CN113162411A - 控制电路，控制方法以及电压调节器 - Google Patents

控制电路，控制方法以及电压调节器 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种控制电路，控制方法以及电压调节器。本发明实施例的技术方案通过将电压调节器中N个多相功率变换器以交错方式进行并联，同时控制每个多相功率变换器中M相功率级电路以交错方式进行并联，从而可以扩展至N*M相的应用场合，有效实现多相交错控制，减小输出电压纹波。

Description

控制电路，控制方法以及电压调节器
技术领域
本发明涉及电力电子技术，具体涉及控制电路，控制方法以及电压调节器。
背景技术
电压调节器由于具有低电压、大电流、快速的负载瞬态响应等优点被广泛应用于智能芯片和CPU等电子产品。为了提高负载瞬态响应速度以及满足大电流的需求，目前多数的电压调节器采用多相降压变换器，同时采用固定导通时间控制方式以实现对多相降压变换器的多相交错控制。为了实现多相交错控制，现有技术中电压调节器给每相功率级电路提供预定相位的触发信号，以控制对应相功率级电路的开关周期。
但是，在这种多相交错控制方式中，一方面电压调节器整体所需的器件多，导致电路成本高，另一方面，由于每相功率级电路都需要对应相位的触发信号，导致电压调节器难以扩展至任意相应用场合，缩小了应用范围。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种控制电路，控制方法以及电压调节器，通过将电压调节器中N个多相功率变换器以交错方式进行并联，以实现任意相交错控制。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种多相功率变换器的控制电路，所述多相功率变换器包括M相功率级电路，所述控制电路包括：
脉冲分配器，被配置为产生M路触发信号；
M个导通时间发生器，被配置为分别接收相应的触发信号以产生M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路；以及
锁相环，被配置为控制用于控制第一相功率级电路的第一开关控制信号与参考频率同频同相，以调节所述M个开关控制信号均与所述参考频率的频率相同。
优选地，所述M路触发信号之间相位差360°/M。
优选地，所述锁相环被配置为根据表征所述多相功率变换器期望输出电压的参考信号以及所述参考频率产生导通时间基准信号，其中每个导通时间发生器根据所述导通时间基准信号产生相应的开关控制信号。
优选地，所述导通时间基准信号与所述参考信号具有相同的变化趋势，以及与所述参考频率具有相反的变化趋势。
优选地，所述导通时间发生器控制对应相功率级电路中功率开关的导通时间与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相反的变化趋势。
优选地，所述导通时间发生器控制相应的开关控制信号的占空比与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压具有相反的变化趋势。
优选地，所述导通时间发生器通过比较所述导通时间基准信号和一斜坡信号以产生对应的开关控制信号，其中所述斜坡信号的上升斜率与所述多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相同的变化趋势。
优选地，所述锁相环被配置为根据所述参考信号以及所述参考频率控制内部电荷泵产生的电荷泵电流，以产生与所述参考信号具有相同的变化趋势,与所述参考频率具有相反变化趋势的导通时间基准信号。
优选地，所述控制电路还包括一偏置电路，用于提供一偏置信号给所述锁相环，以控制所述第一控制信号与所述参考频率同频同相。
优选地，所述控制电路还包括：
导通时间控制器，被配置为根据负载变化产生导通时间控制信号，其中所述脉冲分配器根据所述导通时间控制信号产生所述M路触发信号。
优选地，所述导通时间控制器根据表征所述多相功率变换器期望输出电压的参考信号和每相功率级电路中电感电流的采样信号产生所述导通时间控制信号。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种电压调节器，包括：
N个多相功率变换器，被配置为在输入端接收输入电压，在输出端产生输出电压以提供给负载，每个多相功率变换器包括相互并联的M相功率级电路；
其中所述电压调节器包括N*M相功率级电路，所述N*M相功率级电路的相位差为360°/(N*M)。
优选地，每个所述多相功率变换器包括一控制电路，被配置为产生M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路，其中所述控制电路包括一锁相环，所述N个多相功率变换器中各个锁相环接收的参考频率之间的相位差为360°/(N*M)。
优选地，所述控制电路还包括：
脉冲分配器，被配置为产生M路触发信号；以及
M个导通时间发生器，被配置为分别接收相应的触发信号以产生所述M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路，其中所述锁相环被配置为控制每个多相功率变换器中第一相功率级电路的第一开关控制信号与参考频率同频同相，以调节所述M个开关控制信号均与所述参考频率的频率相同。
优选地，所述M路触发信号之间相位差360°/M。
优选地，所述锁相环被配置为根据表征所述多相功率变换器期望输出电压的参考信号以及所述参考频率产生导通时间基准信号，其中每个导通时间发生器根据所述导通时间基准信号产生相应的开关控制信号。
优选地，所述导通时间基准信号与所述电压参考信号具有相同的变化趋势，与所述参考频率具有相反的变化趋势。
优选地，所述导通时间发生器控制对应相功率级电路中功率开关的导通时间与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相反的变化趋势。
优选地，所述导通时间发生器控制相应的开关控制信号的占空比与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压具有相反的变化趋势。
优选地，所述锁相环被配置为根据所述参考信号以及所述参考频率控制内部电荷泵产生的电荷泵电流，以产生与所述参考信号具有相同的变化趋势,与所述参考频率具有相反变化趋势的导通时间基准信号。
优选地，所述控制电路还包括一偏置电路，用于提供一偏置信号给所述锁相环，以控制所述第一控制信号与所述参考频率同频同相。
优选地，所述控制电路还包括：
导通时间控制器，被配置为根据负载变化产生导通时间控制信号，其中所述脉冲分配器根据所述导通时间控制信号产生所述M路触发信号。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种用于多相功率变换器的控制方法，所述多相功率变换器包括M相功率级电路，所述控制方法包括：
产生M路触发信号；
根据所述M路触发信号产生M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路；以及
控制第一相功率级电路的第一开关控制信号与参考频率同频同相，以调节所述M个开关控制信号均与所述参考频率的频率相同。
优选地，所述M路触发信号之间相位差360°/M。
优选地，根据表征所述多相功率变换器期望输出电压的参考信号以及所述参考频率产生导通时间基准信号，并且根据所述导通时间基准信号产生相应的开关控制信号。
优选地，所述导通时间基准信号与所述参考信号具有相同的变化趋势，与所述参考频率具有相反的变化趋势。
优选地，控制对应相功率级电路中功率开关的导通时间与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相反的变化趋势。
优选地，控制相应的开关控制信号的占空比与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压具有相反的变化趋势。
优选地，所述根据所述导通时间基准信号产生相应的开关控制信号包括：
比较所述导通时间基准信号和一斜坡信号以产生对应的开关控制信号，其中所述斜坡信号的上升斜率与所述多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相同的变化趋势。
优选地，所述控制方法还包括：根据负载变化产生导通时间控制信号，并且根据所述导通时间控制信号产生所述M路触发信号。
本发明实施例的技术方案通过将电压调节器中N个多相功率变换器以交错方式进行并联，同时控制每个多相功率变换器中M相功率级电路以交错方式进行并联，以实现任意相功率级电路的交错控制，从而拓宽了电压调节器的应用场合，并且简化了电路设计，有效节约应用成本。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本发明第一实施例的电压调节器的电路图；
图2是本发明实施例的多相功率变换器的电路图；
图3所示是本发明第二实施例的电压调节器的电路图；
图4是本发明实施例电压调节器的工作时序图；
图5是本发明实施例控制方法的流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是本发明第一实施例的电压调节器的电路图。如图1所示，本实施例的电压调节器包括N个多相功率变换器CH1-CHN。多相功率变换器CH1-CHN在输入端i接收输入电压Vin，并在输出端o产生输出电压Vo以提供给负载。
每个多相功率变换器包括M相功率级电路以及用于控制M相功率级电路的控制电路。所述控制电路被配置为产生M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路。M相功率级电路并联连接在输入端i和输出端o之间，每相功率级电路包括一组功率开关，所述功率开关由相应的开关控制信号控制导通和关断，以调节输出电压Vo。在本实施例中，所述N个多相功率变换器之间相位差为360°/(N*M)，每个多相功率变换器中M相功率级电路之间的相位差为360°/M，从而有效实现N*M相功率级电路的相位差为360°/(N*M)的交错控制，以减小输出电压纹波。
在优选的实施例中，每个控制电路中包括一锁相环，N个多相功率变换器CH1-CHN中各个锁相环被配置为接收的参考频率相位差为360°/N*M，以实现对N*M相功率级电路的交错控制。
与现有技术的电压调节器的控制方式不同，本发明实施例通过将N个多相功率变换器以交错方式进行并联，同时控制每个多相功率变换器中M相功率级电路以交错方式进行并联，从而可以扩展至N*M相的应用场合，有效实现多相交错控制，减小输出电压纹波。
该控制方法利用锁相环提供N个多相功率变换器的参考频率，同时控制每个多相功率变换器中的M相功率级电路错相工作，以控制N*M相功率级电路的相位差为360°/(N*M)，从而实现任意相功率级电路的交错控制，并拓宽了电压调节器的应用场合。
在优选的实施例中，所述控制电路还包括脉冲分配器和M个导通时间发生器，每个导通时间发生器对应多相功率级电路的控制环路中的一相。脉冲分配器被配置为产生M路触发信号。M个导通时间发生器分别接收对应的触发信号，并且产生相互错相的M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路。例如第一相功率级电路耦接在电压调节器的输入端i和输出端o之间，第一开关控制信号用于控制每个多相功率变换器中第一相功率级电路中功率开关进行导通和关断，以调节输出电压Vo。锁相环还被配置为控制第一开关控制信号与参考频率同频同相，以调节所述M个开关控制信号均与参考频率的频率相同。每个多相功率变换器中锁相环接收的参考频率具有相同的频率和不同的相位。例如本实施例中电压调节器包括两个多相功率变换器，第一个多相功率变换器中锁相环控制当前多相功率变换器的参考频率的相位为0°，频率为第一频率，第二个多相功率变换器中锁相环控制当前多相功率变换器的参考频率的相位为30°，频率也为第一频率。
锁相环是(Phase Locked Loop,PLL)是能够完成两个电信号相位同步的自动闭环控制电路，其可以使得输出信号跟随输入信号的相位，保持相位一致。锁相环的工作原理是检测输入信号和输出信号的相位差，并将检测出的相位差信号通过鉴相/鉴频器转换成电压信号输出，经电荷泵和低通滤波器滤波后形成压控振荡器的控制电压，对压控振荡器的输出信号的频率实施控制，再通过反馈通路把压控振荡器输出信号的频率和相位反馈到鉴相/鉴频器。在本实施例中，在控制电路内设置锁相环可以保证每相功率级电路的开关控制信号的频率与参考频率一致。具体地，锁相环接收所述参考频率和用于控制多相功率变换器中第一相功率级电路的第一控制信号，当第一控制信号的频率和参考频率足够接近时环路就锁定了，从而能够保证第一控制信号和参考频率一致。由于M个导通时间发生器产生的M个开关控制信号仅相位不同，频率一致，因此锁相环通过对第一控制信号进行锁频，可以实现对M个开关控制信号的频率保持一致性。
在一种实现方式中，每个多相功率变换器中的锁相环接收的参考频率相位差为360°/N*M，每个多相功率变换器中的脉冲分配器产生的触发信号之间的相位差为360°/M，从而可以控制所述N*M相功率级电路的相位差为360°/(N*M)，以实现对N*M相的交错控制，减小输出电压纹波。
本实施例中控制电路通过锁相环和脉冲分配器协同工作控制开关控制信号的开关周期，并且通过M个导通时间发生器分别对每相功率级电路的占空比进行设置，以实现任意相功率级电路的交错控制，从而拓宽了电压调节器的应用场合，并且简化了电路设计，有效节约应用成本。
图2是本发明实施例的多相功率变换器的电路图。如图2所示，多相功率变换器包括多相功率模块11和用于驱动多相功率模块11的控制电路12。多相功率变换器在输入端i接收输入电压Vin，并在输出端o产生输出电压Vo以提供给负载。在本实施例中，多相功率模块11包括分别由开关控制信号D1-DM驱动的M相功率级电路P1-PM。每个功率级电路包括一组功率开关，所述功率开关由相应的开关控制信号控制导通和关断，以调节输出电压Vo。例如第一相功率级电路P1耦接在多相功率变换器的输入端i和输出端o之间，第一开关控制信号D1用于控制第一相功率级电路P1中功率开关进行导通和关断，以调节输出电压Vo。输出电容Co耦接至多相功率变换器的输出端o对输出电流进行滤波以维持输出电压Vo恒定。输出电压Vo用于驱动负载Ro。
在本实施例中，控制电路12包括脉冲分配器，锁相环以及M个导通时间发生器CP1-CPM。脉冲分配器被配置为产生M路触发信号Triger1-TrigerM，触发信号Triger1-TrigerM具有不同的相位。锁相环被配置为接收参考频率fCLK和第一控制信号D1，以控制参考频率fCLK和第一控制信号D1同频同相。在本实施例中，导通时间发生器CP1-CPM分别接收错相的触发信号Triger1-TrigerM，并产生开关控制信号D1-DM，以控制对应相功率级电路错相工作。例如，第一导通时间发生器CP1的第一输入端接收触发信号Triger1，在输出端产生第一控制信号D1以控制第一相功率级电路P1。在本实施例中，触发信号Triger1-TrigerM用于确定开关控制信号D1-DM的相位,锁相环通过控制第一开关控制信号D1与参考频率fCLK同频同相，从而控制其他开关控制信号也与参考频率fCLK的频率保持一致性。
由于锁相环的环路增益受到多相功率级电路的占空比和开关频率的影响，导致锁相环的稳定性变差，从而增加了锁相环的环路增益的设计难度。为了改善锁相环的稳定性，本实施例中锁相环被配置为根据表征电压调节器期望的输出电压的参考信号VREF以及参考频率fCLK产生导通时间基准信号VTON,REF，每个导通时间发生器根据导通时间基准信号VTON,REF产生对应开关控制信号。在优选的实施例中，导通时间基准信号VTON,REF与表征电压调节器期望的输出电压的参考信号VREF具有相同的变化趋势，以及与参考频率fCLK具有相反的变化趋势。导通时间发生器CP1-CPM分别接收导通时间基准信号VTON,REF、输入电压Vin以及参考频率fCLK，并根据导通时间基准信号VTON,REF、输入电压Vin以及参考频率fCLK产生开关控制信号D1-DM。在一种实现方式中,每个导通时间发生器控制对应相功率级电路中功率开关的导通时间与导通时间基准信号VTON,REF具有相同的变化趋势，以及与输入电压Vin和参考频率fCLK均具有相反的变化趋势。在另一种实现方式中，所述导通时间发生器控制相应的开关控制信号的占空比与导通时间基准信号VTON,REF具有相同的变化趋势，以及与输入电压Vin具有相反的变化趋势，即每相功率级中功率开关导通的时间相对于开关总周期的百分比周期。这样可以确保锁相环的环路增益不受多相功率级电路的占空比和开关频率的影响，以降低锁相环的环路增益的设计难度，并且简化电路设计。应理解，本发明中导通时间发生器CP1-CPM通过设置每相功率级中功率开关导通的时间以实现环路控制，本领域技术人员也可以通过设置每相功率级中功率开关关断的时间以实现环路控制，其他能够实现上述功能的电路结构均可用于本实施例中。
在优选的实施例中，锁相环接收电压参考信号VREF以及参考频率fCLK，并且根据参考信号VREF以及参考频率fCLK控制内部电荷泵产生相应的电荷泵电流，所述电荷泵电流经低通滤波器滤波后产生导通时间基准信号VTON,REF，其中所述电荷泵电流与参考信号VREF成正比，以及与参考频率fCLK成反比。应理解，本发明中锁相环通过改变内部电荷泵产生的电荷泵电流以产生导通时间基准信号VTON,REF，其他能够实现上述功能的电路结构均可用于本实施例中。
在本实施例中，导通时间发生器CP1-CPM既可以采用模拟电路实现，也可以采用数字电路实现。在优选的实施例中，例如，导通时间发生器采用模拟电路实现，导通时间发生器通过比较导通时间基准信号VTON,REF和一斜坡信号以控制相应开关控制信号的占空比，其中所述斜坡信号的上升斜率与输入电压Vin以及参考频率fCLK成正比，其他能够实现上述功能的电路结构均可用于本实施例中。
在本实施例中，控制电路12还包括导通时间控制器。导通时间控制器被配置为将负载变化反馈到控制系统中，以此提高负载瞬态响应速度。脉冲分配器响应于导通时间控制器的导通时间控制信号Vc产生多路顺序触发信号。在本实施例中，导通时间控制器将输出电容Co上的纹波作为负载变化的信息载体，直接反馈到控制系统中。进一步地，导通时间控制器根据表征输出电压Vo的反馈电压FB和表征期望输出电压的参考信号VREF之间的误差产生误差信号。同时导通时间控制器采样每相功率级电路中的电感电流以产生相应的电感电流采样信号，将每相对应的电感电流采样信号进行叠加产生电流采样信号，将所述电流采样信号和误差信号进行比较，以产生导通时间控制信号Vc。在本实施例中，脉冲分配器可以由计数器和译码器组成，也可以由环形计数器构成，其他够实现上述功能的电路结构均可用于本实施例中。
为了加快所述第一控制信号与所述参考频率同频同相的速度，所述控制电路还包括一偏置电路，被配置为提供一偏置信号。锁相环接收所述偏置信号，根据所述偏置信号控制所述第一控制信号与所述参考频率同频同相，从而可以减轻锁相环的环路负担，提高所述第一控制信号与所述参考频率同频同相的速度。例如锁相环通过将所述偏置信号和内部的低通滤波器的输出信号进行叠加产生压控振荡器的控制电压，以控制锁相环的输出信号。应理解，本实施例中的锁相环通过将外部的偏置信号和低通滤波器的输出信号进行叠加以加快所述第一控制信号与所述参考频率同频同相的速度，其他能够实现上述功能的电路结构均可用于本实施例中。
图3所示是本发明第二实施例的电压调节器的电路图。如图3所示，本实施电压调节器包括两个多相功率变换器，分别为多相功率变换器CH1和多相功率变换器CH2。多相功率变换器CH1包括多相功率模块11a和控制电路12a,多相功率模块11a包括6相功率级电路P1-P6。多相功率变换器CH2包括多相功率模块11b和控制电路12b,多相功率模块11b包括6相功率级电路P7-P12。控制电路12a用于产生开关控制信号D1-D6以控制多相功率模块11a中功率级电路P1-P6。控制电路12b用于产生开关控制信号D7-D12以分别控制多相功率模块11b中功率级电路P7-P12。在本实施例中，控制电路12a和12b与上述实施例中控制电路的工作原理相同，在此不再赘述。
在本实施例中，控制电路12a中锁相环接收参考频率fCLK1,通过控制第一开关控制信号D1与参考频率fCLK1同频同相，以调节开关控制信号D2-D6与参考频率fCLK1同频。开关控制信号D1-D6之间相位差各为60°。控制电路12b中锁相环接收参考频率fCLK2,通过控制第一开关控制信号D7与参考频率fCLK2同频同相，以调节开关控制信号D7-D12与参考频率fCLK2同频。开关控制信号D7-D12之间相位差各为60°。在本实施例中，参考频率fCLK1的相位为0°，参考频率fCLK2的相位为30°，从而实现两个多相功率变换器之间相位差为30°，每个多相功率变换器中6相功率级电路之间相位差为60°，以实现12相功率级电路之间相位差为30°的交错控制。
图4是本发明实施例电压调节器的工作时序图。如图4所示，以图3中第二实施例的电压调节器为例，两个多相功率变换器的工作时序图分别表示为图4(a)和4(b)。图4(a)中为第一个多相功率变换器的工作时序图，图4(b)为第二个多相功率变换器的工作时序图。在图4(a)中，第一个多相功率变换器CH1中锁相环接收相位为0°的参考频率fCLK1，以给第一个多相功率变换器CH1提供相位为0°的参考频率。脉冲分配器提供相位差为60°的触发信号给导通时间发生器CP1-CP6，导通时间发生器CP1-CP6分别产生开关控制信号D1-D6以控制功率级电路P1-P6，从而第一个多相功率变换器CH1中6相功率级电路之间实现相位差为60°的交错控制。
在图4(b)中，第二个多相功率变换器CH2中锁相环接收相位为30°的参考频率fCLK2，以给第二个多相功率变换器CH2提供相位为30°的参考频率。脉冲分配器提供相位差为60°的触发信号给导通时间发生器CP7-CP12，导通时间发生器CP7-CP12分别产生开关控制信号D7-D12以控制功率级电路P7-P12，从而第二个多相功率变换器中6相功率级电路之间实现相位差为60°的交错控制。在本实施例中，通过锁相环给两个多功率变换器提供相位不同的参考频率，以及通过脉冲分配器分别提供预定相位差的触发信号，本实施例中电压调节器可以控制12相功率级电路之间实现相位差为30°的交错控制。
图5是本发明实施例的控制方法的流程图。如图5所示，本实施例的方法用于控制多相功率变换器，所述多相功率变换器包括M相功率级电路。所述控制方法包括：
步骤S100、产生M路触发信号。
步骤S200、根据所述M路触发信号产生M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路。
步骤S300、控制第一相功率级电路的第一开关控制信号与参考频率同频同相，以调节所述M个开关控制信号均与所述参考频率的频率相同。
进一步地，所述M路触发信号之间相位差360°/M。
进一步地，根据表征所述多相功率变换器期望输出电压的参考信号以及所述参考频率产生导通时间基准信号，并且根据所述导通时间基准信号产生相应的开关控制信号。
进一步地，所述导通时间基准信号与所述参考信号具有相同的变化趋势，与所述参考频率具有相反的变化趋势。
进一步地，控制对应相功率级电路中功率开关的导通时间与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相反的变化趋势。
进一步地，控制相应的开关控制信号的占空比与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压具有相反的变化趋势。
进一步地，所述根据所述导通时间基准信号产生相应的开关控制信号包括：比较所述导通时间基准信号和一斜坡信号以产生对应的开关控制信号，其中所述斜坡信号的上升斜率与所述多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相同的变化趋势。
进一步地，根据负载变化产生导通时间控制信号，并且根据所述导通时间控制信号产生所述M路触发信号。
进一步地，所述根据负载变化产生导通时间控制信号包括：根据表征期望输出电压的参考信号和每相功率级电路中电感电流的采样信号产生所述导通时间控制信号。
本实施例中控制方法通过控制第一开关控制信号的开关周期，以调节M相功率级电路的开关控制信号同频，并且通过M个触发信号分别对每相功率级电路的占空比进行设置，以实现任意相功率级电路的交错控制，从而简化了电路设计，有效节约应用成本。
本发明实施例通过将电压调节器中N个多相功率变换器以交错方式进行并联，同时控制每个多相功率变换器中M相功率级电路以交错方式进行并联，从而可以扩展至N*M相的应用场合，有效实现多相交错控制，减小输出电压纹波。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (30)

1.一种用于多相功率变换器的控制电路，所述多相功率变换器包括M相功率级电路，所述控制电路包括：
脉冲分配器，被配置为产生M路触发信号；
M个导通时间发生器，被配置为分别接收相应的触发信号以产生M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路；以及
锁相环，被配置为控制用于控制第一相功率级电路的第一开关控制信号与参考频率同频同相，以调节所述M个开关控制信号均与所述参考频率的频率相同。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述M路触发信号之间相位差360°/M。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述锁相环被配置为根据表征所述多相功率变换器期望输出电压的参考信号以及所述参考频率产生导通时间基准信号，其中每个导通时间发生器根据所述导通时间基准信号产生相应的开关控制信号。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述导通时间基准信号与所述参考信号具有相同的变化趋势，以及与所述参考频率具有相反的变化趋势。
5.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述导通时间发生器控制对应相功率级电路中功率开关的导通时间与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相反的变化趋势。
6.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述导通时间发生器控制相应的开关控制信号的占空比与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压具有相反的变化趋势。
7.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述导通时间发生器通过比较所述导通时间基准信号和一斜坡信号以产生对应的开关控制信号，其中所述斜坡信号的上升斜率与所述多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相同的变化趋势。
8.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述锁相环被配置为根据所述参考信号以及所述参考频率控制内部电荷泵产生的电荷泵电流，以产生与所述参考信号具有相同的变化趋势,与所述参考频率具有相反变化趋势的导通时间基准信号。
9.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括一偏置电路，用于提供一偏置信号给所述锁相环，以控制所述第一控制信号与所述参考频率同频同相。
10.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：
导通时间控制器，被配置为根据负载变化产生导通时间控制信号，其中所述脉冲分配器根据所述导通时间控制信号产生所述M路触发信号。
11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述导通时间控制器根据表征所述多相功率变换器期望输出电压的参考信号和每相功率级电路中电感电流的采样信号产生所述导通时间控制信号。
12.一种电压调节器，包括：
N个多相功率变换器，被配置为在输入端接收输入电压，在输出端产生输出电压以提供给负载，每个多相功率变换器包括相互并联的M相功率级电路；
其中所述电压调节器包括N*M相功率级电路，所述N*M相功率级电路的相位差为360°/(N*M)。
13.根据权利要求12所述的电压调节器，其特征在于，每个所述多相功率变换器包括一控制电路，被配置为产生M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路，其中所述控制电路包括一锁相环，所述N个多相功率变换器中各个锁相环接收的参考频率之间的相位差为360°/(N*M)。
14.根据权利要求13所述的电压调节器，其特征在于，所述控制电路还包括：
脉冲分配器，被配置为产生M路触发信号；以及
M个导通时间发生器，被配置为分别接收相应的触发信号以产生所述M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路，其中所述锁相环被配置为控制每个多相功率变换器中第一相功率级电路的第一开关控制信号与参考频率同频同相，以调节所述M个开关控制信号均与所述参考频率的频率相同。
15.根据权利要求14所述的电压调节器，其特征在于，所述M路触发信号之间相位差360°/M。
16.根据权利要求14所述的电压调节器，其特征在于，所述锁相环被配置为根据表征所述多相功率变换器期望输出电压的参考信号以及所述参考频率产生导通时间基准信号，其中每个导通时间发生器根据所述导通时间基准信号产生相应的开关控制信号。
17.根据权利要求16所述的电压调节器，其特征在于，所述导通时间基准信号与所述电压参考信号具有相同的变化趋势，与所述参考频率具有相反的变化趋势。
18.根据权利要求16所述的电压调节器，其特征在于，所述导通时间发生器控制对应相功率级电路中功率开关的导通时间与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相反的变化趋势。
19.根据权利要求16所述的电压调节器，其特征在于，所述导通时间发生器控制相应的开关控制信号的占空比与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压具有相反的变化趋势。
20.根据权利要求16所述的电压调节器，其特征在于，所述锁相环被配置为根据所述参考信号以及所述参考频率控制内部电荷泵产生的电荷泵电流，以产生与所述参考信号具有相同的变化趋势,与所述参考频率具有相反变化趋势的导通时间基准信号。
21.根据权利要求14所述的电压调节器，其特征在于，所述控制电路还包括一偏置电路，用于提供一偏置信号给所述锁相环，以控制所述第一控制信号与所述参考频率同频同相。
22.根据权利要求14所述的电压调节器，其特征在于，所述控制电路还包括：
导通时间控制器，被配置为根据负载变化产生导通时间控制信号，其中所述脉冲分配器根据所述导通时间控制信号产生所述M路触发信号。
23.一种用于多相功率变换器的控制方法，所述多相功率变换器包括M相功率级电路，所述控制方法包括：
产生M路触发信号；
根据所述M路触发信号产生M个开关控制信号以控制对应相的功率级电路；以及
控制第一相功率级电路的第一开关控制信号与参考频率同频同相，以调节所述M个开关控制信号均与所述参考频率的频率相同。
24.根据权利要求23所述的控制方法，其特征在于，所述M路触发信号之间相位差360°/M。
25.根据权利要求23所述的控制方法，还包括：根据表征所述多相功率变换器期望输出电压的参考信号以及所述参考频率产生导通时间基准信号，并且根据所述导通时间基准信号产生相应的开关控制信号。
26.根据权利要求25所述的控制方法，其特征在于，所述导通时间基准信号与所述参考信号具有相同的变化趋势，与所述参考频率具有相反的变化趋势。
27.根据权利要求25所述的控制方法，其特征在于，控制对应相功率级电路中功率开关的导通时间与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相反的变化趋势。
28.根据权利要求25所述的控制方法，其特征在于，控制相应的开关控制信号的占空比与所述导通时间基准信号具有相同的变化趋势，以及与多相功率变换器的输入电压具有相反的变化趋势。
29.根据权利要求25所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述导通时间基准信号产生相应的开关控制信号包括：
比较所述导通时间基准信号和一斜坡信号以产生对应的开关控制信号，其中所述斜坡信号的上升斜率与所述多相功率变换器的输入电压和所述参考频率均具有相同的变化趋势。
30.根据权利要求23所述的控制方法，还包括：根据负载变化产生导通时间控制信号，并且根据所述导通时间控制信号产生所述M路触发信号。
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