本发明专利技术涉及一种用于多相dc‑dc转换器的直接放大的纹波追踪控制方案。提供一种用于多相功率转换器的控制器，所述多相功率转换器具有在电压源与单个输出端子之间并联耦合的多个DC/DC转换器(PWM0到PWMn)。所述控制器包含耦合到所述输出端子Vout的电压感测电路(522、524)。内部脉冲产生电路(508、510、512)可耦合到所述电压感测电路以用于产生内部伪经脉冲宽度调制信号。接通时间信号分配电路(504a到504n)可耦合到所述内部脉冲产生电路的输出，且可耦合到驱动器电路(D0到Dn)以用于驱动所述多个DC/DC转换器中的每一者。本发明专利技术还揭示一种多相功率转换器及方法。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于多相dc-dc转换器的直接放大的纹波追踪控制方案。提供一种用于多相功率转换器的控制器，所述多相功率转换器具有在电压源与单个输出端子之间并联耦合的多个DC/DC转换器(PWM0到PWMn)。所述控制器包含耦合到所述输出端子Vout的电压感测电路(522、524)。内部脉冲产生电路(508、510、512)可耦合到所述电压感测电路以用于产生内部伪经脉冲宽度调制信号。接通时间信号分配电路(504a到504n)可耦合到所述内部脉冲产生电路的输出，且可耦合到驱动器电路(D0到Dn)以用于驱动所述多个DC/DC转换器中的每一者。本专利技术还揭示一种多相功率转换器及方法。【专利说明】用于多相DC-DC转换器的直接放大的纹波追踪控制方案
本专利技术涉及一种多相功率转换器及一种用于多相功率转换器的控制器。
技术介绍
DC/DC转换器是将直流电流源从一个电压转换到另一电压的电子电路。切换DC/DC转换器由于其较高效率而被普遍使用，此在连接到DC/DC转换器的电子装置是电池供电的便携式装置时尤其重要。 图1图解说明基于特别适合于满足用于将电力供应到高级数字电路的许多一般目标的降压切换电路的实例DC-DC转换器100。图1(经简化以促进图解说明及论述)中的电路100称作DE-DRC(差分增强负载纹波控制)电路。本专利技术人及其它专利技术人先前已公布DE-DRC设计。举例来说，参见:J.范(J.Fan)、X.李(X.Li)、S.林(S.Lim)及A.黄(A.Huang)，“用于降压转换器的差分增强负载纹波控制(DE-DRC)的设计及特性描述(Design and Characterizat1n of Differentially Enhanced Duty RippleControl (DE-DRC) for Step-Down Converter), IEEE 电力电子学报(IEEE Trans.PowerElectron.)，第 24 卷，第 12 期，2714-2725 页，2009 年 12 月。在图1 中，电源 102 在输入电压Vin下提供直流电流。 电路100在输出电压Vot下将直流电流提供到负载(Rlom)。两个电子开关(SW1、SW2)受开关控制电路110及驱动器112控制。在任一时间最多闭合仅一个开关。比较器108控制开关控制电路110。存在两个反馈路径。在第一反馈路径中，电感器U的切换侧上的电压Vsw经由低通滤波器(RK、Ce)耦合到比较器108。在第二反馈路径中，两个差分差值放大器(104、106)产生反馈信号的差分对Vp及VN。这两个差分信号耦合到比较器108，其中Vn是直接耦合的，且Vp经由高通滤波器(CK、Re)而耦合。 Vp 及 Vn 如下: Vp = Kp (HVout-Veef) +Vout Vn — _KN (HV0UT_Veef) +Vout 其中H = Rs2/ (RS1+RS2)，Kp =正差分电路104的增益，且Kn =负差分电路106的增益，且Vkef为恒定参考电压。 由于Vsw与比较器之间仅存在无源组件，因此将Vsw耦合到比较器108的第一反馈路径较快。由于Vtot与Qm中的电流积分成比例且Vtot与比较器之间存在有源放大器，因此将Vott耦合到比较器108的反馈路径较慢。第二环路可调整控制带宽。两个环路对瞬态响应均具有大影响。经组合的两个反馈环路提供具有高带宽控制的稳定系统。 为简化论述，假设H = I且Vin是恒定的。首先，考虑稳定状态(恒定负载)。在稳定状态中，在H = I的情况下，Vcq_l(比较器108的正输入)约为VQUT。Vsw是具有约Vtot的平均值的方形波，且经低通滤波的Vsw贡献具有约为Vsw与VKimE(比较器108的负输入)的平均值的平均值的锯齿波形。当VKimE下降到低于时，比较器108致使开关控制电路110闭合SWl达恒定接通时间。在闭合SWl时，Vsw驱动为较高，且Vqut经控制约等于Vsw的平均值。如果负载电流增加，那么Vsw的平均值迅速增加(因为增加穿过Ltj的电流)，Vp具有瞬态减小(Vtot由于从Ctot汲取增加的电流而减小)，Vn具有瞬态增加，且增加SWl的负载循环(切换频率增加)。如果负载电流减小，那么Vsw的平均值迅速减小，Vp具有瞬态增加，Vn具有瞬态减小，且减少SWl的负载循环。VKimE在比较器108的负输入下的量值与Vout上的纹波电压相比是相对大的，此提供反馈信号中的良好噪声抗扰性。另外，电路在宽输入及输出范围内提供对负载瞬态的快速响应。 图2展示与本申请案(参见图3)具有共同专利技术人的同在申请中的共同让与申请案第13/171，283号中所揭示的经改进控制器。此申请案以其全文引用的方式并入本文中且用于所有目的。 在图2中，存在三个反馈路径。在第一反馈路径中，电感器Lq的切换侧上的电压Vsw为耦合到比较器208的AC。在第二反馈路径中，两个差分差值放大器(204、206)产生反馈信号的差分对Vp及VN。这两个差分信号耦合到比较器208，其中Vn是直接耦合的，且Vp经由高通滤波器网络(CK1、Re) (Ce2, Rdc)而耦合。在第三反馈环路中，参考电压由参考调整电路214调整。 Vp 及 Vn 如下: Vp = Kp (HVout-经调整的 Vkef) +Vbias Vn = -Kn (HVout-经调整的 Vkef) +Vbias 其中H = Rs2/ (RS1+RS2)，Kp =正差分电路204的增益，且Kn =负差分电路206的增益，经调整的Vkef为可变参考电压，且Vbias为固定参考电压。 由于VKimE与电感器L0中的AC电流成比例且Vsw与比较器之间仅存在无源组件，因此将Vsw耦合到比较器208的第一反馈路径较快。由于Vtot改变与Ctot中的AC电流积分成比例且Vott与比较器之间存在有源放大器，因此将Vtot耦合到比较器208的反馈路径较慢。调整Vkef的反馈路径有意地是极慢的以避免干扰前两个反馈路径。第三反馈路径提供较好输出电压准确性。经组合的三个反馈路径提供具有高带宽控制及准确输出电压的稳定系统。 这两个控制电路非常适于控制单相DC/DC转换器电力供应器。然而，存在对高安培数电力供应器的不断增长的需求。举例来说，如果需要ISOamp电力供应器且具有用于30amp电力供应器的现有设计，那么可通过并联组合6个30amp电力供应器来满足此需要。此节省重新设计高安培数的电力供应器的成本，但其产生下文连同图3及4将图解说明的问题。 利用包括并联连接(分别相位I及2)且具有连接到负载的单个输出端子的两个DC/DC转换器的多相电力供应器最容易阐释此问题。图3图解说明针对其中此两相系统在20%负载循环处操作的情形的波形，通常指示为300。针对相位I所感测的电流信号在图3A中展示为302。针对相位2所感测的电流信号在图3B中展示为304。电流感测信号302、304在图3C中经组合以产生纹波信号306。在图3D中，将纹波信号306与比较信号308进行比较。当纹波信号下降到低于比较信号308(其为比较反馈电压与参考电压的误差放大器的输出电压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多相功率转换器，其包括：多个DC/DC转换器，其并联耦合且具有可耦合到负载的单个输出端子；电压感测电路，其耦合到所述输出端子；内部脉冲产生电路，其耦合到所述电压感测电路以用于产生伪经脉冲宽度调制信号；接通时间信号分配电路，其耦合到所述脉冲产生电路的输出；及驱动器电路，其耦合到所述接通时间信号分配电路以用于驱动所述多个DC/DC转换器中的每一者。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：范继伟，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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