CN115373454A - 多相稳压器均流控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种多相稳压器均流控制系统和方法，根据本发明实施例提供的多相稳压器均流控制系统，其被配置为：采样表征多相中的第一相的平均电流的第一电压信号；采样表征多相中的第二相的平均电流的第二电压信号；计算表征第一电压信号和第二电压信号的平均值的平均电压信号；获取表征多相稳压器均流控制系统的输出电压的输出反馈信号；基于第一电压信号、平均电压信号和输出反馈信号来调整第一相的电流；以及基于第二电压信号、平均电压信号和输出反馈信号来调整第二相的电流。通过上述技术方案，可以实现多相稳压器均流控制系统的每相均流的目的，同时可以提高系统的可靠性。

Description

多相稳压器均流控制系统和方法

技术领域

本发明实施例属于集成电路领域，尤其涉及一种多相稳压器均流控制系统和方法。

背景技术

在传统的多相稳压器中，通过使通过将每一相的跨导运算放大器并联，使得两相的峰值电流相同，从而达到每相均流的目的。然而，由于跨导运算放大器的并联连接，导致在大功率应用中，众多的相数使得系统的等效gm会很大，使得环路难以补偿。

为了解决上述环路难以补偿的问题，采用主从结构，在并联时，将所有的从相的跨导运算放大器失效，只保留主相的跨导运算放大器处于工作状态，利用主相的跨导运算放大器的输出信号来控制所有相的峰值电流以实现每相均流的目的。然而，在电流受到扰动时谷值电流会发生变化，由于仅仅峰值电流相同，这会导致负载电流并不能很好地均流，使得系统的可靠性降低。

发明内容

为了解决上述技术问题中的一者或多者，本发明实施例提供了一种多相稳压器均流控制系统和方法，能够实现多相稳压器均流控制系统的每相均流的目的，同时可以提高系统的可靠性。

一方面，本发明实施例提供了一种多相稳压器均流控制系统，包括：采样表征所述多相中的第一相的平均电流的第一电压信号；采样表征所述多相中的第二相的平均电流的第二电压信号；计算表征所述第一电压信号和所述第二电压信号的平均值的平均电压信号；获取表征所述多相稳压器均流控制系统的输出电压的输出反馈信号；基于所述第一电压信号、所述平均电压信号和所述输出反馈信号来调整所述第一相的电流；以及基于所述第二电压信号、所述平均电压信号和所述输出反馈信号来调整所述第二相的电流。

另一方面，本发明实施例提供了一种用在多相稳压器均流控制系统中的方法，包括：采样表征所述多相中的第一相的平均电流的第一电压信号；采样表征所述多相中的第二相的平均电流的第二电压信号；计算表征所述第一电压信号和所述第二电压信号的平均值的平均电压信号；获取表征所述多相稳压器均流控制系统的输出电压的输出反馈信号；基于所述第一电压信号、所述平均电压信号和所述输出反馈信号来调整所述第一相的电流；以及基于所述第二电压信号、所述平均电压信号和所述输出反馈信号来调整所述第二相的电流。

本发明实施例的多相稳压器均流控制系统和方法，能够实现多相稳压器均流控制系统的每相均流的目的，同时可以提高系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了现有技术提供的第一种两相转换器的结构示意图；

图2示出了现有技术提供的第二种两相转换器的结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的多相稳压器均流控制系统的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的多相稳压器均流控制系统中的相应信号的波形示意图；

图5a示出了本发明实施例提供的图3所示的电流采样电路310的具体实现方式；

图5b示出了本发明实施例提供的图3所示的电流采样电路312的具体实现方式；

图6示出了本发明实施例提供的图3所示的取平均电路316的具体实现方式；

图7a和图7b示出了本发明实施例提供的图3所示的电流误差产生电路318的具体实现方式；

图8a和图8b示出了本发明实施例提供的图3所示的直流电流产生电路320的具体实现方式；

图9a和图9b示出了本发明实施例提供的图3所示的斜坡产生电路322的具体实现方式；

图10a和图10b示出了本发明实施例提供的图3所示的求和电路324的具体实现方式；以及

图11示出了本发明实施例提供的用在多相稳压器均流控制系统中的方法1100的流程示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了更好地理解本发明实施例提供的多相稳压器均流控制系统，以下首先对现有技术提供的多相稳压器均流控制系统进行介绍。

当前，在大功率汽车和工业电源领域中，多相稳压器均流控制系统凭借其优异的性能变得越来越常见。例如，在汽车48V/12V双电池轻混系统中，48V和12V电池之间的双向DC-DC需要能够提供3KW的功率处理能力。例如，在数据中心应用中，为了满足更高性能的计算要求，CPU、GPU的电力输送要求变得很高(通常为例如100A到1000A)。

多相稳压器具有诸多性能优势。由于电感电流纹波和输出电压纹波有效降低，因此无需工作在相对较高的频率(较高的开关频率将导致开关损耗增大)。由于最大瞬态输入电流降低，使得电源纹波噪声更低。相比于相同工作频率的单相操作，多相操作具有更高效率、更少元件(物料清单，BOM)等。此外，多相稳压器能够更快速地响应于输出负载的变化，并具有更好的瞬态响应。

然而，多相稳压器具有上述诸多性能优势的前提是，需要可靠的负载均流控制来应对某一相稳压器由于电流负荷较大而带来较大的温升可靠性问题。

以两相为例，参考图1，图1示出了现有技术提供的第一种两相转换器的结构示意图，如图所示，该两相转换器主要包括逻辑模块110和120、跨导运算放大器gm1和gm2等。

在图1所示的结构中，两相转换器中的每一相均采用峰值电流模式进行控制，由于峰值电流模式可以通过跨导运算放大器gm1和gm2的输出Vcomp来调节流经电感L1和L2的峰值电流，来实现对负载电流的控制。如果将每一相的跨导运算放大器gm1和gm2并联(即跨导运算放大器gm1和gm2的输出端被短接以形成Vcomp电压)，以此方式，使得两相的峰值电流相同，从而达到每相均流的效果。

然而，由于跨导运算放大器gm1和gm2需要并联连接，所以在大功率的应用中，众多的相数(例如，12相)会导致系统的等效gm很大，进而导致环路难以补偿。

为了解决现有技术一提供的由于两相转换器的多相并联而导致的等效gm变大使得环路不易补偿的问题。

参考图2，图2示出了现有技术提供的第二种两相转换器的结构示意图，如图所示，该两相转换器主要包括逻辑模块210和220、跨导运算放大器gm1和gm2等。

在图2中，该两相转换器采用主从结构，多相并联时使得所有从相的跨导运算放大器gm2处于关闭状态，只保留主相的跨导运算放大器gm1处于工作状态，利用主相的跨导运算放大器gm1的输出Vcomp来控制所有相的峰值电流以达到每相均流的目的。

然而，以此方式，在电流受到扰动时谷值电流会发生变化，由于仅仅峰值电流相同，会导致负载电流并不能很好地均流，使得系统的可靠性降低。

综上所述，具有可靠的输出均流功能控制的多相稳压器成为了大功率电源应用的迫切需求。

因此，为了解决上述技术问题中的一者或多者，本发明实施例提供了一种多相稳压器均流控制系统，参见图3，图3示出了本发明实施例提供的多相稳压器均流控制系统的结构示意图。

作为一个示例，该多相稳压器均流控制系统300可以被配置为采样表征多相中的第一相的平均电流的第一电压信号Va1；采样表征多相中的第二相的平均电流的第二电压信号Va2；计算表征第一电压信号和第二电压信号的平均值的平均电压信号Vcs_avg；获取表征多相稳压器均流控制系统的输出电压的输出反馈信号Vfb；基于第一电压信号、平均电压信号和输出反馈信号来调整第一相的电流；以及基于第二电压信号、平均电压信号和输出反馈信号来调整第二相的电流。

具体地，如图3所示，该多相稳压器均流控制系统300可以包括电流采样电路310、电流采样电路312、跨导运算放大器314和取平均电路316等。

作为一个示例，电流采样电路310可以被配置为通过采样第一相的电流，产生表征第一相的平均电流的电压信号Va1，其中，第一相的电流为流经电感L1的电流IL1。

作为一个示例，电流采样电路312可以被配置为通过采样第二相的电流，产生表征第二相的平均电流的电压信号Va2，其中，第二相的电流为流经电感L2的电流IL2。

作为一个示例，取平均电路316可以被配置为对电压信号Va1和电压信号Va2取平均值，产生表征输出总电流的二分之一的平均电压信号Vcs_avg。

作为一个示例，跨导运算放大器314可以被配置为基于表征多相稳压器均流控制系统的输出电压Vout的输出反馈信号VFB和基准电压Vref来获得表征输出反馈信号的电压信号Vcomp，使得可以基于电压信号Va1、平均电压信号Vcs_avg和电压信号Vcomp来调整第一相的电流，并且基于电压信号Va2、平均电压信号Vcs_avg和电压信号Vcomp来调整第二相的电流。

其中，可以利用包括电阻R1和R2的分压网络对控制系统的输出电压Vout进行分压，得到可以用于表征输出电压Vout的输出反馈信号VFB。

作为一个示例，该多相稳压器均流控制系统300还可以被配置为：计算第一电压信号Va1和平均电压信号Vcs_avg之间的差值来产生第一误差信号Idc1_adj；计算第二电压信号Va2和平均电压信号Vcs_avg之间的差值来产生第二误差信号Idc2_adj；基于第一误差信号Idc1_adj和输出反馈信号VFB来调整第一相的电流；以及基于第二误差信号Idc2_adj和输出反馈信号来调整第二相的电流。

具体地，如图3所示，该多相稳压器均流控制系统300还可以包括电流误差产生电路318等。

作为一个示例，电流误差产生电路318可以被配置为计算电压信号Va1和平均电压信号Vcs_avg之间的差值，并将计算得到的电压差值转换为误差电流信号Idc1_adj，来调节求和电压Vsum1的起始值，使得可以基于表征误差电流信号Idc1_adj的求和电压Vsum1和输出反馈信号VFB来调节PWM1信号的占空比，从而调节电感电流IL1的平均值以达到均流效果，并且可以计算电压信号Va2和平均电压信号Vcs_avg之间的差值，并将计算得到的电压差值转换为误差电流信号Idc2_adj，来调节求和电压Vsum2的起始值，可以基于表征误差电流信号Idc2_adj和求和电压Vsum2和输出反馈信号VFB来调节PWM2信号的占空比，从而调节电感电流IL2的平均值以达到均流效果。

作为一个示例，该多相稳压器均流控制系统300还可以被配置为：分别基于第一误差信号Idc1_adj和第二误差信号Idc2_adj来产生第一直流电流Idc1和第二直流电流Idc2；基于第一直流电流Idc1和输出反馈信号VFB来生成第一斜坡电流Iramp1；基于第二直流电流Idc2和输出反馈信号VFB来生成第二斜坡电流Iramp2；采样表征第一相的实时电流的第一电流信号Ics1和表征第二相的实时电流的第二电流信号Ics2；对第一直流电流Idc1、第一斜坡电流Iramp1和第一电流信号Ics1进行求和来产生第一求和电流，并将第一求和电流转换为第一求和电压Vsum1；对第二直流电流Idc2、第二斜坡电流Iramp2和第二电流信号Ics2进行求和来产生第二求和电流，并将第二求和电流转换为第二求和电压Vsum2；基于第一求和电压和输出反馈信号来调整第一相的电流；以及基于第二求和电压和输出反馈信号来调整第二相的电流。

具体地，如图3所示，该多相稳压器均流控制系统300还可以包括直流电流产生电路320、斜坡产生电路322、求和电路324、比较器326和比较器332等。

作为一个示例，上述电流采样电路310还可以被配置为通过采样电感L1的电流IL1，产生表征第一相的实时电流的电流信号Ics1；电流采样电路312还可以被配置为通过采样电感L2的电流IL2，产生表征第二相的实时电流的电流信号Ics2。

作为一个示例，直流电流产生电路320可以被配置为基于第一误差信号Idc1_adj来调节直流电流Idc1，并且基于第二误差信号Idc2_adj来调节直流电流Idc2。

作为一个示例，斜坡产生电路322可以被配置为基于来自比较器326的输出信号(PWM1)来产生斜坡电流Iramp1；以及基于来自比较器332的输出信号(PWM2)来产生斜坡电流Iramp2。

作为一个示例，比较器326可以被配置为基于表征直流电流Idc1的求和电压Vsum1和表征输出反馈信号VFB的电压信号Vcomp来产生脉冲宽度调制信号PWM1，比较器332可以被配置为基于表征直流电流Idc2的求和电压Vsum2和表征输出反馈信号VFB的电压信号Vcomp来产生脉冲宽度调制信号PWM2，其具体细节将在下面进一步描述。

作为一个示例，求和电路324可以被配置为对第一直流电流Idc1、第一斜坡电流Iramp1和第一电流信号Ics1进行求和来产生第一求和电流，并将第一求和电流转换为第一求和电压Vsum1，并且对第二直流电流Idc2、第二斜坡电流Iramp2和第二电流信号Ics2进行求和来产生第二求和电流，并将第二求和电流转换为第二求和电压Vsum2，使得可以基于第一求和电压Vsum1和表征输出反馈信号的电压信号Vcomp来调整第一相的电流；以及基于第二求和电压Vsum2和表征输出反馈信号的电压信号Vcomp来调整第二相的电流。

作为一个示例，该多相稳压器均流控制系统300还可以被配置为：对第一求和电压Vsum1和输出反馈信号进行比较来产生第一脉冲宽度调制信号；对第二求和电压Vsum2和输出反馈信号进行比较来产生第二脉冲宽度调制信号；基于第一脉冲宽度调制信号和第一时钟来调整第一相的电流；以及基于第二脉冲宽度调制信号和第二时钟来调整第二相的电流，其中，第一时钟与第二时钟之间满足预设相移关系，例如满足180°相移关系。

具体地，如图3所示，该多相稳压器均流控制系统300还可以包括逻辑电路328、驱动电路330、逻辑电路334和驱动电路336等。

作为一个示例，比较器326可以被配置为对第一求和电压Vsum1和电压信号Vcomp进行比较，产生脉冲宽度调制信号PWM1。

作为一个示例，比较器332可以被配置为对第二求和电压Vsum2和电压信号Vcomp进行比较，产生脉冲宽度调制信号PWM2。

作为一个示例，逻辑电路328可以被配置为基于时钟信号CLK1和脉冲宽度调制信号PWM1，产生控制信号CTRL1，驱动电路330可以被配置为基于控制信号CTRL1来控制开关S11和S12的导通与关断以控制电感电流IL1的大小。

作为一个示例，逻辑电路334可以被配置为基于时钟信号CLK2和脉冲宽度调制信号PWM2，产生控制信号CTRL2，驱动电路336可以被配置为基于控制信号CTRL2来控制开关S21和S22的导通与关断以控制电感电流IL2的大小。其中，时钟信号CLK1与时钟信号CLK2之间满足预设相移关系，例如满足180°相移关系。

因此，系统通过控制电感电流IL1和IL2的大小，来调节系统的输出电压VOUT的大小。

作为一个示例，当第一相的电流的平均值大于第二相的电流的平均值时：第一电压信号Va1大于平均电压信号Vcs_avg，第一误差信号Idc1_adj为正值，控制第一求和电压Vsum1上升达到表征输出反馈信号第三电压信号Vcomp的时间小于第一预设阈值，使得第一相的电流的平均值减小；第二电压信号Va2小于平均电压信号Vcs_avg，第二误差信号Idc2_adj为负值，控制第二求和电压Vsum2上升达到表征输出反馈信号的第三电压信号Vcomp的时间大于第二预设阈值，使得第二相的电流的平均值增大。

具体地，参见图4，图4示出了本发明实施例提供的多相稳压器均流控制系统中的相应信号的波形示意图。

如图4所示，在某个时刻，当第一相的电流的平均值大于第二相的电流的平均值时，电压信号Va1大于平均电压信号Vcs_avg。在每个CLK1周期开始时，电流误差产生电路318会产生正的调节电流Idc1_adj，来增大求和电压Vsum1的起始值，使得求和电压Vsum1可以更快地达到电压信号Vcomp的值，进而使得脉冲宽度调制信号PWM1的占空比减小，从而电流IL1的在一个周期内的导通时间Ton减小，以达到减小第一相的电流IL1的平均值的效果。当求和电压Vsum1达到电压信号Vcomp的值时，误差信号Idc1_adj被重置为零，一个CLK1周期内调节动作结束。

此外，当第一相的电流的平均值大于第二相的电流的平均值时，电压信号Va2小于平均电压信号Vcs_avg。在每个CLK2周期开始时，电流误差产生电路318会产生负的调节电流Idc2_adj，来减小求和电压Vsum2的起始值，使得求和电压Vsum2可以更慢地达到电压信号Vcomp的值，进而使得脉冲宽度调制信号PWM2的占空比增大，从而电流IL2的在一个周期内的导通时间Ton增大，以达到增大第二相的电流IL2的平均值的效果。当求和电压Vsum2达到电压信号Vcomp的值时，误差信号Idc2_adj被重置为零，一个CLK2周期内调节动作结束。

通过上述技术方案，经过若干个CLK1和CLK2周期，通过调节IL1和IL2的平均电流大小来达到两相转换器均流的目的。

作为一个示例，当第一相的电流的平均值小于第二相的电流的平均值时：第一电压信号Va1小于平均电压信号Vcs_avg，第一误差信号Idc1_adj为负值，控制第一求和电压Vsum1上升达到表征输出反馈信号的第三电压信号Vcomp的时间大于第三预设阈值，使得第一相的电流的平均值增大；第二电压信号Va2大于平均电压信号Vcs_avg，第二误差信号Idc2_adj为正值，控制第二求和电压Vsum2上升达到表征输出反馈信号的第三电压信号Vcomp的时间小于第四预设阈值，使得第二相的电流的平均值减小。

可以理解的是，第一相的电流的平均值小于第二相的电流的平均值的具体原理类似于以上针对第一相的电流的平均值大于第二相的电流的平均值的实施例所描述的那样，因此为了简化描述，在此不再赘述。

为了更好地理解本发明实施例提供的多相稳压器均流控制系统，以下对多相稳压器均流控制系统中包括的各个电路的具体实现方式进行介绍，其仅作为示例提供，任何其他可以实现相同技术效果的电路均在本发明的范围内，而不应当被视为限制性的。

参考图5a，图5a示出了本发明实施例提供的图3所示的电流采样电路310的具体实现方式。

如图5a所示，该电流采样电路310可以包括电阻Rsns、电阻R1-R3、运算放大器OP、晶体管M1-M7以及电容C1等。

其中，电阻Rsns与电感L1相连，电阻R1的第一端可以连接到电阻Rsns与电感L1的公共端，电阻R1的第二端可以连接到运算放大器OP的第一端(例如，正相输入端)，电阻Rsns的远离电感L1的一端可以连接到运算放大器OP的第二端(例如，负相输入端)，运算放大器OP的第三端(例如，输出端)可以连接到晶体管M1的第一端(例如，栅极)，运算放大器OP的第一端还可以连接到晶体管M1的第二端(例如，源极)，晶体管M1的第三端(例如，漏极)可以连接到晶体管M2的第一端(例如，漏极)和第二端(例如，栅极)，晶体管M2的第二端还可以连接到晶体管M3的第一端(例如，栅极)，晶体管M2的第三端(例如，源极)可以接地，晶体管M3的第二端(例如，源极)可以接地，第三端(例如，漏极)可以连接到晶体管M4-M6的第一端(例如，栅极)和晶体管M4的第二端(例如，漏极)，晶体管M4-M6的第三端(例如，源极)可以连接到电源电压VDD，晶体管M5的第二端(例如，漏极)可以连接到晶体管M7的第一端(例如，源极)，晶体管M7的第二端(例如，栅极)可以接收PWM1信号，第三端(例如，漏极)可以输出电流信号Ics1，晶体管M6的第二端(例如，漏极)可以经由电阻R2接地，并且还可以连接到电阻R3的第一端，电阻R3的第二端可以输出电压信号Va1，电阻R3的第二端还可以经由电容C1接地。

在图5a中，晶体管M2和M3的宽长比相等，晶体管M4和M5、M6的宽长比相等，晶体管M1和M2的宽长比相等。电流信号Ics1的表达式可以表示为如下：

电压信号Va1的表达式可以表示为如下：

其中，I_{L1_peak}和I_{L1_valley}分别为电感电流IL1的峰值和谷值。

在图5a所示的电流采样电路中，当PWM1信号(对应于图3所示的比较器326的输出信号)处于低电平时，对电感电流IL1进行采样。

作为一个示例，图5b示出了本发明实施例提供的图3所示的电流采样电路312的具体实现方式。

图5b所示的电流采样电路312类似于图5a所示的电流采样电路310，因此为了便于描述，在此不再赘述。二者之间的不同之处主要在于，图5a所示的电流采样电路310可以用于在PWM1信号处于低电平时对第一相的电流进行采样，图5b所示的电流采样电路312可以用于在PWM2信号(对应于图3所示的比较器332的输出信号)处于低电平时对第二相的电流进行采样。

在图5b中，晶体管M2和M3的宽长比相等，晶体管M4和M5、M6的宽长比相等，晶体管M1和M2的宽长比相等。电流信号Ics2的表达式可以表示为如下：

电压信号Va2的表达式可以表示为如下：

其中，I_{L2_peak}和I_{L2_valley}分别为电感电流IL2的峰值和谷值。

以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的取平均电路316进行介绍。参考图6，图6示出了本发明实施例提供的图3所示的取平均电路316的具体实现方式。

如图6所示，该取平均电路316可以包括电阻R1和R2，其中，电阻R1的第一端可以用于接收电压信号Va1，第二端可以连接到电阻R2的第一端，并且用作该取平均电路316的输出端，电阻R2的第二端可以用于接收电压信号Va2，该取平均电路316可以用于输出表征电压信号Va1和电压信号Va2的平均值的平均电压信号Vcs_avg。

在图6所示的实施例中，电阻R1和电阻R2的阻值相同。

以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的电流误差产生电路318进行介绍。参考图7a和图7b，图7a和图7b示出了本发明实施例提供的图3所示的电流误差产生电路318的具体实现方式，其中，电流误差产生电路318可以包括如图7a所示的第一电流误差产生电路3181和如图7b所示的第二电流误差产生电路3182。

如图7a所示，第一电流误差产生电路3181可以包括晶体管M1-M8、电流源、两个电阻R等。

如图所示，晶体管M1和M2的第一端(例如，源极)可以用于接收电源电压VDD，晶体管M1和M2的第二端(例如，栅极)可以连接在一起，晶体管M1和M2的第二端还可以连接到晶体管M1的第三端(例如，漏极)，晶体管M1的第三端还可以连接到晶体管M5的第一端(例如，漏极)，晶体管M5的第二端(例如，源极)可以接地，晶体管M5的第三端(例如，栅极)可以连接到晶体管M6的第一端(例如，栅极)，晶体管M6的第二端(例如，源极)可以接地，晶体管M6的第三端(例如，漏极)可以连接到晶体管M3的第一端(例如，漏极)和晶体管M6的第一端(例如，栅极)，晶体管M3的第二端(例如，栅极)可以用于接收平均电压Vcs_avg，晶体管M3的第三端(例如，源极)可以经由两个电阻R连接到晶体管M4的第一端(例如，源极)，晶体管M4的第二端(例如，栅极)可以用于接收电压信号Va1，两个电阻R的公共端可以经由电流源连接到电源电压VDD，晶体管M4的第三端(例如，漏极)可以连接到晶体管M7的第一端(例如，漏极)和第二端(例如，栅极)和晶体管M8的第一端(例如，栅极)，晶体管M7的第三端(例如，源极)可以接地，晶体管M8的第二端(例如，源极)可以接地，第三端(例如，漏极)可以连接到晶体管M2的第三端(例如，漏极)。

在图7a中，晶体管M1和M2的宽长比相等，晶体管M3和M4的宽长比相等，晶体管M5和M6的宽长比相等，晶体管M7和M8的宽长比相等。其中，误差信号Idc1_adj的表达式可以表示为如下：

如图7b所示，第一电流误差产生电路3182可以包括晶体管M9-M16、电流源、两个电阻R等。

图7b所示的误差产生电路3182类似于图7a所示的误差产生电路3181。因此，为了简化描述，在此不再赘述。二者之间的不同之处主要在于误差产生电路3181的两个输入端可以接收电压信号Va1和平均电压信号Vcs_avg以产生误差信号Idc1_adj，而误差产生电路3182的两个输入端可以接收电压信号Va2和平均电压信号Vcs_avg以产生误差信号Idc2_adj。

在图7b中，晶体管M9和M10的宽长比相等，晶体管M11和M12的宽长比相等，晶体管M13和M14的宽长比相等，晶体管M15和M16的宽长比相等。其中，误差信号Idc2_adj的表达式可以表示为如下：

以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的直流电流产生电路320进行介绍。参考图8a和图8b，图8a和图8b示出了本发明实施例提供的图3所示的直流电流产生电路320的具体实现方式，其中，直流电流产生电路320可以包括如图8a所示的第一直流电流产生电路3201和如图8b所示的第二直流电流产生电路3202。

如图8a所示，第一直流电流产生电路3201可以包括晶体管M1-M4、电流源I1、电阻R1和电容C1。

如图所示，晶体管M3的第一端(例如，漏极)可以连接到电流源I1，并且可以用作第一直流电流产生电路3201的输入端，以用于接收误差信号Idc1_adj，晶体管M3的第二端(例如，源极)可以接地，晶体管M3的第三端(例如，栅极)可以连接到晶体管M3的第一端(例如，漏极)和晶体管M4的第一端(例如，栅极)，晶体管M4的第二端(例如，源极)可以接地，晶体管M4的第三端(例如，漏极)可以连接到晶体管M1的第一端(例如，漏极)和第二端(例如，栅极)，晶体管M1的第三端(例如，源极)可以用于接收电源电压VDD，晶体管M1的第二端还可以经由电阻R1连接到晶体管M2的第一端(例如，栅极)，晶体管M2的第二端(例如，源极)也可以用于接收电源电压VDD，电容C1的第一端可以连接到晶体管M2的第一端(例如，栅极)，电容C1的第二端可以用于接收电源电压VDD，晶体管M2的第三端(例如，漏极)可以用作第一直流电流产生电路3201的输出端，以输出第一直流电流Idc1。

在图8a中，晶体管M1和M2的宽长比相等，晶体管M3和M4的宽长比相等，滤波网络(包括电阻R1和电容C1)的作用是减小电流Idc1_adj对系统斜坡补偿的影响，同时适当减慢均流环路的控制速度，使得系统更加稳定等。其中，直流电流Idc1的表达式可以表示为如下：

I_dc1＝I₁+I_{dc1_adj} (公式7)

如图8b所示，第二直流电流产生电路3202可以包括晶体管M5-M8、电流源I2、电阻R2和电容C2。

图8b所示的第二直流电流产生电路3202类似于图8a所示的第一直流电流产生电路3201。因此，为了简化描述，在此不再赘述。二者之间的不同之处主要在于第一直流电流产生电路3201可以用于接收误差信号Idc1_adj，并将其转换为直流电流Idc1，而第二直流电流产生电路3202可以用于接收误差信号Idc2_adj，并将其转换为直流电流Idc2。

在图8b中，晶体管M5和M6的宽长比相等，晶体管M7和M8的宽长比相等，滤波网络(包括电阻R3和电容C2)的作用是减小电流Idc2_adj对系统斜坡补偿的影响，同时适当减慢均流环路的控制速度，使得系统更加稳定等。其中，直流电流Idc2的表达式可以表示为如下：

I_dc2＝I₂+I_{dc2_adj} (公式8)

以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的斜坡产生电路322进行介绍。参考图9a和图9b，图9a和图9b示出了本发明实施例提供的图3所示的斜坡产生电路322的具体实现方式，其中，斜坡产生电路322可以包括如图9a所示的第一斜坡产生电路3221和如图9b所示的第二斜坡产生电路3222。

如图9a所示，第一斜坡产生电路3221可以包括晶体管M1-M4、电流源I1、电阻R1和电容C1。

如图所示，晶体管M1的第一端(例如，漏极)可以连接到电流源I1，晶体管M1的第二端(例如，栅极)可以连接到晶体管M1的第一端和晶体管M2的第一端(例如，栅极)，晶体管M1的第三端(例如，源极)可以经由电容C1接地，晶体管M2的第二端(例如，源极)可以经由电阻R1接地，晶体管M2的第三端(例如，漏极)可以连接到晶体管M3的第一端(例如，漏极)和第二端(例如，栅极)，晶体管M3的第三端(例如，源极)可以用于接收电源电压VDD，晶体管M3的第二端(例如，栅极)还可以连接到晶体管M4的第一端(例如，栅极)，晶体管M4的第二端(例如，源极)可以用于接收电源电压VDD，晶体管M4的第三端(例如，漏极)可以连接到晶体管M5的第一端(例如，源极)，晶体管M5的第二端(例如，栅极)可以用于接收信号PWM1(对应于图3所示的比较器326的输出信号)，晶体管M5的第三端(例如，漏极)可以用作第一斜坡产生电路3221的输出端，以用于在信号PWM1处于低电平时，输出斜坡电流Iramp1。

其中，该斜坡电流Iramp1和Iramp2可以用于进行斜坡补偿，例如在占空比大于50％时，防止发生次谐波震荡。

在图9a中，晶体管M1和M2的宽长比相等，晶体管M3和M4的宽长比相等。其中，斜坡电流Iramp1的表达式可以表示为如下：

如图9b所示，第二斜坡产生电路3222可以包括晶体管M6-M9、电流源I2、电阻R2和电容C2。

图9b所示的第二斜坡产生电路3222类似于图9a所示的第一斜坡产生电路3221。因此，为了简化描述，在此不再赘述。二者之间的不同之处主要在于第一斜坡产生电路3221可以用于在信号PWM1处于低电平时，输出斜坡电流Iramp1，而第二斜坡产生电路3222可以用于在信号PWM2(对应于图3所示的比较器332的输出信号)处于低电平时，输出斜坡电流Iramp2。

在图9b中，晶体管M6和M7的宽长比相等，晶体管M8和M9的宽长比相等。其中，斜坡电流Iramp2的表达式可以表示为如下：

以下通过具体示例的方式对本发明实施例提供的求和电路324进行介绍。参考图10a和图10b，图10a和图10b示出了本发明实施例提供的图3所示的求和电路324的具体实现方式，其中，求和电路324可以包括如图10a所示的第一求和电路3241和如图10b所示的第二求和电路3242。

如图10a所示，第一求和电路3241可以包括电阻R1。如图所示，电阻R1的第一端可以用于接收斜坡电流Iramp1、直流电流Idc1和表征第一相的实时电流的电流信号Ics1，电阻R1的第二端可以接地，使得流经电阻R1的电流等于三个电流之和，并将电流信号转换为电压信号，以产生求和电压Vsum1。其中，求和电压Vsum1的表达式可以表示为如下：

V_sum1＝(I_ramp1+I_cs1+I_dc1)·R₁ (公式11)

如图10b所示，第二求和电路3242可以包括电阻R2。图10b所示的第二求和电路3242类似于图10a所示的第一求和电路3241。因此，为了简化描述，在此不再赘述。二者之间的不同之处主要在于第一求和电路3241的输入端可以接收斜坡电流Iramp1、直流电流Idc1和表征第一相的实时电流的电流信号Ics1以产生求和电压Vsum1，而第二求和电路3242的输入端可以用于接收斜坡电流Iramp2、直流电流Idc2和表征第二相的实时电流的电流信号Ics2，使得流经电阻R2的电流等于三个电流之和，并将电流信号转换为电压信号，以产生求和电压Vsum2。其中，求和电压Vsum2的表达式可以表示为如下：

V_sum2＝(I_ramp2+I_cs2+I_dc2)·R₂ (公式12)

综上，本发明实施例提供的多相稳压器均流控制系统300(参见图3)，主要可以包括电流采样电路310、312，取平均电路316，电流误差产生电路318，直流电流产生电路320，斜坡产生电路322以及求和电路324等。图3所示的实施例是以降压拓扑为例进行介绍的，其仅作为示例提供，上述发明构思同样适用于诸如升压和升降压等之类的拓扑，本领域技术人员在阅读了本申请之后，可以知道其他实现方式。此外，上述实施例是以两相稳压器为例进行介绍的，可以理解的是，其同样适用于其他更多相的稳压器。

此外，本发明实施例还提供了一种用在多相稳压器均流控制系统中的方法，参见图11，图11示出了本发明实施例提供的用在多相稳压器均流控制系统中的方法1100的流程示意图。

如图11所示，该方法1100可以包括如下步骤：S1102，采样表征多相中的第一相的平均电流的第一电压信号Va1；S1104，采样表征多相中的第二相的平均电流的第二电压信号Va2；S1106，计算表征第一电压信号和第二电压信号的平均值的平均电压信号Vcs_avg；S1108，获取表征多相稳压器均流控制系统的输出电压的输出反馈信号VFB；S1110，基于第一电压信号Va1、平均电压信号Vcs_avg和输出反馈信号VFB来调整第一相的电流；以及S1112，基于第二电压信号Va2、平均电压信号Vcs_avg和输出反馈信号VFB来调整第二相的电流。

作为一个示例，该方法1100还可以包括：计算第一电压信号和平均电压信号之间的差值来产生第一误差信号Idc1_adj；计算第二电压信号和平均电压信号之间的差值来产生第二误差信号Idc2_adj；基于第一误差信号和输出反馈信号来调整第一相的电流；以及基于第二误差信号和输出反馈信号来调整第二相的电流。

作为一个示例，该方法1100还可以包括：分别基于第一误差信号和第二误差信号来产生第一直流电流和第二直流电流；基于第一直流电流和输出反馈信号来生成第一斜坡电流；基于第二直流电流和输出反馈信号来生成第二斜坡电流；采样表征第一相的实时电流的第一电流信号和表征第二相的实时电流的第二电流信号；对第一直流电流、第一斜坡电流和第一电流信号进行求和来产生第一求和电流，并将第一求和电流转换为第一求和电压；对第二直流电流、第二斜坡电流和第二电流信号进行求和来产生第二求和电流，并将第二求和电流转换为第二求和电压；基于第一求和电压和输出反馈信号来调整第一相的电流；以及基于第二求和电压和输出反馈信号来调整第二相的电流。

作为一个示例，该方法1100还可以包括：对第一求和电压和输出反馈信号进行比较来产生第一脉冲宽度调制信号；对第二求和电压和输出反馈信号进行比较来产生第二脉冲宽度调制信号；基于第一脉冲宽度调制信号和第一时钟来调整第一相的电流；以及基于第二脉冲宽度调制信号和第二时钟来调整第二相的电流；其中，第一时钟与第二时钟之间满足预设相移关系。

作为一个示例，该方法1100还可以包括：当第一相的电流的平均值大于第二相的电流的平均值时：第一电压信号大于平均电压信号，第一误差信号为正值，控制第一求和电压上升达到表征输出反馈信号的第三电压信号的时间小于第一预设阈值，使得第一相的电流的平均值减小；第二电压信号小于平均电压信号，第二误差信号为负值，控制第二求和电压上升达到表征输出反馈信号的第三电压信号的时间大于第二预设阈值，使得第二相的电流的平均值增大。

作为一个示例，该方法1100还可以包括：当第一相的电流的平均值小于第二相的电流的平均值时：第一电压信号小于平均电压信号，第一误差信号为负值，控制第一求和电压上升达到表征输出反馈信号的第三电压信号的时间大于第三预设阈值，使得第一相的电流的平均值增大；第二电压信号大于平均电压信号，第二误差信号为正值，控制第二求和电压上升达到表征输出反馈信号的第三电压信号的时间小于第四预设阈值，使得第二相的电流的平均值减小。

作为一个示例，该方法1100还可以包括：基于第一相的电流的峰值和谷值来产生第一电压信号；基于第二相的电流的峰值和谷值来产生第二电压信号。

可以理解的是，关于上述方法1100的细节在以上关于多相稳压器均流控制系统的实施例中已经进行了描述，方法的细节类似于控制系统的细节，因此，为了简化描述，在此不再赘述。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种多相稳压器均流控制系统，其特征在于，被配置为：

采样表征所述多相中的第一相的平均电流的第一电压信号；

采样表征所述多相中的第二相的平均电流的第二电压信号；

计算表征所述第一电压信号和所述第二电压信号的平均值的平均电压信号；

获取表征所述多相稳压器均流控制系统的输出电压的输出反馈信号；

基于所述第一电压信号、所述平均电压信号和所述输出反馈信号来调整所述第一相的电流；以及

基于所述第二电压信号、所述平均电压信号和所述输出反馈信号来调整所述第二相的电流。

2.根据权利要求1所述的多相稳压器均流控制系统，其特征在于，还被配置为：

计算所述第一电压信号和所述平均电压信号之间的差值来产生第一误差信号；

计算所述第二电压信号和所述平均电压信号之间的差值来产生第二误差信号；

基于所述第一误差信号和所述输出反馈信号来调整所述第一相的电流；以及

基于所述第二误差信号和所述输出反馈信号来调整所述第二相的电流。

3.根据权利要求2所述的多相稳压器均流控制系统，其特征在于，还被配置为：

分别基于所述第一误差信号和所述第二误差信号来产生第一直流电流和第二直流电流；

基于所述第一直流电流和所述输出反馈信号来生成第一斜坡电流；

基于所述第二直流电流和所述输出反馈信号来生成第二斜坡电流；

采样表征所述第一相的实时电流的第一电流信号和表征所述第二相的实时电流的第二电流信号；

对所述第一直流电流、所述第一斜坡电流和所述第一电流信号进行求和来产生第一求和电流，并将所述第一求和电流转换为第一求和电压；

对所述第二直流电流、所述第二斜坡电流和所述第二电流信号进行求和来产生第二求和电流，并将所述第二求和电流转换为第二求和电压；

基于所述第一求和电压和所述输出反馈信号来调整所述第一相的电流；以及

基于所述第二求和电压和所述输出反馈信号来调整所述第二相的电流。

4.根据权利要求3所述的多相稳压器均流控制系统，其特征在于，还被配置为：

对所述第一求和电压和所述输出反馈信号进行比较来产生第一脉冲宽度调制信号；

对所述第二求和电压和所述输出反馈信号进行比较来产生第二脉冲宽度调制信号；

基于所述第一脉冲宽度调制信号和第一时钟来调整所述第一相的电流；以及

基于所述第二脉冲宽度调制信号和第二时钟来调整所述第二相的电流；其中，所述第一时钟与所述第二时钟之间满足预设相移关系。

5.根据权利要求3所述的多相稳压器均流控制系统，其特征在于，当所述第一相的电流的平均值大于所述第二相的电流的平均值时：

所述第一电压信号大于所述平均电压信号，所述第一误差信号为正值，控制所述第一求和电压上升达到表征所述输出反馈信号的第三电压信号的时间小于第一预设阈值，使得所述第一相的电流的平均值减小；

所述第二电压信号小于所述平均电压信号，所述第二误差信号为负值，控制所述第二求和电压上升达到表征所述输出反馈信号的第三电压信号的时间大于第二预设阈值，使得所述第二相的电流的平均值增大。

6.根据权利要求3所述的多相稳压器均流控制系统，其特征在于，当所述第一相的电流的平均值小于所述第二相的电流的平均值时：

所述第一电压信号小于所述平均电压信号，所述第一误差信号为负值，控制所述第一求和电压上升达到表征所述输出反馈信号的第三电压信号的时间大于第三预设阈值，使得所述第一相的电流的平均值增大；

所述第二电压信号大于所述平均电压信号，所述第二误差信号为正值，控制所述第二求和电压上升达到表征所述输出反馈信号的第三电压信号的时间小于第四预设阈值，使得所述第二相的电流的平均值减小。

7.一种用在多相稳压器均流控制系统中的方法，其特征在于，包括：

采样表征所述多相中的第一相的平均电流的第一电压信号；

采样表征所述多相中的第二相的平均电流的第二电压信号；

计算表征所述第一电压信号和所述第二电压信号的平均值的平均电压信号；

获取表征所述多相稳压器均流控制系统的输出电压的输出反馈信号；

基于所述第一电压信号、所述平均电压信号和所述输出反馈信号来调整所述第一相的电流；以及

基于所述第二电压信号、所述平均电压信号和所述输出反馈信号来调整所述第二相的电流。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

计算所述第一电压信号和所述平均电压信号之间的差值来产生第一误差信号；

计算所述第二电压信号和所述平均电压信号之间的差值来产生第二误差信号；

基于所述第一误差信号和所述输出反馈信号来调整所述第一相的电流；以及

基于所述第二误差信号和所述输出反馈信号来调整所述第二相的电流。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

分别基于所述第一误差信号和所述第二误差信号来产生第一直流电流和第二直流电流；

基于所述第一直流电流和所述输出反馈信号来生成第一斜坡电流；

基于所述第二直流电流和所述输出反馈信号来生成第二斜坡电流；

采样表征所述第一相的实时电流的第一电流信号和表征所述第二相的实时电流的第二电流信号；

对所述第一直流电流、所述第一斜坡电流和所述第一电流信号进行求和来产生第一求和电流，并将所述第一求和电流转换为第一求和电压；

对所述第二直流电流、所述第二斜坡电流和所述第二电流信号进行求和来产生第二求和电流，并将所述第二求和电流转换为第二求和电压；

基于所述第一求和电压和所述输出反馈信号来调整所述第一相的电流；以及

基于所述第二求和电压和所述输出反馈信号来调整所述第二相的电流。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述第一相的电流的平均值大于所述第二相的电流的平均值时：

所述第一电压信号大于所述平均电压信号，所述第一误差信号为正值，控制所述第一求和电压上升达到表征所述输出反馈信号的第三电压信号的时间小于第一预设阈值，使得所述第一相的电流的平均值减小；

所述第二电压信号小于所述平均电压信号，所述第二误差信号为负值，控制所述第二求和电压上升达到表征所述输出反馈信号的第三电压信号的时间大于第二预设阈值，使得所述第二相的电流的平均值增大。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述第一相的电流的平均值小于所述第二相的电流的平均值时：

所述第一电压信号小于所述平均电压信号，所述第一误差信号为负值，控制所述第一求和电压上升达到表征所述输出反馈信号的第三电压信号的时间大于第三预设阈值，使得所述第一相的电流的平均值增大；

所述第二电压信号大于所述平均电压信号，所述第二误差信号为正值，控制所述第二求和电压上升达到表征所述输出反馈信号的第三电压信号的时间小于第四预设阈值，使得所述第二相的电流的平均值减小。

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