CN104485816A - 一种交错并联式开关电源及其控制方法 - Google Patents

一种交错并联式开关电源及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种交错并联式开关电源及其控制方法，根据多路功率级电路的开关控制信号生成交流纹波信号，然后将交流纹波信号与输出电压反馈信号叠加，将叠加后的信号与基准电压信号进行比较后分频来获得各路功率级电路的导通信号，进行分频后的各路导通信号相位相差一定的相位角，可使得各路主开关管错相导通，本发明的并联交错式开关电源错相精确，响应快，效果好。

Description

一种交错并联式开关电源及其控制方法
技术领域
本发明涉及开关电源领域，更具体地说，涉及一种交错并联式开关电源及其控制方法。
背景技术
在开关电源中，为了提高电源的功率密度，减小输出电压纹波，电源主电路经常采用交错并联的方式。如图1所示为现有技术的并联交错式开关电源的一种实现方式，交错并联的两路Buck电路中的第一路主开关管Q1与第二路主开关管Q2错相180°导通，电感电流iL1和iL2的纹波相互抵消，使输出电流频率增加到原来的2倍，输出电流纹波大大减小，同时输出电压纹波也将大大减小，因此交错并联的两路Buck电路可以选用更小的输出电容，与传统的单相Buck电路相比，交错并联的两路Buck电路中每一路只承担一半的功率，使电源系统效率提高。现有技术中的交错并联式开关电源错相控制通常采用定频控制方式，如采用固定的错相时钟信号使两个主开关管错相导通，但其动态响应较差，补偿设计也较为繁琐。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种交错并联式开关电源及其控制方法，通过纹波生成电路生成频率是开关频率倍数的交流纹波信号，然后将交流纹波信号与输出电压反馈信号叠加，将叠加后的信号与基准电压信号进行比较后分频来获得各路功率级电路的导通信号，可实现精确的错相导通，响应快，效果好。
依据本发明的一种并联交错式开关电源，包括多路并联的功率级电路，所述开关电源包括有交错并联控制电路，用以产生多路开关控制信号控制各路功率级电路中的主开关管的导通和关断，其中，所述交错并联控制电路包括反馈电路、纹波生成电路、加法电路和比较电路，
所述反馈电路接收所述开关电源的输出端电压信号，以产生输出电压反馈信号；
所述纹波生成电路根据各路功率级电路中的主开关管的开关控制信号，以生成一交流纹波信号，并且，所述交流纹波信号的频率是开关频率的倍数，所述倍数与所述功率级电路的数量相一致；
所述加法电路将所述输出电压反馈信号和所述交流纹波信号相加，以生成叠加信号；
所述比较电路接收所述叠加信号和基准电压信号，进行比较后生成比较信号，所述比较信号经过分频电路进行分频，以产生多路导通信号来控制多路主开关管的导通，并且，所述多路导通信号相差预定的相位角。
进一步的，所述交错并联控制电路还包括均流电路、恒定导通时间计算电路和逻辑电路，
所述均流电路采样所述多路功率级电路中的电感电流信号，以据此产生均流信号；
所述恒定导通时间计算电路接收所述均流信号和多路导通信号，以产生多路断开信号来控制多路主开关管的断开；
所述逻辑电路接收所述多路导通信号和多路断开信号，在输出端输出多路开关控制信号以控制所述多路主开关管的通断。
进一步的，所述纹波生成电路还包括多路斩波电路、第一滤波电路、第二滤波电路和减法电路，
所述多路斩波电路与所述多路功率级电路一一对应，每路斩波电路的输入端接收电压源，每一路的开关控制信号对所述电压源进行斩波处理，以产生对应路的斩波信号，多路斩波电路产生多路斩波信号；
多路斩波信号经过所述第一滤波电路滤波处理后产生与所述功率级电路中的电感电流同相位的第一滤波信号；
所述第一滤波信号经过第二滤波电路滤波处理后产生较平滑的第二滤波信号；
所述减法电路接收所述第一滤波信号和第二滤波信号，经过差值运算后产生所述交流纹波信号。
优选的，所述第一滤波电路包括多个电阻和第一电容，
所述多个电阻中的每一个电阻的第一端分别连接至所述多路斩波电路的输出端，第二端均连接至所述第一电容的第一端；
所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端的电压作为所述第一滤波信号。
优选的，所述第二滤波电路包括滤波电阻和第二电容，
所述滤波电阻的第一端接收所述第一滤波信号，第二端和所述第二电容的第一端连接；
所述第二电容的第二端接地，所述第二电容的第一端的电压作为所述第二滤波信号。
优选的，所述基准电压信号由基准电路提供，所述基准电路为一恒定的电压源，以提供一恒定的电压信号。
优选的，所述基准电压信号由基准电路提供，所述基准电路包括斜率补偿电路、恒压源和加法电路，
所述斜率补偿电路包括并联连接的开关、电流源和补偿电容，所述开关的控制端接收所述比较电路输出的比较信号，通过所述开关的通断来控制所述电流源对所述补偿电容的充放电，以在补偿电容两端产生一斜率补偿信号；
所述加法电路接收所述斜率补偿信号和恒压源输出的恒压信号，进行加法运算后产生所述基准电压信号。
依据本发明的一种交错并联式开关电源的控制方法，所述交错并联式开关电源包括多路并联的功率级电路，所述控制方法用于控制各路功率级电路中的主开关管的导通和关断，包括以下步骤：
接收所述开关电源的输出端电压信号，以产生输出电压反馈信号；
接收电压源和各路功率级电路中的主开关管的开关控制信号，以生成一交流纹波信号，并且，所述交流纹波信号的频率是开关频率的倍数，所述倍数与所述功率级电路的数量相一致；
将所述输出电压反馈信号和所述交流纹波信号相加，以生成叠加信号；
接收所述叠加信号和基准电压信号，进行比较后生成比较信号，之后，将所述比较信号进行分频，以产生多路导通信号来控制多路主开关管的导通，并且，所述多路导通信号相差预定的相位角。
进一步的，还包括：
采样所述多路功率级电路中的电感电流信号，以据此产生均流信号；
接收所述均流信号和多路导通信号，以产生多路断开信号来控制多路主开关管的断开；
接收所述多路导通信号和多路断开信号，输出多路开关控制信号以控制所述多路主开关管的通断。
进一步的，所述交流纹波信号产生的步骤还包括：
接收电压源，每一路的开关控制信号对所述电压源进行斩波处理，以产生对应路的斩波信号，共获得多路斩波信号；
多路斩波信号经过第一滤波处理后产生与所述功率级电路中的电感电流同相位的第一滤波信号；
所述第一滤波信号经过第二滤波处理后产生较平滑的第二滤波信号；
接收所述第一滤波信号和第二滤波信号，经过差值运算后产生所述交流纹波信号。通过上述的交错并联式开关电源及其控制方法，纹波生成电路根据多路功率级电路的开关控制信号生成频率是开关频率倍数的交流纹波信号，然后将交流纹波信号与输出电压反馈信号叠加，将叠加后的信号与基准电压信号进行比较后分频来获得各路功率级电路的导通信号，进行分频后的各路导通信号相位相差一定的相位角，可使得各路主开关管错相导通，本发明的并联交错式开关电源错相精确，响应快，效果好。
附图说明
图1所示为现有技术的并联交错式开关电源的一种实现方式；
图2所示为依据本发明的并联交错式开关电源的电路框图；
图3所示为图2中纹波生成电路的一种具体实现方式；
图3A所示为依据图3的一种工作波形图；
图3B所示为依据图3的另一种工作波形图；
图4所示为图2中的基准电路的一种具体实现方式；
图4A所示为依据图4的一种工作波形图；
图5所示为依据本发明的并联交错式开关电源的控制方法的流程图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
参考图2所示为依据本发明的并联交错式开关电源的电路框图，在本发明实施例中，所述并联交错式开关电源包括两路并联的降压型功率级电路，但不限于此，所述开关电源包括交错并联控制电路100，交错并联控制电路100用以产生多路开关控制信号来控制各路功率级电路中的主开关管的导通和关断，其中，所述交错并联控制电路包括有反馈电路101、纹波生成电路102、加法电路103和比较电路104，所述反馈电路101接收所述开关电源的输出端电压信号，以产生输出电压反馈信号VFB；所述纹波生成电路102接收各路功率级电路中的主开关管的开关控制信号，如图2中的VQ1、VQ2，以据此生成一交流纹波信号VR，并且，交流纹波信号VR的频率是开关频率的倍数，所述倍数与所述功率级电路的数量相一致，例如，本实施例中所述功率级电路的数量为2，则交流纹波信号VR的频率是开关频率的2倍，需要说明的是，本实施例中，所述各路开关频率均相同；所述加法电路将所述输出电压反馈信号VFB和所述交流纹波信号VR相加，以生成叠加信号VS，这里的加法电路为模拟加法器。
然后，所述比较电路104接收所述叠加信号VS和基准电压信号Vref，如图1所示，本实施例中，所述比较电路104具体包括基准电路1041、比较器1042和二分频电路1043，所述基准电路1041用以产生所述基准电压信号Vref，所述比较器1042的正向输入端接收基准电压信号Vref，反向输入端接收所述叠加信号VS，进行比较后生成比较信号VCLK，所述二分频电路1043接收所述比较信号VCLK经过分频处理以产生两路导通信号VSET1和VSET2，导通信号VSET1和VSET2相差预定的相位角，在本实施例中，两者相差180°相位，导通信号VSET1和VSET2分别用以控制功率级电路中的主开关管如Q1和Q2的导通，这样就实现了多路主开关管的错相导通。
进一步的，在本实施例中，所述交错并联控制电路100还包括均流电路105、恒定导通时间计算电路106和逻辑电路107，所述均流电路105采样所述多路功率级电路中的电感电流信号，以据此产生均流信号；例如，在本实施例中，均流电路105比较两路电感电流的平均值，当平均值不相等时，增加或缩短第二路主开关管的导通时间，在多次调节第二路导通时间后最终使两路电流的平均值相等，所述均流电路可为现有技术中的合适的电路结构。所述恒定导通时间计算电路106接收所述均流信号和多路导通信号，以产生多路断开信号来控制多路主开关管的断开，例如，在本实施例中，所述恒定导通时间计算电路106根据上述导通信号VSET1和VSET2的触发沿开始计时，在到达预计的固定时间值时，产生断开信号，或者进一步的，根据上述导通信号VSET1和VSET2以及均流信号调节某一路的导通时间，使其在预设的时间值后，产生所述断开信号。所述逻辑电路107接收所述多路导通信号和多路断开信号，在输出端输出多路开关控制信号如VQ1和VQ2以控制所述多路主开关管的通断，这里所述逻辑电路可以为RS触发器等合适的电路结构。
在本发明技术方案中，为了能够实现根据多路开关管的精确错相导通，本发明中的交流纹波信号102为根据各路开关控制信号而生成，参考图3所示为图2中纹波生成电路的一种具体实现方式；所述纹波生成电路102进一步包括多路斩波电路、第一滤波电路、第二滤波电路和减法电路，这里，所述多路斩波电路与所述多路功率级电路一一对应，在本实施例中，所述多路斩波电路包括两路斩波电路，如图3所示，第一路斩波电路包括由开关S1和S2组成的斩波电路，所述第一斩波电路的输入端接收电压源Vref2，开关S1由主开关管Q1对应的开关控制信号VQ1控制其开关动作，开关S2由主开关管Q1对应的开关控制信号VQ1的非信号控制其开关动作；第二斩波电路包括由开关S3和S4组成的斩波电路，所述第二路斩波电路的输入端接收电压源Vref2，开关S3由主开关管Q2对应的开关控制信号VQ2控制其开关动作，开关S4由主开关管Q2对应的开关控制信号VQ2的非信号控制其开关动作。电压源Vref2经过第一斩波电路斩波后生成第一斩波信号VG1，所述第一斩波信号VG1与功率级电路中的LX1点的电压VLX1同相位；同理，电压源Vref2经过第一斩波电路斩波后生成与功率级电路中的LX2点的电压VLX2同相位的第二斩波信号VG2。
接着，所述第一斩波信号VG1和第二斩波信号VG2经过所述第一滤波电路滤波处理后产生与所述功率级电路中的电感电流同相位的第一滤波信号VR1；这里，所述第一滤波电路包括多个电阻和第一电容，如图3中的电阻R1和电阻R2，电阻R1的第一端连接至所述第一斩波电路的输出端，以接收所述第一斩波信号VG1，电阻R2的第一端连接至所述第二斩波电路的输出端，以接收所述第二斩波信号VG2，电阻R1和电阻R2的第二端均连接至所述第一电容C1的第一端；所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端的电压作为所述第一滤波信号VR1。这里，所述第一滤波信号为与电感电流同相位的三角波信号。
之后，所述第一滤波信号VR1经过第二滤波电路滤波处理后产生较平滑的第二滤波信号VR2；这里，所述第二滤波电路包括滤波电阻R3和第二电容C2，所述滤波电阻R3的第一端接收所述第一滤波信号VR1，第二端和所述第二电容C2的第一端连接；所述第二电容C2的第二端接地，所述第二电容C2的第一端的电压作为所述第二滤波信号VR2。
然后，所述减法电路接收所述第一滤波信号VR1和第二滤波信号VR2，经过差值运算后产生所述交流纹波信号VR，这里的减法电路为模拟减法器。
需要解释的是，当主开关管的占空比不同时，所产生的交流纹波信号的幅值是不相同的，参考图3A和图3B为图3的两种不同的工作波形图，当占空比小于0.5时，交流纹波信号VR的波形如图3A所示；当占空比大于0.5时，交流纹波信号VR的波形如图3B所示。需要注意的是，当占空比接近于0.5时，则交流纹波信号的波形非常小，系统不稳定，为了确保系统的稳定性，需在固定的恒定电压上叠加一个斜率补偿信号，以作为最终的基准电压信号Vref，例如，参考图4所示为图2中的基准电路的一种具体实现方式，所述基准电路包括斜率补偿电路、恒压源和加法电路，这里的加法电路为模拟加法器，所述斜率补偿电路包括并联的开关S5、电流源I4、补偿电容C3，所述开关S5的控制端接收所述比较电路输出的比较信号VCLK，所述开关S5的通断控制电流源I4对补偿电容C3的充放电，以在补偿电容两端产生一斜率补偿信号Vcomp；所述加法电路接收所述斜率补偿信号Vcomp和恒压源输出的恒压信号Vref1，进行加法运算后产生所述基准电压信号Vref，这里，所述斜率补偿信号Vcomp的频率为开关频率的2倍。此外，图4中的D触发器为本发明实施例中的二分频电路的一种实现方式。如图4A所示为图4所示的工作波形图，在主开关管Q1和Q2的开关占空比为0.5的情况下，交流纹波信号VR接近于直线，因此，叠加信号Vs也为直线，而基准电压信号Vref在斜率补偿信号的叠加作用下，成为如图4A所示的锯齿波信号，因此，两者经过比较器比较后，可获得比较信号VCLK，比较信号VCLK经二分频电路分频后获得错相的导通信号VSET1和VSET2。
通过上述的并联交错式开关电源，可根据电路本身的开关控制信号来获得交流纹波信号，然后据此产生错相的多路导通信号，本发明的并联交错控制方案错相精度好，响应快，效果好。
本发明还公开了一种交错并联式开关电源的控制方法，参考图5所示为依据本发明的并联交错式开关电源的控制方法的流程图，所述交错并联式开关电源包括多路并联的功率级电路，所述控制方法用于控制各路功率级电路中的主开关管的导通和关断，包括以下步骤：
S501：接收所述开关电源的输出端电压信号，以产生输出电压反馈信号；
S502：接收电压源和各路功率级电路中的主开关管的开关控制信号，以生成一交流纹波信号，并且，所述交流纹波信号的频率是开关频率的倍数，所述倍数与所述功率级电路的数量相一致；
S503：将所述输出电压反馈信号和所述交流纹波信号相加，以生成叠加信号；
S504：接收所述叠加信号和基准电压信号，进行比较后生成比较信号，之后，将所述比较信号进行分频，以产生多路导通信号来控制多路主开关管的导通，并且，所述多路导通信号相差预定的相位角。
进一步的，还包括：
采样所述多路功率级电路中的电感电流信号，以据此产生均流信号；
接收所述均流信号和多路导通信号，以产生多路断开信号来控制多路主开关管的断开；
接收所述多路导通信号和多路断开信号，输出多路开关控制信号以控制所述多路主开关管的通断。
所述交流纹波信号产生的步骤进一步包括：
接收电压源，每一路的开关控制信号对所述电压源进行斩波处理，以产生对应路的斩波信号，共获得多路斩波信号；
多路斩波信号经过第一滤波处理后产生与所述功率级电路中的电感电流同相位的第一滤波信号；
所述第一滤波信号经过第二滤波处理后产生较平滑的第二滤波信号；
接收所述第一滤波信号和第二滤波信号，经过差值运算后产生所述交流纹波信号。
以上对依据本发明的优选实施例的并联交错式开关电源及其控制方法进行了详尽描述，本领域普通技术人员据此可以推知其他技术或者结构以及电路布局、元件等均可应用于所述实施例。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种并联交错式开关电源，包括多路并联的功率级电路，其特征在于，所述开关电源包括有交错并联控制电路，用以产生多路开关控制信号控制各路功率级电路中的主开关管的导通和关断，其中，所述交错并联控制电路包括反馈电路、纹波生成电路、加法电路和比较电路，
所述反馈电路接收所述开关电源的输出端电压信号，以产生输出电压反馈信号；
所述纹波生成电路根据各路功率级电路中的主开关管的开关控制信号，以生成一交流纹波信号，并且，所述交流纹波信号的频率是开关频率的倍数，所述倍数与所述功率级电路的数量相一致；
所述加法电路将所述输出电压反馈信号和所述交流纹波信号相加，以生成叠加信号；
所述比较电路接收所述叠加信号和基准电压信号，进行比较后生成比较信号，所述比较信号经过分频处理以产生多路导通信号来控制多路主开关管的导通，并且，所述多路导通信号相差预定的相位角。
2.根据权利要求1所述开关电源，其特征在于，所述交错并联控制电路还包括均流电路、恒定导通时间计算电路和逻辑电路，
所述均流电路采样所述多路功率级电路中的电感电流信号，以据此产生均流信号；
所述恒定导通时间计算电路接收所述均流信号和多路导通信号，以产生多路断开信号来控制多路主开关管的断开；
所述逻辑电路接收所述多路导通信号和多路断开信号，在输出端输出多路开关控制信号以控制所述多路主开关管的通断。
3.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述纹波生成电路进一步包括多路斩波电路、第一滤波电路、第二滤波电路和减法电路，
所述多路斩波电路与所述多路功率级电路一一对应，每路斩波电路的输入端接收电压源，每一路的开关控制信号对所述电压源进行斩波处理，以产生对应路的斩波信号，多路斩波电路产生多路斩波信号；
多路斩波信号经过所述第一滤波电路滤波处理后产生与所述功率级电路中的电感电流同相位的第一滤波信号；
所述第一滤波信号经过第二滤波电路滤波处理后产生较平滑的第二滤波信号；
所述减法电路接收所述第一滤波信号和第二滤波信号，经过差值运算后产生所述交流纹波信号。
4.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，所述第一滤波电路包括多个电阻和第一电容，
所述多个电阻中的每一个电阻的第一端分别连接至所述多路斩波电路的输出端，第二端均连接至所述第一电容的第一端；
所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端的电压作为所述第一滤波信号。
5.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，所述第二滤波电路包括滤波电阻和第二电容，
所述滤波电阻的第一端接收所述第一滤波信号，第二端和所述第二电容的第一端连接；
所述第二电容的第二端接地，所述第二电容的第一端的电压作为所述第二滤波信号。
6.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述基准电压信号由基准电路提供，所述基准电路为一恒定的电压源，以提供一恒定的电压信号。
7.根据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，所述基准电压信号由基准电路提供，所述基准电路包括斜率补偿电路、恒压源和加法电路，
所述斜率补偿电路包括并联连接的开关、电流源和补偿电容，所述开关的控制端接收所述比较电路输出的比较信号，通过所述开关的通断来控制所述电流源对所述补偿电容的充放电，以在补偿电容两端产生一斜率补偿信号；
所述加法电路接收所述斜率补偿信号和恒压源输出的恒压信号，进行加法运算后产生所述基准电压信号。
8.一种交错并联式开关电源的控制方法，所述交错并联式开关电源包括多路并联的功率级电路，所述控制方法用于控制各路功率级电路中的主开关管的导通和关断，其特征在于，包括以下步骤：
接收所述开关电源的输出端电压信号，以产生输出电压反馈信号；
接收电压源和各路功率级电路中的主开关管的开关控制信号，以生成一交流纹波信号，并且，所述交流纹波信号的频率是开关频率的倍数，所述倍数与所述功率级电路的数量相一致；
将所述输出电压反馈信号和所述交流纹波信号相加，以生成叠加信号；
接收所述叠加信号和基准电压信号，进行比较后生成比较信号，之后，将所述比较信号进行分频，以产生多路导通信号来控制多路主开关管的导通，并且，所述多路导通信号相差预定的相位角。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，进一步包括：
采样所述多路功率级电路中的电感电流信号，以据此产生均流信号；
接收所述均流信号和多路导通信号，以产生多路断开信号来控制多路主开关管的断开；
接收所述多路导通信号和多路断开信号，输出多路开关控制信号以控制所述多路主开关管的通断。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述交流纹波信号产生的步骤进一步包括：
接收电压源，每一路的开关控制信号对所述电压源进行斩波处理，以产生对应路的斩波信号，共获得多路斩波信号；
多路斩波信号经过第一滤波处理后产生与所述功率级电路中的电感电流同相位的第一滤波信号；
所述第一滤波信号经过第二滤波处理后产生较平滑的第二滤波信号；
接收所述第一滤波信号和第二滤波信号，经过差值运算后产生所述交流纹波信号。
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104991108A (zh) * 2015-08-07 2015-10-21 中国航天科工集团第三研究院第八三五七研究所 开关电源输出电压采样电路
CN106059290A (zh) * 2016-08-02 2016-10-26 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
CN106257812A (zh) * 2016-08-17 2016-12-28 浙江大学 一种基于COT控制含均流功能两相Buck电路的电源管理芯片
CN106712511A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 超音频模式控制电路、开关变换器及其控制电路
CN107102183A (zh) * 2017-06-20 2017-08-29 海盐新跃电器有限公司 一种控制硬件检测波形输出的电路及其物理通断方法
CN107222102A (zh) * 2016-03-21 2017-09-29 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种开关控制电路及控制方法
CN108270355A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 比亚迪股份有限公司 开关型dcdc并联电路的控制方法及装置
CN108988616A (zh) * 2018-07-31 2018-12-11 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 纹波生成电路、控制电路及开关变换器
CN109004812A (zh) * 2018-07-03 2018-12-14 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 开关变换器及其控制电路和控制方法
CN109391148A (zh) * 2017-08-02 2019-02-26 江苏宏微科技股份有限公司 一种交错式斩波调压电源
CN109586565A (zh) * 2018-11-28 2019-04-05 成都芯源系统有限公司 Cot控制的多相直流变换器及控制电路和均流方法
CN110798943A (zh) * 2019-12-03 2020-02-14 珠海格力电器股份有限公司 实现相位交错的电流控制电路、方法及驱动系统
CN112701891A (zh) * 2019-10-23 2021-04-23 北京小米移动软件有限公司 电源供电方法、装置、电子设备及存储介质
CN114208011A (zh) * 2019-07-16 2022-03-18 微芯片技术股份有限公司 在连续导电模式下具有预偏置启动的基于校准的纹波注入的恒定导通时间降压转换器
CN114531026A (zh) * 2022-04-21 2022-05-24 深圳英集芯科技股份有限公司 多相降压变换电路、装置及设备
CN116436293A (zh) * 2023-06-07 2023-07-14 杰华特微电子股份有限公司 一种开关电源的混合控制电路、控制方法及开关电源

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104485816B (zh) * 2014-12-15 2017-05-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种交错并联式开关电源及其控制方法
CN107132404B (zh) * 2017-05-15 2019-11-05 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 检测方法、检测电路、控制器及开关电源
CN107329879B (zh) * 2017-07-05 2020-08-28 英业达科技有限公司 电压监控电路与电压监控方法
TWI696346B (zh) * 2017-07-21 2020-06-11 英業達股份有限公司 電壓監控電路與電壓監控方法
CN111864722A (zh) * 2019-04-25 2020-10-30 康普技术有限责任公司 均流控制电路、电源系统及均流控制方法
CN110768510B (zh) 2019-09-30 2022-09-20 上海矽力杰微电子技术有限公司 控制电路和方法以及功率变换器
US11264917B2 (en) 2019-12-12 2022-03-01 Kohler Co. Interleaved inverter
CN111431405B (zh) * 2020-04-13 2021-05-14 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 电压纹波控制电路及控制方法
US11196345B1 (en) * 2020-07-28 2021-12-07 Astec International Limited Interpolation control for balancing currents in interleaved power converters
CN113315394A (zh) * 2021-06-15 2021-08-27 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 控制电路及应用其的ac/dc电源

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101217255A (zh) * 2008-01-16 2008-07-09 艾默生网络能源有限公司 一种具有均流控制模块的pfc电路及其均流控制方法
CN102843039A (zh) * 2012-09-18 2012-12-26 英飞特电子（杭州）股份有限公司 一种控制电路及具有该控制电路的恒流源电路
CN103441659A (zh) * 2013-09-18 2013-12-11 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 应用于交错并联式开关电源的控制电路
CN103490630A (zh) * 2013-09-16 2014-01-01 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于交错并联式开关电源的控制电路及控制方法
CN103683869A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 开关电源控制电路、开关电源及其控制方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6495995B2 (en) * 2001-03-09 2002-12-17 Semtech Corporation Self-clocking multiphase power supply controller
US7019502B2 (en) * 2002-09-06 2006-03-28 Intersil America's Inc. Synchronization of multiphase synthetic ripple voltage regulator
US7023182B1 (en) * 2004-11-03 2006-04-04 Intersil Americas Inc. Activating a phase in a multiphase DC/DC converter without disturbing the output voltage
US7884588B2 (en) 2008-04-10 2011-02-08 Stmicroelectronics S.R.L. Control method and device for a system of interleaved converters using a designated master converter
JP5402268B2 (ja) 2008-10-16 2014-01-29 富士電機株式会社 インターリーブ制御電源装置、該電源装置の制御回路および制御方法
US8098505B1 (en) 2009-07-20 2012-01-17 Fairchild Semiconductor Corporation Phase management for interleaved power factor correction
US8405368B2 (en) * 2010-03-26 2013-03-26 Intersil Americas Inc. Multiple phase switching regulator with phase current sharing
US8629668B2 (en) * 2011-09-19 2014-01-14 Eta Semiconductor Inc. Multi-phase synthetic ripple power converter
US9577532B2 (en) * 2013-07-25 2017-02-21 Gazelle Semiconductor, Inc. Switching regulator circuits and methods
US9712059B2 (en) * 2013-09-30 2017-07-18 Texas Instruments Incorporated Directly amplified ripple tracking control scheme for multiphase DC-DC converter
KR102185283B1 (ko) * 2014-01-07 2020-12-01 삼성전자 주식회사 스위칭 레귤레이터
US10013007B2 (en) * 2014-04-01 2018-07-03 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Hybrid interleaving structure with adaptive phase locked loop for variable frequency controlled switching converter
US9419627B2 (en) * 2014-05-08 2016-08-16 Intersil Americas LLC Current synthesizer correction
CN104485816B (zh) * 2014-12-15 2017-05-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种交错并联式开关电源及其控制方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101217255A (zh) * 2008-01-16 2008-07-09 艾默生网络能源有限公司 一种具有均流控制模块的pfc电路及其均流控制方法
CN102843039A (zh) * 2012-09-18 2012-12-26 英飞特电子（杭州）股份有限公司 一种控制电路及具有该控制电路的恒流源电路
CN103490630A (zh) * 2013-09-16 2014-01-01 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于交错并联式开关电源的控制电路及控制方法
CN103441659A (zh) * 2013-09-18 2013-12-11 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 应用于交错并联式开关电源的控制电路
CN103683869A (zh) * 2013-12-26 2014-03-26 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 开关电源控制电路、开关电源及其控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
侯士江，周俊杰: "多相buck转换器的新型电压滞环控制研究", 《电子技术》 *

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104991108A (zh) * 2015-08-07 2015-10-21 中国航天科工集团第三研究院第八三五七研究所 开关电源输出电压采样电路
CN107222102B (zh) * 2016-03-21 2019-05-07 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种开关控制电路及控制方法
CN107222102A (zh) * 2016-03-21 2017-09-29 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种开关控制电路及控制方法
CN106059290A (zh) * 2016-08-02 2016-10-26 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
CN106257812A (zh) * 2016-08-17 2016-12-28 浙江大学 一种基于COT控制含均流功能两相Buck电路的电源管理芯片
CN106257812B (zh) * 2016-08-17 2018-05-22 浙江大学 一种基于COT控制含均流功能两相Buck电路的电源管理芯片
CN106712511A (zh) * 2016-12-30 2017-05-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 超音频模式控制电路、开关变换器及其控制电路
CN108270355A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 比亚迪股份有限公司 开关型dcdc并联电路的控制方法及装置
CN108270355B (zh) * 2016-12-30 2019-11-22 比亚迪股份有限公司 开关型dcdc并联电路的控制方法及装置
CN106712511B (zh) * 2016-12-30 2019-01-29 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 超音频模式控制电路、开关变换器及其控制电路
CN107102183A (zh) * 2017-06-20 2017-08-29 海盐新跃电器有限公司 一种控制硬件检测波形输出的电路及其物理通断方法
CN109391148A (zh) * 2017-08-02 2019-02-26 江苏宏微科技股份有限公司 一种交错式斩波调压电源
US10826380B2 (en) 2018-07-03 2020-11-03 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Switching converter, circuit and method for controlling the same
CN109004812A (zh) * 2018-07-03 2018-12-14 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 开关变换器及其控制电路和控制方法
CN109004812B (zh) * 2018-07-03 2020-09-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 开关变换器及其控制电路和控制方法
CN108988616B (zh) * 2018-07-31 2020-06-02 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 纹波生成电路、控制电路及开关变换器
CN108988616A (zh) * 2018-07-31 2018-12-11 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 纹波生成电路、控制电路及开关变换器
CN109586565A (zh) * 2018-11-28 2019-04-05 成都芯源系统有限公司 Cot控制的多相直流变换器及控制电路和均流方法
CN114208011A (zh) * 2019-07-16 2022-03-18 微芯片技术股份有限公司 在连续导电模式下具有预偏置启动的基于校准的纹波注入的恒定导通时间降压转换器
CN114208011B (zh) * 2019-07-16 2024-06-07 微芯片技术股份有限公司 在连续导电模式下具有预偏置启动的基于校准的纹波注入的恒定导通时间降压转换器
CN112701891A (zh) * 2019-10-23 2021-04-23 北京小米移动软件有限公司 电源供电方法、装置、电子设备及存储介质
CN110798943B (zh) * 2019-12-03 2023-08-15 珠海格力电器股份有限公司 实现相位交错的电流控制电路、方法及驱动系统
CN110798943A (zh) * 2019-12-03 2020-02-14 珠海格力电器股份有限公司 实现相位交错的电流控制电路、方法及驱动系统
CN114531026A (zh) * 2022-04-21 2022-05-24 深圳英集芯科技股份有限公司 多相降压变换电路、装置及设备
CN116436293A (zh) * 2023-06-07 2023-07-14 杰华特微电子股份有限公司 一种开关电源的混合控制电路、控制方法及开关电源
CN116436293B (zh) * 2023-06-07 2023-09-22 杰华特微电子股份有限公司 一种开关电源的混合控制电路、控制方法及开关电源

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US9755521B2 (en) 2017-09-05
CN104485816B (zh) 2017-05-24
US10020738B2 (en) 2018-07-10
US20170338741A1 (en) 2017-11-23
US20160172977A1 (en) 2016-06-16

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