CN115313856B - 降压型变压电路及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电源技术领域，提供了一种降压型变压电路及电子设备，包括：n个并联连接的降压单元；输出电压控制单元，用于获取降压型变压电路的输出电压，并输出其与预设参考电压经比例积分调节后得到的误差电压信号；电流检测单元，用于对流经每个降压单元中的目标功率管的电流进行采样，并输出所有目标功率管的电流采样值；电流均衡控制单元用于基于每个电流采样值与所有电流采样值的均值输出每个降压单元对应的电流均流误差信号；n个驱动控制单元，每个驱动控制单元用于根据接收到的误差电压信号和电流均流误差信号生成用于对相连的降压单元进行驱动控制的输出占空比信号。该方案可以提高降压型变压电路的整体电能转换效率和最大输出功率。

Description

降压型变压电路及电子设备

技术领域

本申请属于电源技术领域，尤其涉及一种降压型变压电路及电子设备。

背景技术

三电平降压变换器是一种能够提高电能转换效率的直流转直流（directcurrent- direct current，DC-DC）降压变压器。由于三电平降压变换器处于稳态时，其内部的各个器件的电压应力较小，使得三电平降压变换器可以采用具有更低耐压性的器件，成本较低，因此三电平变压器被广泛应用于电子设备中。

随着快充技术的发展，快充技术可以支持电子设备从充电器处获取到的电压和电流越来越大，在一些应用场合中，为了进一步提高电子设备中的变压电路的功率等级和电能转换效率，通常可以在电子设备中采用由多个三电平降压变换器并联连接而成的降压型变压电路。然而，当多个三电平降压变换器并联连接时，由于不同的三电平降压变换器之间难免存在不一致性，因此并联连接的不同三电平降压变换器的输出电流之间可能会存在较大差异，导致有些三电平降压变换器的输出电流较大，有些三电平降压变换器的输出电流较小，从而影响降压型变压电路的整体电能转换效率；并且，当某一路三电平降压变换器的输出电流达到允许的最大输出电流时，会触发该路的过流保护，从而限制了整个降压型变压电路的最大输出功率。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种降压型变压电路及电子设备，以解决现有的由多个三电平降压变换器并联连接而成的降压型变压电路的整体电能转换效率和最大输出功率均较低的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种降压型变压电路，包括：

n个降压单元，所有所述降压单元的输入端共同作为所述降压型变压电路的输入端，所有所述降压单元的输出端共同作为所述降压型变压电路的输出端；

输出电压控制单元，所述输出电压控制单元的第一输入端与所述降压型变压电路的输出端连接，所述输出电压控制单元用于获取所述降压型变压电路的输出电压，并将所述输出电压与预设参考电压进行比例积分调节后得到误差电压信号，且输出所述误差电压信号；

电流检测单元，与所有所述降压单元连接，所述电流检测单元用于对流经每一个所述降压单元中的目标功率管的电流进行采样，并向电流均衡控制单元输出每个所述目标功率管的电流采样值；

所述电流均衡控制单元用于确定所有所述电流采样值的均值，并根据每个所述电流采样值和所述均值，分别确定每个所述降压单元对应的电流均流误差信号，且通过不同的输出端分别输出每个所述降压单元对应的所述电流均流误差信号；其中，流经所述目标功率管的电流越大，所述目标功率管所在的降压单元对应的电流均流误差信号的幅值越小；

n个驱动控制单元，所有所述驱动控制单元的第一输入端共接于所述输出电压控制单元的输出端，每个所述驱动控制单元的第二输入端与所述电流均衡控制单元的一个输出端连接，每个所述驱动控制单元的输出端与一个所述降压单元的驱动端连接；所述驱动控制单元用于根据接收到的所述误差电压信号和所述电流均流误差信号得到输出占空比信号，并基于所述输出占空比信号对相连的降压单元进行驱动控制；n为大于1的整数。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述降压型变压电路还包括输出电流检测单元、第一开关单元、输出电流控制单元及第二开关单元；

所述输出电流检测单元的第一端与所有所述降压单元的输出端连接，所述输出电流检测单元的第二端作为所述降压型变压电路的输出端；所述输出电流检测单元用于检测所述降压型变压电路的输出电流，并输出所述输出电流；

或者，所述输出电流检测单元的第一端与目标降压控制单元的输出端连接，所述输出电流检测单元的第二端与其他降压单元的输出端共同作为降压型变压电路的输出端；所述输出电流检测单元用于检测所述目标降压控制单元的输出电流，并输出所述目标降压控制单元的输出电流；

所述第一开关单元的第一端与所述输出电压控制单元的输出端连接，所述第一开关单元的第二端与所有所述驱动控制单元的第一输入端连接；所述第一开关单元用于在所述输出电压大于预设电压阈值时，接通所述输出电压控制单元的输出端与所有所述驱动控制单元的第一输入端之间的第一通路，使所有所述驱动控制单元的第一输入端接收所述输出电压控制单元输出的所述误差电压信号；且在所述输出电压小于或等于所述预设电压阈值时，切断所述第一通路；

所述输出电流控制单元的第一输入端与所述输出电流检测单元的输出端连接，所述输出电流控制单元用于将所述输出电流与预设参考电流进行比例积分调节后得到所述误差电压信号，且输出所述误差电压信号；

所述第二开关单元的第一端与所述输出电流控制单元的输出端连接，所述第二开关单元的第二端与所述第一开关单元的第二端连接；所述第二开关单元用于在所述输出电压小于或等于所述预设电压阈值时，接通所述输出电流控制单元的输出端与所有所述驱动控制单元的第一输入端之间的第二通路，使所有所述驱动控制单元的第一输入端接收所述输出电流控制单元输出的所述误差电压信号；且在所述输出电压大于所述预设电压阈值时，切断所述第二通路。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述电流均衡控制单元包括电流平均单元和n个误差调节单元；

所述电流平均单元的n个输入端分别与所述电流检测单元的n个第一输出端连接；所述电流平均单元用于接收所述电流检测单元通过所述n个第一输出端输出的每个所述目标功率管的电流采样值，并计算所有所述电流采样值的均值，且向各个所述误差调节单元发送所述均值；

所有所述误差调节单元的第一输入端共接于所述电流平均单元的输出端，每个所述误差调节单元的第二输入端分别与所述电流检测单元的一个第二输出端连接，每个所述误差调节单元的输出端与一个所述驱动控制单元的第二输入端连接；所述误差调节单元用于接收所述电流检测单元通过相应的第二输出端输出的相应降压单元中的所述目标功率管的电流采样值，并将接收到的所述电流采样值与所述均值进行比例积分调节后得到相应降压单元对应的电流均流误差信号，且向相连的所述驱动控制单元输出所述电流均流误差信号。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述驱动控制单元包括加法器和PWM调制单元；

所述加法器的第一输入端作为所述驱动控制单元的第一输入端，所述加法器的第二输入端作为所述驱动控制单元的第二输入端，所述加法器的输出端与所述PWM调制单元的输入端连接；所述加法器用于将接收到的所述误差电压信号和所述电流均流误差信号进行叠加后得到待调制信号，并向相连的所述PWM调制单元发送所述待调制信号；

所述PWM调制单元的输出端作为所述驱动控制单元的输出端；所述PWM调制单元用于对所述待调制信号进行脉宽调制，得到所述输出占空比信号，且向相连的所述降压单元输出所述输出占空比信号。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述电流平均单元包括第一电阻、第二电阻及第一电容；

所述第一电阻的第一端与所述第一电容的第一端共接于地，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端共同作为所述电流平均单元的输出端，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第二端共同作为所述电流平均单元的n个输入端；所述第二电阻的阻值为所述第一电阻的阻值的n-1倍。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述误差调节单元包括第三电阻、第一运算放大器及第二电容；

所述第一运算放大器的同相输入端作为所述误差调节单元的第一输入端，所述第三电阻的第一端与所述第一运算放大器的反相输入端共同作为所述误差调节单元的第二输入端，所述第三电阻的第二端接地，所述第一运算放大器的输出端与所述第二电容的第一端共同作为所述误差调节单元的输出端，所述第二电容的第二端接地；所述第三电阻的阻值为所述电流平均单元中第一电阻的阻值的n倍。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述第一开关单元包括第一二极管；所述第一二极管的阴极作为所述第一开关单元的第一端，所述第一二极管的阳极作为所述第一开关单元的第二端。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述第二开关单元包括第二二极管；所述第二二极管的阴极作为所述第二开关单元的第一端，所述第二二极管的阳极作为所述第二开关单元的第二端。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述输出电流检测单元包括电流检测电阻和差分放大器；

所述电流检测电阻的第一端与所述差分放大器的同相输入端连接，所述电流检测电阻的第二端与所述差分放大器的反相输入端连接，所述差分放大器的输出端作为所述输出电流检测单元的输出端。

第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括电源端口、电池以及如第一方面或第一方面的任一可选实现方式所述的降压型变压电路，所述降压型变压电路的输入端连接所述电源端口，所述降压型变压电路的输出端连接所述电池。

实施本申请实施例提供的降压型变压电路及电子设备具有以下有益效果：

本申请实施例提供的降压型变压电路，通过在由n个降压单元并联而成的降压型变压电路中设置输出电压控制单元、电流检测单元、电流均衡单元及n个驱动控制单元，通过输出电压控制单元获取降压型变压电路的输出电压，并将该输出电压与预设参考电压进行比例积分调节后得到误差电压信号，通过电流检测单元获取每个降压单元中的目标功率管的电流采样值，通过电流均衡单元根据每个降压单元中的目标功率管的电流采样值与所有电流采样值的均值，确定每个降压单元对应的电流均流误差信号，通过驱动控制单元根据接收到的误差电压信号与电流均流误差信号得到用于对相应降压单元进行驱动控制的输出占空比信号。由于某个降压单元中的目标功率管的电流采样值越大，电流均衡控制单元确定出的该降压单元对应的电流均流误差信号的幅值越小，基于该电流均流误差信号与误差电压信号得到的输出占空比信号的占空比越小，那么基于该输出占空比信号对相应的降压单元进行驱动控制可以使该降压单元的输出电流减小。通过对每个降压单元的输出电流均进行上述负反馈调节，可以使所有降压单元的输出电流（也即输出功率）近似一致，从而提高了降压型变压电路的整体电能转换效率和最大输出功率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为传统的三电平降压变换器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种降压型变压电路的结构示意图；

图3A为本申请另一实施例提供的一种降压型变压电路的结构示意图；

图3B为本申请又一实施例提供的一种降压型变压电路的结构示意图；

图4A为本申请实施例提供的一种降压型变压电路的电路原理示意图；

图4B为本申请另一实施例提供的一种降压型变压电路的电路原理示意图；

图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，本申请实施例使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其它方式另外特别强调。

目前，采用可充电电池供电的电子设备越来越多，大部分电子设备采用一节电池供电，由于一节电池所需的充电电压通常较低，而电子设备充电时其电源端口从充电器从处获取到的电压通常较高，因此，电子设备中通常设置有降压型变压电路，用于将电子设备的电源端口输入的高电压转换为电池充电所需的低电压，以为电池充电。而随着快充技术在电子设备上的广泛应用，电子设备充电时可从充电器处获取到的电压越来越高，这就使降压型变压电路的输入电压越来越高，而降压型变压电路的输出电压相对较小（通常为电池所需的充电电压），从而导致降压型变压电路的输入输出电压差越来越大。对于降压型变压电路而言，其输入输出电压差越大，电能转换效率越低。

三电平降压变换器是一种能够提高电能转换效率的直流转直流（directcurrent- direct current，DC-DC）降压型变压电路。图1示出了一种传统的三电平降压变换器的结构。如图1所示，传统的三电平降压变换器通常包括第一功率管Q1、第二功率管Q2、第三功率管Q3、第四功率管Q4、飞跨电容Cfly及输出电感L0。其中，第一功率管Q1、第二功率管Q2、第三功率管Q3及第四功率管Q4依次串接在三电平降压变换器的输入端与地之间，飞跨电容Cfly的第一端连接第一功率管Q1与第二功率管Q2的共接点，飞跨电容Cfly的第二端连接第三功率管Q3与第四功率管Q4的共接点，输出电感L0的第一端连接第二功率管Q2与第三功率管Q3的共接点，输出电感L0的第二端作为三电平降压变换器的输出端。第一功率管Q1和第四功率管Q4分别由一对互补的驱动信号驱动，第一功率管Q1为主动管，第四功率管Q4为同步整流管；第二功率管Q2和第三功率管Q3分别由另一对互补的驱动信号驱动，第二功率管Q2为主动管，第三功率管Q3为同步整流管。第一功率管Q1和第二功率管Q2相当于两相降压型变换器的主管，两者的驱动信号的相位相差180度；同理，第三功率管Q3和第四功率管Q4的驱动信号的相位也相差180度。

三电平降压变换器处于稳定状态时，第一功率管Q1的占空比与第二功率管Q2的占空比均接近一致，三电平降压变换器的输出电压Vout由输入电压Vin、第一功率管Q1（或第二功率管Q2）的占空比决定，理想状态下，第一功率管Q1的占空比和第二功率管Q2的占空比可以在0~100%之间变化。此外，三电平降压变换器处于稳定状态时，飞跨电容Cfly两端的电压为输入电压Vin的一半，且各个功率管的两个导通端之间的电压也为输入电压Vin的一半，因此，三电平降压变换器处于稳定状态时，各个功率管可以工作在更低的电压范围，从而使各个功率管可以采用具有更低耐压性的器件，进而能够降低三电平降压变换器的成本。此外，由于三电平降压变换器处于稳定状态时加在输出电感Lo上的交流电压降低，因此输出电感Lo可以采用更小电感量的器件，可以降低输出电感Lo的交流损耗和直流损耗。

随着快充技术支持电子设备从充电器处获取到的电压和电流的不断提高，在一些应用场合中，为了进一步提高降压型变压电路的功率等级和电能转换效率，通常可以在电子设备中采用由多个三电平降压变换器并联连接而成的降压型变压电路。然而，当多个三电平降压变换器并联连接时，由于不同的三电平降压变换器之间难免存在不一致性，因此并联连接的不同三电平降压变换器的输出电流之间可能会存在较大差异，导致有些三电平降压变换器的输出电流（也即输出功率）较大，有些三电平降压变换器的输出电流较小，从而影响降压型变压电路的整体电能转换效率。并且，当某一路三电平降压变换器的输出电流达到允许的最大输出电流时，会触发该路的过流保护，从而限制了整个降压型变压电路的最大输出功率。

基于此，为了提高由多个三电平降压变换器并联连接而成的降压型变压电路的整体电能转换效率和最大输出功率，本申请实施例首先提供一种降压型变压电路，通过在由n个降压单元并联而成的降压型变压电路中设置输出电压控制单元、电流检测单元、电流均衡单元及n个驱动控制单元，通过输出电压控制单元获取降压型变压电路的输出电压，并将该输出电压与预设参考电压进行比例积分调节后得到误差电压信号，通过电流检测单元获取每个降压单元中的目标功率管的电流采样值，通过电流均衡单元根据每个降压单元中的目标功率管的电流采样值与所有电流采样值的均值，确定每个降压单元对应的电流均流误差信号，通过驱动控制单元根据接收到的误差电压信号与电流均流误差信号得到用于对相应降压单元进行驱动控制的输出占空比信号。由于某个降压单元中的目标功率管的电流采样值越大，电流均衡控制单元确定出的该降压单元对应的电流均流误差信号的幅值越小，基于该电流均流误差信号与误差电压信号得到的输出占空比信号的占空比越小，那么基于该输出占空比信号对相应的降压单元进行驱动控制可以使该降压单元的输出电流减小。通过对每个降压单元的输出电流均进行上述负反馈调节，可以使所有降压单元的输出电流近似一致，从而提高了降压型变压电路的整体电能转换效率和最大输出功率。

请参阅图2，为本申请实施例提供的一种降压型变压电路的结构示意图。如图2所示，该保护电路可以包括n个降压单元21、输出电压控制单元22、电流检测单元23、电流均衡控制单元24及n个驱动控制单元25。其中，n为大于1的整数。

其中，所有降压单元21的输入端共同作为降压型变压电路的输入端IN，所有降压单元21的输出端共同作为降压型变压电路的输出端OUT。

示例性的，降压单元21可以为三电平降压变换器，三电平降压变换器的输入端可以作为降压单元21的输入端，三电平降压变换器的输出端可以作为降压单元21的输出端。需要说明的是，三电平降压变换器的具体结构可以如图1所示，关于三电平降压变换器中各个器件之间的连接关系和功能具体可以参考图1对应的文字部分的相关描述，此处不再赘述。

输出电压控制单元22的第一输入端与降压型变压电路的输出端OUT连接，输出电压控制单元22用于获取降压型变压电路的输出端OUT的输出电压Vout，并将该输出电压Vout与预设参考电压Vref进行比例积分调节后得到误差电压信号Verr，且输出该误差电压信号Verr至各个驱动控制单元25的第一输入端。

电流检测单元23与所有降压单元21连接，电流检测单元23用于对流经每一个降压单元21中的目标功率管的电流I1~In进行采样，并向电流均衡控制单元24输出每个目标功率管的电流采样值I1/K~In/K。

其中，1/K为电流监测单元23的采样比例。目标功率管可以为各个降压单元21中任意一个相同的功率管。例如，目标功率管可以为各个降压单元21中的第一功率管Q1，或者可以为各个降压单元21中的第二功率管Q2。

电流均衡控制单元24用于确定所有目标功率管的电流采样值I1/K~In/K的均值，并根据每个目标功率管的电流采样值I1/K、I2/K、…、In/K和上述均值，分别确定每个降压单元21对应的电流均流误差信号Vcs1、Vcs2、…、Vcsn，且通过不同的输出端分别输出每个降压单元21对应的电流均流误差信号Vcs1、Vcs2、…、Vcsn。

示例性的，电流均衡控制单元24可以将每个目标功率管的电流采样值I1/K、I2/K、…、In/K与上述均值分别进行比较和放大处理，得到每个降压单元21对应的电流均流误差信号Vcs1、Vcs2、…、Vcsn。例如，电流均衡控制单元24可以将第1个降压单元21中的目标功率管的电流采样值I1/K与上述均值进行比较和放大处理后得到第1个降压单元21对应的电流均流误差信号Vcs1，并通过电流均衡控制单元24的第1个输出端输出该电流均流误差信号Vcs1；电流均衡控制单元24可以将第n个降压单元21中的目标功率管的电流采样值In/K与上述均值进行比较和放大处理后得到第n个降压单元21对应的电流均流误差信号Vcsn，并通过电流均衡控制单元24的第n个输出端输出该电流均流误差信号Vcsn。

在具体应用中，示例性的，电流均衡控制单元24可以通过微控制单元（microcontroller unit，MCU）实现，也可以通过模拟电路实现。

所有驱动控制单元25的第一输入端共接于输出电压控制单元22的输出端，每个驱动控制单元25的第二输入端与电流均衡控制单元24的一个输出端连接，每个驱动控制单元25的输出端与一个降压单元21的驱动端连接。示例性的，第1个驱动控制单元25的第二输入端可以与流均衡控制单元24的第1个输出端连接，第1个驱动控制单元25的输出端可以与第1个降压单元21的驱动端连接；以此类推，第n个驱动控制单元25的第二输入端可以与流均衡控制单元24的第n个输出端连接，第n个驱动控制单元25的输出端可以与第n个降压单元21的驱动端连接。

驱动控制单元25用于根据接收到的误差电压信号Verr和电流均流误差信号Vcs1或Vcs2或Vcsn等，得到占空比信号，并基于该占空比信号对相连的降压单元21进行驱动控制，从而实现对降压型变压电路的输出电压Vout以及每个降压单元51的输出电流的调节。示例性的，驱动控制单元25可以将接收到的误差电压信号Verr和电流均流误差信号Vcs1或Vcs2或Vcsn等，进行叠加后得到输出占空比信号。例如，第1个驱动控制单元25可以将接收到的误差电压信号Verr与电流均流误差信号Vcs1进行叠加后得到第一输出占空比信号，并基于该第一输出占空比信号对第1个降压单元21进行驱动控制。

需要说明的是，降压型变压电路的输出电压Vout越小，误差电压信号Verr的幅值越大，从而使得各个降压单元21对应的输出占空比信号的占空比增大，进而增大了降压型变压电路的输出电压Vout；降压型变压电路的输出电压Vout越大，误差电压信号Verr的幅值越小，从而使得各个降压单元21对应的输出占空比信号的占空比减小，进而降低了降压型变压电路的输出电压Vout。如此可以实现对降压型变压电路的输出电压Vout的负反馈调节，使降压型变压电路具有恒定的直流输出电压Vout。

还需要说明的是，某个降压单元21中的目标功率管的电流采样值越小，该降压单元21对应的电流均流误差信号的幅值越大，从而使得该降压单元21对应的输出占空比信号的占空比增大，进而增大该降压单元的输出电流；某个降压单元21中的目标功率管的电流采样值越大，该降压单元21对应的电流均流误差信号的幅值越小，从而使得该降压单元21对应的输出占空比信号的占空比减小，进而减小该降压单元的输出电流。

可以理解的是，每个驱动控制单元25得到的输出占空比信号均包括用于控制第一功率管Q1通断的第一输出占空比信号、用于控制第二功率管Q2通断的第二输出占空比信号、用于控制第三功率管Q3通断的第三输出占空比信号及用于空寂第四功率管Q4通断的第四输出占空比信号。

其中，第一输出占空比信号和第四输出占空比信号为一对互补信号，第二输出占空比信号和第三输出占空比信号也为一对互补信号。第一输出占空比信号与第二输出占空比信号的相位差为180度。

可以理解的是，某个驱动控制单元25得到的输出占空比信号越大，说明该驱动控制单元25得到的第一输出占空比信号的占空比和第二输出占空比信号的占空比越大，且第三输出占空比信号的占空比和第四输出占空比信号的占空比越小，与该驱动控制单元25连接的降压单元21的输出电压和输出电流（也即输出功率）越大。

需要说明的是，每个驱动控制单元25产生的输出占空比信号是相互交错的，不同驱动控制单元25产生的输出占空比信号之间的最小相位差为360/n度。

可以理解的是，在具体应用中，即使所有驱动控制单元25产生的输出占空比信号的占空比完全一致，但由于不同降压单元21中的功率管的驱动延时和导通电阻难免会存在差异，且输出电感Lo的直流电阻也无法完全对称，所以不同降压单元21的输出电流很难做到均衡，因此，本申请通过在降压型变压电路中设置电流均衡控制单元24来对不同降压21之间不均衡的电流进行调节。而且，由于电流检测单元23、电流均衡控制单元24以及各个驱动控制单元25的对称性，即使目标功率管的电流采样值与实际期望不符合，因为电路的对称性，各个降压电路21的输出电流也可以达到很好的均衡效果。

在本申请的另一个实施例中，如图3A或图3B所示，降压型变压电路还可以包括输出电流检测单元26、第一开关单元27、输出电流控制单元28及第二开关单元29。需要说明的是，图3A和图3B的区别在于，输出电流检测单元26与降压型变压电路中其他单元之间的连接关系不同。

在一种可能的实现方式中，如图3A所示，所有降压单元21的输出端可以共接于输出电流检测单元26的第一端，输出电流检测单元26的第二端可以作为降压型变压电路的输出端OUT。输出电流检测单元26的输出端可以与输出电流控制单元28的第一输入端连接，输出电流控制单元28的第二输入端用于接收预设参考电流Iref。其中，预设参考电流可以根据实际需求设置，此处对其不做特别限定。

本实现方式中，输出电流检测单元26用于检测降压型变压电路的输出电流Iout，并向输出电流控制单元28的第一端输出该输出电流Iout。

输出电流控制单元22用于将该输出电流Iout与预设参考电流Iref进行比例积分调节后得到误差电压信号Verr，且输出误差电压信号Verr。

可以理解的是，当将该降压型变压电路的输出端与电池连接，以作为电池的充电电路对电池进行充电时，降压型变压电路的输出电流Iout也即电池的充电电流。由于本实现方式中的输出电流检测单元26直接与电池串联，因此可以实现对电池的充电电流的高精度检测，进而可以实现对电池的充电电流的精确控制。然而，在本实现方式中，电池的充电电流越大，输出电流检测单元26的功耗也会越大，且由于每个降压单元21的输出电流均流过该输出电流检测单元26，因此会导致输出电流检测单元26产生更大的功率损耗，这会降低电池的充电效率。

基于此，在另一种可能的实现方式中，如图3B所示，输出电流检测单元26的第一端可以与目标降压单元21的输出端连接，输出电流检测单元26的第二端可以与其他降压单元21的输出端共同作为降压型变压电路的输出端OUT。其中，目标降压单元21可以为任意一个降压单元21，其他降压单元21可以为所有降压单元21中除目标降压单元21之外的降压单元21。例如，目标降压单元21可以为第1个降压单元21，其他降压单元21可以为第2~n个降压单元21。

本实现方式中，输出电流检测单元26可以用于检测目标降压单元21的输出电流Iout/n，并向输出电流控制单元28的第一端输出该输出电流Iout/n。

输出电流控制单元22用于将该输出电流Iout/n与预设参考电流的1/n倍（即Iref/n）进行比例积分调节后得到误差电压信号Verr，且输出误差电压信号Verr。

本实现方式通过将输出电流检测单元26与其中一个降压单元21串联，如此，电流检测单元26检测到的输出电流仅为该降压单元21的输出电流，而不是整个降压型变压电路的输出电流。由于降压型变压电路通过电流均衡控制使每个降压单元21的输出电流近似一致，均为降压型变压电路的输出电流（也即电池的充电电流）的1/n倍，因此，输出电流检测单元26的功耗比上一实现方式降低了n倍，从而可以提高降压型变压电路的充电效率，减少电路发热；且输出电流检测单元26中的检测电阻可以采用更小面积的电阻，进一步降低了降压型变压电路的成本。

需要说明的是，在图3A对应的实现方式以及图3B对应的实现方式中，第一开关单元27和第二开关单元29的连接关系和作用均相同，具体如下：

第一开关单元27的第一端与输出电压控制单元22的输出端连接，第一开关单元27的第二端与所有驱动控制单元25的第一输入端连接。第一开关单元27用于在输出电压Vout大于预设电压阈值时，接通输出电压控制单元22的输出端与所有驱动控制单元25的第一输入端之间的第一通路，使所有驱动控制单元25的第一输入端接收输出电压控制单元22输出的误差电压信号Verr；且在输出电压Vout小于或等于预设电压阈值时，切断第一通路。

第二开关单元29的第一端与输出电流控制单元22的输出端连接，第二开关单元29的第二端与第一开关单元27的第二端连接。第二开关单元29用于在输出电压Vout小于或等于预设电压阈值时，接通输出电流控制单元22的输出端与所有驱动控制单元25的第一输入端之间的第二通路，使所有驱动控制单元25的第一输入端接收输出电流控制单元22输出的误差电压信号Verr；且在输出电压Vout大于预设电压阈值时，切断第二通路。

其中，当降压型变压电路的输出端OUT与电池连接为电池充电时，预设电压阈值即为电池停充的电压，其可以小于或等于电池的额定电压。

本实施例通过在降压型变压电路中增加第一开关单元27、输出电流控制单元28及第二开关单元29，使得降压型变压电路在输出电压Vout较小时可以实现恒流输出，在输出电压Vout较大时可以实现恒压输出，从而可以实现对电池的恒流和恒压充电。

如图3A或图3B所示，在本申请的又一个实施例中，电流均衡控制单元24可以包括电流平均单元241和n个误差调节单元242。其中，

电流平均单元241的n个输入端分别与电流检测单元23的n个第一输出端Out11~Out1n连接。示例性的，电流平均单元241的第1个输入端可以与电流检测单元23的第1个第一输出端Out11连接；以此类推，电流平均单元241的第n个输入端可以与电流检测单元23的第n个第一输出端Out1n连接。

电流平均单元241用于接收电流检测单元23通过其n个第一输出端Out11~Out1n输出的每个目标功率管的电流采样值I1/K~In/K，并计算所有目标功率管的电流采样值I1/K~In/K的均值，向各个误差调节单元242发送该均值。

所有误差调节单元242的第一输入端共接于电流平均单元241的输出端，每个误差调节单元242的第二输入端分别与电流检测单元23的一个第二输出端Out21、Out22、…、Out2n连接，每个误差调节单元242的输出端与一个驱动控制单元25的第二输入端连接。示例性的，第1个误差调节单元242的第二输入端可以与电流检测单元23的第1个第二输出端Out21连接，第1个误差调节单元242的输出端可以与第1个驱动控制单元25的第二输入端连接；以此类推，第n个误差调节单元242的输入端可以与电流检测单元23的第n个第二输出端Out2n连接，第n个误差调节单元242的输出端可以与第n个驱动控制单元25的第二输入端连接。

误差调节单元242用于接收电流检测单元23通过相应的第二输出端输出的相应降压单元21中的目标功率管的电流采样值，并将接收到的电流采样值与上述均值进行比例积分调节后得到相应降压单元21对应的电流均流误差信号，且向相连的驱动控制单元25输出该电流均流误差信号。示例性的，第1个误差调节单元242用于接收电流检测单元23通过第1个第二输出端Out21输出的第1个降压单元21中的目标功率管的电流采样值I1/K，并将该电流采样值I1/K与上述均值进行比例积分调节后得到第1个降压单元21对应的电流均流误差信号Vcs1，且向第1个驱动控制单元25输出该电流均流误差信号Vcs1。

如图3A或图3B所示，在本申请的又一个实施例中，驱动控制单元25可以包括加法器U1和PWM调制单元251。其中，加法器U1的第一输入端作为驱动控制单元25的第一输入端，加法器U1的第二输入端作为驱动控制单元25的第二输入端，加法器U1的输出端与PWM调制单元251的输入端连接，PWM调制单元251的输出端作为驱动控制单元25的输出端。

加法器U1用于将接收到的误差电压信号Verr与电流均流误差信号Vcs1或Vcs2或Vcsn等进行叠加后得到待调制信号，并向相连的PWM调制单元251发送该待调制信号。PWM调制单元251用于对该待调制信号进行脉宽调制，得到输出占空比信号，且向相连的降压单元21输出该输出占空比信号，以实现对相应降压单元21的驱动控制。示例性的，第1个驱动控制单元25中的加法器U1可以将接收到的误差电压信号Verr与第1个降压单元21对应的电流均流误差信号Vcs1进行叠加后得到第一待调制信号，第1个降压单元21中的PWM调制单元251可以对该第一待调制信号进行脉宽调制，得到第1个降压单元21对应的输出占空比信号，且向第1个降压单元21发送该输出占空比信号。

请参阅图4A或图4B，在一个具体的实施例中，电流平均单元241可以包括第一电阻R1、第二电阻R2及第一电容C1。

其中，第一电阻R1的第一端与第一电容C1的第一端共接于地，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端共同作为电流平均单元241的输出端，第二电阻R2的第二端与第一电容C1的第二端共同作为电流平均单元241的n个输入端。其中，第二电阻R2的阻值为第一电阻R1的阻值的n-1倍。

具体地，电流平均单元241可以将接收到的所有目标功率管的电流采样值I1/K~In/K进行叠加并滤波，且将叠加与滤波得到的电流信号转换为电压信号，该电压信号的电压V1可以表示所有降压单元21中的目标功率管的电流采样值之和，该电压V1经过第一电阻R1和第二电阻R2的1/n倍分压后可以得到用于表示所有目标功率管的电流采样值的均值的参考电压Viref，该参考电压Viref被送入每个误差调节单元242的第一输入端。

在又一个具体的实施例中，误差调节单元242可以包括第三电阻R3、第一运算放大器U2及第二电容C2。

其中，第一运算放大器U2的同相输入端“+”作为误差调节单元242的第一输入端，第三电阻R3的第一端与第一运算放大器U2的反相输入端“-”共同作为误差调节单元242的第二输入端，第三电阻R3的第二端接地，第一运算放大器U2的输出端与第二电容C2的第一端共同作为误差调节单元242的输出端，第二电容C2的第二端接地。需要说明的是，第三电阻R3的阻值为第一电阻R1的阻值的n倍。

具体地，由于第三电阻R3的阻值为第一电阻R1的阻值的n倍，因此，每个第一运算放大器U2的反相输入端的电压可以用于表示对应目标功率管的电流采样值，基于此，每个第一运算放大器U2输出的电流均流误差信号Vcs1~Vcsn可以用于表示对应目标功率管的电流采样值与上述均值的偏差。

输出电流检测单元26可以包括电流检测电阻Rsns和差分放大器U3。

其中，电流检测电阻Rsns的第一端与差分放大器U3的同相输入端连接，电流检测电阻Rsns的第二端与差分放大器U3的反相输入端连接，差分放大器U3的输出端作为输出电流检测单元26的输出端。

在又一个具体的实施例中，第一开关单元27可以包括第一二极管D1。其中，第一二极管D1的阴极作为第一开关单元27的第一端，第一二极管D1的阳极作为第一开关单元27的第二端。

在又一个具体的实施例中，第二开关单元29可以包括第二二极管D2。其中，第二二极管D2的阴极作为第二开关单元29的第一端，第二二极管D2的阳极作为第二开关单元29的第二端。

具体地，当降压型变压电路的输出电压Vout大于预设电压阈值时，第一二极管D1导通，第二二极管D2关断，此时输出电压控制单元22可以向各个驱动控制单元25输出其得到的误差电压信号Verr。

当降压型变压电路的输出电压Vout小于或等于预设电压阈值时，第一二极管D1关断，第二二极管D2导通，此时输出电流控制单元28可以向各个驱动控制单元25输出其得到的误差电压信号Verr。

在本申请的又一个具体实施例中，电流检测单元23可以包括n组电流采样器，每组电流采样器可以包括1个第一电流采样器U4和1个第二电流采样器U5。其中，每组电流采样器用于对流经一个降压单元51中的目标功率管的电流进行采样，得到该降压单元51中的目标功率管的电流采样值，并通过电流检测单元23相应的第一输出端和第二输出端分别输出该目标功率管的电流采样值。示例性的，第1组电流采样器用于对流经第1个降压单元51中的目标功率管的电流进行采样，得到第1个降压单元51中的目标功率管的电流采样值I1/K，并通过电流检测单元23的第1个第一输出端Out11和第1个第二输出端Out21分别输出第1个降压单元51中的目标功率管的电流采样值I1/K，该电流采样值I1/K经第一电阻R1和第二电阻R2后被转换为第1个降压单元51中的目标功率管对应的电压采样信号。以此类推，n个电流采样值流I1/K~In/K叠加后，再经第一电阻R1和第二电阻R2后被转换为n个降压单元中的目标功率管对应的电压采样信号的叠加信号V1。

本申请实施例还提供一种电子设备。请参阅图5，为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图5所示，该电子设备50可以包括电源端口501、电池503以及降压型变压电路502。其中，降压型变压电路502的输入端连接电源端口501，降压型变压电路502的输出端连接电池503。具体地，降压型变压电路502的输出端可以连接电池503的正极，电池503的负极可以接地。

需要说明的是，降压型变压电路502具体可以为图2、图3A、图3B、图4A或图4B对应的实施例中的降压型变压电路，关于降压型变压电路502的结构和功能具体可以参考图2、图3A、图3B、图4A或图4B对应的实施例中的相关描述，此处不再对其进行赘述。

在具体应用中，电子设备50可以包括不限于手机、平板电脑或笔记本电脑等，此处不对电子设备50的类型做特别限定。

其中，电源端口901具体可以为通用串行总线（universal serial bus，USB）接口，例如可以为C类USB（即USB type-C）接口。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参照其它实施例的相关描述。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种降压型变压电路，其特征在于，包括：

n个降压单元，所有所述降压单元的输入端共同作为所述降压型变压电路的输入端，所有所述降压单元的输出端共同作为所述降压型变压电路的输出端；所述降压单元为三电平降压变换器；

输出电压控制单元，所述输出电压控制单元的第一输入端与所述降压型变压电路的输出端连接，所述输出电压控制单元用于获取所述降压型变压电路的输出电压，并将所述输出电压与预设参考电压进行比例积分调节后得到误差电压信号，且输出所述误差电压信号；

电流检测单元，与所有所述降压单元连接，所述电流检测单元用于对流经每一个所述降压单元中的目标功率管的电流进行采样，并向电流均衡控制单元输出每个所述目标功率管的电流采样值；所述目标功率管为各个所述降压单元中任意一个相对应的功率管；

所述电流均衡控制单元用于确定所有所述电流采样值的均值，并根据每个所述电流采样值和所述均值，分别确定每个所述降压单元对应的电流均流误差信号，且通过不同的输出端分别输出每个所述降压单元对应的所述电流均流误差信号；其中，所述目标功率管的电流采样值越大，所述目标功率管所在的降压单元对应的电流均流误差信号的幅值越小；

n个驱动控制单元，所有所述驱动控制单元的第一输入端共接于所述输出电压控制单元的输出端，每个所述驱动控制单元的第二输入端与所述电流均衡控制单元的一个输出端连接，每个所述驱动控制单元的输出端与一个所述降压单元的驱动端连接；所述驱动控制单元用于根据接收到的所述误差电压信号和所述电流均流误差信号得到输出占空比信号，并基于所述输出占空比信号对相连的降压单元进行驱动控制；n为大于1的整数；

所述电流均衡控制单元包括电流平均单元和n个误差调节单元；

所述电流平均单元的n个输入端分别与所述电流检测单元的n个第一输出端连接；所述电流平均单元用于接收所述电流检测单元通过所述n个第一输出端输出的每个所述目标功率管的电流采样值，并计算所有所述电流采样值的均值，且向各个所述误差调节单元发送所述均值；

所有所述误差调节单元的第一输入端共接于所述电流平均单元的输出端，每个所述误差调节单元的第二输入端分别与所述电流检测单元的一个第二输出端连接，每个所述误差调节单元的输出端与一个所述驱动控制单元的第二输入端连接；所述误差调节单元用于接收所述电流检测单元通过相应的第二输出端输出的相应降压单元中的所述目标功率管的电流采样值，并将接收到的所述电流采样值与所述均值进行比例积分调节后得到相应降压单元对应的电流均流误差信号，且向相连的所述驱动控制单元输出所述电流均流误差信号；

所述电流平均单元包括第一电阻、第二电阻及第一电容；

所述第一电阻的第一端与所述第一电容的第一端共接于地，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端共同作为所述电流平均单元的输出端，所述第二电阻的第二端与所述第一电容的第二端共同作为所述电流平均单元的n个输入端；所述第二电阻的阻值为所述第一电阻的阻值的n-1倍。

2.根据权利要求1所述的降压型变压电路，其特征在于，所述降压型变压电路还包括输出电流检测单元、第一开关单元、输出电流控制单元及第二开关单元；

所述输出电流检测单元的第一端与所有所述降压单元的输出端连接，所述输出电流检测单元的第二端作为所述降压型变压电路的输出端；所述输出电流检测单元用于检测所述降压型变压电路的输出电流，并输出所述输出电流；

或者，所述输出电流检测单元的第一端与目标降压控制单元的输出端连接，所述输出电流检测单元的第二端与其他降压单元的输出端共同作为降压型变压电路的输出端；所述输出电流检测单元用于检测所述目标降压控制单元的输出电流，并输出所述目标降压控制单元的输出电流；

所述第一开关单元的第一端与所述输出电压控制单元的输出端连接，所述第一开关单元的第二端与所有所述驱动控制单元的第一输入端连接；所述第一开关单元用于在所述输出电压大于预设电压阈值时，接通所述输出电压控制单元的输出端与所有所述驱动控制单元的第一输入端之间的第一通路，使所有所述驱动控制单元的第一输入端接收所述输出电压控制单元输出的所述误差电压信号；且在所述输出电压小于或等于所述预设电压阈值时，切断所述第一通路；

所述输出电流控制单元的第一输入端与所述输出电流检测单元的输出端连接，所述输出电流控制单元用于将所述输出电流与预设参考电流进行比例积分调节后得到所述误差电压信号，且输出所述误差电压信号；

所述第二开关单元的第一端与所述输出电流控制单元的输出端连接，所述第二开关单元的第二端与所述第一开关单元的第二端连接；所述第二开关单元用于在所述输出电压小于或等于所述预设电压阈值时，接通所述输出电流控制单元的输出端与所有所述驱动控制单元的第一输入端之间的第二通路，使所有所述驱动控制单元的第一输入端接收所述输出电流控制单元输出的所述误差电压信号；且在所述输出电压大于所述预设电压阈值时，切断所述第二通路。

3.根据权利要求2所述的降压型变压电路，其特征在于，所述驱动控制单元包括加法器和PWM调制单元；

所述加法器的第一输入端作为所述驱动控制单元的第一输入端，所述加法器的第二输入端作为所述驱动控制单元的第二输入端，所述加法器的输出端与所述PWM调制单元的输入端连接；所述加法器用于将接收到的所述误差电压信号和所述电流均流误差信号进行叠加后得到待调制信号，并向相连的所述PWM调制单元发送所述待调制信号；

所述PWM调制单元的输出端作为所述驱动控制单元的输出端；所述PWM调制单元用于对所述待调制信号进行脉宽调制，得到所述输出占空比信号，且向相连的所述降压单元输出所述输出占空比信号。

4.根据权利要求2所述的降压型变压电路，其特征在于，所述误差调节单元包括第三电阻、第一运算放大器及第二电容；

所述第一运算放大器的同相输入端作为所述误差调节单元的第一输入端，所述第三电阻的第一端与所述第一运算放大器的反相输入端共同作为所述误差调节单元的第二输入端，所述第三电阻的第二端接地，所述第一运算放大器的输出端与所述第二电容的第一端共同作为所述误差调节单元的输出端，所述第二电容的第二端接地；所述第三电阻的阻值为所述电流平均单元中第一电阻的阻值的n倍。

5.根据权利要求2至4任一项所述的降压型变压电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一二极管；所述第一二极管的阴极作为所述第一开关单元的第一端，所述第一二极管的阳极作为所述第一开关单元的第二端。

6.根据权利要求2至4任一项所述的降压型变压电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第二二极管；所述第二二极管的阴极作为所述第二开关单元的第一端，所述第二二极管的阳极作为所述第二开关单元的第二端。

7.根据权利要求2至4任一项所述的降压型变压电路，其特征在于，所述输出电流检测单元包括电流检测电阻和差分放大器；

所述电流检测电阻的第一端与所述差分放大器的同相输入端连接，所述电流检测电阻的第二端与所述差分放大器的反相输入端连接，所述差分放大器的输出端作为所述输出电流检测单元的输出端。

8.一种电子设备，其特征在于，包括电源端口、电池以及如权利要求1至7任一项所述的降压型变压电路，所述降压型变压电路的输入端连接所述电源端口，所述降压型变压电路的输出端连接所述电池。

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