CN102185477B - 多相变换器的相位控制 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种N相变换器，N是大于或等于2的整数，包括用于每一相的开关，所述开关受相应的导通信号控制，其特征在于还包括：控制电路，根据每一相的导通信号产生控制信号，用于调节所述变换器的电路参数，以实现各相相位的均匀分布。本发明还提供了用于该N相变换器的方法。

Description

多相变换器的相位控制
技术领域
本发明一般地涉及电源，更具体地涉及用于多相变换器的相位控制。
背景技术
大多数电子产品如笔记本电脑、台式电脑、PDA等，需要直流(DC)电源向各个功能模块提供经过调节的功率。DC-DC同步降压式变换器具有效率高、体积小等优点，得到了广泛的应用。低电压纹波是DC-DC同步降压式变换器最基本的要求。
为了获得低电压纹波，可以采用恒定导通时间COT变换器作为DC-DC同步降压式变换器的控制电路。图1示出了单相COT变换器100的电路原理图，输出电压Vout通过电阻器106、107构成的电压采样电路将电压采样信号FB反馈到比较器108的输入端，与参考电源111提供的参考电压信号VREF相比较。当电压采样信号FB小于参考电压信号VREF时，比较器108输出使能信号。基于比较器108输出的使能信号，驱动电路109产生开关(例如开关)的导通信号PWM1。导通计时电路110也耦接到驱动电路109。晶体管101的导通时间TON是固定的，由导通计时电路110控制。这种方法减小了输出电压的谐波。
图2示出了两相COT变换器200的电路原理图。如图2所示，两相COT变换器200包括分别针对第一相和第二相的第一部分和第二部分。第一部分包括开关101、晶体管102、电感器103、驱动电路109和导通计时电路110。第二部分包括开关201、晶体管202、电感器203、驱动电路209和导通计时电路210。两相COT变换器200还包括电容器104、电阻器106、107构成的电压采样电路、比较器108和分频器211。
两相COT变换器200的每一相的操作与单相的COT类似。当电压采样信号FB小于VREF时，比较器108输出使能信号(例如将SET置高)。分频器211轮流将使能信号分配给针对第一相的第一部分和针对第二相的第二部分。接收到使能信号的驱动电路产生导通信号PWM1或PWM2，使得相应的开关101或201导通，并且相应的导通计时电路110或210开始计时，直到等于预先设定好的恒定的TON时，该开关关断。
图3示出了N相COT变换器300的示意图，其包括分别针对N相的N个部分，每个部分的结构与图2中的第一或第二部分相同，为了简明起见省略对其的详细说明。N相COT变换器的工作原理与两相COT变换器类似，不同之处在于，N相COT变换器包括N分频器311，其轮流将使能信号分配给N个部分，使得相应的开关导通，并且相应的导通计时电路开始计时，直到等于预先设定好的恒定的TON时，该开关关断。VREF是一个恒定的参考电压。
对于N相变换器而言，当分别针对N相的N个部分具有相同参数时，各相的导通信号自动偏移360/N度，从而实现良好的相位分布。然而，实际上不同相的参数(例如电感等)是不同的，由于目前广泛使用的方法自动产生相移而不使用相位控制，所以相位分布是有缺陷的。
图4示出了N＝2的两相COT变换器的相位分布。将使能信号SET轮流分配给第一相和第二相。当两相的参数不同时，相移不等于360/2＝180度，相位切换不均匀，相位分布是有缺陷的。
因此，希望提供一种即使在不同相位的参数有所不同时，也能将相位控制为360/N度，从而获得良好相位分布的方案。
发明内容
为解决现有技术的一个或多个问题而提出本发明。
本发明的第一方面提供了一种N相变换器，N是大于或等于2的整数，包括用于每一相的开关，所述开关受相应的导通信号控制，其特征在于还包括：控制电路，根据每一相的导通信号产生控制信号，用于调节所述变换器的电路参数，以实现各相相位的均匀分布。
根据本发明的实施例，其中电路参数包括除第一相以外的每一相K的开关的导通时间，调节所述变换器的电路参数包括使每一相K与第一相的持续时间相等。
根据本发明的实施例，所述控制信号包括用于每一相K的导通时间控制信号，用于调节第K相的开关的导通时间。
根据本发明的实施例，所述控制电路包括N-1个导通时间控制电路，分别用于除第一相以外的每一相K，根据第一相和第K相的开关的导通信号产生用于第K相的导通时间控制信号。
根据本发明的实施例，其中所述导通时间控制电路包括：指示信号生成器，基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；平均器，计算指示信号在一个周期内的平均电平值Vavr；以及比较器，将该平均电平值Vavr与值(K-1)(VH+VL)/N进行比较，基于比较结果输出用于第K相的导通时间控制信号。
根据本发明的实施例，其中所述导通时间控制电路包括：指示信号生成器，基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；第一计数器，针对指示信号在一个周期内的高电平计数并输出第一计数值T1；第二计数器，针对指示信号在一个周期内的低电平计数并输出第二计数值TK；以及比较器，对T1/(K-1)和TK/(N-K+1)进行比较，基于比较结果输出用于第K相的导通时间控制信号。
根据本发明的实施例，其中电路参数包括用于每一相的参考电压，调节所述变换器的电路参数包括使除第一相以外的每一相K与第一相的持续时间相等。
根据本发明的实施例，所述控制信号包括用于每一相K的参考电压控制信号，以调节用于第K相的参考电压。
根据本发明的实施例，所述控制电路包括N-1个子电路，分别用于除第一相以外的每一相K，根据第一相和第K相的开关的导通信号产生用于第K相的参考电压控制信号，以调节用于该第K相的参考电压。
根据本发明的实施例，所述用于第一相的参考电压控制信号为恒定值。
根据本发明的实施例，所述控制电路还包括：选择器，接收用于第1到N相的参考电压控制信号作为输入，并输出所述控制信号；以及选择控制电路，基于用于第1到N相的开关的导通信号，输出选择信号。
根据本发明的实施例，所述选择器基于所述选择信号在第K-1相的开关断开之后、第K相的开关导通之前输出用于第K相的控制信号，并且在第N相的开关断开之后、第1相的开关导通之前输出用于第1相的控制信号。
根据本发明的实施例，其中所述子电路包括：指示信号生成器，基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；平均器，计算指示信号在一个周期内的平均电平值Vavr；以及比较器，将该平均电平值Vavr与值(K-1)(VH+VL)/N进行比较，基于比较结果输出用于第K相的参考电压控制信号。
根据本发明的实施例，其中所述子电路包括：指示信号生成器，基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；第一计数器，针对指示信号在一个周期内的高电平计数并输出第一计数值T1；第二计数器，针对指示信号在一个周期内的低电平计数并输出第二计数值TK；以及比较器，对T1/(K-1)和TK/(N-K+1)进行比较，基于比较结果输出用于第K相的参考电压控制信号。
本发明的第二方面提供了一种用于N相变换器的方法，N是大于或等于2的整数，所述变换器包括用于每一相的开关，所述开关受相应的导通信号控制，其特征在于包括：根据每一相的导通信号产生控制信号，用于调节所述变换器的电路参数，以实现各相相位的均匀分布。
根据本发明的实施例，其中电路参数包括除第一相以外的每一相K的开关的导通时间，调节所述变换器的电路参数包括使每一相K与第一相的持续时间相等，所述控制信号包括用于每一相K的导通时间控制信号，用于调节第K相的开关的导通时间，其中产生控制信号包括：针对每一相K，根据第一相和第K相的开关的导通信号产生用于第K相的导通时间控制信号。
根据本发明的实施例，其中产生用于第K相的导通时间控制信号包括：基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；计算指示信号在一个周期内的平均电平值Vavr；以及将该平均电平值Vavr与值(K-1)(VH+VL)/N进行比较，基于比较结果输出用于第K相的导通时间控制信号。
根据本发明的实施例，其中产生用于第K相的导通时间控制信号包括：基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；针对指示信号在一个周期内的高电平计数并输出第一计数值T1；针对指示信号在一个周期内的低电平计数并输出第二计数值TK；以及比较T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基于比较结果输出用于第K相的导通时间控制信号。
根据本发明的实施例，其中电路参数包括用于除第一相以外的每一相K的参考电压，调节所述变换器的电路参数包括使每一相K与第一相的持续时间相等，其中产生控制信号包括：分别针对每一相K，根据第一相和第K相的开关的导通信号产生用于第K相的参考电压控制信号，以调节用于该第K相的参考电压；接收用于第1到N相的参考电压控制信号作为输入，并输出所述控制信号，其中用于第1相的控制信号是常数；以及基于用于第1到N相的开关的导通信号，输出选择信号，使得在第K-1相的开关断开之后、第K相的开关导通之前输出用于第K相的控制信号，并且在第N相的开关断开之后、第1相的开关导通之前输出用于第1相的控制信号。
根据本发明的实施例，其中产生用于第K相的参考电压控制信号包括：基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；计算指示信号在一个周期内的平均电平值Vavr；以及将该平均电平值Vavr与值(K-1)(VH+VL)/N进行比较，基于比较结果输出用于第K相的参考电压控制信号。
根据本发明的实施例，其中产生用于第K相的参考电压控制信号包括：基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；针对指示信号在一个周期内的高电平计数并输出第一计数值T1；针对指示信号在一个周期内的低电平计数并输出第二计数值TK；以及比较T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基于比较结果输出用于第K相的参考电压控制信号。
根据本发明提供的N相转换器和方法，即使在不同相位的参数有所不同时，也能将相位控制为360/N度，从而获得良好的相位分布。
附图说明
结合附图，根据对示例性实施例的以下说明，本发明的总体构思的上述和/或其他方面将变得显而易见并更易于理解，在附图中，相同或相似的附图标记指示相同或相似的组成部分。其中：
图1示出了单相COT变换器的电路原理图。
图2示出了两相COT变换器的电路原理图。
图3示出了N相COT变换器的电路原理图。
图4示出了两相COT变换器的相位分布。
图5A示出了根据本发明实施例的两相COT变换器的示意图。
图5B示出了根据本发明实施例针对图4所示情况调节两相COT变换器的开关的导通时间的操作。
图5C示出了根据本发明实施例用于N相COT变换器中每一相K的导通时间控制电路。
图6A示出了根据本发明实施例的用于两相COT变换器中导通时间控制电路的模拟实现方式。
图6B示出了根据本发明实施例的用于N相COT变换器中每一相K的导通时间控制电路的模拟实现方式。
图6C示出了根据本发明实施例的用于两相COT变换器中导通时间控制电路的数字实现方式。
图6D示出了根据本发明实施例的用于N相COT变换器中每一相K的导通时间控制电路的数字实现方式。
图7A示出了根据本发明实施例的两相COT变换器的示意图。
图7B示出了针对根据本发明实施例针对图4所示情况调节两相COT变换器的参考电压的操作。
图8A示出了根据本发明实施例的用于两相COT变换器的参考电压控制电路的模拟实现方式。
图8B示出了根据本发明实施例的用于两相COT变换器的参考电压控制电路的数字实现方式。
图8C示出了根据本发明实施例的用于N相COT变换器中每一相K的参考电压控制电路的模拟实现方式。
图8D示出了根据本发明实施例的用于N相COT变换器中每一相K的参考电压控制电路的数字实现方式。
图8E示出了根据本发明实施例的用于N相COT变换器的参考电压控制电路的选择电路和选择控制电路。
具体实施方式
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子以实现本发明提供的技术方案。虽然下文中对特定例子的部件和设置进行了描述，但是，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。
图5A示出了根据本发明实施例的两相COT变换器500的示意图，其中，与图2所示相同的组件以相同的附图标记指示，并省略对其的详细说明，以免不必要地模糊了本发明的主旨。
与图2相比，根据本发明实施例的两相COT变换器还包括用于第二相的导通时间控制电路212，其根据第一相和第二相的导通信号PWM1和PWM2控制第二二相的导通计时电路，调整开关201的导通时间TON2，以实现两相相位的均匀分布。
图5B示出了针对图4所示情况调节开关201的导通时间TON2的操作。基于导通信号PWM1和PWM2生成指示信号PULSE，其在第一相和第二相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。例如，当第一相的开关101导通时，指示信号PULSE从低电平切换到高电平；当第二相的开关201导通时，指示信号PULSE从高电平切换到低电平。当由于第一相和第二相的参数不同导致第一相的持续时间比第二相短时，指示信号PULSE在一个周期内的平均电平Vavr小于(VH+VL)/2，此时减小第二相的导通时间TON2，从而缩短第二相的持续时间。
相反，当由于第一相和第二相的参数不同导致第一相的持续时间比第二相长时，指示信号PULSE在一个周期内的平均电平Vavr大于(VH+VL)/2，此时增加第二相的导通时间TON2，从而增加第二相的持续时间。
以此方式，可以通过调节第二相的持续时间来实现两相相位的均匀分布。
扩展到N相(N≥2)的情况，与图5A所示第二相的电路类似，以第一相为主相，为除第一相以外的每一相K(1＜K≤N)的导通计时电路提供导通时间控制电路K12，如图5C所示。导通时间控制电路K12根据第一相和第K相的导通信号PWM1、PWMK控制该相的导通计时电路K10，调整该相的开关的导通时间TONK，以实现N相相位的均匀分布。
具体而言，基于导通信号PWM1和PWMK生成指示信号PULSE，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。例如，当第一相的开关101导通时，指示信号PULSE从低电平切换到高电平；当第K相的开关K01导通时，指示信号PULSE从高电平切换到低电平。当由于第一相和第K相的参数不同导致第一相的持续时间比第K相短时，指示信号PULSE在一个周期内的平均电平Vavr小于(K-1)(VH+VL)/N，此时减小第K相的导通时间TONK，从而缩短第K相的持续时间。
相反，当由于第一相和第K相的参数不同导致第一相的持续时间比第K相长时，指示信号PULSE在一个周期内的平均电平Vavr大于(K-1)(VH+VL)/N，此时增加第K相的导通时间TONK，从而增加第K相的持续时间。
以此方式调节除第一相以外每一相K的持续时间，可以实现N相相位的均匀分布。
导通时间控制电路可以以模拟或数字方式实现，下面以导通时间控制电路212为例描述导通时间控制电路的具体实现方式。
图6A示出了根据本发明实施例的导通时间控制电路212的模拟实现方式。
如图6A所示，导通时间控制电路212包括指示信号生成器2121，基于导通信号PWM1和PWM2生成指示信号PULSE，其在第一相和第二相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。平均器2122计算指示信号PULSE在一个周期内的平均电平值。比较器2123将该平均电平值Vavr与高电平VH和低电平VL的平均值(VH+XL)/2比较，基于比较结果输出控制信号TCTRL2，以控制导通计时电路210调节第二相的导通时间TON2。当Vavr小于(VH+VL)/2时，表明第一相的持续时间比第二相短，TCTRL2指示减小TON2。反之，当Vavr大于(VH+VL)/2时，表明第一相的持续时间比第二相长，TCTRL2指示增大TON2。
扩展到N相的情况，为除第一相以外的每一相K提供导通时间控制电路K12，如图6B所示。导通时间控制电路K12包括指示信号生成器K121，基于导通信号PWM1和PWMK生成指示信号PULSE，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。平均器K122计算指示信号PULSE在一个周期内的平均电平值。比较器K123将该平均电平值Vavr与值(K-1)(VH+VL)/N比较，基于比较结果输出控制信号TCTRLK，以控制导通计时电路K10调节第K相的导通时间TON2。当Vavr小于(K-1)(VH+VL)/N时，表明第一相的持续时间比第K相短，TCTRLK指示减小TONK。反之，当Vavr大于(K-1)(VH+VL)/N时，表明第一相的持续时间比第K相长，TCTRLK指示增大TONK。
图6C示出了根据本发明实施例的导通时间控制电路的数字实现方式。导通时间控制电路212包括指示信号生成器2121，基于导通信号PWM1和PWM2生成指示信号PULSE，其在第一相和第二相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。计数器2124和2125分别针对指示信号PULSE的高电平和低电平计数，并输出指示高电平持续时间的计数值T1和低电平持续时间的计数值T2。比较器2126比较T1和T2，基于比较结果输出控制信号TCTRL2，以控制导通计时电路210调节第二相的导通时间TON2。当T1小于T2时，表明第一相的持续时间比第二相短，TCTRL2指示减小TON2。反之，当T1大于T2时，表明第一相的持续时间比第二相长，TCTRL2指示增大TON2。
扩展到N相的情况，为除第一相以外的每一相K提供导通时间控制电路K12，如图6D所示。导通时间控制电路K12包括指示信号生成器K121，基于导通信号PWM1和PWMK生成指示信号PULSE，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。计数器K124和K125分别针对指示信号PULSE的高电平和低电平计数，并输出指示高电平持续时间的计数值T1和低电平持续时间的计数值TK。比较器K126比较T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基于比较结果输出控制信号TCTRLK，以控制导通计时电路K10调节第K相的导通时间TONK。当T1/(K-1)小于TK/(N-K+1)时，表明第一相的持续时间比第K相短，TCTRLK指示减小TONK。反之，当T1/(K-1)大于TK/(N-K+1)时，表明第一相的持续时间比第K相长，TCTRLK指示增大TONK。
图7A示出了根据本发明另一实施例的两相COT变换器700的示意图，其中，与图2所示相同的组件以相同的附图标记指示，并省略对其的详细说明，以免不必要地模糊了本发明的主旨。
与图2相比，根据本发明实施例的两相COT变换器700还包括参考电压控制电路213，其根据第一相和第二相的导通信号PWM1和PWM2控制参考电源111，调整针对开关201的参考电压VREF，以实现两相的均匀分布。
图7B示出了针对图4所示情况调节参考电压VRFF的操作。基于导通信号PWM1和PWM2生成指示信号PULSE，其在第一相和第二相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。例如，当第一相的开关101导通时，指示信号PULSE从低电平切换到高电平；当第二相的开关201导通时，指示信号PULSE从高电平切换到低电平。当由于第一相和第二相的参数不同导致第一相的持续时间比第二相短时，指示信号PULSE在一个周期内的平均电平Vavr小于(VH+VL)/2，此时降低用于第二相的参考电压VREF，从而延长第一相的持续时间，推后第二相的导通时间。
相反，当由于第一相和第二相的参数不同导致第一相的持续时间比第二相长时，指示信号PULSE在一个周期内的平均电平Vavr大于(VH+VL)/2，此时提高用于第二相的参考电压VREF，从而缩短第一相的持续时间，提前第二相的导通时间。以此方式，可以通过调节针对第二相的参考电压VREF，来实现两相的均匀分布。
用于第二相的参考电压在第1相的开关关断之后、第二相的开关导通之前改变。
扩展到N相(N≥2)的情况，以第一相为主相，参考电压控制电路分别将第一相的导通信号PWM1与第一相以外的每一相K(1＜K≤N)的导通信号PWMK进行比较，根据比较结果改变用于第K相的参考电压，以提前或推后第K相的导通时间，以实现N相的均匀分布。
具体而言，基于导通信号PWM1和PWMK生成指示信号PULSE，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。例如，当第一相的开关101导通时，指示信号PULSE从低电平切换到高电平；当第K相的开关K01导通时，指示信号PULSE从高电平切换到低电平。当由于第一相和第K相的参数不同导致第一相的持续时间比第K相短时，指示信号PULSE在一个周期内的平均电平Vavr小于(K-1)(VH+VL)/N，此时降低用于第K相的参考电压VREF，从而缩短第K相的持续时间。
相反，当由于第一相和第K相的参数不同导致第一相的持续时间比第K相长时，指示信号PULSE在一个周期内的平均电平Vavr大于(K-1)(VH+VL)/N，此时提高用于第K相的参考电压VREF，从而增加第K相的持续时间。
用于第K相的参考电压在第K-1相的开关关断之后、第K相的开关导通之前改变。
参考电压控制电路可以以模拟或数字方式实现，下面以用于两相COT变换器的参考电压控制电路213为例描述参考电压控制电路的具体实现方式。
图8A示出了根据本发明实施例的参考电压控制电路213的模拟实现方式。
如图8A所示，导通时间控制电路213包括指示信号生成器2131，基于导通信号PWM1和PWM2生成指示信号PULSE，其在第一相和第二相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。平均器2132计算指示信号PULSE在一个周期内的平均电平值。比较器2133将该平均电平值Vavr与高电平VH和低电平VL的平均值(VH+VL)/2比较，基于比较结果输出用于第二相的控制信号VCTRL2，以调节用于第二相的参考电压VREF。当Vavr小于(VH+VL)/2时，表明第一相的持续时间比第二相短，VCTRL2指示减小VREF。反之，当Vavr大于(VH+VL)/2时，表明第一相的持续时间比第二相长，VCTRL2指示增大VREF。
根据本发明的实施例，用于第二相的VCTRL2和用于第一相的控制信号VCTRL1(是一个固定值，例如0，表明不改变用于第一相的参考电压)耦合到选择器2137，选择器2137受选择信号SEL控制。选择控制电路2138接收导通信号PWM1和PWM2作为输入，并输出选择信号SEL，使得选择器2137在第一相的开关断开之后，第二相的开关导通之前输出控制信号VCTRL2，在第二相的开关断开之后，第一相的开关导通之前输出控制信号VCTRL1。
图8B示出了根据本发明实施例的参考电压控制电路213的数字实现方式。导通时间控制电路213包括指示信号生成器2131，基于导通信号PWM1和PWM2生成指示信号PULSE，其在第一相和第二相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。计数器2134和2135分别针对指示信号PULSE的高电平和低电平计数，并输出指示高电平持续时间的计数值T1和低电平持续时间的计数值T2。比较器2136比较T1和T2，基于比较结果输出控制信号VCTRL2，以调节用于第二相的参考电压VREF。当T1小于T2时，表明第一相的持续时间比第二相短，VCTRL2指示减小VREF。反之，当T1大于T2时，表明第一相的持续时间比第二相长，VCTRL2指示增大VRFF。
根据本发明的实施例，用于第二相的VCTRL2和用于第一相的控制信号VCTRL1(是一个固定值，例如0，表明不改变用于第一相的参考电压)耦合到选择器2137，选择器2137受选择信号SEL控制。选择控制电路2138接收导通信号PWM1和PWM2作为输入，并输出选择信号SEL，使得选择器2137在第一相的开关断开之后，第二相的开关导通之前输出控制信号VCTRL2，在第二相的开关断开之后，第一相的开关导通之前输出控制信号VCTRL1。
扩展到N相(N≥2)的情况，以第一相为主相，参考电压控制电路包括N个子电路，用于分别将第一相的导通信号PWM1与第一相以外的每一相K(1＜K≤N)的导通信号PWMK进行比较，根据比较结果输出用于第K相的参考电压的控制信号VCTRLK，增大或减小用于第K相的参考电压，从而提前或推后第K相的导通时间。
具体而言，对于模拟实现方式，针对除第一相以外的每一相K生成控制信号VCTRLK，如图8C所示。指示信号生成器K131基于导通信号PWM1和PWMK生成指示信号PULSE，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。平均器K132计算指示信号PULSE在一个周期内的平均电平值。比较器K133将该平均电平值Vavr与高电平VH和低电平VL的平均值(K-1)(VH+VL)/N比较，基于比较结果输出用于第K相的控制信号VCTRLK，以调节用于第K相的参考电压VREF。当Vavr小于(K-1)(VH+VL)/N时，表明第一相的持续时间比第K相短，VCTRLK指示减小用于第K相的VREF。反之，当Vavr大于(K-1)(VH+VL)/N时，表明第一相的持续时间比第K相长，VCTRLK指示增大用于第K相的VREF。
对于数字实现方式，针对除第一相以外的每一相K生成控制信号VCTRLK，如图8D所示。指示信号生成器K131基于导通信号PWM1和PWMK生成指示信号PULSE，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换。计数器K134和K135分别针对指示信号PULSE的高电平和低电平计数，并输出指示高电平持续时间的计数值T1和低电平持续时间的计数值TK。比较器2136比较T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基于比较结果输出控制信号VCTRLK，以调节用于第K相的参考电压VREF。当T1/(K-1)小于TK/(N-K+1)时，表明第一相的持续时间比第K相短，VCTRLK指示减小VREF。反之，当T1/(K-1)小于TK/(N-K+1)时，表明第一相的持续时间比第K相长，VCTRLK指示增大VREF。
如图8E所示，用于第一相以外的各相的控制信号VCTRL2……VCTRLN和用于第一相的控制信号VCTRL1(是一个固定值，例如0，表明不改变用于第一相的参考电压)耦合到选择器2139，选择器2139受选择信号SEL控制。选择控制电路2140接收导通信号PWM1……PWMN作为输入，并输出选择信号SEL，使得选择器2139在第K-1相的开关断开之后，第K相的开关导通之前输出控制信号VCTRLK，并且在第N相的开关断开之后，第1相的开关导通之前输出控制信号VCTRL1。
利用本发明的COT变换器基于已经产生的PWM1……PWMN产生相位控制信号。此相位控制信号反馈到导通计时电路或者参考电源VREF模块中，通过调整相应相的导通时间或者参考电压来调节该相的持续时间，达到使多相均匀分布的目的。
上面的描述仅用于说明本发明的实施方式，而并非要限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理的任何修改或局部替换，均应落入本发明的范围之内。

Claims (21)

1.一种N相变换器，N是大于或等于2的整数，包括用于每一相的开关，所述开关受相应的导通信号控制，其特征在于还包括：
控制电路，针对除第一相以外的每一相K，根据第一相和第K相的导通信号产生针对所述第K相的控制信号，用于调节所述变换器的电路参数，调整除第一相以外的第K相的导通时间，以实现各相相位的均匀分布，其中K是大于1且小于等于N的整数。
2.根据权利要求1所述的变换器，其中电路参数包括除第一相以外的每一相K的开关的导通时间，调节所述变换器的电路参数包括使每一相K与第一相的持续时间相等。
3.根据权利要求2所述的变换器，所述控制信号包括用于每一相K的导通时间控制信号，用于调节第K相的开关的导通时间。
4.根据权利要求1所述的变换器，所述控制电路包括N-1个导通时间控制电路，分别用于除第一相以外的每一相K，根据第一相和第K相的开关的导通信号产生用于第K相的导通时间控制信号。
5.根据权利要求4所述的变换器，其中所述导通时间控制电路包括：
指示信号生成器，基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；
平均器，计算指示信号在一个周期内的平均电平值Vavr；以及
比较器，将该平均电平值Vavr与值(K-1)(VH+VL)/N进行比较，基于比较结果输出用于第K相的导通时间控制信号。
6.根据权利要求4所述的变换器，其中所述导通时间控制电路包括：
指示信号生成器，基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；
第一计数器，针对指示信号在一个周期内的高电平计数并输出第一计数值T1；
第二计数器，针对指示信号在一个周期内的低电平计数并输出第二计数值TK；以及
比较器，对T1/(K-1)和TK/(N-K+1)进行比较，基于比较结果输出用于第K相的导通时间控制信号。
7.根据权利要求1所述的变换器，其中电路参数包括用于每一相的参考电压，调节所述变换器的电路参数包括使除第一相以外的每一相K与第一相的持续时间相等。
8.根据权利要求7所述的变换器，所述控制信号包括用于每一相K的参考电压控制信号，以调节用于第K相的参考电压。
9.根据权利要求1所述的变换器，所述控制电路包括N-1个子电路，分别用于除第一相以外的每一相K，根据第一相和第K相的开关的导通信号产生用于第K相的参考电压控制信号，以调节用于该第K相的参考电压。
10.根据权利要求8或9所述的变换器，用于第一相的参考电压控制信号为恒定值。
11.根据权利要求9所述的变换器，所述控制电路还包括：
选择器，接收用于第1到N相的参考电压控制信号作为输入，并输出所述控制信号；以及
选择控制电路，基于用于第1到N相的开关的导通信号，输出选择信号。
12.根据权利要求11所述的变换器，所述选择器基于所述选择信号在第K-1相的开关断开之后、第K相的开关导通之前输出用于第K相的控制信号，并且在第N相的开关断开之后、第1相的开关导通之前输出用于第1相的控制信号。
13.根据权利要求9所述的变换器，其中所述子电路包括：
指示信号生成器，基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；
平均器，计算指示信号在一个周期内的平均电平值Vavr；以及
比较器，将该平均电平值Vavr与值(K-1)(VH+VL)/N进行比较，基于比较结果输出用于第K相的参考电压控制信号。
14.根据权利要求9所述的变换器，其中所述子电路包括：
指示信号生成器，基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；
第一计数器，针对指示信号在一个周期内的高电平计数并输出第一计数值T1；
第二计数器，针对指示信号在一个周期内的低电平计数并输出第二计数值TK；以及
比较器，对T1/(K-1)和TK/(N-K+1)进行比较，基于比较结果输出用于第K相的参考电压控制信号。
15.一种用于N相变换器的方法，N是大于或等于2的整数，所述变换器包括用于每一相的开关，所述开关受相应的导通信号控制，其特征在于包括：
针对除第一相以外的每一相K，根据第一相和第K相的导通信号产生针对所述第K相的控制信号，用于调节所述变换器的电路参数，调整除第一相以外的第K相的导通时间，以实现各相相位的均匀分布，其中K是大于1且小于等于N的整数。
16.根据权利要求15所述的方法，其中电路参数包括除第一相以外的每一相K的开关的导通时间，调节所述变换器的电路参数包括使每一相K与第一相的持续时间相等，所述控制信号包括用于每一相K的导通时间控制信号，用于调节第K相的开关的导通时间，其中产生控制信号包括：
针对每一相K，根据第一相和第K相的开关的导通信号产生用于第K相的导通时间控制信号。
17.根据权利要求16所述的方法，其中产生用于第K相的导通时间控制信号包括：
基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；
计算指示信号在一个周期内的平均电平值Vavr；以及
将该平均电平值Vavr与值(K-1)(VH+VL)/N进行比较，基于比较结果输出用于第K相的导通时间控制信号。
18.根据权利要求16所述的方法，其中产生用于第K相的导通时间控制信号包括：
基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；
针对指示信号在一个周期内的高电平计数并输出第一计数值T1；
针对指示信号在一个周期内的低电平计数并输出第二计数值TK；以及
比较T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基于比较结果输出用于第K相的导通时间控制信号。
19.根据权利要求15所述的方法，其中电路参数包括用于除第一相以外的每一相K的参考电压，调节所述变换器的电路参数包括使每一相K与第一相的持续时间相等，其中产生控制信号包括：
分别针对每一相K，根据第一相和第K相的开关的导通信号产生用于第K相的参考电压控制信号，以调节用于该第K相的参考电压；
接收用于第1到N相的参考电压控制信号作为输入，并输出所述控制信号，其中用于第1相的控制信号是常数；以及
基于用于第1到N相的开关的导通信号，输出选择信号，使得在第K-1相的开关断开之后、第K相的开关导通之前输出用于第K相的控制信号，并且在第N相的开关断开之后、第1相的开关导通之前输出用于第1相的控制信号。
20.根据权利要求19所述的方法，其中产生用于第K相的参考电压控制信号包括：
基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；
计算指示信号在一个周期内的平均电平值Vavr；以及
将该平均电平值Vavr与值(K-1)(VH+VL)/N进行比较，基于比较结果输出用于第K相的参考电压控制信号。
21.根据权利要求19所述的方法，其中产生用于第K相的参考电压控制信号包括：
基于第一相和第K相的导通信号生成指示信号，其在第一相和第K相的开关轮流导通时在高电平VH和低电平VL之间切换；
针对指示信号在一个周期内的高电平计数并输出第一计数值T1；
针对指示信号在一个周期内的低电平计数并输出第二计数值TK；以及
比较T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基于比较结果输出用于第K相的参考电压控制信号。
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