYNC信号和基本PWM输出之间引入一个错相。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述错相值是可编程的。

11.如前述权利要求任一项所述的方法，其中，所述PWM电路是一个从PWM电路。

12.如权利要求11所述的方法，其中，所述SYNC脉冲是由一个主PWM电路提供的。

13.如权利要求12所述的方法，其中，主PWM电路从一个时钟信号产生一个基本PWM输出信号，该SYNC信号则是由该主电路的基本PWM产生的。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中，所述SYNC信号包括一种从主电路的基本PWM前沿或后沿触发的脉冲。

15.如权利要求15所述的方法，其中，脉冲长度是预定的。

16.如权利要求14或15所述的方法，其中，脉冲长度是可编程的。

17.一种使至少一个从PWM电路与一主PWM电路同步工作的电路，包括下列步骤：

根据权利要求12-16之任一项，使所述至少一个从PWM电路与来自主PWM电路的同步信号相同步；和

一旦达到同步，协调所述至少一个从电路和所述主电路之间的动作。

18.如权利要求17所述的电路，其中，所述协调步骤包括：至少协调改变从电路和主电路的基本PWM信号。

19.如权利要求17或18所述的电路，其中，所述协调动作包括下列之一：

(a)启动由从电路和/或主电路控制的电压缓变；

(b)中断由从电路和/或主电路控制的电压缓变；

(c)确定由从电路和/或主电路控制的电压缓变之启动和/或中断的顺序。

20.一种用于产生至少一个PWM控制信号的PWM控制器，该控制器具有一个产生一时钟信号的时钟电路，所述控制器配置成根据时钟输入获得至少一个PWM控制信号，所述控制器具有一个同步模块，该同步模块具有一个同步输入端来接收一个同步信号，所述至少一个PWM控制信号就是要与该同步信号同步的，同步模块包括一个频率比较器，该频率比较器检测下列状况：同步信号频率是否在所述至少一个PWM控制信号的预定频率范围之内，该同步模块用于响应该检测状况来调整时钟电路，以使至少一个PWM控制信号的频率与同步信号频率相匹配，该同步模块用于：所述至少一个PWM控制信号和同步信号之间频率相匹配之后，就相对于同步信号来校准PWM控制信号的相位。

21.如权利要求20所述的PWM控制器，其中，频率比较器包括：一个第一计数器，用于对所述至少一个PWM控制信号中的脉冲予以计数；和一个第二计数器，用于对到达同步输入端的脉冲予以计数。

22.如权利要求21所述的PWM控制器，其中，频率比较器在第一计数器达到一个预定计数值时对第一和第二计数器值进行比较。

23.如权利要求22所述的PWM控制器，其中，在第一计数器达到所述预定的计数值时，对第一和第二计数器中的计数值予以重置。

24.如前述权利要求21-23任一项所述的PWM控制器，其中，所述范围设定为一个相对于第一计数器值的±范围。

25.如前述权利要求21-24任一项所述的PWM控制器，其中，所述预定计数值和/或所述范围是可编程的。

26.如前述权利要求21-25任一项所述的PWM控制器，其中，所述预定计数值是12，所述范围是±2。

27.如前述权利要求21-26任一项所述的PWM控制器，其中，所述同步模块包括一个相位或延迟锁定回路和一个可调整的振荡器，后者提供一个参考时钟信号来锁定所述锁定回路，可调整振荡器的频率取决于一个振荡器的简舍值。

28.如权利要求27所述的PWM控制器，其中，简舍值可响应于PWM控制信号相对接收到的同步信号频率更高或更低而向上或向下调整。

29.如权利要求27所述的PWM控制器，其中，简舍值保持在一个计数器中，随PWM控制信号相对于同步信号是更高或更低而递增或递减。

30.如前述权利要求27-29任一项所述的PWM控制器，其中，对简舍值的调整速率予以限制以保持时钟电路的稳定性。

31.如前述权利要求27-30任一项所述的PWM控制器，其中，预定频率范围对应于可调整振荡器中可用的最大调整量。

32.如前述权利要求20-31任一项所述的PWM控制器，其中，同步模块适于在基本PWM输出的开关周期之惰态时段校准PWM输出的相位，以确保在同步过程中不丢失、截短或延长PWM脉冲。

33.如前述权利要求20-32任一项所述的PWM控制器，其中，将PWM电路的基本PWM输出相位与SYNC信号相位相对准的步骤包括在SYNC信号和基本PWM输出之间引入一个错相。

34.如权利要求33所述的PWM控制器，其中，错相值是可编程的。

35.如前述权利要求20-34任一项所述的PWM控制器，其中，进一步包括一个或多个状态寄存器，用于指示PWM控制器中的同步过程状态和/或一个或多个错误状态。

36.如权利要求35所述的PWM控制器，其中，状态寄存器可由一个主电路或单片微处理器读取，最好进一步用于系统纠错和/或监控。

37.如前述权利要求20-36任一项所述的PWM控制器，其中，同步模块连续不断地监测同步信号来检测PWM频率漂移或错失同步脉冲。

38.一种PWM电路，其控制器可编程为一主电路或一从电路，其中从电路按权利要求20-37之任一项来运行，其主电路从其基本PWM控制信号产生同步信号作为同步输入传输到如权利要求20-37之任一项所述的从电路。

39.一种用于操作至少两个按主-从配置的电源，该方法在主电源侧包括下列步骤：

a)由主本地时钟产生至少一个主PWM控制信号；

b)从所述至少一个主PWM控制信号向一个从电源供给一个同步信号；

该方法在从电源侧包括下列步骤：

c)由从时钟产生至少一个PWM控制信号；

d)确定从电源的PWM控制信号频率是否在由主电源提供的同步信号频率之预定范围内；

e)一旦确定如此，就调整从PWM控制信号的时钟频率使该PWM控制信号的频率与同步信号的频率相匹配；和

f)使匹配上的PWM控制信号与同步信号相位对准。

40.如权利要求39所述的电源，其中，所述PWM电路是一个从PWM电路，同步信号是由一主PWM电路提供的，主PWM电路从一个时钟电路产生一个基本PWM输出信号，而同步信号则是由该基本PWM信号获取的。

41.一种使一从PWM控制器与一主PWM控制器相同步的方法，如说明书附图所示和/或参照附图所述。

42.一种PWM控制器，如说明书附图所示和/或参照附图所述。

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