相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2016年1月20日提交的、美國臨時申請序列號為62/280,897、名稱為“具有改進的瞬態(tài)響應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)”的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益；2016年1月20日提交的、美國臨時申請序列號為62/280,878、名稱為“具有分離的高頻和低頻路徑信號的快速瞬態(tài)電源”的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益；和2016年6月30日提交的、美國申請序列號為15/199693、名稱為“具有改進的瞬態(tài)響應(yīng)的控制結(jié)構(gòu)”的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。

背景技術(shù)：

供電系統(tǒng)包括電源、負載器件、以及將電源連接到負載器件的電源接口裝置。電源可包括電池、電網(wǎng)、太陽能光伏電池、交流(ac)發(fā)電機、和/或前端功率變換器的輸出。電源接口裝置可配置為升高或降低電源的電壓，以給負載器件提供合適的電壓。電源接口裝置可為升壓變換器或降壓變換器或者任何其它變換器。負載器件可包括電阻性負載、磁性負載、電容性負載、發(fā)熱器件。在一種實施方式中，該負載器件可例如為低電壓但高電流的負載器件，例如，計算機中央處理單元(cpu)。這種類型的負載器件可具有多種負載瞬態(tài)工況(transientcondition)。

在負載瞬態(tài)工況期間，負載器件的電流可在很短的時間內(nèi)大幅變化。例如，瞬態(tài)工況期間，負載器件的電流可在短于一微秒內(nèi)從0a增加到100a或者從100a減小到0a。這些電流突變能夠在負載器件處產(chǎn)生大的電壓波動，并能夠使輸出電壓擺動超出負載器件的穩(wěn)定運行窗口。

為使瞬態(tài)變化最小化，在一種實施方式中，供電系統(tǒng)的輸出端可添加大功率電容器。該電容器可在瞬態(tài)工況期間提供或吸收必要的電流，從而減小負載瞬變引起的電壓波動。為此，輸出端電容器有助于補充電感器的緩慢上升的電流，以滿足負載器件對電流需求的增加。類似地，輸出端電容器有助于吸收電流，以滿足負載器件的電流的突然降低。然而，電容器昂貴并因此可能會增加系統(tǒng)的成本和尺寸。

在另一實施方式中，變換器可被推動為在較高帶寬下運行，以快速地響應(yīng)負載瞬變。然而，開關(guān)式變換器帶寬受限于它的開關(guān)頻率。因此，為推動變換器在較高帶寬下運行，該變換器不得不在較高的開關(guān)頻率下運行。這意味著更多的功率損耗，因為每次開關(guān)接通/斷開，都具有功率損耗。如此，供電系統(tǒng)還受限于置于電源與負載器件之間的功率變換器的功率損耗。

因此，需要一種供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)能夠?qū)ω撦d器件的瞬態(tài)工況提供快速響應(yīng)，同時能夠提高能效并降低成本和尺寸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一總體方面，本申請描述了一種電源接口裝置，該電源接口裝置包括：主開關(guān)變換器，所述主開關(guān)變換器耦合到輸入端子和輸出端子，并配置為以第一開關(guān)頻率運行，以將電流從所述輸入端子供應(yīng)到所述輸出端子；輔助開關(guān)變換器，所述輔助開關(guān)變換器耦合到所述輸入端子和所述輸出端子，并配置為以高于所述第一開關(guān)頻率的第二開關(guān)頻率運行，以將所述電流從所述輸入端子供應(yīng)到所述輸出端子；反饋感測電路，所述反饋感測電路配置為感測所述輸出端子處的輸出電壓。所述電源接口裝置還包括：誤差放大器，所述誤差放大器配置為接收感測到的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓，并基于感測到的輸出電壓和所述基準(zhǔn)電壓輸出瞬態(tài)信號；高通濾波器，所述高通濾波器配置為接收所述瞬態(tài)信號并輸出所述瞬態(tài)信號的高頻分量。所述電源接口裝置還包括瞬態(tài)檢測電路，所述瞬態(tài)檢測電路配置為接收所述瞬態(tài)信號的高頻分量，并當(dāng)所述瞬態(tài)信號的高頻分量超出由第一閾值和第二閾值限定的運行窗口時輸出使能信號，以及當(dāng)所述瞬態(tài)信號的高頻分量保持在運行窗口范圍內(nèi)時輸出非使能信號；和輔助控制電路，所述輔助控制電路配置為在瞬態(tài)期間根據(jù)所述使能信號激活所述輔助開關(guān)變換器，以將電流從所述輸入端子供應(yīng)到所述輸出端子，并配置為根據(jù)所述非使能信號使所述輔助開關(guān)變換器失效。

上述總體方面可包括以下特征中的一個或多個。例如，所述瞬態(tài)檢測電路可包括：第一比較器，所述第一比較器配置為將所述瞬態(tài)信號的高頻分量與第一閾值進行比較，如果所述高頻分量低于所述第一閾值則輸出第一使能信號；第二比較器，所述第二比較器配置為將所述瞬態(tài)信號的高頻分量與第二閾值進行比較，如果所述高頻分量高于所述第二閾值則輸出第二使能信號；和邏輯門，所述邏輯門配置為根據(jù)接收的所述第一使能信號或者所述第二使能信號輸出所述使能信號。

所述第一閾值可低于所述第二閾值。所述第一比較器可配置為，如果所述高頻分量高于所述第二閾值則輸出第一非使能信號。所述第二比較器可配置為，如果所述高頻分量低于所述第二閾值則輸出第二非使能信號。所述邏輯門可配置為根據(jù)接收的所述第一非使能信號和所述第二非使能信號輸出所述非使能信號。

所述輔助控制電路可包括：第三比較器，所述第三比較器配置為將峰值電壓與所述輔助開關(guān)變換器的感測到的電感器電壓進行比較，并在確定所述感測到的電感器電壓對應(yīng)于所述峰值電壓時輸出復(fù)位信號；第四比較器，所述第四比較器配置為將底部電壓與所述輔助開關(guān)變換器的感測到的電感器電壓進行比較，并在確定所述感測到的電感器電壓對應(yīng)于所述底部電壓時輸出設(shè)置信號；和第二邏輯電路，所述第二邏輯電路配置為接收所述設(shè)置信號、所述復(fù)位信號和使能信號，并且作為響應(yīng)，產(chǎn)生用于驅(qū)動輔助開關(guān)變換器的脈寬調(diào)制信號。

所述脈寬調(diào)制信號可包括激活信號和失效信號，所述激活信號可響應(yīng)于所述使能信號和所述設(shè)置信號而產(chǎn)生，以將電流從所述輸入端子供應(yīng)到所述輸出端子。所述失效信號可響應(yīng)于所述使能信號和所述復(fù)位信號而產(chǎn)生，以將電流從所述輸出端子吸收到接地端子。

所述電源接口裝置還可包括：緩沖器，所述緩沖器配置為提供從所述反饋感測電路到所述輔助控制電路的電阻抗變換；低通濾波器，所述低通濾波器配置為輸出所述瞬態(tài)信號的低頻分量；和增益放大器，所述增益放大器配置為接收所述瞬態(tài)信號和所述瞬態(tài)信號的低頻分量，并輸出所述瞬態(tài)信號的高頻分量。所述輔助控制電路可包括電流模式控制電路。所述主開關(guān)變換器和所述輔助開關(guān)變換器可包括電流模式開關(guān)穩(wěn)壓器。

所述主開關(guān)變換器和所述輔助開關(guān)變換器可包括降壓電流模式開關(guān)穩(wěn)壓器，所述降壓電流模式開關(guān)穩(wěn)壓器配置為將所述輸入端子的高輸入電壓轉(zhuǎn)換為低電壓，所述低電壓為所述輸出電壓。所述主開關(guān)變換器可包括：第一主開關(guān)，第二主開關(guān)和主電感器。所述第一主開關(guān)的一端可耦合至所述輸入端子，另一端耦合至主節(jié)點。所述第二主開關(guān)的一端可耦合至所述主節(jié)點，另一端耦合至接地端子。所述主電感器的一端可耦合至所述主節(jié)點，另一端耦合至所述輸出端子。

輔助開關(guān)變換器可包括第一輔助開關(guān)、第二輔助開關(guān)和輔助電感器。所述第一輔助開關(guān)的一端可耦合至所述輸入端子，另一端可耦合至輔助節(jié)點。所述第二輔助開關(guān)的一端可耦合至所述輔助節(jié)點，另一端可耦合至所述輸入端子。所述輔助電感器的一端可耦合至所述輔助節(jié)點，另一端可耦合至所述輸出端子。

所述輔助開關(guān)變換器可配置為在負載器件處檢測到的瞬變的期間提供快速瞬態(tài)高頻電流，并在所述瞬變之外，提供快速瞬態(tài)高頻電流以及大體上為零的低頻電流。所述瞬變可包括負載電流的突然增加或者突然減少。

第一主開關(guān)和第二主開關(guān)以及第一輔助開關(guān)和第二輔助開關(guān)均可包括場效應(yīng)晶體管(fet)開關(guān)。所述反饋感測電路可包括配置為感測所述輸出電壓并產(chǎn)生反饋電壓的多個電阻和電容。誤差放大器可配置為接收所述反饋電壓和所述基準(zhǔn)電壓，并當(dāng)所述反饋電壓與所述基準(zhǔn)電壓大體上彼此不相等時產(chǎn)生瞬態(tài)信號。

所述電源接口裝置還可包括：低通濾波器，所述低通濾波器配置為接收所述瞬態(tài)信號并輸出所述瞬態(tài)信號的低頻分量；和主控制電路，所述主控制電路配置為基于所述瞬態(tài)信號的低頻分量控制所述主開關(guān)變換器。所述主控制電路可包括：主比較器電路，所述主比較器電路配置為將所述瞬態(tài)信號的低頻分量與所述主開關(guān)變換器提供的低頻電感器電壓進行比較，并產(chǎn)生用于驅(qū)動所述主開關(guān)變換器的主脈寬信號。所述主脈寬信號可使所述主開關(guān)變換器能夠?qū)⒆粉櫵鏊矐B(tài)信號的低頻分量的低頻電流供應(yīng)到所述輸出端子。

所述第二邏輯電路可配置為，響應(yīng)于接收來自瞬態(tài)檢測電路的非使能信號，關(guān)閉所述輔助開關(guān)變換器。所述瞬態(tài)檢測電路還可包括噪聲濾波器，所述噪聲濾波器配置為將噪聲從所述瞬態(tài)信號的高頻分量中濾除。

在另一總體方面中，本申請描述了一種供電系統(tǒng)。該供電系統(tǒng)包括：電源；負載器件，所述負載器件配置為從所述電源接收功率；和電源接口裝置，所述電源接口裝置配置為將所述電源連接至所述負載器件，并將所述電源提供的第一電壓變換為用于運行所述負載器件的第二電壓。

所述電源接口裝置包括：主開關(guān)變換器，所述主開關(guān)變換器耦合至所述電源和所述負載器件，并配置為以第一開關(guān)頻率運行，以將電流從所述電源供應(yīng)至所述負載器件；輔助開關(guān)變換器，所述輔助開關(guān)變換器耦合到所述電源和所述負載器件，與所述主開關(guān)變換器并聯(lián)，并配置為以高于第一開關(guān)頻率的第二開關(guān)頻率運行，以將電流從所述電源供應(yīng)到所述負載器件；反饋感測電路，所述反饋感測電路配置為感測所述負載器件處的輸出電壓；誤差放大器，所述誤差放大器配置為接收感測到的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓，并基于感測到的輸出電壓和所述基準(zhǔn)電壓輸出瞬態(tài)信號；高通濾波器，所述高通濾波器配置為接收所述瞬態(tài)信號并輸出所述瞬態(tài)信號的高頻分量；瞬態(tài)檢測電路，所述瞬態(tài)檢測電路配置為接收所述瞬態(tài)信號的高頻分量，并當(dāng)所述瞬態(tài)信號的高頻分量超過閾值時輸出使能信號，以及當(dāng)所述瞬態(tài)信號的高頻分量未超過所述閾值時輸出非使能信號；和輔助控制電路，所述輔助控制電路配置為在瞬態(tài)期間根據(jù)所述使能信號激活所述輔助開關(guān)變換器，以將電流從所述電源供應(yīng)到所述負載器件，并根據(jù)所述非使能信號關(guān)閉所述輔助開關(guān)變換器。

上述總體方面可包括以下特征中的一個或多個。所述瞬態(tài)檢測電路可包括：第一比較器，所述第一比較器配置為將所述瞬態(tài)信號的高頻分量與第一閾值進行比較，如果所述高頻分量低于所述第一閾值則輸出第一使能信號；第二比較器，所述第二比較器配置為將所述瞬態(tài)信號的高頻分量與第二閾值進行比較，如果所述高頻分量高于所述第二閾值則輸出第二使能信號；和邏輯門，所述邏輯門配置為根據(jù)接收的所第一使能信號或者所述第二使能信號輸出所述使能信號。

所述第一閾值和所述第二閾值可配置為提供運行窗口，使得當(dāng)所述瞬態(tài)信號的高頻分量超出所述運行窗口時，要么產(chǎn)生所述第一使能信號要么產(chǎn)生所述第二使能信號。所述第一閾值可低于所述第二閾值。所述第一比較器可配置為當(dāng)所述高頻分量高于所述第一閾值時輸出第一非使能信號。所述第二比較器可配置為當(dāng)所述高頻分量低于所述第二閾值時輸出第二非使能信號。所述邏輯門可配置為根據(jù)接收的所述第一非使能信號和所述第二非使能信號輸出所述非使能信號。

所述輔助控制電路可包括：第三比較器，所述第三比較器配置為將峰值電壓與所述輔助開關(guān)變換器的感測到的電感器電壓進行比較，并在確定所述感測到的電感器電壓對應(yīng)于所述峰值電壓時輸出復(fù)位信號；第四比較器，所述第四比較器配置為將底部電壓與所述輔助開關(guān)變換器的感測到的電感器電壓進行比較，并在確定所述感測到的電感器電壓對應(yīng)于所述底部電壓時輸出設(shè)置信號；和第二邏輯電路，所述第二邏輯電路配置為接收所述設(shè)置信號、所述復(fù)位信號和所述使能信號，并且作為響應(yīng)，產(chǎn)生用于驅(qū)動輔助開關(guān)變換器的脈寬調(diào)制信號。

附圖說明

附圖僅通過示例的方式而非限制的方式示出了一個或多個符合本教導(dǎo)的實施方式。附圖中，相同的參考標(biāo)記指代相同或相似的元件。

圖1示出了具有快速瞬態(tài)響應(yīng)的示例性供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)包括主開關(guān)變換器和輔助開關(guān)變換器；

圖2示出了包括兩個獨立控制信號的示例性供電系統(tǒng)，該兩個獨立控制信號用于驅(qū)動主開關(guān)變換器和輔助開關(guān)變換器；

圖3示出了圖2所示的具有快速瞬態(tài)響應(yīng)的供電系統(tǒng)的示例性電路實現(xiàn)；

圖4示出了圖3所示的第一供電系統(tǒng)與第二供電系統(tǒng)之間的環(huán)路增益比較，第一供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器，第二供電系統(tǒng)僅具有四個主開關(guān)變換器；

圖5比較了圖3所示的第一供電系統(tǒng)與第二供電系統(tǒng)對于25a的電流負載階躍的輸出電壓峰值，第一供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器，第二供電系統(tǒng)僅具有四個主開關(guān)變換器；

圖6示出了配置為提供快速瞬態(tài)響應(yīng)的另一示例性供電系統(tǒng)；

圖7示出圖6所示的具有快速瞬態(tài)響應(yīng)的供電系統(tǒng)的示例性電路實現(xiàn)；

圖8示出了圖7所示的示例性第一閾值vth1和第二閾值vth2；

圖9示出了圖7所示的輔助控制電路的示例性電路實現(xiàn)；

圖10示出了圖9所示的限定運行窗口的vpeak和vbottom，感測到的電感電壓可在該運行窗口內(nèi)振蕩；

圖11a和圖11b示出了(i)第一供電系統(tǒng)、(ii)圖3所示的第二供電系統(tǒng)和(iii)圖7所示的第三供電系統(tǒng)之間響應(yīng)于1微秒內(nèi)25a負載電流階躍的示例性負載瞬態(tài)仿真波形比較，第一供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器，第二供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器，第三供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器；和

圖12a和圖12b示出了(i)第一供電系統(tǒng)、(ii)圖3所示的第二供電系統(tǒng)和(iii)圖7所示的第三供電系統(tǒng)之間響應(yīng)于5微秒內(nèi)10％的電壓階躍的示例性電壓階躍仿真波形比較，第一供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器，第二供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器，第三供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器。

具體實施方式

在以下詳細描述中，通過舉例的方式闡述各具體細節(jié)，以便提供相關(guān)教導(dǎo)的透徹理解。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然本教導(dǎo)可在沒有這些細節(jié)的情況下實施。在其它示例中，在相對高的水平下，已描述了眾所周知的方法、步驟、組件和/或電路，而沒有描述細節(jié)，以避免非必要地模糊本教導(dǎo)的各方面。

對供電系統(tǒng)進行了持續(xù)地研究，該供電系統(tǒng)對負載器件的瞬態(tài)工況具有快速響應(yīng)，提高了能效、同時降低了方案尺寸和成本并增加了電源密度(supplypowerdensity)。負載器件可具有不同的功率需求。這自然意味著供電系統(tǒng)可需要盡可能高效地運行，以減小尺寸以及降低輸入功率，以節(jié)約能量并提高能效。為此，供電系統(tǒng)可包括彼此并聯(lián)運行的主開關(guān)變換器和輔助開關(guān)變換器。主開關(guān)變換器可以以第一開關(guān)頻率運行，輔助開關(guān)變換器可以以第二開關(guān)頻率運行。第二開關(guān)頻率可高于第一開關(guān)頻率。因此，主開關(guān)變換器可具有比輔助開關(guān)變換器高的功效(例如，功率開關(guān)損耗更少)。然而，對于響應(yīng)于負載器件的瞬變，輔助開關(guān)變換器可具有比主開關(guān)變換器更好的瞬態(tài)性能(例如，更快的瞬態(tài)響應(yīng))。由于輔助開關(guān)變換器可具有比主開關(guān)變換器更高的開關(guān)損耗，因此輔助開關(guān)變換器不能在穩(wěn)態(tài)運行期間用于向負載器件提供低頻電流。而是，輔助開關(guān)變換器可僅用于處理瞬態(tài)，以隨負載電流的突然增加或突然減少而吸收或提供額外的電流。

在一個實施方式中，如圖1-圖5所討論的，輔助開關(guān)變換器可在瞬態(tài)期間和瞬態(tài)之外運行。在瞬態(tài)期間，輔助開關(guān)變換器可以提供或吸收高頻電流，以響應(yīng)負載電流的突然增加或突然減少。穩(wěn)態(tài)工況期間，輔助開關(guān)變換器可提供或吸收高頻電流以及零平均或低頻電流，以減少與輔助開關(guān)變換器相關(guān)的功率損耗。以這種方式，在穩(wěn)態(tài)工況中，減少或消除了輔助開關(guān)變換器中與低頻電流相關(guān)的功率損耗，從而使輔助開關(guān)變換器中的總功率損耗最小化。但是，由于輔助開關(guān)變換器開關(guān)在穩(wěn)態(tài)工況中的切換，其可能仍然具有開關(guān)功率損耗。

在另一實施方式中，如圖6-圖12b所討論的，為進一步減少與輔助開關(guān)變換器相關(guān)的功率損耗，輔助開關(guān)變換器可以僅在瞬態(tài)期間運行以節(jié)約穩(wěn)態(tài)功率。在該實施方式中，輔助開關(guān)變換器可在穩(wěn)態(tài)工況期間關(guān)閉，從而可基本上消除輔助開關(guān)變換器在穩(wěn)態(tài)運行期間與高開關(guān)頻率相關(guān)的功率損耗。

圖1示出了具有快速瞬態(tài)響應(yīng)的示例性供電系統(tǒng)100，該供電系統(tǒng)100包括主開關(guān)變換器和輔助開關(guān)變換器。供電系統(tǒng)100包括電源110、負載器件112和電源接口裝置114，電源接口裝置114將電源110連接到負載器件112。

電源110配置為輸出特定標(biāo)準(zhǔn)電壓。電源110可以是電插座。世界上大部分的單相交流電插座供應(yīng)210-240v或者100-120v的功率。替換地，電源110可包括其它類型的電源，例如，一個或多個電池、太陽能光伏、或者交流(ac)發(fā)電機。不管電源110的類型如何，電源110通常都提供與負載器件112所需電壓不同的電壓。所提供的電壓可能高于或低于負載器件112所需的電壓。為使電源電壓與負載電壓相匹配，供電系統(tǒng)100包括電源接口裝置114。電源接口裝置114配置為使電源110的電壓與負載器件112的電壓兼容。

如上所述，對于負載器件112合適的電壓可能高于或低于電源110的電壓。在一個實施方式中，對于負載器件112合適的電壓低于電源110的電壓。在一個具體示例中，電源接口裝置114配置為將電源110的電壓從12v降到負載器件112的0.85v。電源接口裝置114的輸出電流可以是100a。

負載器件112可包括電阻性負載、磁性負載、電容性負載、發(fā)熱器件、或者其它電氣或電子器件。大多數(shù)電子器件需要1.5v和24v之間的直流(dc)。這些器件可以要么通過電池要么通過電源運行。在任一情況下，電源接口裝置114可用于使這些電子器件的電壓需求與電源110所提供的電壓相匹配。電源接口裝置114可位于負載器件112的內(nèi)部或者可位于負載器件112的外部。類似地，電源接口裝置114可位于電源110的內(nèi)部或者位于電源110的外部。在另一實施方式中，電源接口裝置114可以是獨立的集成電路。

電源接口裝置114可包括變壓器、整流器、或開關(guān)式電源。開關(guān)式電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用，其比一般的通用變壓變換器更小且更輕，并通常設(shè)計成通過交流電源在100v與250v之間的任何電壓下運行。此外，由于開關(guān)式電源通常被整流為在直流電壓下運行，因此開關(guān)式電源受電源頻率(50hz對60hz)的影響很小。以上描述假定電源接口裝置114包括開關(guān)式電源，然而如上文所述，電源接口裝置114可包括開關(guān)式電源之外的電路。

電源接口裝置114包括主開關(guān)變換器116和輔助開關(guān)變換器118。主開關(guān)變換器116包括四個彼此并聯(lián)連接的單相開關(guān)穩(wěn)壓器，該四個單相開關(guān)穩(wěn)壓器將電源110連接到負載器件112。雖然具體示例示出了四個單相開關(guān)穩(wěn)壓器，但是電源接口裝置114可以包括比四個更多或者更少的單相開關(guān)穩(wěn)壓器。電源接口裝置114可配置為以至少兩種運行模式運行：高到中負載電流下的正常模式和低負載電流下的低功率模式。正常模式下，主開關(guān)變換器116中的四個開關(guān)穩(wěn)壓器電路均接通，通過四個開關(guān)穩(wěn)壓器電路各自的電感器將電流提供到負載器件112。每階段(phase)可將類似的低頻電流提供到負載器件112。在低功率模式下，主開關(guān)變換器116中的三個開關(guān)穩(wěn)壓器電路可斷開且一個開關(guān)穩(wěn)壓器電路可接通，提供電源接口裝置114的100％的輸出電流。低功率模式可提高電源接口裝置114在輕負載電流下的能效。這是由于低功率模式下接通的開關(guān)穩(wěn)壓器電路比正常模式下接通的開關(guān)穩(wěn)壓器電路少，因而低功率模式下的開關(guān)損耗更小。

主開關(guān)變換器116中的各單相開關(guān)穩(wěn)壓器可包括第一開關(guān)116a、第二開關(guān)116b和電感器116c。第一開關(guān)116a和第二開關(guān)116b可以是金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)開關(guān)。該mosfet開關(guān)可以是n溝道m(xù)osfet開關(guān)或p溝道m(xù)osfet開關(guān)。第一開關(guān)116a可一端連接到vin且另一端連接到第一節(jié)點120。第二開關(guān)116b可一端連接到第一節(jié)點120且另一端連接到接地端子。電感器216c可一端連接到第一節(jié)點120且另一端連接到輸出端子122。輸出端子122可連接到輸出端電容器co和負載電阻rl。

輔助開關(guān)變換器118與主開關(guān)變換器116并聯(lián)連接。輔助開關(guān)變換器118可包括第一開關(guān)118a、第二開關(guān)118b和電感器118c。第一開關(guān)118a和第二開關(guān)118b可以是mosfet開關(guān)。該mosfet開關(guān)可以是n溝道m(xù)osfet開關(guān)或p溝道m(xù)osfet開關(guān)。第一開關(guān)118a可一端連接到vin且另一端連接到第一節(jié)點124。第二開關(guān)118b可一端連接到第一節(jié)點124且另一端連接到接地端子。電感器118c可一端連接到第一節(jié)點124且另一端連接到輸出端子122。

電源接口裝置114配置為在穩(wěn)定電壓vout下將輸出電流供應(yīng)到耦合到輸出端子122的負載。為此，主開關(guān)變換器116中第一開關(guān)116a和第二開關(guān)116b中的每個均通過第一驅(qū)動電路接通和斷開。開關(guān)116a和開關(guān)116b可關(guān)于彼此異相驅(qū)動，以將電流供應(yīng)到耦合到輸出端子122的負載。類似地，輔助開關(guān)變換器118中的第一開關(guān)118a和第二開關(guān)118b通過第二驅(qū)動電路接通或者斷開。開關(guān)118a和開關(guān)118b可關(guān)于彼此異相驅(qū)動，以將電流供應(yīng)到耦合到輸出端子122的負載。開關(guān)116a和開關(guān)116b可配置為以第一開關(guān)頻率運行。開關(guān)118a和開關(guān)118b可配置為以第二開關(guān)頻率運行。

第二開關(guān)頻率可快于第一開關(guān)頻率。為此，與主開關(guān)變換器116相比，輔助開關(guān)變換器118可具有更高的帶寬并對負載器件112的瞬變具有更快的瞬態(tài)響應(yīng)。由于輔助開關(guān)變換器118具有比主開關(guān)變換器116更高或更快的開關(guān)頻率，因此輔助開關(guān)變換器118自然具有更大的功率損耗。第一開關(guān)頻率和第二開關(guān)頻率可對應(yīng)于預(yù)設(shè)固定頻率。

為了提高能效，電源接口裝置114可配置為在瞬態(tài)期間以不同于穩(wěn)態(tài)工況期間的方式控制輔助開關(guān)變換器118。在瞬態(tài)期間，電源接口裝置114可配置為控制輔助開關(guān)變換器118，以將高頻電流提供到輸出端子122或從輸出端子吸收高頻電流，以響應(yīng)負載電流的突然增加或突然減少，其中平均提供電流或平均吸收電流不為零。在穩(wěn)態(tài)工況期間，電源接口裝置114可配置為控制輔助開關(guān)變換器118，以將高頻電流提供到輸出端子122或從輸出端子吸收高頻電流，其中平均提供電流或平均吸收電流為零。以這種方式，可使穩(wěn)態(tài)期間與輔助開關(guān)變換器118相關(guān)的功率損耗最小化。

為實現(xiàn)這種控制，電源接口裝置114可包括兩個獨立的控制反饋機構(gòu)。第一控制反饋機構(gòu)可配置為基于感測到的輸出電壓或電流輸出來控制主開關(guān)變換器116。第二控制反饋機構(gòu)可配置為基于感測到的輸出電壓或電流輸出來控制輔助開關(guān)變換器118。第二控制反饋機構(gòu)可配置為檢測瞬變，生成相應(yīng)的瞬態(tài)信號，并將瞬態(tài)信號中的高頻分量從瞬態(tài)信號的低頻分量中分離。則第二控制反饋機構(gòu)可在瞬態(tài)期間使用瞬態(tài)信號的高頻分量驅(qū)動輔助開關(guān)變換器118。作為響應(yīng)，輔助開關(guān)變換器118可向輸出端子122提供高頻電流或從輸出端子122吸收高頻電流。在瞬態(tài)之外，第二控制反饋機構(gòu)可驅(qū)動輔助開關(guān)變換器118，使得由輔助開關(guān)變換器118的穩(wěn)態(tài)紋波(ripple)提供的平均低頻(或直流)電流為零。

瞬變可包括一場景，該場景中負載電流或電壓突然增加或突然減小。為描述一個示例，輸出端處25a電流負載階躍期間，瞬變可對應(yīng)負載階躍的起點，該起點處負載電流在達到第一穩(wěn)態(tài)水平之前具有25a增加水平的突然增加。類似地，瞬變可對應(yīng)負載階躍的終點，該終點處負載電流在達到第二穩(wěn)態(tài)水平前具有突然減小。第二穩(wěn)態(tài)可對應(yīng)于25a電流負載階躍之前的狀態(tài)或者對應(yīng)于高于或低于25a電流負載階躍之前的狀態(tài)的新狀態(tài)。

圖2示出了包括兩個獨立控制信號的示例性供電系統(tǒng)200，該兩個獨立控制信號用于驅(qū)動主開關(guān)變換器和輔助開關(guān)變換器。供電系統(tǒng)200包括電源210、負載器件212和電源接口裝置214，電源接口裝置將電源210連接到負載器件212。電源210和負載器件212與電源110和負載器件112相類似。因此，為了描述清晰簡潔，上述器件未詳細描述。電源接口裝置214包括主開關(guān)變換器216、輔助開關(guān)變換器218、反饋和補償電路230、主控制電路232和輔助控制電路234。

主開關(guān)變換器216與輔助開關(guān)變換器218并聯(lián)連接。主開關(guān)變換器216可配置為提供或吸收低頻電流。為此，主開關(guān)變換器216可以以低頻切換，以維持主開關(guān)變換器216的高能效。輔助開關(guān)變換器218可配置為提供或吸收高頻電流。為此，輔助開關(guān)變換器218可以以高頻切換，以獲得高環(huán)路帶寬并追蹤高頻瞬態(tài)。如上所述，與主開關(guān)變換器216相比，輔助開關(guān)變換器218具有更多的與其相關(guān)的功率損耗，這是由于輔助開關(guān)變換器的較高開關(guān)頻率。為減少與輔助開關(guān)變換器218相關(guān)的功率損耗，在穩(wěn)態(tài)運行中，輔助開關(guān)變換器218可被運行為提供或吸收接近零的低頻(或直流)電流。如此，在穩(wěn)態(tài)運行期間，輔助開關(guān)變換器218的功率損耗受限于開關(guān)損耗和與高頻(或交流)穩(wěn)態(tài)電感器電流紋波相關(guān)的損耗。

電源接口裝置214還包括反饋和補償電路230。反饋和補償電路230的一端連接到輸出端子222，另一端連接到主控制電路232和輔助控制電路234。反饋和補償電路230配置為檢測負載器件212處的瞬變并生成瞬態(tài)信號。該瞬態(tài)信號包括低頻分量和高頻分量。為將瞬態(tài)信號的低頻分量從瞬態(tài)信號的高頻分量中分離，在一個實施方式中，電源接口裝置214可包括低通濾波器(“l(fā)pf”)和高通濾波器(“hpf”)。低通濾波器的一端可連接到反饋和補償電路230，另一端可連接到主控制電路232。高通濾波器的一端可連接到反饋和補償電路230，另一端可連接到輔助控制電路234。在另一實施方式中，低通濾波器可被省略，且反饋和補償電路230的補償網(wǎng)絡(luò)可用于濾除或衰減瞬態(tài)信號的高頻分量。

主控制電路232配置為基于瞬態(tài)信號的低頻分量驅(qū)動主開關(guān)變換器216，以響應(yīng)瞬態(tài)工況。輔助控制電路234配置為基于瞬態(tài)信號的高頻分量驅(qū)動輔助開關(guān)變換器218，以響應(yīng)瞬態(tài)工況。以這種方式，主開關(guān)變換器216和輔助開關(guān)變換器218均可被控制為在瞬態(tài)期間盡可能快地在輸出端子222處提供穩(wěn)定的vout。

為描述一個具體示例，如果負載電流由于正電流負載階躍而突然增加(例如從75a增加至100a)，則輔助控制電路234可以以增加的占空比運行輔助開關(guān)變換器218，以使從電源210提供到輸出端子222的高頻電流增加，直至總輸出電流達到100a的期望水平。由于輔助開關(guān)變換器218的高開關(guān)頻率和高環(huán)路帶寬，輔助開關(guān)變換器218可比主開關(guān)變換器216更快地將電流從電源210提供到輸出端子222。輔助開關(guān)變換器218提供的電流可追蹤瞬態(tài)信號的高頻分量。一旦輸出端子222的電流達到期望水平(例如100a)且負載器件212達到穩(wěn)態(tài)工況，則輔助開關(guān)變換器218可繼續(xù)基于其初始占空比運行，并可提供零低頻(或直流)電流輸出。為此，穩(wěn)態(tài)運行中，輔助開關(guān)變換器218可設(shè)置有電流或電壓閾值水平，使得輔助開關(guān)變換器218的與高頻電流紋波相關(guān)的平均低頻(或直流)電流為零。如此，輔助開關(guān)變換器218的平均供應(yīng)電流在瞬態(tài)期間可為非零，并在瞬態(tài)之外在穩(wěn)態(tài)運行期間大體上為零。也就是說，一旦瞬態(tài)結(jié)束(例如，達到100a的新電流閾值)，則輔助開關(guān)變換器218可提供大體上為零的低頻(或直流)電流。

繼續(xù)前述示例，主控制電路232還可以以增加的占空比運行主開關(guān)變換器216，以增加提供到輸出端子222的低頻電流，直到總輸出電流達到100a的期望水平。主開關(guān)變換器216提供的電流可追蹤瞬態(tài)信號的低頻分量。一旦瞬態(tài)結(jié)束(例如，達到100a的新電流閾值)，則主開關(guān)變換器216繼續(xù)根據(jù)其固定開關(guān)頻率和其初始占空比提供和/或吸收電流，以維持vout的穩(wěn)定性。該占空比可根據(jù)以下公式1定義：

d＝vout/vin(公式1)

為描述另一具體示例，如果負載電流由于負電流負載階躍而突然降低(例如，從100a降低至75a)，則輔助控制電路234可以減少的占空比運行輔助開關(guān)變換器218，以增加從輸出端子222吸收的電流。具體地，輔助控制電路234可向輔助開關(guān)變換器218發(fā)出控制信號，以將電流從輸出端子222吸收到接地端子，直到總輸出電流達到75a的期望水平。如上所述，由于輔助開關(guān)變換器218的高開關(guān)頻率和高環(huán)路帶寬，其可比主開關(guān)變換器216更快地將電流從輸出端子222吸收到接地端子。由輔助開關(guān)變換器218吸收的電流可追蹤瞬態(tài)信號的高頻分量。一旦輸出端子222處的電流達到期望水平(例如，75a)，輔助開關(guān)變換器218可以繼續(xù)根據(jù)其初始占空比吸收或提供高頻電流，并可提供零平均低頻(或直流)電流輸出。這樣，輔助開關(guān)變換器218的平均吸收電流在瞬態(tài)期間可為非零，而在瞬態(tài)之外在穩(wěn)態(tài)運行期間大體上為零。也就是說，一旦瞬態(tài)結(jié)束(例如，達到75a的新電流閾值)，則輔助開關(guān)變換器218可吸收大體上為零的低頻(或直流)電流。

繼續(xù)前述示例，主控制電路232還可以以降低的占空比運行主開關(guān)變換器216，以增加從輸出端子222吸收到接地端子的電流。由主開關(guān)變換器216吸收的電流可追蹤瞬態(tài)信號的低頻分量。一旦瞬態(tài)結(jié)束(例如，達到25a的新電流閾值)，主開關(guān)變換器216根據(jù)其固定開關(guān)頻率和初始占空比繼續(xù)供應(yīng)低頻電流，以維持vout的穩(wěn)定性。

圖3示出了圖2所示的具有快速瞬態(tài)響應(yīng)的供電系統(tǒng)200的示例性電路實現(xiàn)300。如圖所示，電路實現(xiàn)300包括電源310、負載器件312和電源接口裝置314，該電源接口裝置將電源310連接到負載器件312。電源接口裝置314包括多個主開關(guān)變換器316和輔助開關(guān)變換器318，該多個主開關(guān)變換器和輔助開關(guān)變換器彼此并聯(lián)連接。電源接口裝置314還包括反饋和補償電路330、主控制電路332、輔助控制電路334和高通濾波器336。

主開關(guān)變換器316和輔助開關(guān)變換器318可被歸類為脈寬調(diào)制(pwm)類型，生成具有固定頻率和可變脈寬的脈沖序列。主開關(guān)變換器316配置為以比輔助開關(guān)變換器318低的開關(guān)頻率fsw運行。輔助開關(guān)變換器318配置為以比主開關(guān)變換器316高的頻率運行，以快速響應(yīng)負載器件312處的瞬變。雖然具體示例示出了四個主開關(guān)變換器316和一個輔助開關(guān)變換器318，但是電源接口裝置300可包括多于或少于四個的主開關(guān)變換器316和一個以上的輔助開關(guān)變換器318。任何數(shù)量的這種變換器均可以彼此并聯(lián)連接。

開關(guān)變換器316和開關(guān)變換器318可以是包括電感器的電流模式開關(guān)穩(wěn)壓器。開關(guān)變換器316和開關(guān)變換器318可以是同步開關(guān)穩(wěn)壓器，但它們也可以是非同步開關(guān)穩(wěn)壓器。在一具體示例中，開關(guān)變換器316和開關(guān)變換器318可以是降壓電流模式開關(guān)穩(wěn)壓器，在該穩(wěn)壓器內(nèi)輸入電壓vin大于輸出電壓vout。

每個主開關(guān)變換器316可包括第一開關(guān)316a、第二開關(guān)316b和電感器316c。第一開關(guān)316a和第二開關(guān)316b可以是功率場效應(yīng)晶體管(fet)開關(guān)。該功率fet開關(guān)可以是n溝道fet開關(guān)或p溝道fet開關(guān)。類似地，輔助開關(guān)變換器318可包括第一開關(guān)318a、第二開關(guān)318b和電感器318c。第一開關(guān)318a和第二開關(guān)318b可以是功率fet開關(guān)。該功率fet開關(guān)可以是n溝道fet開關(guān)或p溝道fet開關(guān)。雖然以上描述了fet型開關(guān)，但是也可使用其它合適的技術(shù)。

在主開關(guān)變換器316中，第一開關(guān)316a可一端連接到vin，另一端連接到節(jié)點320。第二開關(guān)316b可一端連接到節(jié)點320，另一端連接到接地端子。電感器316c可一端連接到節(jié)點320，另一端連接到輸出端子322。輸出端子322可連接到輸出端電容器co和負載電阻rl。

在輔助開關(guān)穩(wěn)壓器318中，第一開關(guān)318a可一端連接到vin，另一端連接到節(jié)點324。第二開關(guān)318b可一端連接到節(jié)點324，另一端連接到接地端子。電感器318c可一端連接到節(jié)點324，另一端連接到輸出端子322。

電源接口裝置314可配置為在穩(wěn)定電壓vout下向負載器件312提供輸出電流或者從負載器件312吸收輸出電流，該負載器件312耦合到輸出端子322。為此，主開關(guān)變換器316中的第一開關(guān)316a和第二開關(guān)316b通過主控制電路332接通和斷開。開關(guān)316a和開關(guān)316b可關(guān)于彼此反相驅(qū)動，以向負載器件312提供電流或從負載器件312吸收電流，該負載器件312耦合到輸出端子322。類似地，輔助開關(guān)變換器318中的第一開關(guān)318a和第二開關(guān)318b通過輔助控制電路334接通和斷開。開關(guān)318a和開關(guān)318b可關(guān)于彼此反向驅(qū)動，以向負載器件312提供電流或從負載器件312吸收電流，該負載器件312耦合到輸出端子322。

開關(guān)316a和開關(guān)316b配置為以第一開關(guān)頻率運行。開關(guān)318a和開關(guān)318b配置為以第二開關(guān)頻率運行。第二開關(guān)頻率可高于第一開關(guān)頻率，以更快地響應(yīng)輸出端子322處的瞬變。也就是說，由于更快的開關(guān)頻率，輔助開關(guān)變換器318配置為比主開關(guān)變換器316更快地向輸出端子322提供電流，或者更快地從輸出端子322吸收電流。由于較高的頻率，輔助開關(guān)變換器318具有比主開關(guān)變換器316更多的功率損耗。為減少與輔助開關(guān)變換器318相關(guān)的功率損耗，如上所述，可以控制輔助開關(guān)變換器318的運行，使得穩(wěn)態(tài)運行中，輔助開關(guān)變換器318向輸出端子322提供大致上為零的低頻(或直流)電流。

雖然未示出，但是電源接口裝置300可添加有其它電路，以在一個開關(guān)晶體管斷開時刻與另一個開關(guān)晶體管接通時刻之間提供短暫的死區(qū)時間(dead-time)或消隱期(blankinginterval)。當(dāng)開關(guān)316a和開關(guān)318a接通且開關(guān)316b和開關(guān)318b斷開時，電流從vin通過各開關(guān)變換器316和318中的電感器316c和318c流到輸出端子322。在這種情況下，電感器316c和318c電流隨時間變化的速率可等于(vin-vout)/l。當(dāng)開關(guān)316a和開關(guān)318a斷開且開關(guān)316b和開關(guān)318b接通時，電流從接地端子通過電感器316c和電感器318c流到輸出端子322。在這種情況下，電感器316c和318c電流隨時間變化的速率可等于-vout/l。在上述任一情況下，輸出端子322處的總電流可以是通過電感器316c和電感器318c的累加電感電流。

電源接口裝置314還包括反饋和補償電路330。反饋和補償電路330一端連接到輸出端子322，另一端連接到主控制電路332和輔助控制電路334。在一實施方式中，如圖2所示，反饋和補償電路330與主控制電路332之間可連接有低通濾波器。低通濾波器配置為濾除瞬態(tài)信號ith的高頻分量，并為主控電路332僅提供瞬態(tài)信號的低頻分量。在另一實施方式中，可選擇補償電路的組件，使得瞬態(tài)信號ith具有衰減的高頻分量，以便該瞬態(tài)信號可被直接供應(yīng)到如圖3所示的主控制電路332。

反饋和補償電路330包括反饋感測電路330a、誤差放大器330b和補償電路330c。反饋感測電路330a配置為通過電阻器r1和r2的網(wǎng)絡(luò)感測vout。電阻器r1和r2的網(wǎng)絡(luò)形成電阻分壓器并按比例劃分信號vout，以使該信號與vref呈比例。在一個實施方式中，電阻器r1等于4.16千歐姆，電阻器r2等于10千歐姆。

雖然未示出，但是反饋感測電路330a還可包括電容器c1和c2的網(wǎng)絡(luò)?？蛇x電容器c1和c2可設(shè)置為使電阻分壓器頻率相關(guān)。該頻率相關(guān)劃分的vout可稱為反饋電壓vfb。反饋電壓vfb和基準(zhǔn)電壓vref作為誤差放大器gm(示出為跨導(dǎo)(gm)放大器)330b的輸入。在一個實施方式中，基準(zhǔn)電壓vref等于0.6伏特。誤差放大器330b可以是電流輸出型跨導(dǎo)放大器或者電壓輸出型放大器。

誤差放大器330b在其反相輸入端監(jiān)測與vout成比例的反饋電壓vfb，并在其非反向相輸入端監(jiān)測基準(zhǔn)電壓vref。反饋電壓vfb應(yīng)大體上等于基準(zhǔn)電壓vref。當(dāng)這兩個電壓不相等時，放大器330b可在其輸出端提供瞬態(tài)電壓控制信號ith。放大器330b的輸出電壓可對應(yīng)于實際輸出電壓與預(yù)期輸出電壓之差。放大器330b的輸出電壓與反饋電壓vfb成反比。隨著反饋電壓vfb減小，放大器330b的輸出電壓增加。隨著反饋電壓vfb增加，放大器330b的輸出電壓減小。頻率補償電路330c包括電容器cth、電容器cthp和電阻器rth，以為反饋環(huán)路提供頻率補償。在一個實施方式中，cth等于1.5nf，cthp等于100pf，電阻器rth等于10千歐姆。在電流模式供應(yīng)系統(tǒng)而非電壓模式供應(yīng)系統(tǒng)中，放大器330b可在其輸出端提供瞬態(tài)電流控制信號。在任一情況下，瞬態(tài)控制信號(電流或電壓)用于控制變換器316和變換器318的總輸出電流。

主控制電路332包括電阻器332a和比較器332b。主控制電路332還可包括緩沖器。該緩沖器可配置為提供從反饋和補償電路330到主控制電路332的電阻抗變換。緩沖器可以是電壓緩沖器或電流緩沖器。比較器332c配置為在其非反相輸入端接收要么瞬態(tài)信號ith要么瞬態(tài)信號的低頻分量ithdc，并將瞬態(tài)信號或者瞬態(tài)信號的低頻分量與感測到的電壓il*ri(電感器316c的低頻電流乘以電阻ri)進行比較，以生成功率fet316a和316b的脈寬調(diào)制(pwm)信號。電阻器ri設(shè)置為感測電感器316c電流，并生成相應(yīng)的用于與瞬態(tài)信號ith的低頻分量ithdc進行比較的電壓。

如果低頻分量ithdc大于感測到的電感器電壓信號，則比較器332b可輸出第一pwm信號。第一pwm信號可以是高信號。該高信號可提供給高開關(guān)316a，以將該高開關(guān)接通并使主開關(guān)變換器316向輸出端子322提供額外的電流，增加負載電流。該高信號還可提供給連接到低開關(guān)316b的逆變器，以將低開關(guān)316b斷開。在時鐘周期的起點，開關(guān)316a可接通，增加占空比，直到達到由于瞬態(tài)的新電流閾值。在開關(guān)316a接通期間，低頻電流從電源vin通過開關(guān)316a和電感器316c流到輸出端子322。結(jié)果是，低頻電流在電感器316c中朝新電流閾值斜升。

以這種方式，主開關(guān)變換器316提供追蹤低頻分量ithdc的低頻電流，以達到通過瞬態(tài)設(shè)定的新電流閾值。在一個實施方式中，瞬態(tài)期間，開關(guān)316a可保持接通且開關(guān)316b可保持斷開，直至達到通過瞬態(tài)設(shè)定的新電流閾值。在另一實施方式中，瞬態(tài)期間，主開關(guān)變換器316可以以增加的占空比運行，以增加提供到輸出端子322的低頻電流。在占空比增加并響應(yīng)于高pwm信號期間，開關(guān)316a和316b可以交替地接通與斷開，以增加提供到輸出端子322的低頻電流。增加的占空比可對應(yīng)于pwm信號的占空比。例如如果開關(guān)316a的接通時間長于周期時間t，則主開關(guān)變換器316的固定開關(guān)頻率可能不會在瞬態(tài)期間保持。

在一個實施方式中，主控制電路332可僅激活一個主開關(guān)變換器316，以向輸出端子322提供所需電流。在另一個實施方式中，主控制電路332可激活一個以上主開關(guān)變換器316，以向輸出端子322提供所需電流。

如果低頻分量ithdc小于感測到的電感器信號，則比較器332b可輸出第二pwm信號。第二pwm信號是低信號。該低信號可提供給高開關(guān)316a，以將該高開關(guān)斷開。該低信號還可提供給連接到低開關(guān)316b的逆變器，以接通低開關(guān)316b并使主開關(guān)變換器316從輸出端子322吸收額外的電流，降低負載電流。在時鐘周期起點，開關(guān)316a可斷開占空比增加，且開關(guān)316b可接通，直到達到由于瞬態(tài)的新電流閾值。在開關(guān)316b接通期間，低頻電流從輸出端子322通過電感器316c流到接地端子。結(jié)果是，低頻電流在電感器316c中朝新電流閾值斜降。

以這種方式，主開關(guān)變換器316吸收追蹤低頻分量ithdc的低頻電流，以達到通過瞬態(tài)設(shè)定的新電流閾值。在一個實施方式中，瞬態(tài)期間，開關(guān)316a可保持斷開且開關(guān)316b可保持接通，直至達到通過瞬態(tài)設(shè)定的新電流閾值。在另一實施方式中，瞬態(tài)期間，主開關(guān)變換器316可以以降低的占空比運行，以增加從輸出端子322吸收的低頻電流。在占空比降低并響應(yīng)于低pwm信號期間，開關(guān)316a和開關(guān)316b可交替地接通和斷開，以增加從輸出端子322吸收的低頻電流。在任一種情況下，例如如果開關(guān)316b的接通時間長于周期時間t，則主開關(guān)變換器316的固定開關(guān)頻率在瞬態(tài)期間可能不會保持。

一旦瞬態(tài)結(jié)束(例如，達到新電流閾值)，主開關(guān)變換器316繼續(xù)根據(jù)其固定開關(guān)頻率和占空比提供或吸收電流，以保持vout的穩(wěn)定性。開關(guān)316a和316b的接通時間和斷開時間基于該占空比確定。在一個具體示例中，該占空比可對應(yīng)于瞬態(tài)之前設(shè)定的占空比。為此，主開關(guān)變換器316配置為在瞬態(tài)期間和穩(wěn)態(tài)運行期間均提供和/或吸收電流。

如上所述，反饋和補償電路330輸出的總輸出瞬態(tài)控制信號ith還可經(jīng)由高通濾波器336輸送到輔助控制電路334。該高通濾波器336包括緩沖器336a、低通濾波器336b、電阻器336c和電阻器336d、偏移電壓336e、電阻器336f、放大器336g和電阻器336h。緩沖器336a配置為將輔助控制電路334與反饋和補償電路330的阻抗相隔離。緩沖器336a的輸出通過電阻器336d供應(yīng)到放大器336g的非反相端子。緩沖器的輸出還通過低通濾波器336b和電阻器336c供應(yīng)到放大器336g的反相端子。低通濾波器336b包括電阻器rf和電容器cf，并配置為濾除瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac，且使瞬態(tài)信號ith的低頻分量ithdc通過并經(jīng)由電阻器316c到達放大器336g的反相端子。在一個具體示例中，電阻器rf的電阻等于1千歐姆，電容器cf的電容等于1nf。

低頻分量ithdc被從瞬態(tài)信號ith(同時具有高頻分量ithac和低頻分量ithdc)中去除，且差值被放大k倍。如此，放大器336g的輸出可對應(yīng)于瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac。放大后的高頻分量ithac被供應(yīng)到輔助控制電路334。

在一個實施方式中，組合在一起的電阻器336c、336d、336f和336h為瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac提供增益因子。在一具體示例中，電阻器336c、336d、336f和336h的電阻等于10千歐姆。因子k可等于30。

可提供有voffset336e，使得在穩(wěn)態(tài)運行期間，輔助開關(guān)變換器318的低頻(或直流)電流大體上為零。為此，該voffset336e可設(shè)定為與高頻(或交流)電流的一半紋波相對應(yīng)的值，以便在穩(wěn)態(tài)運行期間平均紋波交流電流大體上等于零。在一具體示例中，voffset336e設(shè)定為100毫伏。

輔助控制電路334包括電阻器334a和比較器334b。電阻器334a設(shè)置為感測電感器318c電流并提供感測到的電感器318c電壓。比較器334b配置為在其非反相端子處接收放大后的高頻分量ithac，并在其反相端子處接收感測到的電感器318c電壓。比較器334b將高頻分量ithac與感測到的電感器318c電壓進行比較。

如果高頻分量ithac大于感測到的電感器信號，則比較器334b可輸出第一pwm信號。第一pwm信號可以是高信號。該高信號可提供給高開關(guān)318a，以將該高開關(guān)接通并使輔助開關(guān)變換器318向輸出端子322提供額外的電流，增加負載電流。該高信號還可提供給連接到低開關(guān)318b的逆變器，以將低開關(guān)318b斷開。在時鐘周期起點，開關(guān)318可接通，占空比增加，直到達到由于瞬態(tài)的新電流閾值。開關(guān)318a接通期間，高頻電流從電源vin通過開關(guān)318a和電感器318c流到輸出端子322。結(jié)果是，高頻電流在電感器318c中朝新電流閾值斜升。

以這種方式，輔助開關(guān)變換器318提供追蹤高頻分量ithac的高頻電流，以達到通過瞬態(tài)設(shè)定的新電流閾值。在一個實施方式中，瞬態(tài)期間，開關(guān)318a可保持接通且開關(guān)318b可保持斷開，直至達到通過瞬態(tài)設(shè)定的新電流閾值。在另一實施方式中，瞬態(tài)期間，輔助開關(guān)變換器318可以以增加的占空比運行，以增加提供到輸出端子322的高頻電流。在占空比增加并響應(yīng)于高pwm信號期間，開關(guān)318a和318b可交替地接通和斷開，以增加提供到輸出端子322的高頻電流。增加后的占空比可對應(yīng)于pwm信號的占空比。例如如果開關(guān)318a的接通時間長于周期時間t，則輔助開關(guān)變換器318的固定開關(guān)頻率可能不會保持不變。一旦達到穩(wěn)態(tài)，輔助開關(guān)變換器318可向負載器件312提供高頻電流和大致上為零的平均低頻(或直流)電流，或者吸收來自負載器件312的高頻電流和大致上為零的平均低頻(或直流)電流。

如果高頻分量ithac小于感測到的電感器電流信號，則比較器334b可輸出第二pwm信號。該第二pwm信號是低信號。該低信號可提供給高開關(guān)318a，以將該高開關(guān)斷開。該低信號還可提供給連接到低開關(guān)318b的逆變器，以接通該低開關(guān)318b并使輔助開關(guān)變換器318從輸出端子322吸收額外的電流，增加負載電流。在時鐘周期起點，開關(guān)318a可斷開占空比減少，且開關(guān)318b可接通，直到達到由于瞬態(tài)的新電流閾值。開關(guān)318b接通期間，高頻電流從輸出端子322通過電感器318流到接地端子。結(jié)果是，高頻電流在電感器318c中朝新電流閾值斜降。

以這種方式，輔助開關(guān)變換器318吸收追蹤高頻分量ithac的高頻電流，以達到通過瞬態(tài)設(shè)定的新電流閾值。在一個實施方式中，瞬態(tài)期間，開關(guān)318a可保持斷開且開關(guān)318b可保持接通，直至達到通過瞬態(tài)設(shè)定的新電流閾值。在另一實施方式中，瞬態(tài)期間，輔助開關(guān)變換器318可以以減小的占空比運行，以增加從輸出端子322吸收的高頻電流。在占空比減小并響應(yīng)于低pwm信號期間，開關(guān)318a和開關(guān)318b可交替地接通和斷開，以增加從輸出端子322吸收的高頻電流。在任一情況下，例如如果開關(guān)318b的接通時間長于周期時間t，則輔助開關(guān)變換器318的固定開關(guān)頻率在瞬態(tài)期間可能不會保持不變。

來自主控制電路332和輔助控制電路334的pwm信號可分別提供到位于主開關(guān)變換器316和輔助開關(guān)變換器318內(nèi)部的控制電路。該控制電路使用電路332的pwm信號以及系統(tǒng)時鐘信號控制主開關(guān)變換器316中開關(guān)316a和316b的狀態(tài)。類似地，該控制電路使用電路334的pwm信號以及系統(tǒng)時鐘信號控制輔助開關(guān)變換器318的開關(guān)318a和318b的狀態(tài)。

如果主開關(guān)變換器316是峰值電流模式穩(wěn)壓器，則通過內(nèi)部時鐘，首先該穩(wěn)壓器的低側(cè)開關(guān)316b可斷開接著該穩(wěn)壓器的高側(cè)開關(guān)316a可接通，從而增加電感器316c的電流。類似地，如果輔助開關(guān)變換器318是峰值電流模式穩(wěn)壓器，則通過內(nèi)部時鐘，首先該穩(wěn)壓器的低側(cè)開關(guān)318b可斷開接著該穩(wěn)壓器的高側(cè)開關(guān)318a可接通，從而增加電感器318c的電流。

如果主開關(guān)變換器316是谷值電流模式穩(wěn)壓器，則通過內(nèi)部時鐘或計時器，首先高側(cè)開關(guān)316a斷開接著低側(cè)開關(guān)316b接通，從而減小電感器316c的電流。類似地，如果輔助開關(guān)變換器318是谷值電流模式穩(wěn)壓器，則通過內(nèi)部時鐘或計時器，首先高側(cè)開關(guān)318a斷開接著低側(cè)開關(guān)318b接通，從而減小電感器318c的電流。

在一個具體示例中，供電系統(tǒng)300可配置為滿足以下條件：

電源vin＝12v

輸出電壓vout＝0.85v

主開關(guān)變換器的數(shù)量＝4

輔助開關(guān)變換器的數(shù)量＝1

主開關(guān)變換器的開關(guān)頻率fsw-dc＝500khz

輔助開關(guān)變換器的開關(guān)頻率fsw-ac＝2mhz

主開關(guān)變換器的電感＝220nh(每相)

輔助開關(guān)變換器的電感＝50nh

輸出電容co＝16*220μf

圖4示出了圖3所示的第一供電系統(tǒng)與第二供電系統(tǒng)之間的環(huán)路增益對比，第一供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器，第二供電系統(tǒng)僅具有四個主開關(guān)變換器。可以看出，通過輔助開關(guān)變換器的添加，第一供電系統(tǒng)的帶寬可從88khz增加到400khz。這就是更快瞬態(tài)是可能的的原因。通常當(dāng)相位裕度大于零時供電系統(tǒng)是穩(wěn)定的。在一實施方式中，可期望具有40～45度的相位?？梢钥闯?，僅使用主開關(guān)變換器的第二供電系統(tǒng)88khz時的相位裕度大約是45度。然而，使用并聯(lián)的主開關(guān)變換器和輔助開關(guān)變換器的第一供電系統(tǒng)的相位裕度相當(dāng)高，超過60度。

圖5比較了圖3所示的第一供電系統(tǒng)與第二供電系統(tǒng)在25a的負載電流階躍下的輸出電壓峰值，第一供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器，第二供電系統(tǒng)僅具有四個主開關(guān)變換器。如圖所示，第二供電系統(tǒng)響應(yīng)于25a的負載階躍的輸出電壓峰值512明顯大于第一供電系統(tǒng)響應(yīng)于相同負載階躍的輸出電壓峰值514。在一個示例中，第一供電系統(tǒng)的峰值可以比第二供電系統(tǒng)的峰值低大約70％。在另一示例中，第一供電系統(tǒng)的峰值可以比第二供電系統(tǒng)的峰值低大約50％。這不需要復(fù)雜的控制方法或在輸出端使用額外的交流電容器即可實現(xiàn)，該輸出端位于輸出端子與輔助開關(guān)變換器的控制環(huán)路之間。該交流電容器配置為防止直流或低頻電流進入輔助開關(guān)變換器的控制環(huán)路。該交流電容器可增加供電系統(tǒng)的成本和尺寸。替代地，參照圖3所述的即時應(yīng)用(instantapplication)的供電系統(tǒng)通過高通濾波器防止直流或低頻電流進入輔助開關(guān)變換器。

在上述實施方式中，輔助開關(guān)變換器可以僅在瞬態(tài)期間提供或吸收高頻電流、以及平均低頻(或直流)電流。瞬態(tài)之外，穩(wěn)態(tài)運行中，輔助開關(guān)變換器提供或吸收高頻電流、以及大體上為零的低頻(或直流)電流，以使與輔助開關(guān)變換器的高開關(guān)頻率相關(guān)的功率損耗最小化。在另一實施方式中，為進一步降低與輔助開關(guān)變換器相關(guān)的功率損耗，可在穩(wěn)態(tài)運行期間關(guān)閉輔助開關(guān)變換器。在該實施方式中，瞬態(tài)檢測電路可用于確定何時開啟/關(guān)閉輔助開關(guān)變換器。

圖6示出了配置為提供快速瞬態(tài)響應(yīng)的另一示例性供電系統(tǒng)600。該供電系統(tǒng)600與圖2所示供電系統(tǒng)200相類似，但具有改進的輔助控制電路634和額外的瞬態(tài)檢測電路640。為此，供電系統(tǒng)600包括電源610、負載器件612和電源接口裝置614，電源接口裝置614將電源610連接到輸出端子622處的負載器件612。電源接口裝置614包括主開關(guān)變換器616、輔助開關(guān)變換器618、反饋和補償電路630、主控制電路632、輔助控制電路634、低通濾波器(lpf)、高通濾波器(hpf)和瞬態(tài)檢測電路640。主開關(guān)變換器616、輔助開關(guān)變換器618、反饋和補償電路630、主控制電路632、低通濾波器和高通濾波器分別類似于圖2所示的主開關(guān)變換器216、輔助開關(guān)變換器218、反饋和補償電路230、主控制電路232、低通濾波器和高通濾波器。因此，為了描述簡潔，上述器件未詳細描述。

瞬態(tài)檢測電路640配置為確定何時使輔助控制電路634控制輔助開關(guān)變換器618，以向輸出端子622提供高頻電流或者從輸出端子622吸收高頻電流。在一個實施方式中，瞬態(tài)檢測電路640配置為從高通濾波器接收瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac，并當(dāng)瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac落在由兩個閾值確定的窗口之外時輸出使能信號，以及當(dāng)瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac位于窗口內(nèi)時輸出非使能信號。

輔助控制電路634可包括電流模式控制電路，該電流模式控制電路配置為生成用于輔助開關(guān)變換器618的pwm信號。輔助控制電路634配置為根據(jù)使能信號激活輔助開關(guān)變換器618，以在瞬態(tài)期間向輸出端子622提供電流或者從輸出端子622吸收電流。輔助控制電路634配置為根據(jù)非使能信號使輔助開關(guān)變換器618失效。當(dāng)失效時，輔助開關(guān)變換器618關(guān)閉且開關(guān)斷開。

圖7示出了圖6所示的具有快速瞬態(tài)響應(yīng)的供電系統(tǒng)600的示例性電路實現(xiàn)700。如圖所示，該電路實現(xiàn)700的電源接口包括電源710、負載器件712和將電源710連接到負載器件712的電源接口裝置714。電源接口裝置714包括多個主開關(guān)變換器716以及輔助開關(guān)變換器718，多個主開關(guān)變換器716和輔助開關(guān)變換器718彼此并聯(lián)連接。電源接口裝置714還包括反饋和補償電路730、主控制電路732、輔助控制電路734、以及高通濾波器736和瞬態(tài)檢測電路740。

主開關(guān)變換器716、輔助開關(guān)變換器718、反饋和補償電路730、主控制電路732和高通濾波器736分別類似于主開關(guān)變換器316、輔助開關(guān)變換器318、反饋和補償電路330、主控制電路332、高通濾波器336。因此，為了描述簡潔，上述器件未詳細描述。

瞬態(tài)檢測電路740一端連接到高通濾波器736的輸出端，另一端連接到輔助控制電路734。瞬態(tài)檢測電路740包括噪聲濾波器742、第一比較器744、第二比較器746和邏輯電路748。噪聲濾波器742包括電阻器rf2和電容器cf2。在一個實施方式中，電阻器rf2具有1千歐姆的電阻，電容器cf2為有1nf的電容。噪聲濾波器742配置為將噪聲從瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac中濾除。該噪聲可具有比瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac高的頻率。

第一比較器744配置為：將瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac與第一閾值vth1進行比較，如果高頻分量ithac小于第一閾值vth1，則輸出第一使能信號。第二比較器746配置為：將瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac與第二閾值vth2進行比較，如果高頻分量ithac大于第二閾值vth2，則輸出第二使能信號。

圖8示出了圖7所示的示例性第一閾值vth1和第二閾值vth2。如圖所示，第一閾值vth1和第二閾值vth2配置為提供運行窗口810，使得當(dāng)瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac落在運行窗口810之外時，要么生成第一使能信號812要么生成第二使能信號814。如圖所示，第一閾值vth1低于第二閾值vth2。第一比較器744配置為：如果高頻分量ithac高于第一閾值vth1，則輸出第一非使能信號。第二比較器746配置為：如果高頻分量ithac低于第二閾值vth2，則輸出第二非使能信號。

再次參見圖7，邏輯門748可以是或(or)邏輯門，并可配置為根據(jù)接收的第一使能信號或第二使能信號輸出使能信號。此外，邏輯門748可配置為根據(jù)接收的第一非使能信號和第二非使能信號輸出非使能信號。使能信號和非使能信號被輸出到輔助控制電路734。根據(jù)接收的使能信號，輔助控制電路734使輔助開關(guān)變換器718通過追蹤瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac，向輸出端子722提供電流或從輸出端子722吸收電流。根據(jù)接收的非使能信號，輔助控制電路734使輔助開關(guān)變換器718失效。在非使能模式下，開關(guān)718a和718b均可斷開，且輔助開關(guān)變換器718可不提供或吸收電流。

圖9示出了圖7所示的輔助控制電路734的示例性電路實現(xiàn)900。電路900包括偏移電壓源910、偏移電壓源912、第一比較器914、第二比較器916和邏輯電路918。電路900接收來自瞬態(tài)檢測電路740的瞬態(tài)信號ith的高頻分量ithac。然后該高頻分量ithac被偏移電壓910、912偏移，以產(chǎn)生vpeak和vbottom。在一個具體示例中，偏移電壓可對應(yīng)4毫伏。

還參見圖10，vbottom和vpeak限定運行窗口1010，感測到的電感器718c電壓1012可在該運行窗口內(nèi)振蕩。峰值電壓vpeak輸入到第一比較器914的反相端子。第一比較器914在其非反相端子處接收輔助電感器718c的感測到的電壓。第一比較器914可配置為將峰值電壓vpeak與輔助開關(guān)變換器718的感測到的電感器718c電壓進行比較，并在確定感測到的電感器718c電壓1012對應(yīng)于峰值電壓vpeak時輸出復(fù)位信號。第二比較器916可配置為將底部電壓vbottom與輔助開關(guān)變換器718的感測到的電感器718c電壓進行比較，并在確定感測到的電感器718c電壓1012對應(yīng)于底部電壓vbottom時輸出設(shè)置信號。

邏輯電路918配置為分別接收來自比較器916和比較器918的設(shè)置信號和復(fù)位信號，以及來自瞬態(tài)檢測電路740的使能信號。作為響應(yīng)，邏輯電路918可產(chǎn)生用于驅(qū)動輔助開關(guān)變換器718的脈寬調(diào)制信號1014。脈寬調(diào)制信號1014可包括高信號1014a和低信號1014b。高信號1014a可響應(yīng)于使能信號和設(shè)置信號而產(chǎn)生，以接通開關(guān)718a并斷開開關(guān)718b，以將電流從電源710提供到輸出端子722。設(shè)置信號可在邏輯電路918的輸出端被評估(asserted)，直至該復(fù)位信號被第一比較器914激活。類似地，復(fù)位信號可在邏輯電路918的輸出端被評估，直至設(shè)置信號被第二比較器916激活。低信號1014b可響應(yīng)于使能信號和復(fù)位信號而產(chǎn)生，以斷開開關(guān)718a并接通開關(guān)718b，以將電流從輸出端子722吸收到接地端子。

以這種方式，瞬態(tài)期間，當(dāng)瞬態(tài)檢測電路740發(fā)出使能信號時，輔助控制電路734產(chǎn)生pwm信號1014。pwm信號1014使輔助開關(guān)變換器718產(chǎn)生電感器電壓1012，電感器電壓1012在vpeak和vbottom之間振蕩。然而，當(dāng)瞬態(tài)檢測電路740發(fā)出非使能信號時，輔助控制電路734不發(fā)出pwm信號1014。結(jié)果是，輔助開關(guān)變換器718保持關(guān)閉。為此，供電系統(tǒng)700輔助控制電路734的控制調(diào)制不同于供電系統(tǒng)300輔助控制電路334的控制調(diào)制。輔助控制電路334的控制調(diào)制使用峰值電流控制輔助開關(guān)變換器。頂部開關(guān)318a可在時鐘周期的起點接通，占空比增加直到達到峰值電流。一旦達到峰值電流，頂部開關(guān)318a斷開且輔助開關(guān)變換器318基于其初始占空比繼續(xù)運行。在輔助控制電路734的控制調(diào)制中，頂部開關(guān)718a的接通和斷開均通過vpeak和vbottom的使用而控制。以這種方式，可以減少或消除輔助控制電路734中與輔助控制電路334的控制調(diào)制相關(guān)的時鐘延遲。

上述實施方式中，瞬態(tài)期間僅輔助開關(guān)變換器起作用。因此，在不犧牲本方案瞬態(tài)性能的條件下使穩(wěn)態(tài)中與輔助開關(guān)變換器信道相關(guān)的功率損耗最小化。在本實施方式中，穩(wěn)態(tài)紋波可不受輔助開關(guān)變換器信道的影響。由于功率損耗降低，因此輔助開關(guān)變換器信道的大小可進一步減小，以節(jié)約成本并減少方案尺寸?？招碾姼衅饔捎陔姼行《捎糜谳o助開關(guān)變換器。

在一個具體示例中，供電系統(tǒng)300可配置為滿足以下條件：

電源vin＝12v

輸出電壓vout＝0.85v

主開關(guān)變換器的數(shù)量＝4

輔助開關(guān)變換器的數(shù)量＝1

主開關(guān)變換器的開關(guān)頻率fsw-dc＝500khz

輔助開關(guān)變換器的開關(guān)頻率fsw-ac＝2mhz

主開關(guān)變換器的電感＝220nh(每相)

輔助開關(guān)變換器的電感＝50nh

輸出電容co＝16*220μf。

圖11a和圖11b示出了(i)第一供電系統(tǒng)、(ii)圖3所示的第二供電系統(tǒng)300和(iii)圖7所示的第三供電系統(tǒng)700之間響應(yīng)于1微秒內(nèi)25a負載電流階躍的示例性負載瞬態(tài)仿真波形的對比，第一供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器，第二供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器，第三供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器。圖11a比較了第一供電系統(tǒng)、第二供電系統(tǒng)300、以及第三供電系統(tǒng)700的輸出電壓峰值。如圖所示，第一供電系統(tǒng)的輸出電壓峰值大體上高于第二和第三供電系統(tǒng)的輸出電壓峰值。第二和第三供電系統(tǒng)的輸出電壓峰值大體上相同。如此，供電系統(tǒng)700可獲得與供電系統(tǒng)300相同的瞬態(tài)改進，但具有更高的能效，這是由于供電系統(tǒng)700在瞬態(tài)期間僅運行輔助開關(guān)變換器718以節(jié)約穩(wěn)態(tài)功率。另外，可以實現(xiàn)輔助開關(guān)變換器718的開/關(guān)期間的平滑過渡。

圖11b比較了供電系統(tǒng)300與供電系統(tǒng)700中瞬態(tài)期間的高頻電感器電流。該高頻電流由輔助開關(guān)變換器318和718響應(yīng)于高頻分量ithac而產(chǎn)生。該高頻電流追蹤高頻分量ithac。為此，輔助開關(guān)變換器318和718可僅在瞬態(tài)期間提供或吸收電流(例如，響應(yīng)于負載階躍的上升沿而提供電流，響應(yīng)于負載階躍的下降沿而吸收電流)。如圖所示，由輔助開關(guān)變換器318和718提供的高頻電流波形大體上相同。

圖12a和圖12b示出了(i)第一供電系統(tǒng)、(ii)圖3所示的第二供電系統(tǒng)和(iii)圖7所示的第三供電系統(tǒng)響應(yīng)于5微秒內(nèi)10％的電壓階躍的示例性電壓階躍仿真波形之間的對比，第一供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器，第二供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器，第三供電系統(tǒng)具有四個主開關(guān)變換器和一個輔助開關(guān)變換器。如圖12a所示，供電系統(tǒng)300和700的電壓過沖和電壓下沖均被最小化。如圖12b所示，供電系統(tǒng)300和700的高頻電流大體上相同。

雖然前面已經(jīng)描述了認定的最佳實施方式和/或其它示例，應(yīng)當(dāng)理解，可以在其中做出各種修改，并且本文公開的主題可以以各種形式和示例來實施，并且教導(dǎo)可被應(yīng)用到許多應(yīng)用中，其中只有一些已在本文中描述。所附權(quán)利要求旨在要求落在本教導(dǎo)的真正范圍內(nèi)的任何和所有應(yīng)用、修改和變化。

除非另有說明，在該說明書所陳述的以及包含在所附權(quán)利要求中的所有的測量、值、率、位置、量級、尺寸和其他說明都是大概的，而不是精確的。它們旨在具有與功能一致的合理的范圍，所述功能與它們相關(guān)并符合所屬領(lǐng)域中的習(xí)慣。

保護范圍僅由所附的權(quán)利要求限定。當(dāng)根據(jù)說明書和隨后的起訴解釋時，該范圍旨在并且應(yīng)當(dāng)被解釋為盡可能的寬且與權(quán)利要求中所使用的語言的普通含義一致，除非已經(jīng)闡述了特定含義，且旨在并應(yīng)當(dāng)被解釋為包含所有的結(jié)構(gòu)和功能等價物。所有的權(quán)利要求都不旨在涵蓋不滿足專利法101、102或103章節(jié)所要求的主題，也不應(yīng)當(dāng)以這種方式來解釋。這些主題的任何非故意涵蓋在此澄清。

除以上直接聲明的，已經(jīng)聲明或說明的任何內(nèi)容不旨在也不應(yīng)當(dāng)被解釋為對任何組件、步驟、特征、對象、利益、優(yōu)勢或等價物奉獻給公眾，不管其是否在權(quán)利要求中所描述。

應(yīng)當(dāng)理解，在本文中所使用的術(shù)語和表述具有通常的含義，就像與相關(guān)的各個研究和學(xué)習(xí)領(lǐng)域一致的這些術(shù)語和表述的含義，除非在此特別說明。相關(guān)術(shù)語例如“第一”和“第二”等可僅用于從一個實體或功能中區(qū)分另一個，而不一定要求或暗示這些實體或功能任何這種實際的關(guān)系或順序。術(shù)語“包含”、“包括”，或其任何其他變化均旨在涵蓋非排他性的包括，使得包含的要素列表的過程、方法、物品或裝置不僅包括那些要素，而是可以包括這些過程、方法、物品或裝置中未明確列出的或固有的元素。由“一”或“一個”(“a”或“an”)開始的要素，沒有進一步的限制，不應(yīng)該排除包含該要素的過程、方法、物品或裝置中的其他額外的相同要素的存在。

本公開的摘要被提供以允許讀者快速地確定本技術(shù)公開的本質(zhì)。它被提交為不會被用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或含義的理解。另外，在前面的詳細說明書中，可以看出，在各種實施例中各種特征組合在一起的目的是使本公開流暢。這種公開方法不應(yīng)當(dāng)被解釋為反映以下意圖：權(quán)利要求要求比每個權(quán)利要求里明確陳述的特征更多的特征。而是，如所附的權(quán)利要求所反映的，發(fā)明主題在于減少單個公開示例的所有特征。因此，所附權(quán)利要求由此被合并到詳細說明書中，每項權(quán)利要求自身作為單獨要求保護的主題。