CN107885269B - 使用不同的主-从电流共享模式的控制电路 - Google Patents

使用不同的主-从电流共享模式的控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用不同的主‑从电流共享模式的控制电路，从而以主‑从电流共享关系控制两个功率转换器。该控制电路用于检测动态负载状态的存在、基于电流共享校正功能以默认的主‑从电流共享模式控制两个功率转换器，以及响应于检测到存在动态负载状态而禁用电流共享校正功能，使得以修改的主‑从电流共享模式控制两个功率转换器，从而基本上防止两个功率转换器的输出电流之间的振荡。该控制电路可以是包括两个功率转换器的电源的一个或多个部件。还公开了其它示例性电源、控制电路和控制方法。

Description

使用不同的主-从电流共享模式的控制电路
技术领域
本发明涉及使用不同的主-从电流共享模式的控制电路。
背景技术
这部分提供与本发明相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
电源通常包括以主-从电流共享关系受控制的两个或更多个功率转换器。有时，主功率转换器向一个或多个从功率转换器提供参考信号。该参考信号被用于调整一个或多个从功率转换器的输出电流，使其紧密地匹配主功率转换器的输出电流。功率转换器有时具有匹配的电压环路响应和/或增加的电流-共享环路带宽，以在动态负载状态期间维持主/从角色。
发明内容
本部分提供对本发明的总体概述，而不是对本发明的全部范围或本发明的全部特征的全面公开。
概念1：一种用于供应调节的输出电压的电源，所述电源包括：
两个功率转换器，每个所述功率转换器包括输出端，所述两个功率转换器的所述输出端彼此并联联接，所述两个功率转换器能够以主-从电流共享关系进行控制；以及
联接到所述两个功率转换器的控制电路，所述控制电路用于检测联接到所述电源的负载的动态负载状态的存在、基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器、以及响应于检测到存在所述动态负载状态而禁用所述电流共享校正功能，使得以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止所述两个功率转换器的输出电流之间的振荡。
概念2：根据概念1所述的电源，其中，所述控制电路包括积分系数，所述电流共享校正功能部分地基于所述积分系数，且所述控制电路用于通过将所述积分系数变为等于0而禁用所述电流共享校正功能。
概念3：根据概念1至2中任一项所述的电源，其中，所述控制电路包括比例积分(PI)控制器，并且所述积分系数是所述PI控制器的一部分。
概念4：根据概念1至3中任一项所述的电源，其中，所述控制电路用于：检测所述动态负载状态是否已经减弱，以及响应于检测到所述动态负载状态已经减弱而启用所述电流共享校正功能，并基于所述电流共享校正功能以所述默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器。
概念5：根据概念1至4中任一项所述的电源，其中，所述控制电路用于多次检测动态负载状态的存在，并且当连续检测到的动态负载状态之间经过的时间段大于定义的时间段时，所述动态负载状态已经减弱。
概念6：根据概念1至5中任一项所述的电源，其中，所述定义的时间段基于所述两个功率转换器中作为从转换器而操作的一个功率转换器的动态频率阈值。
概念7：根据概念1至6中任一项所述的电源，其中，所述定义的时间段基于输出电流稳定时间。
概念8：根据概念1至7中任一项所述的电源，其中，所述控制电路用于检测所述两个功率转换器中的所述一个功率转换器的输出参数以检测所述动态负载状态的存在。
概念9：根据概念1至8中任一项所述的电源，其中，所述控制电路包括数字控制电路。
概念10：一种用于以主-从电流共享关系控制电源的两个功率转换器的控制电路，所述控制电路用于检测联接到所述电源的负载的动态负载状态的存在、基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器、以及响应于检测到存在所述动态负载状态而禁用所述电流共享校正功能，使得以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止所述两个功率转换器的输出电流之间的振荡。
概念11：根据概念10所述的控制电路，其中，所述控制电路包括积分系数，所述电流共享校正功能部分地基于所述积分系数，且所述控制电路用于通过将所述积分系数变为等于0而禁用所述电流共享校正功能。
概念12：根据概念10至11中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路用于检测所述两个功率转换器中的一个功率转换器的输出参数以检测所述动态负载状态的存在。
概念13：根据概念10至12中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路包括比例积分PI控制器，且所述积分系数是所述PI控制器的一部分。
概念14：根据概念10至13中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路用于：检测所述动态负载状态是否已经减弱，以及响应于检测到所述动态负载状态已经减弱而启用所述电流共享校正功能，并基于所述电流共享校正功能以所述默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器。
概念15：根据概念10至14中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路用于多次检测动态负载状态的存在，并且当连续检测到的动态负载状态之间经过的时间段大于定义的时间段时，所述动态负载状态已经减弱。
概念16：根据概念10至15中任一项所述的控制电路，其中，所述定义的时间段基于所述两个功率转换器中作为从转换器而操作的一个功率转换器的动态频率阈值。
概念17：根据概念10至16中任一项所述的控制电路，其中，所述定义的时间段基于输出电流稳定时间。
概念18：根据概念10至17中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路包括数字控制电路。
概念19：一种用于以主-从电流共享关系控制电源的两个功率转换器的方法，所述方法包括：
检测联接到所述电源的负载的动态负载状态的存在；
基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器；以及
响应于检测到存在所述动态负载状态而禁用所述电流共享校正功能，使得以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止所述两个功率转换器的输出电流之间的振荡。
概念20：根据概念19所述的方法，其中，禁用所述电流共享校正功能包括将积分系数变为等于0。
概念21：根据概念19至20中任一项所述的方法，还包括当所述动态负载状态已经减弱时启用所述电流共享校正功能。
概念22：根据概念19至21中任一项所述的方法，其中，检测所述动态负载状态的存在包括检测所述两个功率转换器中的一个功率转换器的输出参数以及将所述输出参数与定义的阈值进行比较。
概念23：一种用于供应调节的输出电压的电源，所述电源包括：
两个功率转换器，每个所述功率转换器包括输出端，所述两个功率转换器的所述输出端彼此并联联接，所述两个功率转换器能够以主-从电流共享关系进行控制；以及
联接到所述两个功率转换器的控制电路，所述控制电路包括比例积分PI控制器，所述控制电路用于检测联接到所述电源的负载的动态负载状态的存在，所述PI控制器用于基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器并响应于所述控制电路检测到存在所述动态负载状态而禁用所述电流共享校正功能，使得以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止所述两个功率转换器的输出电流之间的振荡。
概念24：根据概念23所述的电源，其中，所述PI控制器包括积分系数，所述电流共享校正功能部分地基于所述积分系数，且所述PI控制器用于通过将所述积分系数变为等于0而禁用所述电流共享校正功能。
概念25：根据概念23至24中任一项所述的电源，其中，所述控制电路用于检测所述动态负载状态是否已经减弱，其中，所述PI控制器用于：响应于所述控制电路检测到所述动态负载状态已经减弱而启用所述电流共享校正功能，并基于所述电流共享校正功能以所述默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器。
根据本发明的一个方面，一种用于提供调节的输出电压的电源包括两个功率转换器，以及联接到所述两个功率转换器的控制电路，每个所述功率转换器包括输出端，所述两个功率转换器的所述输出端彼此并联联接。可以以主-从电流共享关系来控制所述两个功率转换器。控制电路适于检测联接到电源的负载的动态负载状态的存在、基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器、以及响应于检测到存在所述动态负载状态而禁用电流共享校正功能，以便以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止在所述两个电流转换器的输出电流之间发生振荡。
根据本发明的另一方面，一种提供用于以主-从电流共享关系控制电源的两个功率转换器的控制电路。控制电流适于检测联接到电源的负载的动态负载状态的存在、基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器、以及响应于检测到存在所述动态负载状态而禁用电流共享校正功能，以便以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止在所述两个电流转换器的输出电流之间发生振荡。
根据本发明的又一方面，一种提供用于以主-从电流共享关系控制电源的两个功率转换器的方法。该方法包括检测联接到电源的负载的动态负载状态的存在、基于电流共享校正功能以默认主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器、以及响应于检测到存在所述动态负载状态而禁用电流共享校正功能，以便以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止所述两个功率转换器的输出电流之间发生振荡。
根据本发明的又一方面，一种用于供应调节的输出电压的电源包括两个功率转换器，以及联接到所述两个功率转换器的控制电路，每个所述功率转换器包括输出端，所述两个功率转换器的所述输出端彼此并联联接。可以以主-从电流共享关系来控制所述两个功率转换器。控制电路包括比例积分(proportional–integral，PI)控制器。控制电路适于检测联接到电源的负载的动态负载状态的存在。PI控制器适于基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，以及响应于控制电路检测到存在所述动态负载状态，而禁用电流共享校正功能，以便以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止所述两个功率转换器的输出电流之间发生振荡。
其它方面和适用区域将从本文中提供的描述变得显而易见。应当理解，本发明的各个方面可以单独地或与一个或多个其它方面组合来实现。还应当理解，本文中的描述和具体示例意图仅出于说明目的且不意图限制本发明的范围。
附图说明
本文中所描述的附图仅用于说明所选择的实施方式而非全部可能的实现方式，并不意图限制本发明的范围。
图1为根据本发明的一个示例性实施方式的表示主功率转换器和从功率转换器的输出的波形图，其中，主功率转换器具有比从功率转换器更高的电压环路增益。
图2为根据另一示例性实施方式的表示主功率转换器和从功率转换器的输出的波形图，其中，主功率转换器具有比从功率转换器更低的电压环路增益。
图3为根据又一示例性实施方式的表示两个功率转换器的输出的波形图，两个功率转换器经历的动态负载间隔比这两个功率转换器的电流稳定时间要长。
图4是根据另一示例性实施方式的表示两个功率转换器的输出的波形图，两个功率转换器经历的动态负载间隔比这两个功率转换器的电流稳定时间要短。
图5是表示图4的功率转换器的电流共享控制的输出的波形图。
图6是根据另一示例性实施方式的、包括可以以不同的主-从电流共享模式进行控制的两个功率转换器的电源的框图。
图7是根据又一示例性实施方式的、包括经历动态负载状态的两个功率转换器和用于禁用电流共享校正功能的两个控制电路的电源的框图。
图8是根据另一示例性实施方式的、包括经历动态负载状态的一个功率转换器和用于禁用电流共享校正功能的控制电路的电源的一部分的框图。
图9是根据又一示例性实施方式的、用于禁用电源中的电流共享校正功能的比例积分控制器(proportional–integral controller，PI控制器)的框图。
图10是根据另一示例性实施例的、用于在以默认主-从电流共享模式控制功率转换器和以修改的主-从电流共享模式控制功率转换器之间转换的过程的流程图。
图11是根据又一示例性实施方式的用于进入修改的主-从电流共享控制模式的过程的流程图。
图12是根据另一示例性实施方式的用于在使用计数器时进入修改的主-从电流共享控制模式的过程的流程图。
在附图的多个视图中，对应的附图标记指示对应的部分和/或特征。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。
提供了示例性实施方式，使得本发明将是透彻的且将向本领域的技术人员充分地传达范围。对大量的特定细节(诸如特定部件、设备和方法的示例)进行陈述，以提供对本发明的实施方式的透彻理解。对本领域的技术人员显而易见的是，不一定采用特定细节，示例性实施方式可以体现为许多不同的形式，并且示例性实施方式不应该被解释为限制本发明的范围。在一些示例性实施方式中，没有对公知的过程、公知的设备结构和公知的技术进行详细描述。
本文中所使用的术语仅出于描述具体示例性实施方式的目的而不旨在进行限制。如本文中所使用的，单数形式“一”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”是包含性的且因此指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合。本文中所描述的方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们以所讨论或说明的特定顺序来执行，除非特别指出了执行顺序。还应当理解的是，可以采用额外的或替选的步骤。
尽管在本文中可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受限于这些术语。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个元件、部件、区域、层或部分区分开。当诸如“第一”、“第二”的术语和其它数字术语在本文中使用时不暗示次序或顺序，除非上下文有明确地说明。因而，在不脱离示例性实施方式的教导的情况下，以下所讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。
为了便于说明，在本文中可以使用空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，来描述如图中所示的一个元件或特征与其它的一个或多个元件或特征的关系。除了图中示出的方位之外，空间相对术语可以旨在包括设备在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，则描述为在其它元件或特征的“下方”或“下面”的元件将被取向为在上述其它元件或特征的“上方”。因而，示例性的术语“下方”可以包括上方和下方两种方位。该设备可以被另外地取向(旋转90度或旋转到其它方位)且本文中所使用的空间相对描述符可以被相应地解释。
电源包括以主-从电流共享关系进行控制的功率转换器，该电源有时会在动态负载状态期间经历不想要的输出波动。例如，当负载在低负载和高负载之间转换(例如动态负载状态)时，功率转换器之间的主-从关系可以反转(例如翻转)，使得之前用作主功率转换器的功率转换器变成从功率转换器，之前用作从功率转换器的功率转换器变成主功率转换器。如下文进一步描述的，可以在一段时间内、持续地重复进行这样的角色互换。如本申请的发明人所认识到的，功率转换器之间的主-从角色互换可能导致转换器输出端处的不想要的状态。
在一些实施方式中，主-从角色互换可以由对每个功率转换器的电压环路响应的差异所导致。例如，图1和图2描述了以主-从电流共享关系受控制的两个功率转换器的输出电流和输出电压，其中，联接到功率转换器的负载在图1中从高负载转换为低负载，且在图2中从低负载转换为高负载。
参照图1，具有初始主功能的功率转换器的电压环路增益比具有初始从功能的功率转换器的电压环路增益更高。因此，初始从功率转换器对负载变化的响应时间比初始主功率转换器对负载变化的响应时间更长。这使得从功率转换器的输出电压106的过冲(overshoot)比主功率转换器的输出电压104的过冲更高。反过来，主功率转换器的输出电流100降低到低于从功率转换器的输出电流102。
如图1所示，由于提供最高输出电流的功率转换器通常用作主转换器，因此(提供更多电流的)从功率转换器和主功率转换器互换角色。换句话说，之前用作主功率转换器的功率转换器现在用作从功率转换器，之前用作从功率转换器的功率转换器现在用作主功率转换器。
如图1所示，功率转换器的角色互换可以是暂时的。例如，在用作主功率转换器的功率转换器提供的电流低于用作从功率转换器的功率转换器提供的电流之后，功率转换器可以再次互换角色。这样的角色互换可以持续一段时间直到输出电流稳定为止(例如电流共享控制稳定时间)。
在图2中，具有初始主功能的功率转换器的电压环路增益比具有初始从功能的功率转换器的电压环路增益更低。因此，初始主功率转换器对负载变化的响应时间比初始从功率转换器对负载变化的响应时间更长。这使得主功率转换器的输出电压204的下冲(undershoot)比从功率转换器的输出电压206的下冲更高。因此，如图2所示，从功率转换器的输出电流202增加到高于主功率转换器的输出电流200，且从功率转换器和主功率转换器暂时互换角色(如上文所说明的)直到输出电流稳定为止。
此外，动态负载状态的时长(例如动态负载间隔)也可以影响主-从角色互换。例如，图3示出了以主-从电流共享关系受控制的两个功率转换器的输出电流和输出电压，其中，动态负载间隔(例如约50毫秒)比转换器的电流共享控制稳定时间(例如约为40毫秒)更长。
当联接到功率转换器的负载在高负载和低负载之间转换(如图3所示)时，从功率转换器的输出电压306经历的过冲比主功率转换器的输出电压304经历的过冲更高；主功率转换器的输出电压304经历的下冲比从功率转换器的输出电压306经历的下冲更高。这导致主功率转换器的输出电流300反复降低到低于从功率转换器的输出电流302，如上文所示的，反之亦然。因此，图3所示的功率转换器几次暂时互换角色。然而，由于动态负载间隔(由区域310指示)比电流共享控制稳定时间(由区域312指示)要长，功率转换器的角色互换很快结束，而没有给转换器的输出带来任何问题。
图4示出以主-从电流共享关系受控制的两个功率转换器的输出电流和输出电压，其中，动态负载间隔(例如约5毫秒)比转换器的电流-共享控制稳定时间(例如约40毫秒)更短。当联接到功率转换器的负载在高负载和低负载之间转换时(如图4所示)，主功率转换器的输出电压和从功率转换器的输出电压与图3中所示的电压类似地作用，但由于不同的动态负载间隔而具有更高的频率。如上文所述，这导致主转换器的输出电流400反复降低至低于从转换器的输出电流402(反之亦然)，且功率转换器反复地互换角色。
如本申请的发明人所认识到的，当对于功率转换器的电压环路响应不同，且动态负载间隔比转换器的电流-共享控制稳定时间更短时(如图4所示)，功率转换器可经历基本上持续的主-从角色互换。
例如，当功率转换器中的一者用作从转换器，则该功率转换器的电流-共享控制的输出将增大，以增大该转换器的输出电流，使其匹配主转换器的输出电流。然而，在电流共享控制可以校正该转换器的输出电流之前，出现动态负载转换，导致上文所述的功率转换器之间的主-从角色互换。
当主-从角色互换时，之前的从转换器(现在的主转换器)中的电流-共享控制校正停止，而另一个功率转换器(现在的从转换器)中的电流-共享控制开始。因此，现在的从功率转换器(之前的主转换器)中的电流-共享控制的输出将增加以校正该功率转换器的输出电流。在持续的主-从角色互换中重复这一过程。如图5所示，随着该过程的重复，每个功率转换器的下一校正将被添加到该功率转换器的前一个校正，这导致每个电流共享控制的输出随时间增大。
如图4所示，该增大的电流-共享控制导致功率转换器的每一者的输出电压404和输出电压406增大(例如电压的逐渐增大)。这种增大将持续，直到电压饱和达到捕获范围(例如转换器可以锁定操作的频率范围)为止。在该捕获范围内的操作导致电流-共享回路的不稳定，且可能无法实现期望的电流共享。例如，如图4中所示，一旦输出电压稳定在捕获范围内，功率转换器之间的电流共享开始振荡。这种振荡可导致一个或两个转换器提供可以触发保护程序(诸如过载保护程序等)的高电流输出。
如本申请的发明人所认识到的，电源的控制电路可以实施一个或多个特征以防止在动态负载状态期间功率转换器的输出电压增加以及功率转换器的输出电流之间发生振荡。例如，图6示出了根据本发明的一个示例性实施方式的用于提供调整的输出电压的电源，该电源通过附图标记600指示。如图6中所示，电源600包括可以以主-从电流共享关系控制的两个功率转换器602和604，以及联接到这两个功率转换器602和604的控制电路610。功率转换器602和功率转换器604分别包括输出端606和输出端608，输出端606和输出端608彼此并联联接。控制电路610可以检测联接到电源600的负载(未示出)是否存在动态负载状态、基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制功率转换器602和功率转换器604、以及响应于检测到存在动态负载状态而禁用电流共享校正功能，以便以修改的主-从电流共享模式控制功率转换器602和功率转换器604，从而大体上防止功率转换器602和功率转换器604的输出电流之间的振荡。
如上文所述，通过禁用电流共享校正功能，将基本上防止功率转换器602和功率转换器604中的电流-共享控制的输出增加以及功率转换器的输出电压增加。因此，将基本上防止功率转换器602的输出电流和功率转换器604的输出电流之间的振荡。
如本文中所使用的，电流共享校正功能可以是控制电路610中的、用于控制功率转换器602和功率转换器604的硬件部件和/或软件部件。电流共享校正功能可以改变控制电路610中的电流共享控制回路的输出，该输出进而可以修改一个或两个功率转换器的输出。例如，电流共享校正功能可以包括误差放大器的校正功能(例如输出误差信号)、用于电流共享控制回路的计算算法中的校正功能等。如下文进一步所述，该功能可以利用控制电路中的部件编码和/或实现。
如上文所述，在禁用电流共享校正功能之后，防止功率转换器602和功率转换器604中的电流共享控制的输出增加。这可通过各种方式来实现。例如，可以通过将电流共享控制回路的输出改变(例如强制等)成保持静态、将控制电路610中的一个或多个部件、一个或多个系数等设置成等于定义值(例如0等)、暂停电流共享算法等，来禁用电流共享校正功能。在这样的示例中，可以强制控制电路610使之依赖于之前使用的、当负载为静态(例如不处于动态状态下)时控制回路的值。
例如，图7示出了包括两个功率转换器702、704以及用于控制功率转换器702、704的两个控制电路706、708的电源700。控制电路706和708的每一者包括用于将各自的转换器的输出电流与电流参考输入进行比较的电流共享比较器(CSHR EA)710a、710b，以及用于存储各自电流共享比较器710a和710b的前一个输出的控制部件712a、712b。如图7所示，功率转换器702被指定为主功率转换器，且功率转换器704被指定为从功率转换器。
在正常操作期间，控制电路706和控制电路708基于电流共享校正功能，以默认主-从电流共享模式控制功率转换器702和功率转换器704。例如，可以基于电流共享比较器710b的误差输出来控制从功率转换器704。该误差输出是功率转换器704的(例如经由电流检测器714检测到的)输出电流和从控制电流706经由电流共享总线(CSHR总线)提供的电流参考输入716的函数。通过这种方式，可以调整从功率转换器704的输出电流，以使其紧密地匹配主功率转换器702的输出电流。
在图7的示例中，控制电路706和控制电路708的每一者可以通过将电压阈值(Vth)与其功率转换器的输出电压进行比较，来检测动态负载状态。例如，控制电路706和控制电路708包括比较器718a和比较器718b，该比较器718a、718b将电压阈值(Vth)与输出电压进行比较并提供指示是否存在动态负载状态的信号。
如果存在动态负载状态(如方波720所示)，则如上文所述，控制电路708可以禁用其电流共享校正功能，使得可以以修改的主-从电流共享模式控制功率转换器702和功率转换器704。例如，如果检测到动态负载状态，则控制电路708可以使用由控制部件712b提供的电流共享比较器710的前一个值。
在这样的示例中，由比较器718b提供的信号控制开关722，使得控制部件712b的输出被用于控制功率转换器704(例如功率转换器704中的开关)，而不是电流共享比较器710b的输出。电流共享比较器710b的该前一个值可以与负载为静态时(例如，负载不在动态状态下时)的电流共享比较器710b的已知值相对应。因此，如上所说明，从大体上防止功率转换器702的输出电流与功率转换器704的输出电流之间的振荡。
功率转换器702和控制电路706所起的作用可以与电流转换器704以及控制电路708类似。
图8示出了包括功率转换器802和控制电路804的电源800的一部分。控制电路804可以与图7的控制电路708相似。尽管图中未示出，但电源800可以包括与功率转换器802并联联接的另一个功率转换器，且可选地包括与控制电路804通信的另一个控制电路。在这样的情况下，在输出总线(Vo bus)处合并功率转换器的输出，且如上文所述，可以经由电流共享总线(CSHR总线)在功率转换器之间共享电流参考输入。例如，可以利用有线接口和/或无线接口(例如使用射频(RF)通信等)共享电流参考输入。
如图8中所示，控制电路804包括控制部件806、联接到控制部件806的模式控制器808以及联接到模式控制器808的电流共享比较器810。控制部件806和电流共享比较器810与图7的控制部件712以及电流共享比较器710类似。例如，电流共享比较器810可以基于检测到的功率转换器802的输出电流与由另一个功率转换器提供的电流参考输入812之间的比较，提供误差输出(CSe)。控制部件806可以存储电流共享比较器810的前一个误差输出。
模式控制器808控制使用哪一个电流共享模式来控制功率转换器802。例如，在正常操作期间(例如，当不存在动态负载状态时)，模式控制器808基于误差输出(CSe)向加法器814提供输出(CSea_out)。加法器814将输出(CSea_out)添加至定义的参考电压(Vref)，并提供调整的参考电压(Vref_Adj)。之后，使用调整的参考电压(Vref_Adj)来确定用于控制功率转换器802中的一个或多个电源开关816的适当的误差电压。因此，基于来自电流共享比较器810(例如，电流共享校正功能)的误差输出(CSe)，以功率转换器802的默认主-从电流共享模式来控制该功率转换器802。
如上所说明，如果检测到动态负载状态，模式控制器808将基于电流共享比较器810的前一个输出提供输出(CSea_out)。可以通过将电压阈值(Vth)与功率转换器802的输出电压进行比较来检测动态负载状态。在图8的特定示例中，电压阈值(Vth)等于调整的参考电压(Vref_Adj)加上定义的参考电压(Vref)的百分比。例如，定义的参考电压Vref的百分比可以为大约1.5％、大约2％、大约4％和/或另一合适的百分比。
如上所说明，可以通过将控制电路中的一个或多个部件、一个或多个系数等设置成等于定义值，来禁用电流共享校正功能。例如，图9示出了可以通过将控制系数设置为0而用于禁用电流共享校正功能的控制电路900。
如上所说明，控制电路900可以控制处于主-从关系的功率转换器(未示出)。在图9的特定示例中，控制电路900包括比例积分控制器(PI控制器)。此外和/或替选地，如果需要，也可以使用其它适合的控制器。
如图9中所示，控制电路900包括两个求和部件902和904、比例控制器906和积分控制器908。比例控制器906和积分控制器908联接在求和部件902和求和部件904之间。在图9的特定示例中，积分控制器908可以被视为电流共享校正功能。比例控制器906、积分控制器908和/或控制电路900的其它部件可以作为模拟控制电路(例如使用一个或多个运算放大器、一个或多个电阻器、一个或多个电容器等)和/或数字控制电路(例如使用存储在存储器中的可编程指令)来实现。
控制电路900可以基于积分控制器908以默认的(例如正常的)、修改的主-从电流共享模式来控制功率转换器。然而，如上所说明，当检测到动态负载状态时，禁用积分控制器908，并以修改的主-从电流共享模式控制功率转换器。
通过将积分控制器908的积分系数改变(例如强制等)成等于0，禁用图9中的积分控制器908(例如电流共享校正功能)。如下文所说明，这导致积分控制器908的当前输出等于积分控制器908的前一个输出。例如，可以通过如下等式(1)计算积分控制器908的输出(i_share_int(n))：
i_share_int(n)＝(i_share_ki*i_error(n))+i_share_int(n-1) (1)
其中i_share_ki是积分控制器908的积分系数，i_error(n)是求和部件902的输出(例如电流-共享误差)，i_share_int(n-1)是积分控制器908的前一个输出。
如等式(1)中所示，积分控制器908的前一个输出与积分系数和电流-共享误差的乘积相加在一起。如果积分系数被设为0，则等式(1)可以简化为如下等式(2)：
i_share_int(n)＝i_share_int(n-1) (2)
因此，积分控制器908的当前输出等于积分控制器908的前一个输出。可以一直使用积分控制器908的该相同的前一个输出，直到另有指示。在这期间，积分控制器908的输出不更新。因此，禁用积分控制器908。
通过这样做，将控制电路900的电流-共享控制输出(i_share_control_out(n))限制为不会增加到高于用作主功率转换器的功率转换器的电流共享控制输出。反过来，这又冻结了用于控制从功率转换器的输出的误差电压。因此，如上所说明，从功率转换器的输出电压保持基本上恒定，并防止输出电压逐渐增大。
一旦动态负载状态减弱(如下文进一步说明)，积分系数可以回到它的原始值、新值等，而功率转换器可以以其正常的主-从电流共享模式操作。
此外，如图9中所示，控制电路900可以可选地包括仲裁器910。仲裁器910是一种偏移电压，该偏移电压提供用于区别从功率转换器和主功率转换器的固定值(例如预定义的值等)。仲裁器的值可以与从功率转换器的电流反馈(i_sense(n))相加，以防止从功率转换器的输出增加到足以触发主-从角色互换，如上所说明。
在一些示例中，可以在满足条件后启用(和/或重新启用)电流共享校正功能。例如，如果动态负载状态已经减弱，则可以启用(和/或重新启用)电流共享校正功能，且如上所说明，可以以默认的主-从电流共享模式(例如，正常的主-从电流共享模式)控制功率转换器。
可以通过各种技术检测动态负载状态是否已经减弱。例如，可以多次检测动态负载状态的存在。当两个连续检测到的动态负载状态之间经过的时间段大于定义的时间段时，可以认为动态负载状态减弱。
在这样的示例中，当接收到指示动态负载状态的第一信号时，可以启动计数器。如果接收到的下一信号也指示动态负载状态，可以将这两个信号之间经过的时间段与该定义的时间段比较。如果该经过的时间段大于该定义的时间段，则可以启用(和/或重新启用)电流共享校正功能，且可以以默认主-从电流共享模式控制功率转换器。在这种情况下，这例如可以指示这两个连续信号之间的动态负载间隔可能比转换器的电流-共享控制稳定时间更长(例如更长的时间段)。
当两个连续检测到的动态负载状态之间经过的时间段小于该定义的时间段时，可以保持禁用电流共享校正功能。这例如可以指示，动态负载间隔比转换器的电流-共享控制稳定时间更短(例如更短的时间段)。
可以在检测过程中重置计数器。例如，可以在接收到两个连续检测到的动态负载状态之后、一旦接收到不指示动态负载状态的信号时、自检测到第一动态负载状态开始经过一段时间之后等，重置计数器。
定义的时间段可以基于各种参数。例如，定义的时间段可以基于转换器之一(例如从转换器)的动态频率阈值。在这样的示例中，可以在(例如由产品说明书或用户说明书等提供的)动态频率范围内操作每个转换器。频率范围的最低的动态频率可被选择用于确定定义的时间段。例如，如果动态频率范围是1kHZ到10kHz，则最低动态频率是1kHz。该频率等同于1毫秒的时间段。因此，在这一特定示例中，定义的时间间隔可以为约1毫秒或更长。
在其它实施方式中，定义的时间段可以基于电流-共享控制稳定时间。例如，如果以主-从关系受控制的功率转换器是相同的(例如，由相同的制造商制造、包括相同的参数等)，则这些功率转换器的电流-共享控制稳定时间可以被用作定义的时间段。
图10示出了显示以默认的(例如正常的)主-从电流共享模式控制至少两个功率转换器和以修改的主-从电流共享模式控制至少两个功率转换器之间的转换的流程图1000的一个特定示例。如图所示，电流共享冻结标志(flag)(标记为b_dynamic_change_ishare_off)被初始设置为“假”，且计数器(标记为u16freezeconuter)被初始设置为0。
在开始该过程之后，流程图1000在框1002中初始确定电流共享冻结标志(b_dynamic_change_ishare_off)的状态。例如，如果b_dynamic_change_ishare_off(以下为“dynamic_change”)被设置成“假”，则如框1004中所示，功率转换器以正常的主-从电流共享模式运行。因此，如上所说明，基于电流共享校正功能控制功率转换器。然而，如果dynamic_change未被设置成“假”，则如框1010中所示，功率转换器以修改的主-从电流共享模式运行。在这样的示例中，如上所说明，禁用电流共享校正功能。
当功率转换器以正常的主-从电流共享模式运行时(框1004)，可以在框1006中检测动态负载状态的存在。例如，可以将功率转换器之一的输出电压(Vout)与Vout阈值进行比较来检测动态负载状态。如上所说明，Vout阈值例如可以基于调整的参考电压和/或设定的参考电压。
如果在框1006中没有检测到存在动态负载状态，则dynamic_change仍然设置为“假”，过程可以返回到“开始”。然而如果在框1006中检测到存在动态负载状态，则在框1008中将dynamic_change设置为“真”，且过程可以返回到“开始”。这时，功率转换器从以其正常的主-从电流共享模式运行转换到以其修改的主-从电流共享模式运行(框1010)。
当功率转换器以修改的主-从电流共享模式运行时(框1010)，在框1012中，启动计数器并使计数器增值(标记为u16freezecounter++)。接下来，可以在框1014中再次检测动态负载状态的存在。例如，可以将功率转换器的输出电压(Vout)与如上的同一Vout阈值或不同的Vout阈值进行比较，以检测是否仍然存在动态负载状态。
如果在框1014中没有检测到存在动态负载状态，则可以在框1016中检查计数器。例如，可以将计数器的值与阈值(例如固定值或可变值)进行比较。阈值例如可以基于动态状态的期望频率。在一些示例中，阈值可以设置为150(例如，150次计数、150秒等)。
当在框1014中检测到存在动态负载状态时，在框1018中将计数器重置为0。之后，如上所说明，该过程在框1016中继续检查计数器。
如果在框1016中检查计数器时，计数器的值小于阈值，则过程可以返回到“开始”。然而，如果在框1016中，计数器的值等于或大于阈值，则在框1020中，dynamic_change被设置为“假”，且在框1022中，计数器被重置为0。接着过程返回到“开始”。
图11示出了用于进入修改的主-从电流共享控制模式的流程图1100。例如，可以在流程图1000的过程进入图10中的框1010时，执行流程图1100中所示的过程。
如上所说明，在启动之后，在框1102中确定电流共享冻结标志(dynamic_change)的状态。如果dynamic_change被设置为指示无动态负载状态的“假”，则在框1104中启用(和/或重新启用)电流共享校正功能，且过程可以返回到“开始”。换句话说，实现图11的过程的控制电路的电流共享校正功能以正常的主-从电流共享模式控制功率转换器。例如，如图11所示，如上所说明，如果dynamic_change被设置为“假”，则积分控制器的积分系数被设置为它的正常值。
然而，如果dynamic_change的状态是指示存在动态负载状态的“真”(框1102)，则在框1106中禁用电流共享校正功能，且过程返回到“开始”。例如，如图11所示，如上所说明，通过将积分控制器的积分系数设置为0，禁用电流共享校正功能。
图12示出了用于进入修改的主-从电流共享控制模式的另一流程图1200。与图11的过程相似，可以在流程图1000的过程进入图10的框1010时执行图12的流程图1200中所示的过程。起初，图12的过程中所使用的计数器被设置为0，且保存的积分器值(后文进一步说明)被设置为0。
与在图11的流程图1100中一样，图12的流程图1200从在框1202中确定电流共享冻结标志(dynamic_change)的状态开始。如果在框1202中，dynamic_change的状态为“假”(指示无动态负载状态)，则在框1204中启用(和/或重新启用)电流共享校正功能，且以正常的(例如默认的)主-从电流共享模式控制功率转换器。例如，与图11的过程类似，在框1204中，如上所说明，积分控制器(例如图9中所示的积分控制器908)的积分系数可以被设置为它的正常值。
如上文所说明，图12所示的过程接着在框1206中使计数器的值增值，并在框1208中检查计数器的值。例如，在框1206中，当以其正常的主-从电流共享模式控制功率转换器时，可以持续地、周期性地等使计数器增值。在框1208中，然后，计数器的该增大的值可以与计数器阈值进行(例如周期性地等)比较。在一些示例中，计数器阈值可以被设置为3、4、6和/或与检测动态负载状态之前的特定时间量、周期数等对应的另一合适的值。
如果在框1208中，计数器的值小于计数器阈值，则在框1212中，计数器被重置为0，且过程返回到“开始”。然而，如果在框1208中，计数器的值等于或大于计数器阈值，则在框1210中保存当前积分器值。例如，积分器值可以是积分控制器的输出，诸如图9中所示的积分控制器908的输出(i_share_int(n))。在这样示例中，如果计数器的值等于或大于计数器阈值，则可以在存储器中保存积分控制器的输出。该当前积分器值可以取代起初保存的积分器值(0)。当不存在动态负载状态时，最新保存的积分器值可以表示积分控制器的输出。
在框1210中保存积分器值之后，在框1212中将计数器重置为0，且过程返回到“开始”。
然而，如果在框1202中dynamic_change的状态为“真”(指示存在动态负载状态)，则如框1214中所示，可以由实现图12的过程的控制电路使用所保存的积分器值。例如，控制电路的积分控制器的输出(如上所说明)可以被设置为框1214中的保存的积分器值。这将使积分控制器的输出强制等于动态负载状态之前的值。
例如，如果在框1202中dynamic_change的状态为“真”，且所保存的积分器值为0(例如最初保存的值)，则积分控制器的输出可以设置为0。在其它示例中，如果保存的积分器值不为0，则积分控制器的输出可以(至少暂时地)被设置为框1214中的该非0值。
随后，在框1216中，禁用电流共享校正功能(如上所说明)且过程可以返回到“开始”。例如，如上所说明，积分控制器的积分系数可以被设置为0，进而禁用电流共享校正功能。然而，如果在框1202中，dynamic_change的状态稍后为“假”，则在框1204中，积分系数可以设置回它的正常值，且积分控制器可以重新开始输出更新的值。这使得在框1204中重新启用电流共享校正功能，且再次以其正常的主-从电流共享模式控制功率转换器。
可以利用任何合适的控制电路(包括例如图6至图9的控制电路610、控制电路706、控制电路708、控制电路804以及控制电路900)来实现图10至图12的流程图1000、流程图1100和流程图1200中所示的过程。例如，可以通过图8的控制部件806来实现图10的流程图1000中所示的过程，且可以通过图8的模式控制器808来实现图11的流程图1100中所示的过程和/或图12的流程图1200中所示的过程。
本文所公开的控制电路可以包括模拟控制电路、数字控制电路(例如数字信号控制器(DSC)，数字信号处理器(DSP)等)或混合控制电路(例如数字控制单元和模拟电路)。因此，控制电路可以使用合适的软件配置和/或硬件配置。例如，控制电路可以执行存储在存储器中的计算机可执行指令，该存储器包括适于执行一个或多个指令(例如本文中所公开的一个或多个特征)等的逻辑电路等。此外，可以将整个控制电路或部分控制电路置于集成电路上，也可以不将控制电路中的任何部分置于集成电路上。在一些示例中，控制电路可以包括如图9中所示的PI控制器和/或另一合适的控制器，诸如比例积分微分控制器(Proportional-Integral_Derivative controller，PID控制器)。
本文所公开的电源可以是任何合适的电源。例如，电源中的任何一个可以是开关式电源(Switched Mode Power Supply，SMPS)。在这样的示例中，SMPS中的功率转换器包括一个或多个电源开关,以及用于产生脉冲宽度调制(Pulse Width Modulated，PWM)信号和/或脉冲频率调制(Pulse-frequency Modulated，FM)信号的可选的控制信号调制器(PWM/FREQ MOD)，如图8的功率转换器802中所示。
本文中所公开的功率转换器可以包括一个或多个具有任何合适的DC-DC开关转换器拓扑结构的电源电路，例如包括正向转换器、反激式转换器、降压转换器、升压转换器、桥式转换器(例如全桥式、半桥式等)等。
可以使用各种不同的与输出相关的参数检测本文中所公开的动态负载状态。例如，可以基于检测到的如图7和图8所示的功率转换器的输出电压来检测动态负载状态。在其它示例中，可以基于检测到的输出电流、误差电压(例如图8的误差电压Ve等)等来检测动态负载状态。
通过使用本文中所公开的一个或多个特征，防止了动态负载状态期间以主-从关系受控制的功率转换器的输出电压的逐渐增大。因此，可以在动态负载状态期间防止提供给负载的错误输出总线电压以及发生可能的过压故障。
此外，由于防止了输出电压逐渐增大，因此可以在动态负载状态期间防止功率转换器之间的输出电流振荡。因此，功率转换器可以在动态负载状态期间经历合适的电流共享。这确保了功率转换器之一不会被强制提供大部分负载，否则可导致功率转换器由于过载保护被关闭。
此外，本文所公开的特征可以在具有功率转换器的现有电源中实施，其中该功率转换器具有不同的电压环路响应。例如，本文中所公开的控制电路之一、包括控制电路之一的功率转换器等可以被添加到具有由不同制造商制造(因此可能具有不同的电压环路响应)的功率转换器的现有电源中，而无需担心输出电压逐渐增加和动态负载状态期间的输出电流振荡。
此外，有时会调整功率转换器的电流稳定时间，以减轻输出电压逐渐增大的状态。这可通过增加对于功率转换器的电流-共享环路带宽来实现。然而，这样做可能导致功率转换器的输出电压的不规律性。通过使用本文所公开的特征，不需要增加电流共享环路带宽来减轻动态负载状态期间输出电压逐渐增大的状态。因此，消除了动态负载状态期间由于增大的电流共享环路带宽而造成的输出电压的不规律性。
出于示例和描述的目的，已经提供了前述的实施方式的描述。这并不旨在穷举或限制本发明。特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在可适用时，可以互换并且可以在所选择的实施方式中使用，即使没有具体示出或描述。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多方式变化。这些变化不应当视为背离本发明，并且所有这些修改旨在被包括在本发明的范围内。

Claims (25)

1.一种用于供应调节的输出电压的电源，所述电源包括：
两个功率转换器，每个所述功率转换器包括输出端，所述两个功率转换器的所述输出端彼此并联联接，所述两个功率转换器能够以主-从电流共享关系进行控制；以及
联接到所述两个功率转换器的控制电路，所述控制电路用于检测联接到所述电源的负载的动态负载状态的存在、基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器、以及响应于检测到存在所述动态负载状态而禁用所述电流共享校正功能，使得以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止所述两个功率转换器的输出电流之间的振荡。
2.根据权利要求1所述的电源，其中，所述控制电路包括积分系数，所述电流共享校正功能部分地基于所述积分系数，且所述控制电路用于通过将所述积分系数变为等于0而禁用所述电流共享校正功能。
3.根据权利要求2所述的电源，其中，所述控制电路包括比例积分控制器，并且所述积分系数是所述比例积分控制器的一部分。
4.根据权利要求1所述的电源，其中，所述控制电路用于：检测所述动态负载状态是否已经减弱，以及响应于检测到所述动态负载状态已经减弱而启用所述电流共享校正功能，并基于所述电流共享校正功能以所述默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器。
5.根据权利要求4所述的电源，其中，所述控制电路用于多次检测动态负载状态的存在，并且当连续检测到的动态负载状态之间经过的时间段大于定义的时间段时，所述动态负载状态已经减弱。
6.根据权利要求5所述的电源，其中，所述定义的时间段基于所述两个功率转换器中作为从转换器而操作的一个功率转换器的动态频率阈值。
7.根据权利要求5所述的电源，其中，所述定义的时间段基于输出电流稳定时间。
8.根据权利要求1所述的电源，其中，所述控制电路包括数字控制电路。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电源，其中，所述控制电路用于检测所述两个功率转换器中的一个功率转换器的输出参数以检测所述动态负载状态的存在。
10.一种用于以主-从电流共享关系控制电源的两个功率转换器的控制电路，所述控制电路用于检测联接到所述电源的负载的动态负载状态的存在、基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器、以及响应于检测到存在所述动态负载状态而禁用所述电流共享校正功能，使得以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止所述两个功率转换器的输出电流之间的振荡。
11.根据权利要求10所述的控制电路，其中，所述控制电路包括积分系数，所述电流共享校正功能部分地基于所述积分系数，且所述控制电路用于通过将所述积分系数变为等于0而禁用所述电流共享校正功能。
12.根据权利要求11所述的控制电路，其中，所述控制电路包括比例积分控制器，且所述积分系数是所述比例积分控制器的一部分。
13.根据权利要求10所述的控制电路，其中，所述控制电路用于检测所述两个功率转换器中的一个功率转换器的输出参数以检测所述动态负载状态的存在。
14.根据权利要求10所述的控制电路，其中，所述控制电路用于：检测所述动态负载状态是否已经减弱，以及响应于检测到所述动态负载状态已经减弱而启用所述电流共享校正功能，并基于所述电流共享校正功能以所述默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器。
15.根据权利要求14所述的控制电路，其中，所述控制电路用于多次检测动态负载状态的存在，并且当连续检测到的动态负载状态之间经过的时间段大于定义的时间段时，所述动态负载状态已经减弱。
16.根据权利要求15所述的控制电路，其中，所述定义的时间段基于所述两个功率转换器中作为从转换器而操作的一个功率转换器的动态频率阈值。
17.根据权利要求15所述的控制电路，其中，所述定义的时间段基于输出电流稳定时间。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的控制电路，其中，所述控制电路包括数字控制电路。
19.一种用于以主-从电流共享关系控制电源的两个功率转换器的方法，所述方法包括：
检测联接到所述电源的负载的动态负载状态的存在；
基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器；以及
响应于检测到存在所述动态负载状态而禁用所述电流共享校正功能，使得以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止所述两个功率转换器的输出电流之间的振荡。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，禁用所述电流共享校正功能包括将积分系数变为等于0。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，检测所述动态负载状态的存在包括检测所述两个功率转换器中的一个功率转换器的输出参数以及将所述输出参数与定义的阈值进行比较。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，还包括当所述动态负载状态已经减弱时启用所述电流共享校正功能。
23.一种用于供应调节的输出电压的电源，所述电源包括：
两个功率转换器，每个所述功率转换器包括输出端，所述两个功率转换器的所述输出端彼此并联联接，所述两个功率转换器能够以主-从电流共享关系进行控制；以及
联接到所述两个功率转换器的控制电路，所述控制电路包括比例积分控制器，所述控制电路用于检测联接到所述电源的负载的动态负载状态的存在，所述比例积分控制器用于基于电流共享校正功能以默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器并响应于所述控制电路检测到存在所述动态负载状态而禁用所述电流共享校正功能，使得以修改的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器，从而基本上防止所述两个功率转换器的输出电流之间的振荡。
24.根据权利要求23所述的电源，其中，所述比例积分控制器包括积分系数，所述电流共享校正功能部分地基于所述积分系数，且所述比例积分控制器用于通过将所述积分系数变为等于0而禁用所述电流共享校正功能。
25.根据权利要求23或24所述的电源，其中，所述控制电路用于检测所述动态负载状态是否已经减弱，以及所述比例积分控制器用于：响应于所述控制电路检测到所述动态负载状态已经减弱而启用所述电流共享校正功能，并基于所述电流共享校正功能以所述默认的主-从电流共享模式控制所述两个功率转换器。
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