CN102931841A - 多相直流对直流电源转换器 - Google Patents

多相直流对直流电源转换器 Download PDF

Info

Publication number
CN102931841A
CN102931841A CN2012101989638A CN201210198963A CN102931841A CN 102931841 A CN102931841 A CN 102931841A CN 2012101989638 A CN2012101989638 A CN 2012101989638A CN 201210198963 A CN201210198963 A CN 201210198963A CN 102931841 A CN102931841 A CN 102931841A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
output
pulse width
signal
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012101989638A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102931841B (zh
Inventor
王汉邦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
UPI Semiconductor Corp
Original Assignee
UPI Semiconductor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by UPI Semiconductor Corp filed Critical UPI Semiconductor Corp
Publication of CN102931841A publication Critical patent/CN102931841A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102931841B publication Critical patent/CN102931841B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明提供一种多相直流对直流电源转换器,包括脉冲宽度调制控制器以及多个输出级电路。多个输出级电路用以将输入电压转换成输出电压。脉冲宽度调制控制器包括脉冲宽度调制产生模组、锯齿波产生器以及反馈电路。反馈电路依据输出电压与锯齿波信号输出一触发信号。脉冲宽度调制产生模组产生具有固定导通时间的脉冲宽度调制信号,并根据触发信号、输入电压以及输出电压调整其工作周期,以依序控制多相直流对直流电源转换器所有的相位通道。

Description

多相直流对直流电源转换器
技术领域
本发明是有关于一种多相直流对直流电源转换器,特别是有关于一种具有恒定导通时间(Constant ON Time,COT)的脉冲宽度调制控制器的多相直流对直流电源转换器。
背景技术
多相直流对直流电源转换器广泛使用于不同电子装置中。恒定导通时间稳压器是一种应用于电源转换器的技术。一般而言,当反馈电压小于参考电压时,恒定导通时间稳压器可以在一固定周期内导通一主要开关,以及恒定导通时间稳压器可调整主要开关的不导通周期,以便能提供稳定的输出电压。对传统恒定导通时间稳压器而言,配置平行于负载的具有高等效串联阻抗(equivalent series resistance,ESR)的输出电容是需要的,以便能提供稳定的输出电压。然而,对恒定导通时间稳压器而言,虽然高等效串联阻抗可以提供稳定的输出电压,可是却可能会导致输出纹波的增加,其将对恒定导通时间稳压器的输出电压以及功率转换效率造成负面影响。
习知的多相直流对直流电源转换器中的控制器IC会产生三角形状的信号共同给予所有的电流模式调整器。各个电流模式调整器会在三角形信号不同、可规划的点上将其周期初始化,用以尝试实现在不同通道之间必需的相位分离。三角形信号是一种类比信号,因而易受信号恶化以及杂讯干扰的影响。因此,根据不同通道实际的分离,习知方法会受到限制。其中一个通道的切换动作所产生的杂讯会使到达其他通道的三角形信号恶化。
发明内容
本发明提供一种多相直流对直流电源转换器,包括多个输出级电路、锯齿波产生器、反馈电路、脉冲宽度调制产生器、相位通道电流感测器以及相位通道选择器。多个输出级电路接收一输入电压,并提供一输出电压。锯齿波产生器用以产生一锯齿波信号,其中锯齿波信号是一具有固定的上升、下降斜率的讯号。反馈电路耦接锯齿波产生器、上述多个输出级电路的输出端,依据输出电压与锯齿波信号输出一触发信号。脉冲宽度调制产生器耦接反馈电路,并依据触发信号、输入电压及输出电压来产生一脉冲宽度调制信号。相位通道电流感测器耦接脉冲宽度调制产生器,且用以感测上述多个输出级电路的输出电流,以计算各上述输出级电路间的输出电流差,以输出多个误差电流讯号至脉冲宽度调制产生器,脉冲宽度调制产生器依据上述多个误差电流讯号调整上述脉冲宽度调制信号的工作周期。相位通道选择器耦接脉冲宽度调制产生器、相位通道电流感测器及上述多个输出级电路,以控制上述多个输出级电路的操作。
再者,本发明提供另一种多相直流对直流电源转换器,包括多个输出级电路以及脉冲宽度调制控制器。上述多个输出级电路用以将输入电压转换为输出电压。脉冲宽度调制控制器耦接上述输出级电路的输入端与输出端,用以输出一脉冲宽度调制信号,以依序控制上述多个输出级电路,而将输入电压转换为输出电压。脉冲宽度调制控制器包括一脉冲宽度调制产生模组、一锯齿波产生器以及一反馈电路。脉冲宽度调制产生模组耦接第一比较器的输出端以及误差放大器的输出端,用以产生具有一固定导通时间的脉冲宽度调制信号,依据触发信号、输入电压以及输出电压调整脉冲宽度调制信号的工作周期,并反应多相直流对直流电源转换器的负载的负载量而输出一感测电流。锯齿波产生器耦接第一比较器的负相输入端以及脉冲宽度调制产生模组,用以产生锯齿波信号,其中上述锯齿波信号是一具有固定的上升、下降斜率的讯号。反馈电路耦接锯齿波产生器、输出级电路的输出端与脉冲宽度调制产生模组,依据感测电流、输出电压与锯齿波信号输出触发信号。
再者,本发明提供另一种多相直流对直流电源转换器,包括多个输出级电路以及一脉冲宽度调制控制器。其中上述多个输出级电路用以将输入电压转换为输出电压。脉冲宽度调制控制器耦接上述输出级电路的输入端与输出端,用以输出一脉冲宽度调制信号,以依序控制上述多个输出级电路,而将输入电压转换为输出电压。脉冲宽度调制控制器包括一脉冲宽度调制产生模组以及一锯齿波产生器。脉冲宽度调制产生模组,用以产生具有一固定导通时间的脉冲宽度调制信号,依据触发信号、输入电压以及输出电压调整脉冲宽度调制信号的工作周期,并反应多相直流对直流电源转换器的负载的负载量而输出一感测电流。锯齿波产生器耦接脉冲宽度调制产生模组,用以产生锯齿波信号,其中上述锯齿波信号是一具有固定的上升、下降斜率的完整锯齿波。反馈电路耦接锯齿波产生器、输出级电路的输出端与脉冲宽度调制产生模组,依据感测电流、输出电压与锯齿波信号输出触发信号。
应了解的是,上述一般描述及以下具体实施方式仅是例示性及阐释性的,其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
图1绘示为本发明一实施例的多相直流对直流电源转换器100的示意图;
图2A绘示为本发明一实施例的锯齿波产生器200的示意图;
图2B绘示为图2A的锯齿波产生器200中信号的波形图;
图3~图6绘示为本发明其它实施例的多相直流对直流电源转换器的示意图。
其中,主要元件符号说明如下:
100、300、400、500、600:多相直流对直流电源转换器;
1021~102N:输出级电路;
104:脉冲宽度调制产生模组;
106:负载;
108:反馈电路;
1101~110N:控制单元;
120、320:脉冲宽度调制控制器;
130:锯齿波产生器;
140:脉冲宽度调制产生器;
150、310:补偿单元;
152、312、Rcomp、RESR、RRT、Rsense:电阻;
154、155、314、315、C1、C2、CON、COFF:电容;
160:误差放大器;
170:比较器;
180、330:相位通道电流感测器;
190:相位通道选择器;
210:放大器;
220、316:电流源;
GND:接地端;
IL1、I2A、I3A、I1~IN、Isense:电流;
IB1~IBN:误差电流讯号;
L1~LN:电感;
MU1~MUN、ML1~MLN、M2、M3:电晶体
P1、N1~NN:节点;
Nin:输入节点;
Nout:输出节点
SPWM:脉冲宽度调制信号;
SRAMP:锯齿波信号;
STR:触发信号;
VCOMP:补偿信号;
V3、Vsteady:电压;
VERR:误差信号;
VIN:输入电压;
VREF:参考电压;
VOUT:输出电压。
具体实施方式
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举出较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
图1绘示为根据本发明一实施例的多相直流对直流电源转换器100的示意图。多相直流对直流电源转换器100包括多个输出级电路1021~102N、脉冲宽度调制控制器120、电阻RESR、输出电容C1以及负载106,其中N是正整数。输出级电路1021~102N并联于输入节点Nin以及输出节点Nout之间,用以将输入节点Nin所接收的输入电压VIN转换成输出电压VOUT,并且透过输出节点Nout输出。脉冲宽度调制控制器120耦接输出级电路1021~102N的输入端与输出端(亦即输出节点Nout),其用以输出一脉冲宽度调制信号SPWM(其包括SPWM1~SPWMN,为便于说明,下文中的SPWM可代表为SPWM1~SPWMN中的任一),以依序控制输出级电路1021~102N将输入电压VIN转换成输出电压VOUT。此外,电阻RESR是输出电容C1的等效串联阻抗(equivalent seriesresistance,ESR),且其具有较低的阻抗值。从图1可以看出,具有较低等效串联阻抗的输出电容C1耦接在输出节点Nout以及接地端GND之间,而负载106则耦接在输出节点Nout以及接地端GND之间。
脉冲宽度调制控制器120包括锯齿波产生器130、脉冲宽度调制产生模组104以及反馈电路108。锯齿波产生器130耦接脉冲宽度调制产生模组104,锯齿波产生器130用以产生锯齿波信号SRAMP。反馈电路108耦接锯齿波产生器130、输出级电路1021~102N的输出端(亦即输出节点Nout)与脉冲宽度调制产生模组104。反馈电路108依据输出电压VOUT与上述锯齿波信号SRAMP输出上述触发信号STR
在本实施例中,反馈电路108包括补偿单元150、误差放大器160以及比较器170。误差放大器160的正相输入端与负相输入端分别接收参考电压VREF以及输出电压VOUT,并根据参考电压VREF与输出电压VOUT之间的电压差产生误差信号VERR。补偿单元150耦接在比较器170的正相输入端以及误差放大器160的输出端之间,补偿单元150用以对误差信号VERR进行补偿。
在补偿单元150完成对误差信号VERR的补偿之后,比较器170将误差信号与锯齿波产生器130所提供的锯齿波信号SRAMP进行比较,以产生触发信号STR。脉冲宽度调制产生模组104耦接比较器170的输出端,其用以产生具有固定导通时间的脉冲宽度调制信号SPWM1~SPWMN,并依据触发信号STR、输入电压VIN以及输出电压VOUT调整脉冲宽度调制信号SPWM1~SPWMN的工作周期。在本实施例中,补偿单元150包括电阻152以及电容154与电容155,其中电阻152与电容154串接在误差放大器160的输出端与接地端GND之间,电容155耦接在误差放大器160的输出端以及接地端GND之间。
值得注意的是,锯齿波产生器130会根据脉冲宽度调制信号SPWM1~SPWMN、输入电压VIN以及输出电压VOUT来产生锯齿波信号SRAMP。而在部分实施例中,锯齿波信号SRAMP亦可是一具有固定的上升、下降斜率的讯号,而不受脉冲宽度调制信号SPWM1~SPWMN、输入电压VIN以及输出电压VOUT影响。
进一步来说,脉冲宽度调制产生模组104可包括脉冲宽度调制产生器140、相位通道选择器190以及相位通道电流感测器180。相位通道选择器190耦接脉冲宽度调制产生器140,相位通道电流感测器180耦接相位通道选择器190与脉冲宽度调制产生器140,而脉冲宽度调制产生器140还耦接比较器170的输出端。脉冲宽度调制产生器140及相位通道选择器190根据触发信号STR、输入电压VIN以及输出电压VOUT产生脉冲宽度调制信号SPWM1~SPWMN,并将脉冲宽度调制信号SPWM1~SPWMN输出至对应的输出级电路1021~102N。相位通道电流感测器180则感测输出级电路1021~102N的输出电流,并计算各输出级电路1021~102N间的输出电流差,以输出误差电流讯号IB1~IBN至脉冲宽度调制产生器140。
在本实施例中,各个输出级电路是利用一个控制单元、两个电晶体以及一个电感来实施。如图1所示,多相直流对直流电源转换器100包括2N个电晶体MU1~MUN与ML1~MLN、N个电感L1~LN以及N个控制单元1101~110N。电晶体MU1~MUN分别耦接在输入节点Nin以及节点N1~NN之间,而电晶体ML1~MLN分别耦接在节点N1~NN以及接地端GND之间,电晶体MU1~MUN的闸极以及电晶体ML1~MLN的闸极分别耦接至控制单元1101~110N。另外,电感L1~LN分别耦接在节点N1~NN以及输出节点Nout之间。在此实施例中,电晶体MU1~MUN与电晶体ML1~MLN是N型电晶体,其可作为开关使用。在其他不同应用下,电晶体MU1~MUN与电晶体ML1~MLN亦可是P型电晶体或是同时使用P、N型电晶体。控制单元1101~110N接收由脉冲宽度调制控制器120所提供的脉冲宽度调制信号SPWM1~SPWMN,并根据脉冲宽度调制信号SPWM1~SPWMN来控制电晶体MU1~MUN以及电晶体ML1~MLN是否导通,以将输入电压VIN转换为输出电压VOUT。其中输出电压VOUT是经由输出节点Nout输出至负载106。
图2A是显示根据本发明一实施例所述的锯齿波产生器200的示意图。锯齿波产生器200包括放大器210、两开关SW1与SW2(在本实施例中其分别利用电晶体M2与M3来实施,然不以此为限)、电容COFF以及电流源220。放大器210正相输入端接收电压V3,放大器210的反相输入端耦接其输出端,其中电压V3是与输入电压VIN以及输出电压VOUT之间的电压差成比例,即V3=K3×K1×(VIN-VOUT),K3是常数。值得注意的是,电压V3与输入电压VIN以及输出电压VOUT之间的关系式仅是一示范性的实施例,其并非用以限定本发明。电压V3亦可是一固定电压值,而与输入电压VIN以及输出电压VOUT无关。
开关SW1耦接在放大器210的输出端以及锯齿波产生器200的输出端之间,其导通状态受控于脉冲宽度调制信号SPWM,而开关SW2耦接在电流源220以及锯齿波产生器200的输出端之间,其导通状态受控于信号SBPWM
图2B绘示为图2A的锯齿波产生器200中信号的波形图。同时参考图2A与图2B,锯齿波信号SRAMP表示节点P1上的电压。值得注意的是,图2B中的锯齿波信号SRAMP仅是一示范性的实施例,其并不以此为限。举例来说,锯齿波信号SRAMP亦可是一完整的锯齿波,而没有部分的波形被电压V3所截断的情形。在此实施例中,电流源220会从节点P1汲取电流I3A至接地端GND,以降低锯齿波信号SRAMP的电压位准,其中电流I3A正比于输入电压VIN。值得注意的是,电流源220正比于输入电压VIN仅是一示范性的实施例子,其并非用以限定本发明,I3A亦可是一固定电流值而与输入电压VIN无关。在部分实施例中,电流I3A的电流值可相同于图3A中脉冲宽度调制产生器300的电流I1A的电流值,例如I3A=K1×VIN/RRT。又或者是,电流I3A亦可与电流I1A成比例。因此,在周期Toff内,锯齿波信号SRAMP的电压变化dVRAMP可根据下列算式(13)而求得:
dV RAMP = I 3 C OFF dT
= K 1 × V IN R RT × C OFF T off
= K 1 × V IN R RT × C OFF × R RT C ON ( K 2 K 1 ) V IN - V OUT V IN
= K 2 ( C ON C OFF ) ( V IN - V OUT ) = V 3 - V steady - - - ( 1 )
,其中电压位准Vsteady表示图1中误差信号VERR的理想稳定位准。因此,藉由改写算式(1),则误差信号VERR的电压位准Vsteady可表示为下列算式(2):
V steady = V 3 - K 2 ( C ON C OFF ) ( V IN - V OUT )
= K 3 × K 1 ( V IN - V OUT ) - K 2 ( C ON C OFF ) ( V IN - V OUT )
= ( ( K 3 × K 1 ) - K 2 ( C ON C OFF ) ) ( V IN - V OUT ) - - - ( 2 ) .
藉由选用适当的常数K1、K2、K3以及电容CON与COFF,则可将误差信号VERR设计在直流操作电压位准,即理想稳定位准Vsteady
请再次参照图1,对多相直流对直流电源转换器100的反馈回路而言,其可根据误差信号VERR所决定的直流操作电压位准自动地微调误差信号VERR,以便对脉冲宽度调制信号SPWM的每个周期T决定出触发信号STR被触发时的时间周期。因此,可得到虚拟固定频率的脉冲宽度调制控制器。
图3绘示为本发明另一实施例的多相直流对直流电源转换器300的示意图。多相直流对直流电源转换器300应用于具有较小等效串联阻抗或零等效串联阻抗的输出电容C2。本实施例的多相直流对直流电源转换器300与图1的多相直流对直流电源转换器100的不同之处在于,脉冲宽度调制产生模组104还耦接至误差放大器160的输出端,脉冲宽度调制产生模组104还用以感测流经电感L1~LN的电流并反应于负载106的负载量而输出感测电流Isense至补偿单元310。亦即,多相直流对直流电源转换器300的相位通道电流感测器330将感测流经电感L1~LN的电流并反应于负载106的负载量而输出感测电流Isense至补偿单元310。另外在本实施例中,补偿单元310包括电阻312、电容314~315、电阻Rcomp以及电流源316。其中电阻Rcomp耦接在误差放大器160的输出端以及比较器170的正相输入端之间。电流源316耦接在比较器170的正相输入端与接地端GND之间。电阻312与电容314串接在误差放大器160的输出端与接地端GND之间,电容315耦接在误差放大器160的输出端以及接地端GND之间。
电流源316用以从电阻Rcomp汲取电流I2A至接地端GND。在部分实施例中,电流I2A是与感测电流Isense成正比,然并非用以限定本发明。例如在本实施例中,电流I2A的电流值是相同于感测电流Isense的电流值。电阻Rcomp上的跨压可根据感测电流Isense以及电阻Rcomp的电阻值而决定。补偿单元310接收误差信号VERR,并根据误差信号VERR以及电阻Rcomp的跨压来产生补偿信号VCOMP至比较器170,使得脉冲宽度调制控制器320的比较器170可将补偿信号VCOMP与锯齿波产生器130所提供的锯齿波信号SRAMP进行比较,以产生触发信号STR。补偿信号VCOMP包括来自于输出电压VOUT的反馈信号以及来自于流经电感L1~LN的电流的反馈信号,因此可避免谐波振荡并保证当输出电容C2具有较小等效串联阻抗时可提供稳定的输出电压VOUT。此外,藉由调整电阻Rcomp或是侦测感测电流Isense的增益,可调整电流回路成分的增益,以提高系统稳定度。
图4绘示为本发明另一实施例所述的多相直流对直流电源转换器400的示意图。相较于图3的多相直流对直流电源转换器300,多相直流对直流电源转换器400的相位通道电流感测器330耦接在电晶体MU1~MUN以及电晶体ML1~MLN之间的节点N1~NN,感测流经电晶体ML1~MLN的电流以产生感测电流Isense。相似地,相位通道电流感测器330所提供的感测电流Isense对应于负载106的负载量。
图5绘示为本发明另一实施例的多相直流对直流电源转换器500的示意图。相较于图3的多相直流对直流电源转换器300,多相直流对直流电源转换器500还包括电阻RSENSE1~RSENSEN,其分别耦接在电晶体ML1~MLN以及接地端GND之间。另外,多相直流对直流电源转换器500的相位通道电流感测器330在本实施例中耦接于电阻Rsense,感测流经电阻Rsense的电流以产生感测电流Isense。相似地,相位通道电流感测器330所提供的感测电流Isense是对应于负载106的负载量。
图6绘示为本发明另一实施例所述的多相直流对直流电源转换器600的示意图。在本实施例中,多相直流对直流电源转换器600的脉冲宽度调制产生模组104是耦接至比较器170的负相输出端。亦即脉冲宽度调制产生模组104中的相位通道电流感测器330耦接至比较器170的负相输入端。另外,补偿单元310中的电阻Rsense耦接在比较器170的负相输入端与电流源316之间。比较器170的正相输入端则耦接至误差放大器160的输出端。比较器170将误差信号VERR与补偿单元310所提供的补偿信号Vcomp进行比较,以产生触发信号STR
相位通道电流感测器330感测流经电感L1~LN的电流并产生感测电流Isense,其中感测电流Isense是对应于负载106的负载量。在部分实施例中,相位通道电流感测器330亦可感测流经电晶体ML1~MLN的电流以产生感测电流Isense。另外,在其他实施例中,多相直流对直流电源转换器600亦可包括如图5所示的电阻Rsensel~RsenseN,其分别耦接在电晶体ML1~MLN以及接地端GND之间,如此相位通道电流感测器330便可感测流经电阻Rsensel~RsenseN的电流以产生感测电流Isense
电流源316从电阻Rcomp汲取电流I2A至接地端GND。补偿单元310根据感测电流Isense、电阻Rcomp的跨压以及锯齿波信号SRAMP来产生补偿信号VCOMP至比较器170。相似地,补偿信号VCOMP包括来自于输出电压VOUT的反馈信号以及来自于流经电感L1~LN的电流的反馈信号,因此可避免谐波振荡并保证当输出电容C2具有较小等效串联阻抗时可提供稳定的输出电压VOUT。此外,藉由调整电阻Rcomp或是侦测感测电流Isense的增益,可调整电流回路成分的增益,以提高系统稳定度。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种多相直流对直流电源转换器,其特征是包括:
多个输出级电路,接收一输入电压,并提供一输出电压;
一锯齿波产生器,用以产生一锯齿波信号,其中上述锯齿波信号是一具有固定的上升、下降斜率的讯号;
一反馈电路,耦接上述锯齿波产生器、上述多个输出级电路的输出端,依据上述输出电压与上述锯齿波信号输出一触发信号;
一脉冲宽度调制产生器,耦接上述反馈电路,并依据上述触发信号、上述输入电压及上述输出电压来产生一脉冲宽度调制信号;
一相位通道电流感测器,耦接上述脉冲宽度调制产生器,且用以感测上述多个输出级电路的输出电流,以计算各上述输出级电路间的输出电流差,以输出多个误差电流讯号至上述脉冲宽度调制产生器,上述脉冲宽度调制产生器依据上述多个误差电流讯号调整上述脉冲宽度调制信号的工作周期;以及
一相位通道选择器,耦接上述脉冲宽度调制产生器、上述相位通道电流感测器及上述多个输出级电路,以控制上述多个输出级电路的操作。
2.根据权利要求1所述的多相直流对直流电源转换器,其特征是上述反馈电路包括:
一误差放大器,用以接收一参考电压与上述输出电压,并根据上述参考电压与上述输出电压之间的电压差产生一误差信号;以及
一比较器,其正输入端耦接上述误差放大器的输出端,用以将上述误差信号与上述锯齿波信号进行比较,以产生上述触发信号。
3.根据权利要求2所述的多相直流对直流电源转换器,其特征是上述反馈电路还包括:
一补偿单元,耦接在上述误差放大器的输出端与上述接地端之间,用以补偿上述误差信号。
4.一种多相直流对直流电源转换器,其特征是包括:
多个输出级电路,用以将一输入电压转换为一输出电压;以及
一脉冲宽度调制控制器,耦接上述多个输出级电路的输入端与输出端,依据上述输入电压、上述输出电压与一参考电压调整其输出的一脉冲宽度调制信号的脉冲宽度,以依序控制上述多个输出级电路,而将上述输入电压转换为上述输出电压,上述脉冲宽度调制控制器包括:
一脉冲宽度调制产生模组,用以产生具有一固定导通时间的上述脉冲宽度调制信号,依据一触发信号、上述输入电压以及上述输出电压调整上述脉冲宽度调制信号的工作周期,并反应上述多相直流对直流电源转换器的一负载的负载量而输出一感测电流;
一锯齿波产生器,耦接上述脉冲宽度调制产生模组,用以产生上述锯齿波信号,其中上述锯齿波信号是一具有固定的上升、下降斜率的讯号;以及
一反馈电路,耦接上述锯齿波产生器、上述多个输出级电路的输出端与上述脉冲宽度调制产生模组,依据上述感测电流、上述输出电压与上述锯齿波信号输出上述触发信号。
5.根据权利要求4所述的多相直流对直流电源转换器,其特征是上述反馈电路包括:
一误差放大器,用以接收上述参考电压以及上述输出电压,并根据上述参考电压以及上述输出电压之间的电压差产生一误差信号;
一比较器,用以比较一补偿信号与上述锯齿波信号,以产生上述触发信号;以及
一补偿单元,耦接于上述误差放大器的输出端以及上述比较器的正相输入端,用以根据上述误差信号以及上述感测电流产生上述补偿信号。
6.根据权利要求5所述的多相直流对直流电源转换器,其特征是上述补偿单元包括:
一电阻,耦接在上述误差放大器的输出端以及上述比较器正相输入端之间,上述补偿单元根据上述误差信号以及上述电阻上的跨压产生上述补偿信号。
7.根据权利要求4所述的多相直流对直流电源转换器,其特征是上述脉冲宽度调制产生模组包括:
一相位通道选择器;
一脉冲宽度调制产生器,耦接上述相位通道选择器,与上述相位通道选择器依据上述触发信号、上述输入电压以及上述输出电压产生上述脉冲宽度调制信号;以及
一相位通道电流感测器,耦接上述相位通道选择器与上述脉冲宽度调制产生器,感测上述多个输出级电路的输出电流,计算各上述输出级电路间的输出电流差,以输出多个误差电流讯号至上述脉冲宽度调制产生器,上述脉冲宽度调制产生器依据上述多个误差电流讯号调整上述脉冲宽度调制信号的工作周期,另外并反应上述多相直流对直流电源转换器的上述负载的负载量而输出上述感测电流。
8.一种多相直流对直流电源转换器,其特征是包括:
多个输出级电路,用以将一输入电压转换为一输出电压;以及
一脉冲宽度调制控制器,耦接上述多个输出级电路的输入端与输出端,依据上述输入电压、上述输出电压与一参考电压调整其输出的一脉冲宽度调制信号的脉冲宽度,以依序控制上述多个输出级电路,而将上述输入电压转换为上述输出电压,上述脉冲宽度调制控制器包括:
一脉冲宽度调制产生模组,用以产生具有一固定导通时间的上述脉冲宽度调制信号,依据一触发信号、上述输入电压以及上述输出电压调整上述脉冲宽度调制信号的工作周期,并反应上述多相直流对直流电源转换器的一负载的负载量而输出一感测电流;
一锯齿波产生器,耦接上述脉冲宽度调制产生模组,用以产生上述锯齿波信号,其中上述锯齿波信号是一具有固定的上升、下降斜率的完整锯齿波;以及
一反馈电路,耦接上述锯齿波产生器、上述多个输出级电路的输出端与上述脉冲宽度调制产生模组,依据上述感测电流、上述输出电压与上述锯齿波信号输出上述触发信号。
9.根据权利要求8所述的多相直流对直流电源转换器,其特征是上述反馈电路包括:
一误差放大器,用以接收上述参考电压以及上述输出电压,并根据上述参考电压以及上述输出电压之间的电压差产生一误差信号;
一比较器,其正相输入端耦接上述误差放大器的输出端,用以比较一补偿信号与上述误差信号,以产生上述触发信号;以及
一补偿单元,耦接上述比较器的负相输入端以及上述脉冲宽度调制产生模组,根据上述锯齿波信号以及上述感测电流产生上述补偿信号。
10.根据权利要求9所述的多相直流对直流电源转换器,其特征是上述补偿单元包括:
一电阻,耦接在上述相位通道电流感测器以及上述锯齿波产生器之间,其中上述补偿单元根据上述感测电流、上述锯齿波信号以及上述电阻的跨压产生上述补偿信号。
11.根据权利要求8所述的多相直流对直流电源转换器,其特征是上述脉冲宽度调制产生模组包括:
一相位通道选择器;
一脉冲宽度调制产生器,耦接上述相位通道选择器,与上述相位通道选择器依据上述触发信号、上述输入电压以及上述输出电压产生上述脉冲宽度调制信号;以及
一相位通道电流感测器,耦接上述相位通道选择器与上述脉冲宽度调制产生器,感测上述多个输出级电路的输出电流,计算各上述输出级电路间的输出电流差,以输出多个误差电流讯号至上述脉冲宽度调制产生器,上述脉冲宽度调制产生器依据上述多个误差电流讯号调整上述脉冲宽度调制信号的工作周期,另外并反应上述多相直流对直流电源转换器的上述负载的负载量而输出上述感测电流。
CN201210198963.8A 2011-08-12 2012-06-15 多相直流对直流电源转换器 Active CN102931841B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100128940A TWI429182B (zh) 2011-08-12 2011-08-12 多相直流對直流電源轉換器
TW100128940 2011-08-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102931841A true CN102931841A (zh) 2013-02-13
CN102931841B CN102931841B (zh) 2015-08-05

Family

ID=47646575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210198963.8A Active CN102931841B (zh) 2011-08-12 2012-06-15 多相直流对直流电源转换器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8816657B2 (zh)
CN (1) CN102931841B (zh)
TW (1) TWI429182B (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104009627A (zh) * 2013-02-22 2014-08-27 登丰微电子股份有限公司 多相转换控制器
CN104135151A (zh) * 2013-05-02 2014-11-05 登丰微电子股份有限公司 直流转直流转换控制器
CN104333219A (zh) * 2013-07-22 2015-02-04 力智电子股份有限公司 电源转换器的相位调整电路、电源转换器及其控制方法
CN105322794A (zh) * 2014-07-08 2016-02-10 凹凸电子(武汉)有限公司 一种直流-直流转换器及其控制器、控制方法
WO2016101536A1 (zh) * 2014-12-22 2016-06-30 中兴通讯股份有限公司 一种并联交错buck变换器及控制方法
CN105896980A (zh) * 2015-04-27 2016-08-24 成都芯源系统有限公司 恒定导通时间控制的直流-直流变换器以及多相电源
CN104167905B (zh) * 2013-05-16 2016-12-28 力智电子股份有限公司 用于电源转换器的时间产生器及时间信号产生方法
CN106575921A (zh) * 2014-06-23 2017-04-19 微芯片科技公司 用于减少多通道电源控制器中的主动串扰的电路和方法
CN107465404A (zh) * 2016-06-02 2017-12-12 三星电机株式会社 多相电源及对用于单比较器的锯齿波信号进行校准的方法
US9923467B2 (en) 2013-04-02 2018-03-20 Green Solution Technology Co., Ltd. Multiphase converting controller
CN108370222A (zh) * 2015-11-09 2018-08-03 Abb技术有限公司 电转换器和控制方法
CN108521212A (zh) * 2017-03-16 2018-09-11 成都芯源系统有限公司 双通道恒定导通时间开关电源及其控制方法
CN109557969A (zh) * 2017-09-27 2019-04-02 台湾积体电路制造股份有限公司 多相电压调节器及用于操作多相电压调节器的方法
CN111614251A (zh) * 2019-02-26 2020-09-01 茂达电子股份有限公司 多相直流对直流电源转换器及其驱动方法
US11336183B2 (en) 2017-09-27 2022-05-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multi-phase voltage regulator system

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5802638B2 (ja) * 2012-09-21 2015-10-28 株式会社東芝 昇降圧型電源回路
TWI470918B (zh) * 2012-12-17 2015-01-21 Upi Semiconductor Corp 直流對直流轉換器、時間產生電路及其操作方法
TWI483529B (zh) * 2012-12-24 2015-05-01 Upi Semiconductor Corp 多相直流對直流電源轉換器
TWI514728B (zh) * 2013-02-18 2015-12-21 Green Solution Tech Co Ltd 具電流平衡之多相電源轉換控制器
EP3063862A4 (en) * 2014-01-14 2016-12-28 Mediatek Inc VOLTAGE CONVERTER
KR102192590B1 (ko) * 2014-02-04 2020-12-18 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치 및 이의 구동 방법
US20160072393A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Murata Manufacturing Co., Ltd. Bidirectional current-sense circuit
US9806619B2 (en) * 2015-07-20 2017-10-31 Texas Instruments Incorporated Time-interleaved current feedback droop function for multiphase buck converters
CN106059290B (zh) * 2016-08-02 2019-01-15 成都芯源系统有限公司 多通道直流-直流变换器及控制电路和方法
WO2019046507A1 (en) * 2017-08-31 2019-03-07 Active-Semi (Bvi), Inc. MULTIPHASE CONVERTER SYSTEM AND CONTROL METHOD
CN108400708B (zh) * 2018-04-12 2024-01-23 上海健康医学院 一种应用于dc/dc输出的脉宽线性调压电路
WO2020183823A1 (ja) * 2019-03-14 2020-09-17 株式会社村田製作所 システム電源装置
EP3958453A4 (en) * 2019-04-18 2022-04-06 Huawei Technologies Co., Ltd. MULTIPHASE SIGNAL CONTROL CIRCUIT AND METHOD
US10924013B1 (en) * 2019-11-06 2021-02-16 Alpha And Omega Semiconductor (Cayman) Ltd. Voltage-controlled oscillator for current mode hysteretic modulator
US11283935B2 (en) * 2019-12-30 2022-03-22 Texas Instruments Incorporated Configurable circuit telemetry system
WO2021192378A1 (ja) * 2020-03-26 2021-09-30 株式会社村田製作所 マルチコンバータ電源システム
US11616442B2 (en) 2020-06-30 2023-03-28 Analog Devices International Unlimited Company Inductor current dependent pulse width modulator in a SIMO converter
US11973425B2 (en) * 2021-02-22 2024-04-30 Novatek Microelectronics Corp. Ramp generation in buck converters
CN113556035B (zh) * 2021-06-18 2022-12-30 华为技术有限公司 一种cot并联电路以及电源设备
CN114337273B (zh) * 2022-02-16 2024-05-03 晶艺半导体有限公司 具有斜坡补偿的控制电路及方法
CN116054543B (zh) * 2023-02-10 2024-01-26 武汉景捷半导体有限公司 一种多相降压转换器以及电流控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1808867A (zh) * 2005-01-19 2006-07-26 富士通株式会社 多相dc-dc变换器
CN101227141A (zh) * 2006-11-30 2008-07-23 三美电机株式会社 多相dc-dc变换器
US20100033154A1 (en) * 2008-08-07 2010-02-11 Chung-Sheng Cheng Current balance in a multi-phase power converter with constant on-time control
CN101741238A (zh) * 2008-11-05 2010-06-16 半导体元件工业有限责任公司 电流平衡电路及方法
US20110031948A1 (en) * 2009-08-05 2011-02-10 Min Chu Chien Dc-dc converter

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI273761B (en) * 2005-10-21 2007-02-11 Richtek Technology Corp Control circuit and method of DC-DC converter
US7339361B2 (en) * 2006-06-26 2008-03-04 Intersil Americas Inc. Multi-phase DC-DC converter using auxiliary resistor network to feed back multiple single-ended sensed currents to supervisory controller for balanced current-sharing among plural channels
JP4725641B2 (ja) * 2008-12-17 2011-07-13 日本テキサス・インスツルメンツ株式会社 昇降圧型スイッチングレギュレータ
US8232782B2 (en) * 2009-11-12 2012-07-31 Intersil Americas Inc. System and method for equalizing the small signal response of variable phase voltage regulators

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1808867A (zh) * 2005-01-19 2006-07-26 富士通株式会社 多相dc-dc变换器
CN101227141A (zh) * 2006-11-30 2008-07-23 三美电机株式会社 多相dc-dc变换器
US20100033154A1 (en) * 2008-08-07 2010-02-11 Chung-Sheng Cheng Current balance in a multi-phase power converter with constant on-time control
CN101741238A (zh) * 2008-11-05 2010-06-16 半导体元件工业有限责任公司 电流平衡电路及方法
US20110031948A1 (en) * 2009-08-05 2011-02-10 Min Chu Chien Dc-dc converter

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104009627A (zh) * 2013-02-22 2014-08-27 登丰微电子股份有限公司 多相转换控制器
CN104009627B (zh) * 2013-02-22 2017-07-21 登丰微电子股份有限公司 多相转换控制器
US9923467B2 (en) 2013-04-02 2018-03-20 Green Solution Technology Co., Ltd. Multiphase converting controller
CN104135151B (zh) * 2013-05-02 2016-12-28 登丰微电子股份有限公司 直流转直流转换控制器
CN104135151A (zh) * 2013-05-02 2014-11-05 登丰微电子股份有限公司 直流转直流转换控制器
CN104167905B (zh) * 2013-05-16 2016-12-28 力智电子股份有限公司 用于电源转换器的时间产生器及时间信号产生方法
CN104333219A (zh) * 2013-07-22 2015-02-04 力智电子股份有限公司 电源转换器的相位调整电路、电源转换器及其控制方法
CN106575921A (zh) * 2014-06-23 2017-04-19 微芯片科技公司 用于减少多通道电源控制器中的主动串扰的电路和方法
CN105322794A (zh) * 2014-07-08 2016-02-10 凹凸电子(武汉)有限公司 一种直流-直流转换器及其控制器、控制方法
CN105322794B (zh) * 2014-07-08 2018-04-13 凹凸电子(武汉)有限公司 一种直流‑直流转换器及其控制器、控制方法
WO2016101536A1 (zh) * 2014-12-22 2016-06-30 中兴通讯股份有限公司 一种并联交错buck变换器及控制方法
CN105896980A (zh) * 2015-04-27 2016-08-24 成都芯源系统有限公司 恒定导通时间控制的直流-直流变换器以及多相电源
CN108370222B (zh) * 2015-11-09 2020-09-25 Abb瑞士股份有限公司 电转换器和控制方法
CN108370222A (zh) * 2015-11-09 2018-08-03 Abb技术有限公司 电转换器和控制方法
CN107465404A (zh) * 2016-06-02 2017-12-12 三星电机株式会社 多相电源及对用于单比较器的锯齿波信号进行校准的方法
CN108521212B (zh) * 2017-03-16 2020-08-25 成都芯源系统有限公司 双通道恒定导通时间开关电源及其控制方法
CN108521212A (zh) * 2017-03-16 2018-09-11 成都芯源系统有限公司 双通道恒定导通时间开关电源及其控制方法
CN109557969A (zh) * 2017-09-27 2019-04-02 台湾积体电路制造股份有限公司 多相电压调节器及用于操作多相电压调节器的方法
US11336183B2 (en) 2017-09-27 2022-05-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multi-phase voltage regulator system
CN111614251A (zh) * 2019-02-26 2020-09-01 茂达电子股份有限公司 多相直流对直流电源转换器及其驱动方法
CN111614251B (zh) * 2019-02-26 2021-10-29 茂达电子股份有限公司 多相直流对直流电源转换器及其驱动方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102931841B (zh) 2015-08-05
TW201308857A (zh) 2013-02-16
TWI429182B (zh) 2014-03-01
US20130038312A1 (en) 2013-02-14
US8816657B2 (en) 2014-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102931841B (zh) 多相直流对直流电源转换器
US10673339B2 (en) Hysteretic control for transformer based power converters
US11381167B2 (en) Power converter with slope compensation
CN202889198U (zh) 一种开关式电源及其斜率补偿信号发生电路
CN103683908B (zh) 开关电源控制电路、开关电源及其控制方法
US8314598B2 (en) Control for regulator fast transient response and low EMI noise
US20090309567A1 (en) Monitoring and control of power converters
US8120340B2 (en) Control device for an interleaving power factor corrector
CN102255504B (zh) 一种开关控制电路及其方法
US11824443B2 (en) Single-inductor multiple-output DC-DC buck converter
US9712059B2 (en) Directly amplified ripple tracking control scheme for multiphase DC-DC converter
CN102594137A (zh) 用于控制开关式电源的系统和方法
CN103516203B (zh) 直流对直流控制器与其操作方法
US20160056702A1 (en) Mixed-mode power factor correction
KR20150133607A (ko) 직류-직류 변환기
CN104902648A (zh) 一种带有可控硅的led调光电路及调光方法
US20140340059A1 (en) Timing generator and timing signal generation method for power converter
CN203504410U (zh) 直流对直流转换器
US20240235371A1 (en) Boost-type converter and driving circuit for driving high-side switching transistor thereof
US20140340066A1 (en) Timing generator and timing signal generation method for power converter
US9143034B2 (en) DC-DC controller and multi-ramp signal operating method thereof
US8760134B2 (en) Simulating power supply inductor current
US20040164719A1 (en) Method of detecting switching power supply output current
Lu et al. Current programmed mode control of multi-level flying capacitor converter near zero-ripple current region
CN105305817A (zh) 切换式稳压器控制电路及稳定输出电气信号的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant