CN117013791A - 一种电感电流构建电路、构建方法及功率转换器 - Google Patents

一种电感电流构建电路、构建方法及功率转换器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电感电流构建电路、构建方法及功率转换器，基于功率变换器的拓扑结构构建与输入电压和/或输出电压成一定比例系数K的比例电流信号；基于该比例电流信号构建斜坡电压信号，基于采样电感电流信号和斜坡电压信号获得一个开关周期内的构建电感电流信号，并在至少一个开关周期内对采样电感电流信号和构建电感电流信号进行相应的判断处理输出调整信号，基于该调整信号可以对比例系数K进行调整，以避免构建电感电流与采样电感电流相差较大，影响环路的稳定性。同时，通过本发明中的方式获得的构建电感电流既可以避免电流的跳变，提升环路的稳定性；也可以不受制于主开关管导通时间或关断时间的限制。

Description

一种电感电流构建电路、构建方法及功率转换器
技术领域
本发明涉及功率转换器领域，具体涉及一种电感电流构建电路、构建方法及功率转换器。
背景技术
现有技术中功率转换器一般是通过控制主开关管的导通或关断来控制输出信号的大小，如图1所示，为现有技术中的一种功率转换器电路，以降压buck型功率转换器为例进行说明，在控制电路10中设置有时钟信号产生电路或者定时器电路，并通过电感电流采样电路采样电感电流信号，将其与经过补偿的误差放大信号进行比较控制主开关管Q1的导通或关断，其中采样电感电流信号可以为表征谷值电感电流的信号，也可以是表征峰值电感电流的信号。降压Buck型功率转换器的电感电流包括主开关管Q1导通时上升阶段的电感电流波形和主开关管Q1关断时下降阶段的电感电流波形，由于主开关管导通或关断时的瞬间噪声较大，一般在主开关管Q1开始导通后设置有消隐时间段ton_blk和在主开关管Q1开始关断后设置有消隐时间段bon_blk；在这两个时间段中，一般电感电流的波动幅度较大，为了避免电感电流的采样不准，一般在对上升阶段的电感电流进行采样时，会在ton_blk时间段之后才会对电感电流进行采样；在对下降阶段的电感电流进行采样时，会在bon_blk时间段之后才会对电感电流进行采样。而当主开关Q1导通时间或者关断时间比较小时，电感电流采样会不准确，对环路的稳定性产生影响。因此，有必要对现有技术中电感电流采样存在的问题进行改进。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电感电流构建电路、构建方法及功率转换器，可以避免构建电感电流与采样电感电流相差较大，影响环路的稳定性。同时，通过本发明中的方式获得的构建电感电流既可以避免电流的跳变，提升环路的稳定性；也可以不受制于主开关管导通时间或关断时间的限制。
根据本发明第一方面，提供了一种电感电流构建电路，应用于功率变换器中，所述功率变换器包括相互连接的主开关管和电感，其特征在于，包括，
电感电流采样电路，用于采样所述电感的电流信息，以获得所述主开关管在导通时间内或者关断时间内的采样电感电流信号；
斜坡电压构建电路，基于所述功率变换器的拓扑结构构建与所述功率变换器的输入电压和/或输出电压成一定比例系数K的比例电流信号，基于所述比例电流信号构建斜坡电压信号；
运算电路，接收所述采样电感电流信号和所述斜坡电压信号，进行运算处理以获得一个开关周期内的构建电感电流信号；
判断处理电路，接收所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号，对所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行判断处理输出调整信号；
电流比例系数调整电路，接收所述调整信号，基于所述调整信号对所述比例系数K进行调整。
进一步地，在至少一个开关周期内，所述判断处理电路基于所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的比较对所述比例系数K进行调整。
进一步地，在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值均大于第二比较阈值时，所述判断处理电路输出第一调整信号，所述电流比例系数调整电路减小比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值均小于第一比较阈值时，所述判断处理电路输出第二调整信号，所述电流比例系数调整电路增加比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持不变。
进一步地，在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值均大于第二比较阈值时，所述判断处理电路输出第一调整信号，所述电流比例系数调整电路减小比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值均小于第一比较阈值时，所述判断处理电路输出第二调整信号，所述电流比例系数调整电路增加比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持不变。
进一步地，在至少一个开关周期内，对所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号进行积分的时间段不包括所述主开关管开始导通后的消隐时间段和所述主开关管开始关断后的消隐时间段。
进一步地，所述功率变换器还包括时钟信号产生电路，用于产生时钟信号，所述时钟信号用于控制功率变换器的开关周期；
所述开关周期包括时钟信号复位时间段，所述时钟信号复位时间段为在每个开关周期结束时刻至所述结束时刻之前的一段时间，用于将所述构建电感电流信号复位成所述采样电感电流信号。
进一步地，对所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行积分的时间段不包括所述时钟信号复位时间段。
进一步地，所述斜坡电压产生电路包括电流比例系数调整电路，
所述电流比例系数调整电路包括第一调整模块和第二调整模块，所述第一调整模块和所述第二调整模块分别可以输出多个不同档位的值；所述电流比例系数调整电路基于所述第一调整模块与所述第二调整模块的比值对所述比例系数K进行调整。
进一步地，所述电流比例系数调整电路还包括档位确定模块，所述档位确定模块基于所述调整信号确定目标比例系数。
根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种功率转换器，包括上文所述的电感电流构建电路。
根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种电感电流构建方法，应用于功率变换器中，所述功率变换器包括相互连接的主开关管和电感，其特征在于，
采样所述电感的电流信息，以获得所述主开关管在导通时间内或者关断时间内的采样电感电流信号；
基于所述功率变换器的拓扑结构构建与所述功率变换器的输入电压和/或输出电压成一定比例系数K的比例电流信号；
基于所述比例电流信号构建斜坡电压信号；
基于所述采样电感电流信号和所述斜坡电压信号，进行运算处理以获得一个开关周期内的构建电感电流信号；
基于所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号，对所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行判断处理输出调整信号；
基于所述调整信号对所述比例系数K进行调整。
进一步地，在至少一个开关周期内，基于所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的比较对所述比例系数K进行调整。
进一步地，在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值均大于第二比较阈值时，减小比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值均小于第一比较阈值时，增加比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持不变；或者
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值均大于第二比较阈值时，减小比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值均小于第一比较阈值时，增加比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持不变。
进一步地，所述开关周期包括时钟信号复位时间段，所述时钟信号复位时间段为在每个开关周期结束时刻至所述结束时刻之前的一段时间，用于将所述构建电感电流信号复位成所述采样电感电流信号；
对所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行积分的时间段不包括所述主开关管开始导通后的消隐时间段、所述主开关管开始关断后的消隐时间段和所述时钟信号复位时间段。
进一步地，基于第一档位和第二档位的比值对所述比例系数K进行调整；其中第一档位和第二档位为分别具有多个不同值的档位。
本发明的有益效果至少包括：
本发明提供的一种电感电流构建电路以及构建方法及功率转换器，基于功率变换器的拓扑结构构建与功率变换器的输入电压和/或输出电压成一定比例系数K的比例电流信号；基于该比例电流信号构建斜坡电压信号，运算电路基于采样电感电流和斜坡电压信号获得一个开关周期内的构建电感电流信号，并在至少一个开关周期内对采样电感电流信号和构建电感电流信号进行相应的判断处理输出调整信号，基于该调整信号可以对比例系数K进行调整，以避免构建电感电流与采样电感电流相差较大，影响环路的稳定性。并且当通过本发明中的方式可以避免构建电感电流的跳变，进一步提升环路的稳定性。
进一步，在至少一个开关周期内，基于构建电感电流信号积分值与采样电感电流信号积分值之间的大小/或者比值关系、或者构建电感电流信号与采样电感电流信号差值的积分值的大小来输出相应的调整信号，进而实现对比例系数K的调整。通过采用积分比较的方式对构建的电感电流进行调整可以提升构建电感电流的准确性。进一步，本发明中进行积分的时间段不包括主开关管导通后的消隐时间段ton_blk和主开关管关断后的消隐时间段bon_blk，另外，也可以不包括时钟信号复位时间段clk_reset，从而可以提升构建电感电流的准确度。
另外，本发明中构建电感电流的方式，可以不受制于主开关管导通时间或者主开关管关断时间的限制，即使当主开关管导通时间较短或者主开关管关断时间较短时均可以采用本发明中的方式来构建电感电流，因此，可以扩展功率转换器输入电压或者输出电压的应用范围，实用性比较广。
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示出了现有技术中功率转换器的一种原理图；
图2a示出了现有技术中一种电感电流构建电路的原理图；
图2b示出了现有技术中的另外一种电感电流构建电路的原理图；
图2c示出了现有技术中斜坡电压构建电路的原理图；
图3示出了现有技术中一种整个开关周期内包含构建电感电流的波形图。
图4示出了本发明提供的一种在整个开关周期内构建电感电流的原理图；
图5示出了本发明提供的一种电感电流构建电路的原理图；
图6示出了本发明提供的一种判断处理电路的原理图；
图7示出了本发明提供的一种电流比例系数调整电路的原理图；
图8示出了本发明提供的一种构建电感电流和一种可能的采样电感电流信号的波形示意图
图9a示出了本发明提供的一个开关周期内一种可能的构建电感电流的波形示意图；
图9b示出了为本发明提供的一种构建电感电流的波形示意图。
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。
如图2a所示，为现有技术中针对主开关管导通时间较小时的第一电感电流的构建电路的原理图，当主开关管的导通时间较短时，其通过电感电流采样电路对谷值时的电感电流进行采样输出表征谷值电感电流的采样信号Vsense，并通过斜坡电压构建电路基于输入电压Vin和/或输出电压Vout输出斜坡电压信号Vc，运算电路包括叠加电路，该叠加电路基于斜坡电压信号Vc和电感电流采样信号Vsense构建主开关管导通时表征上升阶段的第一电感电流的信号Vpeak。如图2b所示为主开关管关断时间较小时的第二电感电流构建电路的原理图，主开关管的关断时间较短时，其通过电感电流采样电路对为峰值时的电感电流进行采样输出表征峰值电感电流的采样信号Vsense，并通过斜坡电压构建电路基于输入电压Vin和/或输出电压Vout输出斜坡电压信号Vc，运算电路还包括减法电路，该减法电路基于斜坡电压信号Vc和电感电流采样信号Vsense构建主开关管导通时表征下升阶段的第二电感电流的信号Vvalley。如图2c所示为斜坡电压构建电路的原理图，以降压型功率转换器为例进行说明，已知在电感电流的上升阶段时，电感上的电流变化量与(Vin-Vout)成一定比例系数关系，因此，在斜坡电压产生电路中构建电路构建与(Vin-Vout)成一定比例系数关系的电流I，此时开关S受控制信号控制而打开，此时控制信号可以为Vgs2，电流I作用在电容C上，从而在主开关管导通的时间段，构建一个斜坡电压Vc，该斜坡电压Vc与表征电感电流的采样信号Vsense相叠加从而实现上升阶段的电感电流的构建；其中开关S在电感电流的下降阶段时，开关S受Vgs2控制而闭合，将斜坡电压Vc放电到零。同样，已知在电感电流的下降阶段时，电感上的电流变化量与Vout成一定比例关系，因此，在斜坡电压产生电路中构建与Vout成一定比例系数关系的电流I，此时开关S受控制信号控制而打开，此时控制信号可以为Vgs1，电流I作用在电容C上，从而在主开关管关断的时间段，构建一个斜坡电压Vc，表征电感电流的采样信号Vsense与该斜坡电压Vc作减法运算从而实现下降阶段的电感电流的构建；其中开关S在电感电流的上升阶段时，开关S受Vgs1控制而闭合，将斜坡电压Vc放电到零。
而在功率转换器工作的过程中，电感的感值以及其他元器件的参数会发生一些变化，进而会导致电感上的电流产生一定的变化，在图2中的电感电流的构建方式中，与Vin和/或Vout成一定比例系数的电流I，其中，该比例系数一般是固定的，不能动态调节，因此，有可能会导致构建的电感电流与实际的电感电流之间差别较大，影响整个环路的稳定性。另外，考虑到在实际工作的过程中，电感电流的采样方式以及电路中元器件工艺参数的差异，如图3中所示，基于图2中的方式一种可能的整个开关周期内的电感电流的波形图，当主开关管导通时间较短时构建的表征上升阶段的电感电流波形，参见b1段，a2段为采样出来的表征电感电流下降阶段的电感电流的波形；从图3中可以看出，在t3时刻，可能会存在电感电流跳变的现象，造成环路稳定性的问题。图3中仅以构建上升阶段的电感电流为例进行说明，在其他实施例中，可能也存在着构建下降阶段的电感电流与实际电感电流相差较大的情况。
如图4所示为本发明提供的一种在整个开关周期内构建电感电流的原理图，通过电感电流采样电路对实际电感电流进行采样，输出采样电感电流信号，此时的采样电感电流信号可以表征谷值电感电流的大小，同样以降压型功率转换器为例进行说明，斜坡电压构建电路基于降压拓扑结构构建与(Vin-Vout)成一定比例系数关系K的电流I1，即I1等于K*(Vin-Vout)，斜坡电压构建电路的原理参照图2c中的描述，开关S受控制信号控制在整个开关周期内处于打开的状态，电流I1作用在电容C上，对电容C进行充电，产生斜坡电压Vc1，运算电路将斜坡电压Vc1与采样电感电流信号相叠加输出主开关管导通时的表征上升阶段的电感电流的信号Vpeak；在主开关管关断时间内，构建与Vout成一定比例系数关系K的电流I2，即I2的值等于K*Vout，其中，构建的上升阶段的电感电流与下降阶段的电感电流的比例系数K是相等的，K值可以基于输入电压和/或输出电压以及功率转换器中选用的具体元器件值(例如，电感的感值)的大小来确定；电流I2与电流I1方向相反，在主开关管关断时间内，电流I2作用在电容C上，对电容C进行放电，在电容C相对于地的另外一端产生斜坡电压Vc2，因为电流I2对电容C进行放电，因此斜坡电压Vc2具有负值，即Vc2运算电路将Vpeak与斜坡电压Vc2相叠加输出主开关关断时的表征下降阶段的电感电流的信号Vvalley；在主开关管导通时间内和在主开关管关断时间内，即在整个开关周期内均可以实现电感电流的构建。在下一个周期主开关管导通时，通过接着构建电流I1(K*(Vin-Vout))，将Vvalley与基于电流I1构建的斜坡电压Vc1相叠加输出主开关管导通时的表征上升阶段的电感电流的信号Vpeak。以此类推，可以将整个开关周期内构建的电感电流输出给后续的控制模块实现对整个环路的控制。
其中，图4中的初始采样电感电流信号是对谷值电感电流进行采样得到的信号进行说明的，而在其他的实施方式中，也可以对峰值电感电流进行采样以得到表征实际电感电流的初始采样电感电流信号，基于该采样电感电流信号构建整个开关周期内的电感电流。
另外，图4中都是基于降压型功率转换器为例进行说明的，而基于其他的拓扑结构，例如升压型等现有技术中常见的拓扑结构，基于电感上的电流变化量与Vin、Vout之间的关系，可以构建与Vin和/或Vout成一定比例系数的电流，进而构建主开关管导通时上升阶段的电感电流、主开关管关断时下降阶段的电感电流。
进一步地，基于图4中构建的比例系数K一般是固定的，在功率转换器工作的过程中，电感的感值或者其他元器件的参数可能会发生变化，导致实际电感电流产生变化，由于实际电感电流发生变化，因此，可能会存在构建的电感电流与实际电感电流相差较大的情况。
图5为本发明提供的一种电感电流构建电路的原理图，应用于功率转换器中，包括电感电流采样电路，用于采样电感的电流信息，以获得主开关管在导通时间或者关断时间内的表征实际电感电流的采样电感电流信号；斜坡电压构建电路基于功率变换器的拓扑结构构建与功率变换器的输入电压和/或输出电压成一定比例系数K的比例电流信号，并基于比例电流信号构建斜坡电压信号；运算电路，接收采样电感电流信号和斜坡电压信号，进行运算处理以获得一个开关周期内的构建电感电流信号；判断处理电路，接收采样电感电流信号和构建电感电流信号，对采样电感电流信号和构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行判断处理输出调整信号；电流比例系数调整电路，接收调整信号，基于调整信号对比例系数K进行调整。
进一步地，斜坡电压构建电路包括比例电流构建电路，比例电流构建电路基于功率变换器的拓扑结构构建与功率变换器的输入电压和/或输出电压成一定比例系数K的比例电流信号。
进一步地，当构建电感电流信号在至少一个开关周期内均大于采样电感电流信号时，则减小比例系数K；当构建电感电流信号在至少一个开关周期内均小于采样电感电流信号时，则增大比例系数K。
进一步，如图6所示，为本发明提供的一种判断处理电路的原理图，判断处理电路包括第一积分电路和第二积分电路，分别对构建电感电流信号和采样电感电流信号在一个开关周期内进行积分输出第一积分信号和第二积分信号，判断处理模块接收第一积分信号和第二积分信号，并将这两个积分信号进行处理输出相应的调整信号，如图6中还示意出了判断处理模块接收第一比较阈值和第二比较阈值，在至少一个开关周期内，当第一积分信号与第二积分信号的比值均大于第二比较阈值时，则说明构建电感电流较大，输出第一调整信号，电流比例系数调整电路基于第一调整信号减小比例系数K；在至少一个开关周期内，当第一积分信号与第二积分信号的比值均小于第一比较阈值时，则说明构建电感电流较小，输出第二调整信号，电流比例系数调整电路基于第二调整信号增大比例系数K；在至少一个开关周期内，当第一积分信号与第二积分信号的比值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持，即不用调整比例系数K。其中，比较的开关周期的个数可以根据实际情况设置，例如可以为二个开关周期。
作为本发明的另外一个实施例，在至少一个开关周期内，当第一积分信号与第二积分信号的差值均大于第二比较阈值，则输出第一调整信号，电流比例系数调整电路基于第一调整信号减小比例系数K；在至少一个开关周期内，当第一积分信号与第二积分信号的差值均小于第一比较阈值，则输出第二调整信号，电流比例系数调整电路基于第二调整信号增大比例系数K；如果在至少一个开关周期内，第一积分信号与第二积分信号的差值在第一比较阈值和第二比较阈值之间，则无需对比例系数K进行调整。其中，第二比较阈值大于第一比较阈值，第一比较阈值和第二比较阈值的具体大小可以根据实际电路进行设置。
作为本发明的另外一个实施例，判断处理电路也可以先计算构建电感电流信号与采样电感电流信号的差值，再在一个开关周期内，对该差值进行积分得到相应的积分值，在至少一个开关周期内，基于差值的积分值与相应的阈值相比较，来输出相应的调整信号。
进一步，如图7所示为本发明提供的一种电流比例系数调整电路的原理图，其包括档位确定模块、调整模块、取比值电路，其中档位确定模块接收判断处理电路输出的调整信号，当需要对比例系数K进行调整时，调整信号可以为第一调整信号，也可以为第二调整信号；基于上文描述可知，档位确定模块接收到第一调整信号或者第二调整信号时表示需要调整比例系数K，此时，档位确定模块会基于在至少一个开关周期内，构建电感电流信号积分值与采样电感电流信号积分值之间的大小/或者比值关系、或者构建电感电流信号与采样电感电流信号差值的积分值的大小来确定需要调整的目标比例系数K；调整模块包括第一调整模块和第二调整模块，第一调整模块和第二调整模块接收目标比例系数K，并基于目标比例系数K分别输出相应档位值的信号，例如，第一调整模块基于目标比例系数K输出第一档位值，第二调整模块基于目标比例系数输出第二档位值，取比值电路接收该第一档位值和第二档位值，并将第一档位值和第二档位值的比值作为调整后的比例系数K。作为本发明的其他实施例，当目标比例系数K与当前的比例系数K相差幅度较大时，可以将当前比例系数K逐渐调整到目标比例系数K，例如，可以在多个开关周期内将比例系数K逐渐调整到目标比例系数K，其中，每个开关周期调整的幅度，以及调整的开关周期的个数可以根据实际情况进行设置。作为本发明的其他实施例，档位确定模块也可以设置在判断处理电路中，由判断处理电路输出目标比例系数K。
比例电流构建电路接收输入电压和/或输出电压，以及比例系数K，基于功率转换器的拓扑结构，例如降压型拓扑结构，在主开关管导通时构建电流K*(Vin-Vout)，在主开关管关断时构建电流K*Vout。
基于本发明上文所描述可知，本发明在整个开关周期内均可以构建电感电流，如图8为本发明提供的一种在整个开关周期内构建电感电流和一种可能的采样电感电流的波形示意图，如图8中b1段和b2段所示为一个开关周期内的构建电感电流，考虑到在实际工作的过程中，电感电流的采样方式以及电路中元器件工艺参数的差异，在对电感电流采样的过程中，在t3时刻，即主开关管导通时电感电流上升阶段的结束时刻以及主开关管关断时电感电流下降阶段的开始时刻的采样的电感电流的值存在不相等的情况，参见a1段和a2段，即采样电感电流在t3时刻存在着跳变的现象，而采用本发明中的构建整个开关周期内电感电流的方式可以实现在t3时刻电感电流的连续，相对于图2中构建半边电感电流的方式以及在t3时刻采样电感电流的跳变，通过本发明中的方式构建电感电流避免了电感电流的跳变，有利于环路的稳定性。
如前文所述，由于主开关管导通或关断时的瞬间噪声较大，一般在主开关管开始导通后设置有消隐时间段ton_blk和在主开关管开始关断后设置有消隐时间段bon_blk；在这两个时间段中，一般电感电流的波动幅度较大。因此，为了构建电感电流的不准确，在至少一个开关周期内，上文所描述的求积分值的积分时间段不包括消隐时间段ton_blk和消隐时间段bon_blk。
如图9a中所示为基于图4中的原理得到的一个开关周期内一种可能的构建电感电流的波形示意图，如图9a中所示，在开关周期的结束时刻，如图中所示在t5时刻，可能会存在构建电感电流偏离采样电感电流的现象，下一个开关周期，在t5时刻偏离的基础上，在t6时刻构建电感电流会更加偏离采样电感电流，以此类推，会导致构建电感电流与采样电感电流偏差较大。进一步地，如图9b所示为本发明提供的一种构建电感电流的波形示意图，在功率转换器的控制中设置有时钟信号产生电路，用于产生时钟信号，基于该时钟信号可以控制开关周期/开关频率，本发明还设置有时钟信号复位时间段clk_reset，时钟信号复位时间段clk_reset为在每个开关周期结束时刻至结束时刻之前的一段时间，如图9b中t5’到t5所在的时间段，该时间段用于将构建电感电流信号复位成采样电感电流信号，以避免构建电感电流信号偏离采样电感电流信号造成构建电感电流信号的不准确。进一步地，为了避免构建电感电流的不准确，在至少一个开关周期内，上文所描述的求积分值的积分时间段可以不包括时钟信号复位时间段clk_reset。
本发明还提供了一种电感电流构建方法，包括，采样电感的电流信息，以获得主开关管在导通时间内或者关断时间内的采样电感电流信号；基于功率变换器的拓扑结构构建与功率变换器的输入电压和/或输出电压成一定比例系数K的比例电流信号；基于比例电流信号构建斜坡电压信号；基于采样电感电流信号和斜坡电压信号，进行运算处理以获得一个开关周期内的构建电感电流信号；基于采样电感电流信号和构建电感电流信号，对采样电感电流信号和构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行判断处理输出调整信号；基于调整信号对比例系数K进行调整。
进一步地，在至少一个开关周期内，基于构建电感电流信号的积分值与采样电感电流信号的积分值的比较对比例系数K进行调整。
进一步地，在至少一个开关周期内，当构建电感电流信号积分值与采样电感电流信号积分值的比值均大于第二比较阈值时，减小比例系数K；在至少一个开关周期内，当构建电感电流信号积分值与采样电感电流信号积分值的比值均小于第一比较阈值时，增加比例系数K；在至少一个开关周期内，当构建电感电流信号积分值与采样电感电流信号积分值的比值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持不变。
作为本发明的其他实施例，在至少一个开关周期内，当构建电感电流信号的积分值与采样电感电流信号的积分值的差值均大于第二比较阈值时，减小比例系数K；在至少一个开关周期内，当构建电感电流信号的积分值与采样电感电流信号的积分值的差值均小于第一比较阈值时，增加比例系数K；在至少一个开关周期内，当构建电感电流信号的积分值与采样电感电流信号的积分值的差值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持不变。
作为本发明的其他实施例，开关周期包括时钟信号复位时间段，时钟信号复位时间段为在每个开关周期结束时刻至结束时刻之前的一段时间，用于将构建电感电流信号复位成采样电感电流信号。
进一步地，对采样电感电流信号和构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行积分的时间段不包括主开关管开始导通后的消隐时间段、主开关管开始关断后的消隐时间段和时钟信号复位时间段。
进一步地，基于第一档位和第二档位的比值对比例系数K进行调整；其中第一档位和第二档位为分别具有多个不同值的档位。
基于上述描述，本发明提供的电感电流构建电路以及构建方法，基于功率变换器的拓扑结构构建与功率变换器的输入电压和/或输出电压成一定比例系数K的比例电流信号；基于该比例电流信号构建斜坡电压信号，运算电路基于采样电感电流和斜坡电压信号获得一个开关周期内的构建电感电流信号，并在至少一个开关周期内对采样电感电流信号和构建电感电流信号进行相应的判断处理输出调整信号，基于该调整信号可以对比例系数K进行调整，以避免构建电感电流与采样电感电流相差较大，影响环路的稳定性。并且当通过本发明中的方式可以避免构建电感电流的跳变，进一步提升环路的稳定性。
进一步，在至少一个开关周期内，基于构建电感电流信号积分值与采样电感电流信号积分值之间的大小/或者比值关系、或者构建电感电流信号与采样电感电流信号差值的积分值的大小来输出相应的调整信号，进而实现对比例系数K的调整。通过采用积分比较的方式对构建的电感电流进行调整可以提升构建电感电流的准确性。进一步，本发明中进行积分的时间段不包括主开关管导通后的消隐时间段ton_blk和主开关管关断后的消隐时间段bon_blk，另外，也可以不包括时钟信号复位时间段clk_reset，从而可以提升构建电感电流的准确度。
另外，本发明中构建电感电流的方式，可以不受制于主开关管导通时间或者主开关管关断时间的限制，即使当主开关管导通时间较短或者主开关管关断时间较短时均可以采用本发明中的方式来构建电感电流，因此，可以扩展功率转换器输入电压或者输出电压的应用范围，实用性比较广。
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 (15)

1.一种电感电流构建电路，应用于功率变换器中，所述功率变换器包括相互连接的主开关管和电感，其特征在于，包括，
电感电流采样电路，用于采样所述电感的电流信息，以获得所述主开关管在导通时间内或者关断时间内的采样电感电流信号；
斜坡电压构建电路，基于所述功率变换器的拓扑结构构建与所述功率变换器的输入电压和/或输出电压成一定比例系数K的比例电流信号，基于所述比例电流信号构建斜坡电压信号；
运算电路，接收所述采样电感电流信号和所述斜坡电压信号，进行运算处理以获得一个开关周期内的构建电感电流信号；
判断处理电路，接收所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号，对所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行判断处理输出调整信号；
电流比例系数调整电路，接收所述调整信号，基于所述调整信号对所述比例系数K进行调整。
2.根据权利要求1所述的电感电流构建电路，其特征在于，
在至少一个开关周期内，所述判断处理电路基于所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的比较对所述比例系数K进行调整。
3.根据权利要求2所述的电感电流构建电路，其特征在于，
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值均大于第二比较阈值时，所述判断处理电路输出第一调整信号，所述电流比例系数调整电路减小比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值均小于第一比较阈值时，所述判断处理电路输出第二调整信号，所述电流比例系数调整电路增加比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持不变。
4.根据权利要求2所述的电感电流构建电路，其特征在于，
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值均大于第二比较阈值时，所述判断处理电路输出第一调整信号，所述电流比例系数调整电路减小比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值均小于第一比较阈值时，所述判断处理电路输出第二调整信号，所述电流比例系数调整电路增加比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持不变。
5.根据权利要求2所述的电感电流构建电路，其特征在于，
在至少一个开关周期内，对所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号进行积分的时间段不包括所述主开关管开始导通后的消隐时间段和所述主开关管开始关断后的消隐时间段。
6.根据权利要求2所述的电感电流构建电路，其特征在于，
所述功率变换器还包括时钟信号产生电路，用于产生时钟信号，所述时钟信号用于控制功率变换器的开关周期；
所述开关周期包括时钟信号复位时间段，所述时钟信号复位时间段为在每个开关周期结束时刻至所述结束时刻之前的一段时间，用于将所述构建电感电流信号复位成所述采样电感电流信号。
7.根据权利要求6所述的电感电流构建电路，其特征在于，
对所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行积分的时间段不包括所述时钟信号复位时间段。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电感电流构建电路，其特征在于，所述斜坡电压产生电路包括电流比例系数调整电路，
所述电流比例系数调整电路包括第一调整模块和第二调整模块，所述第一调整模块和所述第二调整模块分别可以输出多个不同档位的值；所述电流比例系数调整电路基于所述第一调整模块与所述第二调整模块的比值对所述比例系数K进行调整。
9.根据权利要求8所述的电感电流构建电路，其特征在于，
所述电流比例系数调整电路还包括档位确定模块，所述档位确定模块基于所述调整信号确定目标比例系数。
10.一种功率转换器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电感电流构建电路。
11.一种电感电流构建方法，应用于功率变换器中，所述功率变换器包括相互连接的主开关管和电感，其特征在于，
采样所述电感的电流信息，以获得所述主开关管在导通时间内或者关断时间内的采样电感电流信号；
基于所述功率变换器的拓扑结构构建与所述功率变换器的输入电压和/或输出电压成一定比例系数K的比例电流信号；
基于所述比例电流信号构建斜坡电压信号；
基于所述采样电感电流信号和所述斜坡电压信号，进行运算处理以获得一个开关周期内的构建电感电流信号；
基于所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号，对所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行判断处理输出调整信号；
基于所述调整信号对所述比例系数K进行调整。
12.根据权利要求11所述的电感电流构建方法，其特征在于，
在至少一个开关周期内，基于所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的比较对所述比例系数K进行调整。
13.根据权利要求12所述的电感电流构建方法，其特征在于，
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值均大于第二比较阈值时，减小比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值均小于第一比较阈值时，增加比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号积分值与所述采样电感电流信号积分值的比值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持不变；或者
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值均大于第二比较阈值时，减小比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值均小于第一比较阈值时，增加比例系数K；
在至少一个开关周期内，当所述构建电感电流信号的积分值与所述采样电感电流信号的积分值的差值在第一比较阈值和第二比较阈值之间时，则比例系数K保持不变。
14.根据权利要求12所述的电感电流构建方法，其特征在于，
所述开关周期包括时钟信号复位时间段，所述时钟信号复位时间段为在每个开关周期结束时刻至所述结束时刻之前的一段时间，用于将所述构建电感电流信号复位成所述采样电感电流信号；
对所述采样电感电流信号和所述构建电感电流信号在至少一个开关周期内进行积分的时间段不包括所述主开关管开始导通后的消隐时间段、所述主开关管开始关断后的消隐时间段和所述时钟信号复位时间段。
15.根据权利要求11-14任一项所述的电感电流构建方法，其特征在于，
基于第一档位和第二档位的比值对所述比例系数K进行调整；其中第一档位和第二档位为分别具有多个不同值的档位。
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