使用循环时间对交错升压转换器进行输入电压纹波补偿制造技术

描述了一种用于使用循环时间来补偿交错升压转换器的输入电压纹波的方法和设备。在实施例中，相位补偿器接收第一转换器的第一占空比测量和第二转换器的第二占空比测量，将第一占空比与第二占空比进行比较，并响应于所述比较而生成相位补偿。相位组合器组合相位调整输出与所述相位补偿并产生相位控制输出，并且循环控制器耦合到所述第一转换器和所述第二转换器，从而生成第一驱动信号以控制所述第一转换器的开关并生成第二驱动信号以控制所述第二转换器的开关，其中使用所述相位控制输出来调整所述第二驱动信号的时间。调整所述第二驱动信号的时间。调整所述第二驱动信号的时间。

【技术实现步骤摘要】
使用循环时间对交错升压转换器进行输入电压纹波补偿

技术介绍

[0001]电力转换广泛用于各种应用，包括可调速电动机驱动、开关模式电源、不间断电源(UPS)和电池储能。在高功率应用中，通常使两个升压转换器交错以提高性能并减小转换器的尺寸。对于高电流应用和电压升高，通过固态开关的电流只是输入电流的一部分。交错还使有效开关频率加倍，并允许减小储能电感器和电磁干扰(EMI)滤波器组件的尺寸。这也减少了电流中的输入和输出纹波。开关用于为每个转换器的功率阶段计时。通常，两个转换器交替操作，使得其功率循环相位相差180度。
[0002]功率因数校正(PFC)转换器用于改善功率质量和提高效率。无源PFC可以使用调谐LC滤波器来执行，但这些滤波器的频率和功率范围可能有限。有源PFC使用关联到无源元件的主动控制的固态开关。所述开关允许PFC转换器在不同模式下操作。PFC升压转换器升高输入电压以获得更高的输出电压。

技术实现思路

[0003]描述了一种用于使用循环时间来补偿交错升压转换器的输入电压纹波的方法和设备。在实施例中，一种升压转换器控制系统包括相位补偿器，所述相位补偿器用于接收交错升压转换器的第一转换器的第一占空比测量和交错升压转换器的第二转换器的第二占空比测量，将第一占空比测量与第二占空比测量进行比较，并响应于比较而生成相位补偿。相位组合器被配置成组合相位调整输出与相位补偿以产生相位控制输出。循环控制器耦合到第一转换器和第二转换器，从而生成第一驱动信号以控制第一转换器的开关并生成第二驱动信号以控制第二转换器的开关，其中使用相位控制输出来调整第二驱动信号的时间。
[0004]在一些实施例中，比较包括第一占空比测量与第二占空比测量之间的差与第一占空比测量与第二占空比测量的和的比。在一些实施例中，还使用相位控制输出来调整第一驱动信号的时间。在一些实施例中，第一占空比测量和第二占空比测量是在交错升压转换器的同一开关循环期间进行的。
[0005]在一些实施例中，第一转换器具有具备第一初级冲程的第一功率阶段，在所述第一初级冲程期间启用第一转换器的第一栅极，并且第一占空比测量包括第一初级冲程的持续时间与第一功率阶段的持续时间的比较。第二转换器具有具备第二初级冲程的第二功率阶段，在第二初级冲程期间启用第二转换器的第二栅极，并且第二占空比测量包括第二初级冲程的持续时间与第二功率阶段的持续时间的比较。
[0006]在一些实施例中，第一转换器具有在第一功率阶段之后、在下一个功率阶段之前的第一振铃阶段。第二转换器具有在第二功率阶段之后、在下一个功率阶段之前的第二振铃阶段。相位补偿器接收第一振铃阶段持续时间和第二振铃阶段持续时间，并且相位补偿器另外响应于第一振铃阶段持续时间与第二振铃阶段持续时间之间的差而生成相位补偿。
[0007]在一些实施例中，第一占空比测量包括当第一转换器的电感器电流变为零时结束的持续时间的测量。在一些实施例中，第一占空比测量包括当第一转换器的电感器辅助绕组电压变为零时结束的持续时间的测量。
[0008]在一些实施例中，第一占空比测量包括当耦合到第一栅极的漏极的电压变为输入电压时结束的持续时间的测量。在一些实施例中，第一占空比测量包括当第一转换器的电感器辅助绕组电压达到局部最小值时结束的持续时间的测量。在一些实施例中，相位控制输出用于驱动第二转换器的相位相对于第一转换器成180度。
[0009]一些实施例另外包括差分接通时间生成电路，所述差分接通时间生成电路用于生成第一转换器的第一接通时间和第二转换器的第二接通时间并基于相位补偿而调整第二接通时间，其中循环控制器耦合到差分接通时间生成电路以接收第一接通时间和第二接通时间，从而控制第一转换器和第二转换器的开关。在一些实施例中，差分接通时间生成电路另外用于接收接通时间，并且其中第一接通时间是使用接收到的接通时间来生成的。
[0010]一些实施例另外包括：相位检测器，所述相位检测器用于接收第一转换器的第一相位反馈信号和第二转换器的第二相位反馈信号，测量第一相位反馈信号与第二相位反馈信号之间的相位差，并产生指示测量的相位检测输出；相位控制器，所述相位控制器耦合到相位检测器以接收相位检测输出并响应于相位检测输出而生成相位调整输出；以及相位组合器，所述相位组合器用于组合相位检测输出与相位补偿以产生相位控制输出，其中相位组合器耦合到循环控制器。
[0011]在另一实施例中，一种交错升压转换器包括：第一转换器，所述第一转换器具有第一栅极并以第一相位操作以接收输入电压并生成第一转换器输出功率；第二转换器，所述第二转换器具有第二栅极并以第二相位操作以接收输入电压并生成第二转换器输出功率；相位检测器，所述相位检测器用于接收第一转换器的第一相位反馈信号和第二转换器的第二相位反馈信号，测量第一相位反馈信号与第二相位反馈信号之间的相位差，并产生指示测量的相位检测输出；相位控制器，所述相位控制器耦合到相位检测器以接收相位检测输出并响应于相位检测输出而生成相位调整输出；相位补偿器，所述相位补偿器用于接收第一转换器的第一占空比测量和第二转换器的第二占空比测量，将第一占空比测量与第二占空比测量进行比较，并响应于比较而生成相位补偿；相位组合器，所述相位组合器用于组合相位调整输出与相位补偿以产生相位控制输出；差分接通时间生成电路，所述差分接通时间生成电路耦合到相位组合器，用于生成第一转换器的第一接通时间和第二转换器的第二接通时间并基于相位控制输出而调整第二接通时间；以及循环控制器，所述循环控制器耦合到第一转换器和第二转换器以及差分接通时间生成电路，用于接收第一接通时间和第二接通时间，并且响应于第一接通时间和第二接通时间而生成第一驱动信号以控制第一转换器的开关并生成第二驱动信号以控制第二转换器的开关。
[0012]在另一实施例中，一种方法包括：接收交错升压转换器的第一转换器的第一占空比测量；接收交错升压转换器的第二转换器的第二占空比测量；将第一占空比测量与第二占空比测量进行比较；响应于比较而生成相位补偿；组合相位调整输出与相位补偿以产生相位控制输出；以及生成第一驱动信号以控制第一转换器的开关；使用相位控制输出来调整第二驱动信号的时间；以及生成第二驱动信号以控制第二转换器的开关。
[0013]在另一实施例中，该方法还包括：在所述交错升压转换器的同一开关循环期间测量所述第一占空比；以及在所述交错升压转换器的所述同一开关循环期间测量所述第二占空比。
[0014]在另一实施例中，该方法还包括：所述相位控制输出用于驱动所述第二转换器的
相位相对于所述第一转换器成180度。
附图说明
[0015]图1是DC
‑
DC交错升压转换器的图式。
[0016]图2是AC
‑
DC交错升压转换器的图式。
[0017]图3是交错升压转换器的三种不同操作模式的曲线图。
[0018]图4是具有大的输入电容器的交错升压转换器的曲线图。
[0019]图5是具有相对小得多的输入电容器的交错升压转换器的曲线图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种升压转换器控制系统，其特征在于，包括：相位补偿器，所述相位补偿器用于接收交错升压转换器的第一转换器的第一占空比测量和所述交错升压转换器的第二转换器的第二占空比测量，将所述第一占空比测量与所述第二占空比测量进行比较，并响应于所述比较而生成相位补偿；相位组合器，所述相位组合器用于组合相位调整输出与所述相位补偿以产生相位控制输出；以及循环控制器，所述循环控制器耦合到所述第一转换器和所述第二转换器，从而生成第一驱动信号以控制所述第一转换器的开关并生成第二驱动信号以控制所述第二转换器的开关，其中使用所述相位控制输出来调整所述第二驱动信号的时间。2.根据权利要求1所述的升压转换器控制系统，其特征在于，所述比较包括所述第一占空比测量与所述第二占空比测量之间的差与所述第一占空比测量与所述第二占空比测量的和的比。3.根据权利要求1所述的升压转换器控制系统，其特征在于，还使用所述相位控制输出来调整所述第一驱动信号的时间。4.根据权利要求1所述的升压转换器控制系统，其特征在于，所述第一占空比测量和所述第二占空比测量是在所述交错升压转换器的同一开关循环期间进行的。5.根据权利要求1所述的升压转换器控制系统，其特征在于，其中所述第一转换器具有具备第一初级冲程的第一功率阶段，在所述第一初级冲程期间启用所述第一转换器的第一栅极，并且其中所述第一占空比测量包括所述第一初级冲程的持续时间与所述第一功率阶段的持续时间的比较，其中所述第二转换器具有具备第二初级冲程的第二功率阶段，在所述第二初级冲程期间启用所述第二转换器的第二栅极，并且所述第二占空比测量包括所述第二初级冲程的持续时间与所述第二功率阶段的持续时间的比较。6.根据权利要求5所述的升压转换器控制系统，其特征在于，其中所述第一转换器具有在所述第一功率阶段之后、在下一个功率阶段之前的第一振铃阶段，其中所述第二转换器具有在所述第二功率阶段之后、在下一个功率阶段之前的第二振铃阶段，其中所述相位补偿器接收第一振铃阶段持续时间和第二振铃阶段持续时间，并且其中所述相位补偿器另外响应于所述第一振铃阶段持续时间与所述第二振铃阶段持续时间之间的差而生成所述相位补偿。7.根据权利要求1所述的升压转换器控制系统，其特征在于，所述第一占空比测量包括以下至少之一：当所述第一转换器的电感器电流变为零时结束的持续时间的测量；当所述第一转换器的电感器辅助绕组电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉默斯，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：