06表示电流，单位为安培，而Y-轴线1026表示电压，单位为伏特。X-轴线1008表示时间，单位为ms。
[0156]电流函数1010对应于功率级906的功率信号916 (如图9中示出的)。单相部分1014具有1.0A电流并在时间tl之前停止。递减部分1016是步进函数，其从tl之前到t4之前以六个变化的增量从1.0A减小到0.5A。双相部分1018具有0.5A的电流。
[0157]电流函数对应于功率级908的功率信号918(如图9中示出的)。单相部分1020具有0.0A电流并在时间tl之前持续。递增部分1022是步进函数，其从tl之前到t4之前以六个变化的增量从0.0A增加到0.5A。双相部分1024具有0.5A电流。
[0158]电压函数1028对应于随着时间的推移的负载功率920(如图9中示出的)的电压。电压函数1028包括多个交替瞬变和平稳部分1024，其表示切换功率传输模式时的电压改变。
[0159]在这个示例中，因为每个步进式改变被确定以最少化从单相到双相的全部切换时间，同时最小化瞬变幅度，因此，控制器302不需要花费那么多的处理时间来控制瞬变，并且最少化切换的总时间。
[0160]换句话说，根据本发明的另一个方面，可以修改功率级的输出电压的步进式改变中的步数，并且可以修改功率级的输出电压的每次步进式改变的高度以管理电压瞬变的大小。
[0161]在上面讨论的示例实施例中,双相DC-DC转换器从单相变换到双相操作(或反过来)，其中在双相操作中，两个功率级提供相等的功率量。应当注意，这仅是出于讨论目提供的。可以存在两个级提供不相等的功率量的情况。在这种方式中，向上/向下计数器可以仅使一个功率级增加(step up)预定数量的步长,而使第二个功率级降低(step down)相同数量的步长。因此，DC-DC转换器能够工作在上面讨论的两相之间的任何中间点中。
[0162]在另一个示例性实施例中，DC-DC转换器可以具有任意数量的相。DC-DC转换器能够在单相、双相、或三相模式之间变换。从三相模式切换到单相模式的过程将与上述描述的一样。DC-DC转换器将逐渐地增加主功率级的电流输出，同时降低两个从相的电流输出。
[0163]根据本发明的各个方面的DC-DC转换器可以工作在单相模式或双向模式中。在其他示例实施例中，任何数量的相可以用于主/从配置中。在另一个示例实施例中，单个主功率级可以与4个从功率级连用。主功率级的电流输出的增加可以致使任何数量的从功率级的电流减小，以便维持恒定输出。主功率级的电流输出的减小可以致使维持恒定输出所需的任何数量的从功率级的电流增大。
[0164]当前用于常规DC-DC转换器的操作的系统和方法存在的问题是，功率传输模式切换期间，输出电压中产生瞬变。两种不同传输模式的变换期间的输出电压中的瞬变必须被校正并通过调整回路补偿。由于常规DC-DC转换器的调整回路的有限带宽，电压输出中的瞬变需要相对长的时间来校正。
[0165]本发明提供的系统和方法，通过在每个输出功率级的控制路径中使用DAC，实现传输模式之间的平稳变换。在主-从配置中，每个DAC能够被控制。在主从配置中，正被关闭的功率级的控制信号逐渐减小，而正被打开的功率级逐渐增加。
[0166]以这种方式，DC-DC转换器的总输出随着时间的推移被保持恒定。多个DAC的目的是逐渐衰减或放大每个输出功率级的控制电流。根据本发明的各个方面，DC-DC转换器操作中仍可能产生瞬变，但它们的幅度将小得多。由于整个变换过程发生在数毫秒内且瞬变小得多，DC-DC转换器的电压调整回路具有足够的时间来补偿传输函数中的小误差或非线性。
[0167]出于说明和描述目的，已经提供本发明的各种优选实施例的上述描述。它的目的不在于穷尽或将本发明限制在公开的准确形式，并且根据上述教导，很多修改和变体是明显的。选择和描述上述示例实施例的目的在于更好地解释本发明的原理和它的实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够利用各种实施例中的本发明和具有所想到的、适于具体应用的各种修改的本发明。本发明的范围由所附权利要求限定。
【主权项】
1.一种ECDC转换器，其包含: 控制器，其可操作以产生向上/向下控制信号； 向上/向下计数器，其可操作以基于所述向上/向下控制信号，产生第一功率级控制信号和第二功率级控制信号； 第一功率级，其可操作以基于所述第一功率级控制信号，产生处于第一相位和第一电压的第一输出电流； 第二功率级，其可操作以基于所述第二功率级控制信号，产生处于第二相位的第二输出电流； 其中所述向上/向下计数器可操作以修改所述第一功率级控制信号以便控制所述第一功率级，使得所述第一输出电流从第一功率级输出衰减到次级的第一功率级输出， 其中所述控制器进一步可操作以输出控制信号，以便修改所述第一功率级的所述第一电压。2.根据权利要求1所述的D⑶C转换器， 其中所述数字向上/向下计数器可操作以输出递增数字计数信号和递减数字计数信号中的一个； 其中所述第一功率级可操作以基于所述递增数字计数信号减小所述第一输出电流， 其中所述第二功率级可操作以基于所述递增数字计数信号增大所述第二输出电流， 其中所述第一功率级可操作以基于所述递减数字计数信号增大所述第一输出电流，以及 其中所述第二功率级可操作以基于所述递减数字计数信号减小所述第二输出电流。3.根据权利要求2所述的DCDC转换器，其中所述控制器可操作以基于所述第一输出电流和所述第二输出电流的总和，输出所述控制信号。4.根据权利要求3所述的D⑶C转换器， 其中所述输出电流>所述第一输出电流> 0.5*所述输出电流，以及 其中0.5*所述输出电流>所述第二输出电流> O。5.根据权利4所述的DCDC转换器， 其中所述向上/向下计数器可操作以产生所述第一功率级控制信号作为步进式递增数字计数信号，以及 其中所述控制器可操作以产生所述向上/向下控制信号，以便控制所述步进式递增数字计数信号中的步数。6.根据权利要求5所述的DC/DC转换器，其进一步包含: 改写组件，其可操作以产生改写信号， 其中所述数字向上/向下计数器进一步可操作以基于所述改写信号输出最大数字计数信号，并且 其中所述第二功率级进一步可操作以基于所述最大数字计数信号不输出第二输出电流。7.根据权利要求6所述的DCDC转换器，其中所述控制器可操作以产生所述向上/向下控制信号，以便附加地控制所述步进式递增数字计数信号中的步长的时间段。8.根据权利要求5所述的DCDC转换器，其中所述控制器可操作以产生所述向上/向下控制信号，以便附加地控制所述步进式递增数字计数信号中的步长的时间段。9.根据权利要求4所述的D⑶C转换器， 其中所述向上/向下计数器可操作以产生所述第一功率级控制信号作为步进式递增数字计数信号，并且 其中所述控制器可操作以产生所述向上/向下控制信号，以便控制所述步进式递增数字计数信号中的步长的时间段。10.根据权利要求1所述的D⑶C转换器， 其中所述向上/向下计数器可操作以产生所述第一功率级控制信号作为步进式递增数字计数信号，并且 其中所述控制器可操作以产生所述向上/向下控制信号，以便控制所述步进式递增计数信号中的步长的时间段。11.一种方法，其包含: 经由控制器产生向上/向下控制信号； 基于所述向上/向下控制信号，经由向上/向下计数器产生第一功率级控制信号； 基于所述向上/向下控制信号，经由所述向上/向下计数器产生第二功率级控制信号; 基于所述第一功率级控制信号，经由第一功率级产生处于第一相位和第一电压的第一输出电流； 基于所述第二功率级控制信号，经由第二功率级产生处于第二相位的第二输出电流； 经由所述向上/向下计数器修改所述第一功率级控制信号，以便控制所述第一功率级，使得所述第一输出电流从第一功率级输出衰减到次级的第一功率级输出；以及 经由所述控制器输出控制信号，以修改所述第一功率级的所述第一电压。12.根据权利要求11所述的方法， 其中所述基于所述向上/向下控制信号，经由向上/向下计数器产生第一功率级控制信号包含产生所述第一功率级控制信号作为递增数字计数信号和递减数字计数信号中的一个， 其中所述基于所述第一功率级控制信号经由第一功率级产生处于第一相位和第一电压的第一输出电流包含，基于所述递增数字计数信号减小所述第一输出电流， 其中所述基于所述第二功率级控制信号，经由第二功率级产生处于第二相位的第二输出电流包含基于所述递增数字计数信号增大所述第二输出电流。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述经由所述控制器输出控制信号以修改所述第一功率级的所述第一电压包含，基于所述第一输出电流和所述第二输出电流的总和输出所述控制信号。14.根据权利要求13所述的方法， 其中所述输出电流>所述第一输出电流> 0.5*所述输出电流，以及 其中0.5*所述输出电流>所述第二输出电流> O。15.根据权利要求14所述的方法， 其中所述基于所述向上/向下控制信号经由向上/向下计数器产生第一功率级控制信号包含产生所述第一功率级控制信号作为步进式递增数字计数信号，以及 其中所述经由控制器产生向上/向下控制信号包含产生所述向上/向下控制信号，以便控制所述步进式递增数字计数信号中的步数。16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含: 经由改写组件产生改写信号， 基于所述改写信号，经由所述数字向上/向下计数器输出最大数字计数信号。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述经由控制器产生向上/向下控制信号包含产生所述向上/向下控制信号，以便附加地控制所述步进式递增数字计数信号中的步长的时间段。18.根据权利要求15所述的方法，其中所述经由控制器产生向上/向下控制信号包含产生所述向上/向下控制信号，以便附加地控制所述步进式递增数字计数信号中的步长的时间段。19.根据权利要求14所述的方法， 其中基于所述向上/向下控制信号经由向上/向下计数器产生第一功率级控制信号包含产生所述第一功率级控制信号作为步进式递增数字计数信号，以及 其中所述经由控制器产生向上/向下控制信号包含产生所述向上/向下控制信号，以便控制所述步进式递增数字计数信号中的步长的时间段。20.根据权利要求11所述的方法， 其中基于所述向上/向下控制信号经由向上/向下计数器产生第一功率级控制信号包含产生所述第一功率级控制信号作为步进式递增数字计数信号，以及 其中所述经由控制器产生向上/向下控制信号包含产生所述向上/向下控制信号，以便控制所述步进式递增数字计数信号中的步长的时间段。
【专利摘要】本发明涉及用于多相DCDC转换器的单相变换的系统和方法。一种DCDC转换器(300)包括控制器(302)、向上/向下计数器(304)、第一功率级(306)和第二功率级(308)。控制器(302)产生向上/向下控制信号。向上/向下计数器(304)基于向上/向下控制信号产生第一功率级控制信号和第二功率级控制信号。第一功率级(306)基于所述第一功率级控制信号产生处于第一相位和第一电压的第一输出电流。第二功率级(308)基于第二功率级控制信号产生处于第二相位的第二输出电流。向上/向下计数器(304)修改第一功率级控制信号以控制第一功率级(306)，使得第一输出电流从第一功率级输出衰减到次级的第一功率级输出。控制器能够进一步输出控制信号以修改第一功率级(306)的第一电压。
【IPC分类】H02M3/10
【公开号】CN104901533
【申请号】CN201510098033
【发明人】E·拜耳, J·柯克纳, M·吕德斯
【申请人】德克萨斯仪器德国股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月5日
【公告号】US20150256067