电力供应器中的输出电容计算和控制技术领域
本发明涉及电子电路领域，更具体地涉及电力供应器中的输出电容计算和控制。
背景技术
常规的电压调节器通常包括一组一个或多个输出电容器来储存能量，从而储存被
产生以向负载供电的输出电压。一般来说，如众所周知的，在电力供应器中包括一组一个或
多个输出电容器有助于使输出电压稳定。举例来说，输出电容器可执行多个功能，例如减少
不期望的脉动电压；当相应负载瞬间消耗较多电流时在瞬时条件期间快速地提供电流；当
相应负载瞬间消耗较少电流时在瞬时条件期间快速地吸收电流；等等。
遗憾的是，与电力供应器电路的相应输出电容器相关联的电容的量可随时间变
化。举例来说，老化效应可降低输出电容器储存能量的能力，并且因此减小输出电容器的总
电容。另外，可向电力供应器的输出电容器组添加或从输出电容器组移除电容器，从而导致
电力供应器电路的输出电容改变。另外，在某些实例中，归因于电容器部件与部件之间的变
化，可能不知晓输出电容器组的精确电容。
发明内容
如上文所论述的，在任何时刻，出于若干不同原因，可能不知晓与一组电容器相关
联的电容的量。
本文的实施例包括能够操作为计算电力供应器电路的输出电容的新颖控制器电
路。在一个实施例中，所计算出的输出电容可用于有利地调谐电力供应器电路，从而提高电
力供应器性能参数(例如稳定性、瞬时响应等)。
更具体来说，本文的实施例包括控制器电路。控制器电路控制对应的电力供应器
电路以产生输出电压；电力供应器电路包括输出电容器电路以存储从电力供应器电路的输
出端口输出的输出电压。在产生输出电压的操作期间，控制器电路进一步计算输出电容器
电路的电容的量值。
如下文进一步论述的，控制器电路可被配置成基于输出电压的变化和对应的电流
消耗变化的测量来计算相应一个或多个输出电容器的输出电容。可以任何合适的方式执行
在输出电压的量值中诱发变化。在一个实施例中，控制器电路在其中由输出电压供电的相
应负载消耗相对低量的电流的条件期间产生输出电压的量值的变化。
可将输出电容的测量值用于任何合适的目的。根据其他实施例，控制器电路将电
容的量值用作调整电力供应器电路的设定的基础。电力供应器电路可以是任何合适类型的
电力供应器。在一个特定实施例中，电力供应器电路是多相DC/DC降压转换器的单相。
根据另外其他实施例，由相应控制器电路控制的电力供应器电路可包括PID控制
器。控制器电路响应于检测到输出电容器电路的电容的量值随时间的改变而修改电力供应
器电路的PID控制器的增益设定。
PID控制器可被配置成包括第一增益级、第二增益级和第三增益级。第一增益级安
置在PID控制器的比例信号路径中；第二增益级安置在PID控制器的积分器信号路径中，第
三增益级安置在PID控制器的微分信号路径中。控制器电路修改第一增益级(在比例信号路
径中)、第二增益级(在积分器信号路径中)和/或第三增益级(在微分信号路径中)的一个或
多个量值设定以考虑输出电容器电路的电容的量值的改变。
调整PID电路的一个或多个增益设定可提高电力供应器性能参数(例如稳定性、瞬
时响应等)。在一个实施例中，如先前所论述的，电力供应器电路是DC/DC转换器。在这样的
实例中，电力供应器电路接收DC输入电压，并且将DC输入电压转换为相应的DC输出电压。
控制器电路可被配置成随时间在多个时刻(例如指定的所安排的时间)处反复地
计算输出电容器电路的电容的量值。响应于基于重复的计算而检测到输出电容器电路的电
容的量值的改变，控制器电路如先前所论述的更新电力供应器电路的设定。因此，在一个实
施例中，控制器电路可确保电力供应器电路随时间有效地操作，甚至在其中电力供应器电
路的输出电容改变的条件期间也如此。
本文的实施例包括估计电力供应器电路的输出电容的多种不同方式。举例来说，
在一个实施例中，控制器电路在改变输出电压的量值的同时测量所产生的输出电流的变
化。控制器电路使用输出电压的量值的检测到的改变和与输出电压相关联的输出电流的所
测得的变化来导出输出电容的值。
更具体来说，在第一组实施例中，控制器电路开始将输出电压的量值从第一电压
斜变到第二电压。在一个实施例中，由控制器电路响应于请求改变输出电压的电压电平以
用于更有效操作的动态负载(例如CPU或中央处理单元)而产生斜变。这被称为动态电压转
变。在从第一电压斜变到第二电压期间，控制器电路测量从电源供应以将输出电压的量值
从第一电压斜变到第二电压的补充电流。在这样的示例实施例中，从电源供应的所测得的
补充电流表示向电力供应器电路的输出电容器电路充电以将输出电容器电路的电压从第
一电压改变为第二电压的电流。控制器电路随后使用在斜变期间从电源供应的所测得的补
充电流来导出输出电容器电路的电容的量值。
因此，根据此第一实施例，在向相应负载供电时，控制器电路可被配置成：获得电
流值，电流值指示通过电力供应器电路的路径供应以向输出电容器电路充电的电流的量；
基于输出电压的量值随时间的改变而取回压摆率值；以及将电流值除以压摆率值以估计输
出电容器电路的电容的量值。
根据第二组实施例，控制器电路将测试信号输入或注入到电力供应器电路的反馈
控制回路中(例如误差电压、占空比等)，从而在期望的电压设定点处调节输出电压。在一个
实施例中，控制器电路以基础频率产生测试信号，基础频率大体上小于产生输出电压的电
力供应器电路中的相应开关电路的开关频率。在此类较低频率下，输出电容器电路的阻抗
主要是电容。
注入测试信号会致使输出电压相对于在向负载供电的输出电压中存在的DC电压
分量而包括补充AC电压。控制器电路基于以下各项来计算输出电容器电路的电容的量值：
i)存在于输出电压上的补充AC电压的所测得的量值，以及ii)通过产生输出电压的电力供
应器电路的路径的补充AC电流的所测得的量值。在一个实施例中，每个周期测量少至一个
样本便足以确定输出电容器电路的电容。
根据另一实施例，控制器电路：获得表示补充AC电压的峰间电压测量值的第一值；
获得表示补充AC电流的峰间测量值的第二值；以及将第二值(例如Ipp)除以第一值(例如
Vpp)以产生与输出电容器电路的电容的量值成比例的第三值(例如导纳Y)。
在下文更详细地公开这些和其他更具体的实施例。
本文所描述的实施例比常规技术有利。举例来说，本文所论述的实施例适用于具
有降压拓扑的开关电压调节器，以用于应用于低压处理器、存储器、数字ASIC等。然而，本文
公开的概念适用于其他合适的拓扑，例如升压调节器、降压-升压调节器等。本文公开的概
念适用于其中需要知晓与输出电容器电路相关联的电容的量的其他合适的非电力供应器
电路。
应注意，本文的实施例可包括一个或多个处理器装置的控制器配置，从而执行和/
或支持本文公开的方法操作中的任一者或全部。换句话说，一个或多个计算机化装置或处
理器可被编程和/或配置成如本文所阐释般操作以执行本发明的不同实施例。
本文的另外其他实施例包括软件程序来执行在上文概述并且在下文详细公开的
步骤和操作。一个此类实施例包括具有非暂态计算机存储介质(例如存储器、磁盘、闪
存……)的计算机程序产品，非暂态计算机存储介质包括在其上编码的计算机程序逻辑，计
算机程序逻辑当在具有处理器和对应的存储器的计算机化装置中执行时对处理器进行编
程以执行本文公开的操作。通常将此类布置提供为软件、代码和/或其他数据(例如数据结
构)，其被布置或编码在计算机可读存储介质或非暂态计算机可读介质上，计算机可读存储
介质或非暂态计算机可读介质例如为光学介质(例如CD-ROM)、软盘或硬盘或其他介质，例
如一个或多个ROM或RAM或PROM芯片、专用集成电路(ASIC)等中的固件或微代码。软件或固
件或其他此类配置可安装到控制器上以执行本文阐释的技术。
因此，本发明的一个特定实施例针对一种包括计算机可读介质的计算机程序产
品，计算机可读介质具有存储在其上的指令以用于支持例如控制电力供应器中的相位等操
作。举例来说，在一个实施例中，指令当由计算机处理器硬件执行时致使控制器资源中的计
算机处理器硬件：控制电力供应器电路以产生输出电压，电力供应器电路包括输出电容器
电路以存储从电力供应器电路的输出所输出的输出电压；以及在电力供应器电路产生输出
电压的操作期间，计算输出电容器电路的电容的量值。
已经为清楚起见而添加了步骤的排序。这些步骤可以任何合适的次序被执行。
将理解，如本文论述的系统、方法、装置、设备等可严格地体现为硬件，体现为软件
与硬件的混合体，或者仅体现为例如在处理器内或在操作系统内或在软件应用内的软件。
应注意，虽然可能在本公开的不同地方论述了本文的不同特征、技术、配置等中的
每一者，但在适当的情况下希望概念中的每一者可任选地彼此独立地或彼此组合地被执
行。因此，可以许多不同方式体现和考虑本文所描述的一个或多个本发明。
而且，应注意，对本文实施例的此初步论述有意地未指定本公开或本发明的每个
实施例和/或渐进新颖的方面。相反，此简要描述仅呈现一般的实施例和与常规技术相比的
对应新颖点。对于本发明的附加细节和/或可能的观点(排列)，读者会被导向本公开的具体
实施方式部分和对应的附图，如下文进一步论述的。
附图说明
从在附图中所图示的优选实施例的以下更具体的描述将明白本发明的前述目的
和其他目的、特征和优势，在附图中，相同的参考符号指代所有不同视图中的相同部分。附
图不一定按比例绘制，而是着重于说明实施例、原理、概念等。
图1是根据本文的实施例的包括控制器电路的电力供应器电路的示例图。
图2是根据本文的实施例的包括控制器电路的电力供应器的示例图。
图3是图示根据本文的实施例的将输出电压斜变以测量输出电容的示例图。
图4是图示根据本文的实施例的由于将输出电压斜变而产生的电流的理论改变的
示例时序图。
图5是图示根据本文的实施例的使用偏移信号修改误差电压以诱使相对于输出电
压产生补充AC电压和AC电流的示例图。
图6是图示根据本文的实施例的使用偏移信号修改占空比以诱使相对于输出电压
产生补充AC电压和补充AC电流的示例图。
图7是图示根据本文的实施例的修改占空比的示例时序图。
图8是图示根据本文的实施例的相对于所产生的输出电压而产生补充AC电压和补
充AC电流的示例时序图。
图9是图示根据本文的实施例的用以将输出电容的检测到的改变转换为调整值的
函数的示例图。
图10是图示根据本文的实施例的示例控制器电路的更具体细节的图。
图11是图示根据本文的实施例的电力供应器设定调整电路(控制系数修改器)的
示例图。
图12是图示根据本文的实施例的修改PID电路中的一个或多个增益的示例图。
图13是图示根据本文的实施例的用以执行方法的计算机处理器硬件和相关软件
的示例图。
图14到图15是图示根据本文的实施例的方法的示例图。
具体实施方式
现在，更具体来说，图1是根据本文的实施例的电力供应器100的示例图。
如所示的，电力供应器100包括控制器电路140。如其名称所暗示的，控制器电路
140控制电力供应器电路102的操作，并且至少部分基于一个或多个控制功能将输入电压
(从电压源121接收)VIN转换成输出电压190。
如进一步示出的，输出电压190向负载118供电。
根据其他实施例，除了接收输入电压之外，控制器电路140还接收反馈105(反馈
105-1(例如Vout)、反馈105-2(例如，输出电流191的量值)等等)。
控制器电路140使用来自反馈105的一个或多个反馈信号以产生控制信号108，控
制信号继而控制电力供应器电路102的操作和输出电压190的产生。
在一个实施例中，电力供应器电路102是DC/DC降压转换器。然而，应注意，电力供
应器电路102可以是任何合适类型的电力转换器。
如进一步示出的，电力供应器100包括输出电容器电路120(C)，例如一个或多个电
容器。输出电容器电路120的存在有助于使输出电压190稳定。
举例来说，在当对应负载118瞬间消耗额外电流时的瞬时条件期间，输出电容器电
路120能够立即放出电流以满足负载118的额外电流消耗。相反，当对应负载118瞬间消耗较
少电流时，电容器电路120能够立即储存由电力供应器电路102产生的未被负载118消耗的
多余电流。最终，电力供应器电路102调整到瞬时条件，并且能够提供适当的电流以将输出
电压190维持在期望的量值。
图193指示输出电容器电路120的阻抗特性如何依据操作频率变化。举例来说，如
所示的，在频谱的较低频率下，耦合电容器电路120的阻抗的性质主要是电容性的，这与电
阻性或电感性形成对比。
根据一个实施例，在控制电力供应器电路102产生输出电压190的操作期间，控制
器电路140监视电力供应器电路102的属性并且计算输出电容器电路120的电容的量值。
如下文进一步论述的，与输出电容器电路120相关联的电容的量值的计算可用于
任何合适的目的，例如用于修改电力供应器100的控制设定。根据其他实施例，输出电容器
电路120的输出电容的检测到的变化可指示需要解决的故障条件。
控制器电路140可包括模拟电路、数字电路、或两者的组合。应注意，控制器电路
140可以是或包括计算机、处理器、微控制器、数字信号处理器等，其被配置成执行和/或支
持本文公开的方法操作中的任一者或全部。换句话说，控制器电路140可被配置成包括一个
或多个计算机化装置、处理器、数字信号处理器等，从而如本文所阐释般操作以执行本发明
的不同实施例。
应注意，本文的实施例可进一步包括存储在计算机可读介质上的一个或多个软件
程序、可执行代码，从而执行在上文概述并且在下文详细公开的步骤和操作。举例来说，一
个此类实施例包括一种计算机程序产品，计算机程序产品具有计算机存储介质(例如非暂
态计算机可读介质)，计算机存储介质包括在其上编码的计算机程序逻辑(例如软件、固件、
指令……)，计算机程序逻辑当在具有处理器和对应的存储装置的控制器电路140中执行时
对控制器电路140进行编程而以数字形式执行本文公开的操作。可将此类布置实施为软件、
代码和/或其他数据(例如数据结构)，其被布置或编码在计算机可读存储介质上，计算机可
读存储介质例如是光学介质(例如CD-ROM)、软盘或硬盘或其他介质，例如一个或多个ROM或
RAM或PROM芯片、专用集成电路(ASIC)等中的固件或微代码。软件或固件或其他此类配置可
存储在控制器电路140中或可由控制器电路140存取以执行本文阐释的技术。
因此，除硬件和/或固件外，本公开的一个实施例针对一种包括非暂态计算机可读
介质(例如存储器、存储库、光盘、集成电路等)的计算机程序产品。
图2是根据本文的实施例的电力供应器电路的示例图。
如所示，基于所接收的反馈105(即，如先前所论述的输入)和配置设定(电力供应
器设定信息116)，当激活(多个相位中的)相位170-1时，控制器电路140产生并且输出控制
信号108以将高侧开关电路150和低侧开关电路160切换到相应的接通/断开状态。
在一个实施例中，高侧开关电路150包括第一场效应晶体管电路、双极结晶体管电
路等。低侧开关电路160包括第二场效应晶体管电路、双极结晶体管电路等。开关电路可以
是承受充分量的电流和/或电压并且可被控制以便将期望量的电力递送到负载118的任何
电路。通过非限制性示例，开关电路可包括一个或多个垂直或水平电力开关(coolMos、
HexFet)、常关型(典型的FET电路)等中的任一者。
高侧开关电路150和低侧开关电路160经由控制信号108的切换操作会将电压源
121处的DC输入电压VIN转换为输出电压190以向负载118供电。
在一个实施例中，控制器电路140产生控制驱动器电路110-1和110-2的信号。基于
从控制器电路140接收的控制信号108，驱动器110-1控制电力供应器100中的高侧开关电路
150(例如控制开关电路)的状态，并且驱动器110-2控制电力供应器100中的低侧开关电路
160(例如同步开关电路)的状态。
应注意，驱动器电路110(例如驱动器电路110-1和驱动器电路110-2)可位于控制
器电路140中，或者可相对于控制器电路140驻留于远程位置处。
当经由控制器电路140产生的控制信号接通(即激活)高侧开关电路150时(在低侧
电路160或同步开关是断开时)，通过电感器144(即能量储存元件)的电流经由通过电压源
121与电感器144的输入节点143之间的高侧开关电路150提供的高度导电路径而增加。
当经由控制器电路140产生的控制信号接通(即激活)低侧开关电路160时(在高侧
开关电路150或控制开关是断开时)，通过电感器144的电流基于通过电感器144的输入节点
143与接地(如所示)之间的低侧开关电路160提供的导电电路径而减小。
基于高侧开关电路150和低侧开关电路160的适当切换，控制器140在期望的范围
内调节输出电压190(在电感器144的输出节点146处)以向负载118供电。
在一个实施例中，如所示，电力供应器100包括多个相位。多个相位中的每一个相
位可类似于图1中所示的示例相位170-1。在较重负载118条件期间，控制器140开始多个相
位的激活。在较轻负载118条件期间，控制器激活较少的相位，例如单个相位170-1。如先前
所论述的，控制器100激活一个或多个相位以将输出电压190维持在期望的范围内以向负载
118供电。
如所示，每个相位可包括相应的如先前所论述的高侧开关电路和低侧开关电路。
为了解激活相应的相位，相位控制器140可将相应相位的高侧开关电路和低侧开关电路设
定为断开状态。当断开或解激活时，相应相位对产生输出电压190以向负载118供电不作出
贡献。
根据其他实施例，控制器140可依据由负载118消耗的电流的量来选择要激活多少
相位。举例来说，当负载118消耗相对大量的电流时，控制器100可激活多个相位以向负载
118供电。当负载118消耗相对小量的电流时，控制器140可激活较少相位或单个相位以向负
载118供电。
相位可相对于彼此异相地操作。
如先前所论述的，本文的一个实施例包括计算输出电容器电路120的相应电容。如
本文进一步论述的，控制器电路140可被配置成接收反馈105-1以监视输出电压190的量值；
控制器电路140可被配置成接收反馈105-2以监视通过电感器144的输出电流191的量值。可
在电力供应器电路102中实施多种不同类型的方法(例如估计或物理测量(例如DCR、通过电
阻器的电流的测量)中的任一者来检测由相位170-1提供以向输出电容器电路120充电以及
向负载118供电的电流191的量。根据另外的其他实施例，集成电流感测是感测通过电感器
144的电流191的量值的另一种方式。在此方法中，当低侧开关电路处于开启状态时，通过电
流镜或通过感测Rdson电压而获得低侧FET电流(通过低侧开关电路160的电流)。在此例子
中，使用高侧FET电流的仿真版本。感测通过电感器的电流的另一选项是监视跨高侧开关电
路和低侧开关电路两者的电压。
图3是图示根据本文的实施例的将输出电压斜变以测量输出电容的示例图。
在此示例实施例中，在控制器电路140控制电力供应器电路102以产生输出电压
190并且向负载118供电时，控制器电路140开始将输出电压从V1斜变到V2以确定与输出电
容器电路120相关联的电容的量值。
如所示，负载118消耗大体上恒定的电流ILD，而不管电压V1与V2之间的输出电压的
量值如何。将输出电压190从电压V1斜变到电压V2会致使通过电感器144的电感器电流IL增
加高于稳态电流ILD的量ICAP，如图4中进一步示出的。ICAP表示在输出电压190的斜变期间用
以向相应的输出电容器电路120充电的电流的量。
图4是图示根据本文的实施例的由于将输出电压斜变而产生的电流的理论改变的
示例时序图。
假设在此示例实施例中控制器电路140(例如VID控制信号410的产生)开始在时间
T1与时间T2之间将输出电压190从电压V1斜变到电压V2。VID控制信号410指定输出电压190
在斜变期间随时间的期望的设定。
在此示例实施例中将输出电压斜变的压摆率、SR或dV/dT等于(V2-V1)/(t2-t1)。
如先前所论述的，由相应负载118消耗的负载电流ILD大体上恒定，而不管电压V1与
V2之间的输出电压190的量值如何。在输出电压从电压V1斜变到V2期间，控制器电路140监
视反馈105-2以确定通过电感器144的输出电流191(即电流IL)的量。电流IL被分派以将电流
ICAP供应给输出电容器电路120并且供应电流ILD以向相应负载118供电。
应注意，可以任何合适的方式测量输出电流191。举例来说，在一个实施例中，反馈
105表示跨电感器144的节点143和节点146的电压。通过非限制性示例实施例，控制器电路
140实施合适的电流感测技术，例如跨电感器144的节点143和节点146的DCR电流感测(其使
用电感器144的寄生电阻来确定电流)，从而检测通过电感器144到输出电容器电路120和负
载118的电流IL。应注意，可使用任何合适的电流测量技术(例如DCR电流感测、测量跨电感
器144的路径中的已知电阻器的电压等)来测量通过电感器144和对应路径的输出电流191。
如进一步示出并且如先前所论述的，在将输出电压从电压V1斜变到V2期间，输出
电容器电路120消耗补充电流ICAP。通过电感器144的输出电流IL的量等于负载电流ILD加上
供应给输出电容器电路120的电流ICAP的量。
换句话说，IL＝ILD+ICAP。
因此，ICAP＝IL–ILD。经由监视反馈105-2，IL是已知的。基于测量负载118在时间t1
之前并且直到时间t1的对电流的消耗，ILD是已知的。
为了确定输出电容器电路120的电容，控制器电路140将ICAP除以压摆率SR，如下：
电容＝ICAP/SR
因此，在一个实施例中，为了测量输出电容器电路120的电容，控制器电路140开始
将输出电压190的量值从第一电压V1斜变到第二电压V2。在从电压V1斜变到电压V2期间，控
制器电路140计算从电源(电感器144)供应的补充电流ICAP，以将输出电压190的量值从第一
电压V1斜变到第二电压V2。在此示例实施例中，从电感器144供应的补充电流ICAP表示向电
力供应器100的输出电容器电路120充电的电流。如上文所论述的，控制器电路144随后使用
在斜变期间从电源供应的所估计的补充电流ICAP来导出输出电容器电路120的电容的量值。
因此，根据一个实施例，控制器电路140可被配置成基于输出电压变化和对应的电
流消耗变化来计算例如输出电容器电路120中的一个或多个相应输出电容器的输出电容。
举例来说，控制器电路144可被配置成：获得电流值，电流值指示通过电力供应器电路102的
路径(电感器144)供应以向输出电容器电路120充电的电流ICAP的量；取回压摆率值(SR)，压
摆率值指示输出电压的量值在时间t1与时间t2之间随时间的改变；以及将电流值(ICAP)除
以压摆率值(SR)以估计与输出电容器电路120相关联的电容的量值。
因此，如本文所描述的，控制器电路140可被配置成同时地：i)产生相应输出电压
190以向负载118供电；以及ii)将输出电压190斜变以诱使产生补充电流ICAP以向输出电容
器电路120充电。
作为说明性示例，假设SR＝20mV/us，ICAP＝40安培。在这样的实例中，控制器电路
140计算出C＝40/20mV/us＝2mF。
应注意，可在电力供应器100的使用寿命期间的任何合适的时间(例如以规则时间
间隔、随机时间、通过例如用户等实体触发等)执行将输出电压190斜变来计算输出电容器
电路120的电容的过程，以检测电力供应器100的输出电容的改变。在一个实施例中，如先前
所论述的，控制器电路140在由相应负载消耗的电流相对低时的时间将输出电压斜变。
如下文进一步论述的，应注意，仅通过非限制性示例示出将相应输出电压190斜变
来计算输出电容器电路120的电容。以例如下文进一步论述的任何合适的方式，控制器电路
140可被配置成开始相对于输出电压190产生相应补充电压并且测量补充电流，以计算输出
电容器电路120的输出电容。
根据图5和图6中所示的其他实施例，为了产生包括补充AC电压(其产生通过电感
器144的补充AC电流)的输出电压190上的扰动，控制器电路140可被配置成将测试信号输入
或注入到控制器电路140的反馈控制回路中(例如误差电压、占空比等)，其在期望的电压设
定点处调节输出电压。
在一个实施例中，控制器电路140以基础频率(例如低于1000Hz)产生测试信号(例
如偏移信号510或偏移信号610)，基础频率大体上小于产生输出电压190的电力供应器电路
102中的相应开关电路(例如高侧开关电路150和低侧开关电路160)的开关频率(例如大于
100,000Hz)。
如下文进一步论述的，注入测试信号会导致输出电压190的量值的可测量的扰动。
输出电压190的量值的扰动致使电感器144供应补充电流以向输出电容器电路120充电。
在一个实施例中，注入测试信号所诱发的扰动会致使输出电压相对于在向负载
118供电的输出电压190中存在的DC电压分量而包括补充AC电压。控制器电路140至少部分
基于以下各项来计算输出电容器电路的电容的量值：i)存在于输出电压190上的补充AC电
压的所测得的量值；以及ii)通过产生输出电压190的电力供应器电路102的路径(例如电感
器144)的补充AC电流的所测得的量值，补充AC电流向电容器充电。
现在，更具体来说，图5是图示根据本文的实施例的修改误差电压以诱使相对于输
出电压产生补充AC电压和AC电流的示例图。
如所示，控制器电路140可被配置成包括求和器电流515、模/数转换器520、求和器
电路525、补偿器电路530以及PWM产生器电路535。
在操作期间，基于所输入的参考电压503与反馈105-1(例如输出电压190)之间的
差，求和器电路515将模拟误差电压517输出到模/数转换器520。模/数转换器520将所接收
的模拟误差电压517转换为数字误差电压信号522。求和器电路525对数字误差电压信号522
和偏移信号510(测试信号)进行求和，以产生输出到补偿器电路530的相应输出信号527。如
先前所论述的，偏移信号510诱发输出电压190上的扰动。
基于数字误差电压522和偏移信号510的和，补偿器电路530产生输出控制信号531
(d)，其指示其中操作对应的高侧开关150和低侧开关160的占空比。基于由补偿器电路530
产生的占空比(d)，脉宽调制电路535产生一个或多个控制信号108来控制高侧开关电路150
和低侧开关电路160的开关状态。
如先前所论述的，控制器电路140在相应的接通和断开状态之间开关高侧开关150
和低侧开关160，以将输出电压190维持在期望的范围内。偏移信号510的存在导致输出电压
190上存在AC扰动。因为即使输出电压190的量值可能波动负载118也消耗大体上恒定量的
电流，所以输出电压190上的AC扰动的存在导致由电感器144供应给输出电容器电路120的
电流的扰动。
图6是图示根据本文的实施例的修改占空比以诱使相对于输出电压产生补充AC电
压和补充AC电流的示例图。
如所示，控制器电路140可被配置成包括求和器电流515、模/数转换器520、补偿器
电路530、求和器电路532以及PWM产生器电路535。
在操作期间，基于所输入的参考电压503与反馈105-1(输出电压190)之间的差，求
和器电路515将模拟误差电压517输出到模/数转换器520。模/数转换器520将所接收的模拟
误差电压517转换为数字误差电压信号522。补偿器电路530产生输出控制信号528，其指示
其中开关对应的高侧开关电路150和低侧开关电路160的占空比。求和器电路532对输出控
制信号528和偏移信号610进行求和，以产生经修改的占空比信号534。基于经修改的占空比
信号534，脉宽调制电路535产生控制信号108来控制高侧开关电路150和低侧开关电路160
的开关状态。
如先前所论述的，控制器电路140在相应的接通和断开状态之间开关高侧开关电
路150和低侧开关电路160，以将输出电压190维持在期望的范围内。如下图中进一步示出
的，注入偏移信号610会导致对输出电压190的量值的AC电压扰动。AC电压扰动导致对从电
感器144输出的电流的量的扰动。
图7是图示根据本文的实施例的修改占空比的示例时序图。
如先前所论述的，求和器电路532对偏移信号610(即所注入的测试信号)和补偿器
电路530的输出进行求和，以产生经修改的占空比信号534。偏移信号610的频率大体上小于
在接通和断开状态之间控制高侧开关电路150和低侧开关电路160的开关频率。
应注意，测试信号(例如偏移信号510、偏移信号610等)可以是偏移的(矩形的)、正
弦形的，或者是在测试信号注入频率下具有占优第一谐波的任何类型的周期性信号。可通
过相应的反馈回路来减弱测试信号的高次谐波。
在如所示的时间T3与时间T4之间，在偏移信号610的周期的第一半段期间，偏移信
号610将占空比增加成大于正常使用(未注入测试信号的情况下)的适当占空比，以控制高
侧开关电路150和低侧开关电路160的状态。
在如所示的时间T4与时间T5之间，在偏移信号610的周期的第二半段期间，偏移信
号610将经修改的占空比534增加成小于正常使用(未注入测试信号的情况下)的适当占空
比，以控制高侧开关150和低侧开关160。
以此方式，注入测试信号(偏移信号610)会导致占空比的正变化和负变化。换句话
说，在时间T3和时间T4之间，原始占空比被拉长；在时间T4和时间T5之间，原始占空比被缩
短，依此类推。
应注意，当控制信号108-1是逻辑1状态时，相应的驱动器电路110-1将高侧开关电
路150激活到接通状态，同时驱动器电路110-2将低侧开关160控制为断开状态。相反，当控
制信号108-1是逻辑零状态时，相应的驱动器电路110-1将高侧开关电路150控制为断开状
态，同时驱动器电路110-2将低侧开关电路160控制为接通状态。
在图8中进一步示出控制高侧开关150和低侧开关160的占空比的正变化和负变化
的结果。
图8是图示根据本文的实施例的相对于所产生的输出电压而产生补充AC电压和补
充AC电流的示例时序图。
图820指示输出电压190的量值随时间的改变。如所示，注入偏移信号610(或偏移
信号510)会导致输出电压190的量值变化。举例来说，如所示，使用偏移信号610修改占空比
会由于在时间T3与时间T4之间拉长占空比(图7)而诱发相对于原始输出电压190的正补充
AC电压；偏移信号610会由于在时间T4与时间T5之间缩短占空比(图7)而导致相对于原始输
出电压190的负补充AC电压。
在一个实施例中，偏移信号的振幅或量值充分低，使得占空比的变化小于+/-5％，
从而导致产生输出电压190的低性能降级。根据其他实施例，应注意，占空比的变化可小于
+/-2％。
在注入测试信号(偏移信号510)以导致扰动的情况下，电压误差偏移可以是+/-几
个LSB，例如+/-2个LSB或+/-3个LSB。
在T5之后的随后循环中，电流输出191的量值以类似方式由于所注入的偏移信号
610(或偏移信号510)而变化。
在此示例实施例中，归因于输出电容器电路120的充电和放电，输出电压190的量
值的变化导致输出电流191(通过电感器的电流)的量值的变化，这是因为负载118所消耗的
电流大体上恒定，即使输出电压190的量值改变也如此。
图810指示输出电流191的量值随时间的改变。如所示，使用偏移信号610修改占空
比会导致在时间T3与时间T4之间正补充AC电流流过电感器144，并且在时间T4与时间T5之
间负补充AC电流流过电感器144。
如先前所论述的，再次应注意，注入偏移信号510导致产生相对于输出电压190的
类似补充AC电压以及相对于输出电流191的补充AC电流。
为了导出输出电容器电路120的输出电容的值，控制器电路140在将测试信号(偏
移信号510或偏移信号610)注入到电力供应器100的相应反馈路径中的同时监视输出电流
191和输出电压190两者。在一个实施例中，控制器电路140对所测得的输出电流191进行滤
波以产生平均输出电流信号891(没有脉动电压的通过电感器144的平均电流)，如图810中
所示。
如进一步示出的，控制器电路140进一步基于所监视的输出电压信号190而测量峰
间电压VPP(测试信号诱发的补充AC电压)。控制器电路140进一步基于所监视的输出电流信
号891(表示没有脉动的输出电流191的平均值)而测量峰间电流IPP(测试信号诱发的补充AC
电流)。
根据其他实施例，控制器电路140利用所诱发的补充AC电压和所诱发的补充AC电
流来确定输出电容器电路120的相应电容。举例来说，如先前所论述的，控制器电路140获得
(经由输出电压190)表示补充AC电压的峰间电压测量值的第一值(VPP)。控制器电路140获得
(经由监视的输出电流191)表示补充AC电流的峰间电压测量值的第二值(IPP)。控制器电路
140将Ipp除以Vpp以产生与输出电容器电路120的电容的量值成比例的第三值(例如在测试
信号的基础频率下的输出电容器电路120的导纳Y)。即，导纳Y＝Ipp/Vpp。
在一个实施例中，Y～C2*Pi*fi，其中Pi＝3.14159，并且其中fi是所注入的测试信
号(例如偏移信号510或610)的基础频率。在此实例中，电容C＝Y/(2*pi*fi)。
在需要时，控制器电路140可被配置成反复地注入测试信号或改变输出电压190的
量值，以便执行对输出电容器电路120的电容的多次计算。在此实例中，控制器电路140对所
计算出的值求平均以产生指示输出电容器电路120的电容的总电容值。
图9是图示根据本文的实施例的用以产生增益调整值的函数的示例图。
在此示例实施例中，控制器电路140执行以上分析以确定输出电容器电路120的当
前电容(CNEW)。假设输出电容器电路120的原始电容是由值CORIG表示。
为了确定如何基于电容的改变来调整一个或多个增益值，控制器电路140设定x＝
CNEW/CORIG。在此实例中，x的量值捕获输出电容器电路120的电容自从上一次读数CORIG以来已
随时间改变的程度和方向。
如所示，如果与输出电容器电路120相关联的电容没有改变(即，x＝1)，那么将相
应的增益调整值A设定为单位元素或1。
作为另一示例，假设x＝CNEW/CORIG是1.5，其中输出电容器电路120的输出电容相对
于原始读数增加50％。在此实例中，控制器电路140使用图910中的f(x)或线性近似925来将
x＝1.5的值映射到增益调整值A＝1.25。
作为另一示例，假设x＝CNEW/CORIG是0.5，其中输出电容器电路120的输出电容减小
50％。在此实例中，控制器电路140使用f(x)或线性近似925来将x＝0.5的值映射到增益调
整值A＝0.75。
在一个实施例中，控制器电路140对相应的查找表进行访问，从而提供将比率x＝
CNEW/CORIG转换为对应的增益调整值的线性近似。
以此方式，控制器电路140针对一个或多个增益调整值A1、A2、A3等中的任一增益
调整值而产生增益调整值，如下文进一步论述的。
控制器电路140将增益调整值存储为电力供应器设定116。
图10是图示根据本文的实施例的示例控制器电路的更具体细节的图。
如先前所论述的，控制器电路140可被配置成跟踪与输出电容器电路120相关联的
电容。在一个实施例中，控制器电路140包括控制系数修改器132，控制系数修改器基于输出
电容器电路120的被跟踪的电容而产生电力供应器设定116。控制器电路140包括控制信号
产生器134以产生相应的控制信号108。
下文相对于图11进一步论述控制系数修改器132的附加细节。下文相对于图12进
一步论述控制信号产生器134的附加细节。
图11是图示根据本文的实施例的电力供应器设定调整电路的示例图。
以如先前所论述的方式，控制器电路140可被配置成产生包括A1、A2和A3的电力供
应器设定116。在一个实施例中，控制器电路140依据输出电容器电路120的所计算出的电容
的计算而产生电力供应器设定116以包括增益设定A1、A2和A3。Kp、Ki和Kd中的每一个的默
认值可以是1.0的值。一个或多个增益值A1、A2和A3中的任一个增益值可被调整为适应电容
的改变，使得电力供应器100更有效地操作。
如所示，控制系数修改器132使用电力供应器设定116来修改默认PID增益系数Kp、
Ki和Kd。
举例来说，在一个实施例中，基于电力供应器设定116，控制系数修改器132产生：
Kp'＝A1*Kp
Ki'＝A2*Ki
Kd'＝A3*Kd
这些一个或多个增益经调整的系数(例如Kp'、Ki'和Kd')在随后的图12中使用，以
修改由控制器电路140实施以产生输出电压190的相应PID控制器电路的行为。
图12是图示根据本文的实施例的修改PID电路的增益的示例图。
如所示，作为在PID控制器电路1310中使用默认PID系数的替代，并且因为输出电
容器电路120的电容已随时间改变，所以控制信号产生器134使用一个或多个经调整的增益
值Kp'、Ki'和Kd'来产生控制信号108。
应注意，输出电容器电路120的电容的检测到的变化不受限于调整增益值A1、A2和
A3。举例来说，根据其他实施例，与输出电容器电路120相关联的所计算出的电容测量值还
可用于调整输出电压190的动态电压转变的最大压摆率。
因此，可基于输出电容器电路120的所测得的电容来调整电力供应器100的任何合
适的控制参数。
图13是根据本文的实施例的用于实施如本文所论述的操作中的任一操作的计算
机装置的示例框图。
如先前所论述的，控制器电路140可包括计算机处理器硬件，诸如计算机系统800。
如所示，诸如本示例的控制器电路140中的计算机系统800包括：互连811，其耦合
计算机可读存储介质812，诸如非暂态类型的介质(即，任何类型的硬件存储介质)，可在其
中存储和取回数字信息；处理器813(例如计算机处理器硬件，诸如一个或多个处理器装
置)；I/O接口814；以及通信接口817。
I/O接口814提供连接性以接收反馈105、VIN等，以及产生控制信号108。
计算机可读存储介质812可以是任何硬件存储资源或装置，诸如存储器、光学存储
装置、硬盘驱动器、软盘等。在一个实施例中，计算机可读存储介质812存储由控制器应用
140-1使用以进行以下操作的指令和/或数据：计算与输出电容器电路120相关联的电容；以
及以如先前所论述的方式控制控制器电路140的设定。
通信接口817使得计算机系统800和处理器813能够在诸如网络193之类的资源上
进行通信，以从远程源取回信息并且与其他计算机通信。
如所示，使用由处理器813执行的控制器应用140-1(例如软件、固件等)对计算机
可读存储介质812进行编码。控制器应用140-1可被配置成包括用以实施如本文所论述的操
作中的任一操作的指令。
在一个实施例的操作期间，处理器813经由使用互连811来访问计算机可读存储介
质812，以便启动、运行、执行、解译或以其他方式执行存储在计算机可读存储介质812上的
控制器应用140-1中的指令。
控制器应用140-1的执行产生处理功能性，诸如处理器813中的控制器进程140-2。
换句话说，与处理器813相关联的控制器进程140-2表示在计算机系统150中的处理器813之
内或之上执行控制器应用140-1的一个或多个方面。
根据不同的实施例，应注意，计算机系统可以是被配置成控制电力供应器并且执
行如本文所描述的操作中的任一操作的微控制器装置。
现在将经由图14到图15中的流程图来论述不同资源所支持的功能性。应注意，以
下流程图中的步骤可以任何合适的次序执行。
图14是图示根据实施例的示例方法的流程图1400。应注意，相对于如上文所论述
的概念将存在一定重叠。
在处理操作1410中，控制器电路140操作电力供应器电路102以产生输出电压190。
电力供应器电路102包括输出电容器电路120以存储从电力供应器电路102的输出端口或引
脚输出的输出电压190。
在处理操作1420中，在电力供应器电路102产生输出电压190的操作期间，控制器
电路140计算输出电容器电路120的电容的量值。
举例来说，在子处理操作1430中，控制器电路140将输出电压190的量值从第一电
压斜变到第二电压。
在子处理操作1440中，在斜变期间，控制器电路140测量从电源(例如电感器144)
供应或通过电源的补充电流以将输出电压190的量值从第一电压斜变到第二电压。
在子处理操作1450中，控制器电路140利用在斜变期间从电源(电感器144)供应的
所测得的补充电流(例如ICAP)来导出输出电容器电路120的电容的量值。
图15是图示根据实施例的示例方法的流程图1500。应注意，相对于如上文所论述
的概念将存在一定重叠。
在处理操作1510中，控制器电路140操作电力供应器电路102以产生输出电压190。
电力供应器电路102包括输出电容器电路120以存储从电力供应器电路102的输出端口或引
脚输出的输出电压190。
在处理操作1520中，在电力供应器电路102产生输出电压190的操作期间，控制器
电路140开始计算输出电容器电路120的电容的量值。
举例来说，在子处理操作1530中，控制器电路140将测试信号(诸如偏移信号510、
偏移信号610等)输入到电力供应器100的反馈控制回路中。测试信号致使输出电压190相对
于在向负载118供电的输出电压190中产生的DC电压而包括补充AC电压。测试信号还诱发流
过产生输出电压190的电力供应器电路102的路径(诸如流过电感器144)的补充AC电流。
在子处理操作1540中，控制器电路140测量补充AC电压的量值。
在子处理操作1550中，控制器电路140测量补充AC电流的量值。
在子处理操作1560中，控制器电路140将补充AC电流除以补充AC电压以产生与输
出电容器电路120的电容的量值成比例的第三值。
应再次注意，本文的技术良好地适于电力供应器应用以及与电力供应器100相关
联的输出电容器电路120的输出电容的计算中。然而应注意，本文的实施例不限于用于此类
应用中，并且本文所论述的技术还良好地适于其他应用。
基于本文陈述的描述，已经陈述众多具体细节以提供对请求保护的主题的透彻理
解。然而，所属领域技术人员将理解，可以在没有这些特定细节的情况下实践请求保护的主
题。在其他实例中，未详细描述所属领域技术人员已知的方法、设备、系统等，以便不混淆请
求保护的主题。已经在对存储于计算系统存储器(诸如计算机存储器)内的数据位或二进制
数字信号的操作的算法或符号表示方面呈现了详细描述的一些部分。这些算法描述或表示
是由数据处理领域中的普通技术人员使用以向所属领域其他技术人员传达其工作实质的
技术的示例。如本文并且一般地描述的算法被视为导致期望结果的操作或类似处理的自一
致序列。在此上下文中，操作或处理涉及对物理量的物理操纵。通常地但不必地，此类量可
呈能够存储、传递、组合、比较或以其他方式操纵的电信号或磁信号的形式。主要出于通用
的原因，有时将此类信号称为位、数据、值、要素、符号、字符、项、数目、数字等是便利的。然
而，应理解，所有这些和类似项将与适当的物理量相关联并且仅是便利的标记。如从以下论
述明白的，除非另有具体规定，否则应了解，贯穿本说明书，利用诸如“处理”、“计算”、“推
算”、“确定”之类的术语的论述是指计算平台(诸如计算机或类似电子计算装置)的动作或
过程，计算平台操纵或变换在存储器、寄存器或计算平台的其他信息存储装置、传输装置或
显示装置内表示为物理电子量或磁量的数据。
虽然已经参考本发明的优选实施例特别地示出和描述了本发明，但所属领域技术
人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本申请的精神和范围的情况下，可在其中做
出形式和细节上的各种改变。这样的变化旨在被本申请的范围所覆盖。因此，对本申请实施
例的前述描述不旨在是限制性的。相反，在以下权利要求中呈现对本发明的任何限制。