多回路电源转换电路及多回路误差放大电路与控制方法与流程

本发明涉及一种多回路电源转换电路，特别涉及一种可避免不同回路于切换过程中所造成的交互调制(cross modulation)问题的多回路电源转换电路。本发明还涉及用于多回路电源转换电路的多回路误差放大电路与控制方法。

背景技术：

1、图1a显示现有技术的多回路误差放大电路示意图(多回路误差放大电路1000)。多回路误差放大电路1000包括多个误差放大器，用以进行多回路反馈控制，多回路误差放大电路1000的误差放大器11、误差放大器12、误差放大器13的输出端分别耦接一个二极管而并联(shunt)产生误差放大信号eao1，以实现多回路反馈控制，以下以误差放大器12及误差放大器13的操作为例进行说明。

2、举例而言，当多回路误差放大电路1000用于电池管理系统(battery managementsystem,bms)时，误差放大器12根据电池电压vbat与参考电压vref的差值而产生第一信号s1，误差放大器13根据充电电流ichg与参考电流iref的差值而产生第二信号s2，当第一信号s1的电压值大于第二信号s2的电压值时，二极管14导通而二极管15不导通，节点n1的电压值等于第一信号s1的电压值，且节点n2的电压值被箝位于第一信号s1的电压值，此时误差放大信号eao1根据第一信号s1的电压值而产生，换言之，此时多回路误差放大电路1000由误差放大器12进行反馈控制。另一方面，当第二信号s2的电压值大于第一信号s1的电压值时，二极管15导通而二极管14不导通，节点n2的电压值等于第二信号s2的电压值，且节点n1的电压值被箝位于第二信号s2的电压值，此时误差放大信号eao1根据第二信号s2的电压值而产生，换言之，此时多回路误差放大电路1000由误差放大器13进行反馈控制。

3、图1b显示对应于图1a现有技术的多回路误差放大电路用于电池管理系统(battery management system,bms)时的电流/电压与时间关系图。误差放大器12用以反馈控制电池管理系统，使其操作于定电压(constant voltage,cv)充电模式，误差放大器13用以反馈控制电池管理系统，使其操作于定电流(constant current,cc)充电模式。如图1b所示，于时段t1中，第二信号s2的电压值大于第一信号s1的电压值，此时由误差放大器13的回路进行控制，以定电流对电池充电，当电池电压达到一阈值时，第一信号s1的电压值大于第二信号s2的电压值，则转由误差放大器12的回路进行定电压控制。

4、然而，此现有技术中，多回路误差放大器为并联架构，由于多回路的带宽、开路转移函数(open loop transfer function)都不尽相同，因此在两回路的转换之间会产生交互调制(cross-modulation)问题，亦即，如图1b所示，时段t2为误差放大器12回路与误差放大器13回路的转换区间，此时两回路产生交互作用，不仅无法顺畅转换，且两回路的操作均不准确，进而造成充电时间增加。

5、相较于前述的现有技术，本发明的串联架构除了可以完全解决多回路的交互调制问题，使得各回路瞬间转换，而不存在转换区间，且本发明的多回路误差放大电路还可用于不同系统中，有效地解决各种多回路相依性问题。

技术实现思路

1、就其中一个观点言，本发明提供了一种多回路误差放大电路，用以产生一误差放大信号，该多回路误差放大电路包含：一第一转导放大器，包括一第一电流输出级，其中该第一电流输出级根据该第一转导放大器的一同相输入端与一反相输入端之间的一第一电压差，而于一预设电流方向产生一第一转导放大电流，其中该第一转导放大电流正比于该第一电压差；以及一第二转导放大器，包括一第二电流输出级，其中该第二电流输出级根据该第二转导放大器的一同相输入端与一反相输入端之间的一第二电压差，而于该预设电流方向产生一第二转导放大电流，其中该第二转导放大电流正比于该第二电压差；其中该第一电流输出级与该第二电流输出级串联以产生一第一误差输出电流，其中该误差放大信号根据该第一误差输出电流而产生，其中该第一误差输出电流等于该第一转导放大电流与该第二转导放大电流中的较小者。

2、在一较佳实施例中，该第一电流输出级包括一第一输出晶体管，该第二电流输出级包括一第二输出晶体管，其中该第一输出晶体管及该第二输出晶体管为相同导电型的金氧半(mos,metal-oxide-semiconductor)晶体管，其中该第一输出晶体管与该第二输出晶体管分别用以根据该第一电压差与该第二电压差而产生该第一转导放大电流与该第二转导放大电流，其中该第一输出晶体管与该第二输出晶体管串联以产生该第一误差输出电流；其中当该第一转导放大电流小于该第二转导放大电流时，该第一输出晶体管输出该第一转导放大电流作为该第一误差输出电流且箝位(clamp)该第二输出晶体管的电流于该第一转导放大电流；其中当该第二转导放大电流小于该第一转导放大电流时，该第二输出晶体管输出该第二转导放大电流作为该第一误差输出电流且箝位该第一输出晶体管的电流于该第二转导放大电流。

3、在一较佳实施例中，该第一电流输出级还包括一第一电流镜，其中该第一电流镜包括该第一输出晶体管，该第一输出晶体管镜像一第一前转导电流而产生该第一转导放大电流，及/或该第二电流输出级还包括一第二电流镜，其中该第二电流镜包括该第二输出晶体管，该第二输出晶体管镜像一第二前转导电流而产生该第二转导放大电流，其中该第一前转导电流正比于该第一电压差与一预设的第一转导值的乘积，其中该第二前转导电流正比于该第二电压差与一预设的第二转导值的乘积。

4、在一较佳实施例中，该第一电流输出级还包括一叠接晶体管，该叠接晶体管耦接于该第二电流镜，用以使得该第二电流镜中的晶体管相互匹配，以维持该第二电流镜的电流镜效果。

5、在一较佳实施例中，当该第一转导放大电流小于该第二转导放大电流时，该第一输出晶体管操作于一饱和区且该第二输出晶体管操作于一线性区；其中当该第二转导放大电流小于该第一转导放大电流时，该第二输出晶体管操作于一饱和区且该第一输出晶体管操作于一线性区。

6、在一较佳实施例中，多回路误差放大电路还包含：一第三电流镜，用以镜像该第一误差输出电流而于该第三电流镜的一电流输出支路产生一第一比较电流；以及一第三转导放大器，包括一第三电流输出级，其中该第三电流输出级根据该第三转导放大器的一同相输入端与一反相输入端之间的一第三电压差，而于该预设电流方向产生一第三转导放大电流，其中该第三转导放大电流正比于该第三电压差；其中该第三电流镜的该电流输出支路与另一电流输出支路串联以产生一汇整输出电流，其中该另一电流输出支路用以根据该第三转导放大电流而产生一第二比较电流；其中当该第一比较电流小于该第二比较电流时，该第三电流镜的该电流输出支路产生该第一比较电流作为该汇整输出电流且箝位该另一电流输出支路的电流于该第一比较电流；其中当该第二比较电流小于该第一比较电流时，该另一电流输出支路产生该第二比较电流作为该汇整输出电流且箝位该第三电流镜所产生的电流于该第二比较电流；其中该汇整输出电流等于该第一转导放大电流、该第二转导放大电流与该第二比较电流中的最小者；其中该误差放大信号根据该汇整输出电流而产生。

7、在一较佳实施例中，多回路误差放大电路还包含：一第四转导放大器，包括一第四电流输出级，其中该第四电流输出级根据该第四转导放大器的一同相输入端与一反相输入端之间的一第四电压差，而于该预设电流方向产生一第四转导放大电流，其中该第四转导放大电流正比于该第四电压差；其中该第三电流输出级与该第四电流输出级串联以产生一第二误差输出电流，其中该第二误差输出电流等于该第三转导放大电流与该第四转导放大电流中的较小者；以及一第四电流镜，用以镜像该第二误差输出电流而于该另一电流输出支路产生该第二比较电流；其中当该第一比较电流小于该第二比较电流时，该第三电流镜的该电流输出支路产生该第一比较电流作为该汇整输出电流且箝位该第四电流镜所产生的电流于该第一比较电流；其中当该第二比较电流小于该第一比较电流时，该第四电流镜的该另一电流输出支路产生该第二比较电流作为该汇整输出电流且箝位该第三电流镜所产生的电流于该第二比较电流；其中该汇整输出电流等于该第一转导放大电流、该第二转导放大电流、该第三转导放大电流与该第四转导放大电流中的最小者。

8、在一较佳实施例中，该第一电流输出级还包括一第三输出晶体管，该第二电流输出级包括一第四输出晶体管，其中该第三输出晶体管与该第一输出晶体管彼此为互补导电型的金氧半晶体管，其中该第四输出晶体管与该第二输出晶体管彼此为互补导电型的金氧半晶体管；其中该第一输出晶体管与该第三输出晶体管用以根据该第一电压差以推挽方式产生该第一转导放大电流，该第二输出晶体管与该第四输出晶体管用以根据该第二电压差以推挽方式产生该第二转导放大电流；其中该第三输出晶体管与该第四输出晶体管并联耦接，由此以推挽方式产生该第一误差输出电流。

9、在一较佳实施例中，该第一转导放大器还包括一第一前级放大器，其中该第一前级放大器的一输出端耦接于该第一电流输出级，其中该第一前级放大器用以根据该第一电压差而于该第一前级放大器的该输出端产生一第一前级放大信号，其中该第一输出晶体管用以根据该第一前级放大信号而产生该第一转导放大电流；其中该第二转导放大器还包括一第二前级放大器，其中该第二前级放大器的一输出端耦接于该第二电流输出级，其中该第二前级放大器用以根据该第二电压差而于该第二前级放大器的该输出端产生一第二前级放大信号，其中该第二输出晶体管用以根据该第二前级放大信号而产生该第二转导放大电流。

10、在一较佳实施例中，该第一转导放大器还包括一第一前级放大器，其中该第一前级放大器用以根据该第一电压差而于该第一前级放大器的一输出端产生该第一前转导电流；其中该第二转导放大器还包括一第二前级放大器，其中该第二前级放大器用以根据该第二电压差而于该第二前级放大器的一输出端产生该第二前转导电流。

11、在一较佳实施例中，多回路误差放大电路用于一多回路电源转换电路，其中该多回路电源转换电路包括：一功率级电路，用以根据该误差放大信号而转换一输入电源以产生一输出电源；一第一反馈电路，耦接于该第一转导放大器，该第一反馈电路用以根据该输出电源所影响的一第一参数而于该第一转导放大器的该同相输入端或该反相输入端产生一第一反馈信号；一第二反馈电路，耦接于该第二转导放大器，该第二反馈电路用以根据该输出电源所影响的一第二参数而于该第二转导放大器的该同相输入端或该反相输入端产生一第二反馈信号；其中该多回路误差放大电路根据该第一反馈信号及该第二反馈信号产生该误差放大信号，由此调节或箝位该输出电源所影响的该第一参数于一第一目标值，及/或，调节或箝位输出电源所影响的该第二参数于一第二目标值。

12、在一较佳实施例中，该第一参数对应于该输出电源的电压，及/或该第二参数对应于该输出电源的电流。

13、就另一个观点言，本发明也提供了一种多回路电源转换电路，包含：一多回路误差放大电路，用以产生一误差放大信号；一功率级电路，用以根据该误差放大信号而转换一输入电源以产生一输出电源；一第一反馈电路，用以根据该输出电源所影响的一第一参数而产生一第一反馈信号；以及一第二反馈电路，用以根据该输出电源所影响的一第二参数而产生一第二反馈信号；其中该多回路误差放大电路包括：一第一转导放大器，包括一第一电流输出级，其中该第一电流输出级根据该第一转导放大器的一同相输入端与一反相输入端之间的一第一电压差，而于一预设电流方向产生一第一转导放大电流，其中该第一转导放大电流正比于该第一电压差；以及一第二转导放大器，包括一第二电流输出级，其中该第二电流输出级根据该第二转导放大器的一同相输入端与一反相输入端之间的一第二电压差，而于该预设电流方向产生一第二转导放大电流，其中该第二转导放大电流正比于该第二电压差；其中该第一电流输出级与该第二电流输出级串联以产生一第一误差输出电流，其中该误差放大信号根据该第一误差输出电流而产生，其中该第一误差输出电流等于该第一转导放大电流与该第二转导放大电流中的较小者；其中该第一转导放大器的该同相输入端或该反相输入端接收该第一反馈信号，该第二转导放大器的该同相输入端或该反相输入端接收该第二反馈信号，其中该多回路误差放大电路根据该第一反馈信号及该第二反馈信号产生该误差放大信号，由此调节或箝位该输出电源所影响的该第一参数于一第一目标值，及/或，调节或箝位输出电源所影响的该第二参数于一第二目标值。

14、就另一个观点言，本发明也提供了一种控制多回路电源转换电路而产生一输出电源的方法，包含：根据该输出电源所影响的一第一参数与一第一目标值的差值，而于一第一电流输出支路产生一第一误差放大电流，其中该第一误差放大电流正比于该第一参数与该第一目标值的差值；根据该输出电源所影响的一第二参数与一第二目标值的差值，而于一第二电流输出支路产生一第二误差放大电流，其中该第二误差放大电流正比于该第二参数与该第二目标值的差值；将该第一电流输出支路与该第二电流输出支路串联，使得该第一电流输出支路所产生该第一误差放大电流与该第二电流输出支路所产生该第二误差放大电流彼此箝位以产生一第一误差输出电流，进而产生一误差放大信号，其中该第一误差输出电流等于该第一误差放大电流与该第二误差放大电流中的较小者；以及根据该误差放大信号以调节或箝位该输出电源所影响的该第一参数于该第一目标值，及/或，调节或箝位输出电源所影响的该第二参数于该第二目标值。

15、以下通过具体实施例详加说明，会更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。