CN115842465A - 传导电感式稳压器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种传导电感式稳压器及其控制方法，该传导电感式稳压器包括：多个变压器；N相并联耦接的功率转换电路；控制电路，提供多个控制信号以分别控制N相功率转换电路，其中，N是配置的相数，N为大于等于2的整数；所述控制电路被配置为控制N相功率转换电路中被减相的功率转换电路中的至少一相功率转换电路的续流管在任意相功率转换电路的主开关管导通时导通，其中，被减相的每相功率转换电路的主开关管均关断。能够避免被减相的功率转换电路有电流流经续流管的体二极管，降低了系统功耗，通过在不参与工作的功率转换电路的续流管导通期间检测续流管电流，有利于获得准确的输出电流，进而便于实现对TLVR的精确控制。

Description

传导电感式稳压器及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，具体涉及一种传导电感式稳压器及其控制方法。

背景技术

在功率转换的应用中，多相电源被广泛应用于大功率以及大电流的场合，因为多相电源能够提供大电流输出的同时，具有较小的电流纹波和优化的热性能。

传导电感式稳压器(Trans-inductor Voltage Regulator,TLVR)是一种使用变压器绕组作为输出电感的稳压器。在多相传导电感式稳压器电路中，变压器的一个绕组作为其中一相的输出电感，变压器的其它绕组串联耦接至参考地。由于这些串联耦接的绕组，负载电流的变化对每一相电路都能产生影响，从而多相传导电感式稳压器电路与传统的电压调节电路相比，可以实现更快的瞬态响应。

然而，现有的TLVR在切相(或减相)操作时被减相的功率转换电路中仍然会有电流流过下管体二极管，带来比较大的功耗；并且流过下管体二极管的电流没法检测，影响对TLVR的精确控制。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种传导电感式稳压器及其控制方法，在任意相功率转换电路的主开关管导通时控制被减相的每相功率转换电路的续流管导通，使电流流经该导通的续流管而非续流管的体二极管，从而降低功耗，同时在该续流管导通期间检测流经该续流管的电流，有利于获得准确的输出电流，进而便于实现对TLVR的精确控制。

根据本发明第一方面，提供一种传导电感式稳压器，其中，包括：

多个变压器，每个变压器均包括第一绕组和第二绕组，所述多个变压器的第二绕组与补偿电感串联耦接；

N相并联耦接的功率转换电路，每相功率转换电路均通过相应的变压器的第一绕组耦接至所述传导电感式稳压器的输出端，其中，N是配置的相数，为大于等于2的整数；

控制电路，提供多个控制信号以分别控制N相功率转换电路，

所述控制电路被配置为控制N相功率转换电路中被减相的功率转换电路中的至少一相功率转换电路的续流管在任意一相功率转换电路的主开关管导通时导通；

其中，被减相的每相功率转换电路的主开关管均关断。

可选地，所述控制电路还被配置为在流经被减相的功率转换电路的续流管的电流绝对值小于预设阈值时，控制该功率转换电路中的续流管关断。

可选地，所述续流管为MOS管，所述控制电路被配置为仅当被减相的功率转换电路的续流管的源漏电压大于等于所述续流管的体二极管的导通压降时，在任意一相功率转换电路的主开关管导通时控制被减相的功率转换电路的续流管导通。

可选地，每相功率转换电路对应的控制信号均包括使能信号和开关控制信号；

所述控制电路还被配置为根据对应相的相设置信号以及除对应相以外的其他相的使能信号和开关控制信号生成对应相功率转换电路的使能信号；

其中，所述对应相的相设置信号用于指示对应相功率转换电路是否被减相和/或是否被增相。

可选地，每相功率转换电路均可在功率转换状态、续流状态和休眠状态之间进行工作状态的切换，且在所述传导电感式稳压器工作期间，至少存在一相功率转换电路处于功率转换状态。

可选地，当功率转换电路处于功率转换状态时，该相功率转换电路的相设置信号和使能信号均为有效状态，以及该相功率转换电路的主开关管和续流管根据对应的开关控制信号分时交替导通；

当功率转换电路处于续流状态时，该相功率转换电路的相设置信号为无效状态，使能信号为有效状态，以及该相功率转换电路的主开关管关断，续流管导通；

当功率转换电路处于休眠状态时，该相功率转换电路的相设置信号和使能信号均为无效状态，以及该相功率转换电路的主开关管和续流管均关断。

可选地，所述控制电路被配置为在任意相功率转换电路的使能信号和开关控制信号均为有效状态时，控制被减相的功率转换电路的使能信号为有效状态以及开关控制信号为无效状态，以控制被减相的功率转换电路中的续流管导通。

可选地，所述控制电路包括：

N个控制单元，每个控制单元用于为对应相功率转换电路提供使能信号和开关控制信号，

其中，每个控制单元均包括：

第一控制信号产生单元，接收对应相功率转换电路的相设置信号，以及除该相功率转换电路之外的所有相功率转换电路的使能信号和开关控制信号，以输出第一控制信号，其中，第一控制信号产生单元在所接收的相设置信号无效，并且所接收的使能信号和开关控制信号中存在至少一相功率转换电路的使能信号和开关控制信号均有效时，输出有效的第一控制信号；

使能信号产生单元，接收对应相功率转换电路的相设置信号和所述第一控制信号，以生成对应相功率转换电路的使能信号，其中，所述使能信号产生单元在所接收的相设置信号有效或所接收的第一控制信号有效时，输出有效的使能信号；

开关控制信号产生单元，用于生成对应相功率转换电路的开关控制信号，其中，所述开关控制信号在所述第一控制信号有效时为无效状态。

可选地，所述使能信号产生单元还用于根据对应相功率转换电路的过零检测结果生成对应相功率转换电路的使能信号；

所述使能信号产生单元在所接收的相设置信号无效，并且过零检测结果表征流经所述对应相功率转换电路的续流管的电流绝对值小于预设阈值时，输出无效的使能信号。

可选地，所述每个控制单元均还包括：

开关逻辑控制电路，被配置为产生对应相功率转换电路的子开关控制信号，其中，在对应相功率转换电路的相设置信号有效期间，所述开关控制信号产生单元根据所述子开关控制信号切换对应相功率转换电路的开关控制信号的电平高低，以控制对应相功率转换电路中主开关管和续流管的导通/关断。

可选地，所述传导电感式稳压器还包括N个驱动单元，每个驱动单元用于为对应相功率转换电路提供驱动信号，

每个驱动单元均被配置为：

在对应相功率转换电路的使能信号有效期间，根据对应相功率转换电路的开关控制信号提供控制该相功率转换电路的主开关管和续流管的导通/关断的驱动信号；

在对应相功率转换电路的使能信号无效期间，提供控制对应相功率转换电路的主开关管和续流管均关断的驱动信号。

可选地，所述传导电感式稳压器还包括：

电流检测电路，被配置为在被减相的每相功率转换电路的续流管导通期间对流经该续流管的电流进行检测。

可选地，所述传导电感式稳压器还包括：

相数调整电路，用于提供对应每相功率转换电路的所述相设置信号。

根据本发明第二方面，提供一种传导电感式稳压器的控制方法，所述传导电感式稳压器包括N相功率转换电路，N是配置的相数，为大于等于2的整数，其中，该控制方法包括：

控制所述N相功率转换电路中未被减相的每相功率转换电路根据各自的开关逻辑控制主开关管和续流管的导通/关断，以向负载提供功率输出；

当所述N相功率转换电路中存在至少一相被减相的功率转换电路时，控制被减相的功率转换电路中的至少一相功率转换电路的续流管在任意一相功率转换电路的主开关管导通时导通；

其中，被减相的每相功率转换电路的主开关管均关断。

可选地，还包括：

在流经被减相的功率转换电路的续流管的电流绝对值小于预设阈值时，控制该相功率转换电路中的续流管关断。

可选地，每相功率转换电路均可在功率转换状态、续流状态和休眠状态之间进行工作状态的切换，且在所述传导电感式稳压器工作期间，至少存在一相功率转换电路处于功率转换状态。

可选地，在功率转换电路未被减相期间，该相功率转换电路处于功率转换状态，根据对应的开关逻辑控制主开关管和续流管的导通/关断，以向负载提供功率输出；

在功率转换电路被减相期间，该相功率转换电路处于续流状态或者休眠状态，其中，在其他任意一相功率转换电路的主开关管导通时，该相功率转换电路处于续流状态，该相功率转换电路的续流管导通；当功率转换电路处于休眠状态时，该相功率转换电路的续流管关断。

可选地，根据对应相功率转换电路的相设置信号以及除该相功率转换电路以外的其他相功率转换电路的使能信号和开关控制信号生成该相功率转换电路的使能信号；

当该相功率转换电路的相设置信号为无效状态，并且除该相以外的任意一相功率转换电路的使能信号和开关控制信号均为有效状态时，控该相功率转换电路的使能信号为有效状态以及开关控制信号为无效状态，以控制该相功率转换电路中的续流管导通；

其中，所述对应相功率转换电路的相设置信号用于指示对应相功率转换电路是否被减相和/或是否被增相。

可选地，还包括：在被减相的功率转换电路的续流管导通期间对流经该续流管的电流进行检测。

本发明的有益效果至少包括：

本发明通过在任意相功率转换电路的上管(即主开关管)导通时控制被减相的功率转换电路的下管(即续流管)导通，使得此时被减相的功率转换电路中的电流能够经由该导通的续流管流通，进而避免了电流流经该续流管的体二极管所带来的功率损耗。

应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1示出根据本发明实施例提供的传导电感式稳压器的结构示意图；

图2示出根据本发明实施例提供的功率转换电路的不同工作状态间的转换示意图；

图3示出根据本发明实施例提供的控制电路中一控制单元的结构示意图；

图4a-图4d示出图3中第一开关逻辑控制电路和开关控制信号产生单元在本发明不同实施例中的受控信号的结构示意图；

图5示出根据本发明实施例提供的传导电感式稳压器的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

图1示出了根据本发明一实施例的传导电感式稳压器(TLVR)100的电路示意图。在图1所示的实施例中，传导电感式稳压器100以三相功率转换电路为例进行说明。但本领域技术人员可以理解，在其它实施例中，传导电感式稳压器100也可以包括比图1所示的实施例更多相的功率转换电路或更少相的功率转换电路。

在图1所示的实施例中，传导电感式稳压器100包括N相并联耦接的功率转换电路(111、112和113)、控制电路120和相数调整电路130，N为配置的相数，且N为大于等于2的整数。示例性地，该N相功率转换电路中的每相功率转换电路例如可以是降压式拓扑布局(Buck)，包括主开关管(也可称为上侧开关管或第一开关管)和续流管(也可称为下侧开关管或第二开关管)。主开关管和续流管例如均为NMOS晶体管。主开关管的第一电流端耦接至输入电压Vin。续流管的第一电流端耦接至主开关管的第二电流端形成开关节点，续流管的第二电流端耦接至参考地。每相功率转换电路由相应的控制信号驱动，由多个控制信号控制N相功率转换电路交错导通，从而对输出电容交错充电，形成输出电压Vout。其中，功率转换电路111包括主开关Q11和续流管Q12，功率转换电路112包括主开关Q21和续流管Q22，功率转换电路113包括主开关Q31和续流管Q32。可以理解，在本发明的其他示例中，该N相功率转换电路中的每相功率转换电路也可以是其他任意类型的功率转换电路，如也可以是升压式(Boost)、反馈式(Flyback)、降压-升压式(Buck-Boost)、Cuk、Sepic和Zeta式等任何类型的布局设计，本发明对此不做限定。

本发明中，主开关管和续流管均是工作在开关模式以提供电流路径的晶体管，包括选自双极型晶体管或场效应晶体管中的任一种。在一个实施例中，当任一相功率转换电路处于功率转换状态即正常的工作状态时，该相功率转换电路中的续流管在主开关管关断时导通。主开关管和续流管从不在同一时间导通，且在主开关管导通与续流管导通之间存在死区时间。

在图1所示的实施例中，每相功率转换电路均具有与之对应的变压器。例如功率转换电路111对应变压器T1、功率转换电路112对应变压器T2、功率转换电路113对应变压器T3。每个变压器的初级绕组作为对应相功率转换电路的输出电感。以功率转换电路111为例，变压器T1的初级绕组的第一端耦接至主开关管Q11和续流管Q12之间的开关节点，变压器T1的初级绕组的第二端耦接至传导电感式稳压器的输出端，在输出电容两端提供输出电压Vout。变压器T1的次级绕组和变压器T2～T3的次级绕组串联耦接。补偿电感Lc和变压器T1～T3的次级绕组串联耦接，并且终止于两侧上的接地，这允许双向电流流动。在瞬态事件期间，任何相的功率转换电路上的占空比调整将导致补偿电感Lc环路中的电流变化，这将最终反映到所有其他相电流。总电流转换速率被极大地提升，并且等效的总输出电感被显著降低，这导致更好的瞬态响应和更少的输出去耦电容器。每个变压器的初级绕组和次级绕组之间的匝比例如可以但不限于是1:1。通过用由两个紧密耦合的绕组组成的1：1变压器替换分立相电感器可以显著增加环路带宽和总输出电流转换速率。

控制电路120分别耦接至N相功率转换电路，控制电路120用于根据多个相设置信号set1～set3提供多个控制信号以分别控制N相功率转换电路。控制电路120包括N个控制单元，每个控制单元均用于为对应相的功率转换电路提供控制信号。

传导电感式稳压器100还包括N个驱动单元1111～1113，该N个驱动单元1111～1113根据多个控制信号生成多个驱动信号以驱动N相功率转换电路中的各主开关管和各续流管。多个驱动单元、多个控制单元和N相功率转换电路一一对应。在一些示例中，该多个驱动单元可同时集成在控制电路120中。在另一些示例中，该多个驱动单元可分别集成在对应相的功率转换电路中。

每个控制单元为对应相功率转换电路对应提供的控制信号均包括使能信号和开关控制信号。控制电路120用于根据多个相设置信号set1～set3生成对应每相功率转换电路的使能信号和开关控制信号，其中，控制电路120用于根据对应相功率转换电路的相设置信号以及除对应相以外的其他相功率转换电路的使能信号和开关控制信号生成对应相功率转换电路的使能信号。例如功率转换电路111对应接收控制电路120提供(例如由控制电路120中的第一控制单元根据相设置信号set1提供)的使能信号EN1和开关控制信号HL1，功率转换电路112对应接收控制电路120提供(例如由控制电路120中的第二控制单元根据相设置信号set2提供)的使能信号EN2和开关控制信号HL2，功率转换电路113对应接收控制电路120提供(例如由控制电路120中的第三控制单元根据相设置信号set3提供)的使能信号EN3和开关控制信号HL3。图1所示出的传导电感式稳压器100仅作为一种示例，其中，驱动单元1111接收使能信号EN1和开关控制信号HL1，并据此分别生成驱动主开关管Q11和续流管Q12的具有预定占空比的第一驱动信号；驱动单元1112接收使能信号EN2和开关控制信号HL2，并据此分别生成驱动主开关管Q21和续流管Q22的具有预定占空比的第二驱动信号；驱动单元1113接收使能信号EN3和开关控制信号HL3，并据此分别生成驱动主开关管Q31和续流管Q32的具有预定占空比的第三驱动信号。

使能信号用于实现对对应相功率转换电路的开启或关闭控制，开关控制信号用于在对应相功率转换电路开启时实现该功率转换电路中开关管的导通或关断控制。本实施例中，每个驱动单元均被配置为在对应相功率转换电路的使能信号有效期间，根据对应相功率转换电路的开关控制信号提供控制该相功率转换电路的主开关管和续流管的导通/关断的驱动信号；而在对应相功率转换电路的使能信号无效期间，提供控制对应相功率转换电路的主开关管和续流管均关断的驱动信号。

以功率转换电路111为例，当使能信号EN1有效(如为高电平)时，功率转换电路111被开启，且在功率转换电路111开启期间，当开关控制信号HL1有效(如为高电平)时，功率转换电路111中的主开关管Q11导通，续流管Q12关断；或者当开关控制信号HL1无效(如为低电平)时，功率转换电路111中的主开关管Q11关断，续流管Q12导通。当使能信号EN1无效(如为低电平)时，功率转换电路111被关闭，此时不论开关控制信号HL1为何种状态，功率转换电路111中的主开关管Q11和续流管Q12均处于关断状态。优选地，当使能信号EN1开始由高电平变为低电平时，若功率转换电路111中的主开关管Q11或者续流管Q12处于导通状态且仍有电流流过，则需要等到流经该主开关管Q11或者续流管Q12的电流下降为零时再关断该导通的开关管。

相数调整电路130用于提供N相功率转换电路111～113中每相功率转换电路的相设置信号set1～set3。每个相设置信号均用于指示对应相功率转换电路是否被减相和/或是否被增相。需说明的是，本发明示例中传导电感式稳压器100中所实际包含的功率转换电路的设置相数是大于等于配置相数N的，且在使用时，传导电感式稳压器100中除配置相数N外的其他相功率转换电路都不会被控制。换言之，传导电感式稳压器100在使用时，控制电路120仅对配置的N相功率转换电路进行控制，同时，相数调整电路130也仅对配置的N相功率转换电路进行减相或增相操作来进行相数调整。

以相设置信号set1为例，一般情况下，当其由无效状态(如低电平状态)切换至有效状态(如高电平状态)时，表示将不参与工作(即处于休眠状态)的功率转换电路111增相至正常工作序列(即将功率转换电路111切换至功率转换状态)，此时，功率转换电路111也可被称为被增相的功率转换电路。当相设置信号set1由有效状态切换至无效状态时，表示将处于正常工作序列(即处于功率转换状态)中的功率转换电路111减相关闭(即将功率转换电路111切换至休眠状态)，此时，功率转换电路111也可被称为被减相的功率转换电路。也即是说，功率转换电路111在相设置信号set1处于有效状态期间会处于正常的功率转换状态，而功率转换电路111在相设置信号set1处于无效状态期间会处于不参与工作的休眠状态。

本发明中，控制电路120被配置为控制N相功率转换电路111～113中被减相的功率转换电路中的至少一相功率转换电路的续流管在任意一相功率转换电路的主开关管导通时导通。其中，被减相的每相功率转换电路的主开关管均关断。进而，本发明中功率转换电路的运行状态除包含有对应正常工作的功率转换状态及对应不参于工作的休眠状态外，还包括一续流状态。

本实施例中，每相功率转换电路均可根据对应的相设置信号、使能信号和开关控制信号在功率转换状态、续流状态(也可称为泄流状态)和休眠状态之间进行工作状态的切换。可以理解，在传导电感式稳压器100工作期间，至少存在一相功率转换电路处于功率转换状态。

当功率转换电路对应的相设置信号和使能信号均为有效状态时，该相功率转换电路处于功率转换状态。此状态下，该相功率转换电路的主开关管和续流管根据对应的开关控制信号分时交替导通，以正常向负载提供功率输出。

当功率转换电路对应的相设置信号为无效状态时，而对应的使能信号为有效状态时，该功率转换电路处于续流状态。此状态下，该相功率转换电路的主开关管关断，续流管在任意相功率转换电路的主开关管导通时导通，以将该相功率转换电路中基于对应变压器而耦合产生的电流经由导通的续流管进行流通，从而降低甚至避免电流流经该续流管的体二极管所造成的功率损耗。

当功率转换电路对应的相设置信号和使能信号均为无效状态时，该功率转换电路处于休眠状态。此状态下，该相功率转换电路的主开关管和续流管均关断，该相功率转换电路不参与工作，即不向负载提供功率输出。

基于上述描述可知，参考图2，对于传导电感式稳压器100中的某相功率转换电路而言，当满足条件1(即，当该相功率转换电路的相设置信号被切换至无效状态例如被减相后，任意其他相的功率转换电路的主开关管导通；或者，该相功率转换电路的相设置信号被切换至无效状态时，流经该相功率转换电路的续流管的电流绝对值大于等于预设阈值)时，该相功率转换电路可由功率转换状态切换至续流状态；当满足条件2(即，该相功率转换电路的相设置信号由无效状态切换至有效状态)时，该相功率转换电路可由续流状态切换至功率转换状态；当满足条件3(即，该相功率转换电路的相设置信号由有效状态切换至无效状态，且任意其他相的功率转换电路的主开关管均关断；或者，该相功率转换电路的相设置信号由有效状态切换至无效状态，且任意其他相的功率转换电路的主开关管均关断，以及流经该相功率转换电路的续流管的电流的绝对值小于预设阈值)时，该相功率转换电路可由功率转换状态切换至休眠状态；当满足条件4(即，该相功率转换电路的相设置信号由无效状态切换至有效状态)时，该相功率转换电路可由休眠状态切换至功率转换状态；当满足条件5(即，任意其他相的功率转换电路的主开关管导通)时，该相功率转换电路可由休眠状态切换至续流状态；当满足条件6(即，任意其他相的功率转换电路的主开关管均关断；或者，流经该相功率转换电路的续流管的电流的绝对值小于预设阈值)时，该相功率转换电路可由续流状态切换至休眠状态。

在本发明一些优选示例中，还包括对被减相的功率转换电路的续流管的源漏电压进行实时检测。此时，控制电路120被配置为仅在被减相的功率转换电路的续流管的源漏电压大于等于续流管的体二极管的导通压降时，才在任意一相功率转换电路的主开关管导通时控制被减相的功率转换电路的续流管导通。如此，可避免对续流管的非必要控制，降低续流管的导通损耗。

具体地，控制电路120被配置为在任意相功率转换电路的使能信号和开关控制信号均为有效状态时，控制被减相的功率转换电路的使能信号为有效状态以及开关控制信号为无效状态，以控制每一被减相的功率转换电路中的续流管导通，即控制每一被减相的功率转换电路处于续流状态。

示例性地，如图3所示，以对应功率转换电路111的第一控制单元为例，且以N相功率转换电路的数量为三个(例如包括功率转换电路111、112、113)为例，本实施例中，该第一控制单元具体包括第一控制信号产生单元1231、使能信号产生单元1232、开关控制信号产生单元1233以及第一开关逻辑控制电路1234。

需说明的是，对于使能信号产生单元1232和开关控制信号产生单元1233而言，在一些实施例中，图3中的实线表示必要的连接关系，虚线表示可选的连接关系。

其中，第一控制信号产生单元1231接收功率转换电路111的相设置信号set1、功率转换电路112的使能信号EN2和开关控制信号HL2、以及功率转换电路113的使能信号EN3和开关控制信号HL3，以输出第一控制信号。其中，第一控制信号产生单元1231在所接收的相设置信号set1无效，并且所接收的使能信号和开关控制信号中存在至少一相功率转换电路的使能信号和开关控制信号均有效时，输出有效的第一控制信号。

本示例中，第一控制信号产生单元1231进一步包括：两个第一与逻辑电路(12311a、12311b)、第一或逻辑电路12312和第二与逻辑电路12313。其中，第一与逻辑电路12311a的输入端分别接收功率转换电路112的使能信号EN2和开关控制信号HL2，第一与逻辑电路12311b的输入端分别接收功率转换电路113的使能信号EN3和开关控制信号HL3。第一或逻辑电路12312的输入端分别接收第一与逻辑电路12311a的输出信号和第一与逻辑电路12311b的输出信号。第二与逻辑电路12313的输入端分别接收第一或逻辑电路12312的输出信号和功率转换电路111的相设置信号set1的反相信号，第二与逻辑电路12313的输出端输出第一控制信号。

使能信号产生单元1232的输入端分别接收功率转换电路111的相设置信号set1和第一控制信号产生单元1231输出的第一控制信号，以生成对应功率转换电路111的使能信号EN1。其中，使能信号产生单元1232在所接收的相设置信号set1有效或所接收的第一控制信号有效时，输出有效的使能信号EN1。

在本发明的一些示例中，使能信号产生单元1232还接收表征功率转换电路111的过零检测结果的ZCD信号，以同时根据表征功率转换电路111的过零检测结果的ZCD信号生成功率转换电路111的使能信号EN1。本示例中，使能信号产生单元1232在所接收的相设置信号set1无效，并且ZCD信号表征流经功率转换电路111的续流管Q12的电流绝对值小于预设阈值时，输出无效的使能信号EN1。

开关控制信号产生单元1233用于生成对应功率转换电路111的开关控制信号HL1。

第一开关逻辑控制电路1234被配置为产生功率转换电路111的子开关控制信号。其中，在功率转换电路111的相设置信号set1有效期间，开关控制信号产生单元1233根据子开关控制信号切换功率转换电路111的开关控制信号HL的电平高低，以控制功率转换电路111中主开关管Q11和续流管Q12的导通/关断。其中，该第一开关逻辑控制电路1234至少根据功率转换电路111的补偿信号提供子开关控制信号。在一些优选示例中，第一开关逻辑控制电路1234还可根据功率转换电路111的过零检测结果提供子开关控制信号。示例性地，功率转换电路111的补偿信号例如可由反馈控制电路提供，该反馈控制电路具体包括误差放大电路和补偿电路，该误差放大电路的第一输入端接收基准电压信号Vref，该误差放大电路的第二输入端接收传导电感式稳压器的输出电压Vout的采样信号FB，该误差放大电路的输出端与补偿电路连接，并输出补偿信号。

示例性地，参考图4a，在本发明的一些示例中，开关控制信号产生单元1233接收第一控制信号和第一开关逻辑控制电路1234输出的子开关控制信号，以根据该第一控制信号和该子开关控制信号生成功率转换电路111的开关控制信号HL1。本示例中，开关控制信号HL1在所接收的第一控制信号有效时为低电平状态，而在第一控制信号为低电平时跟随子开关控制信号的电平状态。

示例性地，参考图4b，在本发明的另一些示例中，开关控制信号产生单元1233接收功率转换电路111的相设置信号set1、使能信号EN1和第一开关逻辑控制电路1234输出的子开关控制信号，以根据该相设置信号set1、该使能信号EN1和该子开关控制信号生成功率转换电路111的开关控制信号HL1。本示例中，开关控制信号HL1在所接收的相设置信号set1无效且所接收的使能信号EN1有效时为低电平状态，否则跟随子开关控制信号的电平状态。

示例性地，参考图4c，在本发明的再一些示例中，开关控制信号产生单元1233接收功率转换电路111的相设置信号set1和第一开关逻辑控制电路1234输出的子开关控制信号，以根据该相设置信号set1和该子开关控制信号生成功率转换电路111的开关控制信号HL1。本示例中，开关控制信号HL1在所接收的相设置信号set1无效时为低电平状态，而在所接收的相设置信号set1有效时跟随子开关控制信号的电平状态。

示例性地，参考图4d，在本发明的又一些示例中，开关控制信号产生单元1233接收第一开关逻辑控制电路1234输出的子开关控制信号，同时第一开关逻辑控制电路1234接收功率转换电路111的相设置信号set1。本示例中，开关控制信号HL1跟随子开关控制信号的电平状态，而子开关控制信号在所接收的相设置信号set1无效时为低电平状态。

可以理解的是，图4a-图4d仅是示出了本发明的部分可能示例，在本发明的其它示例中，开关控制信号产生单元1233和第一开关逻辑控制电路1234所接收的受控信号还可以有其它容易联想出的组合搭配，只要可以实现前述相同功能的组合搭配均应在本发明的保护范围之内。

基于本发明的技术方案，当功率转换电路111被减相(即相设置信号set1为低电平)且功率转换电路112和/或功率转换电路113的主开关管导通时(即使能信号EN2和开关控制信号HL2均为高电平，和/或，使能信号EN3和开关控制信号HL3均为高电平时)，第一控制单元可生成高电平的使能信号EN1和低电平的开关控制信号HL1，以此来控制功率转换电路111中的续流管Q12导通，使得功率转换电路111中的电流能够基于导通的续流管Q12进行流通而非该续流管Q12的体二极管，有利于降低传导电感式稳压器100的功率损耗。

可以理解，控制电路120中对应其他各相功率转换电路的每个控制单元均具有与该第一控制单元基本类似的结构，因此可参考该第一控制单元的结构进行理解，此处不再详述。

在本发明的优选示例中，本发明公开的传导电感式稳压器100还包括电流检测电路。该电流检测电路被配置为在被减相的每相功率转换电路的续流管导通期间对流经该续流管的电流进行检测。如此，可以获得该相功率转换电路的电感电流，进而有利于准确的获得传导电感式稳压器100中N相功率转换电路的总的输出电流。例如，对于负载CPU来说，基于本发明的技术方案可以准确的获得输入电流和输入电压信息。其中，根据流经该续流管的电流获得该相功率转换电路的电感电流的获取方法可参考现有技术进行理解，此处不再详述。

在一些示例中，控制电路120还被配置为在流经被减相的每相功率转换电路的续流管的电流绝对值小于预设阈值时，控制该相功率转换电路中的续流管关断。

进一步地，本发明还公开了一种传导电感式稳压器的控制方法，该控制方法可应用于如图1和图3中所示出的传导电感式稳压器100。

具体地，如图5所示，该控制方法包括执行如下步骤：

在步骤S01中，控制N相功率转换电路中未被减相的每相功率转换电路根据各自的开关逻辑控制其主开关管和续流管的导通/关断，以向负载提供功率输出。

本实施例中，可由相数调整电路130提供多个相设置信号来触发控制电路120调整输出至每相功率转换电路对应的驱动单元的使能信号的电平状态，以此来控制N相功率转换电路的工作状态。其中，该多个相设置信号用于指示各相功率转换电路是否被减相和/或是否被增相。

对于未被减相的每相功率转换电路，可由相应的开关逻辑控制电路根据预设的开关逻辑即根据预设参数而生成的补偿信号和过零检测信号触发控制电路120向每相功率转换电路对应的驱动单元输出具有特定占空比的开关控制信号，以控制每相功率转换电路在开启期间(即处于功率转换状态期间)向负载提供功率输出。且在一些示例中，该开关控制信号的占空比可调。

在步骤S02中，当N相功率转换电路中存在至少一相被减相的功率转换电路时，控制被减相的功率转换电路中的至少一相功率转换电路的续流管在任意一相功率转换电路的主开关管导通时导通。其中，被减相的每相功率转换电路的主开关管均关断。

在一些示例中，该控制方法还包括：在被减相的功率转换电路的续流管导通期间对流经该续流管的电流进行检测。

在一些示例中，该控制方法还包括：在流经被减相的功率转换电路的续流管的电流绝对值小于预设阈值时，控制该相功率转换电路中的续流管关断。

本实施例中，每相功率转换电路均可在功率转换状态、续流状态和休眠状态之间进行工作状态的切换，且在传导电感式稳压器100工作期间，至少存在一相功率转换电路处于功率转换状态。其中，在功率转换电路未被减相期间，该相功率转换电路处于功率转换状态，根据对应的开关逻辑控制主开关管和续流管的导通/关断，以向负载提供功率输出。在功率转换电路被减相期间，该相功率转换电路处于续流状态或者休眠状态，其中，在其他任意一相功率转换电路的主开关管导通时，该相功率转换电路处于续流状态，该相功率转换电路的续流管导通；当功率转换电路处于休眠状态时，该相功率转换电路的续流管关断。

进一步地，可根据对应相功率转换电路的相设置信号以及除该相功率转换电路以外的其他相功率转换电路的使能信号和开关控制信号生成该相功率转换电路的使能信号。以及当该相功率转换电路的相设置信号为无效状态，并且除该相以外的任意一相功率转换电路的使能信号和开关控制信号均为有效状态时，控该相功率转换电路的使能信号为有效状态以及开关控制信号为无效状态，以控制该相功率转换电路中的续流管导通。

本实施例中，该传导电感式稳压器的控制方法中的各个步骤的具体实施可参见前述的传导电感式稳压器的各实施例，在此不再赘述。

综上，本发明通过在任意相功率转换电路的上管(即主开关管)导通时控制被减相的功率转换电路的下管(即续流管)导通，使得此时被减相的功率转换电路中的电流能够经由该导通的续流管流通，进而避免了电流流经该续流管的体二极管所带来的功率损耗。同时在该续流管导通期间检测流经该续流管的电流，有利于获得准确的输出电流，进而便于实现对TLVR的精确控制。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (19)

1.一种传导电感式稳压器，其中，包括：

多个变压器，每个变压器均包括第一绕组和第二绕组，所述多个变压器的第二绕组与补偿电感串联耦接；

N相并联耦接的功率转换电路，每相功率转换电路均通过相应的变压器的第一绕组耦接至所述传导电感式稳压器的输出端，其中，N是配置的相数，为大于等于2的整数；

控制电路，提供多个控制信号以分别控制N相功率转换电路，

所述控制电路被配置为控制N相功率转换电路中被减相的功率转换电路中的至少一相功率转换电路的续流管在任意一相功率转换电路的主开关管导通时导通；

其中，被减相的每相功率转换电路的主开关管均关断。

2.根据权利要求1所述的传导电感式稳压器，其中，所述控制电路还被配置为在流经被减相的功率转换电路的续流管的电流绝对值小于预设阈值时，控制该功率转换电路中的续流管关断。

3.根据权利要求1所述的传导电感式稳压器，其中，所述续流管为MOS管，所述控制电路被配置为当被减相的功率转换电路的续流管的源漏电压大于等于所述续流管的体二极管的导通压降时，在任意一相功率转换电路的主开关管导通时控制被减相的功率转换电路的续流管导通。

4.根据权利要求1所述的传导电感式稳压器，其中，每相功率转换电路对应的控制信号均包括使能信号和开关控制信号；

所述控制电路还被配置为根据对应相的相设置信号以及除对应相以外的其他相的使能信号和开关控制信号生成对应相功率转换电路的使能信号；

其中，所述对应相的相设置信号用于指示对应相功率转换电路是否被减相和/或是否被增相。

5.根据权利要求4所述的传导电感式稳压器，其中，每相功率转换电路均可在功率转换状态、续流状态和休眠状态之间进行工作状态的切换，且在所述传导电感式稳压器工作期间，至少存在一相功率转换电路处于功率转换状态。

6.根据权利要求5所述的传导电感式稳压器，其中，

当功率转换电路处于功率转换状态时，该相功率转换电路的相设置信号和使能信号均为有效状态，以及该相功率转换电路的主开关管和续流管根据对应的开关控制信号分时交替导通；

当功率转换电路处于续流状态时，该相功率转换电路的相设置信号为无效状态，使能信号为有效状态，以及该相功率转换电路的主开关管关断，续流管导通；

当功率转换电路处于休眠状态时，该相功率转换电路的相设置信号和使能信号均为无效状态，以及该相功率转换电路的主开关管和续流管均关断。

7.根据权利要求4所述的传导电感式稳压器，其中，所述控制电路被配置为在任意相功率转换电路的使能信号和开关控制信号均为有效状态时，控制被减相的功率转换电路的使能信号为有效状态以及开关控制信号为无效状态，以控制被减相的功率转换电路中的续流管导通。

8.根据权利要求4所述的传导电感式稳压器，其中，所述控制电路包括：

N个控制单元，每个控制单元用于为对应相功率转换电路提供使能信号和开关控制信号，

其中，每个控制单元均包括：

第一控制信号产生单元，接收对应相功率转换电路的相设置信号，以及除该相功率转换电路之外的所有相功率转换电路的使能信号和开关控制信号，以输出第一控制信号，其中，第一控制信号产生单元在所接收的相设置信号无效，并且所接收的使能信号和开关控制信号中存在至少一相功率转换电路的使能信号和开关控制信号均有效时，输出有效的第一控制信号；

使能信号产生单元，接收对应相功率转换电路的相设置信号和所述第一控制信号，以生成对应相功率转换电路的使能信号，其中，所述使能信号产生单元在所接收的相设置信号有效或所接收的第一控制信号有效时，输出有效的使能信号；

开关控制信号产生单元，用于生成对应相功率转换电路的开关控制信号，其中，所述开关控制信号在所述第一控制信号有效时为无效状态。

9.根据权利要求8所述的传导电感式稳压器，其中，所述使能信号产生单元还用于根据对应相功率转换电路的过零检测结果生成对应相功率转换电路的使能信号；

所述使能信号产生单元在所接收的相设置信号无效，并且过零检测结果表征流经所述对应相功率转换电路的续流管的电流绝对值小于预设阈值时，输出无效的使能信号。

10.根据权利要求8或9所述的传导电感式稳压器，其中，所述每个控制单元均还包括：

开关逻辑控制电路，被配置为产生对应相功率转换电路的子开关控制信号，其中，在对应相功率转换电路的相设置信号有效期间，所述开关控制信号产生单元根据所述子开关控制信号切换对应相功率转换电路的开关控制信号的电平高低，以控制对应相功率转换电路中主开关管和续流管的导通/关断。

11.根据权利要求4所述的传导电感式稳压器，其中，所述传导电感式稳压器还包括N个驱动单元，每个驱动单元用于为对应相功率转换电路提供驱动信号，

每个驱动单元均被配置为：

在对应相功率转换电路的使能信号有效期间，根据对应相功率转换电路的开关控制信号提供控制该相功率转换电路的主开关管和续流管的导通/关断的驱动信号；

在对应相功率转换电路的使能信号无效期间，提供控制对应相功率转换电路的主开关管和续流管均关断的驱动信号。

12.根据权利要求1所述的传导电感式稳压器，其中，所述传导电感式稳压器还包括：

电流检测电路，被配置为在被减相的每相功率转换电路的续流管导通期间对流经该续流管的电流进行检测。

13.根据权利要求4所述的传导电感式稳压器，其中，所述传导电感式稳压器还包括：

相数调整电路，用于提供对应每相功率转换电路的所述相设置信号。

14.一种传导电感式稳压器的控制方法，所述传导电感式稳压器包括N相功率转换电路，N是配置的相数，为大于等于2的整数，其中，该控制方法包括：

控制所述N相功率转换电路中未被减相的每相功率转换电路根据各自的开关逻辑控制主开关管和续流管的导通/关断，以向负载提供功率输出；

当所述N相功率转换电路中存在至少一相被减相的功率转换电路时，控制被减相的功率转换电路中的至少一相功率转换电路的续流管在任意一相功率转换电路的主开关管导通时导通；

其中，被减相的每相功率转换电路的主开关管均关断。

15.根据权利要求14所述的传导电感式稳压器的控制方法，其中，还包括：

在流经被减相的功率转换电路的续流管的电流绝对值小于预设阈值时，控制该相功率转换电路中的续流管关断。

16.根据权利要求14所述的传导电感式稳压器的控制方法，其中，

每相功率转换电路均可在功率转换状态、续流状态和休眠状态之间进行工作状态的切换，且在所述传导电感式稳压器工作期间，至少存在一相功率转换电路处于功率转换状态。

17.根据权利要求16所述的传导电感式稳压器的控制方法，其中，

在功率转换电路未被减相期间，该相功率转换电路处于功率转换状态，根据对应的开关逻辑控制主开关管和续流管的导通/关断，以向负载提供功率输出；

在功率转换电路被减相期间，该相功率转换电路处于续流状态或者休眠状态，其中，在其他任意一相功率转换电路的主开关管导通时，该相功率转换电路处于续流状态，该相功率转换电路的续流管导通；当功率转换电路处于休眠状态时，该相功率转换电路的续流管关断。

18.根据权利要求14所述的传导电感式稳压器的控制方法，其中，

根据对应相功率转换电路的相设置信号以及除该相功率转换电路以外的其他相功率转换电路的使能信号和开关控制信号生成该相功率转换电路的使能信号；

当该相功率转换电路的相设置信号为无效状态，并且除该相以外的任意一相功率转换电路的使能信号和开关控制信号均为有效状态时，控该相功率转换电路的使能信号为有效状态以及开关控制信号为无效状态，以控制该相功率转换电路中的续流管导通；

其中，所述对应相功率转换电路的相设置信号用于指示对应相功率转换电路是否被减相和/或是否被增相。

19.根据权利要求14所述的传导电感式稳压器的控制方法，其中，还包括：在被减相的功率转换电路的续流管导通期间对流经该续流管的电流进行检测。

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