多相功率变换器及其控制电路和控制方法技术

公开了一种多相功率变换器及其控制电路和控制方法。所述多相功率变换器具有多个功率级电路，且每个功率级电路均有一个控制电路与之对应，每个控制电路包括第一端口和第二端口，其中每个第一端口相互连接在一起以接收集中控制信号，第二端口用于识别各相的相序。控制电路根据集中控制信号和当前相序选通集中控制信号中对应的脉冲以调节当前功率级电路的工作状态，从而实现多相功率变换器的交错控制。该控制方法高效简单地实现了各相控制信号的均匀交错，并进一步提高了多相功率变换器的功率密度。

Multiphase power converter and its control circuit and control method

【技术实现步骤摘要】
多相功率变换器及其控制电路和控制方法
本专利技术涉及电力电子
，具体地，涉及一种多相功率变换器及其控制电路和控制方法。
技术介绍
通常情况下，多相并联电源需要一个控制器对各相变换器的开关做出控制。图1示出了现有技术中多相功率变换器的电路框图。在本实施例中，以三相功率变换器交错并联为例，在此功率变换器为buck变换器，各相分别为P1、P2和P3。该多相功率变换器采用一个集中控制器负责对输出电压进行调制，进而产生各相变换器开关管的控制信号PWM1-PWM6。应理解，该控制器通常外设或集成有误差放大器、时钟电路、振荡器、PWM发生器等电路模块，控制较为复杂且体积较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多相功率变换器及其控制电路和控制方法，可以高效简单地实现各相控制信号的均匀交错，并进一步提高多相功率变换器的功率密度。根据本专利技术的第一方面，提出了一种应用于多相功率变换器的控制电路，其中所述多相功率变换器具有多个功率级电路，且每个功率级电路对应一所述控制电路，包括：第一端口，与其他功率级电路对应的控制电路的第一端口耦接在一起以用于传递集中控制信号；以及第二端口，用于识别所述控制电路的相序，其中所述集中控制信号在每个控制周期包括多个脉冲且至少有一个脉冲与其他脉冲不同以将每个脉冲分配至与相应的所述控制电路，从而依次控制各功率级电路。进一步地，所述控制电路被配置为根据所述集中控制信号以及所述相序选通所述集中控制信号中对应的脉冲以控制当前功率级电路。进一步地，在每个所述控制周期中，所述集中控制信号的脉冲具有相同的相位差。进一步地，在每个所述控制周期中，所述集中控制信号的脉冲被调制为至少包括两种脉冲幅值或两种脉冲宽度。进一步地，所述集中控制信号在所述控制周期中的起始脉冲具有与其他脉冲不同的脉冲幅值或脉冲宽度，其中所述起始脉冲用以控制主变换器对应的功率级电路。进一步地，所述集中控制信号在每个所述控制周期中的脉冲分别具有不同的脉冲幅值或脉冲宽度。进一步地，所述第二端口外接阻性元件，以根据所述第二端口的电压或电流识别所述控制电路的相序。进一步地，所述控制电路还包括：主控制单元，被配置为当所述控制电路为主控制电路时，根据所述多相功率变换器的输出电压产生所述集中控制信号；以及信号选择电路，被配置为根据所述集中控制信号以及所述相序选通所述集中控制信号中对应的脉冲以控制当前功率级电路。进一步地，所述主控制单元包括：反馈控制电路，被配置为根据表征所述多相功率变换器的输出电压的反馈信号和基准信号产生主控制信号。进一步地，所述主控制单元还包括：脉冲调制电路，被配置为当所述控制电路为主控制电路时，将所述主控制信号中的脉冲进行调制以产生所述集中控制信号。进一步地，所述主控制单元还包括：分相控制电路，耦接至所述反馈控制电路，被配置为将所述主控制信号中有效电平时间超过第一阈值的脉冲分散成多个间隔时间相同的脉冲，同时不改变有效电平时间不超过所述第一阈值的脉冲，从而产生第一集中控制信号；以及脉冲调制电路，被配置为当所述控制电路为主控制电路时，将所述第一集中控制信号中的脉冲进行调制以产生所述集中控制信号。进一步地，所述信号选择电路被配置为对所述集中控制信号中的脉冲在每个所述控制周期进行循环计数，并选择计数值和当前相序相匹配的脉冲以控制当前功率级电路。进一步地，所述信号选择电路被配置为选择所述集中控制信号中脉冲的幅值或宽度与当前相序对应的参考区间相匹配的脉冲以控制当前相功率级电路。进一步地，所述信号选择电路包括：相序识别电路，被配置为根据所述第二端口处的电压识别当前相序；计数电路，被配置为在每个所述控制周期对所述集中控制信号的脉冲进行计数；检测电路，被配置为在检测到每个所述起始脉冲的到来时清零计数值；以及相位分配电路，被配置为选择所述计数值和当前相序相匹配的脉冲输出。进一步地，所述信号选择电路包括：相序识别电路，被配置为根据所述第二端口处的电压识别当前相序；以及相位分配电路，被配置为接收所述当前相序以获取所述当前相序对应的参考区间，并选择所述幅值或宽度属于所述参考区间的脉冲输出以控制当前功率级电路。进一步地，所述信号选择电路包括：相序识别电路，被配置为根据所述第二端口处的电压识别当前相序；检测电路，被配置为根据所述集中控制信号中每个脉冲的幅值或宽度所属的参考区间判断所述脉冲对应的相序，其中每一相序分别设定有对应的参考区间；以及相位分配电路，被配置为选择所述幅值或宽度与所述当前相序对应的参考区间相匹配的脉冲输出以控制当前功率级电路。根据本专利技术的第二方面，提出了一种多相功率变换器，包括：多个并联的功率级电路，其中每个功率级电路的输入端均耦接至输入电压，输出端口均耦接至负载；以及多个如上所述的控制电路，其中每个所述功率级电路与一所述控制电路对应，且所述多个控制电路中的一个被配置为主控制电路，其余为从控制电路。根据本专利技术的第三方面，提出了一种多相功率变换器的控制方法，包括：根据所述多相功率变换器的输出电压产生集中控制信号；以及根据所述集中控制信号以及当前功率级电路的相序选通所述集中控制信号中对应的脉冲以控制所述当前功率级电路，其中所述集中控制信号在每个控制周期包括多个脉冲且至少有一个脉冲与其他脉冲不同以将每个脉冲分配至与相应的所述控制电路，从而依次控制各功率级电路。进一步地，所述控制方法还包括：根据表征所述多相功率变换器的输出电压的反馈信号和基准信号产生主控制信号；以及在当前功率级电路为主相时，调制所述主控制信号中的脉冲以产生所述集中控制信号。进一步地，所述控制方法还包括：根据表征所述多相功率变换器的输出电压的反馈信号和基准信号产生主控制信号；将所述主控制信号中有效电平时间超过第一阈值的脉冲分离成多个间隔时间相同的脉冲，同时不改变有效电平时间不超过所述第一阈值的脉冲，从而产生第一集中控制信号；以及在当前功率级电路为主相时，调制所述第一集中控制信号中的脉冲以产生所述集中控制信号。进一步地，所述控制方法还包括：将所述集中控制信号在每个控制周期中的起始脉冲的幅值或宽度调制为与其他脉冲不同。进一步地，所述控制方法还包括：对所述集中控制信号中的脉冲在每个所述控制周期循环计数；在每个所述控制周期中的起始脉冲到来时清零计数值；以及选择所述计数值和当前功率级电路的相序相匹配的脉冲输出以控制当前功率级电路。进一步地，所述控制方法还包括：将所述集中控制信号在每个所述控制周期中的脉冲调制为具有互不相同的脉冲幅值或宽度。进一步地，所述控制方法还包括：设定每一相序对应的参考区间；以及选择所述脉冲幅值或宽度与当前相序对应的参考区间相匹配的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于多相功率变换器的控制电路，其中所述多相功率变换器具有多个功率级电路，且每个功率级电路对应一所述控制电路，其特征在于，包括：/n第一端口，与其他功率级电路对应的控制电路的第一端口耦接在一起以用于传递集中控制信号；以及/n第二端口，用于识别所述控制电路的相序，其中/n所述集中控制信号在每个控制周期包括多个脉冲且至少有一个脉冲与其他脉冲不同以将每个脉冲分配至与相应的所述控制电路，从而依次控制各功率级电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用于多相功率变换器的控制电路，其中所述多相功率变换器具有多个功率级电路，且每个功率级电路对应一所述控制电路，其特征在于，包括：
第一端口，与其他功率级电路对应的控制电路的第一端口耦接在一起以用于传递集中控制信号；以及
第二端口，用于识别所述控制电路的相序，其中
所述集中控制信号在每个控制周期包括多个脉冲且至少有一个脉冲与其他脉冲不同以将每个脉冲分配至与相应的所述控制电路，从而依次控制各功率级电路。


2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路被配置为根据所述集中控制信号以及所述相序选通所述集中控制信号中对应的脉冲以控制当前功率级电路。


3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，在每个所述控制周期中，所述集中控制信号的脉冲具有相同的相位差。


4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，在每个所述控制周期中，所述集中控制信号的脉冲被调制为至少包括两种脉冲幅值或两种脉冲宽度。


5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述集中控制信号在所述控制周期中的起始脉冲具有与其他脉冲不同的脉冲幅值或脉冲宽度，其中所述起始脉冲用以控制主变换器对应的功率级电路。


6.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述集中控制信号在每个所述控制周期中的脉冲分别具有不同的脉冲幅值或脉冲宽度。


7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第二端口外接阻性元件，以根据所述第二端口的电压或电流识别所述控制电路的相序。


8.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
主控制单元，被配置为当所述控制电路为主控制电路时，根据所述多相功率变换器的输出电压产生所述集中控制信号；以及
信号选择电路，被配置为根据所述集中控制信号以及所述相序选通所述集中控制信号中对应的脉冲以控制当前功率级电路。


9.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述主控制单元包括：
反馈控制电路，被配置为根据表征所述多相功率变换器的输出电压的反馈信号和基准信号产生主控制信号。


10.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述主控制单元还包括：
脉冲调制电路，被配置为当所述控制电路为主控制电路时，将所述主控制信号中的脉冲进行调制以产生所述集中控制信号。


11.根据权利要求9所述的控制电路，其特征在于，所述主控制单元还包括：
分相控制电路，耦接至所述反馈控制电路，被配置为将所述主控制信号中有效电平时间超过第一阈值的脉冲分散成多个间隔时间相同的脉冲，同时不改变有效电平时间不超过所述第一阈值的脉冲，从而产生第一集中控制信号；以及
脉冲调制电路，被配置为当所述控制电路为主控制电路时，将所述第一集中控制信号中的脉冲进行调制以产生所述集中控制信号。


12.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述信号选择电路被配置为对所述集中控制信号中的脉冲在每个所述控制周期进行循环计数，并选择计数值和当前相序相匹配的脉冲以控制当前功率级电路。


13.根据权利要求8所述的控制电路，其特征在于，所述信号选择电路被配置为选择所述集中控制信号中脉冲的幅值或宽度与当前相序对应的参考区间相匹配的脉冲以控制当前相功率级电路。


14.根据权利要求12所述的控制电路，其特征在于，所述信号选择电路包括：
相序识别电路，被配置为根据所述第二端口处的电压识别当前相序；
计数电路，被配置为在每个所述控制周期对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伏送，韩啸，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33