本文所公開的主題總體涉及開關(guān)電源，更具體地涉及用于控制電源中的并聯(lián)開關(guān)器件的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的那樣，開關(guān)電源使用電力半導(dǎo)體器件，例如晶閘管，硅控整流器(SCR)或多種類型的晶體管中的一種例如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，以調(diào)節(jié)電源的輸入端與輸出端之間的電力流。該電力半導(dǎo)體器件可以以諸如升壓，降壓，半橋或全橋布置之類的多種配置進行布置，用以將輸入端處提供的電壓轉(zhuǎn)換和/或調(diào)節(jié)為電源輸出端處的期望電壓。

通常處理器以周期性頻率(也稱為開關(guān)頻率)生成選通信號來控制電力半導(dǎo)體器件或開關(guān)器件的操作。選通信號使每個器件在開關(guān)周期期間的特定時間處傳導(dǎo)或阻擋電壓通過該器件。開關(guān)器件經(jīng)常與反向連接在該開關(guān)器件兩端的二極管配對，并與諸如電容器或電感器之類的電抗元件配對以在開關(guān)器件關(guān)斷后的短持續(xù)時間內(nèi)維持期望電壓電平和/或期望電流流經(jīng)電力轉(zhuǎn)換器。合適的調(diào)制技術(shù)能夠生成選通信號來增加或減小輸入端與輸出端之間的電壓電平，以及能夠在交流(AC)電壓與直流(DC)電壓之間轉(zhuǎn)換電壓。

還如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的那樣，開關(guān)電源中的開關(guān)器件在電源內(nèi)部產(chǎn)生電力損耗。兩種常見的損耗是開關(guān)損耗和傳導(dǎo)損耗。開關(guān)損耗起因于器件在“開”和“關(guān)”狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)變時的突發(fā)瞬變狀態(tài)及由此導(dǎo)致的在開關(guān)器件兩端的電壓和/或電流的尖峰。傳導(dǎo)損耗起因于由于所傳導(dǎo)的電流的幅度及開關(guān)器件的固有電阻特性而導(dǎo)致的器件兩端的電力下降。隨著開關(guān)器件額定電力增加，器件中的相應(yīng)電力損耗也類似地增加。此外，隨著開關(guān)頻率增加，轉(zhuǎn)變的次數(shù)增加，轉(zhuǎn)變的次數(shù)增加進而使器件兩端的開關(guān)損耗也增加。由于隨著額定值和開關(guān)頻率增加，開關(guān)器件中損耗的電力也增加，因此開關(guān)電源需要開關(guān)電源的增加的冷卻和/或散熱能力。而增大冷卻或散熱能力導(dǎo)致電源的額外費用和/或尺寸。

以往，已知將多個開關(guān)器件并聯(lián)連接來提供具有更大的總額定功率的開關(guān)電源，并允許每個開關(guān)器件耗散一部分電力損耗。理想地，完全一致地開關(guān)每個并聯(lián)器件的結(jié)果是開關(guān)損耗與傳導(dǎo)損耗在器件之間均勻分布。然而，由于控制電路中的制造公差和傳輸延遲，即使向每個器件提供相同的選通信號，每個器件導(dǎo)通和/或關(guān)斷的時間通常也存在一些變化。因此，其中一個器件承受大部分開關(guān)損耗，并且可能在其它器件之前失效。開發(fā)出了許多技術(shù)用來同步并聯(lián)器件的開關(guān)。然而，同步例程成功的程度各有不同，并且給控制開關(guān)器件增加不期望的復(fù)雜性。

因此，提供一種用于控制開關(guān)電源中的多個并聯(lián)開關(guān)器件的改進的系統(tǒng)和方法將會是所期望的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文所公開的主題描述了一種用于控制開關(guān)電源中的多個并聯(lián)開關(guān)器件的改進的系統(tǒng)和方法。該開關(guān)器件包括在輸入端的電壓軌之間的并聯(lián)腿，其中每個腿還連接到公共輸出端。每個腿可以具有連接到位于兩個開關(guān)器件之間的公共輸出端的單個開關(guān)器件或多對開關(guān)器件。以第一頻率即載波頻率生成載波信號。根據(jù)輸入電壓生成參考信號以在開關(guān)電源的輸出端提供期望電壓電勢。該參考信號被用來生成用于開關(guān)電源內(nèi)的每個開關(guān)器件的控制信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在一個載波周期期間啟用每個腿的開關(guān)器件，并在之后的載波周期期間交替使開關(guān)器件被啟用的腿，使得在第二頻率內(nèi)每個腿的開關(guān)器件被啟用一次。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，在每個載波周期期間啟用每個腿的開關(guān)器件；然而，一個腿的開關(guān)器件在載波周期內(nèi)在其它腿的開關(guān)器件之前被啟用。在之后的載波周期期間交替首先被啟用的腿，使得在第二頻率內(nèi)每個腿被首先啟用一次。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，公開了一種用于控制電力轉(zhuǎn)換器的輸入端與該電力轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的電力流的系統(tǒng)。該輸入端包括第一端子和第二端子，并且該輸出端包括第一端子和第二端子。該系統(tǒng)包括電力轉(zhuǎn)換器內(nèi)的多個腿，每個腿包括公共連接點、第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件。該第一開關(guān)器件連接在輸入端的第一端子與該腿的公共連接點之間，該第二開關(guān)器件連接在該腿的公共連接點與輸入端的第二端子之間。每個腿的公共連接點連接在一起并且連接到輸出端的第一端子。該系統(tǒng)還包括電感器和處理器。該電感器串聯(lián)連接在輸出端的第一端子與能夠被操作用以接收從電力轉(zhuǎn)換器輸出的電力輸出的負(fù)載之間。該處理器能夠被操作用以生成具有載波頻率的載波信號以及生成多個控制信號。每個控制信號對應(yīng)于多個腿中的一個腿的第一開關(guān)器件，并且選擇性地在輸入端的第一端子與該腿的公共連接點之間建立電連接。第一持續(xù)時間被定義為等于載波頻率的周期，第二持續(xù)時間被定義為等于電力轉(zhuǎn)換器中存在的多個腿的數(shù)目乘以第一持續(xù)時間。在第二持續(xù)時間內(nèi)，多個控制信號中的每個控制信號被提供給相應(yīng)的第一開關(guān)器件一次。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，公開了一種用于減少電力轉(zhuǎn)換器中的損耗的方法。該電力轉(zhuǎn)換器包括被配置成傳導(dǎo)處于第一電壓電勢的DC電壓的第一電壓軌、被配置成傳導(dǎo)處于第二電壓電勢的DC電壓的第二電壓軌以及多個腿。每個腿并聯(lián)連接在該第一電壓軌與該第二電壓軌之間，并且每個腿包括至少一個開關(guān)器件。該方法包括以下步驟：在處理器上以載波頻率執(zhí)行調(diào)制例程以及用處理器生成多個控制信號。每個控制信號對應(yīng)于多個腿中的一個腿上的至少一個開關(guān)器件，在載波頻率的每個周期期間生成一個控制信號，在第二頻率內(nèi)按次序生成用于多個腿中的每個腿的所述至少一個開關(guān)器件的控制信號，且第二頻率等于載波頻率除以腿的數(shù)目。

根據(jù)本發(fā)明的再一實施例，公開了一種用于控制電力轉(zhuǎn)換器的輸入端與該電力轉(zhuǎn)換器的輸出端之間的電力流的系統(tǒng)。該輸入端包括第一端子和第二端子，該輸出端包括第一端子和第二端子。該系統(tǒng)包括該電力轉(zhuǎn)換器內(nèi)的連接到輸入端的第一端子的第一電壓軌、該電力轉(zhuǎn)換器內(nèi)的連接到輸入端的第二端子的第二電壓軌以及該電力轉(zhuǎn)換器內(nèi)的多個腿。每個腿與其它腿并聯(lián)連接在第一電壓軌與第二電壓軌之間，并且每個腿包括由控制信號選擇性地啟用的至少一個開關(guān)器件。該系統(tǒng)還包括處理器，該處理器能夠被操作用以：以用于調(diào)制例程的載波頻率生成載波信號；在每個載波周期期間生成用于多個腿中的一個腿中的所述至少一個開關(guān)器件的控制信號；以及按次序生成用于多個腿中的每個腿的所述至少一個開關(guān)器件的控制信號，使得多個腿中的每個腿的所述至少一個開關(guān)器件在第二頻率內(nèi)接收其對應(yīng)的控制信號一次。該第二頻率等于載波頻率除以腿的數(shù)目。

通過詳細(xì)的描述和附圖，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點及特征對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得明顯。然而，應(yīng)當(dāng)理解，示出了本發(fā)明優(yōu)選的實施例的詳細(xì)的描述和附圖是以說明的方式給出的，而非以限制的方式給出的。在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行許多改變和修改，并且本發(fā)明包括所有這些修改。

附圖說明

附圖示出了本文所公開主題的各種示例性實施例，在附圖中相同附圖標(biāo)記自始至終表示相同部件，并且在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的開關(guān)電源的簡化示意圖；

圖2是圖1的開關(guān)電源的擴展示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的開關(guān)電源的簡化示意圖；

圖4是圖3的開關(guān)電源的擴展示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的開關(guān)電源的簡化示意圖；

圖6是圖5的開關(guān)電源的擴展示意圖；

圖7a是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的被用來生成用于開關(guān)電源中的開關(guān)器件的控制信號的載波信號和參考信號的圖形表示；

圖7b是由于圖7a的載波信號和參考信號而產(chǎn)生的向第一部分開關(guān)器件提供的控制信號的圖形表示；

圖7c是由于圖7a的載波信號和參考信號而產(chǎn)生的向第二部分開關(guān)器件提供的控制信號的圖形表示；

圖8a是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的被用來生成用于開關(guān)電源中的開關(guān)器件的控制信號的載波信號和參考信號的圖形表示；

圖8b是由于圖8a的載波信號和參考信號而產(chǎn)生的向第一部分開關(guān)器件提供的控制信號的圖形表示；

圖8c是由于圖8a的載波信號和參考信號而產(chǎn)生的向第二部分開關(guān)器件提供的控制信號的圖形表示；

圖9a是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的被用來生成用于開關(guān)電源中的開關(guān)器件的控制信號的載波信號和參考信號的圖形表示；

圖9b是由于圖9a的載波信號和參考信號而產(chǎn)生的向第一部分開關(guān)器件提供的控制信號的圖形表示；

圖9c是由于圖9a的載波信號和參考信號而產(chǎn)生的向第二部分開關(guān)器件提供的控制信號的圖形表示；

圖10a是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的被用來生成用于開關(guān)電源中的開關(guān)器件的控制信號的載波信號和參考信號的圖形表示；

圖10b是由于圖10a的載波信號和參考信號而產(chǎn)生的向第一部分開關(guān)器件提供的控制信號的圖形表示；

圖10c是由于圖10a的載波信號和參考信號而產(chǎn)生的向第二部分開關(guān)器件提供的控制信號的圖形表示；

在描述附圖所示的本發(fā)明的各種實施例時，為了清楚起見，將采用特定的術(shù)語。然而，不希望本發(fā)明限于如此選擇的特定術(shù)語，并且應(yīng)當(dāng)理解，每個特定術(shù)語包括以類似方式操作以實現(xiàn)類似目的的所有技術(shù)等同用語。例如，經(jīng)常使用詞語“連接”、“附接”或類似的術(shù)語。它們不限于直接連接，而是包括通過其它元件進行的連接，而這種連接被本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為是等同的。

具體實施方式

首先轉(zhuǎn)到圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的開關(guān)電源30。電源30在第一輸入端子42和第二輸入端子44處從輸入電源12接收電力。根據(jù)所示的實施例，輸入電源12是DC電壓源，向第一輸入端子42和第二輸入端子44提供處于第一電壓電勢的DC電壓。存在于輸入端的DC電壓經(jīng)由正軌52和負(fù)軌54在開關(guān)電源30內(nèi)傳導(dǎo)。

術(shù)語“正”和“負(fù)”在本文中用于參考，并不意味著限制?？梢栽O(shè)想，存在于輸入端子42和輸入端子44處的DC電壓的極性可以為負(fù)，使得負(fù)軌54上的電勢大于正軌52上的電勢。根據(jù)應(yīng)用需求，電壓軌52和電壓軌54中的每一個都被配置為傳導(dǎo)具有期望電勢的DC電壓。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，正軌52可以具有處于正電勢的DC電壓，負(fù)軌54可以具有處于地電勢的DC電壓。可選地，正軌52可以具有處于地電勢的DC電壓，而負(fù)軌54可以具有處于負(fù)電勢的DC電壓。根據(jù)本發(fā)明的再一實施例，正軌52可以具有相對于地電勢處于正電勢的第一DC電壓，而負(fù)軌54可以具有相對于地電勢處于負(fù)電勢的第二DC電壓。正軌52與負(fù)軌54之間產(chǎn)生的DC電壓電勢是正軌52與負(fù)軌54上存在的電勢之間的差。

開關(guān)電源30包括多個腿31，其中每個腿31并聯(lián)連接在正軌52與負(fù)軌54之間。根據(jù)所示的實施例，示出了腿31a、腿31b和腿31c三個腿。每個腿31包括第一開關(guān)器件32a和第二開關(guān)器件32b，第一開關(guān)器件32a和第二開關(guān)器件32b串聯(lián)連接在正軌52與負(fù)軌54之間，第一開關(guān)器件32a與第二開關(guān)器件32b之間具有公共連接點33。每個腿31中的第一開關(guān)器件32a在本文中還可以稱為上開關(guān)，而每個腿31中的第二開關(guān)器件32b在本文中還可以稱為下開關(guān)。術(shù)語“上”和“下”僅在示意性表示方面是相關(guān)的，并且不旨在表示第一開關(guān)器件32a與第二開關(guān)器件32b之間的任何特定物理關(guān)系。開關(guān)器件32包括例如電力半導(dǎo)體器件如晶體管、晶閘管和硅控整流器，該電力半導(dǎo)體器件接收控制信號以導(dǎo)通和/或關(guān)斷。第一開關(guān)器件32a包括并聯(lián)連接在公共連接點33與正軌52之間的二極管34a，第二開關(guān)器件32b包括并聯(lián)連接在公共連接點33與負(fù)軌54之間的二極管34b。如圖1所示，可以設(shè)置一個第一二極管34a與所有第一開關(guān)器件32a并聯(lián)連接，以及可以設(shè)置一個第二二極管34b與所有第二開關(guān)器件32b并聯(lián)連接?？蛇x地，如圖2所示，可以針對每個開關(guān)器件設(shè)置單獨的二極管。

開關(guān)電源30為第一輸出端子46和第二輸出端子48的兩端的負(fù)載16提供期望輸出電壓電勢。電感器20連接在第一輸出端子46與負(fù)載16之間以幫助維持從電源30輸出的恒定電流。在負(fù)載16的兩端還連接有輸出電容器19。輸出電容器幫助維持負(fù)載16的恒定電壓?？蛇x地，電感器20和輸出電容器19可以包括在開關(guān)電源30內(nèi)，并且負(fù)載16可以直接連接在第一輸出端子46和第二輸出端子48的兩端。

接著轉(zhuǎn)向圖2，示出了圖1的開關(guān)電源30的另外的細(xì)節(jié)。根據(jù)所示的實施例，電源10包括輸入電源12和連接在輸入電源12的正端子與負(fù)端子之間的電容器14。輸入電源12將電容器14充電到基本上等于由輸入電源12提供的電壓電勢的電壓電勢，電容器14減小由電力開關(guān)器件引起的存在于電力轉(zhuǎn)換器的輸入端處的紋波的幅度。應(yīng)當(dāng)理解，電容器14可以是單個電容器或是并聯(lián)連接的、串聯(lián)連接的或并聯(lián)連接與串聯(lián)連接組合的多個電容器?？蛇x地，電容器14可以部分地或整體地包括在開關(guān)電源30內(nèi)的正軌52與負(fù)軌54之間。每個開關(guān)器件32a被示為晶體管36a并且在晶體管36a的兩端連接了續(xù)流二極管38a；每個開關(guān)器件32b被示為晶體管36b并且在該晶體管36b的兩端連接了續(xù)流二極管38b。

開關(guān)電源30還可以包括處理器56和存儲裝置58。可以設(shè)想，處理器56和存儲裝置58可以均是單個電子裝置也可以由多個裝置構(gòu)成?？蛇x地，處理器56和/或存儲裝置58可以集成在現(xiàn)場可編程陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)上。存儲裝置58可以包括易失性存儲器、非易失性存儲器或其組合。處理器56從提供開關(guān)電源30內(nèi)當(dāng)前運行狀態(tài)的指示的傳感器接收反饋信號。根據(jù)所示的實施例，開關(guān)電源30包括開關(guān)電源30的輸入端處的電壓傳感器60和電流傳感器62。電壓傳感器60生成電壓反饋信號61，電流傳感器62生成電流反饋信號63，其中反饋信號61和反饋信號63中的每一個都對應(yīng)于正軌52上的運行狀態(tài)。開關(guān)電源30還包括開關(guān)電源30的輸出端處的電壓傳感器66和電流傳感器68。電壓傳感器66生成電壓反饋信號67，電流傳感器68生成電流反饋信號69，其中反饋信號67和反饋信號69中的每一個都對應(yīng)于第一輸出端子46處的運行狀態(tài)。處理器56執(zhí)行存儲在存儲裝置58上的程序以生成選擇性地啟用/禁用開關(guān)器件36中的每個開關(guān)器件的控制信號35、控制信號37和控制信號39。根據(jù)所示的實施例，第一組控制信號35被提供給第一腿31a中的開關(guān)器件36，第二組控制信號37被提供給第二腿31b中的開關(guān)器件36，而第三組控制信號39被提供給第三腿31c中的開關(guān)器件36。注意，第一控制信號35a、第一控制信號37a和第一控制信號39a被提供給相應(yīng)的腿31a、腿31b和腿31c中的每個上開關(guān)器件36a，而第二控制信號35b、第二控制信號37b和第二控制信號39b被提供給在相應(yīng)的腿31a、腿31b和腿31c中的每個下開關(guān)器件36b。

接著轉(zhuǎn)向圖3和圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的開關(guān)電源30。開關(guān)電源30還是將以第一電壓電勢向第一輸入端子42和第二輸入端子44提供的DC電壓轉(zhuǎn)換為在輸出端子46和輸出端子48處提供的第二DC電壓電勢。開關(guān)電源30包括多個腿31，其中每個腿31并聯(lián)連接在正軌52與負(fù)軌54之間。根據(jù)所示的實施例，示出了腿31a、腿31b和腿31c三個腿。每個腿31包括第一開關(guān)器件32a和第二開關(guān)器件32b，第一開關(guān)器件32a和第二開關(guān)器件32b串聯(lián)連接在正軌52與負(fù)軌54之間，第一開關(guān)器件32a與第二開關(guān)器件32b之間具有公共連接點33。開關(guān)器件32a和開關(guān)器件32b包括例如電力半導(dǎo)體器件如晶體管、晶閘管和硅控整流器，該電力半導(dǎo)體器件接收控制信號以導(dǎo)通和/或關(guān)斷。第一開關(guān)器件32a包括并聯(lián)連接在公共連接點33與正軌52之間的二極管34a，第二開關(guān)器件32b包括并聯(lián)連接在公共連接點33與負(fù)軌54之間的二極管34b。

圖1和圖2所示的第一實施例使用連接在開關(guān)電源30的輸出端的單個電感器20，與圖1和圖2所示的第一實施例相比，圖3和圖4所示的實施例包括連接在兩個公共連接點33之間的第一電感器22和第二電感器24。第一電感器22連接在第一腿31a的公共連接點33a與第二腿31b的公共連接點33b之間。第二電感器24連接在第二腿31b的公共連接點33b與第三腿31c的公共連接點33c之間。第三電感器26連接在第二腿31b的公共連接點33b與第一輸出端子46之間。輸出電容器19連接在第三電感器26之后并連接在輸出端子46和輸出端子48的兩端。負(fù)載16連接到輸出端子46和輸出端子48并接收在輸出端子46和輸出端子48處提供的第二DC電壓電勢。添加第一電感器22和第二電感器24提供了腿31之間的隔離，從而使得用于各開關(guān)器件36的二極管38主要接收相應(yīng)的開關(guān)器件36在操作時產(chǎn)生的開關(guān)瞬態(tài)，而非上二極管38a或下二極管38b中的每個二極管接收上開關(guān)器件36a或下開關(guān)器件36b中的每個開關(guān)器件的開關(guān)瞬態(tài)的至少一部分。

接著轉(zhuǎn)向圖5和圖6，示出了根據(jù)本發(fā)明的再一實施例的開關(guān)電源30。開關(guān)電源30還是將以第一電壓電勢向第一輸入端子42和第二輸入端子44提供的DC電壓轉(zhuǎn)換為在輸出端子46和輸出端子48處提供的第二DC電壓電勢。開關(guān)電源30包括多個腿31，其中每個腿31都并聯(lián)連接在正軌52與負(fù)軌54之間。根據(jù)所示的實施例，示出了腿31a、腿31b和腿31c三個腿。每個腿31包括第一開關(guān)器件32a和第二開關(guān)器件32b，第一開關(guān)器件32a和第二開關(guān)器件32b串聯(lián)連接在正軌52與負(fù)軌54之間，第一開關(guān)器件32a與第二開關(guān)器件32b之間具有中間連接點29。每個腿31包括與其它腿31的其它中間連接點29隔離的中間連接點29。開關(guān)器件32a和開關(guān)器件32b包括例如電力半導(dǎo)體器件如晶體管、晶閘管和硅控整流器，該電力半導(dǎo)體器件接收控制信號以導(dǎo)通和/或關(guān)斷。第一開關(guān)器件32a包括并聯(lián)連接在中間連接點29與正軌52之間的二極管34a，第二開關(guān)器件32b包括并聯(lián)連接在中間連接點29與負(fù)軌54之間的二極管34b。

圖1和圖2所示的第一實施例使用連接在開關(guān)電源30的輸出端的單個電感器20，與圖1和圖2所示的第一實施例相比，圖5和圖6所示的實施例包括連接在每個腿的中間連接點29與公共連接點33之間的第一組電感器21。選自于第一組電感器21中的第一電感21a連接在第一腿31a的中間連接點29a與公共連接點33之間。選自于第一組電感器21中的第二電感器21b連接在第二腿31b的中間連接點29b與公共連接點33之間。選自于第一組電感器21中的第三電感器21c連接在第三腿31c的中間連接點29c與公共連接點33之間?？梢栽O(shè)想，第一組電感器21中的電感器29a、電感器29b和電感器29c中的每一個是相同的值，這是為了在每個中間連接點29與公共連接點33之間獲得一組平衡的電感器。然后輸出電感器23連接在公共連接點33與第一輸出端子46之間。輸出電容器19連接在輸出電感器23之后并連接在輸出端子46和輸出端子48的兩端。負(fù)載16連接到輸出端子46和輸出端子48并接收在輸出端子46和輸出端子48處提供的第二DC電壓電勢。添加第一組電感器21提供了在腿31之間具有隔離的另一種實施例，使得用于每個開關(guān)器件36的二極管38主要接收相應(yīng)的開關(guān)器件36在操作時產(chǎn)生的開關(guān)瞬態(tài)，而非上二極管38a或下二極管38b中的每個二極管接收上開關(guān)器件36a或下開關(guān)器件36b中的每個開關(guān)器件的開關(guān)瞬態(tài)的至少一部分。

在操作中，開關(guān)電源30中的處理器56生成控制信號35、控制信號37和控制信號39以提供電力開關(guān)器件36的期望操作。接下來參考圖7，示出了用于生成控制信號35、控制信號37和控制信號39的示例性調(diào)制技術(shù)。開關(guān)電源30被配置成針對在輸出端子46和輸出端子48處的負(fù)載16提供期望電壓電勢。期望電壓電勢是已知的并且可以是固定值或可配置的值。期望電壓電勢的值存儲在存儲裝置58中，并且可以由處理器56讀取?；趤碜噪妷簜鞲衅?0、電壓傳感器66和/或電流傳感器62、電流傳感器68的反饋信號61、反饋信號63、反饋信號67和反饋信號69中的一個或多個，處理器56確定期望占空比，開關(guān)器件36需要按該期望占空比進行操作以在輸出端子46和輸出端子48處生成期望電壓電勢。

根據(jù)所示的實施例，處理器56使用鋸齒比較調(diào)制技術(shù)來生成控制信號35、控制信號37和控制信號39。盡管將針對所示的調(diào)制技術(shù)來討論本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以實施各種其它調(diào)制技術(shù)。處理器56使用先前確定的期望電壓電勢來生成參考信號100。處理器56還生成載波信號102，載波信號102在所示的實施例中是鋸齒波形。參考信號100與載波信號102相比較以生成期望的控制信號35、控制信號37和控制信號39。可以設(shè)想，處理器56可以執(zhí)行一個或多個所存儲的程序以生成參考信號100和載波信號102并且數(shù)字地執(zhí)行比較器功能?？蛇x地，處理器56可以將參考信號100及載波信號102輸出到外部電路，例如被配置成執(zhí)行比較的運算放大器?？梢栽O(shè)想，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，還可以使用數(shù)字和/或模擬邏輯電路的其它配置。

載波信號102以載波頻率生成，并且具有為載波頻率倒數(shù)的載波周期D1。載波信號102是周期性波形，其中在每個載波周期D1內(nèi)生成波形的一個循環(huán)。對于所示的鋸齒載波信號102，載波信號在零處開始載波周期D1，然后斜坡上升在載波周期結(jié)束時達到最大電壓。參考信號100具有在載波信號102的最小值與最大值之間的幅度。參考信號100與載波信號102相比較的結(jié)果是生成控制信號35、控制信號37和控制信號39。再參考圖7B和圖7C，當(dāng)參考信號100的幅度大于載波信號102的幅度時，生成用于上開關(guān)36a中的一個開關(guān)的控制信號35a、控制信號37a或控制信號39a。當(dāng)參考信號100的幅度小于載波信號102的幅度時，生成用于下開關(guān)36b中的一個開關(guān)的控制信號35b、控制信號37b或控制信號39b。

為了減少開關(guān)電源30內(nèi)的開關(guān)損耗，處理器56在每個載波周期D1期間生成用于開關(guān)電源30的僅一個腿31的控制信號35、控制信號37或控制信號39。參考圖7a至圖7c，處理器56在相繼的載波周期D1期間以及以第二頻率在第二周期D2內(nèi)在腿31之間旋轉(zhuǎn)。在每個第二周期D2內(nèi)，每個腿31接收一組控制信號。根據(jù)所示的實施例，第一腿31a接收第一組控制信號35。當(dāng)參考信號100大于載波信號102時，用于第一腿31a中的上開關(guān)36a的控制信號35a處于激活。當(dāng)參考信號100小于載波信號102時，用于第一腿31a中的下開關(guān)36a的控制信號35b處于激活。第二腿31b接收第二組控制信號37。當(dāng)參考信號100大于載波信號102時，用于第二腿31b中的上開關(guān)36a的控制信號37a處于激活。當(dāng)參考信號100小于載波信號102時，用于第二腿31b中的下開關(guān)36b的控制信號37b處于激活。第三腿31c接收第三組控制信號39。當(dāng)參考信號100大于載波信號102時，用于第三腿31c中的上開關(guān)36a的控制信號39a處于激活。當(dāng)參考信號100小于載波信號102時，用于第三腿31c中的下開關(guān)36b的控制信號39b處于激活。

一次向一個腿31提供控制信號并在腿之間旋轉(zhuǎn)的結(jié)果是：每個開關(guān)器件36以第二頻率進行開關(guān)，該第二頻率是載波頻率的一小部分。第二頻率等于載波頻率除以開關(guān)電源30中存在的腿31的數(shù)目。根據(jù)所示的具有三個腿31的實施例，第二頻率是載波頻率的三分之一。

雖然每個開關(guān)器件36需要被額定以處理在輸入端與輸出端之間傳遞的電力的全部容量，但是開關(guān)器件的成本及尺寸取決于額定功率和額定開關(guān)頻率兩方面。在每次器件導(dǎo)通或關(guān)斷(即開關(guān))時，突發(fā)的瞬態(tài)致使器件上的電力損耗。如果開關(guān)頻率增加，則器件內(nèi)電力耗散的頻率增加，從而導(dǎo)致器件內(nèi)被耗散的電力增加。被耗散的電力增加需要冷卻能力的增強，例如更大的散熱器，更大的表面積，或附加的冷卻特征例如風(fēng)扇冷卻或液體冷卻。因此，降低器件的開關(guān)頻率減小了相當(dāng)?shù)碾娏θ萘克璧钠骷某叽缂俺杀尽?/p>

然而，因為每個腿31在公共連接點33處連接，所以在開關(guān)電源30的輸出端觀察到的開關(guān)電壓的頻率保持與載波頻率相等。與開關(guān)器件相反，為了使諧波含量最小化所需的電感器的成本及尺寸隨著開關(guān)頻率增加而減小。當(dāng)開關(guān)頻率增加時，電壓或電流的幅度能夠改變的時間減少。因此，增加開關(guān)頻率的結(jié)果是：對于相當(dāng)?shù)碾娏θ萘?，在電感器上的紋波幅度更小。而更小的紋波幅度的結(jié)果是，減小了設(shè)置在開關(guān)電源30的輸出端處的電感器26的尺寸和/或電力容量。

接下來參考圖8，可以設(shè)想，開關(guān)每個腿31的順序可以改變。在圖7中，每個腿31a、腿31b和腿31c在第二頻率的每個周期D2期間以相同的順序接收相應(yīng)的控制信號35、控制信號37和控制信號39，與圖7不同，圖8示出了接收其控制信號35、控制信號37和控制信號39的腿31的旋轉(zhuǎn)。在第二周期D2的第一實例期間，腿31按從第一腿31a到第二腿31b再到第三腿31c的順序進行開關(guān)，從而生成控制信號35、控制信號37和控制信號39，如上面關(guān)于圖7所述。在第二周期D2的第二實例期間，腿31按從第二腿31b開始移至第三腿31c然后到第一腿31a進行開關(guān)，從而按不同的順序生成相應(yīng)的控制信號37、控制信號39和控制信號35。該順序可以以有序的方式繼續(xù)改變，例如，在第二周期D2的第三實例中從第三腿31c開始，并重復(fù)旋轉(zhuǎn)次序?？蛇x地，該順序可以以隨機或偽隨機方式改變，只要每個腿31在每個第二周期D2期間接收控制信號35、控制信號37和控制信號39一次即可。改變腿31開關(guān)的順序?qū)τ跀U展因在更寬的頻譜上調(diào)制開關(guān)器件36而產(chǎn)生的諧波內(nèi)容而言可能是所期望的。

可以設(shè)想，每個腿31可以以載波頻率進行開關(guān)，但仍然提供減小了的開關(guān)損耗。已經(jīng)確定，當(dāng)多個開關(guān)器件36并聯(lián)連接時，由于導(dǎo)通開關(guān)器件36中的一個開關(guān)器件而導(dǎo)致的瞬變電壓和/或電流尖峰主要發(fā)生在被開啟的第一開關(guān)器件36中。也就是說，在根據(jù)所示的實施例三個開關(guān)器件并聯(lián)連接的情況下，對于上開關(guān)器件36a或下開關(guān)器件36b，如果開關(guān)器件中的一個被導(dǎo)通，只要第一器件保持導(dǎo)通，那么開啟其它兩個器件中的每一個都不會導(dǎo)致顯著的瞬變電壓和/或電流尖峰。參考圖9，在第一載波周期D1期間，當(dāng)參考信號100大于載波信號102時，首先接通用于第一腿31a中的上開關(guān)器件36a的控制信號35a。類似地，當(dāng)參考信號100小于載波信號102時，首先接通用于第一腿31a中的下開關(guān)器件36b的控制信號35b。在同一載波周期內(nèi)并且在已經(jīng)生成用于第一腿31a的控制信號35之后，處理器56可以針對第二腿31b和第三腿31c分別生成控制信號37和控制信號39。生成第一控制信號35與第二控制信號37和第三控制信號39之間的延遲優(yōu)選地足夠長，以使得初始瞬變電壓和/或電流尖峰能夠在啟用附加開關(guān)器件36之前耗散。該延遲可以在應(yīng)用之間變化，并且可以例如根據(jù)開關(guān)器件的導(dǎo)通時間來選擇。

正如在針對圖8所討論的示例性實施例中接收控制信號的各個腿31在第二持續(xù)時間D2內(nèi)旋轉(zhuǎn)一樣，如圖9所示，與作為啟用的初始開關(guān)器件的開關(guān)器件36對應(yīng)的腿31在第二持續(xù)時間D2內(nèi)旋轉(zhuǎn)。在第一載波周期D1中，第一腿31a的開關(guān)器件36均被首先啟用，如第一控制信號35a和第一控制信號35b被首先生成所示。在第二載波周期D1中，第二腿31b的開關(guān)器件36均被首先啟用，如第二控制信號37a、第二控制信號37b被首先生成所示。最后，在第三載波周期D1中，第三腿31c的開關(guān)器件36均被首先啟用，如第三控制信號39a、第三控制信號39b被首先生成所示。盡管每個開關(guān)器件36都以較高的載波頻率開關(guān)，但是每個開關(guān)器件36基本上經(jīng)受與第二頻率D2相關(guān)聯(lián)的開關(guān)損耗。而且，每個開關(guān)器件都經(jīng)受已減小的傳導(dǎo)損耗。隨著之后的器件被啟用，通過上開關(guān)器件36a或下開關(guān)器件36b的電流通過并聯(lián)路徑傳導(dǎo)，從而減少通過每個路徑的總電流。在電流減小的情況下，因傳導(dǎo)而在每個器件中耗散的電力也減小。

在圖9中，在每個載波周期內(nèi)的第二控制信號和第三控制信號被示出為以依次的方式生成。然而，這是為了便于說明，可以設(shè)想在每個載波周期內(nèi)的第二控制信號和第三控制信號二者可以一前一后地生成，但是在第一控制信號已生成之后并且在足夠的延遲(例如經(jīng)過了第一開關(guān)器件36的導(dǎo)通時間)之后生成。還可以設(shè)想，每一個所示的實施例的元件可以與其它實施例組合使用。例如，在圖8所示的實施例中生成控制信號35、控制信號37和控制信號39的可變順序可以與圖9中的實施例結(jié)合，以改變選擇在每個載波周期中要生成的第一控制信號的順序。

接下來參考圖10，載波頻率以較慢的頻率生成(即，載波周期等于第二周期D2)，但所得到的輸出頻率保持大于開關(guān)頻率。以使得載波周期等于第二周期D2的方式來生成一個載波信號。然而，載波信號針對每個腿31被相移。每個經(jīng)相移的載波信號被用來生成用于相應(yīng)腿31的控制信號。根據(jù)圖10所示的實施例，電源30具有三個腿31。第一載波信號102a沒有相移。第二載波信號102b相移120度，第三載波信號102c相移240度。相繼的載波信號之間的相移量等于360度除以電源30中存在的腿31的數(shù)目。

然后，每個載波信號被用來生成用于電源30的相應(yīng)腿31的控制信號。如上所述，可以確定參考信號100以確定期望輸出電壓。然后將參考信號100除以存在的腿31的數(shù)目以確定第二參考信號101。針對腿31a至腿31c中的每個腿，將第二參考信號101與對應(yīng)的載波信號102a至載波信號102c相比較，使得在每個載波周期D2期間由每個腿31提供期望輸出電力的一部分。類似于上面討論的調(diào)制方法，每個腿31因此在第一頻率的周期D1內(nèi)激活，但是在第二頻率的每個周期D2內(nèi)僅激活一次。每個腿31以較慢的頻率進行開關(guān)，而在電感器20處觀察到的產(chǎn)生的輸出頻率為較高的頻率。

應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明在其應(yīng)用上不限于本文所闡述的部件的構(gòu)造和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠具有其它實施例并且能夠以各種方式實踐或執(zhí)行。前述內(nèi)容的變化和修改在本發(fā)明的范圍內(nèi)。還應(yīng)當(dāng)理解，本文公開和限定的本發(fā)明延伸至從文本和/或附圖提及或明顯的兩個或更多個單獨特征的所有替選組合。所有這些不同的組合構(gòu)成本發(fā)明的各種替選方面。本文所述的實施例解釋了用于實踐本發(fā)明的已知的最佳模式，并且將使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠利用本發(fā)明。