应用于交错并联式开关电源的控制电路的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种应用于交错并联式开关电源的控制电路，其通过对交错并联式开关电源的输出电压采样并运算得到一反馈补偿信号；当表征第一路电压变换电路中电感电流大小的第一电压信号小于该补偿信号时，生成一高电平的第一开通信号，第一开关管开通；根据相邻两个第一开通信号上升沿到来的时刻确定第一功率开关管的开关周期；进而在本开关周期中第一开通信号上升沿到来后、经过开关周期的一半后，生成第二开通信号，进而根据该第二开通信号控制第二功率开关管开通，使得两个功率开关管的开通时间间隔为半个开关周期，即实现了两个功率开关管交错导通。同时，本申请控制过程不受开关电源工作频率的影响，提高了开关电源的动态特性、稳定性和效率。
【专利说明】应用于交错并联式开关电源的控制电路
【技术领域】
[0001]本申请涉及电力电子【技术领域】，尤其涉及一种应用于交错并联式开关电源的控制电路。
【背景技术】
[0002]交错并联式开关电源，即主电路是由两路电压变换电路交错并联而成的功率电路。如图1所示的交错并联式功率电路中，主电路包括两路并联连接的降压变换(buck)电路，其两个功率开关管Q1和Q2错相180。导通(即所谓的“交错”)，电感电流iL1和iL2叠加后，可使输出电流i。和电压V。的纹波均大大减小，同时两路电压变换电路分别承担一半的输出功率，使功率开关管和电感的电流应力减小了，而且在高频下，输出滤波电容也可采用等效电阻较小的陶瓷电容，从而提高开关电源的动态特性、稳定性和效率。鉴于上述优点，交错并联式开关电源拥有广阔的应用前景。
[0003]交错并联式开关电源的控制核心在于对两路电压变换电路中功率开关管的错相控制，现有技术一般采用定频控制和恒定导通时间控制。然而实际应用中二者各有优缺点，均难以满足应用需求:定频控制易于实现，但动态特性较差；恒定导通时间控制能获得良好的动态特性，但由于开关电源的工作频率是变化的，很难实现不同相之间的交错并联。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本申请目的在于提供一种应用于交错并联式开关电源的控制电路，以更好地实现两相之间的180°交错并联，提高开关电源的动态特性、稳定性和效率。
[0005]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案:
[0006]一种应用于交错并联式开关电源的控制电路，所述交错并联式开关电源包括并联连接的第一路电压变换电路和第二路电压变换电路，所述第一路电压变换电路包括第一功率开关管，所述第二路电压变换电路包括第二功率开关管，所述控制电路包括:
[0007]反馈补偿信号产生电路，用于采样所述交错并联式开关电源输出端的输出电压，并对所述输出电压进行运算和补偿，以产生一反馈补偿信号；
[0008]第一功率开关管控制电路，用于接收表征所述第一路电压变换电路中电感电流大小的第一电压信号和所述反馈补偿信号，对所述第一电压信号和所述反馈补偿信号进行比较，当所述第一电压信号小于所述反馈补偿信号时产生第一开通信号，根据所述第一开通信号产生第一功率开关管控制信号；其中，当所述第一开通信号有效时，所述第一功率开关管控制信号有效，所述第一功率开关管开通，当所述第一功率开关管开通一预设时间后，所述第一功率开关管控制信号无效，所述第一功率开关管关断；
[0009]第二功率开关管控制电路，用于接收所述第一开通信号，记录所述前一个开关周期中第一开通信号上升沿到来的时刻一与当前开关周期中所述第一开通信号上升沿到来的时刻二，将所述时刻一与时刻二的的时间间隔作为所述第一功率开关管的开关周期，并在所述第一开通信号上升沿到来后、经过所述开关周期的一半时，产生第二开通信号，根据所述第二开通信号产生第二功率开关管控制信号；其中，当所述第二开通信号有效时，所述第二功率开关管控制信号有效，所述第二功率开关管开通，当所述第二功率开关管开通所述预设时间后，产生第二关断信号，所述第二功率开关管控制信号无效，所述第二功率开关管关断。
[0010]优选的，所述反馈补偿信号产生电路包括采样电路、第一跨导运算放大器和第一补偿电容；
[0011]所述采样电路，用于采样所述交错并联式开关电源输出端的输出电压，以得到电压米样信号；
[0012]所述第一跨导运算放大器的同相输入端接收第一参考电压，反相输入端接收所述电压采样信号，用于对所述第一参考电压和电压采样信号进行运算；
[0013]所述第一补偿电容连接在所述第一跨导运算放大器的输出端和地之间，所述第一补偿电容上的电压为所述反馈补偿信号。
[0014]优选的，所述第一功率开关管控制电路包括第一比较器、第一关断信号产生电路和第一 RS触发器；
[0015]所述第一比较器的同相输入端接收所述反馈补偿信号，反相输入端接收所述第一电压信号，输出端输出所述第一开通信号；
[0016]所述第一关断信号产生电路，用于接收所述第一功率开关管控制信号，当所述第一功率开关管控制信号有效时，开始第一计时，并在所述第一计时时长达到所述预设时间时，产生第一关断信号；
[0017]所述第一 RS触发器的置位端接收所述第一开通信号，复位端接收所述第一关断信号，输出端输出所述第一功率开关管控制信号。
[0018]优选的，所述第一关断信号产生电路包括第二电容、第一电流源、第一可控开关和第二比较器；
[0019]所述第二电容、第一电流源和第一可控开关并联连接，其一公共端与所述第二比较器的同相输入端连接，另一公共端与地连接；
[0020]所述第一功率开关管控制信号控制所述第一可控开关，当所述第一功率开关管控制信号有效时，所述第一可控开关关断，以使所述第一电流源对所述第二电容充电，得到第二电容电压；当所述第一功率开关管控制信号无效时，所述第一可控开关开通，以使所述第二电容放电至电压为零；
[0021 ] 所述第二比较器的同相输入端接收所述第二电容电压，反相输入端接收第二参考电压，输出端输出所述第一关断信号；其中，
[0022]所述第二电容的电容值和第一电流源的电流值满足:通过所述第一电流源为所述第二电容充电时，所述第二电容电压由零上升至所述第二参考电压所需的时间为所述预设时间。
[0023]优选的，所述第二功率开关管控制电路包括第二开通信号产生电路、第二关断信号产生电路和第二 RS触发器；
[0024]所述第二开通信号产生电路，用于接收所述第一开通信号，在所述第一开通信号上升沿到来后、经过所述开关周期的一半时，产生所述第二开通信号；
[0025]所述第二关断信号产生电路，用于接收所述第二功率开关管控制信号，当所述第二功率开关管控制信号有效时，开始第二计时，并在所述第二计时时长达到所述预设时间时，产生第二关断信号；
[0026]所述第二 RS触发器的置位端接收所述第二开通信号，复位端接收所述第二关断信号，输出端输出所述第二功率开关管控制信号。
[0027]优选的，所述第二开通信号产生电路包括:第一缓冲器、第二缓冲器、第三缓冲器、第三RS触发器、第四RS触发器、第五RS触发器、第四电压产生电路、第五电压产生电路和第三比较器；
[0028]所述第一缓冲器接收所述第一开通信号，以输出第一缓冲信号；
[0029]所述第二缓冲器接收所述第一缓冲信号，以输出第二缓冲信号；
[0030]所述第三缓冲器接收所述第一开通信号，以输出第三缓冲信号；
[0031]所述第三RS触发器的置位端接收所述第一缓冲信号，复位端接收所述第二缓冲信号，输出端输出第二可控信号；
[0032]所述第四RS触发器的置位端接收所述第一开通信号，复位端接收所述第三缓冲信号，输出端输出第三可控信号；
[0033]所述第五RS触发器的置位端接收所述第一开通信号，复位端接收所述第二开通信号，输出端输出第四可控信号；
[0034]所述第四电压产生电路接收所述第二可控信号和第三可控信号，以产生第四电压；
[0035]所述第五电压产生电路接收所述第四可控信号，以产生第五电压；
[0036]所述第三比较器的反相输入端接收所述第四电压，同相输入端接收所述第五电压，输出端输出所述第二开通信号。
[0037]优选的，所述第四电压产生电路包括第二可控开关、第三可控开关、第三电容、第四电容和第二电流源；
[0038]所述第二可控开关、第三电容和第二电流源并联连接，其一公共端与所述第三可控开关的一非控制端连接，另一公共端与地连接；
[0039]所述第四电容的一端和所述第三可控开关的另一非控制端共同连接于所述第三比较器的反相输入端，所述第四电容的另一端接地；其中，所述第四电压为所述第四电容上的电压；
[0040]所述第二可控信号控制所述第二可控开关，当所述第二可控信号无效时，所述第二可控开关关断，以使所述第二电流源给所述第三电容充电，当所述第二可控信号有效时，所述第二可控开关开通；其中，所述第二可控开关开通时，所述第三电容上的电压为第三电容电压最大值，且所述第三电容的电容值和所述第二电流源的电流值满足:通过所述第二电流源为所述第三电容充电，并使所述第三电容的电压由零上升到所述第三电容电压最大值的时间等于所述第一功率开关管的开关周期；
[0041]所述第三可控信号控制所述第三可控开关，当所述第三可控信号有效时，所述第三可控开关开通，以使所述第四电压等于所述第三电容上的电压，当所述第三可控信号无效时，所述第三可控开关关断，以使所述第四电压保持为所述第三电容电压最大值。
[0042]优选的，所述第五电压产生电路包括第四可控开关、第五电容和第三电流源；
[0043]所述第四可控开关、第五电容和第三电流源并联连接，其一公共端与所述第三比较器的同相输入端连接，另一公共端与地连接；
[0044]所述第四可控信号控制所述第四可控开关，当所述第四可控信号无效时，所述第四可控开关关断，以使所述第三电流源给所述第五电容充电；其中，所述第五电压为所述第五电容上的电压；
[0045]所述第三电容的容值为所述第五电容的容值的2倍，或者，所述第三电流源的电流值为所述第二电流源的电流值的2倍。
[0046]优选的，所述第二关断信号产生电路包括第六电容、第四电流源、第五可控开关和第四比较器；
[0047]所述第六电容、第四电流源和第五可控开关并联连接，其一公共端与所述第四比较器的同相输入端连接，另一公共端与地连接；
[0048]所述第二功率开关管控制信号控制所述第五可控开关。当所述第二功率开关的控制信号有效时，所述第五可控开关关断，以使所述第四电流源对第六电容充电，得到第六电容电压；当所述第二功率开关的控制信号无效时，所述第五可控开关开通，以使所述第六电容放电至电压为零；
[0049]所述第四比较器的同相输入端接收所述第六电容电压，反相输入端接收第三参考电压，输出端输出所述第二关断信号；其中，
[0050]所述第六电容和第四电流源满足:通过所述第四电流源为所述第六电容充电时，所述第六电容电压由零上升至所述第三参考电压所需的时间为所述预设时间。
[0051]优选的，所述第二功率开关管控制电路还包括均流电路；
[0052]所述均流电路，用于接收所述第一电压信号和表征所述第二路电压变换电路电流大小的第二电压信号，以产生第六电流信号；当所述第五可控开关关断时，所述第六电流信号用于对所述第六电容充电。
[0053]优选的，所述均流电路包括第二跨导放大器、第三跨导放大器和第七电容；
[0054]所述第二跨导放大器的同相输入端接收所述第二电压信号，反相输入端接收所述第一电压信号，输出端输出第五电流信号；
[0055]所述第七电容的一端与所述第二跨导放大器的输出端连接，另一端与地连接；所述第五电流信号用于对所述第七电容充电，以得到第七电容电压；
[0056]所述第三跨导放大器的同相输入端接收所述第七电容电压，反相输入端与地连接，输出端输出所述第六电流信号。
[0057]从上述的技术方案可以看出，本申请通过采样交错并联式开关电源的输出电压，经过运算和补偿得到一反馈补偿信号；将该反馈补偿信号和表征所述交错并联式开关电源的第一路电压变换电路中电感电流大小的第一电压信号进行比较，根据比较结果生成一第一开通信号，进而生成控制第一功率开关管开关状态的第一功率开关管控制信号:当该第一开通信号有效时，第一功率开关管控制信号有效，从而控制第一开关管开通；根据前一个开关周期中第一开通信号上升沿到来的时刻h和当前开关周期中第一开通信号上升沿到来的时刻t2，确定第一功率开关管的开关周期T=t2_ti ;进而在本开关周期中第一开通信号上升沿到来后、经过开关周期的一半T/2后，生成第二开通信号，进而根据该第二开通信号生成控制第二功率开关管开关状态的第二功率开关管控制信号，使得第二功率开关管在第一功率开关管开通T/2时间后开通，即实现了两个功率开关管Q1和Q2交错导通。同时，本申请实施例的控制过程不受开关电源工作频率的影响，提高了开关电源的动态特性、稳定性和效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0058]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0059]图1为现有交错并联式buck电路的电路图；
[0060]图2为本申请实施例一提供的一种应用于交错并联式开关电源的控制电路的结构框图；
[0061]图3为本申请实施例二提供的另一种应用于交错并联式开关电源的控制电路的结构框图；
[0062]图4为本申请实施例二提供的另一种应用于交错并联式开关电源的控制电路的具体电路图；
[0063]图5为本申请实施例三提供的一种具有均流功能的、应用于交错并联式开关电源的控制电路的具体电路图。
【具体实施方式】
[0064]下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0065]本申请实施例公开了一种应用于交错并联式开关电源的控制电路，以更好地实现两相之间的180°交错并联，提闻开关电源的动态特性、稳定性和效率。
[0066]本申请实施例一提供了 一种应用于交错并联式开关电源的控制电路的结构框图。如图2所示，该交错并联式开关电源包括并联连接的第一路电压变换电路和第二路电压变换电路，所述第一路电压变换电路包括第一功率开关管Q1和第一电感L1，所述第二路电压变换电路包括第二功率开关管Q2和第二电感L2。该控制电路包括反馈补偿信号产生电路100、第一功率开关管控制电路200和第二功率开关管控制电路300。
[0067]其中，反馈补偿信号产生电路100，用于采样所述交错并联式开关电源输出端的输出电压V。，并对所述输出电压V。进行运算和补偿，以产生一反馈补偿信号VC1。
[0068]第一功率开关管控制电路200，用于接收表征所述第一路电压变换电路中电感电流iu大小的第一电压信号Viu和所述反馈补偿信号Va，对第一电压信号Viu和反馈补偿信号Va进行比较:当所述第一电压信号小于所述反馈补偿信号(即ViU〈Va)时，产生第一开通信号，进而根据所述第一开通信号产生第一功率开关管控制信号VQ1;其中，当所述第一开通信号有效时，所述第一功率开关管控制信号Vqi有效，所述第一功率开关管Q1开通，当所述第一功率开关管Q1开通一预设时间Tm (即Q1在一个开关周期内的导通时间)后，所述第一功率开关管控制信号Vqi无效，所述第一功率开关管Q1关断。[0069]第二功率开关管控制电路300，用于接收所述第一开通信号，记录所述前一个开关周期中第一开通信号上升沿到来的时刻一 A与当前开关周期中第一开通信号上升沿到来的时刻二 h，将所述时刻一与时刻二的的时间间隔作为所述第一功率开关管Q1的开关周期T(也即第二功率开关管Q2的开关周期)，并在所述第一开通信号上升沿到来后、经过所述开关周期的一半Τ/2时，产生第二开通信号，进而根据所述第二开通信号产生第二功率开关管控制信号Vq2 ;其中，当所述第二开通信号有效时，所述第二功率开关管控制信号Vq2有效，所述第二功率开关管Q2开通，当所述第二功率开关管Q2开通所述预设时间Tm后，产生第二关断信号，所述第二功率开关管控制信号Vq2无效，所述第二功率开关管Q2关断。
[0070]由上述电路结构及功能可知，本申请实施例采样交错并联式开关电源的输出电压，经过运算和补偿得到一反馈补偿信号；将该反馈补偿信号和表征所述交错并联式开关电源的第一路电压变换电路中电感电流大小的第一电压信号进行比较，根据比较结果生成一第一开通信号，进而生成控制第一功率开关管开关状态的第一功率开关管控制信号:当该第一开通信号有效时，第一功率开关管控制信号有效，从而控制第一开关管开通；根据前一个开关周期中第一开通信号上升沿到来的时刻h和当前开关周期中第一开通信号上升沿到来的时刻t2，确定第一功率开关管的开关周期T=t2-ti ;进而在本开关周期中第一开通信号上升沿到来后、经过开关周期的一半T/2后，生成第二开通信号，进而根据该第二开通信号生成控制第二功率开关管开关状态的第二功率开关管控制信号，使得第二功率开关管在第一功率开关管开通T/2时间后开通，即实现了两个功率开关管Q1和Q2交错导通。同时，本申请实施例的控制过程不受开关电源工作频率的影响，提高了开关电源的动态特性、稳定性和效率。
[0071]本申请实施例中，反馈补偿信号产生电路、第一功率开关管控制电路和第二功率开关管控制电路的具体结构可能有多种，本申请优选图3所示实施例二的结构。具体的，本实施例二提供的应用于交错并联式开关电源的控制电路，包括反馈补偿信号产生电路100、第一功率开关管控制电路200和第二功率开关管控制电路300。
[0072]其中，反馈补偿信号产生电路100包括采样电路110、第一跨导运算放大器Gml和第一补偿电容Q。
[0073]采样电路110，用于采样所述交错并联式开关电源输出端的输出电压V。，以得到电压采样信号Vs ;更具体的，采样电路110包括串联连接的两个采样电阻。第一跨导运算放大器Gml的同相输入端接收预设的第一参考电压VMfl，反相输入端接收所述电压采样信号Vs，用于对所述第一参考电压Vrefl和电压采样信号Vs进行运算，以输出表征运算结果的信号，并通过该表征运算结果的信号对第一补偿电容C1充电。第一补偿电容C1连接在所述第一跨导运算放大器Gml的输出端和地之间，将第一补偿电容C1上的电压作为反馈补偿信号Va输出至第一功率开关管控制电路200。
[0074]第一功率开关管控制电路200包括第一开通信号产生电路210、第一关断信号产生电路220和第一 RS触发器RSl。
[0075]第一开通信号产生电路210包括第一比较器A1,该第一比较器A1的同相输入端接收所述反馈补偿信号Va，反相输入端接收表征所述第一路电压变换电路中电感电流iu大小的第一电压信号Viu,输出端输出第一开通信号Vsi。[0076]第一关断信号产生电路220，用于接收第一功率开关管控制信号VQ1，当所述第一功率开关管控制信号Vqi有效时，开始第一计时，并在所述第一计时时长达到预设时间Tm(即Q1在一个开关周期T内的导通时间)时，产生第一关断信号。
[0077]第一 RS触发器RSl的置位端接收所述第一开通信号Vsi，复位端接收所述第一关断信号，输出端输出所述第一功率开关管控制信号VQ1。其工作原理为当第一开通信号Vsi有效时，第一功率开关管控制信号Vqi有效，从而控制第一功率开关管Q1导通；当第一关断信号有效(第一开通信号Vsi无效)时，第一功率开关管控制信号Vqi无效，从而控制第一功率开关管Qi关断。
[0078]第二功率开关管控制电路300包括第二开通信号产生电路310、第二关断信号产生电路320和第二 RS触发器RS2。
[0079]第二开通信号产生电路310，用于接收所述第一开通信号Vsi，在所述第一开通信号Vsi上升沿到来后、经过第一功率开关管开关周期的一半T/2时，产生第二开通信号VS2。
[0080]第二关断信号产生电路320，用于接收第二功率开关管控制信号VQ2，当所述第二功率开关管控制信号Vq2有效时，开始第二计时，并在所述第二计时时长达到所述预设时间Tm时，产生第二关断信号。
[0081 ] 第二 RS触发器RS2的置位端接收所述第二开通信号VS2，复位端接收所述第二关断信号，输出端输出所述第二功率开关管控制信号\2。其工作原理为当第二开通信号Vs2有效时，第二功率开关管控制信号Vq2有效，从而控制第二功率开关管Q2导通；当第二关断信号有效(第二开通信号Vs2无效)时，第二功率开关管控制信号Vq2无效，从而控制第二功率开关管Q2关断。
[0082]由上述电路结构可知，本申请实施例通过两个RS触发器，分别根据相应的开通信号和关断信号产生控制相应功率开关管的控制信号，实现了开关电源中两个功率开关管的交错导通；且控制过程不受开关电源工作频率的影响，提高了开关电源的动态特性、稳定性和效率。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。
[0083]进一步的，具体到电路元件，上述实施例二所述的控制电路中各电路的内部结构如图4所示。下面对其组成及原理进行详细阐述。
[0084]第一关断信号产生电路220包括第二电容C2、第一电流源I1、第一可控开关S1和第二比较器a2。其中,第二电容C2、第一电流源I1和第一可控开关S1并联连接,其一公共端与所述第二比较器A2的同相输入端连接，另一公共端与地连接。
[0085]第一功率开关管控制信号Vqi在控制第一功率开关管的同时，也对第一可控开关S1进行控制:当第一功率开关管控制信号Vqi有效时，第一可控开关S1关断，第一电流源I1开始对第二电容C2充电，得到第二电容电压\2 ；当第一功率开关管控制信号Vqi无效时，第一可控开关S1开通，第二电容C2通过第一可控开关S1放电，直至第二电容电压\2为零。
[0086]第二比较器A2的同相输入端接收第二电容电压Vk，反相输入端接收第二参考电压Vmf2,输出端输出第一关断信号。
[0087]上述第一关断信号产生电路220中，第二电容C2的电容值和第一电流源I1的电流值满足:通过该第一电流源I1为该第二电容C2充电时，第二电容电压Vc2由零上升至第二参考电压VMf2所需的时间为所述预设时间Tm ;即通过对第二电容的充电过程实现第一计时。
[0088]第二开通信号产生电路310包括:第一缓冲器B1、第二缓冲器B2、第三缓冲器B3、第三RS触发器RS3、第四RS触发器RS4、第五RS触发器RS5、第四电压产生电路311、第五电压产生电路312和第三比较器A3。
[0089]第一缓冲器B1接收所述第一开通信号，将缓冲后的第一开通信号作为第一缓冲信号输出；第二缓冲器接收所述第一缓冲信号，将缓冲后的第一缓冲信号作为第二缓冲信号输出；第三缓冲器接收所述第一开通信号，将缓冲后的第一开通信号作为第三缓冲信号输出。
[0090]第三RS触发器RS3的置位端接收所述第一缓冲信号，复位端接收所述第二缓冲信号，输出端输出第二可控信号；第四RS触发器RS4的置位端接收所述第一开通信号，复位端接收所述第三缓冲信号，输出端输出第三可控信号；第五RS触发器RS5的置位端接收所述第一开通信号，复位端接收所述第二开通信号，输出端输出第四可控信号。
[0091]第四电压产生电路310接收所述第二可控信号和第三可控信号，以产生第四电压。第五电压产生电路320接收所述第四可控信号，以产生第五电压。
[0092]第三比较器A3的反相输入端接收所述第四电压，同相输入端接收所述第五电压，输出端输出所述第二开通信号。
[0093]更具体的，第四电压产生电路310包括第二可控开关S2、第三可控开关S3、第三电容C3、第四电容C4和第二电流源12。第二可控开关S2、第三电容C3和第二电流源I2并联连接，其一公共端与第三可控开关S3的一非控制端连接，另一公共端与地连接;第四电容C4的一端和第三可控开关S3的另一非控制端共同连接于第三比较器A3的反相输入端,第四电容C4的另一端接地；且，上述第四电压即为第四电容C4上的电压。
[0094]第四电压产生电路310的工作原理为:通过第三RS触发器RS3输出的第二可控信号控制第二可控开关S2,当所述第二可控信号无效时，所述第二可控开关S2关断，第二电流源I2开始为第三电容C3充电，当所述第二可控信号有效时，第二可控开关S2开通，开始对第三电容C3放电；其中，所述第二可控开关S2开通时刻，第三电容C3上的电压Va为第三电容电压最大值。同时，通过第四RS触发器RS4输出的第三可控信号控制所述第三可控开关S3,当所述第三可控信号有效时，所述第三可控开关S3开通，以使所述第四电压Vc4等于所述第三电容上的电压Vra，当所述第三可控信号无效时，所述第三可控开关S3关断，使第四电压Vc4保持为所述第三电容电压最大值。
[0095]第五电压产生电路312包括并联连接的第四可控开关S4、第五电容C5和第三电流源I3 ;其一公共端与所述第三比较器A3的同相输入端连接，另一公共端与地连接。
[0096]第五电压产生电路312的工作原理为:第五RS触发器RS5输出的第四可控信号控制所述第四可控开关S4,当所述第四可控信号无效时，所述第四可控开关S4关断，开始通过第三电流源I3为第五电容C5充电；所述第五电容上的电压Vc5即为上述第五电压，当Vra达到上述第三电容电压最大值时，第三比较器A3输出电平翻转为高电平，产生第二开通信号Vs2,且此时的第二开通信号Vs2有效。
[0097]同时，上述第四电压产生电路311中，第三电容C3的电容值和第二电流源I2的电流值满足:通过第二电流源I2为第三电容C3充电，并使所述第三电容的电压Vra由零上升到所述第三电容电压最大值的时间等于所述第一功率开关管的开关周期T。且，上述第四电压产生电路311和第五电压产生电路312满足:C3=2C5，或者，212=13，从而使得第三电容C3的充电时间为第五电容C5的充电时间的2倍，第五电容C5的充电时间为T/2，也即第一开通信号Vsi上升沿到来时刻与第二开通信号Vs2到来时刻的时间间隔为T/2，进而实现了开关电源中两个功率开关管的交错导通。
[0098]第二关断信号产生电路320包括第六电容C6、第四电流源I4、第五可控开关S5和第四比较器A4。
[0099]其中，第六电容C6、第四电流源I4、第五可控开关S5并联连接，其一公共端与所述第四比较器A4的同相输入端连接，另一公共端与地连接。通过所述第二功率开关管控制信号V02控制所述第五可控开关S5:当Vq2有效时，所述第五可控开关S5关断，通过所述第四电流源I4对第六电容C6充电，得到第六电容电压Vai ;当Vq2无效时，所述第五可控开关S5开通，开始对第六电容C6放电，直至Vai为零。所述第四比较器的同相输入端接收所述第六电容电压，反相输入端接收第三参考电压VMf3，输出端输出所述第二关断信号。
[0100]第二关断信号产生电路320中，第六电容C6和第四电流源I4满足:通过所述第四电流源I4为所述第六电容充电C6时，所述第六电容电压Vai由零上升至所述第三参考电压Vref3所需的时间为所述预设时间Tm;即通过对第六电容的充电过程实现第二计时。
[0101]以上，结合图4对本申请实施例提供的应用于交错并联式开关电源的控制电路的具体结构及其工作原理进行了详细阐述。需要说明的是，上述具体电路结构仅为本申请的一个具体实施例，本申请所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路结构不仅限于此。
[0102]另外，本申请实施例三还提供了一种具有均流功能的、应用于交错并联式开关电源的控制电路，如图5所示，该控制电路包括反馈补偿信号产生电路100、第一功率开关管控制电路200和第二功率开关管控制电路300。其中，第一功率开关管控制电路200包括第一开通信号产生电路210、第一关断信号产生电路220和第一 RS触发器RSl ;第二功率开关管控制电路300包括第二开通信号产生电路310、第二关断信号产生电路320、均流电路330和第二 RS触发器RS2。
[0103]需要说明的是，本实施例只重点对均流电路的结构及功能进行阐述，而反馈补偿信号产生电路100、第一功率开关管控制电路200，以及第二功率开关管控制电路300中的第二开通信号产生电路310、第二关断信号产生电路320和第二 RS触发器RS2，具体结构及工作原理可参考上文实施例，在此不再赘述。
[0104]本实施例所述的均流电路330，用于接收表征所述开关电源中第一路电压变换电路中电感电流iu大小的第一电压信号Viu和表征所述开关电源中第二路电压变换电路中电感电流L大小的第二电压信号Va2，以产生第六电流信号；当第二关断信号产生电路320中的第五可控开关S5关断时，所述第六电流信号与第四电流源I4共同为第二关断信号产生电路320中的第六电容充电，实现两路电压变换电路中的电感电流iu和 相等。
[0105]具体的，如图5所示，均流电路330包括第二跨导放大器Gm2、第三跨导放大器Gm3和第七电容C7。
[0106]其中，第二跨导放大器Gm2的同相输入端接收所述第二电压信号Va2，反相输入端接收所述第一电压信号Viu,输出端输出表征iu和L之间差值大小的第五电流信号。
[0107]第七电容C7的一端与所述第二跨导放大器Gm2的输出端连接，另一端与地连接；所述第五电流信号用于对第七电容充电，以得到第七电容电压\?。
[0108]第三跨导放大器Gm3的同相输入端接收所述第七电容电压V?，反相输入端与地连接，输出端输出所述第六电流信号。[0109]上述均流电路330的工作原理为:通过第二跨导放大器Gm2对两路电压变换电路中的电感电流iu和 进行比较运算，得到表征iu和L之间差值大小的第五电流信号，利用该第五电流信号对补偿电容C7充电得到第七电容电压V?，继而通过第三跨导放大器Gm3将第七电容电压Vc7与零进行比较:当iL1和L相等时，跨导放大器Gm3输出零；当iL1和L不相等时，跨导放大器Gm3向第二关断信号产生电路320输出第六电流信号，通过第六电流信号与第四电流源14共同为第二关断信号产生电路320中的第六电容充电，调整第六电容的充电时间，从而调整第二关断信号的产生时间，最终实现对第二功率开关管开通时间的调整，实现两路电压变换电路中的电感电流iu和 相等。
[0110]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种应用于交错并联式开关电源的控制电路，所述交错并联式开关电源包括并联连接的第一路电压变换电路和第二路电压变换电路，所述第一路电压变换电路包括第一功率开关管，所述第二路电压变换电路包括第二功率开关管，其特征在于，所述控制电路包括: 反馈补偿信号产生电路，用于采样所述交错并联式开关电源输出端的输出电压，并对所述输出电压进行运算和补偿，以产生一反馈补偿信号； 第一功率开关管控制电路，用于接收表征所述第一路电压变换电路中电感电流大小的第一电压信号和所述反馈补偿信号，对所述第一电压信号和所述反馈补偿信号进行比较，当所述第一电压信号小于所述反馈补偿信号时产生第一开通信号，根据所述第一开通信号产生第一功率开关管控制信号；其中，当所述第一开通信号有效时，所述第一功率开关管控制信号有效，所述第一功率开关管开通，当所述第一功率开关管开通一预设时间后，所述第一功率开关管控制信号无效，所述第一功率开关管关断； 第二功率开关管控制电路，用于接收所述第一开通信号，记录所述前一个开关周期中第一开通信号上升沿到来的时刻一与当前开关周期中所述第一开通信号上升沿到来的时刻二，将所述时刻一与时刻二的的时间间隔作为所述第一功率开关管的开关周期，并在所述第一开通信号上升沿到来后、经过所述开关周期的一半时，产生第二开通信号，根据所述第二开通信号产 生第二功率开关管控制信号；其中，当所述第二开通信号有效时，所述第二功率开关管控制信号有效，所述第二功率开关管开通，当所述第二功率开关管开通所述预设时间后，产生第二关断信号，所述第二功率开关管控制信号无效，所述第二功率开关管关断。
2.根据权利要求1所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路，其特征在于，所述反馈补偿信号产生电路包括采样电路、第一跨导运算放大器和第一补偿电容； 所述采样电路，用于采样所述交错并联式开关电源输出端的输出电压，以得到电压采样信号; 所述第一跨导运算放大器的同相输入端接收第一参考电压，反相输入端接收所述电压采样信号，用于对所述第一参考电压和电压采样信号进行运算； 所述第一补偿电容连接在所述第一跨导运算放大器的输出端和地之间，所述第一补偿电容上的电压为所述反馈补偿信号。
3.根据权利要求1所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路，其特征在于，所述第一功率开关管控制电路包括第一比较器、第一关断信号产生电路和第一 RS触发器； 所述第一比较器的同相输入端接收所述反馈补偿信号，反相输入端接收所述第一电压信号，输出端输出所述第一开通信号； 所述第一关断信号产生电路，用于接收所述第一功率开关管控制信号，当所述第一功率开关管控制信号有效时，开始第一计时，并在所述第一计时时长达到所述预设时间时，产生第一关断信号； 所述第一 RS触发器的置位端接收所述第一开通信号，复位端接收所述第一关断信号，输出端输出所述第一功率开关管控制信号。
4.根据权利要求3所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路，其特征在于，所述第一关断信号产生电路包括第二电容、第一电流源、第一可控开关和第二比较器； 所述第二电容、第一电流源和第一可控开关并联连接，其一公共端与所述第二比较器的同相输入端连接，另一公共端与地连接； 所述第一功率开关管控制信号控制所述第一可控开关，当所述第一功率开关管控制信号有效时，所述第一可控开关关断，以使所述第一电流源对所述第二电容充电，得到第二电容电压；当所述第一功率开关管控制信号无效时，所述第一可控开关开通，以使所述第二电容放电至电压为零； 所述第二比较器的同相输入端接收所述第二电容电压，反相输入端接收第二参考电压，输出端输出所述第一关断信号；其中， 所述第二电容的电容值和第一电流源的电流值满足:通过所述第一电流源为所述第二电容充电时，所述第二电容电压由零上升至所述第二参考电压所需的时间为所述预设时间。
5.根据权利要求1所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路，其特征在于，所述第二功率开关管控制电路包括第二开通信号产生电路、第二关断信号产生电路和第二 RS触发器； 所述第二开通信号产生电路，用于接收所述第一开通信号，在所述第一开通信号上升沿到来后、经过所述开关周期的一半时，产生所述第二开通信号； 所述第二关断信号产生电路，用于接收所述第二功率开关管控制信号，当所述第二功率开关管控制信号有效时，开始第二计时， 并在所述第二计时时长达到所述预设时间时，产生第二关断信号； 所述第二 RS触发器的置位端接收所述第二开通信号，复位端接收所述第二关断信号，输出端输出所述第二功率开关管控制信号。
6.根据权利要求5所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路，其特征在于，所述第二开通信号产生电路包括:第一缓冲器、第二缓冲器、第三缓冲器、第三RS触发器、第四RS触发器、第五RS触发器、第四电压产生电路、第五电压产生电路和第三比较器； 所述第一缓冲器接收所述第一开通信号，以输出第一缓冲信号； 所述第二缓冲器接收所述第一缓冲信号，以输出第二缓冲信号； 所述第三缓冲器接收所述第一开通信号，以输出第三缓冲信号； 所述第三RS触发器的置位端接收所述第一缓冲信号，复位端接收所述第二缓冲信号，输出端输出第二可控信号； 所述第四RS触发器的置位端接收所述第一开通信号，复位端接收所述第三缓冲信号，输出端输出第三可控信号； 所述第五RS触发器的置位端接收所述第一开通信号，复位端接收所述第二开通信号，输出端输出第四可控信号； 所述第四电压产生电路接收所述第二可控信号和第三可控信号，以产生第四电压； 所述第五电压产生电路接收所述第四可控信号，以产生第五电压； 所述第三比较器的反相输入端接收所述第四电压，同相输入端接收所述第五电压，输出端输出所述第二开通信号。
7.根据权利要求6所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路，其特征在于，所述第四电压产生电路包括第二可控开关、第三可控开关、第三电容、第四电容和第二电流源； 所述第二可控开关、第三电容和第二电流源并联连接，其一公共端与所述第三可控开关的一非控制端连接，另一公共端与地连接； 所述第四电容的一端和所述第三可控开关的另一非控制端共同连接于所述第三比较器的反相输入端，所述第四电容的另一端接地；其中，所述第四电压为所述第四电容上的电压； 所述第二可控信号控制所述第二可控开关，当所述第二可控信号无效时，所述第二可控开关关断，以使所述第二电流源给所述第三电容充电，当所述第二可控信号有效时，所述第二可控开关开通；其中，所述第二可控开关开通时，所述第三电容上的电压为第三电容电压最大值，且所述第三电容的电容值和所述第二电流源的电流值满足:通过所述第二电流源为所述第三电容充电，并使所述第三电容的电压由零上升到所述第三电容电压最大值的时间等于所述第一功率开关管的开关周期； 所述第三可控信号控制所述第三可控开关，当所述第三可控信号有效时，所述第三可控开关开通，以使所述第四电压等于所述第三电容上的电压，当所述第三可控信号无效时，所述第三可控开关关断，以使所述第四电压保持为所述第三电容电压最大值。
8.根据权利要求7所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路，其特征在于，所述第五电压产生电路包括第四可控开关、第五电容和第三电流源； 所述第四可控开关、第五电容和第三电流源并联连接，其一公共端与所述第三比较器的同相输入端连接，另一公共端与地连接； 所述第四可控信号控制所述第四可控开关，当所述第四可控信号无效时，所述第四可控开关关断，以使所述第三电流源给所述第五电容充电；其中，所述第五电压为所述第五电容上的电压； 所述第三电容的容值为所 述第五电容的容值的2倍，或者，所述第三电流源的电流值为所述第二电流源的电流值的2倍。
9.根据权利要求5所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路，其特征在于，所述第二关断信号产生电路包括第六电容、第四电流源、第五可控开关和第四比较器； 所述第六电容、第四电流源和第五可控开关并联连接，其一公共端与所述第四比较器的同相输入端连接，另一公共端与地连接； 所述第二功率开关管控制信号控制所述第五可控开关；当所述第二功率开关的控制信号有效时，所述第五可控开关关断，以使所述第四电流源对第六电容充电，得到第六电容电压；当所述第二功率开关的控制信号无效时，所述第五可控开关开通，以使所述第六电容放电至电压为零； 所述第四比较器的同相输入端接收所述第六电容电压，反相输入端接收第三参考电压，输出端输出所述第二关断信号；其中， 所述第六电容和第四电流源满足:通过所述第四电流源为所述第六电容充电时，所述第六电容电压由零上升至所述第三参考电压所需的时间为所述预设时间。
10.根据权利要求9所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路，其特征在于，所述第二功率开关管控制电路还包括均流电路； 所述均流电路，用于接收所述第一电压信号和表征所述第二路电压变换电路电流大小的第二电压信号，以产生第六电流信号；当所述第五可控开关关断时，所述第六电流信号用于对所述第六电容充电。
11.根据权利要求10所述的应用于交错并联式开关电源的控制电路，其特征在于，所述均流电路包括第二跨导放大器、第三跨导放大器和第七电容； 所述第二跨导放大器的同相输入端接收所述第二电压信号，反相输入端接收所述第一电压信号，输出端输出第五电流信号； 所述第七电容的一端与所述第二跨导放大器的输出端连接，另一端与地连接；所述第五电流信号用于对所述第七电容充电，以得到第七电容电压； 所述第三跨导放大器的同相输入端接收所述第七电容电压，反相输入端与地连接，输出端输出所述第六 电流信号。
【文档编号】H02M1/08GK103441659SQ201310432481
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】余峰, 赵晨 申请人:矽力杰半导体技术(杭州)有限公司