控制电路以及应用其的多相功率变换器制造技术

本申请公开了一种控制电路以及应用其的多相功率变换器。本发明专利技术实施例控制电路通过同一个斜坡信号产生电路产生N个斜坡信号，其中所述N个斜坡信号根据相互错相的N个时钟信号产生，多相功率变换器响应于相互错相的N个时钟信号分别控制对应的功率级电路开始一个新的开关周期，并根据相应地电流采样信号和斜坡信号调节每相功率级电路中功率开关的导通时间，消除了不同相之间的斜坡补偿的误差，从而提高了系统稳定性，同时控制不同相之间的电感电流实现均流。

【技术实现步骤摘要】
控制电路以及应用其的多相功率变换器
本专利技术涉及电力电子技术，具体涉及多相功率变换器以及其控制电路。
技术介绍
功率变换器是能够将输入电压通过不同形式的架构转换为另一固定的输出电压或可调的输出电压的功率转换电路，因此被广泛应用于移动设备等电子产品。为了在宽范围的负载条件下提供高精度的稳定的输出电压，功率变换器将多相功率级电路并联形成多相功率变换器，并采用多相控制器产生具有不同相移的时钟信号以驱动多相功率变换器。在电流控制模式中，平均电感电流和检测到的电感电流之间的差值会导致在某些工作条件下的不稳定，这种不稳定称为次谐波振荡。在稳态工作条件下，当下一个开关周期开始时电感电流纹波未恢复到其初始值时,就会发生这种不稳定情况。当各相功率级电路中开关在给定开关周期的50％以上导通时,不稳定性尤其严重。为了确保稳定性,在电流检测信号上增加了一个斜坡信号进行补偿,以防止或消除次谐波振荡。然而，在多相功率变换器中，每相电流控制环路中均需要单独的斜坡信号产生电路以产生相应的斜坡信号，导致不同相之间的斜坡补偿会存在误差，使得不同相的电感电流的峰值有较大差异，一方面导致不同相的电感电流不均流，另一方面由于不同相的输入电流差异大，无法实现减小输入电流纹波的目的，同时导致每相中开关器件的电压应力和热量不均衡。
技术实现思路
鉴于上述问题，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，以消除不同相之间斜坡补偿误差，提高系统稳定想，并控制不同相之间的电感电流实现均流。根据本专利技术的一方面提供一种控制电路，包括：斜坡信号产生电路，被配置为产生N个斜坡信号；以及N个电流调制器，被配置为响应于N个时钟信号分别控制相应的功率级电路的开关周期，并且响应于每相功率级电路中表征电感电流的电流采样信号和相应的斜坡信号控制每相功率级电路中功率开关的导通时间；其中所述斜坡信号产生电路被配置为根据所述N个时钟信号产生所述N个斜坡信号。优选地，所述N个斜坡信号被配置为分别在每相功率级电路的1/N*Ts以预定斜率上升，Ts为每相功率级电路的开关周期，N≥2。优选地，所述N个斜坡信号分别在每相功率级电路1/N*Ts-Ts以固定斜率上升。优选地，所述N个斜坡信号分别在每相功率级电路的1/N*Ts-2/N*Ts以第一斜率上升，在每相功率级电路的2/N*Ts-Ts以第二斜率上升。优选地，所述N个斜坡信号分别在每相功率级电路的0-1/N*Ts以第一斜率上升，在每相功率级电路的1/N*Ts-Ts以第二斜率上升，其中N＝2。优选地，第i电流调制器接收的第i斜坡信号响应于用于控制第i+1电流调制器的第i时钟信号产生，第N电流调制器接收的第N斜坡信号响应于用于控制第一电流调制器的第一时钟信号产生，其中i≤N-1。优选地，第i电流调制器接收的第i斜坡信号响应于用于控制第i+1电流调制器的第i+1时钟信号和用于控制第i+2电流调制器的第i+2时钟信号产生，第N-1个电流调制器接收的第N-1个斜坡信号响应于用于控制第N个电流调制器的第N时钟信号和用于控制第一电流调制器的第一时钟信号产生，第N电流调制器接收的第N斜坡信号响应于用于控制第一电流调制器的第一时钟信号和用于控制第二电流调制器的第二时钟信号产生，其中i≤N-2。优选地，所述N个斜坡信号被配置为具有固定的斜率。优选地，所述N个斜坡信号被配置为具有可变的斜率。优选地，每个电流调制器被配置为根据相应的电流采样信号、斜坡信号以及误差信号控制每相功率级电路中功率开关的导通时间，其中所述误差信号根据表征所述多相功率变换器的输出电压的反馈电压和基准电压之间的误差产生。优选地，所述控制电路还包括开关控制信号产生电路，被配置为接收所述N个电流调制器的输出信号，并产生N个开关控制信号以驱动所述N相功率级电路。优选地，所述斜坡信号产生电路包括：第一电流源，以及N个电容，其中每个电容并联耦接至所述第一电流源，所述第一电流源根据所述N个时钟信号对相应的电容进行充电以产生相应的斜坡信号。优选地，所述斜坡信号产生电路包括：第一电流源，第二电流源，以及N个电容，其中每个电容分别并联耦接至所述第一电流源和所述第二电流源，所述第一电流源和第二电流源根据所述N个时钟信号分别对相应的电容进行充电以产生相应的斜坡信号。优选地，所述N个时钟信号的相位差为360°/N。根据本专利技术的另一方面提供一种多相功率变换器，包括：N个功率级电路，用于接收输入电压以产生输出电压；以及如第一方面所述的任一项控制电路。本专利技术实施例控制电路通过同一个斜坡信号产生电路产生N个斜坡信号，其中所述N个斜坡信号根据相互错相的N个时钟信号产生，多相功率变换器响应于相互错相的N个时钟信号分别控制对应的功率级电路开始一个新的开关周期，并根据相应地电流采样信号和斜坡信号调节每相功率级电路中功率开关的导通时间，消除了不同相之间的斜坡补偿的误差，从而提高了系统稳定性，同时控制不同相之间的电感电流实现均流。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是本专利技术实施例的多相功率变换器的电路图；图2是本专利技术中控制电路的电路图；图3是本专利技术第一实施例的斜坡信号产生电路；图4是本专利技术第一实施例的斜坡信号产生电路的工作波形图；图5是本专利技术第一实施例的斜坡信号产生电路的另一工作波形图；图6是本专利技术第二实施例的斜坡信号产生电路；图7是本专利技术第二实施例的斜坡信号产生电路的工作波形图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。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的。同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。图1是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于多相功率变换器的控制电路，所述多相功率变换器包括并联耦接的N相功率级电路，所述控制电路包括：/n斜坡信号产生电路，被配置为产生N个斜坡信号；以及/nN个电流调制器，被配置为响应于N个时钟信号分别控制相应的功率级电路的开关周期，并且响应于每相功率级电路中表征电感电流的电流采样信号和相应的斜坡信号控制每相功率级电路中功率开关的导通时间；其中所述斜坡信号产生电路被配置为根据所述N个时钟信号产生所述N个斜坡信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于多相功率变换器的控制电路，所述多相功率变换器包括并联耦接的N相功率级电路，所述控制电路包括：
斜坡信号产生电路，被配置为产生N个斜坡信号；以及
N个电流调制器，被配置为响应于N个时钟信号分别控制相应的功率级电路的开关周期，并且响应于每相功率级电路中表征电感电流的电流采样信号和相应的斜坡信号控制每相功率级电路中功率开关的导通时间；其中所述斜坡信号产生电路被配置为根据所述N个时钟信号产生所述N个斜坡信号。


2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述N个斜坡信号被配置为分别在每相功率级电路的1/N*Ts以预定斜率上升，Ts为每相功率级电路的开关周期，N≥2。


3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述N个斜坡信号分别在每相功率级电路1/N*Ts-Ts以固定斜率上升。


4.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述N个斜坡信号分别在每相功率级电路的1/N*Ts-2/N*Ts以第一斜率上升，在每相功率级电路的2/N*Ts-Ts以第二斜率上升，N≥3。


5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述N个斜坡信号分别在每相功率级电路的0-1/N*Ts以第一斜率上升，在每相功率级电路的1/N*Ts-Ts以第二斜率上升，其中N＝2。


6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，第i电流调制器接收的第i斜坡信号响应于用于控制第i+1电流调制器的第i时钟信号产生，第N电流调制器接收的第N斜坡信号响应于用于控制第一电流调制器的第一时钟信号产生，其中1≤i≤N-1。


7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，第i电流调制器接收的第i斜坡信号响应于用于控制第i+1电流调制器的第i+1时钟信号和用于控制第i+2电流调制器的第i+2时钟信号产生，第N-1个电流调制器接收的第N-1个斜坡信号响应于用于控制第N个电流调制器的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈惠强，王建新，
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