电压转换电路、方法和多相并联电源系统的制作方法_4

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控,使得本实施例的BOOST式迟滞模式控制的DC-DC变 换器工作频率可控,可以满足固定频率的负载需求,并且迟滞模式无需补偿,响应速度快, 同时由于工作频率固定,所以可以将本实施例的电压转换电路应用于多相并联电源系统 中,使其满足大负载电流的应用场景。
[0115] 其具体工作方式为:反馈电路提供一频率可控的反馈纹波信号(Vfb otp),该Vfb otip 与VEA (]UT比较后输出一频率可控的脉冲宽度调制PffM信号,当该频率可控的PffM信号为高 电平时,第一功率晶体管(PMOS)导通、第二功率晶体管(NOMS)截止,使第一直流电压经过 第一能量存储元件(L1)对第二能量存储元件(C。)充电;当该频率可控的PffM信号为低电平 时,第一功率晶体管(PMOS)截止、第二功率晶体管(NOMS)导通,第二能量存储元件(C。)经 过第一能量存储元件(L 1)通过第二功率晶体管(NOMS)放电。即通过该频率可控的PffM信 号控制本实施例的电压转换电路的开关频率,从而将输入电压%转换为输出电压V。。
[0116] 图6为本发明电压转换电路实施例四的结构示意图,本实施例即是将图2所示的 反馈电路应用于BUCK-BOOST式迟滞模式控制的DC-DC变换器中的具体实施例,本实施例的 电压转换电路通过反馈电路应用于BUCK-BOOST式迟滞模式控制的DC-DC变换器中,可以将 迟滞模式控制的DC-DC变换器的开关频率可控,使得本实施的BUCK-BOOST式迟滞模式控制 的DC-DC变换器工作频率可控,可以满足固定频率的负载需求,并且迟滞模式无需补偿,响 应速度快,同时由于工作频率固定,所以可以将本实施例的电压转换电路应用于多相并联 电源系统中,使其满足大负载电流的应用场景。
[0117] 其具体工作方式为:反馈电路提供一频率可控的反馈纹波信号(Vfb ctmp),将该VFB_ C(]MP分别提供给两个比较器(CMP JP CMP 2),比较器(CMP1)将该Vfb ot^ V α比较后输出一 频率可控的脉冲宽度调制PffM信号,以控制第三功率晶体管(PM0S2)和第四功率晶体管 (NM0S2)的导通或截止,比较器(CMP 2)将该¥%"*与Ve2比较后输出一频率可控的脉冲宽 度调制PffM信号,以控制第一功率晶体管(PM0S1)和第二功率晶体管(NM0S1)的导通或截 止,当第一功率晶体管(PM0S1)导通、第二功率晶体管(NM0S1)截止时,图6所示的电路为 升压电路,即控制第三功率晶体管(PM0S2)导通,第四功率晶体管(NM0S2)截止,则第一直 流电压(V in)经过第一能量存储元件(L1)存储能量,第二能量存储元件(C。)放电,控制第三 功率晶体管(PM0S2)截止,第四功率晶体管(NM0S2)导通,第一能量存储元件(L 1)通过第 四功率晶体管(NM0S2)释放能量,由第一能量存储元件(L1)和第一直流电压(V in)对第二 能量存储元件(C。)充电。
[0118] 在第三功率晶体管(PM0S2)截止、第四功率晶体管(NM0S2)导通时,图6所示的电 路为降压电路,即控制第一功率晶体管(PM0S1)导通、第二功率晶体管(NM0S1)截止,使第 一直流电压(V in)经过所述第一能量存储元件(L1)对所述第二能量存储元件(C。)充电,控 制第一功率晶体管(PM0S1)截止、第二功率晶体管(NM0S1)导通,所述第二能量存储元件 (C。)经过所述第一能量存储元件(L 1)通过所述第二功率晶体管(NM0S1)放电。
[0119] 即通过该频率可控的PffM信号控制本实施例的电压转换电路的开关频率,从而将 输入电压V in转换为输出电压V。。
[0120] 图7为本发明多相并联电源系统结构示意图,如图7所示,本发明实施例的多相并 联电源系统包括多个图3所示的电压转换电路,其中,各个所述电压转换电路的所述频率 可控的三角波信号的频率相同,且相邻相位的所述电压转换电路的所述频率可控的三角波 信号的相位差为360°除以所述电压转换电路的个数;各个所述电压转换电路共用一个所 述采样及放大电路。
[0121] 需要说明的是,各个所述电压转换电路的驱动电路和逻辑电路是相互独立的,即 各个所述电压转换电路单独使用一个驱动电路和逻辑电路。
[0122] 各个所述电压转换电路的输入电压源相同。
[0123] 其中,该电压转换电路的个数可以为2个、3个等等,以2个进行举例说明,即两个 本发明实施例的电压转换电路并联实现两相并联电源系统,则两个电压转换电路中的固定 频率三角波信号的相位即相差为180°,两个电压转换电路中的PffM脉宽调制输出的方波 相位也相差180°,即Ripplel与Ripple2相位差为180°。
[0124] 本实施例将多个图3所示的电压转换电路应用于多相并联结构中,从而满足大负 载电流的应用场景,同时,多相并联结构的等效电感等于单相电感值除以相位数,多相并联 结构的开关频率等效为单相开关频率乘以相位数,从而多相并联结构可大大提升环路的响 应速度。
[0125] 图8为本发明电压转换的方法的流程图,如图8所示,本发明的方法可以包括:
[0126] 步骤801、通过控制功率晶体管的导通和截止,以控制第一能量存储元件和第二能 量存储元件接收和存储第一直流电压的能量,从而在所述第一能量存储元件与所述第二能 量存储元件的连接端输出第二直流电压。
[0127] 步骤802、对所述第二直流电压进行采样,获取采样信号。
[0128] 步骤803、采样所述第二直流电压,并将采样的所述第二直流电压和频率可控的三 角波信号合成为频率可控的反馈纹波信号。
[0129] 步骤804、将所述采样信号和所述频率可控的反馈纹波信号进行比较,输出频率可 控的脉冲宽度调制PWM信号。
[0130] 其中,所述频率可控的PffM信号用于控制所述功率晶体管的导通和截止,所述频 率可控的PffM信号的频率与所述频率可控的反馈纹波信号的频率相同。
[0131] 可选的,生成所述频率可控的三角波信号,使所述频率可控的反馈纹波信号的频 率与所述频率可控的三角波信号的频率相同;根据所述第二直流电压和所述频率可控的三 角波信号的直流分量控制所述频率可控的反馈纹波信号的直流分量电压。
[0132] 可选的,步骤802具体可以为:对所述第二直流电压进行分压采样,得到分压采样 信号;比较所述分压采样信号和一预设参考电压信号,将所述分压采样信号和所述预设参 考电压信号的差值进行放大后得到所述采样信号。
[0133] 进一步的,所述方法还可以包括:将所述频率可控的PffM信号和预设的控制逻辑 信号进行比较,得到控制所述功率晶体管导通和截止的控制信号;将所述控制信号转换为 具有电流驱动能力的驱动信号,并使用所述驱动信号控制所述功率晶体管的导通和截止。
[0134] 可选的,所述功率晶体管可以包括第一功率晶体管和第二功率晶体管,步骤801 所述通过控制功率晶体管的导通和截止,以控制第一能量存储元件和第二能量存储元件接 收和存储第一直流电压的能量,具体可以包括:控制所述第二功率晶体管在所述第一功率 晶体管导通时截止,控制所述第二功率晶体管在所述第一功率晶体管截止时导通;在所述 第一功率晶体管导通、所述第二功率晶体管截止时,使第一直流电压经过所述第一能量存 储元件对所述第二能量存储元件充电;在所述第一功率晶体管截止、所述第二功率晶体管 导通时,所述第二能量存储元件经过所述第一能量存储元件通过所述第二功率晶体管放 电。
[0135] 可选的,所述功率晶体管可以包括第一功率晶体管和第二功率晶体管;步骤801 所述通过控制功率晶体管的导通和截止,以控制第一能量存储元件和第二能量存储元件接 收和存储第一直流电压的能量,具体可以包括:控制所述第二功率晶体管在所述第一功率 晶体管导通时截止,控制所述第二功率晶体管在所述第一功率晶体管截止时导通;在所述 第一功率晶体管导通、所述第二功率晶体管截止时,由所述第一直流电压通过所述第一能 量存储元件存储能量,所述第二能量存储元件放电,在所述第一功率晶体管截止、所述第二 功率晶体管导通时,所述第一能量存储元件通过所述第二功率晶体管释放能量,由所述第 一能量存储元件和所述第一直流电压对所述第二能量存储元件充电。
[0136] 可选的,所述功率晶体管可以包括第一功率晶体管、第二功率晶体管、第三功率管 和第四功率管;步骤801所述通过控制功率晶体管的导通和截止,以控制第一能量存储元 件和第二能量存储元件接收和存储第一直流电压的能量,具体可以包括:控制所述第二功 率晶体管在所述第一功率晶体管导通时截止,控制所述第二功率晶体管在所述第一功率晶 体管截止时导通,控制所述第四功率晶体管在所述第三功率晶体管导通时截止,控制所述 第四功率晶体管在所述第三功率晶体管截止时导通;在所述第一功率晶体管导通、所述第 二功率晶体管截止时,所述第三功率晶体管导通、所述第四功率晶体管截止,由所述第一直 流电压通过所述第一能量存储元件存储能量,所述第二能量存储元件放电,所述第三功率 晶体管截止、所述第四功率晶体管导通,所述第一能量存储元件通过所述第四功率晶体管 释放能量,由所述第一能量存储元件和所述第一直流电压对所述第二能量存储元件充电; 在所述第三功率晶体管截止、所述第四功率晶体管导通时,所述第一功率晶体管导通、所述 第二功率晶体管截止,使第一直流电压经过所述第一能量存储元件对所述第二能量存储元 件充电,所述第一功率晶体管截止、所述第二功率晶体管导通,所述第二能量存储元件经过 所述第一能量存储元件通过所述第二功率晶体管放电。
[0137] 本实施例的方法,可以用于执行图1至图7所示方法实施例的技术方案,其实现原 理和技术效果类似,此处不再赘述。
[0138] 本领域普通技术人员可以理解:实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通 过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程 序在执行时,执行包括上述各方法实施例的步骤;而前述的存储介质包括:ROM、RAM、磁碟 或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0139] 最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制; 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征 进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。
【主权项】
1. 一种电压转换电路,其特征在于,用于将第一直流电压转换为第二直流电压;包括: 子电压转换电路和反馈回路; 所述子电压转换电路包括功率晶体管、第一能量存储元件和第二能量存储元件,用于 通过控制所述功率晶体管的导通和截止,以控制所述第一能量存储元件和所述第二能量存 储元件接收和存储所述第一直流电压的能量,从而在所述第一能量存储元件与所述第二能 量存储元件的连接端输出所述第二直流电压; 所述反馈回路包括采样及放大电路、反馈电路和比较电路;所述采样及放大电路用于 对所述第二直流
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