CN112467994A - 一种用于交错并联电路的自动热均衡控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于交错并联电路的自动热均衡控制装置及方法，该装置包括：温度均衡电路，用于基于与交错并联电路的各个电源电路所对应的温度信号成温度补偿信号，其中温度补偿信号用于补偿各个电源电路之间的温度差；以及控制环路，与温度均衡电路连接，用于基于各个电源电路的输出采样信号以及温度补偿信号生成驱动控制信号，驱动控制信号用于对控制各个电源电路的开关元件的控制信号发生器进行控制。

Description

一种用于交错并联电路的自动热均衡控制装置及方法

技术领域

本申请涉及大功率电源、充电模块、高频数字电源、电力电源以及车载电源技术领域，特别是涉及一种用于交错并联电路的自动热均衡控制装置及方法。

背景技术

随着数字电源的全面普及、电源技术日益成熟，电源产品设计以高效率、高功率密度以及高可靠性作为最重要的指标。特别是在电动汽车充电领域中，核心的充电模块发展趋于输出功率越来越大以及功率密度越来越高。在大功率输出以及高功率密度的电源电路设计中，交错并联技术得到了广泛的应用。

交错并联技术能大幅的减小磁性器件的单个体积，通过开关频率交错能大幅减小滤波器件的个数，例如母线滤波电容和输出滤波电容可减小一半以上。同时，交错开关发波能有效减小开关器件在固定开关频率点的开关噪声，大幅提高模块的电磁兼容性能。

但是，多路相同电路的交错并联，由于器件损耗、散热方式以及散热风道等多方面的差异，会导致每路电源电路出现不同程度的热应力不均衡。然而电源模块的寿命遵循于木桶效应，即受限于最短寿命器件的电源电路。当交错并联各路的器件出现较大的热不均衡时，器件温度较热的那路电源电路的器件寿命会急剧衰减，而器件温度较低的那路电源电路的器件寿命会显著提高，但是整个电源模块的寿命仍是急剧衰减的。

针对上述的现有技术中存在的由于电源模块的交错并联电路中各个电源电路的热不均衡，导致电源模块的寿命急剧衰减的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开提供了一种用于交错并联电路的自动热均衡控制装置及方法，以至少解决现有技术中存在的由于电源模块的交错并联电路中各个电源电路的热不均衡，导致电源模块的寿命急剧衰减的技术问题。

根据本公开的实施例，提供了一种用于交错并联电路的自动热均衡控制装置，包括：温度均衡电路，用于基于与交错并联电路的各个电源电路所对应的温度信号成温度补偿信号，其中温度补偿信号用于补偿各个电源电路之间的温度差；以及控制环路，与温度均衡电路连接，用于基于各个电源电路的输出采样信号以及温度补偿信号生成驱动控制信号，驱动控制信号用于对控制各个电源电路的开关元件的控制信号发生器进行控制。

根据本公开的实施例，还提供了一种交错并联电路的自动热均衡控制方法，包括：基于与交错并联电路的各个电源电路所对应的温度信号生成温度补偿信号，其中温度补偿信号用于补偿各个电源电路之间的温度差；以及基于各个电源电路的输出采样信号以及温度补偿信号生成驱动控制信号，驱动控制信号用于对控制各个电源电路的开关元件的控制信号发生器进行控制。

从而本公开实施例的控制装置和方法能够根据各个电源电路对应的温度调节各个电源电路的输出功率，从而使得各个电源电路的寿命损耗能够均衡。从而解决了现有技术中存在的电源模块的交错并联电路中各个电源电路的热不均衡，导致电源模块的寿命急剧衰减的技术问题。

从而通过采样各路交错并联主要散热器件温度，在交错并联控制环路计算中加入温度补偿计算环节，实现多路交错并联电路的热应力自动均衡。大幅提高交错并联模块的高温可靠性、以及模块的整机寿命。

此外自动热均衡策略，能显著改善交错并联由于器件差异和风道散热差异导致热应力风险，从而大幅增加交错并联电路的使用寿命。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的交错并联电路的的示意图；

图2是现有的对交错并联电路进行控制的控制设备的示意图；以及

图3是根据本公开实施例所述的用于交错并联电路的控制设备的示意图；以及

图4是根据本公开实施例所述的用于交错并联电路的控制设备的修改例的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1是根据本申请实施例所述的并联交错电路的示意图。参考图1所示，本实施例中的交错并联电路的电路方案是采用两路两电平移相全桥电路，并且将两路的输入和输出分别并联在一起。其中，交错并联电路包括：

输入直流正母线，该输入直流正母线用于接收正电压Vbus+；

输入直流负母线，该输入直流负母线用于接收负电压Vbus-；

输入母线电容Cin，该输入母线电容Cin连接于输入直流正母线和输入直流负母线之间；

与输入母线电容Cin并联的第一原边控制桥路，该第一原边控制桥路由原边开关管Q1~Q4组成；

与输入母线电容Cin并联的第二原边控制桥路，该第二原边控制桥路由原边开关管Q5~Q8组成；

由第一原边谐振电容Cr1、第一原边谐振电感Lr1以及第一主变压器T1构成的第一变压器电路，与第一原边控制桥路连接；

由第二原边谐振电容Cr2、第二原边谐振电感Lr2以及第二主变压器T2构成的第二变压器电路，与第二原边控制桥路连接；

第一副边全桥整流电路，与第一变压器电路连接，由二极管D1~D4组成；

第一输出滤波电感Lf1，与第一副边全桥整流电路连接；

第二副边全桥整流电路，与第二变压器电路连接，由二极管D5~D8组成；

第二输出滤波电感Lf2，与第二副边全桥整流电路连接；

输出滤波电容Cout；以及

输出等效负载Rout。

其中，第一原边控制桥路、第一变压器电路、第一副边全桥整流电路以及第一输出滤波电感Lf1构成第一电源电路。第二原边控制桥路、第二变压器电路、第二副边全桥整流电路以及第二输出滤波电感Lf1构成第二电源电路。其中第一电源电路和第二电源电路并联设置。即第一电源电路和第二电源电路的输入端均与输入直流正母线和输入直流负母线连接；并且第一电源电路和第二电源电路的输出端均与输出滤波电容Cout以及输出等效负载Rout连接。

图2示出了现有的用于并联交错电路的控制装置的示意图。参考图2所示，该控制装置针对图1中所示的交错并联的移相全桥控制方案，采样电压环和电流环双环竞争的控制模式。

具体地，该控制装置包括电压环控制电路和电流环控制电路。电压环控制，通过实时采样输出电压Vo_samp，将预先设定的参考电压Vref减去采样输出电压值Vo_samp，得到输出电压差值V_Err。将输出电压差值V_Err作为输入量加入PI环路补偿器中进行，得到电压环的输出结果V_Piout。

其中，PI环路补偿器在s域的传递函数如下所示：G(s)=Kv*（s+a）/s（1），其中Kv为环路增益，s=ωj（ω为角频率，j为虚数符号），a为对应零点的频率。

其中，由于两路电源电路的输出并联，输出电压采样相同，所以两路的电压环控制结果经过限幅后完全一样。因此采用同一个电压环控制电路。

电流环控制电路包括分别与第一电源电路和第二电源电路对应的第一电流环控制电路和第二电流环控制电路。第一电流环控制电路和第二电流环控制电路通过两个分流电阻器Ir1和Ir2分别采样两路输出电流Ia_samp和Ib_samp。

其中，为了满足两路输出电流的均流设计，将总输出电流的设定值Iref的二分之一（即Iref/2）分别作为两路电流环路的参考电流，将两路的参考电流分别与两路的电流采样值求差值，然后得到两路输出电流差信号Ia_Err和Ib_Err。然后，将两路的输出电流差值作为输入量分别加入电流环PI环路补偿器中（此处电流环PI环路补偿器在s域的传递函数参考传递函数（1），具体环路增益Kv和零点的位置a可根据实际项目去设计调整），并且两路输出结果经过限幅后，得到两路电流环的输出结果分别为Ia_Piout和Ib_Piout。

最后将每路的电压环输出结果和电流环输出结果经行比较，取小值作为该路最终的控制发波值。将计算发波值赋值给PWM发波控制器，从而控制每路电源电路的开关管的驱动发波。

但是，正如背景技术中所述的，交错并联电路采用多路相同电路的交错并联，由于器件损耗、散热方式以及散热风道等多方面的差异，会导致每路电源电路出现不同程度的热应力不均衡。然而电源模块的寿命遵循于木桶效应，即受限于最短寿命器件的电源电路。当交错并联各路的器件出现较大的热不均衡时，器件温度较热的那路电源电路的器件寿命会急剧衰减，而器件温度较低的那路电源电路的器件寿命会显著提高，但是整个电源模块的寿命仍是急剧衰减的。

针对上述技术问题，参考图3所示，本实施例提出了一种用于并联交错电路的自动热均衡控制装置。参考图3所示，该控制装置包括：温度均衡电路（即图3中虚线框以内的部分电路）和控制环路（即图3中虚线框以外的部分电路）。

其中温度均衡电路用于基于与交错并联电路的各个电源电路所对应的温度信号Ta和Tb生成温度补偿信号V_Temp和I_Temp，其中温度补偿信号V_Temp和I_Temp用于补偿各个电源电路之间的温度差。并且控制环路与温度均衡电路连接，用于基于各个电源电路的输出采样信号Vo_samp、Ia_samp和Ib_samp以及温度补偿信号V_Temp和I_Temp生成驱动控制信号Piout_a和Piout_b，驱动控制信号Piout_a和Piout_b用于对各个电源电路的开关元件的控制信号发生器（例如图3中所示的PWM发波电路）进行控制。

从而通过这种方式，本实施例的控制装置，首先通过温度均衡电路采集与各个电源电路所对应的温度信号Ta和Tb，其中温度信号Ta和Tb例如可以用于指示各电源电路中主开关器件MOS管的温度。然后，控制装置通过温度均衡电路根据温度信号Ta和Tb生成用于补偿各个电源电路之间的温度差的温度补偿信号V_Temp和I_Temp。从而控制装置中的控制环路可以根据该温度补偿信号V_Temp和I_Temp以及各个电源电路的输出采样信号生成驱动控制信号Piout_a和Piout_b。例如，该驱动控制信号可以是用于控制图3中所示出的PWM发波电路的控制信号，从而用于控制PWM发波电路的所发出的PWM信号的占空比。

从而，本实施例的控制装置根据从各个电源电路采集的温度信号对用于驱动各个电源电路的开关元件的控制信号发生器进行控制。例如，对于温度较高的电源电路，所生成的驱动控制信号例如可以使得PWM发波电路生成占空比较低的驱动信号，从而使得该电源电路输出较小的功率；而对于温度较低的电源电路，所生成的驱动控制信号例如可以使得PWM发波电路生成占空比较高的驱动信号，从而使得该电源电路输出较大的功率。

通过这种方式，本实施例的控制装置能够根据各个电源电路对应的温度调节各个电源电路的输出功率，从而使得各个电源电路的寿命损耗能够均衡。从而解决了现有技术中存在的电源模块的交错并联电路中各个电源电路的热不均衡，导致电源模块的寿命急剧衰减的技术问题。

可选地，温度均衡电路包括：电压补偿信号生成电路，用于基于与各个电源电路所对应的温度信号Ta和Tb之间的温度差生成温度-电压补偿信号V_Temp，其中温度-电压补偿信号V_Temp用于结合各个电源电路的输出电压对控制信号发生器进行控制；以及电流补偿信号生成电路，用于基于温度-电压补偿信号V_Temp生成相应的温度-电流补偿信号I_Temp，其中温度-电流补偿信号I_Temp用于结合各个电源电路的输出电流对控制信号发生器进行控制。

具体地参考图3所示，温度均衡电路包括电压补偿信号生成电路和电流补偿信号生成电路。其中该电压补偿信号生成电路接收温度信号Ta和Tb，并且生成用于指示Ta与Tb的差值的温度差信号ErrTemp，然后基于该温度差信号ErrTemp生成温度-电压补偿信号V_Temp。并且，电流补偿信号生成电路进一步基于该温度-电压补偿信号V_Temp生成温度-电流补偿信号I_Temp。

从而，该温度均衡电路可以为基于各个电源电路的输出电压对交错并联电路进行控制的控制环路提供补偿信号V_Temp，同时还可以为基于各个电源电路的输出电流对交错并联电路进行控制的控制环路提供补偿信号I_Temp。从而能够更加准确地对交错并联电路进行控制。并且本实施例通过检测交错并联每路的主器件温度，经过自动热均衡算法，计算出电压环的热均衡补偿量V_Temp以及电流环的热均衡补偿量I_Temp。将热均衡补偿量加入电压环和电流环的环路计算中，通过控制交错并联每路的输出电流或者输出电压，从而控制交错并联每路的传输功率，实现每路热应力的自动均衡。

可选地，电压补偿信号生成电路包括：温度差电路，用于接收温度信号Ta和Tb，并生成用于指示温度信号Ta和Tb之间的差值的温度差信号ErrTemp：以及第一PI环路补偿器，用于对温度差信号ErrTemp进行PI环路补偿，生成温度-电压补偿信号V_Temp。并且，电流补偿信号生成电路用于基于预设的比例参数Ki，根据温度-电压补偿信号V_Temp生成温度-电流补偿信号I_Temp。

从而，电压补偿信号生成电路首先基于与各个电源电路所对应的温度信号Ta和Tb生成温度差信号ErrTemp。然后，温度差补偿电路通过PI环路补偿器（即第一PI环路补偿器）对该温度差信号ErrTemp进行PI环路补偿，生成温度-电压补偿信号V_Temp。由于PI环路补偿器包含比例环节和积分环节，因此比例环路能让输出立即响应输入信号的变化，并且积分环节能消除控制的稳态误差。

其中，温度差信号ErrTemp按照以下公式确定：

ErrTemp=Ta-Tb。

第一PI环路补偿器在s域的传递函数参考传递函数（1），具体环路增益Kv和零点的位置a可根据实际项目去设计调整。

并且，电压补偿信号生成电路还通过电流补偿信号生成电路基于预设的比例参数Ki以及温度-电压补偿信号V_Temp生成温度-电流补偿信号I_Temp。其中温度-电流补偿信号I_Temp与温度-电压补偿信号V_Temp之间的关系例如可以如下式所示：

I_Temp=V_Temp/Ki。

可选地，参考图3所示，控制环路包括：电压环控制电路、电流环控制电路驱动控制信号发生器。其中

电压环控制电路用于基于各个电源电路的输出电压Vo_samp以及温度补偿信号中的温度-电压补偿信号V_Temp，生成与各个电源电路对应的电压环控制信号Va_PIout、Vb_PIout；

电流环控制电路用于基于各个电源电路的输出电流Ia_samp、Ib_samp以及温度补偿信号中的温度-电流补偿信号I_Temp，生成与各个电源电路对应的电流环控制信号Ia_PIout和Ib_PIout；以及

驱动控制信号发生器与电压环控制电路和电流环控制电路连接，用于基于与各个电源电路对应的电压环控制信号Va_PIout和Vb_PIout和电流环控制信号Ia_PIout和Ib_PIout，生成与各个电源电路对应的驱动控制信号Piout_a和Piout_b。

从而，根据本实施例的控制装置，可以基于各个电源电路的输出电压Vo_samp以及输出电流Ia_samp和Ib_samp产生与各个电源电路对应的驱动控制信号Piout_a和Piout_b。从而可以基于各个电源电路的输出电压和输出电流进行综合考量生成驱动控制信号Piout_a和Piout_b。因此能够更加精确地对交错并联电路进行控制。

此外，优选地，驱动控制信号发生器例如可以是取最小值的比较电路MIN。从而可以基于针对第一电源电路的电压环控制信号Va_PIout和电流环控制信号Ia_PIout生成针对第一电源电路的驱动控制信号Piout_a，并且基于第二电源电路的电压环控制信号Vb_PIout和电流环控制信号Ib_PIout生成针对第二电源电路的驱动控制信号Piout_b。

可选地，参考图3所示，电压环控制电路包括：电压差发生器、第二PI环路补偿器以及第一温度均衡器。其中：

电压差发生器用于生成交错并联电路的输出电压Vo_samp与参考电压Vref之间的电压差信号V_Err，其中交错并联电路的输出电压Vo_samp等于各个电源电路的输出电压；

第二PI环路补偿器用于对电压差信号V_Err进行PI环路补偿；以及

第一温度均衡器用于基于第二PI环路补偿器的输出结果以及温度-电压补偿信号V_Temp生成电压环控制信号Va_PIout和Vb_PIout。

具体地，参考图3所示，由于第一电源电路和第二电源电路并联连接，因此第一电源电路和第二电源电路的输出电压相同。因此，电压环控制电路对并联交错电路的输出电压进行采样作为各个电源电路的输出电压。然后，电压环控制电路通过电压差发生器对参考电压Vref和输出电压Vo_samp求差值，生成电压差信号V_Err。其中例如V_Err=Vref-Vo_samp。

然后电压环控制电路通过PI环路补偿器（即第二PI环路补偿器）对电压差信号进行PI环路补偿。并且利用第一温度均衡器基于第二PI环路补偿器的输出结果V_PIout以及温度电压补偿信号V_Temp生成电压环控制信号Va_PIout和Vb_PIout。

其中，第二PI环路补偿器在s域的传递函数参考传递函数（1），具体环路增益Kv和零点的位置a可根据实际项目去设计调整。

并且第一温度均衡器根据以下公式生成电压环控制信号Va_PIout和Vb_PIout：

Va_PIout = V_PIout - V_Temp；以及

Vb_PIout = V_PIout + V_Temp。

从而通过这种方式，当Ta大于Tb，即第一电源电路对应的温度大于第二电源电路对应的温度时，V_Temp为正信号。因此第一电源电路对应的电压环控制信号Va_PIout的信号值会小于第二电源电路对应的电压环控制信号Vb_PIout的信号值。并且因此基于电压环控制信号Va_PIout和Vb_PIout产生的驱动控制信号也会使得控制信号发生器能够调节第一电源电路和第二电源电路的输出功率，使得第一电源电路的输出功率小于第二电源电路的输出功率。从而可以通过该方式平衡第一电源电路和第二电源电路的寿命损耗。

此外可选地，参考图3所示，电压环控制电路还包括限幅器，限幅器与第一温度均衡器连接，用于对电压环控制信号Va_PIout和Vb_PIout进行限幅处理。

可选地，参考图3所示，电流环控制电路包括：第二温度均衡器、电流差发生器以及第三PI环路补偿器。其中：

第二温度均衡器用于基于参考电流Iref以及温度-电流补偿信号I_Temp生成与各个电源电路对应的模块参考电流Ia_ref和Ib_ref；

电流差发生器用于生成各个电源电路的输出电流Ia_samp和Ib_samp与相应的模块参考电流Ia_ref和Ib_ref之间的电流差信号Ia_Err和Ib_Err；以及

第三PI环路补偿器，用于对电流差信号Ia_Err和Ib_Err进行环路补偿，并生成电流环控制信号Ia_PIout和Ib_PIout。

具体地，第二温度均衡器例如可以根据以下公式，基于预先设定的参考电流Iref和温度-电流补偿信号I_Temp，确定第一电源电路和第二电源电路的模块参考电流Ia_ref和Ib_ref：

Ia_ref = (Iref/2 ) - I_Temp；

Ib_ref = (Iref/2 ) + I_Temp；

然后，参考图3所示，电流差发生器可以根据第一电源电路的采样输出电流Ia_samp以及针对第一电源电路的模块参考电流Ia_ref，生成关于第一电源电路的电流差信号Ia_Err。并且电流差发生器根据第二电源电路的采样输出电流Ib_samp以及针对第二电源电路的模块参考电流Ib_ref，生成关于第二电源电路的电流差信号Ib_Err。

具体地，第一电源电路的电流差信号Ia_Err可以通过以下公式计算：Ia_Err=Ia_ref-Ia_samp；并且

第二电源电路的电流差信号Ib_Err可以通过以下公式计算：Ib_Err=Ib_ref-Ib_samp。

然后，电流环控制电路通过第三PI环路补偿器对第一电源电路和第二电源电路的电流差信号Ia_Err和Ib_Err进行PI环路补偿，从而生成针对第一电源电路的电流环控制信号Ia_PIout和针对第二电源电路的电流环控制信号Ib_PIout。其中，第三PI环路补偿器在s域的传递函数参考传递函数（1），具体环路增益Kv和零点的位置a可根据实际项目去设计调整。

从而通过这种方式，当Ta大于Tb，即第一电源电路对应的温度大于第二电源电路对应的温度时，V_Temp为正信号，从而I_Temp也为正信号。因此针对第一电源电路的参考电流Ia_ref会小于针对第二电源电路的参考电流Ib_ref。进而，当第一电源电路的采样输出电流Ia_samp和第二电源电路的采样输出电流Ib_samp相同的情况下，第一电源电路对应的电流差信号Ia_Err会小于第二电源电路对应的电流差信号Ib_Err，进而使得第一电源电路对应的电流环控制信号Ia_PIout小于第二电源电路对应的电流环控制信号Ia_PIou。因此基于电流环控制信号Ia_PIout和Ib_PIout产生的驱动控制信号也会使得控制信号发生器能够调节第一电源电路和第二电源电路的输出功率，使得第一电源电路的输出功率小于第二电源电路的输出功率。从而可以通过该方式平衡第一电源电路和第二电源电路的寿命损耗。

此外可选地，参考图3所示，电流环控制电路还包括限幅器，限幅器与第三PI环路补偿器连接，用于对电流环控制信号Ia_PIout和Ib_PIout进行限幅处理。

此外可选地，参考图3所示，控制装置还包括信号发生器，该信号发生器与控制环路连接，用于基于驱动控制信号Piout_a和Piout_b生成用于控制各个电源电路的开关元件Q1~Q4和Q5~Q8的控制信号。并且优选地，信号发生器为PWM发波器。

此外可选地，作为另一个实例，参考图4所示，温度均衡电路包括：温度差电路用于接收温度信号Ta和Tb，并生成用于指示温度信号Ta和Tb之间的差值的温度差信号ErrTemp：以及第一PI环路补偿器，用于对温度差信号ErrTemp进行PI环路补偿，生成温度-电压补偿信号V_Temp。并且控制环路包括：电压差发生器，用于生成交错并联电路的输出电压Vo_samp与参考电压Vref之间的电压差信号V_Err，其中交错并联电路的输出电压Vo_samp等于各个电源电路的输出电压；第二PI环路补偿器，用于对电压差信号V_Err进行PI环路补偿；以及温度均衡器，用于基于第二PI环路补偿器的输出结果V_Piout以及温度-电压补偿信号V_Temp生成驱动控制信号Piout_a和Piout_b。

也就是说，与图3中所示的控制设备相比，图4中所示的控制设备的控制环路中不必再设置电流环控制电路，而是将电压环控制电路直接作为控制环路，从而利用电压环控制电路生成信号作为驱动控制信号Piout_a和Piout_b。从而通过这种方式，减少了控制设备的元件，从而进一步降低了控制设备的复杂度和制造成本。

此外，根据本实施例的另一个方面，提供了一种用于交错并联电路的自动热均衡控制方法，包括：

基于与交错并联电路的各个电源电路所对应的温度信号Ta和Tb生成温度补偿信号V_Temp和I_Temp，其中温度补偿信号V_Temp和I_Temp用于补偿各个电源电路之间的温度差；以及

基于各个电源电路的输出采样信号Vo_samp、Ia_samp和Ib_samp以及温度补偿信号V_Temp和I_Temp生成驱动控制信号Piout_a和Piout_b，驱动控制信号Piout_a和Piout_b用于对各个电源电路的开关元件的控制信号发生器（例如图3中所示的PWM发波电路）进行控制。

可选地，基于与交错并联电路的各个电源电路所对应的温度信号Ta和Tb生成温度补偿信号V_Temp和I_Temp的操作，包括：基于与各个电源电路所对应的温度信号Ta和Tb之间的温度差生成温度-电压补偿信号V_Temp，其中温度-电压补偿信号V_Temp用于结合各个电源电路的输出电压对控制信号发生器进行控制；以及基于温度-电压补偿信号V_Temp生成相应的温度-电流补偿信号I_Temp，其中温度-电流补偿信号I_Temp用于结合各个电源电路的输出电流对控制信号发生器进行控制。

可选地，基于与各个电源电路所对应的温度信号Ta和Tb之间的温度差生成温度-电压补偿信号V_Temp的操作，包括：接收温度信号Ta和Tb，并生成用于指示温度信号Ta和Tb之间的差值的温度差信号ErrTemp；以及对温度差信号ErrTemp进行PI环路补偿，生成温度-电压补偿信号V_Temp。并且其中，基于温度-电压补偿信号V_Temp生成相应的温度-电流补偿信号I_Temp的操作，包括：基于预设的比例参数Ki以及温度-电压补偿信号V_Temp生成温度-电流补偿信号I_Temp。

可选地，基于各个电源电路的输出采样信号Vo_samp、Ia_samp和Ib_samp以及温度补偿信号V_Temp和I_Temp生成驱动控制信号Piout_a和Piout_b的操作，包括：基于各个电源电路的输出电压Vo_samp以及温度补偿信号中的温度-电压补偿信号V_Temp，生成与各个电源电路对应的电压环控制信号Va_PIout、Vb_PIout；基于各个电源电路的输出电流Ia_samp、Ib_samp以及温度补偿信号中的温度-电流补偿信号I_Temp，生成与各个电源电路对应的电流环控制信号Ia_PIout和Ib_PIout；以及基于与各个电源电路对应的电压环控制信号Va_PIout和Vb_PIout和电流环控制信号Ia_PIout和Ib_PIout，生成与各个电源电路对应的驱动控制信号Piout_a和Piout_b。

可选地，基于各个电源电路的输出电压Vo_samp以及温度补偿信号中的温度-电压补偿信号V_Temp，生成与各个电源电路对应的电压环控制信号Va_PIout、Vb_PIout的操作，包括：生成交错并联电路的输出电压Vo_samp与参考电压Vref之间的电压差信号V_Err，其中交错并联电路的输出电压Vo_samp等于各个电源电路的输出电压；对电压差信号V_Err进行PI环路补偿；以及基于第二PI环路补偿器的输出结果以及温度-电压补偿信号V_Temp生成电压环控制信号Va_PIout和Vb_PIout。

可选地，方法还包括对电压环控制信号Va_PIout和Vb_PIout进行限幅处理。

可选地，基于温度-电压补偿信号V_Temp生成相应的温度-电流补偿信号I_Temp的操作，包括：基于参考电流Iref以及温度-电流补偿信号I_Temp生成与各个电源电路对应的模块参考电流Ia_ref和Ib_ref；生成各个电源电路的输出电流Ia_samp和Ib_samp与相应的模块参考电流Ia_ref和Ib_ref之间的电流差信号Ia_Err和Ib_Err；以及对电流差信号Ia_Err和Ib_Err进行环路补偿，并生成电流环控制信号Ia_PIout和Ib_PIout。

可选地，方法还包括对电流环控制信号Ia_PIout和Ib_PIout进行限幅处理。

可选地，方法还包括：基于驱动控制信号Piout_a和Piout_b生成用于控制各个电源电路的开关元件Q1~Q4和Q5~Q8的控制信号。

此外，可选地，基于与交错并联电路的各个电源电路所对应的温度信号Ta和Tb生成温度补偿信号V_Temp的操作，包括：接收温度信号Ta和Tb，并生成用于指示温度信号Ta和Tb之间的差值的温度差信号ErrTemp；以及对温度差信号ErrTemp进行PI环路补偿，生成温度-电压补偿信号V_Temp。并且，基于各个电源电路的输出采样信号Vo_samp以及温度补偿信号V_Temp生成驱动控制信号Piout_a和Piout_b的操作，包括：生成交错并联电路的输出电压Vo_samp与参考电压Vref之间的电压差信号V_Err，其中交错并联电路的输出电压Vo_samp等于各个电源电路的输出电压；对电压差信号V_Err进行PI环路补偿；以及基于第二PI环路补偿器的输出结果V_Piout以及温度-电压补偿信号V_Temp生成驱动控制信号Piout_a和Piout_b。

本公开实施例的控制装置和方法能够根据各个电源电路对应的温度调节各个电源电路的输出功率，从而使得各个电源电路的寿命损耗能够均衡。从而解决了现有技术中存在的电源模块的交错并联电路中各个电源电路的热不均衡，导致电源模块的寿命急剧衰减的技术问题。

从而通过采样各路交错并联主要散热器件温度，在交错并联控制环路计算中加入温度补偿计算环节，实现多路交错并联电路的热应力自动均衡。大幅提高交错并联模块的高温可靠性、以及模块的整机寿命。

此外自动热均衡策略，能显著改善交错并联由于器件差异和风道散热差异导致热应力风险，从而大幅增加交错并联电路的使用寿命。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于交错并联电路的自动热均衡控制装置，其特征在于，包括：

温度均衡电路，用于基于与所述交错并联电路的各个电源电路所对应的温度信号（Ta、Tb）生成温度补偿信号（V_Temp、I_Temp），其中所述温度补偿信号（V_Temp、I_Temp）用于补偿所述各个电源电路之间的温度差；以及

控制环路，与所述温度均衡电路连接，用于基于所述各个电源电路的输出采样信号（Vo_samp、Ia_samp、Ib_samp）以及所述温度补偿信号（V_Temp、I_Temp）生成驱动控制信号（Piout_a、Piout_b），所述驱动控制信号（Piout_a、Piout_b）用于对控制所述各个电源电路的开关元件的控制信号发生器进行控制。

2.根据权利要求1所述的自动热均衡控制装置，其特征在于，所述温度均衡电路包括：

电压补偿信号生成电路，用于基于与各个电源电路所对应的温度信号（Ta、Tb）之间的温度差生成温度-电压补偿信号（V_Temp），其中所述温度-电压补偿信号（V_Temp）用于结合所述各个电源电路的输出电压对所述控制信号发生器进行控制；以及

电流补偿信号生成电路，用于基于所述温度-电压补偿信号（V_Temp）生成相应的温度-电流补偿信号（I_Temp），其中所述温度-电流补偿信号（I_Temp）用于结合所述各个电源电路的输出电流对所述控制信号发生器进行控制。

3.根据权利要求2所述的自动热均衡控制装置，其特征在于，所述电压补偿信号生成电路包括：

温度差电路，用于接收所述温度信号（Ta、Tb），并生成用于指示所述温度信号（Ta、Tb）之间的差值的温度差信号（ErrTemp）；以及

第一PI环路补偿器，用于对所述温度差信号（ErrTemp）进行PI环路补偿，生成所述温度-电压补偿信号（V_Temp），并且

所述电流补偿信号生成电路用于基于预设的比例参数（Ki）以及所述温度-电压补偿信号（V_Temp）生成所述温度-电流补偿信号（I_Temp）。

4.根据权利要求1所述的自动热均衡控制装置，其特征在于，所述控制环路包括：

电压环控制电路，用于基于所述各个电源电路的输出电压（Vo_samp）以及所述温度补偿信号中的温度-电压补偿信号（V_Temp），生成与各个电源电路对应的电压环控制信号（Va_PIout、Vb_PIout）；

电流环控制电路，用于基于所述各个电源电路的输出电流（Ia_samp、Ib_samp）以及所述温度补偿信号中的温度-电流补偿信号（I_Temp），生成与各个电源电路对应的电流环控制信号（Ia_PIout、Ib_PIout）；以及

驱动控制信号发生器，与所述电压环控制电路和所述电流环控制电路连接，用于基于所述电压环控制信号（Va_PIout、Vb_PIout）和所述电流环控制信号（Ia_PIout、Ib_PIout），生成与各个电源电路对应的驱动控制信号（Piout_a、Piout_b）。

5.根据权利要求4所述的自动热均衡控制装置，其特征在于，所述电压环控制电路包括：

电压差发生器，用于生成所述交错并联电路的输出电压（Vo_samp）与参考电压（Vref）之间的电压差信号（V_Err），其中所述交错并联电路的输出电压（Vo_samp）等于所述各个电源电路的输出电压；

第二PI环路补偿器，用于对所述电压差信号（V_Err）进行PI环路补偿；以及

第一温度均衡器，用于基于所述第二PI环路补偿器的输出结果（V_Piout）以及所述温度-电压补偿信号（V_Temp）生成所述电压环控制信号（Va_PIout、Vb_PIout）。

6.根据权利要求4所述的自动热均衡控制装置，其特征在于，所述电流环控制电路包括：

第二温度均衡器，用于基于参考电流（Iref）以及所述温度-电流补偿信号（I_Temp）生成与各个电源电路对应的模块参考电流（Ia_ref、Ib_ref）；

电流差发生器，用于确定所述各个电源电路的输出电流（Ia_samp、Ib_samp）与相应的模块参考电流（Ia_ref、Ib_ref）之间的电流差信号（Ia_Err、Ib_Err）；以及

第三PI环路补偿器，用于对所述电流差信号（Ia_Err、Ib_Err）进行PI环路补偿，并生成所述电流环控制信号（Ia_PIout、Ib_PIout）。

7.根据权利要求6所述的自动热均衡控制装置，其特征在于，所述电流环控制电路还包括限幅器，所述限幅器与所述第三PI环路补偿器连接，用于对所述电流环控制信号（Ia_PIout、Ib_PIout）进行限幅处理。

8.根据权利要求1所述的自动热均衡控制装置，其特征在于，还包括信号发生器，所述信号发生器与所述控制环路连接，用于基于所述驱动控制信号（Piout_a、Piout_b）生成用于控制所述各个电源电路的开关元件（Q1~Q4、Q5~Q8）的控制信号。

9.根据权利要求1所述的自动热均衡控制装置，其特征在于，所述温度均衡电路包括：

温度差电路，用于接收所述温度信号（Ta、Tb），并生成用于指示所述温度信号（Ta、Tb）之间的差值的温度差信号（ErrTemp）；以及

第一PI环路补偿器，用于对所述温度差信号（ErrTemp）进行PI环路补偿，生成所述温度-电压补偿信号（V_Temp），并且

控制环路包括：

电压差发生器，用于生成所述交错并联电路的输出电压（Vo_samp）与参考电压（Vref）之间的电压差信号（V_Err），其中所述交错并联电路的输出电压（Vo_samp）等于所述各个电源电路的输出电压；

第二PI环路补偿器，用于对所述电压差信号（V_Err）进行PI环路补偿；以及

温度均衡器，用于基于所述第二PI环路补偿器的输出结果（V_Piout）以及所述温度-电压补偿信号（V_Temp）生成所述驱动控制信号（Piout_a、Piout_b）。

10.一种用于交错并联电路的自动热均衡控制方法，其特征在于，包括：

基于与所述交错并联电路的各个电源电路所对应的温度信号（Ta、Tb）生成温度补偿信号（V_Temp、I_Temp），其中所述温度补偿信号（V_Temp、I_Temp）用于补偿所述各个电源电路之间的温度差；以及

基于所述各个电源电路的输出采样信号（Vo_samp、Ia_samp、Ib_samp）以及所述温度补偿信号（V_Temp、I_Temp）生成驱动控制信号（Piout_a、Piout_b），所述驱动控制信号（Piout_a、Piout_b）用于对控制所述各个电源电路的开关元件的控制信号发生器进行控制。

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