多相开关变换器及其控制器和控制方法技术

本发明专利技术公开了多相开关变换器及其控制电路和控制方法。多相开关变换器包括多个开关电路，控制器包括：置位信号产生电路、分频电路、以及多个子控制电路，置位信号产生电路根据输出电压和总输出电流产生置位信号，分频电路根据置位信号在多个输出端产生多个分频信号，每个子控制电路基于相应的分频信号产生相应的开关控制信号，使得当总输出电流大于一电流参考信号时，相应的开关电路维持关断，直至总输出电流小于电流参考信号时，基于输出电压和电压参考信号控制相应的开关电路导通。

【技术实现步骤摘要】
多相开关变换器及其控制器和控制方法
本专利技术涉及电子电路，特别地，涉及多相开关变换器及其控制器和控制方法。
技术介绍
近年来，随着一些高性能处理器的出现，需要输出电压更小、输出电流更大的开关变换器，对开关变换器的热性能及动态响应性能的要求也越来越高。多相开关变换器以其优越的性能得到了越来越广泛的应用。多相开关变换器包括多个开关电路，该多个开关电路的输出端耦接在一起为负载提供能量。然而，需要设计一种多相开关变换器，既可以为各相开关电路提供过电流保护，也能够保证多相开关变化器的稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中的上述问题，提出一种多相开关变换器及其控制器和控制方法。依据本专利技术实施例的一种用于多相开关变换器的控制器，该多相开关变换器包括多个开关电路，该多个开关电路的输出端耦接在一起以提供输出电压，该控制器产生多个开关控制信号，以控制多个开关电路依次导通，该控制器包括：置位信号产生电路，根据输出电压和总输出电流产生置位信号；分频电路，具有输入端和多个输出端，其中输入端耦接至置位信号产生电路以接收置位信号，分频电路根据置位信号依次在多个输出端产生多个分频信号；多个子控制电路，每个子控制电路均具有输入端和输出端，其中输入端耦接至分频电路的相应输出端以接收相应的分频信号，输出端基于相应的分频信号产生相应的开关控制信号，使得当总输出电流大于一电流参考信号时，相应的开关电路维持关断，直至总输出电流小于电流参考信号时，基于输出电压和电压参考信号控制相应的开关电路导通。依据本专利技术实施例的一种多相开关变换器，包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端耦接在一起以提供输出电压；以及如上所述的控制器。依据本专利技术实施例的一种用于多相开关变换器的控制方法，该多相开关变换器包括多个开关电路，该多个开关电路的输出端耦接在一起以提供输出电压，该控制方法包括：基于电压参考信号和输出电压产生电压控制信号；基于电流参考信号和多个开关电路的总输出电流产生电流控制信号；以及基于电压控制信号和电流控制信号产生置位信号；基于所述置位信号依次产生多个开关控制信号，以控制多个开关电路依次导通；以及根据代表相应开关电路导通时长的导通时长信号，控制相应开关电路的关断时刻；其中当多个开关电路的总输出电流大于电流参考信号时，当前相开关电路维持关断，直至多个开关电路的总输出电流小于电流参考信号时，基于输出电压和电压参考信号控制当前相开关电路的导通时刻。在本专利技术的实施例，多相开关变换器对总输出电流的控制增加了系统的安全性，使多相开关变换器可以自动、且平滑的在调节输出电压和调节总输出电流之间切换，并且避免了总输出电流持续增大导致的各开关电路之间电流的不均衡。附图说明图1示出了根据本专利技术实施例的多相开关变换器100的电路框图；图2示出了根据本专利技术实施例的图1所示置位信号产生电路21的电路原理图；图3示出了根据本专利技术另一实施例的图1所示置位信号产生电路21的电路原理图；图4示出了根据本专利技术另一实施例的图1所示置位信号产生电路21的电路原理图；图5示出了根据本专利技术另一实施例的图1所示置位信号产生电路21的电路原理图；图6示出了根据本专利技术实施例的图1所示多相开关变换器100的波形图；图7示出了根据本专利技术另一实施例的图1所示多相开关变换器100的波形图；图8A示出了根据本专利技术实施例的图1所示子控制电路25-i的电路原理图；图8B示出了根据本专利技术另一实施例的图1所示子控制电路25-i的电路原理图；图9示出了根据本专利技术实施例的图1所示总电流计算电路26的电路原理图；图10示出了根据本专利技术实施例的图1所示分频电路22的状态转移图500；图11示出了根据本专利技术另一实施例的多相开关变换器100的电路框图；图12示出了根据本专利技术实施例的多相开关变换器的工作流程图800。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本专利技术。在以下描述中，为了提供对本专利技术的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本专利技术。在其他实例中，为了避免混淆本专利技术，未具体描述公知的电路、材料或方法。在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本专利技术至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。本专利技术实施例提供一种包括多个开关电路的多相开关变换器，在正常工作状态下，各个开关电路基于多相开关变换器的输出电压和多个开关电路的总输出电流被依次导通。在多个开关电路的总输出电流大于电流参考信号时，多相开关变换器控制相应的开关电路暂时不导通，直至多个开关电路的总输出电流小于电流参考信号，多相开关变换器基于输出电压控制相应的开关电路导通。以及在检测到当前相开关电路过流时，多相开关变换器跳过当前相开关电路并保持其余相开关电路正常工作。本专利技术实施例中，“当前相开关电路”或“相应的开关电路”是指按次序应当被导通的开关电路。以下以使用恒定导通时间控制的多相开关变换器为例来描述各实施例。图1示出了根据本专利技术实施例的多相开关变换器100的电路框图。多相开关变换器100包括控制器20以及多个开关电路10-1,10-2，……10-n，其中n是大于或等于2的整数。开关电路10-1，10-2……10-n的输入端接收输入电压Vin，输出端耦接在一起以提供输出电压Vo，为负载102供电。开关电路10-1,10-2，……10-n可采用任何直流/直流(DC/DC)或交流/直流(AC/DC)变换拓扑结构，例如同步或非同步的升压、降压变换器，以及正激、反激变换器等。输出电容105耦接在开关电路10-1，10-2，……10-n的输出端和参考地之间。控制器20产生多个控制信号PWM1，PWM2，……PWMn，以控制多个开关电路10-1,10-2，……10-n依次导通。控制器20包括置位信号产生电路21、分频电路22、以及多个子控制电路25-1，25-2，……25-n。置位信号产生电路21耦接至多个开关电路10-1,10-2，……10-n的输出端，基于输出电压Vo和总输出电流Io产生置位信号SET，例如根据电压参考信号Vref和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多相开关变换器的控制器，该多相开关变换器包括多个开关电路，该多个开关电路的输出端耦接在一起以提供输出电压，该控制器产生多个开关控制信号，以控制多个开关电路依次导通，该控制器包括：/n置位信号产生电路，根据输出电压和总输出电流产生置位信号；/n分频电路，具有输入端和多个输出端，其中输入端耦接至置位信号产生电路以接收置位信号，分频电路根据置位信号依次在多个输出端产生多个分频信号；/n多个子控制电路，每个子控制电路均具有输入端和输出端，其中输入端耦接至分频电路的相应输出端以接收相应的分频信号，输出端基于相应的分频信号产生相应的开关控制信号，使得当总输出电流大于一电流参考信号时，相应的开关电路维持关断，直至总输出电流小于电流参考信号时，基于输出电压和电压参考信号控制相应的开关电路导通。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于多相开关变换器的控制器，该多相开关变换器包括多个开关电路，该多个开关电路的输出端耦接在一起以提供输出电压，该控制器产生多个开关控制信号，以控制多个开关电路依次导通，该控制器包括：
置位信号产生电路，根据输出电压和总输出电流产生置位信号；
分频电路，具有输入端和多个输出端，其中输入端耦接至置位信号产生电路以接收置位信号，分频电路根据置位信号依次在多个输出端产生多个分频信号；
多个子控制电路，每个子控制电路均具有输入端和输出端，其中输入端耦接至分频电路的相应输出端以接收相应的分频信号，输出端基于相应的分频信号产生相应的开关控制信号，使得当总输出电流大于一电流参考信号时，相应的开关电路维持关断，直至总输出电流小于电流参考信号时，基于输出电压和电压参考信号控制相应的开关电路导通。


2.如权利要求1所述的控制器，进一步包括：
多个过流检测电路，每个过流检测电路基于流过相应开关电路的电流检测相应开关电路是否过流；其中
每个子控制电路进一步耦接至相应的过流检测电路，当检测到相应的开关电路过流时，控制相应的开关电路维持关断。


3.如权利要求2所述的控制器，其中所述多个子控制电路包括：
逻辑电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端耦接至分频电路的相应输出端以接收分频信号，第二输入端耦接至相应的过流检测电路的输出端以接收过流信号，输出端根据分频信号和过流信号产生子置位信号；以及
触发电路，具有置位端、复位端和输出端，其中置位端耦接至逻辑电路以接收子置位信号，复位端接收用于控制相应开关电路导通时长的导通时长控制信号，输出端耦接至相应开关电路以提供开关控制信号。


4.如权利要求1所述的控制器，其中所述置位信号产生电路进一步包括：
电压控制电路，根据代表了输出电压的电压反馈信号和电压参考信号相比较，产生电压控制信号，所述电压参考信号根据预期电压信号和第一斜坡补偿信号产生；
总电流控制电路，根据代表了总输出电流的电流反馈信号和电流参考信号相比较，产生电流控制信号，所述电流参考信号根据预期总电流信号和第二斜坡补偿信号产生；以及
逻辑电路，根据电压控制信号和电流控制信号产生置位信号，其中当电流控制信号处于第一状态时，所述逻辑电路根据电压控制信号产生置位信号，以及当电流控制信号处于第二状态时，所述逻辑电路根据电流控制信号产生置位信号。


5.如权利要求4所述的控制器，其中所述总电流控制电路包括：
第一运算电路，具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收预期总电流信号，第二输入端接收第二斜坡补偿信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜礼节，许彬慈，刘超，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51