COT控制的多相直流变换器及控制电路和均流方法与流程

文档序号:17329794发布日期:2019-04-05 22:00阅读:583来源:国知局
COT控制的多相直流变换器及控制电路和均流方法与流程

本发明涉及一种电子电路,更具体地说,本发明涉及一种具有均流功能的恒定导通时间(constantontime,cot)控制的多相并联直流-直流变换器以及控制电路和均流方法。



背景技术:

开关电源转换系统中,由于多相并联开关电源可以提供更大的电流,且多相交错并联技术可以降低输出电流纹波、减小输出电容体积、优化热和功率分布,因此被广泛运用在具有大电流需求的中大功率场合。但是,每一相电路的元器件参数都存在偏差和不匹配,将会导致两路或者多路的输出电流存在偏差,例如,在cot控制的多相并联开关电源中,元器件参数上存在的偏差直接导致每一相电路中开关的恒定导通时间不一致,最终导致每一相电路的输出电流不一致,无法达到均流的效果。多相电路不均流则无法有效减小整个系统的输出电流纹波,也不利于系统的稳定运行,所以常常需要对每相电路进行均流控制。

因此,我们期望提出一种可用于cot控制的多相并联直流-直流变换器的均流控制电路和方法。



技术实现要素:

为了解决前面描述的一个问题或者多个问题,本发明提出与现有技术不同的一种用于cot控制的多相并联直流-直流变换器以及控制电路和均流方法。

本发明一方面提供了一种用于多相并联直流-直流变换器的cot控制电路,其中该多相并联直流-直流变换器包括并联耦接在输入端和输出端的具有相同电路结构的n个开关电路,其中n为大于等于2的自然数,其中每个开关电路包括可控开关,所述控制电路包括:比较电路,接收表征多相并联直流-直流变换器输出电压信号的反馈电压信号和参考电压信号,并将反馈电压信号和参考电压信号比较,输出比较信号;使能电路,接收比较信号,并根据比较信号产生n个使能信号,其中,n个使能信号依次有效,每个开关周期一个使能信号有效;调节电流产生电路,具有n个输入端子分别耦接至n个开关电路,接收n个可控开关的开关电压信号,并比较n个开关电压信号之间的大小,在调节电流产生电路的n个输出端分别产生n个调节电流信号,其中,每个调节电流信号的值和对应开关电压信号的平均值的比值相等;以及n个cot控制器,每个cot控制器在对应的使能信号有效时,接收比较信号、输入电压信号、输出电压信号和对应的调节电流信号,并根据比较信号、输入电压信号、输出电压信号和对应的调节电流信号产生开关控制信号用于控制所述可控开关的导通和关断。

本发明另一方面提供了一种cot控制的具有均流功能的多相并联直流-直流变换器,包括:输入端,接收输入电压信号;输出端,产生输出电压信号;n个并联耦接在输入端和输出端的具有相同电路结构的开关电路,其中n为大于等于2的自然数,其中,每个开关电路包括可控开关,通过开关控制信号控制所述可控开关进而将输入电压信号转换为输出电压信号;以及如上所述的控制电路。

本发明又一方面提供了一种用于cot控制的多相并联直流-直流变换器的均流控制方法,其中,该多相并联直流-直流变换器包括n个并联耦接在输入端和输出端的具有相同电路结构的开关电路,其中n为大于等于2的自然数,其中,每个开关电路包括可控开关,所述均流控制方法包括:采样每相开关电路中可控开关的开关电压信号;对n个开关电压信号进行滤波,并输出n个采样电压信号;比较n个采样电压信号之间的大小,并产生n个调节电流信号,其中,每个调节电流信号的值和对应的采样电压信号的值的比值相等;以及根据每个调节电流信号,分别调节对应开关电路中可控开关的导通时间。

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所示为根据本发明一实施例的具有均流功能的cot控制的多相并联直流-直流变换器100的示意图;

图2所示为根据本发明一个实施例的信号波形200的示意图;

图3所示为根据本发明一个实施例中调节电流产生电路50的电路原理图;

图4所示为根据本发明一实施例的cot控制器20n的电路原理图;

图5所示为根据本发明图4所示实施例中导通时间产生电路21的电路原理图。

图6所示为根据本发明图5所示实施例中受控电流产生电路211的电路原理图;

图7所示为根据本发明图5所示实施例中受控电压产生电路212的电路原理图;

图8所示为根据本发明一个实施例的当开关电路10n采用buck拓扑时,调节电流产生电路800的电路原理图;

图9所示为根据本发明一个实施例的使能电路40的电路示意图;

图10所示为根据本发明一实施的用于cot控制的多相并联直流-直流变换器的均流控制方法1000的流程示意图。

下面将参考附图详细说明本发明的具体实施方式。贯穿所有附图相同的附图标记表示相同的或相似的部件或特征。

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。在下面对本发明的详细描述中,为了更好地理解本发明,描述了大量的细节。然而,本领域技术人员将理解,没有这些具体细节,本发明同样可以实施。为了清晰明了地阐述本发明,本文简化了一些具体结构和功能的详细描述。此外,在一些实施例中已经详细描述过的类似的结构和功能,在其它实施例中不再赘述。尽管本发明的各项术语是结合具体的示范实施例来一一描述的,但这些术语不应理解为局限于这里阐述的示范实施方式。

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。应当理解,当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时,它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反,当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时,不存在中间元件。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。

图1所示为根据本发明一实施例的具有均流功能的cot控制的多相并联直流-直流变换器100的示意图。如图1所示,多相并联直流-直流变换器100包括输入端、输出端、n相并联连接的开关电路(101、102、……、10n)和控制电路。每个开关电路的输入端共同耦接在多相并联直流-直流变换器100的输入端接收输入电压信号vin,每个开关电路的输出端共同耦接在多相并联直流-直流变换器100的输出端提供输出电压信号vout。多相并联直流-直流变换器100的控制电路包括n个与n相开关电路一一对应的cot控制器(201、202、……、20n)、比较电路30和使能电路40。例如,第一个cot控制器201控制第一相开关电路101,第二个cot控制器202控制第二相开关电路102,第n个cot控制器20n控制第n相开关电路10n,依次类推。每相开关电路10n包括至少一个可控开关,通过控制可控开关的导通和关断切换,可将输入电压信号vin变换为输出电压信号vout。

比较电路30具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端接收代表多相并联直流-直流变换器100输出电压信号vout的输出电压反馈信号vfb;其第二输入端接收参考电压信号vref;比较电路30将输出电压反馈信号vfb和参考电压信号vref比较,并在其输出端输出比较信号ca。在一个实施例中,比较信号ca包括一个高低逻辑电平信号。在一个实施例中,比较电路30包括电压比较器301,具有同相输入端和反相输入端,电压比较器301的同相输入端接收参考电压信号vref,电压比较器301的反相输入端接收输出电压反馈信号vfb。当输出电压反馈信号vfb降低到参考电压信号vref时,电压比较器301输出的比较信号ca变为逻辑高,开关电路10n中的可控开关导通。

使能电路40接收比较信号ca,并根据比较信号ca产生n个使能信号(en1、en2、……、enn)。n个使能信号(en1、en2、……、enn)分别一一控制对应的cot控制器依次使能,即:在每个开关周期,只有一个cot控制器使能。例如在一个三相并联直流-直流变换器中,在第一个开关周期,使能信号en1控制第一cot控制器201使能,使能信号en2和en3分别控制第二cot控制器202和第三cot控制器203不使能;在第二个开关周期,使能信号en2控制第二cot控制器202使能,使能信号en3和en1分别控制第三cot控制器203和第一cot控制器201不使能;在第三个开关周期,使能信号en3控制第三cot控制器203使能,使能信号en1和en2分别控制第一cot控制器201和第二cot控制器202不使能,依此循环。

虽然n个cot控制器均接收同一个输入电压信号vin和输出电压信号vout,但是由于cot控制器内部参数存在的偏差,导致每个cot控制器产生的开关控制信号pwmn的占空比也存在偏差,进而导致每相电路的输出电流不一致,因此无法有效减小多相并联直流-直流变换器100最终的输出电流纹波,同时每相电路不均流也不利于系统的稳定运行。因此,在一个实施例中,控制电路还进一步包括调节电流产生电路50,用于调节每相开关电路10n中可控开关的导通时间,进而控制每相开关电路10n的输出电流保持相等。

在图1所示实施例中,调节电流产生电路50包括n个输入端子分别耦接至n相开关电路,用于接收n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn)。在一个实施例中,开关电压信号vswn代表对应相开关电路10n中一个可控开关两端的电压。在另一个实施例中,开关电压信号vswn代表对应相开关电路10n中两个开关公共节点的电压。例如,在降压型拓扑(buck)开关电路中,开关电压信号vswn代表高侧开关和低侧开关公共节点处的电压,在一个实施例中,buck开关电路中的低侧开关包括二极管。调节电流产生电路50接收n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn),并比较n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn)之间的大小,产生n个调节电流信号(itune1、itune2、……、itunen)。其中,每一相调节电流信号itunen和对应相开关电压信号vswn的平均值的比值相等,其比例系数与调节电流产生电路50的放大倍数以及其他参数有关。在一个实施例中,例如在不考虑n相并联直流-直流变换器的频率是否改变的情况下,n个调节电流信号的和值为一个固定值,且在每个开关周期,n个调节电流信号的和值不变。在又一个实施例中,例如要求考虑n相并联直流-直流变换器的频率不变的情况下,n个调节电流信号的和值是与输入电压信号vin的值或输出电压信号vout的值成比例的一个值,当输入电压信号vin的值或输出电压信号vout的值不变的情况下(即,系统进入稳态的情况下),n个调节电流信号的和值在每个开关周期保持不变。在buck开关电路实施例中,如果其中一相开关电路10n的开关电压信号vswn的值大于n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn)的平均值时,调节电流产生电路50将增大对应相的调节电流信号itunen,以降低对应相开关电路10n中可控开关的导通时间,进而降低该相开关电路10n的开关电压信号vswn的值;如果其中一相开关电路的开关电压信号vswn的值小于n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn)的平均值时,调节电流产生电路50将减小对应相的调节电流信号itunen,以增大对应相开关电路10n中可控开关的导通时间,进而增大对应相开关电路的开关电压信号vswn的值。最终调节各相开关电压信号vswn相等,达到使每相开关电路的输出电流相等的目的。

在图1所示实施例中,每个cot控制器20n接收输出电压信号vout、输入电压信号vin、比较信号ca、对应的使能信号enn和对应的调节电流信号itunen。当对应的使能信号enn有效时,cot控制器20n根据输出电压信号vout、输入电压信号vin、比较信号ca和对应的调节电流信号itunen产生对应的控制信号pwmn,用于控制对应相开关电路10n中的可控开关。在一个实施例中,例如在buck开关电路中,开关电路10n中的可控开关包括高侧开关和低侧开关,控制信号pwmn包括高侧控制信号(例如图4中的高侧控制信号hsn)和低侧控制信号(例如图4中的低侧控制信号lsn),分别用于控制开关电路10n中的高侧开关和低侧开关。

例如,第一cot控制器201接收输出电压信号vout、输入电压信号vin、比较信号ca、第一调节电流信号itune1和使能信号en1,当使能信号en1有效时,第一cot控制器201根据输出电压信号vout、输入电压信号vin、比较信号ca和第一调节电流信号itune1产生第一控制信号pwm1,用于控制第一相开关电路101中的可控开关。第二cot控制器202接收输出电压信号vout、输入电压信号vin、比较信号ca、第二调节电流信号itune2和使能信号en2,当使能信号en2有效时,第二cot控制器202根据输出电压信号vout、输入电压信号vin、比较信号ca和第二调节电流信号itune2产生第二控制信号pwm2,用于控制第二相开关电路102中的可控开关。依次类推,第n个cot控制器20n接收输出电压信号vout、输入电压信号vin、比较信号ca、第n个调节电流信号itunen和使能信号enn,当使能信号enn有效时,第n个cot控制器20n根据输出电压信号vout、输入电压信号vin、比较信号ca和第n个调节电流信号itunen产生第n个控制信号pwmn,用于控制第n相开关电路10n中的可控开关。

在图1所示实施例中,n个开关电路(101、102、……、10n)的电路拓扑结构相同,包括buck开关电路、升压型(boost)开关电路、升降压型(buck-boost)开关电路等合适的拓扑结构。

图2所示为根据本发明一个实施例的信号波形200的示意图。在图2所示实施例中,信号波形图200示意出了一个三相并联直流-直流变换器100的控制信号波形,波形从上至下分别为输出电压反馈信号vfb、参考电压信号vref、用于控制第一相开关电路101中可控开关的第一控制信号pwm1、用于控制第二相开关电路102中可控开关的第二控制信号pwm2、用于控制第三相开关电路103中可控开关的第三控制信号pwm3。由图2所示波形200可以看出,在每一个开关周期t内,使能电路40只会使能一相开关电路工作。在本发明所示实施例示意的控制电路控制下,即使每相开关电路和cot控制器中各元件和电阻分量存在偏差的情况下,第一控制信号pwm1、第二控制信号pwm2和第三控制信号pwm3的导通时间依然相等。

图3所示为根据本发明一个实施例中调节电流产生电路50的电路原理图。如图3所示,调节电流产生电路50包括滤波电路51和跨导放大电路52。在一个实施例中,滤波电路51接收n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn),并将n个锯齿波开关电压信号滤波后,输出n个分别代表n个开关电压信号的采样电压信号(vf1、vf2、……、vfn)。跨导放大电路52接收n个采样电压信号(vf1、vf2、……、vfn),比较并等比例放大n个采样电压信号(vf1、vf2、……、vfn),并根据放大的n个采样电压信号产生n个调节电流信号(itune1、itune2、……、itunen)。其中,每一相调节电流信号itunen和对应相采样电压信号vfn的比值相等,其比例系数与跨导放大电路52的放大倍数以及其他参数有关。即:第一相调节电流信号itune1和第一相采样电压信号vf1的比值、第二相调节电流信号itune2和第二相采样电压信号vf2的比值、……、第n相调节电流信号itunen和第n相采样电压信号vfn的比值均相等,即在一个实施例中,n个调节电流信号(itune1、itune2、……、itunen)在每个开关周期的和值不变。

图4所示为根据本发明一实施例的cot控制器20n的电路原理图。如

图4所示,每一相cot控制器20n包括导通时间产生电路21和逻辑电路22。

导通时间产生电路21接收输入电压信号vin、输出电压信号vout、调节电流信号itunen和使能信号enn,当使能信号enn使能导通时间产生电路21后,导通时间产生电路21根据输入电压信号vin、输出电压信号vout和调节电流信号itunen产生导通时间信号tonn。导通时间信号tonn包括一个高低逻辑电平信号。在一个实施例中,当导通时间信号ton从逻辑低变为逻辑高时,开关电路10n中的可控开关关断。

逻辑电路22接收比较信号ca和导通时间信号tonn,并对比较信号ca和导通时间信号tonn做逻辑运算,产生对应的控制信号pwmn。在图4所示实施例中,逻辑电路22被示意为一个rs触发器221,rs触发器221的置位端s接收比较信号ca,rs触发器221的复位端r接收导通时间信号tonn,rs触发器221在第一输出端q1输出高侧控制信号hsn,在第二输出端q2输出低侧控制信号lsn,分别控制开关电路10n中的高侧开关和低侧开关。这里的高侧控制信号hsn和低侧控制信号lsn即为控制信号pwmn的一种具体示例。

需要说明的是,在图4所示实施例中,使能信号enn被示意为控制导通时间产生电路21使能,在其他实施例中,使能信号enn也可以被示意为控制逻辑电路22使能,进而控制整个cot控制器20n使能。

图5所示为根据本发明图4所示实施例中导通时间产生电路21的电路原理图。在一个实施例中,所述导通时间产生电路21包括:受控电流产生电路211,受控电压产生电路212、复位开关213、电压比较器214、充放电电容215和节点216。受控电流产生电路211接收第一电压信号v1,并在节点216产生受控电流信号ich。充放电电容215耦接在节点216和逻辑地之间。调节电流产生电路50的其中一端耦接至节点216,将其中一个调节电流信号itunen送至节点216。在一个实施例中,调节电流信号itunen的值与受控电流信号ich的值相关。在一个实施例中,n个调节电流信号(itune1、itune2、……、itunen)的和值与受控电流信号ich的值成比例关系,即调节电流信号itunen只能在受控电流信号ich值的一个范围内可调。例如,在一个实施例中,n个调节电流信号(itune1、itune2、……、itunen)的和值等于0.2×ich。复位开关213具有第一端、第二端和控制端,其中,复位开关213的第一端、第二端电连接在节点216和逻辑地之间。受控电压产生电路212接收第二电压信号v2,并根据第二电压v2产生受控电压信号vd。充电比较器214,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端接收受控电压信号vd,其第二输入端耦接至节点216接收充放电电容215两端的电压信号,所述充电比较器214比较受控电压信号vd和节点216上的电压信号产生导通时间信号tonn。在一个实施例中,导通时间信号tonn是一个逻辑高低电平信号,当导通时间信号tonn由逻辑高变为逻辑低时,开关电路中的高侧开关关断。复位开关213的控制端耦接充电比较器214的输出端接收导通时间信号tonn。当导通时间信号tonn控制复位开关导通时,充放电电容215通过复位开关213放电;当导通时间信号tonn控制复位开关213关断后,受控电流信号ich和调节电流信号itunen同时对充放电电容215充电,节点216的电压增大;当节点216处的电压增大到受控电压信号vd时,导通时间信号tonn的逻辑状态改变,复位开关213再次导通,充放电电容215通过复位开关213放电。因此开关电路10n中的可控开关导通时间t可表示为:t=vd*c/(ich+itunen)。其中,c为充放电电容215的电容值。

第一电压信号v1和第二电压信号v2跟多相并联直流-直流变换器100中的开关电路10n的拓扑结构选择相关。当开关电路10n采用buck拓扑时,开关电路10n中的高侧开关导通时间占空比与输出电压信号vout成正比、与输入电压信号vin成反比。因此,第一电压信号v1包括输入电压信号vin,受控电流信号ich与输入电压信号vin成正比;第二电压信号v2包括输出电压信号vout,受控电压信号vd与输出电压信号vout成正比。此时,当其中一相开关电路10n中的开关电压信号vswn大于n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn)的平均值时,电流调节电路50控制对应相的调节电流信号itunen大,进而减小该相开关电路10n中的可控开关的导通时间;当其中一相开关电路10n中的开关电压信号vswn小于n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn)的平均值时,电流调节电路50控制对应相的调节电流信号itunen小,进而增大该相开关电路10n中的可控开关的导通时间。

当开关电路10n采用boost拓扑时,开关电路10n中的高侧开关导通时间占空比与输出电压信号vout和输入电压信号vin之差(vout-vin)成正比、与输出电压信号vout成反比。因此,第一电压信号v1包括输出电压信号vout,受控电流信号ich与输出电压信号vout成正比;第二电压信号v2包括输入电压信号vin和输出电压信号vout,受控电压信号vd与输出电压信号vout和输入电压信号vin之差(vout-vin)成正比。此时,当其中一相开关电路10n中的开关电压信号vswn大于n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn)的平均值时,电流调节电路50控制对应相的调节电流信号itunen小,进而减小该相开关电路10n中的可控开关的导通时间;当其中一相开关电路10n中的开关电压信号vswn小于n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn)的平均值时,电流调节电路50控制对应相的调节电流信号itunen大,进而增大该相开关电路10n中的可控开关的导通时间。

在一个实施例中,所述导通时间产生电路21还包括使能开关217。使能开关217具有第一端、第二端和控制端。其中,使能开关217的第一端和第二端电连接在节点216和逻辑地之间,使能开关217的控制端接收使能信号enn。在一个实施例中,当使能信号enn有效时,使能开关217断开,导通时间产生电路21正常工作。在其他实施例中,使能信号enn也可以通过其他控制方式控制导通时间产生电路21是否使能,例如,通过使能信号enn控制充电比较器214是否使能进而确定是否启动导通时间产生电路21工作。

图6所示为根据本发明图5所示实施例中受控电流产生电路211的电路原理图。图6所示实施例示意了当开关电路10n采用buck拓扑时,受控电流产生电路211的电路结构示意图。在图6所示实施例中,受控电流产生电路211包括:运算放大器61,具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端经由电阻值为r1的电阻62接收输入电压信号vin、经由电阻值为r2的电阻63耦接至参考地;其第二输入端经由晶体管64耦接至其输出端、经由电阻值为r3的电阻65耦接至逻辑地;上拉电流镜66,具有电流入端和电流出端,其电流入端耦接至晶体管64,其电流镜输出端提供所述受控电流信号ich。通过计算,可知ich=vin×r2/((r1+r2)×r3)。

图7所示为根据本发明图5所示实施例中受控电压产生电路212的电路原理图。图7所示实施例示意了当开关电路10n采用buck拓扑时,受控电压产生电路212的电路原理图。在图7所示实施例中,受控电压产生电路212包括一个线性电压调节。受控电压产生电路212包括:晶体管71和误差放大器72。晶体管71具有第一端、第二端和控制端,其第一端接收输出电压信号vout,其第二端提供受控电压信号vd。误差放大器72具有第一输入端、第二输入端和输出端,其第一输入端接收参考电压信号vref,其第二输入端耦接至晶体管71的第二端接收受控电压信号vd,输出端耦接至晶体管71的控制端。误差放大器72用于放大参考电压信号vref和受控电压信号vd的差值,并在输出端提供一个误差信号eo用于控制晶体管71工作在一个线性调节的区域。

在图6和图7所示实施例中示出了当开关电路10n采用buck拓扑时受控电流产生电路211和受控电压产生电路212的电路原理图。但是本领域技术人员应当意识到,通过简单的修改,可得到开关电路10n采用boost拓扑时受控电流产生电路211和受控电压产生电路212的电路原理图。为简明起见,这里不再累述。

图8所示为根据本发明一个实施例的当开关电路10n采用buck拓扑时,调节电流产生电路800的电路原理图。如图8所示,调节电流产生电路800包括滤波电路51和跨导放大电路,其中跨导放大电路包括放大电路521和跨导电路522。

在一个实施例中,滤波电路51包括n个电阻、n个电容组成的滤波模块(511、512、……、51n)分别接收n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn),并将n个锯齿波开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn)滤波后,输出采样电压信号(vf1、vf2、……、vfn)。

放大电路521包括基准电流源520、n个工作在放大区的pmos管(531、532、……、53n)和n个阻值相同的放大电阻(541、542、……、54n)。每个pmos管53n的源极耦接至基准电流源520;每个pmos管53n的漏极通过对应的n个放大电阻(541、542、……、54n)中的一个电连接至逻辑地;每个pmos管53n的栅极分别接收对应的n个采样电压信号(vf1、vf2、……、vfn)中的一个。每个pmos管53n的漏极和对应的放大电阻54n的公共节点作为放大电路521n个输出端的一个输出对应的放大电压信号van。其中,每个放大电压信号van是对应的采样电压信号vfn的等比例放大,其放大比例系数为k1,即该放大比例系数k1可通过调节基准电流源520的值和n个放大电阻(541、542、……、54n)的阻值而改变。

跨导电路522包括电流源560和n个工作在放大区的pmos管(551、552、……、55n)。每个pmos管55n的源极耦接至电流源560;每个pmos管55n的栅极分别接收对应的放大电压信号van;每个pmos管55n的漏极作为跨导放大电路的522的一个输出端输出对应的调节电流信号itunen。其中,每一相调节电流信号itunen和对应的放大电压信号van的比值固定。即:第一相调节电流信号itune1和第一相放大电压信号va1的比值、第二相调节电流信号itune2和第二相放大电压信号va2的比值、……、第n相调节电流信号itunen和第n相放大电压信号van的比值均相等,即在一个实施例中,例如在不考虑n相并联直流-直流变换器的频率是否改变的情况下,n个调节电流信号的和值为一个固定值,且在每个开关周期,n个调节电流信号的和值不变。在又一个实施例中,例如要求考虑n相并联直流-直流变换器的频率不变的情况下,电流源560的值和受控电流信号ich成比例关系,其比例系数为k2(如图8所示的实施例)。因此,n个调节电流信号(itune1、itune2、……、itunen)的和等于k2×ich。当受控电流信号ich不变的情况下(即,输入电压信号vin不变的情况下),n个调节电流信号的和值在每个开关周期保持不变。

在8所示实施例中示出了当开关电路10n采用buck拓扑时,调节电流产生电路的电路原理图。在图8所示实施例中,调节电流信号itunen与放大电压信号van成正比例关系,即比例系数k2为正数。但是本领域技术人员应当意识到,在开关电路10n采用boost拓扑时,由于受控电流信号ich与输出电压信号vout成正比例关系,因此,调节电流信号itunen与放大电压信号van成反比例关系,即比例系数为k2为负数。即,某相开关电路的开关电压信号vswn越大,对应的调节电流信号itunen越小。本领域技术人员通过对图8所示电路原理图简单的修改,可得到开关电路10n采用boost拓扑时跨导放大电路的电路原理图,这里不再累述。

图9所示为根据本发明一个实施例的使能电路40的电路示意图。在图9所示实施例中,示出了三相并联直流-直流变换器中使能电路的示意图,即产生三个使能信号en1、en2和en3。如图9所示,使能电路40包括脉冲信号发生器91和计数器92。脉冲信号发生器91接收比较信号ca,并在比较信号ca每个上升沿产生一个脉冲形成具有脉冲序列的脉冲信号vp。计数器92接收脉冲信号vp,并对每个脉冲信号计数,并对计数值做模3计算。在一个实施例中,当计数值模3结果等于1时,第一使能信号en1有效(例如,输出高电平);当计数值模3结果等于2时,第二使能信号en2有效(例如,输出高电平);当计数值模3结果等于0时,第三使能信号en3有效(例如,输出高电平)。在其他实施例中,也可以采用其他合适的方式产生使能信号以实现n相并联直流-直流变换器中的交错并联导通。

图10所示为根据本发明一实施的用于cot控制的多相并联直流-直流变换器的均流控制方法1000的流程示意图。均流控制方法1000可用于前图1-9所示实施例中的n相并联直流-直流变换器。

如图1-9所描述的n相并联直流-直流变换器,其包括n个并联耦接在输入端和输出端的具有相同电路结构的开关电路10n,其中n为大于等于2的自然数,其中,每个开关电路10n包括至少一个可控开关,该均流控制方法1000包括步骤1100-1400。

步骤1100,采样每相开关电路10n中可控开关的开关电压信号vswn。在一个实施例中,开关电压信号vswn代表对应相开关电路10n中一个可控开关两端的电压。在另一个实施例中,开关电压信号vswn代表对应相开关电路10n中两个开关公共节点的电压。例如,在buck开关电路中,开关电压信号vswn代表高侧开关和低侧开关公共节点处的电压。

步骤1200,对n个开关电压信号(vsw1、vsw2、……、vswn)进行滤波,并输出n个采样电压信号(vf1、vf2、……、vfn)。

步骤1300,比较各相采样电压信号(vf1、vf2、……、vfn)之间的大小,并产生n个调节电流信号(itune1、itune2、……、itunen),其中,每个调节电流信号的值和对应的采样电压信号的值的比值相等。在一个实施例中,比较n个采样电压信号之间的大小包括将每个采样电压信号与n个采样电压信号的平均值比较。在一个实施例中,例如在不考虑n相并联直流-直流变换器的频率是否改变的情况下,n个调节电流信号的和值为一个固定值,且在每个开关周期,n个调节电流信号的和值不变。在又一个实施例中,例如要求考虑n相并联直流-直流变换器的频率不变的情况下,n个调节电流信号的和值是与输入电压信号vin的值或输出电压信号vout的值成比例的一个值,当输入电压信号vin的值或输出电压信号vout的值不变的情况下(即,系统进入稳态的情况下),n个调节电流信号的和值在每个开关周期保持不变。

步骤1400,根据每个调节电流信号itunen,分别调节对应相开关电路10n中可控开关的导通时间。

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。

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