具有平衡电流的多相功率变换器制造技术

功率变换器（３００）包括多个相位电路（３０２ａ－３０２ｃ），每个相位电路包括用于输送功率到功率变换器的输出端的功率开关（Ｑ３）、与功率开关相连的用于感测功率开关中的电流的电流传感器（Ｔ１）、具有与电流传感器相连的输出端的占空比控制器（ＩＣ１），以及与电流传感器相连的低通滤波器（３０４）。低通滤波器被配置成产生与功率开关中的平均电流成比例的基本直流的信号。占空比控制器被配置成接收该直流信号且响应于该直流信号而控制功率开关的占空比，从而平衡相位电路中的电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多相功率变换器，包括具有平衡电流的多相功率变换器。
技术介绍
本部分的陈述仅提供与本专利技术的相关的背景信息，而不构成现有技术。已知具有并联连接的多个相位电路的各种多相功率变换器。典型地，每 个相位电路包括用于输送功率到输出负载的功率开关，以及用于控制功率开 关的占空比的占空比控制器。这些已知的设计一般允许输入电流在相位电路 之间分割，由此增加功率变换器的效率。另外，以不同的相角来搡作相位电 路可以抵消功率变换器的输入和输出脉动电流。然而，如果相位电3各中的电流没有被平衡，输入和输出脉动电流的效率 和抵消的益处可能受到损害。诸如开关、电感器和印刷电路板走线电阻这样 的电路元件在电阻方面的差异可能导致这种不平衡电流。已知试图平衡相位电路中的电流的各种设计。例如， 一些功率变换器使 用峰值电流模式控制，该峰值电流模式控制试图直接控制每个相位电路中的 峰值电流。图1示出了实施峰值电流模式控制的升压变换器100。升压变换器100 包括与三个相位电3各102a-c相连的DC输入VI和同步每个相位电3各102a-c 以使每个相位电路102a-c以相对于其他相位电路成120度的相角差来进行操 作的同步发生器104。另夕卜，升压变换器100包括二极管D4、输出负载Rll、 电阻器R9和R10以及电容器C4。相位电路102a包括电感器Ll、开关Q1和Q2、功率开关Q3、电阻器 R2-R6和R8、 二极管D1-D3、电容器C2-C3以及占空比控制器IC1 。占空比 控制器IC1包括内部电压误差放大器(未示出)、该电压误差放大器的输出 引脚COMP、电流感测引脚ISNS、电压误差放大器的反向输入引脚VFB、 振荡器引脚RF/CT、参考电压引脚VREF以及输出引脚VOUT,输出引脚 VOUT与功率开关Q3相连以用于控制功率开关Q3的占空比(即，功率开关Q3的导通时间和截止时间)。除了相位电路102b-c不包括电阻器R8和电 容器C3之外，相位电路102a中的电路元件与相位电路102b-c中的电路元 件相同。在功率变换器IOO的操作过程中，由电阻R9和R10形成的分压器提供 输出负载Rll处的电压采样，该电压采样被输入到相位电路102a的占空比 控制器IC1。相位电路102a的内部电压误差放大器计算和输出误差电压信 号，该误差电压信号是采样电压和内部参考电压(典型的是2.5V)的放大的 差值。COMP引脚与内部电压误差放大器的输出端相连，从而接收误差电压 信号。相位电路102a的COMP引脚还与相位电^各102b-c的COMP引脚相 连。因而，所有三个相位电路的误差电压信号具有基本相同的电压。另外，电流互感器T1感测功率开关Q3中的电流，且与功率开关Q3中 的电流成比例的电压信号经由二极管Dl和电阻器R2^L输入到ISNS引脚。 占空比控制器IC1将ISNS引脚处的电压信号与电流限制信号相比较，该电 流限制信号与误差电压信号的电压成比例。当ISNS引脚处的电压等于或超 过电流限制信号时，功率开关Q3截止。然而，专利技术人意识到，峰值电流控制模式的缺点在于当源阻抗明显是电 感性的时，升压变换器100本质上是不稳定的。 一种已知的解决方法是在 DC输入V1两端增加大电容，这可能会导致成本高和体积大。不稳定问题的另 一解决方法是实施图2中所示的升压变换器200所示的 电压模式控制。升压变换器200具有DC输入VI和同步发生器104, DC输 入VI与三个相位电路202a-c相连，同步发生器104同步相位电路202a-c 以使相位电路202a-c相对于其他相位电路以120度的相角差操作。另外，升 压变换器200包括二极管D4、输出负载Rll、电阻器R9和R10，以及电容 器C4。如图2所示，相位电路202a包括电感器Ll、开关Q1和Q2、功率开关 Q3、电阻器R4、 R6-R8和电阻器R12、电容器C2-C3,以及占空比控制器 IC1。除了相位电路202b-c不包括电阻器R8和电容器C3之外，相位电路 202a中的电路元件与相位电路202b-c中的电路元件相同。与峰值电流模式控制不同，相位电路202a-c不包括电流传感器。相反， 在升压变换器200的操作过程中，占空比控制器IC1的RC/CT引脚处的振 荡波形信号被开关Q2緩沖且经由电阻器R7和R12形成的分压器被输入到占空比控制器IC1的ISNS引脚。然后，将ISNS引脚处的电压与电流限制 信号相比较。当振荡波形信号的电压等于或超过电流限制信号时，功率开关 Q3截止。然而，专利技术人意识到，电压模式控制的缺点在于相位电路202a-c中的电 流被平衡的很差，这主要由于包括每个占空比控制器IC1的占空比的每个相 位电路202a-c中的各个电路元件、每个功率开关Q3的电阻以及每个电感器 Ll的电阻之间的轻」微失配。除了峰值电流模式控制和电压模式控制，已知试图平衡相位电路电流的 其他设计。这些设计典型地需要诸如电流误差放大器的电流比较电路，这增 加了功率变换器的复杂度和/或减小了其效率。
技术实现思路
根据本文提供的描述将会清楚其他应用领域。应当理解，这些描述和特 定实例仅用于说明目的，而不是要限制本专利技术的范围。根据本专利技术的一个方面， 一种功率变换器包括多个相位电路，每个相位 电路包括用于输送功率到功率变换器的输出端的功率开关、与功率开关相连 以用于感测功率开关中的电流的电流传感器、具有与该电流传感器相连的输 出端的占空比控制器，以及与电流传感器相连的低通滤波器。低通滤波器被 配置成产生与功率开关中的平均电流成比例的基本为直流的信号。而且，该 占空比控制器被配置为接收该直流信号且响应于该直流信号而控制功率开 关的占空比，从而平衡相位电^各中的电流。根据本专利技术的另 一方面，提供了 一种用于平衡功率变换器中的电流的方 法，该方法包括提供多个相位电路，每个相位电路具有功率开关、电流传感 器、低通滤波器和占空比控制器。该方法还包括产生与功率开关的平均电流 成比例的基本为直流的信号，且响应于该基本为直流的信号而大体上平衡相 位电^各中的电 流。根据本专利技术的又一实施例，功率变换器包括以约120度的相角差操作的 三个相位电路，每个相位电路包括用于输送功率到功率变换器的输出端的功 率开关、用于感测功率开关中的电流的电流互感器、低通滤波器以及占空比 控制器。功率开关与该电流互感器和占空比控制器的输出端相连，电流互感 器与低通滤波器相连，且低通滤波器与占空比控制器相连。而且，低通滤波器被配置成产生与功率开关的平均电流成比例的基本为直流的信号，并且， 占空比控制器被配置成接收该直流信号。占空比控制器响应于直流信号而控 制功率开关的占空比，从而平衡相位电路中的电流。附图说明本文描述的附图仅用于说明目的，而不以任何方式限制本专利技术的保护范围。图1是升压变换器的现有技术电路图。图2是升压变换器的另一现有技术电路图。图3是根据本专利技术的各个实施例的升压变换器的电路图。具体实施例方式下面描述本专利技术的说明性实施例。为了清楚起见，本说明书中并不描述 实际实现的所有特征。应当理解，在开发任意实际实施例时，必须做出很多 特定实施方式的决策以实现特定目的，诸如，性能目标以及与相关系统、相 关业务和/或环境限制的兼容。而且，应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括多个相位电路的功率变换器，每个相位电路包括：　用于输送功率到所述功率变换器的输出端的功率开关，　与所述功率开关相连的用于感测所述功率开关中的电流的电流传感器，　具有与所述电流传感器相连的输出端的占空比控制器，以及　 　与所述电流传感器相连的低通滤波器，　所述低通滤波器被配置成产生与所述功率开关中的平均电流成比例的基本上直流的信号，其中所述占空比控制器被配置为接收所述直流信号且响应于所述直流的信号而控制所述功率开关的占空比，由此平衡所述相位电路 中的电流。

【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：凯文怀尔达什，
申请(专利权)人：雅达电子国际有限公司，
类型：发明
国别省市：HK[中国|香港]