用于多相功率转换器的电流感测和控制的系统和方法技术方案

公开了一种多相转换器。所述多相转换器包括多个相支路。每个支路具有功率半导体的组合。所述多相转换器进一步包括端子电流传感器，所述端子电流传感器被配置成生成指示流过所述多相转换器的端子电流的输出信号。所述多相转换器进一步包括多个电流传感器，所述多个电流传感器被配置成生成指示每个相支路的低边开关相电流的输出信号。所述多相转换器进一步包括低通滤波器，所述低通滤波器用于滤除每个相支路的低边开关电流信号的高频分量。个相支路的低边开关电流信号的高频分量。个相支路的低边开关电流信号的高频分量。

【技术实现步骤摘要】
用于多相功率转换器的电流感测和控制的系统和方法
[0001]对相关申请的交叉引用本申请要求于2021年5月14日提交的美国临时申请No.63/201827的权益，该申请的内容特此以其整体而被合并。


[0002]本专利技术一般涉及多相功率转换器，并且更特别地，涉及多相功率转换器的电流感测和控制。

技术介绍

[0003]在多相功率转换器中，尽管总电流具有相对小的纹波分量，但在每个相中存在大的电流纹波。为了控制总的端子电流以及确保相之间的电流平衡，需要高性能的数字采样、控制、和保护策略。通常，相电流中的高纹波电流难以由数字信号处理器精确地采样。

技术实现思路

[0004]本公开的方面涉及用于多相功率转换器的电流感测和控制的方法、设备、和/或系统。
[0005]在一些实施例中，提供一种多相转换器。所述多相转换器包括多个相支路。每个支路具有功率半导体的组合。所述多相转换器进一步包括端子电流传感器，所述端子电流传感器被配置成生成指示流过所述多相转换器的端子电流的输出信号。所述多相转换器进一步包括多个电流传感器，所述多个电流传感器被配置成生成指示每个相支路的低边开关相电流的输出信号。所述多相转换器进一步包括低通滤波器，所述低通滤波器用于滤除每个相支路的低边开关电流信号的高频分量。
[0006]在一些实施例中，所述端子电流传感器和/或所述多个电流传感器是基于电阻器的传感器。
[0007]在一些实施例中，所述多个电流传感器被耦合到每个相支路的输出节点。
[0008]在一些实施例中，所述多相转换器包括过电流保护装置。所述过电流保护装置被配置成基于所述低边开关电流信号来限制所述低边开关相电流。
[0009]在一些实施例中，所述多相转换器包括系统控制器，所述系统控制器被配置成基于来自所述端子电流传感器的所述输出信号来调节流入或流出所述系统的电流总量。
[0010]在一些实施例中，所述多相转换器包括模数转换装置，所述模数转换装置被配置成提供对经滤波的低边开关信号的模数转换。
[0011]在一些实施例中，所述多相转换器包括电流平衡控制器，所述电流平衡控制器被配置成基于数字化的经滤波的低边开关信号来控制所述相电流的平衡。
[0012]在一些实施例中，提供一种用于多相转换器中的电流感测的方法。所述方法包括利用端子电流传感器，生成指示流过具有多个相支路的多相转换器的端子电流的输出信号。所述方法进一步包括利用多个电流传感器，生成指示每个相支路的低边开关相电流的
输出信号。所述方法进一步包括利用低通滤波器，滤除每个相支路的低边开关电流信号的高频分量。
[0013]在一些实施例中，所述方法进一步包括利用基于电阻器的传感器，生成指示每个相支路的所述低边开关相电流和/或所述端子电流的所述输出信号。
[0014]在一些实施例中，所述方法进一步包括将所述多个电流传感器耦合到每个相支路的输出节点。
[0015]在一些实施例中，所述方法进一步包括基于来自所述端子电流传感器的所述输出信号来调节流入或流出所述系统的电流总量。
[0016]在一些实施例中，所述方法进一步包括基于所述低边开关电流信号来限制所述低边开关相电流。
[0017]在一些实施例中，提供一种电流感测系统。所述系统包括端子电流传感器，所述端子电流传感器被配置成生成指示流过具有多个相支路的多相转换器的端子电流的输出信号。所述系统进一步包括多个电流传感器，所述多个电流传感器被配置成生成指示每个相支路的低边开关相电流的输出信号，其中所述多个电流传感器被耦合到每个相支路的输出节点。
[0018]在一些实施例中，所述电流感测系统是基于电阻器的传感器。
[0019]通过随附于此的本专利技术的详细描述和附图，本专利技术的各种其它方面、特征、和优点将是明白的。还要理解的是，前述的一般描述和以下的详细描述两者都是示例，并不是对本专利技术的范围的限制。
附图说明
[0020]图1示出根据一个或多个实施例的多相功率转换器的示例。
[0021]图2示出常规多相功率转换器的示例。
[0022]图3示出根据一个或多个实施例的系统100的操作的示例。
[0023]图4示出根据一个或多个实施例的多相功率转换器中的电流感测和控制的方法的图表。
具体实施方式
[0024]在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多特定细节以便提供对本专利技术的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将领会，本专利技术的实施例可以在没有这些特定细节的情况下或以等效布置来实践。在其它情况下，以框图形式示出公知的结构和装置，以免不必要地使本专利技术的实施例晦涩难懂。
[0025]通常，交错的多相转换器可具有每个电感器电流中的大的电流纹波以及总电流中的小的电流纹波。然而，如果仅对总电流进行采样，则可以实现对流入系统中的电流总量的控制，但是该电流在多相电感器电流之间可能是不平衡的。如果对每个电感器的电流进行采样，则总成本可能是高的，并且可能难以对高纹波电流进行采样以用于模数转换。图2示出常规多相功率转换器200的示例。IsT是流过多相功率转换器的总电流，并且I1、I2和I3是指每个电感器电流。波形204示出电流I1、I2和I3中每个电流中的大的电流纹波。波形206示出总电流IsT中的小的电流纹波。
[0026]根据一些实施例，本公开描述了一种多相转换器，其使用包括位于每个相支路的输出节点处的端子电流传感器和低边桥电流传感器的感测方案以用于更精确的相电流测量。在一些实施例中，多相转换器包括快速过流保护装置和低带宽滤波器，所述低带宽滤波器用于帮助移除低边桥电流纹波，使得仅低纹波信号通过模数转换来处理，这可能影响系统控制器的稳定性和动态响应。因此，本多相转换器使用高性能的数字采样、控制、和保护策略，以便控制总的端子电流以及确保相之间的电流平衡。
[0027]图1示出根据一个或多个实施例的多相转换器100的示例。在一些实施例中，多相转换器100包括多个转换相，并且每个相可以包括电感器和具有功率半导体的相支路。例如，如图1中所示，第一相包括电感器L1和开关（124、125），第二相包括电感器L2和开关（126、127），并且第三相包括电感器L3和开关（128、129）。在一些实施例中，功率半导体中的一个或多个可以包括绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOFSET）等。
[0028]在一些实施例中，多相转换器100可以包括端子电流传感器RS（130）。端子电流传感器RS（130）可以被配置成生成指示流过多相转换器的端子电流IS（160）的输出信号。在一些实施例中，电流传感器RS（130）可以是电阻器。在一些实施例中，多相转换器100可以包括多个电流传感器RS1、RS2、和RS3（134、136、和138），其被配置成生成分别指示每个相支路的低边开关相电流IS1、IS2、和IS3的输出信号。例如，传感器RS1感测流过功率半导体（124、126）的低边的电流Is1等。在一些实施例中，多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多相转换器，包括：多个相支路，其中每个支路具有功率半导体的组合；端子电流传感器，所述端子电流传感器被配置成生成指示流过所述多相转换器的端子电流的输出信号；多个电流传感器，所述多个电流传感器被配置成生成指示每个相支路的低边开关相电流的输出信号；以及低通滤波器，所述低通滤波器用于滤除每个相支路的低边开关电流信号的高频分量。2.如权利要求1所述的多相转换器，其中，所述端子电流传感器和/或所述多个电流传感器是基于电阻器的传感器。3.如权利要求1所述的多相转换器，其中，所述多个电流传感器被耦合到每个相支路的输出节点。4.如权利要求1所述的多相转换器，进一步包括：过电流保护装置，其中所述过电流保护装置被配置成基于所述低边开关电流信号来限制所述低边开关相电流。5.如权利要求1所述的多相转换器，进一步包括：系统控制器，所述系统控制器被配置成基于来自所述端子电流传感器的所述输出信号来调节流入或流出所述系统的电流总量。6.如权利要求1所述的多相转换器，进一步包括：模数转换装置，其中所述模数转换装置被配置成提供对经滤波的低边开关信号的模数转换。7.如权利要求6所述的多相转换器，进一步包括：电流平衡控制器，其中所述电流平衡控制器被配置成基于数字化的经滤波的低边开关信号来控制所述相电流的平衡。8.一种方法，包括：利用端子电流传感器，生成指示流过具有多个相支路的多相转换器的端子电流的输出信号；利用多个电流传感器，生成指示每个相支路的低边开关相电流的输出信号；以及利用低通滤波器，滤除每个相支路的低边开关电流信号的高频分量。9.如权利要求8所述的方法，其中，利用基于电阻器的传感器，生成指示每个相支路的所述低边开关相电流和/或所述端子电流的所述输出信号。10.如权利要求8所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘煦，廖旭强，J，
申请(专利权)人：开利公司，
类型：发明
国别省市：