阅读说明：本技术 电源转换器稳定控制的方法和装置 (Method and device for stably controlling power converter ) 是由 阿米尔·巴巴扎德 克里斯·M·杨 于 2019-12-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了电源转换器稳定控制的方法和装置。该装置和相关方法关联开关信号的频率调制。经调制后,可在保持预定N个周期数上平均频率恒定的同时实现快速瞬态响应。在一例证中,量子电荷调制器可包含补偿处理器,后者经配置后可以通过执行操作以响应瞬态,保持N个周期上平均开关频率,来补偿误差信号和生成补偿信号。补偿信号可以是真实相偏差△T<Sub>SW</Sub>的函数,该真实相偏差为瞬态前具有循环周期T<Sub>SW</Sub>的稳定脉冲模制信号与瞬态后具有循环周期T<Sub>SW_M</Sub>的测得脉冲模制信号之差。可以应用遗忘因子,来计算相偏差。量子电荷调制器可提供针对功率级组件变更的无补偿、稳定和高性能响应。(In one example, a quantum charge modulator may include a compensation processor configured to compensate an error signal and generate a compensation signal by performing an operation to maintain an average switching frequency over N cycles in response to a transient, the compensation signal may be a true phase deviation △ T SW Has a cycle period T before the transient SW Has a cycle period T after the transient state and a stable pulse molding signal SW_M The difference between the measured pulse molding signals. A forgetting factor can be applied to calculate the phase deviation. Quantum charge modulationThe device can provide uncompensated, stable, and high performance response to power stage component changes.)

电源转换器稳定控制的方法和装置

技术领域

各类实施一般涉及电源转换器。

背景技术

电子设备以各式各样的方式接收电力。例如，消费电子设备可以从壁式插座(例如：主电源)或者各类便携式来源(例如：蓄电池、可再生能源、发电机)处接收电力。由蓄电池供电的设备具有取决于蓄电池容量和平均电流消耗的运行时间。蓄电池供电设备的制造商会努力争取降低其产品的平均蓄电池电流，以便提供蓄电池更换或充电操作之间更长的设备使用时间。在某些示例中，主电源供电设备的制造商会努力争取提高其产品的电源效率，以便尽量减小热负载和/或尽量增加消耗电力的每瓦特性能。

在某些电子设备中，输入供电电压(例如:蓄电池输入、整流主电源供电、中间直流电源)可经由各类电压转换电路转换成不同的电压。作为电压转换电路的开关模式电源因其高效率而备受青睐，从而经常被应用于各类电子设备。

开关模式电源应用开关设备转换电压，后者在打开时电阻极低，在关断时电阻极高。开关模式电源可在一段时间内给输出电感充电，且可在后续时间段内释放部分或全部电感能量。输出能量可传送至输出电容器库，后者可提供过滤以生成直流输出电压。在降压衍生开关模式电源中，稳定状态的输出电压近似为输入电压乘以占空比，占空比为直驶开关的持续接通时间除以直驶开关一个开关循环的总计接通和关断时间。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电源转换器稳定控制的方法和装置，以改善现有技术中的一个或多个问题。

本发明的一个方面在于提出一种装置，包括：

一反馈误差补偿器，配置可以响应关联数字反馈系统受控电路参数的误差信号，生成第一补偿信号；

一补偿处理器，配置通过响应瞬态执行操作，在预定N个周期上保持平均开关频率，从而补偿误差信号并生成第二补偿信号；其中的第二补偿信号是计算相偏差Δ_calc的函数，计算相偏差Δ_calc是真实相偏差ΔT_SW的函数，该真实相偏差为瞬态前具有循环周期T_SW的稳定脉冲模制信号与瞬态后具有循环周期T_{SW_M}的测得脉冲模制信号之差；以及

一组合模块，配置组合第一补偿信号和第二补偿信号，从而生成由数字反馈系统接收的控制信号；其中，数字反馈系统输出的测得脉冲模制信号的周期响应生成的控制信号。

其中，操作包括：

(f)决定真实相偏差ΔT_SW；

(g)如果ΔT_SW小于等于预定阈值THR1，则更新Δ_calc＝0；且

(h)如果ΔT_SW大于THR1，则对于第一预定周期数NC1，通过添加ΔT_SW，更新每一周期中的Δ_calc。

其中，操作进一步包括：

(i)如果在第一预定周期数NC1之后，ΔT_SW大于THR1，则对于第二预定周期数NC2，通过乘以用户预定遗忘因子，更新每一周期中的Δ_calc；以及

(j)如果在NC1个周期之后，ΔT_SW小于等于THR1，则重复NC1周期的操作(a)-(d)。

其中，第二预定周期数NC2进一步包括多个子周期，而在其中的每一个子周期中，补偿处理器配置可以更新Δ_calc，以关联相应的遗忘因子。

其中，操作进一步包括：

(f)如果在预定周期数NC2之后，Δ_calc的绝对值大于THR1，则对于第三预定周期数NC3，更新Δ_calc＝0；以及

(g)如果在NC2个周期之后，Δ_calc的绝对值小于等于THR1，则重复NC1周期的操作(a)-(d)。

其中，补偿处理器进一步包括：

一误差计算电路，配置可以响应误差信号、具有循环周期T_SW的稳定脉冲调制信号、具有循环周期T_{SW_M}的测得脉冲调制信号，计算Δ_calc。

其中，误差计算电路进一步配置可以响应用户预定遗忘因子，计算Δ_calc。

其中，相偏差ΔT_SW＝∑Δ_i.Δ_i＝Δ_i-1+(T_SW-T_{SW_Mi}),其中i是瞬态后测得脉冲调制信号的第i个脉冲，i＝1,2,…N。

其中，补偿处理器进一步包括一快速增益路径电路，配置可以接收误差信号并生成放大电压误差信号。

其中，快速增益路径电路进一步包括配置可以过滤误差信号的低通滤波器以及配置可以放大过滤误差信号的放大电路。

其中，放大电路进一步包括第一选择电路，配置可以启动或禁用快速增益路径电路。

其中，放大电路进一步包括一放大器，配置可以在电压误差信号为正时应用第一增益值放大过滤误差信号，在电压误差信号为负时应用第二增益值放大电压误差信号。

其中，第一增益值不同于第二增益值。

本发明的另一个方面在于提出一种量子电荷调制器的配置方法，包括：

对关联数字反馈系统受控电路参数的误差信号作出响应，通过反馈误差补偿器生成第一补偿信号；

通过执行操作以响应瞬态，在预定N个周期上保持平均开关频率，从而经由补偿处理器，生成第二补偿信号，补偿误差信号；和

组合第一补偿信号和第二补偿信号，从而生成由数字反馈系统接收的控制信号；其中，数字反馈系统输出的测得脉冲模制信号的周期响应生成的控制信号。

其中，第二补偿信号是计算相偏差Δ_calc的函数，计算相偏差Δ_calc是真实相偏差ΔT_SW的函数，该真实相偏差为瞬态前具有循环周期T_SW的稳定脉冲模制信号与瞬态后具有循环周期T_{SW_M}的测得脉冲模制信号之差。

其中，执行操作进一步包括：

(a)决定真实相偏差ΔT_SW；

(b)如果ΔT_SW小于等于预定阈值THR1，则更新Δ_calc＝0；和

(c)如果ΔT_SW大于THR1，则对于第一预定周期数NC1，通过添加ΔT_SW更新Δ_calc。

其中，执行操作进一步包括：

(d)如果在第一预定周期数NC1之后，ΔT_SW大于THR1，则对于第二预定周期数NC2，可通过乘以用户预定遗忘因子来更新Δ_calc；以及

(e)如果在第一预定周期数NC1之后，ΔT_SW小于等于THR1，则重复NC1周期的操作(a)-(d)。

其中，当第二预定周期数NC2进一步包括多个子周期时，在多个子周期的每一个中，通过补偿处理器更新Δ_calc，以关联相应的遗忘因子。

其中，操作执行进一步包括：

(f)如果在NC2个周期后，Δ_calc的绝对值大于THR1，则对于第三预定周期数NC3，更新Δ_calc＝0；以及

(g)如果在NC2个周期后，Δ_calc的绝对值小于等于THR1，则重复NC1周期的操作(a)-(d)。

其中，补偿处理器包括误差计算电路，经配置后可以响应误差信号、具有循环周期T_SW的稳定脉冲调制信号、具有循环周期T_{SW_M}的测得脉冲调制信号，计算Δ_calc。

其中，相偏差ΔT_SW＝∑Δ_i.Δ_i＝Δ_i-1+(T_SW-T_{SW_Mi}),其中i是瞬态后测得脉冲调制信号的第i个脉冲，i＝1,2,…N。

阅读以下详细说明的实施例并参照各种附图，本发明的这些特点和优势对于本领域的技术人员来说，无疑将显而易见。

附图说明

图1描绘了经典型量子电荷调制器补偿的电源转换器，该调制器经配置后可响应输出瞬态，作出动态补偿。

图2描绘了电源转换器中的典型量子电荷调制器。

图3描绘了量子电荷调制器中的典型放大电路。

图4A描绘了对单个周期中负载变化作出响应的开关脉冲的典型行为。

图4B描绘了对N个周期中负载变化作出响应的开关脉冲的典型行为。

图5A描绘了对升高负载瞬态作出响应的电压恢复时间的典型模拟结果。

图5B描绘了对下降负载瞬态作出响应的电压恢复时间的典型模拟结果。

图6描绘了真实开关脉冲和理想开关脉冲之间偏差典型计算方法的流程图。

各类附图中的类似参考符号指示类似元件。

具体实施方式

装置和相关方法涉及调制开关信号的频率，后者可实现快速瞬态响应，同时在预定数量N个周期上保持平均频率恒定不变。在一例证中，量子电荷调制器可包含一补偿处理器，后者经配置后可补偿误差信号并通过执行操作以生成补偿信号，从而对瞬态做出响应，维持N个周期上的平均开关频率。补偿信号可以是实相偏差ΔT_SW的函数，该偏差为具有瞬态前循环周期T_SW的稳定脉冲调制信号与具有瞬态后循环周期T_{SW_M}的测得脉冲调制信号之差。可以应用遗忘因子来计算相偏差。量子电荷调制器可提供针对功率级组件变更的无补偿、稳定和高性能响应。

各类实施可实现一项或多项优势。例如，量子电荷调制器可使电源转换器具有广泛系列操作中稳定且强健的性能。量子电荷调制器还可使电源转换器作出快速瞬态响应，抑制负载扰动，例如：针对用户作出的功率级组件变更或者因老化和温度变化造成的无意变更。某些实施可以通过在计算并补偿误差时应用遗忘因子来提供简单且划算的电源，例如：数字反馈系统(例如：开关模式电源)的输出电压错误。误差补偿路径电路具有一误差计算电路和一误差补偿器，可使电源转换器变得易于使用和方便调谐。在某些实施中，遗忘因子可以有利加速瞬态校正。在某些实施中，量子电荷调制器还可响应负载电流中的负载瞬态(例如：阶跃变化)，尽量减小过冲、下冲和/或振铃。某些实施可经由量子电荷调制，通过减小芯片上面积和功耗，来提供低成本和易于设计的电源。在某些实施中，带量子电荷调制器的电源可具有更高的控制回路带宽。在某些实施中，电源控制器反馈系统可具有对瞬态足够快的响应，同时应用量子电荷调制方法，保持稳定(例如：无振荡)。设计和补偿过程因而可得以实现有利的简化。

在所附附图和以下说明中陈述了各类实施的详情。其他特性和优势可通过说明、附图以及要求得以明确了解。

为便于理解，本文件结构组织如下。第一步，参考图1，简要介绍：经典型量子电荷调制器补偿的电源转换器，该调制器经配置后可响应输出瞬态，作出动态补偿。第二步，参考图2-4B，讨论转向举例说明量子电荷调制器结构的典型实施，以及理想开关脉冲和真实开关脉冲之间偏差的定义。参考图5A-5B，呈现进一步的解释性讨论和实验数据，以解释通过执行量子电荷调制器实现的瞬态响应改进。最后，参考图6，呈现进一步的解释性讨论，以解释真实开关脉冲和理想开关脉冲之间偏差的计算方法。

图1描绘了：经典型量子电荷调制器补偿的电源转换器，该调制器经配置后可响应输出瞬态，作出动态补偿。在此描绘示例中，系统100包含电动负载系统105。电动负载系统105包含一个或多个交错电源110，后者在电脑105中得到执行，供应一个或多个负载115。在某些示例中，可规定负载115在带有限电压扰动输入电压下运行。电源110包含电源转换器120。电源转换器120调整供应至负载115的电流或电压。电源转换器120经配置后，可动态调制开关信号的频率，以实现快速瞬态响应，同时保持预定数量N个周期上平均频率恒定不变。

更具体地说，电源转换器120包含一个数字脉冲宽度调制器(DPWM)125，后者可以控制至相关电源开关的输入，并减小输出电容。在一例证中，DPWM 125可接收恒定的接通时间信号T_on并生成一个或多个脉冲调制信号(例如：PWM1、PWM2、PWM3)，且具有f_sw频率下指令占空比。电源转换器120还包含与DPWM 125串行连接的功率级130。功率级130从DPWM 125处接收一个或多个时钟信号。在某些实施中，功率级130可包含许多电源开关。功率级向负载电路135提供电力。负载电路具有输出电压信号(V_out)140。

电源转换器120还包含减法节点145。减法节点145接收输出电压信号(V_out)140和参考电压信号150。减法节点145从参考电压信号150处减去输出电压信号140，并生成误差电压信号(V_err)155a。在某些实施中，参考电压信号150可保持恒定。在另外一些实施中，可对参考电压信号150作出调节。由模数转换器(ADC)160接收误差电压信号(V_err)155a。ADC160将误差电压信号(V_err)155a转换为数字误差电压信号155b，并将数字误差电压信号发送至量子电荷调制器(QCM)165。QCM 165生成控制信号165b，并对负载瞬态作出响应，以控制DPWM 125。在各类实施中，QCM 165可通过常规线性时不变(LTI)(例如：比例积分器(PI))、比例积分微分(PID)补偿器模块调制补偿信号输出，例如：作为瞬态后测得周期和瞬态前稳定状态运行周期之差的函数。通过选择性地在特定预定运行条件下应用遗忘因子，可保持电源转换器120预定N个周期上平均频率恒定不变。

在该描绘示例中，电源转换器120还包含振荡器170。电源转换器120是一个数字控制电源转换器，而振荡器170可以是数字电压控制振荡器(VCO)。VCO 170可以在恒定接通时间(COT)控制中起到计数器的作用。VCO 170从QCM 165处接收补偿信号，并调制脉冲宽度调制信号的频率。在该描绘示例中，VCO应用具有时钟频率F_clk的数字计数器。

在该描绘示例中，电源转换器120还包含交错管理块175。交错管理块175管理并分裂脉冲宽度调制信号的频率。例如，交错管理块175将第一个脉冲规定为第一相，将第二个脉冲规定为第二相。交错管理块175将分裂频率发送至DPWM 125。

量子电荷调制器165、数字VCO 170和交错管理块175可作为(例如)恒定接通时间控制得以运行。在某些实施中，量子电荷调制器165可应用于按可变开关频率运行的系统。在某些实施中，可以应用量子电荷调制器165，针对在恒定频率控制下运行的系统，进一步增强瞬态响应。在某些实施中，电动负载系统105可包含(在举例来说而不是作出限制的情况下)一个服务器、数个闭环速度控制电机。

图2描绘了电源转换器中的典型量子电荷调制器。在该描绘示例中，量子电荷调制器165包含缓慢路径电路205。缓慢路径电路205包含一反馈误差补偿器210。在某些实施中，反馈误差补偿器可包含比例积分器(PI)响应。反馈误差补偿器210从ADC 160处接收数字误差电压信号155b。在该描绘示例中，反馈误差补偿器210可(例如)获得积分增益，以响应瞬态，驱使稳定态反馈误差变为零。反馈误差补偿器210生成第一个补偿信号215。

量子电荷调制器165还包含快速增益路径电路220。缓慢路径电路205确保输出随时间推移调整至直流设定点，而快速路径电路220确保输出针对快速瞬态调整至直流设定点。快速增益路径电路220从ADC 160处接收数字误差电压信号155b。在该描绘示例中，快速增益路径电路220包含低通滤波器(LPF)225。低通滤波器225用于清除数字误差电压信号155b产生的噪音。快速增益路径电路220还包含放大电路230。放大电路230通过增益放大清除噪音的数字误差电压信号155c，并生成放大误差信号235。参照图3，进一步详尽说明快速增益路径电路220中放大电路的一个示例。

量子电荷调制器165还包含一误差补偿路径电路240。误差补偿路径电路240包含一误差计算电路245。误差计算电路245接收数字误差电压信号155b、瞬态后真实开关信号T_{SW_M}(例如：负载瞬态)、瞬态前理想开关信号T_SW(例如：处于稳定状态)和数个N相。数字误差电压信号155b量度输出电压信号140相对于参考电压信号150(例如：直流设定点)的偏差。在某些实施中，误差计算电路245可被设计成具有第一预定计算阈值Thr。误差计算电路245仅在误差大于计算阈值的情况下计算误差。在某些实施中，误差计算电路245还可被设计成接收遗忘因子FF。遗忘因子FF可以是预定的用户定义数值(例如：60％)。遗忘因子可经忽略误差的某一部分来有利地加速补偿。在某些实施中，可基于误差，对遗忘因子作适应性调节。参照图4A和4B，进一步详细说明计算误差的示例。参照图6，进一步详细说明应用遗忘因子计算误差的示例。

误差补偿路径电路240还包含一误差补偿器250。误差补偿器250生成具有调制斜率的欠补偿信号255，以改变开关信号的频率，对计算得到的误差予以补偿。

量子电荷调制器165还包含第一求和节点260。第一求和节点260接收放大误差信号235和欠补偿信号255，并输出第二补偿信号265。量子电荷调制器165还包含第二求和节点270。第二求和节点270接收第一补偿信号215和第二补偿信号265，以输出控制信号165b。在某些实施中，第一求和节点260和第二求和节点270可进行组合。VCO 170接收控制信号165b。例如，控制信号165b可调制成具有第二斜率m1，它不同于稳定态信号的第一斜率m。然后调制开关信号的频率。在稳定状态下，放大误差信号235和欠补偿信号255均为0。第二求和节点270生成的控制信号165b等于第一补偿信号215(例如：-V_ID/T_SW*N_ph)。发生跃迁时，如果误差补偿路径电路240未激活，则第一补偿信号215和放大误差信号235将生成等于(-V_ID/T_{SW_m}*N_ph)的控制信号(例如：控制信号165b)。如果激活误差补偿路径电路240，则它可以通过添加欠补偿信号255来调制控制信号165b。欠补偿信号255可以是(-V_ID/T_{SW_m}*N_ph+V_ID/(T_{SW_m}+△)*N_ph)，且第一补偿信号215和放大误差信号235之和可为V_ID/T_{SW_m}*N_ph。

图3描绘了量子电荷调制器中的典型放大电路。放大电路230包含比较器305。比较器305从LPF 225处接收消除噪音的数字误差电压信号155c。比较器305将消除噪音的数字误差电压信号155c与第二预定阈值作比较。在某些实施中，第二预定阈值可能等于误差计算电路245的第一预定阈值Thr。在另一些实施中，第二预定阈值可能不同于误差计算电路245的第一预定阈值Thr。放大电路230仅在误差绝对值大于阈值时放大消除噪音的数字误差电压信号155c。在某些实施中，阈值可包含一预定正阈值和一预定负阈值。当误差为正时，比较器305可将误差与正阈值作比较。当误差为负时，比较器305可将误差与负阈值作比较。在某些实施中，正阈值和负阈值具有不同的绝对值。

放大电路230还包含启动块310。可对启动块310予以控制，响应用户命令信号En_G，启动或禁用放大电路230。在该描绘示例中，启动块310是一启动放大器。用户命令信号En_G包含0或1。当用户想要启动放大电路230时，用户可输入1以启动块310。当用户想要禁用放大电路230时，用户可输入0以启动块310。通过0或1放大消除噪音的数字误差电压信号155c。在某些实施中，当特定情况下需要应用标准补偿方法时，用户可禁用快速增益路径电路220。例如：故障排除和/或系统特性描述。在该描绘示例中，启动块310布置在比较器305和增益放大器315之间。增益放大器315通过增益放大误差。在某些实施中，增益放大器315可具有不同的增益，以放大不同的误差值。在该描绘示例中，增益放大器315可具有第一增益值320和第二增益值325。由双输入复用器330接收第一增益值320和第二增益值325。复用器330选择应用于增益放大器315的的增益值。由误差符号控制该选择。在该描绘示例中，放大电路230还包含符号块335。符号块与比较器305相连，以识别误差符号。当误差为正时，符号块335可控制复用器330，以选择第一增益值320。当误差为负时，符号块335可控制复用器，以选择第二增益值325。增益放大器315应用所选增益值放大误差，并生成放大器误差信号235。在某些实施中，第一增益值320可能不同于第二增益值325。

图4A描绘了对一个周期中负载变化作出响应的开关脉冲的典型行为。在该描绘示例中，当发生负载瞬态时，理想脉冲宽度调制信号Ideal_PWM改变其脉冲频率。Ideal_PWM信号具有稳定脉冲周期T_SW。真实电源开关信号PWM具有与Ideal_PWM相同的相和频率关系。当负载提高时，需要输送更多的电力至负载。当误差补偿器250发现误差时，真实的电源开关信号PWM可提高其频率。例如，Ideal_PWM信号的第一脉冲P₁可被移动至左侧，具有第一周期T_{SW_M1}。例如，移动第一脉冲P₁，使之具有相对理想脉冲宽度调制信号的第一正偏差△₁，T_SW-T_{SW_M1}＝△₁。假设在一个周期过后电力充足，则误差补偿器250会移动第二个脉冲P₂，以补偿第一偏差△₁。更具体一点说，误差补偿器250将第二脉冲P₂向右移动，通过第一负偏差△₁产生第二周期T_{SW_M2}，以保持平均稳定。T_{SW_M2}＝T_SW+△₁。平均脉冲频率保持恒定。

图4B描绘了对N个周期中负载变化作出响应的开关脉冲的典型行为。在该描绘示例中，当出现大负载瞬态时，理想脉冲宽度调制信号会改变其脉冲频率。因存在大负载瞬态，单个周期不足以完成降落。理想脉冲宽度调制信号具有稳定的脉冲周期T_SW。当负载提高时，需要输送更多的电力至负载。当补偿电路发现误差时，理想脉冲宽度调制信号可提高其频率。例如，理想脉冲宽度调制信号可被移动至左侧，通过第一脉冲P₁产生第一周期T_{SW_M1}。移动第一脉冲P₁，使之具有相对理想脉冲宽度调制信号的第一正偏差△₁。△₁＝T_SW-T_{SW_M1}。假设提供给负载的电力仍不足，则补偿电路会移动第二个脉冲P₂至左侧，通过第二脉冲P₂产生第二周期T_{SW_M2}。移动第二脉冲P₂，产生相对于理想脉冲宽度调制信号的第二偏差△₂。△₂＝2*T_SW-T_{SW_M1}-T_{SW_M2}＝(T_SW-T_{SW_M1})+(T_SW-T_{SW_M2})＝△₁+(T_SW-T_{SW_M2})。类似地，△₃＝3*T_SW-T_{SW_M1}-T_{SW_M2}-T_{SW_M3}＝(T_SW-T_{SW_M1})+(T_SW-T_{SW_M2})+(T_SW-T_{SW_M3})＝△₂+(T_SW-T_{SW_M3})。对于第i个脉冲P_i,△_i＝△_i-1+(T_SW-T_{SW_Mi})。i是瞬态之后第i个开关调制脉冲，i＝1,2,…N。在N个周期中，总计真实相偏差△T_SW＝∑△_i。

为使系统稳定，误差补偿器250需要基本上促使∑T_{SW_Mn}/N＝T_SW或者驱使△_n＝0，以使系统在N个周期中保持稳定。

图5A描绘了对升高负载瞬态作出响应的电压恢复时间的典型模拟结果。作为对快速上升(例如：负载具有200A电流提升)作出的响应，电源电压会降落，直至电源调整反馈回路将电压带回编程值。在该模拟中，如仅使用缓慢路径电路205，则较之同时使用缓慢路径电路205和快速增益路径电路220，要花费多得多的时间(带振荡振铃)才能使电压降落到编程值。在本示例中，通过QCM执行的电源极大地避免了过冲、下冲和振铃。

图5B描绘了对升高负载瞬态作出响应的电压恢复时间的典型模拟结果。作为对快速下降(例如：负载具有200A电流下降)作出的响应，电源电压会升高，直至电源调整反馈回路将电压带回编程值。在该模拟中，如仅使用缓慢路径电路205，则较之同时使用缓慢路径电路205和快速增益路径电路220，要花费多得多的时间(带振荡振铃)才能使电压降落到编程值。通过同时应用缓慢路径电路205和快速增益路径电路220，电压会在较短时间内降落。

出现负载瞬态时，量子电荷调制器165可有利地减少恢复时间。在本示例中，通过QCM执行的电源极大地避免了过冲、下冲和/或振铃。

图6描绘了用于计算真实开关脉冲和理想开关脉冲之间偏差的典型方法的流程图。方法600在605处包含控制逻辑，用于决定脉冲总偏差△T_SW(例如：∣T_SW-T_{SW_M}∣)是否小于用户预定的第一阈值THR1。脉冲总偏差△T_SW是理想开关信号T_SW和负载瞬态之后测得开关信号T_{SW_M}之间的脉冲偏差。

如果△T_SW小于THR1，则在610处，控制逻辑计算得出偏差△_calc＝0。如果△T_SW不小于THR1，则在615处，控制逻辑引入第一个变量I，且给予该变量初始值i＝0。

在620处，控制逻辑更新△_calc＝△_calc+△T_SW.△T_SW＝∑△_i.△_i＝△_i-1+(T_SW-T_{SW_Mi}),i是瞬态后第i个开关调制脉冲，i＝1,2,…N。在625处，控制逻辑决定i是否等于第一个用户定义周期数NC1。如果它不等于NC1，则在630处，控制逻辑递增i，并环回620。

如果它等于NC1，则在635处，控制逻辑决定△_calc的绝对值是否大于THR1。如果△_calc的绝对值大于THR1，则在640处，控制逻辑引入第二个变量j，且给予该变量初始值j＝0。在645处，控制逻辑通过应用遗忘因子FF(例如：20％)更新△_calc，△_calc＝△_calc*FF+△T_SW。

在650处，控制逻辑决定第二个变量j是否等于第二个用户定义周期数NC2。如果它不等于NC2，则在655处，控制逻辑递增j，并环回645。如果它等于NC2，则在660处，控制逻辑决定△_calc的绝对值是否大于THR1。

如果635处或者660之后△_calc的绝对值不大于THR1，则在665处，控制逻辑引入第三个变量k，且给予该变量初始值k＝0。在670处，控制逻辑更新△_calc＝0。在675处，控制逻辑决定第三个变量k是否等于第三个用户定义周期数NC3。如果第三个变量k不等于NC3，则在680处，控制逻辑会递增k，并环回670。如果第三个变量k等于NC3，则控制逻辑环回605。

如果660之后△_calc的绝对值大于THR1，则控制逻辑环回605。

在某些实施方式中，第二个预定周期数NC2可包含数个子周期。每一子周期可采用一不同的FF。在某些实施中，可基于偏差△T_SW对FF作适应性调节。用户可以建立查找表以显示具有不同偏差△T_SW的FF建议值。

尽管已参照这些图片说明了各类实施，其他实施方式仍然可行。例如，量子电荷调制器165和相应方法可应用于任何数字反馈系统。PID控制广泛应用于工业过程控制，其方法可应用于几乎所有此类用途。该示例是调整电源输出电压，但它也可以应用于(例如)电机速度控制，以调整电机速度至一个或多个参考值。在举例来说而不是作出限制的情况下，它还可应用于数字反馈控制系统，如温度控制、扭矩控制、质量或体积流量控制。在某些实施中，提议控制方法可应用于在可变开关频率(例如：恒定接通时间)控制下运行的系统。提议控制方法可应用于恒定频率控制。例如，用户可选择启动或禁用计算期间遗忘因子的应用。在某些实施中，当应用遗忘因子进行计算时，可以将该计算划分为几个阶段。每一阶段可采用一个不同的遗忘因子。在某些实施中，可以建立查找表，包含计算得出误差和建议遗忘因子之间关系的相关信息。例如，当误差较大时，可选择一个小的遗忘因子。

实施方式的某些方面可以作为电脑系统予以执行。例如，各类执行可包含数字和/或模拟电路、电脑硬件、固件、软件或其组合。可以在电脑程序产品中执行装置元件，具体体现于信息载体中，例如在机器可读的存储设备中由可编程处理器予以执行；且可由可编程处理器执行其方法，实施程序指令，以通过运行输入数据和生成一输出来执行各类实施的功能。可以在一个或多个电脑程序中有利执行某些实施方式，此类程序在可编程系统上可执行，而此类可编程系统包含至少一个经耦合后接收数据及指令，并发送数据及指令至数据存储系统的可编程处理器，包含至少一台输入设备和/或一台输出设备。电脑程序为一组指令，可直接或间接应用于电脑，以执行特定活动或带来特定结果。可以用任何编程语言形式编写电脑程序，包括编译或翻译语言，且可以按任何形式予以部署，包括作为独立程序和作为适合于计算环境使用的模块、组件、子程序或其他单元。

在举例来说而不是作出限制的情况下，执行程序指令的合适处理器包含通用和特殊目的微处理器两者，而该类微处理器可包含任何类型电脑的单个处理器或多重处理器之一。通常情况下，处理器从只读存储器或随机存取存储器或者同时两者处接收指令和数据。电脑的基本元件为执行指令的一个处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器。

在各类实施中，电脑系统可包含非暂时存储器。存储器可接入一个或多个处理器，后者经配置后，可以存储数据和电脑可读指令，包括处理器可执行程序指令。一个或多个处理器可存取数据和电脑可读指令。处理器可执行程序指令在经一个或多个处理器执行时，可导致此类处理器执行各类操作。

在各类实施中，电脑系统可包含物联网(IoT)设备。物联网设备可包含嵌入电子元件、软件、传感器、执行器的物件，以及启动此类物件以收集并交换数据的网络连接。通过发送数据通过接口进入另一设备，物联网设备可以与有线和无线设备结合使用。物联网设备可以收集有用数据，然后在其他设备之间自主流动数据。

可以应用电路实施各类模块示例，包括各类电子硬件。在举例来说而不是作出限制的情况下，硬件可包括晶体管、电阻器、电容器、开关、集成电路和/或其他模块。在各类示例中，模块可包含模拟和/或数字逻辑、离散组件，以及于硅衬底上制作，包含各类集成电路(例如：FPGA、ASIC)的轨迹线和/或存储电路。在某些实施中，模块可涉及预编程指令的执行和/或处理器执行的软件。例如，各类模块可同时涉及硬件和软件。

在一典型方面，装置包含反馈误差补偿器，后者经配置后可以响应与数字反馈系统受控电路参数相关联的误差信号，生成第一补偿信号。装置还包含补偿处理器，后者经配置后可通过执行操作以响应瞬态来保持预定N个周期上的平均开关频率，从而补偿误差信号并生成第二补偿信号。第二补偿信号是计算相偏差△_calc的函数，而计算相偏差△_calc是真实相偏差△T_SW的函数，该偏差为瞬态前具有循环周期T_SW的稳定脉冲模制信号与瞬态后具有循环周期T_{SW_M}的测得脉冲模制信号之差。该装置还包含一组合模块，经配置后可以组合第一补偿信号和第二补偿信号，从而生成由数字反馈系统接收的控制信号。数字反馈系统输出的测得脉冲模制信号的周期响应生成的控制信号。

在某些实施中，操作可包含(a)决定真实相偏差△T_SW，(b)如果△T_SW小于等于预定阈值THR1，则更新△_calc＝0，以及(c)如果△T_SW大于THR1，则对于第一预定周期数NC1，通过添加△T_SW，更新每一周期中的△_calc。

在某些实施中，操作可包含(d)如果在第一预定周期数NC1之后，△T_SW大于THR1，则对于第二预定周期数NC2，通过乘以用户预定遗忘因子，在每一周期中更新△_calc，以及(e)如果在NC1周期之后，△T_SW小于等于预定阈值THR1，则对于NC1周期重复操作(a)-(d)。

在某些实施中，第二预定周期数NC2还可包含多个子周期。在这些子周期的每一个中，补偿处理器经配置后可更新△_calc，使之关联相应的遗忘因子。在某些实施中，相偏差△T_SW＝∑△_i.△_i＝△_i-1+(T_SW-T_{SW_Mi}),i是瞬态后测得脉冲调制信号的第i个脉冲，i＝1,2,…N。

在某些实施中，操作还可包含(f)如果在预定周期数NC2之后，△_calc的绝对值大于THR1，则对于第三预定周期数NC3，更新△_calc＝0，以及(g)如果△_calc的绝对值小于等于NC2周期后THR1，则对于NC1周期重复操作(a)-(d)。

在某些实施中，补偿处理器可包含一误差计算电路，后者经配置后，可以响应误差信号、具有循环周期T_SW的稳定脉冲调制信号、具有循环周期T_{SW_M}的测得脉冲调制信号，计算△_calc。在某些实施中，误差计算电路经配置后还可响应用户预定遗忘因子，计算△_calc。补偿处理器还可包含误差补偿器，后者经配置后可以补偿△_calc。补偿处理器还可包含快速增益路径电路，后者经配置后可以接收误差信号并生成放大电压误差信号。该快速增益路径电路可包含经配置后过滤误差信号的低通滤波器和经配置后放大过滤误差信号的放大电路。放大电路还可包含第一选择电路，后者经配置后可启动或禁用快速增益路径电路。放大电路还可包含一放大器，经配置后，当电压误差信号为正时，可以应用第一增益值放大过滤误差信号；当电压误差信号为负时，可以应用第二增益值放大电压误差信号。第一增益值可能不同于第二增益值。

在另一典型方面，量子电荷调制器的配置方法包括响应关联数字反馈系统受控电路参数的误差信号，通过反馈误差补偿器，生成第一补偿信号。该方法还包含通过补偿处理器生成第二补偿信号，以通过执行操作补偿误差信号，从而响应瞬态，在预定N个周期上保持平均开关频率。该方法还包含组合第一补偿信号和第二补偿信号，以生成由数字反馈系统接收的控制信号。数字反馈系统输出的测得脉冲模制信号的周期响应生成的控制信号。第二补偿信号是计算相偏差△_calc的函数，而计算相偏差△_calc是真实相偏差△T_SW的函数，该真实相偏差为瞬态前具有循环周期T_SW的稳定脉冲模制信号与瞬态后具有循环周期T_{SW_M}的测得脉冲模制信号之差。

在某些实施中，操作执行还可包括(a)决定真实的相偏差△T_SW，(b)如果△T_SW小于等于预定阈值THR1，则更新△_calc＝0，以及(c)如果△T_SW大于THR1，则对于第一预定周期数NC1，通过添加△T_SW更新△_calc。

在某些实施中，操作执行还可包括(d)如果在第一预定周期数NC1之后，△T_SW大于THR1，则对于第二预定周期数NC2，通过乘以用户预定的遗忘因子，更新△_calc。以及(e)如果在第一预定周期数NC1之后，△T_SW小于等于THR1，则重复NC1周期的操作(a)-(d)。在某些实施中，第二预定周期数NC2还可包括多个子周期；在该多个子周期的每一个中，可以应用补偿处理器更新△_calc，以关联相应的遗忘因子。

在某些实施中，操作执行还可包括(f)如果在NC2个周期后，△_calc的绝对值大于THR1，则对于第三预定周期数NC3，更新△_calc＝0，以及(g)如果在NC2个周期后，△_calc的绝对值小于等于THR1，则对于NC1周期，重复操作(a)-(d)。

在某些实施中，相偏差△T_SW＝∑△_i.△_i＝△_i-1+(T_SW-T_{SW_Mi}),i是瞬态后测得脉冲调制信号的第i个脉冲，i＝1,2,…N。在某些实施中，补偿处理器可包含一误差计算电路，后者经配置后，可以响应误差信号、具有循环周期T_SW的稳定脉冲调制信号、具有循环周期T_{SW_M}的测得脉冲调制信号，计算△_calc。误差计算电路经配置后还可响应用户预定遗忘因子，计算△_calc。

已对若干实施方式予以说明。然而，应当可以理解的是，仍可对其作出各类修改。例如，如果按不同的顺序执行披露手法的步骤，或者以不同方式组合披露系统的组件，或者用其他组件补充原组件，则可获得有利结果。相应的其他实施方式均在以下要求的范围以内。