CN116260319A - 一种功率转换器及用于功率转换器的功率开关控制器 - Google Patents

一种功率转换器及用于功率转换器的功率开关控制器 Download PDF

Info

Publication number
CN116260319A
CN116260319A CN202310250678.4A CN202310250678A CN116260319A CN 116260319 A CN116260319 A CN 116260319A CN 202310250678 A CN202310250678 A CN 202310250678A CN 116260319 A CN116260319 A CN 116260319A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power switch
power
signal
current sense
switch controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310250678.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李彦村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
Original Assignee
Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd filed Critical Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
Publication of CN116260319A publication Critical patent/CN116260319A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4258—Arrangements for improving power factor of AC input using a single converter stage both for correction of AC input power factor and generation of a regulated and galvanically isolated DC output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/06—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes without control electrode or semiconductor devices without control electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本申请提出了一种多相功率转换器及用于多相功率转换器的功率开关控制器。该功率开关控制器具有用以接收电流感测信号的电流感测端子和用以接收参考电流感测信号的限流端子。所述功率开关控制器被配置为可以用于在所述电流感测信号达到所述参考电流感测信号的峰值时驱动与之相对应的一个功率开关关断，从而避免流经该功率开关的电流持续增大。该功率开关控制器可以调节所述多相功率转换器以实现多个功率转换相之间的电流平衡。

Description

一种功率转换器及用于功率转换器的功率开关控制器
相关引用
本申请要求2022年3月21日在美国提交的第17/700，272号专利申请的优先权和权益，并在此包含了前述专利申请的全部内容。
技术领域
本申请涉及电子电路，更具体地，涉及功率转换器及用于功率转换器的功率开关控制器。
背景技术
多相功率转换器广泛应用于各种应用。然而，现有的多相功率转换器，如交错式升压功率因数校正(“PFC”)转换器和交错式反激转换器，需要复杂的功率开关控制器来驱动多相功率转换器的主相和从相。并且，需要针对不同拓扑结构的多相功率转换器专门设计不同的功率开关控制器。此外，实现多相功率转换器不同相之间的电流共享或电流平衡的简单而经济的解决方案可能是许多应用中需要的重要功能之一。
发明内容
本公开的实施例涉及一种包括N个功率开关控制器的功率转换器，N是大于1的整数。所述N个功率开关控制器中的每一个被配置为驱动与之相对应的一个功率开关，其中所述N个功率开关控制器中的第一功率开关控制器被配置为具有电流感测端子的主功率开关控制器。该电流端子适用于感测/接收指示流经对应的第一功率开关的电流的第一电流感测信号。对于遍历从2到N的每个i，该N个功率开关控制器中的第i个功率开关控制器被配置为在第i个电流感测端子处感测/接收指示流经对应的第i个功率开关的电流的第i个电流感测信号。所述第i个功率开关控制器还被配置为在其电流限制端子处接收第(i-1)个电流感测信号。所述第i个功率开关控制器还适用于被配置为当第i个电流感测信号达到第(i-1)个电流感测信号的峰值时，使第i个功率开关关断。
本公开的实施例还涉及一种适用于驱动多相功率转换器的其中一相功率转换器的功率开关控制器。该功率开关控制器包括电流感测端子，其适用于被配置为感测/接收电流感测信号，该电流感测信号指示流经所述一相功率转换器中的功率开关的电流。该功率开关控制器还包括电流限制端子，其适用于被配置为接收参考电流感测信号，该参考电流感测信号指示流经功率转换器中另一功率开关的电流。所述功率开关控制器被配置为当所述电流感测信号达到所述参考电流感测信号的峰值时，使输出开关驱动信号复位。
本公开的实施例还涉及一种功率转换器，其包括第一功率开关控制器，该第一功率开关控制器被配置为主功率开关控制器且适用于感测/接收第一电流感测信号，所述第一电流感测信号指示流经主功率转换器的功率开关的电流。所述功率转换器还包括第二功率开关控制器，该第二功率开关控制器被配置为从功率开关控制器且适用于感测/接收第二电流感测信号，所述第二电流感测信号指示流经对应的从功率转换器的功率开关的电流。所述功率转换器还被配置为当第二电流感测信号达到第一感测信号的峰值时，使所述从功率转换器的功率开关关断。
附图说明
本公开可以参照以下详细描述和附图进一步理解，其中相同或相似的元件采用相同的附图标记。
图1示意性地示出了根据本申请的示例性实施例的功率转换器100。
图2示意性地示出了根据本申请实施例的用于驱动多相功率转换器的其中一个功率转换相中的功率开关的功率开关控制器200。
图3示意性地示出了根据本申请实施例的峰值检测模块300，其可用作功率开关控制器200的峰值检测模块206。
图4示出了根据本申请实施例的峰值检测模块300和功率开关控制器200中的几个信号的波形图400。
图5示意性地示出了根据本申请另一实施例的峰值检测模块500，其可用作功率开关控制器200的峰值检测模块206。
图6示意性地示出了根据本申请另一实施例的峰值检测模块600，其可用作功率开关控制器200的峰值检测模块206。
图7示意性地示出了根据本申请另一示例性实施例的功率转换器700。
具体实施方式
现将就附图中示意的本公开的优选实施例进行详细说明。虽然将结合优选实施例描述本申请，但是应当理解，它们并不旨在将本申请限制于这些实施例。相反，本申请旨在涵盖可包括在由所附权利要求限定的本申请的精神和范围内的替代、修改和等同物。此外，在本申请的以下详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本申请的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说，显然可以在没有这些具体细节的情况下实施本申请的技术方案。为避免不必要地模糊本申请，公知的方法、过程、组件和电路在此不再赘述。
“实施例”或“示例”是指：某些特征、结构或特性包含在本申请的至少一个实施例中。这些“实施例”或“示例”不一定指同一实施例。此外，特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中组合。此外，附图是为了说明而提供的，不一定是按比例绘制的。当一个元件被描述为“连接”或“耦接”到另一个元件时，它可以直接连接或耦接到另一个元件，或者可以通过一个或多个中间元件连接或耦接到另一元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一个元件时，是指没有经过中间元件。
图1示意性地示出了根据本公开的示例性实施例的功率转换器100。功率转换器100可以包括整流单元101，用于对交流(“AC”)输入信号VAC整流以输出整流后的直流(“DC”)电源信号VIN。功率转换器100还可包括并联耦接在第一节点IN(例如直流输入节点)和第二节点OUT(例如输出节点)之间的多个(例如图1例子中用N个表示)功率转换相{PHASE(i)，i＝1，...，N}。其中N是大于1的整数，并表示该功率转换器100所包含的功率转换相的总个数。总个数N可以由客户/用户根据实际应用要求来设置和确定。也就是说，参数i是一个变量，遍历从1到N的整数。N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}中的每一个功率转换相，以及它们所包含的所有子电路和元件均被配置为采用功率转换器100的第三节点GND处的参考地电位作为接地电位。输入电容CIN1可以耦接在该功率转换器100的所述第一节点IN和所述第三节点GND之间。在一个实施例中，该第一节点IN可以被配置为接收整流后的直流电源信号VIN。输出电容Co可以耦接在该功率转换器100的所述第二节点OUT和所述第三节点GND之间。
根据本公开的一示例性实施例，整流单元101可以示例性地包括连接构成全桥结构BD1的四个二极管。全桥结构BD1的第一端子b1通过熔丝F1耦接到交流电源的第一端子a1，全桥结构BD1的第二端子b2耦接到第一节点IN，全桥结构的第三端子b3耦接到交流电源的第二端子a2，全桥结构BD1的第四端子b4耦接到所述功率转换器100的第三节点GND。交流电源可以配置为提供所述交流输入信号VAC。容性器件CX1可以耦接在全桥结构BD1的第一端子b1和第三端子b3之间。
根据本公开的一示例性实施例，对于遍历从1到N的每个i，N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}中的第i个功率转换相PHASE(i)可以包括含有第i个功率开关Q(i)的第i个功率级103(i)以及相应的第i个功率开关控制器102(i)。第i个功率开关控制器102(i)用于驱动或者控制与之相对应的第i个功率转换相PHASE(i)。在一个实施例中，第i个功率开关控制器102(i)用于驱动或者控制与之相对应的第i个功率转换相PHASE(i)中的第i个功率级103(i)。在一个实施例中，第i个功率开关控制器102(i)用于驱动与之相对应的第i个功率转换相PHASE(i)中的第i个功率开关Q(i)执行导通和关断切换。因此，可以理解，具有该N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}的功率转换器100包括N个功率开关{Q(i)，i＝1，2，，N}和相应的N个功率开关控制器{102(i)，i＝1，2，...，N}。该N个功率开关控制器{102(i)，i＝1，2，...，N}中的每一个被配置为驱动或者控制所述N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}中与之相对应的一相。在一个实施例中，该N个功率开关控制器{102(i)，i＝1，2，...，N}中的每一个被配置为驱动或者控制所述N个功率开关{Q(i)，i＝1，2，...，N}中的与之相对应的一个功率开关。在一个实施例中，N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}中的第一功率转换相PHASE(1)可以被配置为主功率转换相，N个功率开关控制器{102(i)，i＝1，2，...，N}中的第一功率开关控制器102(1)可以被配置为主功率开关控制器以提供第一开关驱动信号VG(1)。第一开关驱动信号VG(1)可以是具有开关周期T(1)的高低逻辑开关信号(即，开关周期T(1)是该第一开关驱动信号VG(1)的逻辑高电平与逻辑低电平切换周期)，其在每个开关周期T(1)内具有高逻辑脉冲和低逻辑脉冲，并且可以被配置为驱动该N个功率开关{Q(i)，i＝1，2，...，N}中的第一功率开关Q(1)。
在图1所示的示例性实施例中，对于遍历从1到N的每个i，第i个功率转换相PHASE(i)的第i个功率级103(i)可以被配置成具有升压功率因数校正(“PFC”)拓扑结构。例如，对于遍历从1到N的每个i，第i个功率级103(i)可以包括第i个功率开关Q(i)。该第i个功率开关Q(i)的第一端子D经第i个感性储能器件L(i)耦接到所述第一节点IN并通过第i个二极管D(i)耦接到所述第二节点OUT，该第i个功率开关Q(i)的第二端子S耦接到第三节点GND，该第i个功率开关Q(i)的控制端G可经栅极阻性器件RG(i)耦接到第i个功率开关控制器102(i)，在一些实施例中，所述第i个功率开关Q(i)的控制端G也可不经该栅极阻性器件RG(i)耦接到第i个功率开关控制器102(i)。该栅极阻性器件RG(i)可以包括寄生电阻。配置成主功率开关控制器的第一功率开关控制器102(1)可以包括任何适合于产生主开关驱动信号(即第一开关驱动信号VG(1))的功率开关控制器，该主开关驱动信号用于驱动具有升压PFC拓扑结构的第一功率级103(1)。例如，由芯源系统有限公司(Monolithic Power System Inc.)制造的市售功率开关控制器MP44018A可用作该第一功率开关控制器102(1)。在图1的示例中，第一功率开关控制器102(1)可以具有第一端子(例如反馈端子)FB，第二端子(例如驱动器输出端子)DRV(1)，第三端子(例如稳压电源端子)VC(1)和第四端子(例如接地端子)GND(1)。该第一端子FB可以被配置为接收来自功率转换器100的第二节点OUT的用以指示输出电压VO的反馈信号，该第二端子DRV(1)可配置为提供所述第一开关驱动信号VG(1)，该第三端子VC(1)可以被配置为允许耦接到第一容性器件C(1)以存储能量从而产生经过调节的电压信号VCC(1)，该经调节的电压信号VCC(1)可用作第一功率开关控制器102(1)的内部电源电压，该第四端子GND(1)可以配置为允许连接到第三节点GND(或功率转换器100的参考地电位)。该第一功率开关控制器102(1)至少包括一个电压反馈环路，该电压反馈回路可以被配置成至少部分地基于在第一端子FB处接收到的反馈信号来产生第一开关驱动信号VG(1)。第一功率开关控制器102(1)还可以包括其它端子，例如第五端子(例如电流感测端子)CS(1)，其可以被配置为/用于感测或接收指示流经第一功率开关Q(1)或第一感性储能元件L(1)的电流的电流感测信号VCS(1)。第一功率开关控制器102(1)可以进一步被配置为基于该第一电流感测信号VCS(1)来调节该第一开关驱动信号VG(1)。第一功率开关控制器102(1)还可以包括第六端子(例如补偿端子)COMP，其可被配置为允许连接到补偿网络(例如包括串联连接的电阻Rz和电容器Cz，与所述串联连接的电阻Rz和电容器Cz相并联的电容器Cp)以提高电压反馈环路的稳定性。第一功率开关控制器102(1)还可以包括第七端子(例如零交叉检测(“ZCD”)端子)ZCD(1)，其可以被配置为/用于允许通过第一ZCD电阻RZCD(1)连接到第一感性储能器件L(1)，以检测流过感性储能器件L(1)的电流是否越过零(或理想情况下具有零电流值)。第一功率开关控制器102(1)还可以包括第八端子(例如电源端子)MAINSIN，其可以被配置为/用于感测交流输入信号VAC经整流后的整流电压。并且，MAINSIN端子上的电压可用于提供输入信号异常比如基于输入信号对功率转换器100进行开启和关闭(brown-in and brownout)保护以及向COMP端子上的电压提供前馈补偿。在图1的示例中，示例性地说明第八端子MAINSIN经由第一输入电阻RIN1和第一输入二极管DIN1耦接到交流电源的第二端子a2，并经由第一输入电阻RIN1和第二输入二极管DIN2进一步耦接到全桥结构BD1的第一端子b1或第三端子b3，以检测交流输入信号VAC经整流后的整流电压。第二输入电容CIN2和第二输入电阻RIN2可以并联耦接在功率转换器100的第八端子MAINSIN和第三节点GND之间。第一输入电阻RIN1和第二输入电阻RIN2构成电阻分压器，用于将交流输入信号VAC的经整流后的整流电压经分压式降压后输入到第八端子MAINSIN上。本领域的普通技术人员应该明白，这只是为了提供一个示例，而不是为了限制。
对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，所述N个功率开关控制器{102(i)，i＝1，2，...，N}中的第i个功率开关控制器102(i)可以具有第一端子(例如电源端子)G(i)，其可以被配置为/用于接收来自第(i-1)个功率开关控制器102(i-1)的第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)。第i个功率开关控制器102(i)还可以被配置为从(i-1)开关驱动信号VG(i-1)获取该第i个功率开关控制器工作所需的电能。也就是说，第i个功率开关控制器102(i)由第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)供电，或者说第i个功率开关控制器102(i)的工作电源由第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)提供。对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，N个功率开关控制器{102(i)，i＝1，2，...，N}中的第i个功率开关控制器102(i)可以配置为/用作从功率开关控制器，并且可以进一步具有第二个端子(例如驱动器输出端子)DRV(i)。该功率开关控制器102(i)还可被配置为基于第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)在第二端子DRV(i)处提供第i开关驱动信号VG(i)。本领域的普通技术人员可以理解，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)可被视为是第i个功率开关控制器102(i)的输入开关驱动信号，而第i开关驱动信号VG(i)可被视为为是第i个功率开关控制器102(i)的输出开关驱动信号并可被用于驱动第i个功率转换相PHASE(i)中的第i个功率开关Q(i)。因此，在图1的示例性实施例中，可以理解，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第i个功率开关控制器102(i)一方面从第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)获取该第i个功率开关控制器工作所需的电能，另一方面，基于来自第(i-1)个功率开关控制器的第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)来产生第i开关驱动信号VG(i)。例如，第二功率开关控制器102(2)一方面从第一开关驱动信号VG(1)获取该第二功率开关控制器102(2)工作所需的电能，另一方面基于来自主功率开关控制器102(1)的第一开关驱动信号VG(1)来产生第二开关驱动信号VG(2)。对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，通过第(i-1)个功率转换相PHASE(i-1)的第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)向第i个功率控制相PHASE(i)中的第i个功率开关控制器102(i)供电具有多个优点。所述第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)可以是具有开关周期T(i-1)的高低逻辑开关信号，在每个开关周期T(i-1)中具有高逻辑脉冲和低逻辑脉冲(即，开关周期T(i-1)是该第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)的逻辑高电平与逻辑低电平切换周期)。由于开关驱动信号VG(i-1)相对于功率转换器100的参考地GND通常具有调整良好的例如在10V～20V范围内的电压幅值，所以根据本申请各实施例的可配置为从第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)获取电能的第i个功率开关控制器102(i)可以无需设置能耐受高压的内部电压调节器。这里的“高压”在一个示例中可以指高于低侧开关驱动信号VGL的电压幅值(例如110V～20V)的电压，在另一个示例中可以指高于20V至100V的电压，或者在另一个示例中可以指高于100V至1500V的电压。由于不需要耐受高压的器件，本申请降低了设计第i个功率开关控制器102(i)的复杂性和成本。
根据本公开的实施例，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第i个功率开关控制器102(i)还可以具有第三端子(例如稳压电源端子)VC(i)和第四端子(例如接地端子)GND(i)。其中，第i个功率开关控制器102(i)还可以被配置为允许在其第三端子VC(i)和第四端子GND(i)之间连接第i个容性器件C(i)，用于存储能量以提供经调节的电压信号VCC(i)。例如，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第i个容性器件C(i)耦接在第i个功率开关控制器102(i)的第三端子VC(i)和第四端子GND(i)之间，当第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)在第i个功率开关控制器102(i)的第一端子G(i)处提供经调节的电压信号VCC(i)时，容性器件C(i)可以被充电。
0022根据本申请的实施例，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第i个功率开关控制器102(i)还可以被配置为将第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)相移T(i-1)/N以产生第i开关驱动信号VG(i)。也就是说，在理论上和技术上，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第i个功率开关控制器102(i)可以被配置为通过复制第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)并在第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)上叠加T(i-1)/N时间延迟来产生第i开关驱动信号VG(i)。因此，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第i开关驱动信号VG(i)可以具有开关周期T(i)以及在每个开关周期T(i)中的高低逻辑脉冲(即，开关周期T(i)是该第i开关驱动信号VG(i)的逻辑高电平与逻辑低电平切换周期)，并且第i开关驱动信号VG(i)的开关周期T(i)可以基本等于第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)的开关周期T(i-1)，脉冲宽度ton(i)也可基本等于第(i-1)个开关的脉冲宽度ton(i)，而第i开关驱动信号VG(i)的每个上升沿则相对于第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)存在T(i-1)/N的时间延迟。在本说明书中，对于遍历从1到N的每个i，第i开关驱动信号VG(i)的脉冲宽度ton(i)可以指在第i开关驱动信号VG(i)的每个开关周期T(i)期间内高逻辑脉冲的宽度(或持续时间)。根据示例性实施例，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第i个功率开关控制器102(i)还可以包括第五个端子(例如设置端子)SET(i)，其可以被配置为对第i开关驱动信号VG(i)设置相对于第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)具有T(i-1)/N的相移(即T(i-1)/N的时间延迟)。例如，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第i个功率开关控制器102(i)可以被配置成，允许客户或用户通过将外部设置设备连接到设置端子SET(i)或通过向设置端子SET(i)提供配置信号来设置T(i-1)/N时间延迟。
根据本申请的实施例，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第i个功率开关控制器102(i)还可以包括适用于感测或接收第i个电流感测信号VCS(i)的第六端子(例如电流感测端子)CS(i)。所述第i个电流感测信号VCS(i)指示流经所述第i个功率开关Q(i)的电流或者流经第i个感性储能器件L(i)的电流。例如，在实际应用中，对于遍历从1到N的每个i，第i个功率开关控制器102(i)的电流感测端子CS(i)可用于通过第i个电流感测装置104(i)耦接至所述第i个功率开关Q(i)。在图1所示的示例性实施例中，仅用于举例而非限制，所述第i个电流感测装置104(i)被示为包括感测电阻RCS(i)，一电流检测滤波电阻RCS(2)和一电流检测滤波电容CCS(i)。其中，所述感测电阻RCS(i)耦接于所述第i个功率开关Q(i)的第二端子S与第i个功率开关控制器102(i)的接地端子GND(或功率转换器100的地电位)之间，所述电流检测滤波电阻RCS(2)耦接于第i个功率开关控制器102(i)的电流感测端子CS(i)与所述第i个功率开关Q(i)的第二端子S之间，所述电流检测滤波电容CCS(i)耦接于第i个功率开关控制器102(i)的电流感测端子CS(i)与第i个功率开关控制器102(i)的接地端子GND(或功率转换器100的地电位)之间。在一些实施例中，对于遍历从1到N的每个i，上述作为示例的第i个电流感测装置104(i)中的电流检测滤波电阻RCS(2)和/或电流检测滤波电容CCS(i)是可以省略的。在其他实施例中，对于遍历从1到N的每个i，只要适用于采样流经所述第i个功率开关Q(i)的电流或者流经第i个感性储能器件L(i)的电流，第i个电流感测装置104(i)可包括任何适当的元件或电路。例如，在替代性的实施例中，对于遍历从1到N的每个i，第i个电流感测装置104(i)可以包括与所述第i个功率开关Q(i)并联的电流感测晶体管。此时，所述第i个功率开关控制器102(i)，所述第i个电流感测装置104(i)和所述第i个功率开关Q(i)可以集成在单个管芯中或封装在单个芯片中。本领域普通技术人员应当理解，理想情况下，N个电流感测装置{104(i)，i＝1，2，...，N}应彼此匹配(即彼此保持一致)。
根据本申请的实施例，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第i个功率开关控制器102(i)还可被配置为接收来自第(i-1)个功率开关控制器102(i-1)的第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)以检测所述第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)并将所述第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)作为第i个功率开关控制器102(i)的电流阈值。该电流阈值适用于限制流经所述第i个功率开关Q(i)(或者流经第i个感性储能器件L(i))的峰值电流IPK(i)。例如，对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器102(i)适合于被配置为将第i个电流感测信号VCS(i)与第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)进行比较，当第i个电流感测信号VCS(i)达到第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)时，将第i个开关驱动信号VG(i)复位为逻辑低。被复位为逻辑低的所述第i个开关驱动信号VG(i)适用于将所述第i个功率开关Q(i)关断，从而避免流经第i个功率开关Q(i)(或者流经第i个感性储能器件L(i))的电流继续增大。此时，对于遍历从2到N的每个i，由于第i个电流感测信号VCS(i)指示了流经第i个功率开关Q(i)(或者流经第i个感性储能器件L(i))的电流且第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)实际上指示了流经第(i-1)个功率开关Q(i-1)(或者流经第(i-1)个感性储能器件L(i-1))的峰值电流，因此第i个功率开关控制器102(i)可以通过当第i个电流感测信号VCS(i)达到第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)时将第i个功率开关Q(i)及时关断来实现使流经第i个功率开关Q(i)(或者流经第i个感性储能器件L(i))的峰值电流IPK(i)与第(i-1)个功率开关Q(i-1)(或者流经第(i-1)个感性储能器件L(i-1))流经峰值电流IPK(i-1)相匹配或实质上相一致的目的。因此，N个功率开关控制器{102(i)，i＝1，2，...，N}可以调节功率转换器100以实现N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}之间的电流平衡。
根据本申请的的示例性实施例，除了作为主功率开关控制器的第一功率开关控制器102(1)之外，其余的(N-1)个功率开关控制器{102(i)，i＝2，...，N}可以是区别于主功率开关控制器102(1)的彼此相同的从功率开关控制器(即具有相同的端子/引脚，相同的功能，相同的内部电路和配置等)。例如，每个从功率开关控制器{102(i)，i＝2，...，N}可以包括相同的功率开关控制器，该功率开关控制器可以形成在单个集成电路芯片或单个集成电路管芯中。从功率开关控制器{102(i)，i＝2，...，N}可以“通用”于与其它主功率开关控制器协作并配置为/形成其它包含交叉多相功率转换器的任意拓扑。因此，在本申请的下文中称之为“通用”功率开关控制器。尽管根据各种应用要求，功率转换器拓扑可能具有不同的拓扑，上述方式可以极大地方便客户/用户在实际应用中形成任意数量的N相(N≥2)的功率转换器。此外，这种用作从功率开关控制器的“通用”功率开关控制器，例如所述第i个功率开关控制器102(i)(i从2到N)，可以无需如主功率开关控制器(例如上述第一功率开关控制器102(1))那样具有复杂的内部电路来形成调节反馈环路。从功率开关控制器可以简单地从前面的第(i-1)个功率转换相PHASE(i-1)那里复制并相移第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)来提供第i开关驱动信号VG(i)以驱动当前的第i个功率转换相PHASE(i)中的第i个功率开关Q(i)。所述主功率开关控制器，即所述第一功率开关控制器102(1)完成复杂的调节反馈环路。并且，这种用作从功率开关控制器的“通用”功率开关控制器，例如所述第i个功率开关控制器102(i)(i从2到N)，也不需要用于实现电流共享/电流平衡的复杂电路，其只需要检测来自第(i-1)个功率转换相PHASE(i-1)的第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)并将所述第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)作为一电流阈值以限制第i个电流感测信号VCS(i)的峰值CSPK(i)即可实现良好的电流共享/电流平衡性能。其中，所述第i个电流感测信号VCS(i)的峰值CSPK(i)指示第i个功率转换相PHASE(i)中流经第i个功率开关Q(i)(或者流经第i个感性储能器件L(i))的峰值电流IPK(i)。因此，根据本公开各种实施例的“通用”功率开关控制器允许更大的灵活性，并降低了客户/用户配置交叉多相功率转换器的设计复杂性和成本。
图2示意性地示出了功率开关控制器200，其可用于驱动根据本申请实施例的多相功率转换器(例如，如图1所示的功率转换器100或图5所示的功率转换器700)的其中一个功率转换相的功率开关。功率开关控制器200可用作上述“通用”功率开关控制器，该功率开关控制器可以“通用”于与其它主功率开关控制器协作并配置为/形成其它包含N个功率转换相的功率转换器(N≥2)的任意拓扑。例如，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，功率开关控制器200可以被配置为功率转换器100的第i个从功率开关控制器102(i)。即，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，功率转换器100的第i个功率开关控制器102(i)可以包括完全相同的功率开关控制器，例如功率开关控制器200。功率开关控制器200可以形成在单个集成电路芯片或单个集成电路管芯中，并可以“通用”于与其它主功率开关控制器协作并配置为/形成其它交叉多相功率转换器。
功率开关控制器200可具有被配置为/用于接收输入开关驱动信号VG(i-1)的第一端子(例如电源端子)G(i)，其中该输入开关驱动信号VG(i-1)用于驱动所述多相功率转换器的另一个功率转换相的功率开关。功率开关控制器200还可以具有第二端子(例如驱动输出端子)DRV(i)，其可以被配置为/用于提供输出开关驱动信号VG(i)以驱动所述多相功率转换器的其中一个功率转换的功率开关。功率开关控制器200还可被配置为从第一端子G(i)处接收的输入开关驱动信号VG(i-1)获取该功率开关控制器200工作所需的电能，并基于该输入开关驱动信号VG(i-1)提供所述输出开关驱动信号VG(i)。功率开关控制器200还可以具有第三端子(例如调节电源端子)VC(i)和第四端子(例如接地端子)GND，并且可进一步配置成当容性器件(例如C(i))耦接在其第三端子VC(i)和其第四端子GND(i)之间时提供经调节的电压信号(例如VCC(i))。功率开关控制器200还可被配置成将输入开关驱动信号VG(i-1)相移T(i-1)/N以产生输出开关驱动信号VG(i)，其中T(i-1)是输入开关驱动信号VG(i-1)的开关周期，N是多相功率转换器所包含的功率转换相的总个数。也就是说，在理论上和技术上，功率开关控制器200可被配置为通过复制第(i-1)个开关驱动信号VG(i-1)并在第(i-1)个开关驱动信号VG(i-1)上叠加T(i-1)/N的时间延迟来产生第i个开关驱动信号VG(i)。功率开关控制器200还可包括第五端子(例如设置端子)SET(i)，该第五端子可以被配置为设置第i个开关驱动信号VG(i)相对于第(i-1)个开关驱动信号VG(i-1)的相移量T(i-1)/N(即T(i-1)/N的时间延迟)。例如在图1的示例中，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，当功率开关控制器200被用作多相功率转换器100的第i相的第i个功率开关Q(i)的第i个功率开关控制器102(i)时，功率开关控制器200可被配置成接收来自第(i-1)个功率开关控制器102(i-1)的第(i-1)开关驱动信号VG(i-1)作为输入开关驱动信号，其中所述第(i-1)个功率开关控制器102(i-1)用于驱动另一个功率转换相(即第(i-1)相)中的第(i-1)个功率开关Q(i-1)。
所述功率开关控制器200还可以包括适用于感测或接收第i个电流感测信号VCS(i)的第六端子(例如电流感测端子)CS(i)。所述第i个电流感测信号VCS(i)指示在所述多相功率转换器(例如，功率转换器100)的其中一个功率转换相(例如，第i个功率转换相PHASE(i))中流经功率开关(例如，第i个功率开关Q(i))的电流。所述功率开关控制器200还可以包括适用于接收一参考电流感测信号VCS(i-1)的第七端子(例如，限流端子)CS_REF(i)。所述参考电流感测信号VCS(i-1)指示在所述多相功率转换器(例如，功率转换器100)的另一个功率转换相(例如，第(i-1)个功率转换相PHASE(i-1))中流经功率开关(例如，第(i-1)个功率开关Q(i-1))的电流。所述功率开关控制器200还被配置为一旦当电流感测信号VCS(i)达到参考电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)时就复位所述输出开关驱动信号VG(i)，例如，将其复位为逻辑低电平。所述输出开关驱动信号VG(i)适用于当其被复位时，关断所述多相功率转换器的其中一个功率转换相(例如，第i个功率转换相PHASE(i))的功率开关(例如，第i个功率开关Q(i))。
根据示例性实施例，仍参考图2，功率开关控制器200可包括耦接在功率开关控制器200的第一端子G(i)和第三端子VC(i)之间的内部调节模块201，其被配置为当容性储能器件耦接在第三端子和第四端子GND(i)之间时，将输入开关驱动信号VG(i-1)转换为经调节的电压信号VCC(i)。在一个实施例中，所述内部调节模块201可以包括例如整流器(例如MOSFET或二极管)，其被配置为在从功率开关控制器200的第一端子G(i)至第三端子VC(i)的方向上单向导通，并且在从功率开关控制器200的第三端子VC(i)至第一端子G(i)的方向上反向截止(非导电)。在替代性实施例中，内部调节模块201可包括调节器(例如LDO调节器)，而不是整流器。由于输入开关驱动信号VG(i-1)相对于功率转换器100第三节点GND处的参考地通常具有例如在10V～20V范围内的电压幅值，所以功率开关控制器200可不需要其内部调节模块201能够耐受高压。这里的“高压”在一个示例中可以指高于低侧开关驱动信号VGL的电压幅值(例如10V～20V)的电压，在另一个示例中可以指甚至高于20V至100V的电压，或者在另一个示例中可以指高于100V至1500V的电压。例如，内部调节模块201可以由低压器件组成(例如具有低于输入开关驱动信号VG(i-1)的电压幅值的击穿电压)。低压器件不仅具有低成本和小尺寸的优势，还有助于降低设计复杂性和功耗。
根据示例性实施例，仍参考图2，功率开关控制器200还可以包括耦接到第一端子G(i)的相移控制模块202，其被配置为基于输入开关驱动信号VG(i-1)生成置位控制信号G(i)_S和复位控制信号G(i)_R。所述置位控制信号G(i)_S可配置为响应于输入开关驱动信号VG(i-1)的每个上升沿进行T(i-1)/N的延时后将输出开关驱动信号VG(i)置位为逻辑高电平，所述复位控制信号G(i)_R可配置为响应于输入开关驱动信号VG(i-1)的每个下降沿进行T(i-1)/N的延时后将输出开关驱动信号VG(i)复位为逻辑低电平。其中T(i-1)是输入开关驱动信号VG(i-1)的开关周期(即，T(i-1)是输入开关驱动信号VG(i-1)的逻辑高电平与逻辑低电平切换周期)，N是所述多相功率变换器所包含的功率转换相的总个数。也就是说，响应于输入开关驱动信号VG(i-1)的每个上升沿，置位控制信号G(i)S可配置为一旦输入开关驱动信号VG(i-1)的上升沿过去了T(i-1)/N时间，就将输出开关驱动信号VG(i)置位为逻辑高电平。响应于输入开关驱动信号VG(i-1)的每个下降沿，复位控制信号G(i)_R可配置为一旦输入开关驱动信号VG(i-1)的下降沿过去了T(i-1)/N时间，就将输出开关驱动信号VG(i)复位为逻辑低电平。根据实施例，相移控制模块202可进一步耦接到第五端子(例如设置端子)SET(i)，并且可被配置为允许客户/用户通过将外部设置设备连接到设置端子SET(i)或通过向设置端子SET(i)提供配置信号来设置相移量T(i-1)/N(即T(i-1)/N的时间延迟)。
根据一示例性实施例，所述相移控制模块202可被配置为检测输入开关驱动信号VG(i-1)(例如，当功率开关控制器200被用于充当功率转换器100的第i个功率开关控制器102(i)时的第(i-1)个开关驱动信号VG(i-1))的开关周期T(i-1)。相移控制模块202还可被配置为响应于输入开关驱动信号VG(i-1)的每个上升沿进行T(i-1)/N的延时后产生置位控制信号G(i)_S的置位脉冲401(可进一步参考图4波形图示意进行理解)。也就是说，从输入开关驱动信号VG(i-1)的每个上升沿到来的那一刻开始，一旦经过T(i-1)/N的时间延迟，相移控制模块202就产生置位控制信号G(i)_S的一个置位脉冲401。置位控制信号G(i)_S的每个置位脉冲401可被配置为将输出开关驱动信号VG(i)(例如，当功率开关控制器200用作功率转换器100的第i个功率开关控制器102(i)时的第i个开关驱动信号VG(i))置位为逻辑高电平。即，置位控制信号G(i)_S的每个置位脉冲401触发一开关驱动信号VG(i)的上升沿。相移控制模块202可进一步耦接到第五端子(例如设置端子)SET(i)，并且可被配置为允许客户/用户通过将外部设置设备连接到设置端子SET(i)或通过向设置端子SET(i)提供配置信号来设置相移量T(i-1)/N(即T(i-1)/N的时间延迟)。只要能够实现检测输入开关驱动信号VG(i-1)的开关周期T(i-1)并响应于输入开关驱动信号VG(i-1)的每个上升沿进行T(i-1)/N的延时后产生置位控制信号G(i)_S的每个置位脉冲401_S，相移控制模块202可包括任何适当的电路。
根据一示例性实施例，所述相移控制模块202可配置为检测输入开关驱动信号VG(i-1)(例如，当功率开关控制器200用作功率转换器100的第i个功率开关控制器102(i)时，第(i-1)个开关驱动信号VG(i-1))的脉冲宽度ton(i-1)。相移控制模块202还可进一步被配置为当输出开关驱动信号VG(i)的每个上升沿经过脉冲宽度ton(i-1)时间后，响应于每个上升沿(或可响应于置位控制信号G(i)_S的每个置位脉冲401)而产生复位控制信号G(i)_R的复位脉冲403。也就是说，从输出开关驱动信号VG(i)(或置位控制信号G(i)_S的每个置位脉冲401)的每个上升沿到来的那一刻开始，一旦经过输入开关驱动信号VG(i-1)的脉冲宽度ton(i-1)时间后，所述相移控制模块202便产生复位控制信号G(i)_R的一个复位脉冲403。复位控制信号G(i)的每个复位脉冲403_R可被配置为将输出开关驱动信号VG(i)(例如，当功率开关控制器200用作功率转换器100的第i个功率开关控制器102(i)时，第i个开关驱动信号VG(i))复位为逻辑低电平。即，复位控制信号G(i)_R的每个复位脉冲403触发输出开关驱动信号VG(i)的一个下降沿。只要能实现检测输入开关驱动信号VG(i-1)的脉冲宽度ton(i-1)并且响应于输出开关驱动信号VG(i)的每个上升沿并进行T(i-1)/N的延时后产生复位控制信号G(i)_R的复位脉冲403，所述相移控制模块202可以包括任何适当的电路。
仍参考图2，功率开关控制器200还可以包括逻辑控制模块203和驱动器204。逻辑控制模块203可以被配置成至少直接或间接地接收置位控制信号G(i)_S和复位控制信号G(i)_R并且至少部分地基于置位控制信号G(i)_S和复位控制信号G(i)_R来提供输出控制信号CTRL(i)。驱动器204可以由经调节的电压信号VCC(i)供电，并且可被配置为放大输出控制信号CTRL(i)的驱动能力以提供输出开关驱动信号VG(i)。
在一个实施例中，逻辑控制模块203可以具有置位输入端S1、复位输入端R1和同相输出端Q。在一个实施例中，置位控制信号G(i)_S可以直接馈送到逻辑控制模块203的置位输入端S1，并且逻辑控制模块203可被配置为响应于置位控制信号G(i)_S的每个置位脉冲401而将输出控制信号CTRL(i)(或输出开关驱动信号VG(i))置位为逻辑高电平。仅用于举例而非限制，在其它实施例中，可以对置位控制信号G(i)_S和其它参与置位输出控制信号CTRL(i)(或输出开关驱动信号VG(i))的信号执行简单的逻辑操作(例如图2中所示的逻辑与)从而向逻辑控制模块203的置位输入端S提供置位信号ST。例如，在一个实施例中，其它参与置位输出控制信号CTRL(i)(或输出开关驱动信号VG(i))的信号可以包括谷值控制信号Valley(i)。对于这种情况，功率开关控制器200还可以包括第八端子(例如零交叉检测端子)ZCD(i)。对于遍历从2到N每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，当功率开关控制器200被用作功率转换器100的第i个功率开关控制器102(i)时，第八端子ZCD(i)可以经由例如第i个零交叉检测电阻RZCD(i)耦接到第i个功率级103(i)的第i个感性储能器件L(i)。对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，当功率开关控制器200被用于充当驱动功率转换器100的第i个功率转换相PHASE(i)的第i个功率开关Q(i)的第i个功率开关控制器102(i)时，第八端子ZCD(i)可被配置为/用于感测流过第i个感性储能器件L(i)的零电流以提供零交叉指示信号，并且可进一步被配置为/用于感测第i个功率开关Q(i)两端的准谐振电压谷。功率开关控制器200还可包括耦接到第八端子(例如零交叉检测终端)ZCD(i)的谷值锁定模块205，用以接收指示第i个功率开关Q(i)两端的准谐振电压谷信号。谷值锁定模块205可以被配置成将第i个功率开关Q(i)上的电压到达准谐振电压谷的次数锁定到预设值(例如，根据实际应用要求，预设值可以从1到7或更多)，以避免由于第i个功率开关Q(i)上的电压谷值来回跳变引起的可听噪声。在替代性实施例中，其它参与置位输出控制信号CTRL(i)(或输出开关驱动信号VG(i))的信号可以包括最小关断时间控制信号Toff_min。最小关断时间控制信号Toff_min可被配置为限制输出控制信号CTRL(i)(或输出开关驱动信号VG(i))在一个开关周期T(i)内逻辑低脉冲的最小脉冲宽度。对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，当功率开关控制器200被用于充当驱动功率转换器100的第i个功率开关控制器102(i)时，最小关断时间控制信号Toff_min可以帮助限制由输出开关驱动信号VG(i)驱动的第i个功率开关的最大开关频率并确保第i个感性储能器件L(i)的放电时间足够长。最小关断时间控制信号Toff_min也有助于增强抗噪能力并防止误触发(例如，在实际电路中，可能由于寄生电容、电感和电阻等多种原因引起零交叉指示信号的误触发)。
在一个实施例中，复位控制信号G(i)_R可以直接馈送到逻辑控制模块203的复位输入端R1，并且逻辑控制模块203可被配置为响应于复位控制信号G(i)_R的每个复位脉冲403而将输出控制信号CTRL(i)(或输出开关驱动信号VG(i))复位为逻辑低电平。仅用于举例而非限制，在其它实施例中，可以对复位控制信号G(i)_R和其它参与复位输出控制信号CTRL(i)(或输出开关驱动信号VG(i))的信号执行简单的逻辑操作(例如图2中示例所示的逻辑或运算)从而向逻辑控制模块203的复位输入端R提供复位信号RST。
例如，在一个实施例中，其它参与复位输出控制信号CTRL(i)(或输出开关驱动信号VG(i))的信号可以包括电流限制信号CL(i)。所述功率开关控制器200还可包括耦接至功率开关控制器200的限流端子CS_REF(i)的峰值检测模块206。所述峰值检测模块206被配置为采样、保持以及输出所述参考电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)。所述功率开关控制器200还可以包括电流限制模块207，该电流限制模块207一方面耦接于所述峰值检测模块206以接收所述参考电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)，另一方面还耦接于功率开关控制器200的电流感测端子CS(i)以接收指示流经所述多相功率转换器的其中一个功率转换相的功率开关的电流的电流感测信号VCS(i)。该电流限制模块207被配置为将电流感测信号VCS(i)与参考电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)进行比较以提供电流限制信号CL(i)。所述电流限制信号CL(i)适用于当电流感测信号VCS(i)达到参考电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)时，触发输出控制信号CTRL(i)或输出开关驱动信号VG(i)复位。例如，对于遍历从2到N的每个i，当功率开关控制器200被用于充当第i个功率开关控制器102(i)以驱动如图1所示的功率转换器100的其中一个功率转换相(即，第i个功率转换相PHASE(i))中第i个功率开关Q(i)的时，所述电流感测信号VCS(i)指示流经第i个功率开关Q(i)的电流，而参考电流感测信号VCS(i-1)指示流经另一功率转换相(即，第(i-1)个功率转换相PHASE(i-1))中第(i-1)个功率开关Q(i-1)的电流。在一个实施例中，可进一步包括耦接在控制器200的电流感测端子CS(i)和电流限制模块207之间的第一前沿消隐电路LEB1以便消隐或屏蔽所述电流感测信号VCS(i)上的初始尖峰。
在一个实施例中，其它参与复位输出控制信号CTRL(i)(或输出开关驱动信号VG(i))的信号还可以包括短路保护信号SCP(i)。此时，所述功率开关控制器200还可包括短路保护模块208，该短路保护模块208耦接至功率开关控制器200的电流感测端子CS(i)以接收电流感测信号VCS(i)，该电流感测信号VCS(i)指示流经所述多相功率转换器的其中一个功率转换相的功率开关的电流。所述短路保护模块208被配置将电流感测信号VCS(i)与一短路保护阈值信号SCP_TH进行比较以提供所述短路保护信号SCP(i)。所述短路保护信号SCP(i)适用于当电流感测信号VCS(i)达到短路保护阈值信号SCP_TH时，触发输出控制信号CTRL(i)或输出开关驱动信号VG(i)复位。可以理解，对于遍历从2到N的每个i，当功率开关控制器200被用于充当第i个功率开关控制器102(i)以驱动如图1所示的功率转换器100的其中一个功率转换相(即，第i个功率转换相PHASE(i))中第i个功率开关Q(i)时，一旦电流感测信号VCS(i)达到短路保护阈值信号SCP_TH，功率开关控制器200就判定在所述功率转换器100的其中一个功率转换相(即，第i个功率转换相PHASE(i))中出现了短路，并复位所述输出控制信号CTRL(i)或输出开关驱动信号VG(i)以关断所述功率转换器100的其中一个功率转换相(即，第i个功率转换相PHASE(i))中的第i个功率开关Q(i)。在一个实施例中，可进一步包括耦接在控制器200的电流感测端子CS(i)和短路保护模块208之间的第二前沿消隐电路LEB2以便消隐或屏蔽所述电流感测信号VCS(i)上的初始尖峰。
在一个实施例中，其它参与复位输出控制信号CTRL(i)(或输出开关驱动信号VG(i))的信号还可以包括故障指示信号Fault(i)。例如，故障指示信号Fault(i)可以指示功率转换器系统(例如，将功率开关控制器200用作第i个功率开关控制器102(i)的功率转换器100，i从2到N)的任何类型的异常条件，例如过压条件、过流条件、过温条件、系统空闲条件等。
图3示意性地示出了根据本申请实施例的一峰值检测模块300，其可用作功率开关控制器200的峰值检测模块206。图4示出了根据本申请实施例的波形图400，示出了峰值检测模块300和功率开关控制器200中的几个信号的波形。
为了提供一个示例，如图3所示的峰值检测模块300还包括上升沿触发脉冲发生器3011，其被配置为响应于所述输入开关驱动信号VG(i-1)的每个上升沿产生而单个脉冲402以提供第一采样控制信号SH1。即，在输入开关驱动信号VG(i-1)的每个上升沿处，第一采样控制信号SH1具有一个脉冲402。峰值检测模块300还包括耦接在峰值检测模块300的输出端和功率开关控制器200接地端子GND(i)之间的第一采样控制开关3014。该第一采样控制开关3014具有一控制端，其被配置为接收所述第一采样控制信号SH1。因此，在输入开关驱动信号VG(i-1)的每个上升沿，第一采样控制信号SH1的每个脉冲402使采样控制开关3014在很短的时间段内(例如，在脉冲402的脉冲宽度时间内)导通，以便对峰值检测模块300的输出端放电，从而清除峰值检测模块300输出端上的电荷。所述峰值检测模块300还包括下降沿触发脉冲发生器3012，其被配置为响应于所述输入开关驱动信号VG(i-1)的每个下降沿而产生单个脉冲404以提供第二采样控制信号SH2。即，在输入开关驱动信号VG(i-1)的每个下降沿处，第二采样控制信号SH2具有一个脉冲404。峰值检测模块300还可进一步包括采样保持电路3017，该采样保持电路3017的输入端耦接至所述限流端子CS_REF(i)以接收所述参考电流感测信号VCS(i-1)，该采样保持电路3017的控制端被配置为接收所述第二采样控制信号SH2，该采样保持电路3017的输出端耦接至一保持电容3018。所述采样保持电路3017响应于第二采样控制信号SH2的每个脉冲404对所述参考电流感测信号VCS(i-1)的幅值进行采样，可以理解为所述采样保持电路3017响应于所述输入开关驱动信号VG(i-1)的每个下降沿对所述参考电流感测信号VCS(i-1)的幅值进行采样，并保持该采样的电压幅值以在所述采样保持电路3017的输出端提供所述电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)。其中，所述采样保持电路3017的输出端可作为所述峰值检测模块300的输出端。照此方式，峰值检测模块300可以在输入开关驱动信号VG(i-1)的每个开关周期T(i-1)刷新并保持所述参考电流感应信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)。
为了提供另一个示例，图5示意性地示出了根据本申请另一实施例的一峰值检测模块500，其也可用作功率开关控制器200的峰值检测模块206。与图3所示的峰值检测模块300相比，峰值检测模块500的不同之处仅在于其还进一步包括抗噪电路3013和一电容3015。该抗噪电路3013耦接在功率开关控制器200的限流端子CS_REF(i)和采样保持电路3017的输入端之间。抗噪电路3013可被配置为将参考电流感测信号VCS(i-1)从限流端子CS_REF(i)传输到采样保持电路3017，同时反向阻断从采样保持电路3017至限流端子CS_REF(i)的信号传输。所述电容3015可耦接在采样保持电路3017的输入端和接地端GND(i)之间。因此，在输入开关驱动信号VG(i-1)的每个上升沿，第一采样控制信号SH1的一个脉冲402将采样控制开关3014导通以对峰值检测模块500的输出端放电。在图5中，示意性地将抗噪电路3013示出为包括具有预定电压值VF_C的补偿电压源和二极管DF_C。该补偿电压源具有与限流端子CS_REF(i)耦接的第一端子和与二极管DF_C的阳极耦接的第二端子。二极管DF_C的阴极可与采样保持电路3017的输入端耦接。然而，这仅为举例而非限制。本领域的普通技术人员应该理解，抗噪电路3013可以帮助改善峰值检测模块500的抗噪性能，并且可具有各种实施配置。为了提供另一个示例，图6示意性地示出了根据本申请另一实施例的一峰值检测模块600，其也可用作功率开关控制器200的峰值检测模块206。与图3所示的峰值检测模块300相比，峰值检测模块600的不同之处仅在于其还进一步包括具有预设增益K的放大器3016。该放大器3016耦接在控制器200的限流端子CS_REF(i)和采样保持电路3017的输入端之间。放大器3016可以帮助提高峰值检测模块600的抗噪性能，并将电路元件容限的影响降到最低。此时，功率开关控制器200可进一步包括具有预设增益K的放大器209，该放大器209与放大器3016相匹配。放大器209(在图2中用虚线表示以表明放大器209是可选的，适用于使用峰值检测模块600的实施例)在本例中可以耦接在功率开关控制器200的电流感测端子CS(i)和电流限制模块207之间。
本领域的普通技术人员应该理解，这里参照图3、图5和图6描述的峰值检测模块300、500和600均是示例性的，而非是限制性的。鉴于上述教导，对可作为功率开关控制器200的峰值检测模块206的峰值检测模块(例如300或500或600)的许多修改和变化是可能的。只要能在输入开关驱动信号VG(i-1)的每个开关周期T(i-1)对参考电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)进行采样和刷新，并向电流限制模块207提供按开关周期刷新的参考电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)，所述峰值检测模块206可以包括任何适当的电路。也就是说，例如在图1的示例中，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，当功率开关控制器200被用作第i个功率开关控制器102(i)时，所述峰值检测模块206适用于被配置为每当第(i-1)个功率开关Q(i-1)被导通时响应以使峰值检测模块206的输出端放电，还适用于被配置为每当第(i-1)个功率开关Q(i-1)被关断时响应以对第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)进行采样并在电流限制模块207的输出端处提供第(i-1)个电流感测信号VCS(i-1)的峰值CSPK(i-1)。本领域的普通技术人员还应该理解，上述描述中提到的与图3至图6相关的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”不是指任何顺序/序列，而只是用于区分不同的电路组件和不同的信号。
图7示意性地示出了根据本公开另一示例性实施例的功率转换器700，其使用“通用”功率开关控制器(诸如功率开关控制器200)作为从功率开关控制器与主功率开关控制器502(1)协同工作。功率转换器700可以包括整流单元501，用于对交流(“AC”)输入信号VAC整流以输出经整流后的直流(“DC”)电源信号VIN。功率转换器700还包括并联在第一节点(例如直流输入节点)IN和第二节点(例如输出节点)OUT之间的N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，...，N}，其中N是大于1的整数，其表示功率转换器700所包含的功率转换相的总个数，总个数N可以由客户/用户根据实际应用要求来设置和确定。也就是说，参数i是一个变量，遍历从1到N的整数。N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}中的每一相所包含的所有子电路和元件被配置为使用功率转换器700的第三节点GND处的参考地电位作为每个功率转换相PHASE(i)的接地电位。一输入电容CIN1可以耦接在功率转换器700的第一节点IN和第三节点GND之间。在一个实施例中，第一节点IN可以被配置为接收整流后的直流电源信号VIN。一输出电容Co可以耦接在功率转换器700的第二节点OUT和第三节点GND之间。
在图7的示例中，整流单元501可以示例性地包括连接构成全桥结构BD1的四个二极管，全桥结构的第一端子b1耦接至感性器件(例如变压器)LCM1的第一绕组，全桥结构的第二端子b2耦接至第一节点IN，全桥结构的第三端子b3耦接至感性器件LCM1的第二绕组，全桥结构的第四端子b4耦接至功率转换器700的第三节点GND。对于整流单元501而言，交流源的第一端子a1可以经熔丝F1耦接至感性器件LCM1的第二绕组，交流源的第二端子a2可以耦接至感性器件LCM1的第一绕组，容性器件CX1可以耦接在交流源的第一端子a1和第二端子a2之间，另一容性器件CX2可以耦接在全桥结构BD1的第一端子b1和第三端子b3之间。交流电源可以配置为提供交流输入信号VAC。
与功率转换器100类似，对于遍历从1到N的每个i，功率转换器700所具有的N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}中第i个功率转换相PHASE(i)可以包括第i个功率级503(i)，第i个功率级503(i)具有第i个功率开关Q(i)和相应的用于驱动第i个功率开关Q执行导通或关断切换的第i个功率开关控制器502(i)。所述第i个功率开关控制器502(i)被配置为驱动或者控制所述第i个功率转换相PHASE(i)，在一个实施例中，所述第i个功率开关控制器502(i)被配置为驱动或者控制第i个功率级503(i)，在一个实施例中，所述第i个功率开关控制器502(i)被配置为驱动或者控制所述第i个功率开关Q(i)。因此，可以理解，具有N个功率转换器相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}的功率转换器700可以包括N个功率开关{Q(i)，i＝1，2，...，N}和N个功率开关控制器{502(i)，i＝1，2，...，N}，其中N个功率开关控制器{502(i)，i＝1，2，...，N}的其中一个被配置为驱动或者控制所述N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}中与之对应的一个功率转换相，在一个实施例中，所述N个功率开关控制器{502(i)，i＝1，2，...，N}的其中一个被配置为驱动或者控制N个功率开关{Q(i)，i＝1，2，...，N}中与之对应的一个功率开关。在一个实施例中，N个功率转换相{PHASE(i)，i＝1，2，...，N}中的第一功率转换相PHASE(1)可以被配置为主功率转换相，并且N个功率开关控制器{502(i)，i＝1，2，...，N}中的第一功率开关控制器502(1)可以被配置为主功率开关控制器以提供第一开关驱动信号VG(1)。第一开关驱动信号VG(1)可以是具有开关周期T(1)的高低逻辑开关信号，其在每个开关周期T(1)内具有高逻辑脉冲和低逻辑脉冲，并且可以被配置为驱动N个功率开关{Q(i)，i＝1，2，...，N}中的第一功率开关Q(1)。
在图7所示的示例性实施例中，对于遍历从1到N的每个i，第i个功率转换相PHASE(i)中的第i个功率级503(i)可以被配置成具有反激式拓扑结构。例如，对于遍历从1到N的每个i，第i个功率级503(i)可以包括第i个功率开关，第i个功率开关具有经第i个感性储能器件L(i)的初级绕组w1耦接至第一节点IN的第一端子D，还具有耦接至第三节点GND的第二端子S以及经由(或者不经由)门控电阻器件RG(i)耦接至第i个功率开关控制器502(i)的控制端子G。门控电阻器件RG(i)可以包括寄生电阻。在一个实施例中，对于遍历从1到N的每个i，第i个功率开关Q(i)的第一端子D还可以经第i个初级二极管DP(i)耦接至节点NP，该节点NP经由在第一节点IN和节点NP之间并联连接的第二输入电容CIN2和第二输入电阻RIN2耦接至功率转换器700的第一节点IN。对于遍历从1到N的每个i，第i个感性储能器件L(i)的次级绕组w2可以经例如第i个次级二极管Ds(i)耦接至功率转换器700的第二节点OUT。配置为主功率开关控制器的第一功率开关控制器502(1)可包括适于产生具有反激拓扑结构的第一功率级503(i)所需要的主开关驱动信号(即第一开关驱动信号VG(1))的任何功率开关控制器。例如，由芯源系统公司制造的商用功率开关控制器MPX2001/2/3、HFC0300、HFC0310、HFC0500、HFC0650可用作第一功率开关控制器502(1)。在图5的示例中，第一功率开关控制器502(1)可以具有第一端子(例如反馈端子)FB，第二端子(例如驱动器输出端子)DRV(1)，第三端子(例如稳压电源端子)VC(1)以及第四端子(例如接地端子)GND。其中该第一端子FB可以被配置接收来自功率转换器700的第二节点OUT的用以指示输出电压(为了简洁起见，也用VO标记)的反馈信号，该第二端子DRV(1)可配置为提供第一开关驱动信号VG(1)，该第三端子VC(1)可配置为/用于允许耦接至第一感性储能器件L(1)的辅助绕组w3，用于获取能量以产生用作第一功率开关控制器502(1)的内部电源电压的经调节的电压信号VCC(1)，第四端子GND可被配置为/用于允许耦接至功率转换器700的参考地电位。二极管DVC可以耦接在第一功率开关控制器502(1)的第三端子VC(1)和第一感性储能器件L(1)的辅助绕组w3之间，以防止从第三端子VC(1)反向充电到辅助绕组w3。第一功率开关控制器502(1)可以至少包括电压反馈环路，该电压反馈环路可被配置为至少部分地基于在第一端子FB处接收到的反馈信号产生第一开关驱动信号VG(1)。第一功率开关控制器502(1)还可以包括其它端子，例如第五端子(例如电流感测端子)CS(1)，第五端子CS(1)可被配置为/用于感测或接收指示流经第一功率开关Q(1)或第一感性储能元件L(1)的电流的第一电流感测信号VCS(1)。对于这种情况，第一电流检测电阻器RS1可以耦接在第一功率开关控制器502(1)的第五端子CS(1)和所述第一功率开关Q(1)的第二端子S之间，并且第二电流检测电阻RS2可以耦接在所述第一功率开关Q(1)的第二端子S和功率转换器700的第三节点GND之间。第一功率开关控制器502(1)还可以被配置成基于电流检测信号来调节第一开关驱动信号VG(1)。第一功率开关控制器502(1)还可以包括第六端子(例如零交叉检测(“ZCD”)端子)ZCD(1)，其可以被配置为/用于允许例如经第一ZCD电阻RZCL(1)耦接至第一感性储能器件L(1)的辅助绕组w3，以检测流过第一感性储能器件L(1)的电流是否越过零。电阻RZCR(1)可以耦接在二极管DVC和第一个ZCD电阻RZCL(1)之间。第一功率开关控制器502(1)还可以包括第七端子(例如电源端子)HV，其可配置为/用于检测交流输入信号VAC的整流电压，并且第七端子上的电压HV可用于为AC-DC应用提供基于输入信号对功率转换器500进行开启和关闭(brown-in andbrownout)保护、高压启动和超级电容(X-cap)放电功能。在图7的示例中，示例性的说明第七端HV经第一输入电阻RIN1和第一输入二极管DIN1耦接至感性器件LCM1的第一绕组，并进一步经第一输入电阻RIN1和第二输入二极管DIN2耦接至全桥结构BD1的第一端子b1或第三端子b3以检测交流输入信号VAC经整流后的整流电压。本领域的普通技术人员应该明白，这只是为了提供一个示例，而不是为了限制。
在图7所示的示例性实施例中，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，N个功率开关控制器{502(i)，i＝1，2，...，N}中的第i个功率开关控制器502(i)可以被配置为/用作从功率开关控制器，并且可以与图1描述的第i个功率开关控制器102(i)具有相同的结构和相似的功能。因此，对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，对功率转换器100的第i个功率开关控制器102(i)的所有描述都适用于功率转换器700的第i个功率开关控制器502(i)，在此不再赘述。
在图7所示的示例性实施例中，对于遍历从1至N中的每个i，第i个功率开关控制器502(i)的电流感测端子CS(i)可用于经由第i个电流感应装置504(i)耦接至第i个功率开关Q(i)。对于遍历从1至N中的每个i，电流感应装置504(i)与图1中的电流感测装置104(i)具有相同的结构和相似的功能，在此不再赘述。本领域普通技术人员应当理解，理想情况下，N个电流感测装置{504(i)，i＝1，2，...，N}应彼此匹配(即彼此保持一致)。
在图7所示的示例性实施例中，对于遍历从2到N每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，当功率开关控制器200被用作功率转换器700的第i个功率开关控制器502(i)时，第八端子ZCD(i)可以通过例如第i个感性储能元件L(i)的辅助绕组与第i个功率级503(i)的第i个感性储能元件L(i)耦合。对于遍历从2到N的每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，在图7中还示例性地示出了串联连接在第i个感性储能元件L(i)的辅助绕组的第一端和第二端之间的第i个上侧零交叉检测电阻RZCU(i)和第i个下侧零交叉检测电阻RZCL(i)。其中，所述第i个感性储能元件L(i)的辅助绕组的第二端耦接至功率转换器700的接地端GND，并且其中，第i个功率开关控制器502(i)的第八端子(即，零交叉探测端子)ZCD(i)耦接至第i个上侧零交叉检测电阻RZCU(i)和第i个下侧零交叉检测电阻RZCL(i)所具有公共端。当功率开关控制器200被用于充当驱动功率转换器700的第i个功率转换相PHASE(i)的第i个功率开关Q(i)的第i个功率开关控制器502(i)时，对于遍历从2到N每个i(即，这里i是一个变量，其可以遍历从2到N的整数)，第八端子ZCD(i)可被配置为/用于感测流过第i个感性储能器件L(i)的零电流以提供零交叉指示信号，并且可进一步被配置为/用于感测第i个功率开关Q(i)两端的准谐振电压谷。
显然，根据上述教导，可以对本申请进行许多修改和变型。因此应当理解，在所附权利要求的范围内，本公开可以以说明书以外的方式实施。当然，应当理解，上述公开的内容仅涉及本申请的优选实施例，并且可以在不偏离所附权利要求所限定的发明构思和范围的前提下对其做许多修改。因为本申请仅公开了其优选实施例，本领域技术人员显然可以在不偏离所附权利要求的所述的发明构思和范围的情况下考虑和实施各种修改的技术方案。
在一些实施方式中，对于遍历从1到N的每个i，图1中的二极管D(i)和图7中的DP(i)和DS(i)可以是可控整流开关。功率级103(i)和503(i)中的功率开关Q(i)可以是MOSFET以外的可控半导体器件。本领域技术人员还可以理解，除了前述实施例中所示的反激式和升压PFC拓扑结构外，其他可以采用“通用”功率开关控制器200作为从功率开关控制器的交错式多相功率转换器也在本申请的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种功率转换器，包括：
N个功率开关控制器，该N个功率开关控制器中的每一个适用于被配置为驱动与之相对应的一个功率开关，其中N是大于1的整数；
该N个功率开关控制器中的第一个功率开关控制器被配置为主功率开关控制器并具有第一电流感测端子，该第一电流感测端子适用于感测/接收第一电流感测信号，该第一电流感测信号指示流经对应的第一功率开关的电流；
对于遍历从2到N的每个i，该N个功率开关控制器中的第i个功率开关控制器具有第i电流感测端子，该第i电流感测端子被配置为感测/接收第i电流感测信号，该第i电流感测信号指示流经对应的第i功率开关的电流；所述第i个功率开关控制器还被配置为在其限流端子处接收第(i-1)电流感测信号；所述第i个功率开关控制器还进一步被配置为适用于在所述第i电流感测信号达到所述第(i-1)电流感测信号的峰值时，使对应的所述第i功率开关关断。
2.如权利要求1所述的功率转换器，其中，对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器的所述第i电流感测端子适用于经由第i电流感测装置耦接至所述第i功率开关，其中，所述第i电流感测装置被配置为感测流经所述第i功率开关的电流。
3.如权利要求2所述的功率转换器，其中，对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器还进一步配置为在来自第(i-1)个功率开关控制器的第(i-1)开关驱动信号的下降沿对所述第(i-1)电流感测信号进行采样以提供所述第(i-1)电流感测信号的峰值。
4.如权利要求1所述的功率转换器，其中，所述第一个功率开关控制器还被配置为在其驱动输出端子处提供第一开关驱动信号；对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器还被配置为在其供电端子处接收来自第(i-1)个功率开关控制器的第(i-1)开关驱动信号；所述第i个功率开关控制器还进一步被配置为基于所述第(i-1)开关驱动信号在其驱动输出端子处提供第i开关驱动信号。
5.如权利要求4所述的功率转换器，其中，对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器还被配置为从所述第(i-1)开关驱动信号获取该第i个功率开关控制器工作所需的电能。
6.如权利要求4所述的功率转换器，其中，对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器还被配置为将所述第i电流感测信号与所述第(i-1)电流感测信号的峰值进行比较，当所述第i电流感测信号达到所述第(i-1)电流感测信号的峰值时，使所述第i开关驱动信号复位。
7.如权利要求4所述的功率转换器，其中，对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器还被配置为将所述第(i-1)开关驱动信号相移T(i-1)/N以产生所述第i开关驱动信号，其中，T(i-1)是所述第(i-1)开关驱动信号的逻辑高电平与逻辑低电平切换周期。
8.如权利要求4所述的功率转换器，其中，对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器包括：
相移控制模块，耦接至所述第i个功率开关控制器的第一端子，并被配置为基于所述第(i-1)开关驱动信号生成置位控制信号和复位控制信号；所述置位控制信号被配置为响应于所述第(i-1)开关驱动信号的每个上升沿进行T(i-1)/N的延时后使所述第i开关驱动信号置位为逻辑高电平；所述复位控制信号被配置为响应于所述第(i-1)开关驱动信号的每个下降沿进行T(i-1)/N的延时后使所述第i开关驱动信号复位为逻辑低电平；其中，T(i-1)是所述第(i-1)开关驱动信号的逻辑高电平与逻辑低电平切换周期。
9.如权利要求1所述的功率转换器，其中，对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器包括：
峰值检测模块，耦接至所述第i个功率开关控制器的限流端子，并被配置为采样并保持所述第(i-1)电流感测信号的峰值以及在所述峰值检测模块的输出端输出所述第(i-1)电流感测信号的峰值；以及
电流限制模块，耦接至所述峰值检测模块以接收所述第(i-1)电流感测信号的峰值，并耦接至所述第i个功率开关控制器的第i电流感测端子以接收所述第i电流感测信号，所述电流限制模块被配置为将所述第i电流感测信号与所述第(i-1)电流感测信号的峰值进行比较以提供第i电流限制信号，所述第i电流限制信号适用于当所述第i电流感测信号达到所述第(i-1)电流感测信号的峰值时使所述第i功率开关关断。
10.如权利要求9所述的功率转换器，其中所述峰值检测模块适用于被配置为每当第(i-1)功率开关被导通时响应以使所述峰值检测模块的输出端放电，还适用于被配置为每当所述第(i-1)功率开关被关断时响应以对所述第(i-1)电流感测信号进行采样以提供所述第(i-1)电流感测信号的峰值。
11.如权利要求9所述的功率转换器，所述峰值检测模块还包括：
上升沿触发脉冲发生器，其被配置为响应于第(i-1)功率开关的每个导通时刻产生单个脉冲从而提供第一采样控制信号；
采样控制开关，耦接在所述峰值检测模块的输出端和所述第i个功率开关控制器的接地端之间，所述采样控制开关具有控制端，该控制端被配置为接收所述第一采样控制信号；
下降沿触发脉冲发生器，其被配置为响应于所述第(i-1)功率开关的每个关断时刻产生单个脉冲从而提供第二采样控制信号；以及
采样保持电路，该采样保持电路的输入端耦接至所述第i个功率开关控制器的限流端子以接收所述第(i-1)电流感测信号，该采样保持电路的控制端耦接至所述下降沿触发脉冲发生器以接收所述第二采样控制信号，该采样保持电路的输出端耦接至保持电容以在该采样保持电路的输出端提供所述第(i-1)电流感测信号的峰值。
12.如权利要求4所述的功率转换器，其中，对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器包括：
峰值检测模块，耦接至所述第i个功率开关控制器的限流端子，并被配置为响应于第(i-1)开关驱动信号的每个上升沿而使所述峰值检测模块的输出端放电，还被进一步配置为响应于所述第(i-1)开关驱动信号的每个下降沿而对第(i-1)电流感测信号采样以在所述峰值检测模块的输出端提供所述第(i-1)电流感测信号的峰值；以及
电流限制模块，耦接至所述峰值检测模块以接收所述第(i-1)电流感测信号的峰值，并耦接至所述第i个功率开关控制器的第i电流感测端子以接收所述第i电流感测信号，所述电流限制模块被配置为将所述第i电流感测信号与所述第(i-1)电流感测信号的峰值进行比较以提供第i电流限制信号，所述第i电流限制信号适用于当第i电流感测信号达到第(i-1)电流感测信号的峰值时使第i功率开关复位。
13.如权利要求4所述的功率转换器，其中，对于遍历从2到N的每个i，所述第i个功率开关控制器包括：
设置端子，被配置为对第i开关驱动信号设置相对于第(i-1)开关驱动信号的相移量T(i-1)/N，其中，T(i-1)是所述第(i-1)开关驱动信号的逻辑高电平与逻辑低电平切换周期。
14.一种功率开关控制器，用于驱动功率转换器的其中一个功率转换相的功率开关，所述功率开关控制器包括：
电流感测端子，适用于被配置为感测/接收电流感测信号，所述电流感测信号指示流经所述功率转换器的其中一个功率转换相的功率开关的电流；以及
限流端子，适用于被配置为接收参考电流感测信号，所述参考电流感测信号指示流经功率转换器的另一个功率转换相的功率开关的电流；
其中，所述功率开关控制器被配置为当所述电流感测信号达到所述参考电流感测信号的峰值时使输出开关驱动信号复位。
15.如权利要求12的功率开关控制器，包括：
供电端子，被配置为接收输入开关驱动信号，所述输入开关驱动信号适用于驱动所述功率转换器的另一个功率转换相的功率开关；以及
驱动输出端子，被配置为提供输出开关驱动信号，所述输出开关驱动信号适用于驱动所述功率转换器的其中一个功率转换相的功率开关；
其中，所述功率开关控制器被配置从所述输入开关驱动信号获取该功率开关控制器工作所需的电能，以及基于所述输入开关驱动信号提供所述输出开关驱动信号。
16.如权利要求15的功率开关控制器，所述功率开关控制器还被配置为将所述输入开关驱动信号相移T(i-1)/N以产生所述输出开关驱动信号，其中，N是所述功率转换器所包含的功率转换相的总个数。
17.如权利要求14的功率开关控制器，其中N是大于1的整数且表示所述功率转换器所包含的功率转换相的总个数，对于遍历从2到N的每个i，所述功率转换器的其中一个功率转换相是第i个功率转换相，所述功率转换器的另一个功率转换相是第(i-1)个功率转换相。
18.如权利要求14的功率开关控制器，其中，所述功率开关控制器还包括：
峰值检测模块，耦接至所述功率开关控制器的限流端子，并被配置为采样、保持并输出所述参考电流感测信号的峰值；以及
电流限制模块，耦接至所述峰值检测模块以接收所述参考电流感测信号的峰值，还耦接至所述功率开关控制器的电流感测端子以接收所述电流感测信号，所述电流感测信号指示流经所述功率转换器的其中一个功率转换相的功率开关的电流，所述电流限制模块被配置为将所述电流感测信号与所述参考电流感测信号的峰值进行比较提供电流限制信号，所述电流限制信号适用于当所述电流感测信号达到所述参考电流感测信号的峰值时使输出开关驱动信号复位，其中，所述输出开关驱动信号适用于当其被复位时使功率转换器的其中一个功率转换相的功率开关关断。
19.如权利要求15的功率开关控制器，其中，所述功率开关控制器还包括：
峰值检测模块，耦接至所述功率开关控制器的限流端子，并被配置为响应于所述输入开关驱动信号的每个上升沿而使所述峰值检测模块的输出端放电，还被进一步配置为响应于所述输入开关驱动信号的每个下降沿而对所述参考电流感测信号采样以在所述峰值检测模块的输出端提供所述参考电流感测信号的峰值；以及
电流限制模块，耦接至所述峰值检测模块以接收所述参考电流感测信号的峰值，还耦接至所述功率开关控制器的电流感测端子以接收所述电流感测信号，所述电流感测信号指示流经所述功率转换器的其中一个功率转换相的功率开关的电流，所述电流限制模块被配置为将所述电流感测信号与所述参考电流感测信号的峰值进行比较提供电流限制信号，所述电流限制信号适用于当所述电流感测信号达到所述参考电流感测信号的峰值时使输出开关驱动信号复位，其中，所述输出开关驱动信号适用于当其被复位时使功率转换器的其中一个功率转换相的功率开关关断。
20.一种功率转换器，包括：
第一功率开关控制器，被配置为主功率开关控制器并适用于感测/接收第一电流感测信号，所述第一电流感测信号指示流经所述功率转换器的主功率转换相的功率开关的电流；以及
第二功率开关控制器，被配置为从功率开关控制器并适用于感测/接收第二电流感测信号，所述第二电流感测信号指示流经所述功率转换器的从功率转换相的功率开关的电流，第二功率开关控制器被进一步配置为当所述第二电流感测信号达到所述第一电流感测信号的峰值时使所述从功率转换器的功率开关关断。
CN202310250678.4A 2022-03-21 2023-03-15 一种功率转换器及用于功率转换器的功率开关控制器 Pending CN116260319A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/700,272 2022-03-21
US17/700,272 US20230299679A1 (en) 2022-03-21 2022-03-21 Controller for driving a power switch in slave phase of a multiphase power converter and power converter comprising the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116260319A true CN116260319A (zh) 2023-06-13

Family

ID=86684228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310250678.4A Pending CN116260319A (zh) 2022-03-21 2023-03-15 一种功率转换器及用于功率转换器的功率开关控制器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230299679A1 (zh)
CN (1) CN116260319A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
US20230299679A1 (en) 2023-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10903752B2 (en) AC-DC converter with secondary side-control and synchronous rectifier sense architecture
US11165362B2 (en) Accurate valley detection for secondary controlled flyback converter
US6788557B2 (en) Single conversion power converter with hold-up time
US11848603B2 (en) Auxiliary power supply apparatus and method for isolated power converters
US10020742B2 (en) Hybrid boost-bypass function in two-stage converter
US6980441B2 (en) Circuit and method for controlling a synchronous rectifier in a power converter
US11139743B2 (en) Accurate feed-forward sensing in flyback-transformer based secondary controller
US10910954B1 (en) Power saving technique in detach condition for USB-power delivery with integrated synchronous recitifier controller
JP5579378B2 (ja) 電源装置内のバルク・キャパシタンスに必要な容量を抑えるための方法及び装置
US9083246B2 (en) Control circuit for primary side control of switching power supply
US7254044B2 (en) Current limit circuit and power supply including same
US8400789B2 (en) Power supply with input filter-controlled switch clamp circuit
JP2003523711A (ja) ２次側のパルス幅変調を有するフライバックコンバータのためのスタートアップ回路
US20130223120A1 (en) Method and apparatus for active inrush control of boost power stage
TW201628324A (zh) 開關電源及其開關控制器
US11606037B2 (en) Detection circuit and switching converter
CN113131744A (zh) 为控制器提供运行电力的辅助转换器
CN116032099A (zh) 一种功率转换器及用于该功率转换器的功率开关控制器
US10587186B2 (en) Current damping circuit
US20230387818A1 (en) Synchronous Rectifier Scheme for Continuous Conduction Mode in Primary Side Controlled Fly-Back Converter
US6717826B2 (en) Method to reduce bus voltage stress in a single-stage single switch power factor correction circuit
CN116260319A (zh) 一种功率转换器及用于功率转换器的功率开关控制器
CN111049401A (zh) 一种交流直流转换控制电路
US20240048046A1 (en) High efficiency boost power factor correction circuit having shared pin and conversion control circuit thereof
EP4135175A1 (en) Power converter controller with branch switch

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination