專(zhuān)利名稱(chēng)：多相開(kāi)關(guān)變換器的數(shù)字控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及電子電路，尤其涉及多相開(kāi)關(guān)變換器的數(shù)字控制器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著一些高性能CPU的出現(xiàn)，需要輸出電壓更小、輸出電流更大的開(kāi)關(guān)變換器，對(duì)開(kāi)關(guān)變換器的熱性能、EMI及負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的要求也不斷提高。多相開(kāi)關(guān)變換器以其優(yōu)越的性能，被廣泛應(yīng)用于高性能CPU電源的解決方案。如何保證多相開(kāi)關(guān)變換器中各相開(kāi)關(guān)電路的輸出電流均衡，是能否實(shí)現(xiàn)其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵。一般地，多相開(kāi)關(guān)變換器將各相開(kāi)關(guān)電路的平均輸出電流與期望值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)控制各相開(kāi)關(guān)電路的控制信號(hào)，從而達(dá)到電流均衡的效果。對(duì)于現(xiàn)有的采用數(shù)字控制的多相開(kāi)關(guān)變換器而言，其電流調(diào)整率(受控參數(shù)改變引起平均輸出電流變化的最小量)受到系統(tǒng)時(shí)鐘頻率和模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣速率的限制，均流效果普遍不佳。圖1為現(xiàn)有的數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器的電流波形圖，其中Iave為開(kāi)關(guān)電路的平均輸出電流，Iref為參考電流，Tad為單相輸出電流的采樣周期。如圖1所示，各相開(kāi)關(guān)電路的平均輸出電流在參考電流Iref上下呈周期性斜坡變化，形成高頻紋波，多相開(kāi)關(guān)變換器的均流效果很差。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有更高電流調(diào)整率和更佳均流效果的用于多相開(kāi)關(guān)變換器的數(shù)字控制器。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種多相開(kāi)關(guān)變換器的數(shù)字控制器，該多相開(kāi)關(guān)變換器包括多個(gè)具有輸出端的開(kāi)關(guān)電路，該多個(gè)開(kāi)關(guān)電路的輸出端耦接在一起為負(fù)載供電，該數(shù)字控制器包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至多個(gè)開(kāi)關(guān)電路的輸出端以接收代表多個(gè)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的多個(gè)電流采樣信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路基于該多個(gè)電流采樣信號(hào)在多個(gè)輸出端產(chǎn)生多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)；均流調(diào)制電路，具有第一輸入端、第二輸入端、多個(gè)第三輸入端和多個(gè)輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號(hào)，第二輸入端接收預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，多個(gè)第三輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的多個(gè)輸出端以接收多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，均流調(diào)制電路基于該多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)、電流參考信號(hào)和預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，在多個(gè)輸出端產(chǎn)生多個(gè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；以及邏輯電路，具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至均流調(diào)制電路的多個(gè)輸出端以接收多個(gè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，邏輯電路根據(jù)該多個(gè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)在多個(gè)輸出端產(chǎn)生多個(gè)控制信號(hào)，以控制多個(gè)開(kāi)關(guān)電路依次導(dǎo)通；其中所述均流調(diào)制電路包括:多個(gè)減法器，每個(gè)減法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號(hào)，第二輸入端接收相應(yīng)的數(shù)字相電流信號(hào)，減法器將電流參考信號(hào)與數(shù)字相電流信號(hào)相減，在輸出端產(chǎn)生電流誤差信號(hào)；多個(gè)比例積分器，每個(gè)比例積分器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)減法器的輸出端以接收電流誤差信號(hào)，比例積分器對(duì)電流誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分，在輸出端產(chǎn)生第一偏置信號(hào)；多個(gè)E -A調(diào)制器,每個(gè)E -A調(diào)制器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)比例積分器的輸出端以接收第一偏置信號(hào)，E - A調(diào)制器對(duì)第一偏置信號(hào)進(jìn)行E -A調(diào)制，在輸出端產(chǎn)生第二偏置信號(hào)，其中第一偏置信號(hào)為P位數(shù)字信號(hào)，第二偏置信號(hào)為Q位數(shù)字信號(hào)，P大于Q ;多個(gè)加法器，每個(gè)加法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，第二輸入端耦接至相應(yīng)的E -A調(diào)制器的輸出端以接收第二偏置信號(hào)，加法器將預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)與第二偏置信號(hào)相加，在輸出端提供導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述E -A調(diào)制器包括:第一減法器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至相應(yīng)的比例積分器以接收第一偏置信號(hào)，第二輸入端接收第二偏置信號(hào)，減法器將第一偏置信號(hào)與第二偏置信號(hào)相減，在輸出端產(chǎn)生誤差信號(hào)；第一加法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱(chēng)接至第一減法器的輸出端以接收誤差信號(hào)，第二輸入端接收循環(huán)信號(hào)，第一加法器將誤差信號(hào)與循環(huán)信號(hào)相加，在輸出端產(chǎn)生和值信號(hào)；單位延遲模塊，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第一加法器的輸出端以接收和值信號(hào)，單位延遲模塊對(duì)和值信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，并將延時(shí)后的信號(hào)作為循環(huán)信號(hào)提供至第一加法器的第二輸入端；其中循環(huán)信號(hào)的高Q位被提取，以用作第二偏置信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，該數(shù)字控制器還包括參考電流產(chǎn)生電路，該參考電流產(chǎn)生電路具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以接收多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，該參考電流產(chǎn)生電路從該多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)中選擇一個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，在輸出端將其作為電流參考信號(hào)提供至均流調(diào)制電路。在一個(gè)實(shí)施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括:多個(gè)濾波器，每個(gè)濾波器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端接收代表相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的電流米樣信號(hào)，濾波器對(duì)電流米樣信號(hào)進(jìn)行濾波，在輸出端提供平均電流采樣信號(hào)；多路選擇器，具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至多個(gè)濾波器的輸出端以接收多個(gè)平均電流采樣信號(hào)；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至多路選擇器的輸出端，輸出端依次提供多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述E -A調(diào)制器在相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路控制信號(hào)的上升沿方被觸發(fā)，以進(jìn)行E -A調(diào)制。在一個(gè)實(shí)施例中，所述單位延遲模塊的延時(shí)時(shí)間等于相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)周期。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種多相開(kāi)關(guān)變換器的數(shù)字控制器，該多相開(kāi)關(guān)變換器包括多個(gè)具有輸出端的開(kāi)關(guān)電路，該多個(gè)開(kāi)關(guān)電路的輸出端耦接在一起為負(fù)載供電，該數(shù)字控制器包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至多個(gè)開(kāi)關(guān)電路的輸出端以接收代表多個(gè)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的多個(gè)電流采樣信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路基于該多個(gè)電流采樣信號(hào)在多個(gè)輸出端產(chǎn)生多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)；多個(gè)減法器，每個(gè)減法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號(hào)，第二輸入端耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的相應(yīng)輸出端以接收相應(yīng)的數(shù)字相電流信號(hào)，減法器將電流參考信號(hào)與數(shù)字相電流信號(hào)相減，在輸出端產(chǎn)生電流誤差信號(hào)；多個(gè)比例積分器，每個(gè)比例積分器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)減法器的輸出端以接收電流誤差信號(hào)，比例積分器對(duì)電流誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分，在輸出端產(chǎn)生第一偏置信號(hào)；多個(gè)E -A調(diào)制器，每個(gè)E -A調(diào)制器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)比例積分器的輸出端以接收第一偏置信號(hào)，E-A調(diào)制器對(duì)第一偏置信號(hào)進(jìn)行E -A調(diào)制，在輸出端產(chǎn)生第二偏置信號(hào)，其中第一偏置信號(hào)為P位數(shù)字信號(hào)，第二偏置信號(hào)為Q位數(shù)字信號(hào)，P大于Q ;以及控制電路，具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至多個(gè)E -A調(diào)制器的輸出端以接收多個(gè)第二偏置信號(hào)，控制電路基于該多個(gè)第二偏置信號(hào)在多個(gè)輸出端產(chǎn)生多個(gè)控制信號(hào)，以控制多個(gè)開(kāi)關(guān)電路依次導(dǎo)通。在一個(gè)實(shí)施例中，所述E -A調(diào)制器包括:第一減法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至相應(yīng)的比例積分器以接收第一偏置信號(hào)，第二輸入端接收第二偏置信號(hào)，第一減法器將第一偏置信號(hào)與第二偏置信號(hào)相減，在輸出端產(chǎn)生誤差信號(hào)；第一加法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱(chēng)接至第一減法器的輸出端以接收誤差信號(hào)，第二輸入端接收循環(huán)信號(hào)，第一加法器將誤差信號(hào)與循環(huán)信號(hào)相加，在輸出端產(chǎn)生和值信號(hào)；單位延遲模塊，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第一加法器的輸出端以接收和值信號(hào)，單位延遲模塊對(duì)和值信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，并將延時(shí)后的信號(hào)作為循環(huán)信號(hào)提供至第一加法器的第二輸入端；其中循環(huán)信號(hào)的高Q位被提取，以用作第二偏置信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，該數(shù)字控制器還包括參考電流產(chǎn)生電路，該參考電流產(chǎn)生電路具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以接收多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，該參考電流產(chǎn)生電路從該多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)中選擇一個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，在輸出端將其作為電流參考信號(hào)提供至均流調(diào)制電路。在一個(gè)實(shí)施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括:多個(gè)濾波器，每個(gè)濾波器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端接收代表相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的電流米樣信號(hào)，濾波器對(duì)電流米樣信號(hào)進(jìn)行濾波，在輸出端提供平均電流采樣信號(hào)；多路選擇器，具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至多個(gè)濾波器的輸出端以接收多個(gè)平均電流采樣信號(hào)；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至多路選擇器的輸出端，輸出端依次提供多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，分別對(duì)根據(jù)各相輸出電流和參考電流產(chǎn)生的第一偏置信號(hào)進(jìn)行E -A調(diào)制，并將該調(diào)制所得的第二偏置信號(hào)用于調(diào)節(jié)各相開(kāi)關(guān)電路的控制信號(hào)，從而提高了多相開(kāi)關(guān)變換器的電流調(diào)整率，避免了各相平均輸出電流中高頻紋波的產(chǎn)生，改進(jìn)了多相開(kāi)關(guān)變換器的均流效果。

圖1為現(xiàn)有的數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器的電流波形圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器200的框圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的圖2所示模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202和參考電流產(chǎn)生電路204的電路原理圖；圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的圖2所示均流調(diào)制電路205的電路原理圖；圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的圖4所示E -A調(diào)制器的原理圖；圖6為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器600的框圖；圖7為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器的電流波形圖。
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說(shuō)明，并不用于限制本實(shí)用新型。在以下描述中，為了提供對(duì)本實(shí)用新型的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，不必采用這些特定細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)行本實(shí)用新型。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本實(shí)用新型，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，對(duì)“ 一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“ 一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本實(shí)用新型至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書(shū)的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說(shuō)明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱(chēng)“元件” “連接到”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱(chēng)元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器200的框圖。數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器200包括多相功率變換電路201、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202、邏輯電路203和均流調(diào)制電路205。多相功率變換電路201包括N個(gè)開(kāi)關(guān)電路，其中N為大于或等于2的整數(shù)。該N個(gè)開(kāi)關(guān)電路的輸入端接收輸入電壓Vin，輸出端耦接在一起，提供輸出電壓Vout以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。多相功率變換電路201中的開(kāi)關(guān)電路可采用任何直流/直流或交流/直流變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如同步或非同步的升壓、降壓變換器，以及正激、反激變換器等等。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202耦接至N個(gè)開(kāi)關(guān)電路的輸出端，接收代表N個(gè)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的電流采樣信號(hào)CSl CSN，產(chǎn)生數(shù)字相電流信號(hào)i_phasel i_phaseN。該N個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)可以代表各相開(kāi)關(guān)電路的平均輸出電流。均流調(diào)制電路205耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202以接收數(shù)字相電流信號(hào)i_phasel i_phaseN,并基于數(shù)字相電流信號(hào)i_phasel i_phaseN、電流參考信號(hào)i_ref和預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)ton,產(chǎn)生導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)tonl tonN。邏輯電路203耦接至均流調(diào)制電路205以接收導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)tonl tonN，并根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)tonl tonN產(chǎn)生控制信號(hào)CTRLl N，以控制多相功率變換電路201中的N個(gè)開(kāi)關(guān)電路依次導(dǎo)通。導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)tonl tonN被用于控制各相開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通時(shí)間。預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)ton可被設(shè)置為恒定值，也可被設(shè)置為與輸入電壓Vin和/或輸出電壓Vout有關(guān)的可變值。數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器200可采用恒定導(dǎo)通時(shí)間控制(COT control),在輸出電壓Vout小于參考電壓時(shí)將相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路導(dǎo)通，并在導(dǎo)通時(shí)間達(dá)到相應(yīng)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)設(shè)置的時(shí)間閾值時(shí)將相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路關(guān)斷。在一個(gè)實(shí)施例中，多相開(kāi)關(guān)變換器200還包括參考電流產(chǎn)生電路204，該參考電流產(chǎn)生電路204從模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202接收數(shù)字相電流信號(hào)i_phasel i_phaseN，并從該N個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)中選擇一個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，將其作為電流參考信號(hào)i_ref提供至均流調(diào)制電路205。選擇哪一個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)可以預(yù)先設(shè)定，也可由用戶(hù)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況決定。用戶(hù)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)對(duì)相關(guān)寄存器進(jìn)行寫(xiě)入，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電流參考信號(hào)的調(diào)整。圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的圖2所示模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202和參考電流產(chǎn)生電路204的電路原理圖。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202包括濾波器306_1 306_N、多路選擇器307和模
數(shù)轉(zhuǎn)換器308。每個(gè)濾波器306_x(x = 1,2,......，N)均具有輸入端和輸出端，其中輸入
端接收代表相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的電流米樣信號(hào)CSx,濾波器306_x對(duì)電流米樣信號(hào)CSx進(jìn)行低通濾波，在輸出端產(chǎn)生平均電流采樣信號(hào)ACSx。該平均電流采樣信號(hào)ACSx為代表相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路平均輸出電流的模擬信號(hào)。多路選擇器307具有N個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中N個(gè)輸入端分別耦接至濾波器306_1 306_N的輸出端以接收平均電流采樣信號(hào)ACSl ACSN。在通道選擇信號(hào)ADC_channel的控制下，多路選擇器307將平均電流采樣信號(hào)ACSl ACSN依次提供至輸出端。模數(shù)轉(zhuǎn)換器308具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至多路選擇器307的輸出端，輸出端依次提供數(shù)字相電流信號(hào)i_phasel i_phaseN。參考電流產(chǎn)生電路204包括多路選擇器309。多路選擇器309具有N個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中N個(gè)輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器308的輸出端以接收數(shù)字相電流信號(hào)i_phasel i_phaseN。在寄存器MFR_CBCH_REG的控制下，多路選擇器309選擇數(shù)字相電流信號(hào)i_phasel i_phaseN中的一個(gè),將其作為電流參考信號(hào)i_ref提供至輸出端。圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的圖2所示均流調(diào)制電路205的電路原理圖。均流調(diào)制電路205包括減法器411_1 411_N、比例積分器412_1 412_N、E-A (sigma-delta)調(diào)制器413_1 413_N以及加法器414_1 414_N。每個(gè)減法器411_X均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號(hào)i_ref,第二輸入端接收相應(yīng)的數(shù)字相電流信號(hào)i_phaseX，減法器411_x將電流參考信號(hào)i_ref與數(shù)字相電流信號(hào)i_phaseX相減，在輸出端提供代表兩者之差的電流誤差信號(hào)i_ex。每個(gè)比例積分器412_x均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)減法器411_x的輸出端以接收電流誤差信號(hào)i_ex，比例積分器412_x對(duì)電流誤差信號(hào)i_ex進(jìn)行比例積分，在輸出端產(chǎn)生第一偏置信號(hào)bias_x’。比例積分器412_x在脈沖信號(hào)ADC_Current_Sample_Rate的控制下，在相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路的電流采樣信號(hào)被模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)方被觸發(fā)，以進(jìn)行比例積分運(yùn)算。每個(gè)E -A調(diào)制器413;均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)比例積分器412_x的輸出端以接收第一偏置信號(hào)bias_x’，E -A調(diào)制器413_x對(duì)第一偏置信號(hào)bias_x’進(jìn)行E -A調(diào)制,在輸出端產(chǎn)生第二偏置信號(hào)bias_x。其中第一偏置信號(hào)bias_x’為P位(例如10位)數(shù)字信號(hào)，第二偏置信號(hào)bias_x為Q位(例如4位)數(shù)字信號(hào)，P大于Q。在一個(gè)實(shí)施例中，E -A調(diào)制器413_x在相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路控制信號(hào)PWMx的上升沿方被觸發(fā)，以進(jìn)行E -A調(diào)制。每個(gè)加法器414_x均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)ton，第二輸入端耦接至相應(yīng)的E -A調(diào)制器413_x以接收第二偏置信號(hào)bias_x,加法器414_x將預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)ton與第二偏置信號(hào)bias_x相加，在輸出端提供導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)tonx。圖5為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的圖4所示E -A調(diào)制器的原理圖。該E -A調(diào)制器包括減法器515、加法器516和單位延遲模塊517。減法器515具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收第一偏置信號(hào)bias_x’,第二輸入端接收第二偏置信號(hào)bias_x,減法器將第一偏置信號(hào)bias_x’與第二偏置信號(hào)bias_x相減,在輸出端產(chǎn)生誤差信號(hào)ex。特別地，由于第一偏置信號(hào)bias_x’與第二偏置信號(hào)bias_x的位數(shù)并不相等，減法器515在進(jìn)行減法運(yùn)算時(shí)，將第二偏置信號(hào)bias_x不足的低位均補(bǔ)上零。減法器515計(jì)算得到的誤差信號(hào)ex與第一偏置信號(hào)bias_x’一樣，也是P位(例如10位)數(shù)字信號(hào)。加法器516具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中第一輸入端稱(chēng)接至減法器515的輸出端以接收誤差信號(hào)ex，第二輸入端接收循環(huán)信號(hào)dx，加法器516將誤差信號(hào)ex與循環(huán)信號(hào)dx相加,在輸出端產(chǎn)生和值信號(hào)sumx。單位延遲模塊517具有輸入端和輸出端，其中輸入端I禹接至加法器516的輸出端以接收和值信號(hào)sumx,單位延遲模塊517對(duì)和值信號(hào)sumx進(jìn)行延時(shí)，并將延時(shí)后的信號(hào)作為循環(huán)信號(hào)dx提供至加法器517的第二輸入端。單位延遲模塊517的延時(shí)時(shí)間可以等于相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路的一個(gè)開(kāi)關(guān)周期，也可以是其他合適的值。循環(huán)信號(hào)dx和誤差信號(hào)ex —樣，也是P位(例如10位)數(shù)字信號(hào)。循環(huán)信號(hào)dx的高Q位(例如高4位)被取出來(lái)，用作第二偏置信號(hào)bias_x。具體來(lái)說(shuō)，減法器515、加法器516和單位延遲模塊517—起構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，該負(fù)反饋環(huán)路的目的是使誤差信號(hào)ex趨于零。第一偏置信號(hào)bias_x’的高Q位(例如高4位)是用于均流的恒定偏置部分，而低(P-Q)位(例如低6位)則被用于調(diào)制第二偏置信號(hào)bias_x的最低位，從而增大多相開(kāi)關(guān)變換器的電流調(diào)整率。第二偏置信號(hào)bias_x可以被視為在第一偏置信號(hào)bias_x’高Q位的基礎(chǔ)上，以ILSB為幅度變化的脈沖信號(hào)。各個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔是可變的，脈沖間隔由反饋環(huán)路決定。第一偏置信號(hào)bias_x’小，則間隔長(zhǎng)，第一偏置信號(hào)bias_x’大，則間隔短。最終，在固定的采樣周期Tad內(nèi)，第二偏置信號(hào)bias_x的平均值將反映出第一偏置信號(hào)bias_x’。在E -A調(diào)制器的作用下，多相開(kāi)關(guān)變換器的電流調(diào)整率得到顯著提高。在P =10,Q = 4的應(yīng)用場(chǎng)合，多相開(kāi)關(guān)變換器的電流調(diào)整率可以被提高至現(xiàn)有技術(shù)電流調(diào)整率的64倍。高的電流調(diào)整率可以有效避免各相平均輸出電流中高頻紋波的產(chǎn)生，改進(jìn)多相開(kāi)關(guān)變換器的均流效果。在前述的實(shí)施例中，經(jīng)E -A調(diào)制所得的第二偏置信號(hào)被用于調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電路的導(dǎo)通時(shí)間。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，該第二偏置信號(hào)也可被用于調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率、開(kāi)關(guān)占空比或者其他的參數(shù)，只要能實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電路平均輸出電流的調(diào)節(jié)即可。例如，基于第二偏置信號(hào)，在某相平均輸出電流大于期望值時(shí)使該相開(kāi)關(guān)電路的占空比變小，在某相平均輸出電流小于期望值時(shí)使該相開(kāi)關(guān)電路的占空比變大。圖6為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器600的框圖。數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器600包括多相功率變換電路621、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路622、控制電路623、減法器627_1 627_N、比例積分器626_1 626_N以及E -A調(diào)制器625_1 625_N。其中多相功率變換電路621、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路622、減法器627_1 627_N、比例積分器626_1 626_N以及E -A調(diào)制器625_1 625_N與前述實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)電路基本相同?？刂齐娐?23產(chǎn)生控制信號(hào)CTRLl CTRLN以控制多相功率變換電路621中的N個(gè)開(kāi)關(guān)電路依次導(dǎo)通?？刂齐娐?23還耦接至E -A調(diào)制器625_1 625_N以接收第二偏置信號(hào)bias_l bias_N，并基于該N個(gè)第二偏置信號(hào)分別調(diào)節(jié)控制信號(hào)CTRLl CTRLN?？刂齐娐?23可以基于第二偏置信號(hào)調(diào)節(jié)控制信號(hào)的頻率、占空比或者其他合適的參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電路平均輸出電流的調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，多相開(kāi)關(guān)變換器600還包括參考電流產(chǎn)生電路624，該參考電流產(chǎn)生電路624從模數(shù)轉(zhuǎn)換電路622接收數(shù)字相電流信號(hào)i_phasel i_phaseN，并從該N個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)中選擇一個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，將其作為電流參考信號(hào)i_ref提供至減法器627_1 627_N。圖7為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的數(shù)控多相開(kāi)關(guān)變換器的電流波形圖。如圖7所示，經(jīng)過(guò)E -A調(diào)制，多相開(kāi)關(guān)變換器的電流調(diào)整率增大，各相開(kāi)關(guān)電路的平均輸出電流均緩慢趨近參考電流Iref，現(xiàn)有技術(shù)中的高頻紋波被消除，多相開(kāi)關(guān)變換器的均流效果得到了顯著提高。雖然已參照幾個(gè)典型實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語(yǔ)是說(shuō)明和示例性、而非限制性的術(shù)語(yǔ)。由于本實(shí)用新型能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離實(shí)用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋?zhuān)虼寺淙霗?quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種多相開(kāi)關(guān)變換器的數(shù)字控制器，該多相開(kāi)關(guān)變換器包括多個(gè)具有輸出端的開(kāi)關(guān)電路，該多個(gè)開(kāi)關(guān)電路的輸出端耦接在一起為負(fù)載供電，其特征在于，該數(shù)字控制器包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至多個(gè)開(kāi)關(guān)電路的輸出端以接收代表多個(gè)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的多個(gè)電流采樣信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路基于該多個(gè)電流采樣信號(hào)在多個(gè)輸出端產(chǎn)生多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)； 均流調(diào)制電路，具有第一輸入端、第二輸入端、多個(gè)第三輸入端和多個(gè)輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號(hào)，第二輸入端接收預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，多個(gè)第三輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的多個(gè)輸出端以接收多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，均流調(diào)制電路基于該多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)、電流參考信號(hào)和預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，在多個(gè)輸出端產(chǎn)生多個(gè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)；以及 邏輯電路，具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至均流調(diào)制電路的多個(gè)輸出端以接收多個(gè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，邏輯電路根據(jù)該多個(gè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)在多個(gè)輸出端產(chǎn)生多個(gè)控制信號(hào)，以控制多個(gè)開(kāi)關(guān)電路依次導(dǎo)通； 其中所述均流調(diào)制電路包括 : 多個(gè)減法器，每個(gè)減法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號(hào)，第二輸入端接收相應(yīng)的數(shù)字相電流信號(hào)，減法器將電流參考信號(hào)與數(shù)字相電流信號(hào)相減，在輸出端產(chǎn)生電流誤差信號(hào)； 多個(gè)比例積分器，每個(gè)比例積分器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)減法器的輸出端以接收電流誤差信號(hào)，比例積分器對(duì)電流誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分，在輸出端產(chǎn)生第一偏置信號(hào)； 多個(gè)E -A調(diào)制器，每個(gè)E-A調(diào)制器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)比例積分器的輸出端以接收第一偏置信號(hào)，E-A調(diào)制器對(duì)第一偏置信號(hào)進(jìn)行E-A調(diào)制，在輸出端產(chǎn)生第二偏置信號(hào)，其中第一偏置信號(hào)為P位數(shù)字信號(hào)，第二偏置信號(hào)為Q位數(shù)字信號(hào)，P大于Q ； 多個(gè)加法器，每個(gè)加法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)，第二輸入端耦接至相應(yīng)的E -A調(diào)制器的輸出端以接收第二偏置信號(hào)，加法器將預(yù)設(shè)導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)與第二偏置信號(hào)相加，在輸出端提供導(dǎo)通時(shí)間信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制器，其特征在于，所述E-A調(diào)制器包括: 第一減法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱(chēng)接至相應(yīng)的比例積分器以接收第一偏置信號(hào)，第二輸入端接收第二偏置信號(hào)，減法器將第一偏置信號(hào)與第二偏置信號(hào)相減，在輸出端產(chǎn)生誤差信號(hào)； 第一加法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱(chēng)接至第一減法器的輸出端以接收誤差信號(hào)，第二輸入端接收循環(huán)信號(hào)，第一加法器將誤差信號(hào)與循環(huán)信號(hào)相加，在輸出端產(chǎn)生和值信號(hào)； 單位延遲模塊，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第一加法器的輸出端以接收和值信號(hào)，單位延遲模塊對(duì)和值信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，并將延時(shí)后的信號(hào)作為循環(huán)信號(hào)提供至第一加法器的第二輸入端； 其中循環(huán)信號(hào)的高Q位被提取，以用作第二偏置信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制器，其特征在于，還包括參考電流產(chǎn)生電路，該參考電流產(chǎn)生電路具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以接收多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，該參考電流產(chǎn)生電路從該多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)中選擇一個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，在輸出端將其作為電流參考信號(hào)提供至均流調(diào)制電路。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制器，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括: 多個(gè)濾波器，每個(gè)濾波器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端接收代表相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的電流采樣信號(hào)，濾波器對(duì)電流采樣信號(hào)進(jìn)行濾波，在輸出端提供平均電流采樣信號(hào); 多路選擇器，具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至多個(gè)濾波器的輸出端以接收多個(gè)平均電流采樣信號(hào)；以及 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至多路選擇器的輸出端，輸出端依次提供多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)。
5.一種多相開(kāi)關(guān)變換器的數(shù)字控制器，該多相開(kāi)關(guān)變換器包括多個(gè)具有輸出端的開(kāi)關(guān)電路，該多個(gè)開(kāi)關(guān)電路的輸出端耦接在一起為負(fù)載供電，其特征在于，該數(shù)字控制器包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至多個(gè)開(kāi)關(guān)電路的輸出端以接收代表多個(gè)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的多個(gè)電流采樣信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路基于該多個(gè)電流采樣信號(hào)在多個(gè)輸出端產(chǎn)生多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)； 多個(gè)減法器，每個(gè)減法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號(hào)，第二輸入端耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的相應(yīng)輸出端以接收相應(yīng)的數(shù)字相電流信號(hào)，減法器將電流參考信號(hào)與數(shù)字相電流信號(hào)相減，在輸出端產(chǎn)生電流誤差信號(hào)； 多個(gè)比例積分器，每個(gè)比例積分器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)減法器的輸出端以接收電流誤差信號(hào)，比例積分器對(duì)電流誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分，在輸出端產(chǎn)生第一偏置信號(hào)； 多個(gè)E-A調(diào)制器，每個(gè)E -A調(diào)制器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)比例積分器的輸出端以接收第一偏置信號(hào)，E-A調(diào)制器對(duì)第一偏置信號(hào)進(jìn)行E-A調(diào)制，在輸出端產(chǎn)生第二偏置信號(hào)，其中第一偏置信號(hào)為P位數(shù)字信號(hào)，第二偏置信號(hào)為Q位數(shù)字信號(hào)，P大于Q ;以及 控制電路，具有多個(gè)輸入端和多個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至多個(gè)E -A調(diào)制器的輸出端以接收多個(gè)第二偏置信號(hào)，控制電路基于該多個(gè)第二偏置信號(hào)在多個(gè)輸出端產(chǎn)生多個(gè)控制信號(hào)，以控制多個(gè)開(kāi)關(guān)電路依次導(dǎo)通。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制器，其特征在于，所述E-A調(diào)制器包括: 第一減法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱(chēng)接至相應(yīng)的比例積分器以接收第一偏置信號(hào)，第二輸入端接收第二偏置信號(hào)，第一減法器將第一偏置信號(hào)與第二偏置信號(hào)相減，在輸出端產(chǎn)生誤差信號(hào)； 第一加法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱(chēng)接至第一減法器的輸出端以接收誤差信號(hào)，第二輸入端接收循環(huán)信號(hào)，第一加法器將誤差信號(hào)與循環(huán)信號(hào)相加，在輸出端產(chǎn)生和值信號(hào)； 單位延遲模塊，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第一加法器的輸出端以接收和值信號(hào)，單位延遲模塊對(duì)和值信號(hào)進(jìn)行延時(shí)，并將延時(shí)后的信號(hào)作為循環(huán)信號(hào)提供至第一加法器的第二輸入端；其中循環(huán)信號(hào)的高Q位被提取，以用作第二偏置信號(hào)。
7.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制器，其特征在于，還包括參考電流產(chǎn)生電路，該參考電流產(chǎn)生電路具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以接收多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，該參考電流產(chǎn)生電路從該多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)中選擇一個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)，在輸出端將其作為電流參考信號(hào)提供至均流調(diào)制電路。
8.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制器，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括: 多個(gè)濾波器，每個(gè)濾波器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端接收代表相應(yīng)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的電流采樣信號(hào)，濾波器對(duì)電流采樣信號(hào)進(jìn)行濾波，在輸出端提供平均電流采樣信號(hào); 多路選擇器，具有多個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，其中多個(gè)輸入端分別耦接至多個(gè)濾波器的輸出端以接收多個(gè)平均電流采樣信號(hào)；以及 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至多路選擇器的輸出端，輸出端依次提供多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)。
專(zhuān)利摘要公開(kāi)了多相開(kāi)關(guān)變換器的數(shù)字控制器。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路接收代表多個(gè)開(kāi)關(guān)電路輸出電流的多個(gè)電流采樣信號(hào)，并基于該多個(gè)電流采樣信號(hào)產(chǎn)生多個(gè)數(shù)字相電流信號(hào)。減法器將電流參考信號(hào)與數(shù)字相電流信號(hào)相減，產(chǎn)生電流誤差信號(hào)。比例積分器對(duì)電流誤差信號(hào)進(jìn)行比例積分，產(chǎn)生第一偏置信號(hào)，∑-Δ調(diào)制器對(duì)其進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生第二偏置信號(hào)，其中第一偏置信號(hào)為P位數(shù)字信號(hào)，第二偏置信號(hào)為Q位數(shù)字信號(hào)，P大于Q?？刂齐娐樊a(chǎn)生多個(gè)控制信號(hào)以控制多個(gè)開(kāi)關(guān)電路依次導(dǎo)通，接收多個(gè)第二偏置信號(hào)，并基于該多個(gè)第二偏置信號(hào)分別調(diào)節(jié)所述多個(gè)控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H03M3/02GK203071914SQ201220684690
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者姜禮節(jié), 吳小康, 羅蘇華, 歐陽(yáng)茜 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司