CN115459558A - 多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源 - Google Patents

多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源，多相功率转换电路包括多个开关电路，多个开关电路的输出端耦接在一起提供输出电压以为负载供电，该控制电路包括：反馈控制电路，根据表征输出电压的反馈信号以及基准电压信号生成反馈控制信号；多相电源控制电路，包括与多个开关电路一一对应的多个PWM控制器，每个PWM控制器根据反馈控制信号以及相应开关电路的电流采样信号提供脉宽调制信号；相数控制电路，适于根据表征多个开关电路中的第一开关电路中电感电流的采样电流调节多个使能信号中每个使能信号的有效状态，以控制相应开关电路的工作于开启状态或者处于关闭状态，其中，多个使能信号与多个开关电路一一对应。

Description

多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源
技术领域
本发明涉及开关电源技术领域，特别涉及一种多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源。
背景技术
多相电源是将多个功率转换电路并联，并把开关调制过程分配到不同的相来实现对电源的调整控制的技术，适用于大电流或者大功率的应用场景。多相电源中的相与相之间的脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号可以相同或者错开一定的相位，使得输出和输入看到的波动频率是每一相中的开关频率与相数的乘积，从而可以减少滤波电容的需要和降低对输入的电流冲击，同时可以加快对负载变化的响应。
图1示出根据现有技术的一种多相电源的示意性电路图。如图1所示，现有的多相电源100包括多相电源控制器110、多相功率转换电路包括开关电路101-103(图1中以3相的多相电源为例)以及反馈控制电路120。每一相的功率转换电路都包括驱动单元、晶体管T1、晶体管T2、电感Ls、电阻R4以及电容C3，晶体管T1和晶体管T2依次串联耦接在输入电压VIN和地之间，电感Ls的第一端耦接至晶体管T1和晶体管T2的中间节点，第二端连接至电阻R4的第一端，电容C3的第一端与电阻R4的第二端耦接，第二端接地。驱动单元接收使能信号ENn，当使能信号ENn处于有效状态时，各个功率转换电路101-103内的驱动单元分别接收来自多相电源控制器110提供的脉宽调制信号PWM1-PWM3，并根据接收的脉宽调制信号控制对应的晶体管的导通和关断，多相的功率转换电路101-103的输出电压合并为一个输出电压Vout从而驱动负载RL。当使能信号ENn处于无效状态时，驱动单元关断晶体管T1和晶体管T2，从而关闭该相开关电路。
反馈控制电路120包括电阻R1、电阻R2、误差放大器121以及信号处理单元122，电阻R1和电阻R2依次串联耦接在输出电压Vout和地之间；误差放大器121的负输入端耦接至电阻R1和电阻R2的中间节点以接收输出电压Vout分压后的反馈信号VFB，其正输入端接收基准电压信号VREF，误差放大器121适于根据反馈信号VFB以及基准电压信号VREF的比较结果产生误差放大信号Vc，信号处理单元122对误差放大信号Vc进行调幅、滤波等处理后产生反馈控制信号Vc1，将反馈控制信号Vc1提供至多相电源控制电路110，以令各个PWM控制器111-113分别根据反馈控制信号Vc1来确定多相功率转换电路101-103的工作顺序，从而提供脉宽调制信号PWM1-PWM3。
现有的多相功率转换电路的控制电路及多相电源中，将误差放大信号Vc分别与上限阈值电压VH、下限阈值电压VL比较，以改变各个使能信号的有效状态，从而控制开启的开关电路额数量，例如，当误差放大信号Vc大于上限阈值电压VH时，将一个处于关闭状态的开关电路切换至开启状态；当误差放大信号Vc小于下限阈值电压VL时，将一个处于开启状态的开关电路切换至关闭状态。然而，当相数较多(例如16相时)，相数变化时误差放大信号Vc的变化很小，一方面导致无法准确设置上限阈值电压VH和下限阈值电压VL，另一方面比较器的精度过低也容易导致控制失效，在多相电源进行相数较大的切换，例如由16相切换至15相时，上述问题尤为明显。
因此，期待一种改进的多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源，能够解决上述问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种多相功率转换电路的控制电路、控制方法以及多相电源，采用模数转换器对开关电路的电感电流进行采样，从而提高多相电源在相数增减时的控制精度。
根据本申请的一方面，提供一种多相功率转换电路的控制电路，所述多相功率转换电路包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端耦接在一起提供输出电压以为负载供电，该控制电路包括：反馈控制电路，根据表征所述输出电压的反馈信号以及基准电压信号生成反馈控制信号；多相电源控制电路，包括与所述多个开关电路一一对应的多个PWM控制器，每个PWM控制器根据所述反馈控制信号以及相应开关电路的电流采样信号提供脉宽调制信号；相数控制电路，适于根据表征所述多个开关电路中的第一开关电路中电感电流的采样电流调节多个使能信号中每个使能信号的有效状态，以控制相应开关电路的工作于开启状态或者处于关闭状态，其中，所述多个使能信号与所述多个开关电路一一对应。
可选地，所述相数控制电路包括：模数转换单元，接收所述第一开关电路的采样电流，并根据所述采样电流生成第一中间信号；第二比较器，适于将第二阈值信号与所述第一中间信号比较，并根据比较结果产生减相信号；第三比较器，适于将第一阈值信号与所述第一中间信号比较，并根据比较结果产生增相信号；使能单元，根据接收的增相信号和/或减相信号的有效状态改变其产生的多个使能信号中处于有效状态的使能信号的数量，在接收到有效状态的增相信号时，将一个处于无效状态的使能信号切换为有效状态；在接收到有效状态的减相信号时，将一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态。
可选地，所述相数控制电路配置为，当所述第一开关电路的采样电流大于所述第一阈值信号时，所述第三比较器产生有效状态的增相信号；当所述第一开关电路的采样电流小于所述第二阈值信号时，所述第二比较器产生有效状态的减相信号。
可选地，所述将一个处于无效状态的使能信号切换至有效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，使能单元将相应使能信号处于无效状态且序号最小的开关电路对应的使能信号切换至有效状态；或者所述将一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，使能单元将相应使能信号处于有效状态且序号最大的开关电路对应的使能信号切换至无效状态。
可选地，所述第一阈值信号大于所述第二阈值信号，当所述第一开关电路的采样电流大于所述第二阈值信号且小于第一阈值信号时，所述使能单元不改变所述多个使能信号中任一使能信号的有效状态。
可选地，所述反馈控制电路包括：误差放大器，适于将输出电压的反馈信号与基准电压信号进行比较，并根据比较结果产生误差放大信号；信号处理单元，适于对所述误差放大信号进行滤波和/或调幅处理，以产生所述反馈控制信号。
可选地，所述反馈控制电路还包括：依次串联耦接于所述输出电压和地之间的第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的中间节点提供所述反馈信号。
可选地，所述信号处理单元包括：耦接于所述误差放大器输出端和地之间的第二电容；串联耦接于所述误差放大器输出端和地之间的第三电阻以及第一电容；以及调幅单元，配置为对所述误差放大信号进行调幅处理，以产生所述反馈控制信号。
可选地，所述相数控制电路还配置为，当所述误差放大信号大于所述第三阈值信号时，将全部使能信号切换至有效状态。
可选地，所述第三阈值信号略大于四分之一倍的满载电流。
可选地，所述相数控制电路还包括第四比较器，适于将所述误差放大信号与所述第三阈值信号比较，并产生置位信号；当所述使能单元接收到有效状态的所述置位信号时，将其提供的所述多个使能信号都设置为有效状态。
可选地，所述第二比较器、第三比较器以及第四比较器选自施密特触发器。
可选地，所述PWM控制器包括：采样单元，适于根据所述开关电路中流过电感的采样电流产生所述电流采样信号；第一比较器，正输入端接收电流采样信号，第一负输入端接收所述反馈控制信号，根据所述电流采样信号和所述反馈控制信号的比较结果生成复位信号；第一触发器，复位端与所述第一比较器的输出端耦接以接收所述复位信号，置位端接收时钟信号，输出端根据所述复位信号以及所述时钟信号提供所述脉宽调制信号。
可选地，所述第一比较器还包括用于接收纹波注入信号的第二负输入端，以对所述电流采样信号进行纹波补偿。
可选地，在所述多个开关电路的至少一个处于开启状态的情况下，所述第一开关电路的使能信号始终处于有效状态。
可选地，所述第二比较器、所述第三比较器以及所述使能单元选自数字逻辑电路，所述第四比较器选自模拟电路。
根据本发明的另一方面，提供一种多相电源，包括：多相功率转换电路，其包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端耦接在一起为负载供电；以及如上任一项所述的控制电路。
可选地，所述开关电路包括：主开关管，适于控制输入端向输出端的电能传输；驱动单元，配置为根据脉宽调制信号控制所述主开关管的导通状态，从而根据输入电压产生所述输出电压；其中，所述驱动单元还配置为根据使能信号的有效状态开启或者关闭所述主开关管。
可选地，所述驱动单元配置为：当所述使能信号处于有效状态时，根据所述脉宽调制信号控制所述主开关管的导通与关断；当所述使能信号处于无效状态时，关断所述主开关管。
根据本发明的又一方面，提供一种多相功率电路的控制方法，所述多相功率电路包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端耦接在一起提供输出电压以为负载供电，所述控制方法包括：采样所述多个开关电路中第一开关电路的电感电流以得到采样电流；将所述采样电流转换为数字信号后分别与第一阈值信号、第二阈值信号比较，根据比较结果控制与所述多个开关电路一一对应的多个使能信号的有效状态，从而控制相应开关电路工作于开启状态或者关闭状态。
可选地，当所述采样电流大于所述第一阈值信号时，将所述多个使能信号中的一个处于无效状态的使能信号切换至有效状态；当所述采样电流小于所述第二阈值信号时，将所述多个使能信号中的一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态。
可选地，所述将所述多个使能信号中的一个处于无效状态的使能信号切换至有效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，将相应使能信号处于无效状态且序号最小的开关电路对应的使能信号切换至有效状态；或者所述将所述多个使能信号中的一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，将相应使能信号处于有效状态且序号最大的开关电路对应的使能信号切换至无效状态。
可选地，所述第一阈值信号大于所述第二阈值信号，当所述采样电流大于所述第二阈值信号且小于第一阈值信号时，不改变所述多个使能信号中任一使能信号的有效状态。
可选地，所述第一开关电路的使能信号始终处于有效状态。
可选地，当与所述输出电压相关的误差放大信号大于第三阈值信号时，将所述多个使能信号都切换至有效状态。
可选地，根据基准电压与表征所述输出电压的反馈信号的比较结果，产生所述误差放大信号。
本申请提供的多相功率转换电路的控制电路中，采用模数转换器对电感电流进行采样，其精度更高，即使多相电源包括16相开关电路，模数转换器也能准确分辨相数转换时微小的电流变化。进一步地，由于采用模数转换器进行采样，可以很容易地调整滤波时长以设置合适的平均采样时长，因此，当第二比较器和第三比较器采用滞回比较器时，能够很容易确定其上下限阈值信号，因而本申请提供的多相电源以及多相功率转换电路的控制电路具有更好的稳定性。
可选地，模数转换器每次完成采样后，第二比较器以及第三比较器就更新一次输出状态，因而相数控制电路对电感电流的变化具有更好的实时响应能力。
可选地，相数控制电路还采用第四比较器根据误差放大信号和第三阈值信号的比较结果产生置位信号，令使能单元将全部使能信号均设置为有效状态，在多相电源的电流短时间内突然增大时，这种采用模拟信号的电压环路控制方法能够快速唤醒多相电源，具有更好的瞬态响应。
可选地，第三阈值信号的值例如设置为略大于多相电源满载电流的四分之一倍，从而保证只有在多相电源电流突然增大时第四比较器才会产生置位信号，打开全部开关电路以唤醒多相电源，其他情况下仍采用精度较高的模数转换器、第二比较器和第三比较器产生增相信号或减相信号，来控制多相电源处于开启状态的开关电路的数量。
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他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了根据现有技术的一种多相电源的示意性电路图；
图2示出了根据本发明实施例的一种多相电源的示意性电路图；
图3示出了图2中PWM控制器的电路结构图；
图4示出了图2中反馈控制电路的电路结构图；
图5示出了根据本发明实施例的一种多相电源的工作流程图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件或者模块采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件或电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合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“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
同时，在本专利说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域普通技术人员应当可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本专利说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。
在本申请中，开关管是工作在开关模式以提供电流路径的晶体管，包括选自双极晶体管或场效应晶体管的一种。开关管的第一端和第二端分别是电流路径上的高电位端和低电位端，控制端用于接收驱动信号以控制开关管的导通和关断。MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)包括第一端、第二端和控制端，在MOSFET的导通状态，电流从第一端流至第二端。P型MOSFET的第一端、第二端和控制端分别为源极、漏极和栅极，N型MOSFET的第一端、第二端和控制端分别为漏极、源极和栅极。
此外，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二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者操作区分开来，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”或者其任何其它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“包括一个……”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。
本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。
图2示出了根据本发明实施例的一种多相电源的示意性电路图，在本申请中，以峰值电流控制模式的多相电源为例进行说明。如图2所示，200包括210、220、230以及多相功率转换电路。
多相功率转换电路包括开关电路201至开关电路20n，多相功率转换电路包括n个开关电路(n为大于1的整数)，所述n个开关电路的输出端耦接在一起提供输出电压Vout为负载供电。其中每个开关电路的结构与图1中的开关电路101-103的结构相同，以开关电路201为例，每一相的开关电路都包括驱动单元、晶体管T1、晶体管T2、电感Ls、电阻R4以及电容C3，晶体管T1的第一端接收工作电压VIN，晶体管T2的第一端与晶体管T1的第二端耦接，晶体管T2的第二端接地；电感Ls的第一端耦接至晶体管T2的的第一端，第二端连接至电阻R4的第一端；电容C3的第一端与电阻R4的第二端耦接，第二端接地，串联耦接的电阻R4和电容C3例如组成输出滤波电路。
驱动单元接收使能信号ENm(1≤m≤n)，当使能信号ENm处于有效状态时，该相开关电路处于开启状态，各个功率转换电路201-20n内的驱动单元分别接收来自多相电源控制器210提供的脉宽调制信号PWM1-PWMn，并根据接收的脉宽调制信号控制对应的晶体管的导通和关断，开关电路201-20n的输出电压合并为一个输出电压Vout从而驱动负载RL。当使能信号ENm处于无效状态时，驱动单元关断晶体管T1和晶体管T2，从而关闭该相开关电路。
多相电源控制电路210包括多个PWM控制器211-21n，多个PWM控制器211-21n与开关电路201-20n一一对应，各个PWM控制器211-21n分别根据反馈控制电路220的反馈控制信号Vc1来确定开关电路201-20n的工作顺序，从而提供相应的脉宽调制信号PWM1-PWMn。
具体地，参见图3，图3示出了图2中PWM控制器的电路结构图。以PWM控制器211为例，PWM控制器211包括采样单元Sample、第一比较器CP1以及RS触发器BM1。采样单元Sample采样流经开关电路201中电感Ls的电感电流iL1以得到采样电流IL，并根据该采样电流IL产生电流采样信号。采样单元Sample的等效电阻例如为Ri，电流采样信号的值例如等于采样电流IL(采样电流IL的值例如等于电感电流iL1)与等效电阻Ri之积。第一比较器CP1的第一负输入端与采样单元Sample耦接以接受电流采样信号，第二负输入端接收纹波注入信号Vs以对电流采样信号进行纹波补偿，通常情况下，纹波注入信号Vs选自斜坡信号。第一比较器CP1的正输入端接收反馈控制电路220提供的反馈控制信号Vc1，以根据反馈控制信号Vc1和电流采样信号的比较结果产生复位信号。RS触发器BM1的复位端R与第一比较器CP1的输出端耦接以接收复位信号，置位端S接收时钟信号CLK，输出端Q根据复位信号与时钟信号CLK产生脉宽调制信号PWM1。
反馈控制电路220根据表征输出电压Vout的反馈信号与基准电压信号产生反馈控制信号Vc1。
具体地，参见图4，图4示出了图2中反馈控制电路的电路结构图。反馈控制电路包括电阻R1、电阻R2、误差放大器221以及信号处理单元222。电阻R1的第一端接收工作电压Vout，电阻R2的第一端耦接至电阻R1的第二端，第二端接地。误差放大器221的负输入端耦接至电阻R2的第一端以接收输出电压Vout经电阻R1和电阻R2分压后的反馈信号VFB，其正输入端接收基准电压信号VREF，误差放大器221适于根据反馈信号VFB以及基准电压信号VREF的比较结果产生误差放大信号Vc。
信号处理单元122包括电容C1、电容C2、电阻R3以及调幅单元k。电容C2的第一端耦接至误差放大器221的输出端，第二端接地。电阻R3的第一端耦接至电容C2的第一端，电容C1的第一端耦接至电阻R3的第二端，第二端接地。电容C2以及串联耦接的电阻R3和电容C1对误差放大信号Vc进行滤波处理。调幅单元k耦接至电阻R3的第一端，接收误差放大信号Vc，并对其进行调幅处理，以产生反馈信号Vc1。
继续参考图2，相数控制电路230根据流经采样电流IL调节多个使能信号EN1-ENn的有效状态，从而控制相应开关电路的开启或者关闭。其中，采样电流IL与开关电路201中电感Ls的电感电流iL1相关。相数控制电路230包括模数转换器231、第二比较器232、第三比较器233、第四比较器234以及使能单元235。模数转换器231接收采样电流IL，并将其转换为对应的第一中间信号，第二比较器232的正输入端接收第二阈值信号ILL，负输入端接收第一中间信号，当第一中间信号大于第二阈值信号ILL时，第二比较器232产生有效状态的减相信号。第三比较器233的正输入端接收第一中间信号，负输入端接收第一阈值信号ILH，当第一中间信号大于第一阈值信号ILH时，第三比较器233产生有效状态的增相信号。使能单元235在接收到有效状态的增相信号时，将一个处于无效状态的使能信号切换至有效状态；当接收到有效状态的减相信号时，将一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态。
本申请采用模数转换器231对电感电流iL1进行采样，其精度更高，即使多相电源包括16相开关电路，模数转换器231也能准确分辨相数转换时微小的电流变化。进一步地，由于采用模数转换器231进行采样，可以很容易地调整滤波时长以设置合适的平均采样时长，因此，当第二比较器232和第三比较器233采用滞回比较器时，能够很容易确定其上下限阈值信号，因而本申请提供的多相电源以及多相功率转换电路的控制电路具有更好的稳定性。
在本实施例中，根据多个开关电路的序号，增相按照由小至大的顺序进行，减相按照由大至小的顺序进行，例如，当前使能信号EN1至EN5处于有效状态，其余使能信号处于无效状态，则当使能单元235接收到有效状态的增相信号时，使能信号EN6由无效状态切换至有效状态，若再次接收到有效状态的增相信号，则使能信号EN7由无效状态切换至有效状态。模数转换器231每次完成采样后，第二比较器232以及第三比较器233就更新一次输出状态，因而相数控制电路对电感电流iL1的变化具有更好的实时响应能力。同时，为了保证模数转换器231保持有效输出，与模数转换器231耦接的开关电路保持开启状态，即该开关电路的使能信号始终处于有效状态，通常情况下，选择第一相，即开关电路201与模数转换器231耦接，但应当理解，也可以选择其他的开关电路。
第四比较器234例如选自滞回比较器，其正输入端接收误差放大信号Vc，负输入端接收第三阈值信号VH，当多相电源200的电流在短时间内突然增大，例如由低功耗状态切换至满载状态时，误差放大信号Vc大于第三阈值信号VH，第四比较器234产生有效状态的置位信号，当使能单元235接收到有效状态的置位信号时，将使能信号EN1-ENn都设置为有效状态，开启开关电路201-20n，从而唤醒多相电源200。
在多相电源200的电流短时间内突然增大时，采用模拟信号的电压环路进行控制，打开全部的开关电路201-20n，在多相电源200唤醒时具有更好的瞬态响应。
可选地，在本实施例中，第三阈值信号VH的值例如设置为略大于多相电源200满载电流的四分之一倍，从而保证只有在多相电源200电流突然增大时第四比较器234才会产生置位信号，打开全部开关电路以唤醒多相电源，其他情况下仍采用精度较高的模数转换器231、第二比较器232和第三比较器233产生增相信号或减相信号，来控制多相电源200处于开启状态的开关电路的数量。
应当理解，本实施例中，第二比较器232、第三比较器233以及使能单元235选自数字逻辑电路，其功能通过数字设计完成，第一阈值信号ILH和第二阈值信号ILL也以数字形式存储；第四比较器234选自模拟电路。因而本申请提供的相数控制电路230兼具数字逻辑电路精度高和模拟电路瞬态响应好的特性。
可选地，图5示出了根据本发明实施例的一种多相电源的工作流程图，结合图2至图4对本申请实施例的多项电源200的工作流程进行进一步说明。其中，图5所示的逻辑运算主要由图2中使能单元235完成。
在步骤S0中，多相电源200启动，处于开启状态的相数为n。即相数控制电路230产生的使能信号EN1-ENn都处于有效状态，处于开启状态的开关电路的数量为n。
在步骤S1中，多相电源200启动完成，处于开启状态的相数为n。在外界条件例如负载不发生变化的情况下，多相电源200的电压、电流等信号趋于稳定，多相电源200完成启动。
当采样电流IL小于第二阈值信号ILL，第二比较器232根据采样电流IL和第二阈值信号的比较结果，产生有效状态的减相信号，使能单元235接收到有效状态的减相信号后，将一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态，以关闭一个开关电路，从而提高多相电源200整体的工作效率。
当采样电流IL大于第一阈值信号ILH时，第三比较器233根据采样电流IL和第一阈值信号的比较结果，产生有效状态的增相信号，使能单元235接收到有效状态的增相信号后，将一个处于无效状态的使能信号切换至有效状态，以开启一个开关电路，从而满足负载RL对多相电源200输出电流的要求。
在多相电源200处于开启状态的相数不为n时，若误差放大信号Vc大于第三阈值信号VH，则表明此时多相电源200的电流突然增大，第四比较器234根据误差放大信号Vc和第三阈值信号VH产生有效状态的置位信号，使能单元235接收到有效状态的置位信号后，将使能信号EN1-ENn都设置为有效状态，开启开关电路201-20n，完成对多相电源200的唤醒。
综上所述，本申请提供的多相功率转换电路的控制电路中，采用模数转换器231对电感电流iL1进行采样，其精度更高，即使多相电源包括16相开关电路，模数转换器231也能准确分辨相数转换时微小的电流变化。进一步地，由于采用模数转换器231进行采样，可以很容易地调整滤波时长以设置合适的平均采样时长，因此，当第二比较器232和第三比较器233采用滞回比较器时，能够很容易确定其上下限阈值信号，因而本申请提供的多相电源以及多相功率转换电路的控制电路具有更好的稳定性。
可选地，模数转换器231每次完成采样后，第二比较器232以及第三比较器233就更新一次输出状态，因而相数控制电路对电感电流iL1的变化具有更好的实时响应能力。
可选地，相数控制电路还采用第四比较器234根据误差放大信号Vc和第三阈值信号VH的比较结果产生置位信号，令使能单元235将使能信号EN1-ENn均设置为有效状态，在多相电源200的电流短时间内突然增大时，这种采用模拟信号的电压环路控制方法能够快速唤醒多相电源200，具有更好的瞬态响应。
可选地，第三阈值信号VH的值例如设置为略大于多相电源200满载电流的四分之一倍，从而保证只有在多相电源200电流突然增大时第四比较器234才会产生置位信号，打开全部开关电路以唤醒多相电源，其他情况下仍采用精度较高的模数转换器231、第二比较器232和第三比较器233产生增相信号或减相信号，来控制多相电源200处于开启状态的开关电路的数量。
应当说明，本领域普通技术人员可以理解，本文中使用的与电路运行相关的词语“期间”、“当”和“当……时”不是表示在启动动作开始时立即发生的动作的严格术语，而是在其与启动动作所发起的反应动作(reaction)之间可能存在一些小的但是合理的一个或多个延迟，例如各种传输延迟等。本文中使用词语“大约”或者“基本上”意指要素值(element)具有预期接近所声明的值或位置的参数。然而，如本领域所周知的，总是存在微小的偏差使得该值或位置难以严格为所声明的值。本领域已恰当的确定了，至少百分之十(10％)(对于半导体掺杂浓度，至少百分之二十(20％))的偏差是偏离所描述的准确的理想目标的合理偏差。当结合信号状态使用时，信号的实际电压值或逻辑状态(例如“1”或“0”)取决于使用正逻辑还是负逻辑。
依照本发明的实施例如上文，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明的保护范围应当以本发明权利要求及其等效物所界定的范围为准。

Claims (26)

1.一种多相功率转换电路的控制电路，所述多相功率转换电路包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端耦接在一起提供输出电压以为负载供电，该控制电路包括：
反馈控制电路，根据表征所述输出电压的反馈信号以及基准电压信号生成反馈控制信号；
多相电源控制电路，包括与所述多个开关电路一一对应的多个PWM控制器，每个PWM控制器根据所述反馈控制信号以及相应开关电路的电流采样信号提供脉宽调制信号；
相数控制电路，适于根据表征所述多个开关电路中的第一开关电路中电感电流的采样电流调节多个使能信号中每个使能信号的有效状态，以控制相应开关电路的工作于开启状态或者处于关闭状态，其中，所述多个使能信号与所述多个开关电路一一对应。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述相数控制电路包括：
模数转换单元，接收所述第一开关电路的采样电流，并根据所述采样电流生成第一中间信号；
第二比较器，适于将第二阈值信号与所述第一中间信号比较，并根据比较结果产生减相信号；
第三比较器，适于将第一阈值信号与所述第一中间信号比较，并根据比较结果产生增相信号；
使能单元，根据接收的增相信号和/或减相信号的有效状态改变其产生的多个使能信号中处于有效状态的使能信号的数量，在接收到有效状态的增相信号时，将一个处于无效状态的使能信号切换为有效状态；在接收到有效状态的减相信号时，将一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态。
3.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述相数控制电路配置为，当所述第一开关电路的采样电流大于所述第一阈值信号时，所述第三比较器产生有效状态的增相信号；
当所述第一开关电路的采样电流小于所述第二阈值信号时，所述第二比较器产生有效状态的减相信号。
4.根据权利要求3所述的控制电路，其中，所述将一个处于无效状态的使能信号切换至有效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，使能单元将相应使能信号处于无效状态且序号最小的开关电路对应的使能信号切换至有效状态；或者
所述将一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，使能单元将相应使能信号处于有效状态且序号最大的开关电路对应的使能信号切换至无效状态。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其中，所述第一阈值信号大于所述第二阈值信号，当所述第一开关电路的采样电流大于所述第二阈值信号且小于第一阈值信号时，所述使能单元不改变所述多个使能信号中任一使能信号的有效状态。
6.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述反馈控制电路包括：
误差放大器，适于将输出电压的反馈信号与基准电压信号进行比较，并根据比较结果产生误差放大信号；
信号处理单元，适于对所述误差放大信号进行滤波和/或调幅处理，以产生所述反馈控制信号。
7.根据权利要求6所述的控制电路，所述反馈控制电路还包括：
依次串联耦接于所述输出电压和地之间的第一电阻以及第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻的中间节点提供所述反馈信号。
8.根据权利要求6所述的控制电路，其中，所述信号处理单元包括：
耦接于所述误差放大器输出端和地之间的第二电容；
串联耦接于所述误差放大器输出端和地之间的第三电阻以及第一电容；以及
调幅单元，配置为对所述误差放大信号进行调幅处理，以产生所述反馈控制信号。
9.根据权利要求6所述的控制电路，所述相数控制电路还配置为，当所述误差放大信号大于所述第三阈值信号时，将全部使能信号切换至有效状态。
10.根据权利要求9所述的控制电路，其中，所述第三阈值信号略大于四分之一倍的满载电流。
11.根据权利要求10所述的控制电路，其中，所述相数控制电路还包括第四比较器，适于将所述误差放大信号与所述第三阈值信号比较，并产生置位信号；
当所述使能单元接收到有效状态的所述置位信号时，将其提供的所述多个使能信号都设置为有效状态。
12.根据权利要求11所述的控制电路，其中，所述第二比较器、第三比较器以及第四比较器选自施密特触发器。
13.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述PWM控制器包括：
采样单元，适于根据所述开关电路中流过电感的采样电流产生所述电流采样信号；
第一比较器，正输入端接收电流采样信号，第一负输入端接收所述反馈控制信号，根据所述电流采样信号和所述反馈控制信号的比较结果生成复位信号；
第一触发器，复位端与所述第一比较器的输出端耦接以接收所述复位信号，置位端接收时钟信号，输出端根据所述复位信号以及所述时钟信号提供所述脉宽调制信号。
14.根据权利要求13所述的控制电路，所述第一比较器还包括用于接收纹波注入信号的第二负输入端，以对所述电流采样信号进行纹波补偿。
15.根据权利要求1所述的控制电路，在所述多个开关电路的至少一个处于开启状态的情况下，所述第一开关电路的使能信号始终处于有效状态。
16.根据权利要求11所述的控制电路，其中，所述第二比较器、所述第三比较器以及所述使能单元选自数字逻辑电路，所述第四比较器选自模拟电路。
17.一种多相电源，包括：
多相功率转换电路，其包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端耦接在一起为负载供电；以及
如权利要求1至16任一项所述的控制电路。
18.根据权利要求17所述的多相电源，所述开关电路包括：
主开关管，适于控制输入端向输出端的电能传输；
驱动单元，配置为根据脉宽调制信号控制所述主开关管的导通状态，从而根据输入电压产生所述输出电压；其中，
所述驱动单元还配置为根据使能信号的有效状态开启或者关闭所述主开关管。
19.根据权利要求18所述的多相电源，其中，所述驱动单元配置为：
当所述使能信号处于有效状态时，根据所述脉宽调制信号控制所述主开关管的导通与关断；
当所述使能信号处于无效状态时，关断所述主开关管。
20.一种多相功率电路的控制方法，所述多相功率电路包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端耦接在一起提供输出电压以为负载供电，所述控制方法包括：
采样所述多个开关电路中第一开关电路的电感电流以得到采样电流；
将所述采样电流转换为数字信号后分别与第一阈值信号、第二阈值信号比较，根据比较结果控制与所述多个开关电路一一对应的多个使能信号的有效状态，从而控制相应开关电路工作于开启状态或者关闭状态。
21.根据权利要求20所述的控制方法，其中，
当所述采样电流大于所述第一阈值信号时，将所述多个使能信号中的一个处于无效状态的使能信号切换至有效状态；当所述采样电流小于所述第二阈值信号时，将所述多个使能信号中的一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态。
22.根据权利要求21所述的控制方法，其中，所述将所述多个使能信号中的一个处于无效状态的使能信号切换至有效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，将相应使能信号处于无效状态且序号最小的开关电路对应的使能信号切换至有效状态；或者
所述将所述多个使能信号中的一个处于有效状态的使能信号切换至无效状态包括，按照所述多个开关电路的序号，将相应使能信号处于有效状态且序号最大的开关电路对应的使能信号切换至无效状态。
23.根据权利要求22所述的控制方法，其中，所述第一阈值信号大于所述第二阈值信号，当所述采样电流大于所述第二阈值信号且小于第一阈值信号时，不改变所述多个使能信号中任一使能信号的有效状态。
24.根据权利要求20所述的控制方法，其中，所述第一开关电路的使能信号始终处于有效状态。
25.根据权利要求20所述的控制方法，还包括：
当与所述输出电压相关的误差放大信号大于第三阈值信号时，将所述多个使能信号都切换至有效状态。
26.根据权利要求25所述的控制方法，其中，
根据基准电压与表征所述输出电压的反馈信号的比较结果，产生所述误差放大信号。
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