多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源技术

本发明专利技术公开了一种多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源，多相功率转换电路包括多个开关电路，多个开关电路的输出端耦接在一起提供输出电压以为负载供电，该控制电路包括：反馈控制电路，根据表征输出电压的反馈信号以及基准电压信号生成反馈控制信号；多相电源控制电路，包括与多个开关电路一一对应的多个PWM控制器，每个PWM控制器根据反馈控制信号以及相应开关电路的电流采样信号提供脉宽调制信号；相数控制电路，适于根据表征多个开关电路中的第一开关电路中电感电流的采样电流调节多个使能信号中每个使能信号的有效状态，以控制相应开关电路的工作于开启状态或者处于关闭状态，其中，多个使能信号与多个开关电路一一对应。开关电路一一对应。开关电路一一对应。

【技术实现步骤摘要】
多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源


[0001]本专利技术涉及开关电源
，特别涉及一种多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源。

技术介绍

[0002]多相电源是将多个功率转换电路并联，并把开关调制过程分配到不同的相来实现对电源的调整控制的技术，适用于大电流或者大功率的应用场景。多相电源中的相与相之间的脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号可以相同或者错开一定的相位，使得输出和输入看到的波动频率是每一相中的开关频率与相数的乘积，从而可以减少滤波电容的需要和降低对输入的电流冲击，同时可以加快对负载变化的响应。
[0003]图1示出根据现有技术的一种多相电源的示意性电路图。如图1所示，现有的多相电源100包括多相电源控制器110、多相功率转换电路包括开关电路101
‑
103(图1中以3相的多相电源为例)以及反馈控制电路120。每一相的功率转换电路都包括驱动单元、晶体管T1、晶体管T2、电感Ls、电阻R4以及电容C3，晶体管T1和晶体管T2依次串联耦接在输入电压VIN和地之间，电感Ls的第一端耦接至晶体管T1和晶体管T2的中间节点，第二端连接至电阻R4的第一端，电容C3的第一端与电阻R4的第二端耦接，第二端接地。驱动单元接收使能信号ENn，当使能信号ENn处于有效状态时，各个功率转换电路101
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103内的驱动单元分别接收来自多相电源控制器110提供的脉宽调制信号PWM1
‑
PWM3，并根据接收的脉宽调制信号控制对应的晶体管的导通和关断，多相的功率转换电路101
‑
103的输出电压合并为一个输出电压Vout从而驱动负载RL。当使能信号ENn处于无效状态时，驱动单元关断晶体管T1和晶体管T2，从而关闭该相开关电路。
[0004]反馈控制电路120包括电阻R1、电阻R2、误差放大器121以及信号处理单元122，电阻R1和电阻R2依次串联耦接在输出电压Vout和地之间；误差放大器121的负输入端耦接至电阻R1和电阻R2的中间节点以接收输出电压Vout分压后的反馈信号VFB，其正输入端接收基准电压信号VREF，误差放大器121适于根据反馈信号VFB以及基准电压信号VREF的比较结果产生误差放大信号Vc，信号处理单元122对误差放大信号Vc进行调幅、滤波等处理后产生反馈控制信号Vc1，将反馈控制信号Vc1提供至多相电源控制电路110，以令各个PWM控制器111
‑
113分别根据反馈控制信号Vc1来确定多相功率转换电路101
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103的工作顺序，从而提供脉宽调制信号PWM1
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PWM3。
[0005]现有的多相功率转换电路的控制电路及多相电源中，将误差放大信号Vc分别与上限阈值电压VH、下限阈值电压VL比较，以改变各个使能信号的有效状态，从而控制开启的开关电路额数量，例如，当误差放大信号Vc大于上限阈值电压VH时，将一个处于关闭状态的开关电路切换至开启状态；当误差放大信号Vc小于下限阈值电压VL时，将一个处于开启状态的开关电路切换至关闭状态。然而，当相数较多(例如16相时)，相数变化时误差放大信号Vc的变化很小，一方面导致无法准确设置上限阈值电压VH和下限阈值电压VL，另一方面比较器的精度过低也容易导致控制失效，在多相电源进行相数较大的切换，例如由16相切换至
15相时，上述问题尤为明显。
[0006]因此，期待一种改进的多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源，能够解决上述问题。

技术实现思路

[0007]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源，采用模数转换器对开关电路的电感电流进行采样，从而提高多相电源在相数增减时的控制精度。
[0008]根据本申请的一方面，提供一种多相功率转换电路的控制电路，所述多相功率转换电路包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端耦接在一起提供输出电压以为负载供电，该控制电路包括：反馈控制电路，根据表征所述输出电压的反馈信号以及基准电压信号生成反馈控制信号；多相电源控制电路，包括与所述多个开关电路一一对应的多个PWM控制器，每个PWM控制器根据所述反馈控制信号以及相应开关电路的电流采样信号提供脉宽调制信号；相数控制电路，适于根据表征所述多个开关电路中的第一开关电路中电感电流的采样电流调节多个使能信号中每个使能信号的有效状态，以控制相应开关电路的工作于开启状态或者处于关闭状态，其中，所述多个使能信号与所述多个开关电路一一对应。
[0009]可选地，所述相数控制电路包括：模数转换单元，接收所述第一开关电路的采样电流，并根据所述采样电流生成第一中间信号；第二比较器，适于将第二阈值信号与所述第一中间信号比较，并根据比较结果产生减相信号；第三比较器，适于将第一阈值信号与所述第一中间信号比较，并根据比较结果产生增相信号；使能单元，根据接收的增相信号和/或减相信号的有效状态改变其产生的多个使能信号中处于有效状态的使能信号的数量，在接收到有效状态的增相信号时，将一个处于无效状态的使能信号切换为有效状态；在接收到有效状态的减相信号时，将一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态。
[0010]可选地，所述相数控制电路配置为，当所述第一开关电路的采样电流大于所述第一阈值信号时，所述第三比较器产生有效状态的增相信号；当所述第一开关电路的采样电流小于所述第二阈值信号时，所述第二比较器产生有效状态的减相信号。
[0011]可选地，所述将一个处于无效状态的使能信号切换至有效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，使能单元将相应使能信号处于无效状态且序号最小的开关电路对应的使能信号切换至有效状态；或者所述将一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，使能单元将相应使能信号处于有效状态且序号最大的开关电路对应的使能信号切换至无效状态。
[0012]可选地，所述第一阈值信号大于所述第二阈值信号，当所述第一开关电路的采样电流大于所述第二阈值信号且小于第一阈值信号时，所述使能单元不改变所述多个使能信号中任一使能信号的有效状态。
[0013]可选地，所述反馈控制电路包括：误差放大器，适于将输出电压的反馈信号与基准电压信号进行比较，并根据比较结果产生误差放大信号；信号处理单元，适于对所述误差放大信号进行滤波和/或调幅处理，以产生所述反馈控制信号。
[0014]可选地，所述反馈控制电路还包括：依次串联耦接于所述输出电压和地之间的第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的中间节点提供所述反馈信号。
[0015]可选地，所述信号处理单元包括：耦接于所述误差放大器输出端和地之间的第二电容；串联耦接于所述误差放大器输出端和地之间的第三电阻以及第一电容；以及调幅单元，配置为对所述误差放大信号进行调幅处理，以产生所述反馈控制信号。
[0016]可选地，所述相数控制电路还配置为，当所述误差放大信号大于所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多相功率转换电路的控制电路，所述多相功率转换电路包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端耦接在一起提供输出电压以为负载供电，该控制电路包括：反馈控制电路，根据表征所述输出电压的反馈信号以及基准电压信号生成反馈控制信号；多相电源控制电路，包括与所述多个开关电路一一对应的多个PWM控制器，每个PWM控制器根据所述反馈控制信号以及相应开关电路的电流采样信号提供脉宽调制信号；相数控制电路，适于根据表征所述多个开关电路中的第一开关电路中电感电流的采样电流调节多个使能信号中每个使能信号的有效状态，以控制相应开关电路的工作于开启状态或者处于关闭状态，其中，所述多个使能信号与所述多个开关电路一一对应。2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述相数控制电路包括：模数转换单元，接收所述第一开关电路的采样电流，并根据所述采样电流生成第一中间信号；第二比较器，适于将第二阈值信号与所述第一中间信号比较，并根据比较结果产生减相信号；第三比较器，适于将第一阈值信号与所述第一中间信号比较，并根据比较结果产生增相信号；使能单元，根据接收的增相信号和/或减相信号的有效状态改变其产生的多个使能信号中处于有效状态的使能信号的数量，在接收到有效状态的增相信号时，将一个处于无效状态的使能信号切换为有效状态；在接收到有效状态的减相信号时，将一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态。3.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述相数控制电路配置为，当所述第一开关电路的采样电流大于所述第一阈值信号时，所述第三比较器产生有效状态的增相信号；当所述第一开关电路的采样电流小于所述第二阈值信号时，所述第二比较器产生有效状态的减相信号。4.根据权利要求3所述的控制电路，其中，所述将一个处于无效状态的使能信号切换至有效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，使能单元将相应使能信号处于无效状态且序号最小的开关电路对应的使能信号切换至有效状态；或者所述将一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，使能单元将相应使能信号处于有效状态且序号最大的开关电路对应的使能信号切换至无效状态。5.根据权利要求4所述的控制电路，其中，所述第一阈值信号大于所述第二阈值信号，当所述第一开关电路的采样电流大于所述第二阈值信号且小于第一阈值信号时，所述使能单元不改变所述多个使能信号中任一使能信号的有效状态。6.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述反馈控制电路包括：误差放大器，适于将输出电压的反馈信号与基准电压信号进行比较，并根据比较结果产生误差放大信号；信号处理单元，适于对所述误差放大信号进行滤波和/或调幅处理，以产生所述反馈控制信号。7.根据权利要求6所述的控制电路，所述反馈控制电路还包括：
依次串联耦接于所述输出电压和地之间的第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的中间节点提供所述反馈信号。8.根据权利要求6所述的控制电路，其中，所述信号处理单元包括：耦接于所述误差放大器输出端和地之间的第二电容；串联耦接于所述误差放大器输出端和地之间的第三电阻以及第一电容；以及调幅单元，配置为对所述误差放大信号进行调幅处理，以产生所述反馈控制信号。9.根据权利要求6所述的控制电路，所述相数控制电路还配置为，当所述误差放大信号大于所述第三阈值信号时，将全部使能信号切换至有效状态。10.根据权利要求9所述的控制电路，其中，所述第三阈值信号略大于四分之一倍的满载电流。11.根据权利要求10所述的控制电路，其中，所述相数控制电路还包括第四比较器，适于将所述误差放大信号与所述第三阈值信号比较，并产生置位信号；当所述使能单元接收到有效状态的所述置位信号时，将其提供的所述多个使能信号都设置为有效状态。12....

【专利技术属性】
技术研发人员：施周渊，
申请(专利权)人：杭州艾诺半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：