本发明专利技术提供了一种可为负载提供输出电压的降压变换器，输出电压根据期望电压由输入电压产生；该降压变换器包括一个输出电容器，输出电压由该输出电容器产生；一个使每个输出电感器耦合到输出电容器的多重性输出开关配置，该开关配置受控来为通过各自的输出电感器为输出电容器提供各个相位输出电流；一个分别与输出开关配置耦合的多重性相位输出配置，该相位输出配置受控来设定输出开关配置提供的各个相位输出电流，如果代表降压变换器输出电流的信号下降到低于各自程控阈值信号时，每个相位输出配置可操作关闭各自的输出开关配置；和一个配置用来控制相位输出配置、设定输出开关配置提供的各个相位输出电流，以便使输出电压大约等于期望电压的相位控制配置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及降压变换器，例如用于低压/大电流应用中的多相降压变换器。
技术介绍
许多应用都涉及接受DC输入电压，产生较低的DC输出电压并至少驱动一个电路元件的常规DC-DC降压变换器。降压变换器通常用于需要大量负载电流(例如30安培或以上)的低压应用之中，如图19所示，一个单相降压变换器1900典型地包括一个高端开关1905，一个与开关节点1915上的高端开关连接的低端开关1910，一个连接到开关节点1915上的输出电感器1920，和一个连接到输出电感器1920的输出电容器1925。工作时，高端和低端开关1905和1910受一个控制电路1930的控制在负载1935上产生所需的输出电压。为了实现这一目标，高端开关1905首先转到“开”的位置，而低端开关1910仍保持在“关”的位置，导致输出电感器1920上产生一个大约为(VIN-VOUT)的电压降，从而在输出电感器1920内产生电流。随后，高端开关1905转到“关”的位置，低端开关转到“开”的位置。由于电感器1920中的电流不能瞬间改变，这个电流源于开关1910，继续通过输出电感器1920流动，从而使输出电容器1925充电，导致输出电容器1925上的电压(VOUT)升高。高端和低端开关1905和1910可以这种方式在适当的时间进行适当的转换，直至输出电容器1925上的电压(VOUT)等于一个期望的电压，这种期望电压通常比输入电压低。一旦达到期望的输出电压，高端和低端开关1905和1910就会受到周期性的控制，以便输出电感器1920能提供与连接在输出电容器1925上的负载1935的电流需求相同的电流。通过提供不多也不少于负载1935的电流需求，输出电容器1925上的电压至少应保持约等于期望输出电压的恒定值。人们也知道，提供如图20所示的包括交叉输出2005a相，2005b相，2005c相，......2005n相的多重电流的多相DC-DC降压变换器2000，每个输出的2005a相，2005b相，2005c相，......2005n相分别分配有一个包括高端开关、低端开关和输出电感器的开关(切换)配置。运行时，控制电路2010周期性地以延时次序操作这些输出相2005a，2005b，2005c，......2005n。通过延时次序操作这些输出相2005a，2005b，2005c，......2005n，常规的多相降压变换器2000在多个输出相2005a，2005b，2005c，......2005n位上分配电流的产生，从而分配热能产生和减少对输出电容器1925的要求，以便可以使用一个较小的输出电容器1925。然而，由于常规的多相降压变换器需要在控制电路2010与输出相2005a，2005b，2005c，......2005n之间有一个固定数量的点对点连接，常规的多相降压变换器不能提供能够轻易扩展包括任意数量期望相位的灵活体系结构。另外，常规的多相降压变换器在应答较低的期望输出电压要求或降低负载1935上的电流需求时不能最佳地控制输出电压。不能最佳地控制输出电压，常规的多相降压变换器就可能产生出不需要的电压尖脉冲，导致损坏连接到降压变换器输出端的线路。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一个能克服前面述及的早先技术降压变换器的缺点的多相降压变换器。为了实现这一目的，本专利技术提供能为负载产生输出电压，且这种输出电压是根据期望电压由输入电压产生的。该变换器包括一个输出电容器，输出电压便由该输出电容器提供；一个多重性输出开关配置，该开关配置使各自的输出电感器与输出电容器耦合，经控制通过各自的输出电感器为输出电容器提供各个相位的输出电流；一个分别与输出开关配置耦合的多重性相位输出配置，该相位输出配置经控制可以设定输出开关配置提供的各个相位输出电流；一个与每个相位输出配置通信耦合的相位控制总线；和一个与相位控制总线通信耦合的相位控制配置，该相位控制配置配置用来控制相位输出配置，设定输出开关配置提供的各个相位输出电流，以便输出电压近似或调节到期望电压，此时相位控制配置和相位输出配置各自扮演着集成电路的作用，且相位控制配置配置用来通过相位控制总线控制相位输出配置。通过将相位控制配置和相位输出配置的功能区分开来，本专利技术多相降压变换器的一个实施例没有包含无用的、冗余的硅，因为降压变换器仅包含特定应用所需的那些相位输出配置。这样，如果一个设计工程师为了一个特定的应用譬如需要一个三相降压变换器，工程师可设计一个仅包括三相输出配置的多相降压变换器， 每一相位分别分配到三相输出的一个相位上。此外，相位控制总线(如5线模拟总线)还允许本专利技术的多相降压变换器与潜在的无限数量的相位输出配置通信，不需要在相位控制配置与每个相位输出配置之间有点对点的电连接。运用这种方式，多相降压变换器可成为一个效率高的、极易扩充的相位体系结构。根据本专利技术的另一个实施例，多相降压变换器还配置有一个相位错误检测配置，当相位输出配置提供的相位输出电流不能与相位输出配置的平均电感器电流匹配时，它能产生一个相位错误信号。采用这种方式，相位控制配置就会接收到一个检测故障相位的信号，如有可能，还会使该故障相位失活和/或产生一个备用的相位输出配置。根据本专利技术的另一个实施例，为了应答较低的期望输出电压(VDES)或降低负载电流量的需求，每个相位输出配置既能关闭高端开关也能关闭低端开关。运用这种方式，电感器的转换速率得到提高，可加快本专利技术多相降压变换器的应答时间，避免不利的负电流流经输出电感器和可能损害供电。根据本专利技术的另一个实施例，每个相位输出配置包括一个电流读出放大器，一个在电流读出放大器正输入与输出电感器节点之间电连接的电阻RCS，和一个在电流读出放大器的正输入与负输入之间电连接的电容器RCS，输出电感器也与电流读出放大器的负输入连接。将该输出电感器节点上的电阻RCS和电容器RCS连接，流经输出电感器220的电流可通过选择电阻RCS和电容器RCS读出，以便电阻RCS和电容器RCS的时间常数等于输出电感器220及其直流电阻(如电感L/电感器DCR，其中DCR是电感器的直流电阻)，以及电容器上电压的时间常数。运用这种方式，本专利技术的这个实施例能使每个相位输出配置以无损耗的方式(如不干扰提供给负载的电流)读出提供给负载的电流。根据本专利技术的另一个实施例，相位控制配置包括配置用来以负载电流需求成正比减少输出电压的减弱线路。运用这种方式，这一实施例可以通过自适应电压定位这种简单高效的方法适应性地修改输出电压。根据本专利技术的另一个实施例，多相降压变换器的每个相位输出配置可根据多相降压变换器的输出电流变化而程控关闭其各自分配的输出开关配置的高端和低端开关。在这一方面，一个特定设计所选择的相位输出配置数量取决于能满足热能需要和/或在最大输出电流时使输入和输出电容器数量减到最少的需求。然而，在降压变换器输出电流小于最大输出电流时，如果使用较少的相位输出配置，效率便可以提高。通过消除栅充电损耗、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关损耗、高端和低端开关中的环流和每个相位输出配置的输出电感器，当输出电流下降时关闭相位输出配置可使效率升高。每个特定的电路设计都应该在特殊的输出电流水平依次地关闭相位输出配置，以便在整个输出电流范围获得最大的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种向负载提供输出电压的降压变换器，所述的输出电压根据一个期望电压由输入电压产生；所述的降压变换器包括：一个输出电容器，所述的输出电压由所述的输出电容器提供；一个使每个输出电感器耦合到输出电容器的多重性输出开关配置，所述的开关配置受控来为通过每个输出电感器为输出电容器提供各自的相位输出电流；一个多重性相位输出配置，分别耦合到输出开关配置的，所述的相位输出配置受控来设定输出开关配置提供的各个相位输出电流，如果代表降压变换器输出电流的信号下降到低于各自的程控阈值信号时，每个所述的相位输出配置可操作关闭各自的输出开关配置；和一个相位控制配置，配置用来控制所述的相位输出配置设定的输出开关配置提供的各个相位输出电流，从而使所述输出电压大约等于所述期望电压。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔治舒尔雷恩，
申请(专利权)人：国际整流器有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。