交错并联式开关电源控制电路的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及交错并联式开关电源控制电路。

背景技术：

相比于传统buck电路，采用交错并联的两路buck电路，如图1所示，各路buck电路只需承担一半的输出功率，电感L1、L2和开关管Q1、Q2上承受的电流也仅为传统buck电路的一半。在高频下，输出电容C00可以采用等效电阻较小的陶瓷电容，使该开关电源的输出更为稳定，开关电源系统的效率更高。

现有技术中，交错并联的两路buck实现错相导通常采用定频控制方式，而定频控制方式受限于环路的响应速度，其动态响应较差。在一般开关电源设计中，通常采用恒导通控制方式以获得更好的动态响应，但恒导通控制方式应用于交错并联式开关电源中，难以实现两路buck电路的相位差调节。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种实现相位调节的交错并联式开关电源控制电路，用于解决现有的开关电源错相导通时动态响应较差和错相导通角难以调节的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种交错并联式开关电源控制电路，所述交错式并联式开关电源包括主开关电路和从开关电路，所述开关电源控制电路包括第一运放，其第一输入端接收反馈电压，其第二输入端接收第一参考电压，所述第一运放输出基准信号，所述基准信号用于控制主开关电路中电感电流上限值、下限值和从开关电路中电感电流的上限值、下限值；

所述控制电路根据主开关电路和从开关电路的相位差，调节从开关电路中电感电流上下限差值，以使主开关电路和从开关电路的相位差达到预期相位差。

可选的，所述开关电源控制电路还包括主控制电路，所述主控制电路根据所述基准信号、第一差值信号得到主开关电路中电感电流上限值和下限值；所述第一差值信号表征所述主开关电路中电感电流上限值与下限值的差值；所述基准信号大于等于主开关电路中电感电流上限值，或者，所述基准信号小于等于主开关电路中电感电流下限值，或者，所述基准信号位于主开关电路中电感电流上限值和下限值之间。

可选的，所述开关电源控制电路还包括从控制电路，当主开关电路和从开关电路的相位差大于预期相位差时，所述从控制电路减小从开关电路中电感电流上下限差值；当主开关电路和从开关电路的相位差小于预期相位差时，所述从控制电路增大从开关电路中电感电流上下限差值。

可选的，所述从控制电路根据所述基准信号、第二差值信号得到从开关电路中电感电流上限值和下限值，所述第二差值信号表征所述从开关电路中电感电流上限值与下限值的差值；所述基准信号大于等于从开关电路中电感电流上限值，或者，所述基准信号小于等于从开关电路中电感电流下限值，或者，所述基准信号位于从开关电路中电感电流上限值和下限值之间；根据主开关电路和从开关电路的相位差调节所述第二差值信号。

可选的，所述从控制电路还包括相位差检测电路，所述相位差检测电路接收第一信号和第二信号，输出相位差信号，所述第一信号表征主开关电路中主开关通断的信号，所述第二信号表征从开关电路中主开关管通断的信号。

可选的，所述第一信号表征主开关电路中主开关导通时，所述相位差检测电路输出相位差信号；所述第二信号表征从开关电路中主开关导通时，所述相位差信号电平翻转。

可选的，所述相位差检测电路包括脉冲产生电路和触发器，所述脉冲产生电路接收所述第一信号和第二信号，输出第一脉冲信号和第二脉冲信号；所述触发器置位端接收所述第一脉冲信号，所述触发器复位端接收所述第二脉冲信号，所述触发器输出信号作为所述相位差信号，或者所述触发器输出信号转化后作为所述相位差信号。

可选的，所述从控制电路还包括差值调节电路，所述差值调节电路接收相位差信号，当主开关电路和从开关电路的相位差比预期相位差大时，控制第一电流给第一电容放电；当主开关电路和从开关电路的相位差比预期相位差小时，控制第二电流给第一电容充电，以得到调节电压，所述调节电压调节所述第二差值信号，所述调节电压表征所述第二差值信号变化量。

可选的，所述差值调节电路包括滤波电路和比较器，所述滤波电路包括第一电阻和第二电容，所述第一电阻第一端连接相位差检测电路输出端，其第二端连接第二电容第一端，所述第二电容第二端接地，所述第二电容上电压为第一电压，所述比较器第一端接收第一电压，其第二端接收第二参考电压，所述比较器输出比较信号，所述第二参考电压表征预期相位差。

可选的，所述差值调节电路还包括第一电流源、第二电流源和所述第一电容，所述第一电压达到所述第二参考电压时，所述比较信号控制所述第一电流源导通，输出所述第一电流；所述第一电压未达到所述第二参考电压时，所述比较信号控制所述第二电流源导通，输出所述第二电流。

可选的，所述交错并联式开关电源包括至少一个从开关电路，所述开关电源控制电路调节任一个或多个从开关电路和主开关电路的相位差至预期相位差。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：根据第一参考电压和反馈电压的误差得到基准信号，所述基准信号用于控制主开关电路中电感电流上限值、下限值和从开关电路中电感电流上限值、下限值；根据主开关电路和从开关电路的相位差，调节从开关电路中电感电流上下限差值，以使主开关电路和从开关电路的相位差达到预期相位差。本实用新型可以调节主开关电路和从开关电路的相位差，错相导通时，本实用新型开关电源动态响应较好。

附图说明

图1为本实用新型交错并联式开关电源电路结构图；

图2为本实用新型交错并联式开关电源控制电路原理图；

图3为本实用新型主控制电路原理图；

图4为本实用新型从控制电路原理图；

图5为本实用新型相位差检测电路及差值调节电路原理图；

图6为本实用新型交错并联式开关电源控制电路的波形图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图1示意了本实用新型交错并联式开关电源，包括主开关电路和从开关电路、电容C00和分压电阻R1、R2，主开关电路包括第一主开关管M1、第一辅开关管M3和第一电感L1，从开关电路包括第二主开关管M2、第二辅开关管M4和第二电感L2。本实施例只例举两个交错并联的开关电路进行说明，交错并联式开关电源还可以包括多个并联的从开关电路。

图2示意了本实用新型交错并联式开关电源控制电路原理图，包括第一运放U100、主控制电路U101和从控制电路U102和电容C0。第一运放U0第一输入端接收反馈电压FB，第二输入端接收第一参考电压VREF，输出基准信号IVC。主控制电路U101接收基准信号IVC和第一差值信号ΔVC1，得到主开关电路电感电流上限值ITOP1和下限值IBOT1，第一差值信号ΔVC1表征上限值ITOP1和下限值IBOT1之差，IVC≥ITOP1或者IVC≤IBOT1或者IBOT1＜IVC＜ITOP1。将表征主开关电路电感电流的第一采样信号CS1分别和主开关电路电感电流上限值ITOP1和下限值IBOT1进行比较，以控制第一主开关管M1和第一辅开关管M3的导通和关断。从控制电路U102接收基准信号IVC和第二差值信号ΔVC2，得到从开关电路电感电流上限值ITOP2和下限值IBOT2，第二差值信号ΔVC2表征上限值ITOP2和下限值IBOT2之差，IVC≥ITOP2或者IVC≤IBOT2或者IBOT2＜IVC＜ITOP2。从控制电路U102检测主开关电路和从开关电路的相位差，并根据其相位差调节从开关电路中电感电流的上下限差值，即调整ΔVC2，得到新的ITOP2和IBOT2。将表征从开关电路电感电流的第二采样信号CS2分别和第二谷值参考信号IBOT2和第二峰值参考信号ITOP2进行比较，以控制第二主开关管M2和第二辅开关管M4的导通和关断。一个从控制电路控制一个从开关电路，当有多个从开关电路时，需要对应的多个从控制电路，任意一个从控制电路可以控制相应从开关电路与主开关电路的相位差至预期相位差，多个从控制电路可以同时控制相应的多个从开关电路与主开关电路的相位差分别至预期相位差。

图3示意了本实用新型主控制电路原理图，包括主上下限调节电路U201、比较器U202、比较器U203、逻辑电路U204和驱动电路U205，主上下限调节电路U201接收基准信号IVC和第一差值信号ΔVC1，输出主开关电路电感电流上限值ITOP1和电感电流下限值IBOT1。比较器U202同相输入端接收第一采样信号CS1，其反相输入端接收ITOP1，其输出端输出信号VT1，当CS1达到ITOP1时，第一主开关管M1关断，第一辅开关管M3导通。比较器U203同相输入端接收IBOT1，其反相输入端接收第一采样信号CS1，其输出端输出信号VB1，当CS1达到IBOT1时，第一主开关管M1导通，第一辅开关管M3关断。逻辑电路U204接收VT1和VB1信号，输出TG1和BG1信号，TG1为第一主开关管M1脉宽调制信号，BG1为第一辅开关管M3调制信号，驱动电路接收TG1和BG1，分别输出驱动信号VG1_T和VG1_B。

图4示意了本实用新型从控制电路原理图，包括相位差检测电路U301、差值调节电路U302、从上下限调节电路、比较器U304、比较器U305、逻辑电路U306和驱动电路U307。相位差检测电路U301接收第一信号TG1和第二信号TG2，输出表征主开关电路和从开关电路的相位差的相位差信号Q，第一信号TG1和第二信号TG2分别表征第一主开关管通断的信号和第二主开关管通断的信号，本实用新型实施例中，以第一信号TG1和第二信号TG2分别为第一主开关管脉宽调制信号和第二主开关管脉宽调制信号为例，第一信号TG1和第二信号TG2也可以分别为主开关电路电感电流采样信号CS1和从开关电路电感电流采样信号CS2。所述差值调节电路U302接收脉冲信号Q和表征预期相位差信号VREF2，输出调节信号ΔVC，从上下限调节电路接收调节信号ΔVC、基准信号IVC、第二差值信号ΔVC2，输出从开关电路电感电流上限值ITOP2和下限值IBOT2，其中，ITOP2-IBOT2＝ΔVC2+ΔVC；ΔVC2+ΔVC为调节后的第二差值信号。比较器U304同相输入端接收第二采样信号CS2，其反相输入端接收ITOP2，其输出端输出信号VT2，当CS2达到ITOP2时，第二主开关管M2关断，第二辅开关管M4导通。比较器U305同相输入端接收IBOT2，其反相输入端接收第二采样信号CS2，其输出端输出信号VB2，当CS2达到IBOT2时，第二主开关管M2导通，第二辅开关管M4关断。逻辑电路U306接收VT2和VB2信号，输出TG2和BG2信号，TG2为第二主开关管M2脉宽调制信号，BG2为第二辅开关管M4调制信号，驱动电路接收TG2和BG2，分别输出驱动信号VG2_T和VG2_B。

图5示意了相位差检测电路和差值调节电路的原理图，相位差检测电路包括脉冲产生电路U401和触发器U402，差值调节电路包括第一电容C401、第一比较器U403、反相器、第一开关k1、第二开关k2、第一电流源i1、第二电流源i2和第二电容C402。脉冲产生电路U401接收第一主开关管脉宽调制信号TG1和第二主开关管脉宽调制信号TG2，TG1信号、TG2信号分别从低电平翻转为高电平时，脉冲产生电路分别输出高电平第一脉冲信号ph1和高电平第二脉冲信号ph2。触发器U401置位端接收第一脉冲信号ph1，复位端接收第二脉冲信号ph2，触发器输出信号为模拟量，作为所述相位差信号。当本实用新型触发器输出信号为数字量时，需将其转化为模拟量作为所述相位差信号。第一电阻R401第一端连接触发器输出端，第二端连接第一电容C401第一端，第一电容C401第二端接地，第一电容C401上电压为第一电压V1。第一比较器U403反相输入端接收V1，同相输入端接收第二基准电压VREF2，第一比较器U403输出第一比较信号Uon。当两个开关电路的相位差为180°时，第二基准电压VREF2值为信号Q峰值的一半，当两个开关电路的错相导通角为120°时，第二基准电压VREF2值为信号Q峰值的1/3，当两个开关电路的错相导通角为N°时，第二基准电压VREF2值为信号Q峰值的N/360。第一开关k1和第一电流源i1串联组成第一串联电路，第二开关k2和第二电流源i2串联组成第二串联电路，第一串联电路和第二串联电路的公共端连接第二电容C402第一端，第二电容C402第二端接地。第一开关k1和第二开关k2通断受第一比较信号Uon控制，当VREF1>V1，即第一比较信号Uon为高电平时，第一开关k1导通，第二开关k2关断，第一电流源i1输出第一电流给第二电容C402充电；当VREF1<V1，即第一比较信号Uon为低电平时，第一开关k1关断，第二开关k2导通，第二电流源i2输出第二电流给第二电容C402放电，第二电容C402上电压为调节信号ΔVC。

图6示意了本实用新型交错并联式开关电源控制电路的波形图，TG1、TG2分别为第一主开关管脉宽调制信号和第一主开关管脉宽调制信号波形，ph1和ph2分别为第一脉冲信号和第二脉冲信号波形，CS1为主开关电路电感电流波形，CS2为从开关电路电感电流波形，IBOT1和IBOT2分别为主开关电路电感电流下限值和从开关电路电感电流下限值，IVC为基准信号，以基准信号IVC位于主开关电感电流上限值和下限值之间，以IBOT1和IBOT2大小相同为例。ITOP1和ITOP2分别为主开关电路电感电流上限值和从开关电路电感电流上限值，Q为相位差信号波形。根据采样电流CS1、CS2得到TG1、TG2信号，通过TG1、TG2信号得到相位差信号Q，通过对相位差信号Q处理得到调节信号ΔVC，进而得到新的ITOP2和IBOT2的差值ΔVC2，多个开关周期后就可实现主开关电路和从开关电路的相位差调节。

虽然以上将实施例分开说明和阐述，但涉及部分共通之技术，在本领域普通技术人员看来，可以在实施例之间进行替换和整合，涉及其中一个实施例未明确记载的内容，则可参考有记载的另一个实施例。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。