CN117039806B - 一种多相功率转换器及其控制电路、控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多相功率转换器及其控制电路、控制方法，该控制电路基于输出电压和参考电压信号、总输出电流和参考电流信号产生置位信号，每个子控制电路均接收该置位信号；下一个子控制电路接收其上一个子控制电路产生的使能信号，并基于其接收的使能信号和置位信号产生相应的开关控制信号以及作用于其再下一个子控制电路的使能信号，以控制相应的开关电路导通或关断。本发明通过多个子控制电路之间的信号传输，可以实现控制多个开关电路的依次导通，并当总输出电流过流时可以实现过流保护，在总输出电流未过流时，可以基于输出电压和参考电压信号的比较实现对开关电路的控制，增加系统的稳定性。

Description

一种多相功率转换器及其控制电路、控制方法

技术领域

本发明涉及功率转换器领域，具体涉及一种多相功率转换器及其控制电路、控制方法。

背景技术

多相功率转换器包括多个开关电路，将多个开关电路的输出端连接在一起作为输出，通过控制多个开关电路交错导通为负载提供能量；多个开关电路的并联可以输出大电流，用于满足对大电流的需求，例如处理器等。由于多相功率转换器的输出电流较大，对输出电压的要求也比较高，因此，需要设计相应的电路以保证系统的安全以及稳定工作。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多相功率转换器及其控制电路、控制方法，用以解决现有技术中存在的问题。

根据本发明第一方面，提供了一种多相功率转换器的控制电路，所述多相功率转换器包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端连接在一起以提供输出电压，其特征在于，所述控制电路包括：

置位信号产生电路，基于所述输出电压和参考电压信号产生电压控制信号；基于所述多个开关电路的总输出电流和参考电流信号产生电流控制信号；并基于所述电压控制信号和所述电流控制信号产生置位信号；

多个子控制电路，所述多个子控制电路均接收所述置位信号；

下一个子控制电路的使能端接收其上一个子控制电路产生的使能信号，并基于所述使能信号和所述置位信号产生作用于其再下一个子控制电路使能端的使能信号；

每个子控制电路基于其接收的使能信号和所述置位信号产生相应的开关控制信号，以控制相应的开关电路导通或者关断。

可选地，当子控制电路接收到有效的使能信号和有效的置位信号时，控制与该子控制电路相对应的开关电路导通；否则，则控制与该子控制电路相对应的开关电路保持关断。

可选地，所述控制电路还包括第一使能信号产生电路，基于上电脉冲或基于上电脉冲产生的信号，所述第一使能信号产生电路产生作用于第一个子控制电路的使能端，使第一个子控制电路第一次使能的第一使能信号。

可选地，所述控制电路还包括使能选择电路，所述使能选择电路接收相数指令信号，所述相数指令信号表征需要工作的子控制电路或者开关电路的个数m，其中m为大于等于1的正整数；所述相数指令信号由所述控制电路基于负载电流的大小产生；

所述使能选择电路接收由所述第一个子控制电路……第n个子控制电路，分别产生的第二使能信号……第n+1个使能信号；其中，第n个子控制电路为最后一个子控制电路，n为大于等于2的正整数；

基于所述相数指令信号，所述使能选择电路选择第m个子控制电路产生的第m+1使能信号作用于所述第一使能信号产生电路的输入端，产生使第一个子控制电路第k次使能的第一使能信号；其中，k为不等于1的正整数，m为大于等于1的正整数；

所述控制电路控制除第1到m个子控制电路之外的子控制电路或者相对应的开关电路不工作。

可选地，最后一个子控制电路基于所述置位信号和其上一个子控制电路产生的使能信号产生作用于所述第一使能信号产生电路输入端的使能信号，所述第一使能信号产生电路基于有效的该使能信号产生作用于第一个子控制电路使能端，使第一个子控制电路第k次使能的第一使能信号；其中，k为不等于1的正整数。

可选地，当每个子控制电路产生有效的使能信号后，相应的使能信号不是短脉冲信号时，下一个子控制电路基于其上一个子控制电路产生的使能信号和所述置位信号，同时还产生作用于其上一个子控制电路复位使能端的复位使能信号，所述上一个子控制电路基于其接收的有效的所述复位使能信号使得所述上一个子控制电路产生的使能信号复位；

所述第一使能信号产生电路同时还接收由第一个子控制电路产生的第二使能信号，当所述第一使能信号产生电路接收到有效的第二使能信号时，使得第一次产生的所述第一使能信号复位；

所述最后一个子控制电路的复位使能端接收由所述第一个子控制电路产生的复位使能信号；当所述最后一个子控制电路接收到有效的复位使能信号时，使第k次产生的所述第一使能信号复位。

可选地，所述控制电路还包括多个过流检测电路，每个过流检测电路基于流过相应的开关电路的电流检测信号检测相应的开关电路是否过流；

每个子控制电路分别耦接至相应的过流检测电路的输出端，当检测到相应的开关电路过流时，控制相应的开关电路保持关断。

可选地，当前子控制电路基于其接收的有效的使能信号和所述置位信号的当前脉冲产生作用于其下一个子控制电路的使能信号；

所述当前子控制电路的下一个子控制电路，基于其接收的有效的使能信号和所述置位信号的下一个脉冲产生作用于其再下一个子控制电路的使能信号。

可选地，所述多个子控制电路均包括导通时间控制电路，所述导通时间控制电路用于控制相应的开关控制电路的导通时长。

本发明还提供了一种多相功率转换器，其特征在于，包括上文所述的控制电路。

本发明还提供了一种多相功率转换器的控制方法，所述多相功率转换器包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端连接在一起以提供输出电压，其特征在于，所述控制方法包括：

基于所述输出电压和参考电压信号产生电压控制信号；基于所述多个开关电路的总输出电流和参考电流信号产生电流控制信号；并基于所述电压控制信号和所述电流控制信号产生置位信号；

所述多个子控制电路均接收所述置位信号；

下一个子控制电路的使能端接收其上一个子控制电路产生的使能信号，并基于所述使能信号和所述置位信号产生作用于其再下一个子控制电路使能端的使能信号；

每个子控制电路基于其接收的使能信号和所述置位信号产生相应的开关控制信号，以控制相应的开关电路导通或者关断。

可选地，当子控制电路接收到有效的使能信号和有效的置位信号时，控制与该子控制电路相对应的开关电路导通；否则，则控制与该子控制电路相对应的开关电路保持关断。

可选地，基于上电脉冲或基于上电脉冲产生的信号，第一使能信号产生电路产生作用于第一个子控制电路的使能端，使第一个子控制电路第一次使能的第一使能信号。

可选地，所述控制电路还包括使能选择电路，所述使能选择电路接收相数指令信号，所述相数指令信号表征需要工作的子控制电路或开关电路的个数m，其中m为大于等于1的正整数；所述相数指令信号由所述控制电路基于负载电流的大小产生；

所述使能选择电路接收由所述第一个子控制电路……第n个子控制电路，分别产生的第二使能信号……第n+1个使能信号；其中，第n个子控制电路为最后一个子控制电路，n为大于等于2的正整数；

基于所述相数指令信号，所述使能选择电路选择第m个子控制电路产生的第m+1使能信号作用于所述第一使能信号产生电路的输入端，产生使第一个子控制电路第k次使能的第一使能信号；其中，k为不等于1的正整数，m为大于等于1的正整数；

所述控制电路控制除第1到m个子控制电路之外的子控制电路或者相对应的开关电路不工作。

可选地，当前子控制电路基于其接收的有效的使能信号和所述置位信号的当前脉冲产生作用于其下一个子控制电路的使能信号；

所述当前子控制电路的下一个子控制电路，基于其接收的有效的使能信号和所述置位信号的下一个脉冲产生作用于其再下一个子控制电路的使能信号。

本发明的有益效果至少包括：

由上文的描述可知，本发明提供的多相功率转换器的控制电路及其控制方法，基于输出电压和参考电压信号、总输出电流和参考电流信号产生置位信号，每个子控制电路均接收该置位信号；下一个子控制电路接收其上一个子控制电路产生的使能信号，并基于其接收的使能信号和置位信号产生相应的开关控制信号以及作用于其再下一个子控制电路的使能信号，以控制相应的开关电路导通或关断。本发明通过多个子控制电路之间的信号传输，可以实现控制多个开关电路的依次导通，并当总输出电流过流时可以实现过流保护，在总输出电流未过流时，可以基于输出电压和参考电压信号的比较实现对开关电路的控制，增加系统的稳定性。

进一步地，本发明还设置使能选择电路，基于相数指令信号可以根据负载的情况控制工作的子控制电路或者开关电路的个数，提升了控制的灵活性。

进一步地，当同时还设置有多个过流检测电路时，该多个过流检测电路与多个开关电路一一对应；当检测到相应的开关电路过流时，控制相应的开关电路保持关断。本发明通过进一步这样设置，针对每个开关电路设置过流检测电路又进一步提升了系统的可靠性。

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示出了本发明提供的一种多相功率转换器及其控制电路的原理图；

图2示出了本发明提供的一种置位信号产生电路的原理图；

图3示出了本发明提供的另一种多相功率转换器及其控制电路的原理图；

图4示出了本发明提供的另一种多相功率转换器及其控制电路的原理图；

图5示出了基于图4中的原理本发明提供的一种第一使能信号产生电路的原理图；

图6示出了基于图4中的原理本发明提供的一种第i个子控制电路的原理图；

图7示出了本发明提供的依据图6中的原理产生使能信号和复位使能信号的原理图；

图8示出了基于图4中的原理本发明提供的另一种第i个子控制电路的原理图；

图9示出了本发明提供的依据图8中的原理产生使能信号和复位使能信号的原理图；

图10示出了基于图4中的原理本发明提供的另一种第i个子控制电路的原理图；

图11示出了本发明提供的依据图10中的原理产生使能信号和复位使能信号的原理图。

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1所示，为本发明提供的一种多相功率转换器及其控制电路的原理图，该多相功率转换器包括多个开关电路10-1、10-2……10-n；其中，开关电路可以为降压型开关电路或者升压型开关电路又或者其他类型的开关电路；控制电路200包括多个子控制电路20-1、20-2……20-n；其中，n可以为大于等于2的正整数。多个子控制电路分别与多个开关电路一一对应，多个子控制电路分别输出相应的开关控制信号PWM1、PWM2……PWMn控制相对应的开关电路的导通或关断；控制电路控制多个子控制电路依次使能进而控制多个开关电路依次导通。控制电路包括置位信号产生电路30，其输入端接收表征输出电压Vout的信号Vfb、参考电压信号Vref、总输出电流Isum和参考电流信号Iref，置位信号产生电路30基于这4个输入信号产生置位信号SET；多个子控制电路均接收置位信号SET。对于本领域技术人员来说可知，在多相功率转换器中，置位信号为一个高频的脉冲信号。另外，图1中示意出了在输出端设置有输出电容C0和负载RL。

下面以子控制电路20-1为第一个子控制电路，子控制电路20-2为第二个子控制电路，子控制电路20-n为最后一个子控制电路，对子控制电路之间的信号传输进行说明，控制电路200包括第一使能信号产生电路40，系统上电后可以通过脉冲产生电路产生一个上电脉冲Power_on_pulse，其中，产生该脉冲的电路可以采用现有技术中常规的电路；上电脉冲Power_on_pulse或者基于该上电脉冲产生的信号作用于第一使能信号产生电路40的输入端，第一使能信号产生电路40基于该上电脉冲Power_on_pulse或者基于该上电脉冲产生的信号产生作用于第一个子控制电路使能端的第一使能信号EN1，当第一子控制电路接收到有效的第一使能信号EN1，并接收到当前有效的置位信号SET后，产生第二使能信号EN2作用于第二个子控制电路的使能端，第二个子控制电路接收到有效的第二使能信号EN2，并接收到下一个有效的置位信号SET后，产生第三使能信号EN3作用于第三个子控制电路的使能端，以此类推，直到最后一个子控制电路，最后一个子控制电路接收到有效的使能信号ENn，并接收到有效的置位信号SET后，产生作用于第一使能信号产生电路40的使能信号ENn+1，第一使能信号产生电路40基于使能信号ENn+1产生使第一个子控制电路再次使能的第一使能信号EN1，依次类推，也即控制多个子控制电路依次导通。其中，使能信号EN1、EN2……ENn+1可以与上电脉冲Power_on_pulse类似，为一个短脉冲信号。在基于图4中原理的基础上，本领域技术人员可以根据采用具体的电路结构进行组合来实现，在此不再详细列举其具体实现电路。

图2所示为本发明提供的一种置位信号产生电路30的原理图，如图中所示，其包括第一比较器和第二比较器，其中，第一比较器的两个输入端分别接收总输出电流Isum和参考电流信号Iref，第一比较器基于总输出电流Isum和参考电流信号Iref输出电流比较信号ICMP；第二比较器的两个输入端分别接收表征输出电压Vout的信号Vfb和参考电压信号Vref，第二比较器基于表征输出电压Vout的信号Vfb和参考电压信号Vref输出电压比较信号VCMP；其中Vfb由输出电压Vout经过电阻R1和电阻R2经过分压后得到；图2中所示，总输出电流Isum大于参考电流信号Iref时以电流比较信号ICMP高电平为例进行说明；电流比较信号ICMP电平去反后作用于与门电路U1的一个输入端，电压比较信号VCMP作用于与门电路U1的另外一个输入端，与门电路U1基于电流比较信号ICMP和电压比较信号VCMP产生置位信号SET。当总输出电流Isum大于参考电流信号Iref，也即表示总输出电流过流时，电流比较信号ICMP高电平，此时无论电压比较信号VCMP为高电平还是低电平，置位信号SET均为低电平；当总输出电流Isum小于参考电流信号Iref时，置位信SET基于电压比较信号VCMP的电平决定置位信号的电平。另外，作为本发明的其他实施例，也可以以电流比较信号ICMP为低电平时表示过流，此时将电路做相应的变换即可。

进一步地，如图1中所示，控制电路还可以设置有过流检测电路50-1、50-2……50-n，对应于n个开关电路，设置有n个过流检测电路，分别与多个开关电路一一对应，每个过流检测电路基于流经相应的开关电流的电流检测信号检测来检测相应的开关电路是否过流；如图1中所示，对流经第一开关电路10-1的电流进行检测的电流检测信号为CS1，对流经第二开关电路10-2的电流进行检测的电流检测信号为CS2，以此类推，流经第n开关电路10-n的电流进行检测的电流检测信号为CSn。其中，图1中只是示意出了电流检测信号CS1、CS2……CSn的一种方式，本发明并不限于此，只要能够实现对流经开关电路的电流的检测，其他的变形方式也在本发明要求保护的范围之内。多个过流检测电路分别基于电流检测信号CS1、CS2……CSn输出过流检测信号OC1、OC2……OCn，过流检测信号OC1、OC2……OCn分别表示流经相应的开关电路中的电流是否过流。作为本发明的其中一个实施例，用过流检测信号OC1、OC2……OCn为高电平表示流经相应的开关电路中的电流过流，相应的，当为低电平时表示流经相应的开关电路中的电流未过流。过流检测信号OC1、OC2……OCn分别作为相应的子控制电路的输入信号，使相应的子控制电路同时还根据相应的过流检测信号来产生相应的开关控制信号。当检测到相应的开关电路中的电流过流时，则通过对应的子控制电路控制相应的开关的电路关断。本发明并不限于此，在本发明的其他实施例中，也可以以过流检测信号为低电平表示相应的开关电路过流。

图3所示为本发明提供的另一种多相功率转换器及其控制电路的原理图，与图1中不同的点在于，其控制电路300还设置有使能选择电路，可以根据负载的情况控制工作的子控制电路以及开关电路的数量。使能选择电路接收相数指令信号，其中相数指令信号由控制电路根据负载电流的大小产生，其决定了需要工作的开关电路的数量，因子控制电路与开关电路相对应，也可以是需要工作的子控制电路的数量；使能选择电路同时还接收多个子控制电路分别产生的第二使能信号EN2、第三使能信号EN3……第ENn+1使能信号；使能选择电路的输出作用于第一使能信号产生电路40的输入端；第一使能信号产生电路40基于其接收的使能信号再次产生作用于第一个子控制电路使能端的第一使能信号EN1。示例，当相位指令信号表征需要m个子控制电路工作时，其中，m为大于等于1的正整数，则在第m个子控制电路输出第m+1使能信号ENm+1后，使能选择电路则选择第m+1使能信号ENm+1作用于第一使能信号产生电路40的输入端，使其再次产生第一使能信号EN1，开始控制开关电路依次导通的下一个循环。对于除第1到m个之外的子控制电路，可以采用常规电路使其不工作，或者也可以使得第1到m个之外的开关电路不工作，在此不再就其实现电路进行详细介绍。采用图3中的实施例，可以根据负载的情况，来对需要工作相位数进行控制，增加了控制的灵活性。

图4所示为本发明提供的另一种多相功率转换器及其控制电路的原理图，相对于图1、3中的不同点在于，控制电路400中第一使能信号产生电路40原理以及子控制电路之间信号传输原理的设置，此时，使能信号EN1、EN2……ENn+1可以不设置为脉冲信号，下面就其原理进行说明。第一使能信号产生电路40基于上电脉冲或者基于上电脉冲产生的信号产生有效的第一使能信号EN1，此时第一使能信号EN1将维持在有效电平状态，第一子控制电路接收到有效的第一使能信号EN1和有效的置位信号SET后，产生第二使能信号EN2和复位使能信号RST_ENn，其中，第二子控制电路的使能端接收该第二使能信号EN2；最后一个子控制电路的复位使能端接收复位使能信号RST_ENn。其中，第二使能信号EN2同时也作用于第一使能信号产生电路40的输入端，在第一子控制电路产生有效的第二使能信号EN2后，第一使能信号产生电路40使得其根据上电脉冲或者基于上电脉冲产生的信号产生有效的第一使能信号EN1进行复位。第二子控制电路基于第二使能信号EN2和置位信号SET产生第三使能信号EN3作用于其下一个子控制电路的使能信号端；并产生复位使能信号RST_EN1作用于第一子控制电路的复位使能信号端，第一子控制电路基于该复位使能信号RST_EN1使得由其产生的第二使能信号EN2复位。在第二子控制电路和最后一个子控制电路之间相邻的子控制电路之间的信号传输关系也同样如此，在此不再详细阐述。当最后一个子控制电路的使能端接收到使能信号后，基于该使能信号和置位信号产生使能信号ENn+1，基于使能信号ENn+1产生再次产生第一使能信号EN1，进而开始下一个循环开关周期。其中，最后一个子控制电路基于复位使能信号RST_ENn产生复位的使能信号ENn+1，使得第一使能信号EN1复位。

图5所示为基于图4中的原理本发明实施例提供的一种第一使能信号产生电路40的原理图，其包括SR触发器U2、或非门U3和非门U4；在系统上电后可以通过脉冲产生电路产生一个上电脉冲Power_on_pulse，其中，产生该上电脉冲的电路可以采用现有技术中常规的电路；该脉冲作用于SR触发器U2的置位端，在输出端输出高电平的初始使能信号EN0，初始使能信号EN0经过或非门U3和非门U4后产生高电平的第一使能信号EN1，进而使得第一个子控制电路根据第一使能信号EN1和置位信号SET产生第一开关控制信号PWM1控制开关电路的导通或关断，以及产生第二使能信号EN2和复位使能信号RST_ENn。其中，本发明以使能信号为高电平为例进行说明，但本发明并不限于此，使能信号具体高电平有效还是低电平有效在实际应用中可以根据情况进行设置。如图5中所示，SR触发器U2的复位端接收第二使能信号EN2，也即在第二使能信号EN2产生后将初始使能信号EN0复位，使得后续由使能信号ENn+1来产生第一使能信号EN1。另外，本发明只是示意出了第一使能信号产生电路的其中一种实施例，其等效功能实施例的相关变形实施例也在本发明的保护范围内。图4中示意出了第一使能信号产生电路全部设置在子控制电路外，作为本发明的其他实施例，也可以将第一使能信号产生电路全部或者部分地设置在相应的子控制电路中。

图6所示为基于图4中的原理本发明提供的一种第i个子控制电路的原理图，其中1≤i≤n，第i个子控制电路接收使能信号ENi、置位信号SET、复位使能信号RST_ENi，当控制电路包含过流检测电路时，还接收过流检测信号OCi；第i个子控制电路基于其接收的信号产生作用于下一个子控制电路的使能信号ENi+1、控制第i个开关电路的开关控制信号PWMi以及作用于上一个子控制电路的复位使能信号RST_ENi-1。如图6中所示，子控制电路包括与非门U5、非门U6、脉冲信号产生电路、延时电路、与门U8以及SR触发器U7和U9。对于本领域技术人员来说可知，在多相功率转换器中，置位信号为一个脉冲信号。与非门U5的其中一个输入端接收使能信号ENi，脉冲信号产生电路接收置位信号SET，并在检测到SET的上升沿时，也是脉冲信号到来时，输出一个短脉冲信号，该短脉冲信号作用于与非门U5的另外一个输入端，当第i个子控制电路同时接收到有效的使能信号ENi和置位信号SET的上升沿到来时，经过与非门U5和非门U6的作用，延时电路会接收到一个短脉冲信号，该短脉冲信号经过延时后输出复位使能信号RST_ENi-1，复位使能信号RST_ENi-1作用于SR触发器U7的置位端，在SR触发器U7的输出端产生使能信号ENi+1。接收的使能信号ENi和置位信号SET经过脉冲信号产生电路、与非门U5和非门U6的作用后同时作用于与门U8的输入端，以过流检测信号OCi为高电平表示相应的开关电路过流，则需要将过流检测信号OCi的电平取反后连接到与门U8的另外一个输入端；与门U8的输出端连接到SR触发器U9的置位端，当接收到有效的使能信号ENi，并且当总输出电路Isum小于参考电流信号Iref时，基于电压比较信号VCMP产生的置位信号SET为高电平时，并当流经第i个开关电路的电流未过流时，也即OCi为低电平时，在SR触发器的置位端产生高电平，在SR触发器U9的输出端输出高电平的开关控制信号PWMi；在这里开关控制信号以高电平控制开关电路导通为例进行说明；在本发明的其他实施例中，也可以开关控制信号为低电平控制开关电路导通，只需将电路做相应的变换即可。当总输出电流Isum大于参考电流信号Iref时，也即当总输出电流过流时，此时，由图2中置位信号SET的产生原理可知，此时，置位信号SET为低电平，此时无论使能信号ENi是高电平还是低电平，SR触发器U9的置位端均为低电平，也即此时不会使得第i个开关电路导通；当总输出电流Isum恢复到小于参考电流信号Iref时，置位信号SET基于电压比较信号VCMP为高电平时，且过流检测信号OCi为低电平时（未检测到相应的开关电路过流），则可以产生有效的开关控制信号PWMi，控制第i个开关电路导通。当过流检测信号OCi为高电平时，也即检测到流经第i个开关电路的电流过流时，此时，SR触发器U9的置位端为低电平，同样也不会产生有效的开关控制信号PWMi。如图6中所示，SR触发器U9的复位端与导通时间控制电路连接，导通时间控制电路用于控制第i个开关电路的导通时间，其接收开关控制信号PWMi，基于PWMi来检测第i个开关电路的导通时间，当其导通时间达到导通时间控制电路预先设定的时间时，则SR触发器U9的复位端产生高电平，使得开关控制信号PWMi复位，也即控制第i个开关电路关断。另外，图6中示意出了控制电路包含有过流检测电路，作为本发明的其他实施例，也可以不设置过流检测电路，此时也即第i个子控制电路中开关控制信号PWMi基于使能信号ENi和置位信号SET产生，只需将电路做相应的变换即可。其中，作为本发明的其中一个实施例，导通时间控制电路可以为恒定导通时间控制的结构。

图7所示为本发明提供的依据图6中的原理使能信号和复位使能信号依次产生的原理图，在t0时刻，使能信号ENi为高电平，准备接收置位信号SET，t1时刻置位信号SET产生高电平脉冲，脉冲信号产生电路基于置位信号SET的上升沿产生短脉冲信号，该短脉冲信号宽度为ta（t1到t2之间的时长），其与使能信号ENi经过与非门U5、非门U6和延时电路的作用后，在t3时刻产生复位使能信号RST_ENi-1，t1到t3的时长为tb，tb由延时电路产生，其中tb大于ta；复位使能信号RST_ENi-1经过SR触发器U7后，产生使能信号ENi+1；同时复位使能信号RST_ENi-1产生后作用于上一个子控制电路（也即第i-1个子控制电路）中，使得使能信号ENi复位。同样地，在SET的下一个上升沿到来后，与使能信号ENi+1一起产生复位使能信号RST_ENi和使能信号ENi+2的原理同上，在复位使能信号RST_ENi产生后，其作用于第i个子控制电路中，使得使能信号ENi+1复位。其后续的子控制电路工作原理同上，在此不再详细阐述。

图8为基于图4中的原理本发明提供的另一种第i个子控制电路的原理图，与图6中不同的是脉冲信号产生电路设置的位置不同，下面结合图9对其使能信号和复位使能信号产生的原理进行说明，其中，开关控制信号PWMi的产生原理可以参照图6中的描述。在该实施例中，脉冲信号产生电路在检测到其接收信号的下降沿时产生短脉冲信号，该短脉冲信号经过延时电路后在RS触发器U7置位端产生复位使能信号RST_ENi-1，其中延时时间为图9中t1到t2之间的时长，即tc；复位使能信号RST_ENi-1经过SR触发器U7后，产生使能信号ENi+1；同时复位使能信号RST_ENi-1产生后作用于上一个子控制电路（也即第i-1个子控制电路）中，使得使能信号ENi复位。同样地，第i+1个子控制电路中的脉冲信号产生电路检测到下一个下降沿到来后，产生短脉冲信号，该短脉冲信号经过延时后产生复位使能信号RST_ENi和使能信号ENi+2的原理同上，在复位使能信号RST_ENi产生后，其作用于第i个子控制电路中，使得使能信号ENi+1复位。其后续的子控制电路工作原理同上，在此不再详细阐述。

图10为基于图4中的原理本发明提供的另一种第i个子控制电路的原理图，与图6中不同的是其未设置脉冲信号产生电路，而设置有边沿检测电路，下面结合图11对其使能信号和复位使能信号产生的原理进行说明，其中，开关控制信号PWMi的产生原理同样可以参照图6中的描述。在该实施例中，使能信号ENi和置位信号SET经过与非门U5和非门U6的作用后，边沿检测电路在t1时刻检测到下降沿后，由图11中可以看出，使能信号ENi的脉宽大于置位信号SET的脉宽，因此，在图11中以置位信号SET的下降沿来表示该时刻，再经过延时电路后在RS触发器U7置位端产生复位使能信号RST_ENi-1，其中延时时间为图11中t1到t2之间的时长，即td；复位使能信号RST_ENi-1经过SR触发器U7后，产生使能信号ENi+1；同时复位使能信号RST_ENi-1产生后作用于上一个子控制电路（也即第i-1个子控制电路）中，使得使能信号ENi复位。其中，t2与t3之间的时长为te，为使能信号和置位信号同时为高电平的时刻，也即与置位信号SET的脉宽相等。同样地，第i+1个子控制电路中的边沿检测电路检测到下一个下降沿到来后，经过延时电路产生复位使能信号RST_ENi和使能信号ENi+2的原理同上，在复位使能信号RST_ENi产生后，其作用于第i个子控制电路中，使得使能信号ENi+1复位。其后续的子控制电路工作原理同上，在此不再详细阐述。

另外，基于使能信号和复位使能信号产生的原理可知，图6、8、10中延时电路、边沿检测电路、脉冲信号产生电路的设置只是本发明的其中一个实施例，只要能够实现产生作用于下一个子控制电路的置位信号的脉冲为作用于当前子控制电路中置位信号的下一个脉冲即可。因此，本发明子控制电路的工作原理以及产生相应的使能信号和复位使能信号的原理并不只限于图6、8、10中的实施例，脉冲信号产生电路的数量及其位置、延迟电路的位置及其数量、边沿检测电路的位置及其数量以及相应的逻辑门电路可以根据实际情况做相应的变换设置。另外，具体的延时时长也可以根据需要进行设置。

本发明也提供了一种多相功率转换器的控制方法，该多相功率转换器包括多个开关电路，多个开关电路的输出端连接在一起以提供输出电压，该控制方法包括：基于输出电压和参考电压信号产生电压控制信号；基于多个开关电路的总输出电流和参考电流信号产生电流控制信号；并基于电压控制信号和电流控制信号产生置位信号；多个子控制电路均接收置位信号；下一个子控制电路的使能端接收其上一个子控制电路产生的使能信号，并基于使能信号和置位信号产生作用于其再下一个子控制电路使能端的使能信号；每个子控制电路基于其接收的使能信号和置位信号产生相应的开关控制信号，以控制相应的开关电路导通或者关断。

进一步地，当子控制电路接收到有效的使能信号和有效的置位信号时，控制与该子控制电路相对应的开关电路导通；否则，则控制与该子控制电路相对应的开关电路保持关断。

进一步地，基于上电脉冲或基于上电脉冲产生的信号，第一使能信号产生电路产生作用于第一个子控制电路的使能端，使第一个子控制电路第一次使能的第一使能信号。

进一步地，控制电路还包括使能选择电路，使能选择电路接收相数指令信号，相数指令信号表征需要工作的子控制电路或开关电路的个数m，其中m为大于等于1的正整数；相数指令信号由控制电路基于负载电流的大小产生；使能选择电路接收由第一个子控制电路……第n个子控制电路，分别产生的第二使能信号……第n+1个使能信号；其中，第n个子控制电路为最后一个子控制电路，n为大于等于2的正整数；基于相数指令信号，使能选择电路选择第m个子控制电路产生的第m+1使能信号作用于第一使能信号产生电路的输入端，产生使第一个子控制电路第k次使能的第一使能信号；其中，k为不等于1的正整数，m为大于等于1的正整数；控制电路控制除第1到m个子控制电路之外的子控制电路或者相对应的开关电路不工作。

进一步地，当前子控制电路基于其接收的有效的使能信号和置位信号的当前脉冲产生作用于其下一个子控制电路的使能信号；当前子控制电路的下一个子控制电路，基于其接收的有效的使能信号和置位信号的下一个脉冲产生作用于其再下一个子控制电路的使能信号。

另外，该控制方法还可以包括没有提及的上文所述的控制电路所具有的功能。在此不再详细赘述。

由上文的描述可知，本发明提供的多相功率转换器的控制电路及其控制方法，基于输出电压和参考电压信号、总输出电流和参考电流信号产生置位信号，每个子控制电路均接收该置位信号；下一个子控制电路接收其上一个子控制电路产生的使能信号，并基于其接收的使能信号和置位信号产生相应的开关控制信号以及作用于其再下一个子控制电路的使能信号，以控制相应的开关电路导通或关断。本发明通过多个子控制电路之间的信号传输，可以实现控制多个开关电路的依次导通，并当总输出电流过流时可以实现过流保护，在总输出电流未过流时，可以基于输出电压和参考电压信号的比较实现对开关电路的控制，增加系统的稳定性。

进一步地，本发明还设置使能选择电路，基于相数指令信号可以根据负载的情况控制工作的子控制电路或者开关电路的个数，提升了控制的灵活性。

进一步地，当同时还设置有多个过流检测电路时，该多个过流检测电路与多个开关电路一一对应；当检测到相应的开关电路过流时，控制相应的开关电路保持关断。本发明通过进一步这样设置，针对每个开关电路设置过流检测电路又进一步提升了系统的可靠性。

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 (18)

1.一种多相功率转换器的控制电路，所述多相功率转换器包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端连接在一起以提供输出电压，其特征在于，所述控制电路包括：

置位信号产生电路，基于所述输出电压和参考电压信号产生电压控制信号；基于所述多个开关电路的总输出电流和参考电流信号产生电流控制信号；并基于所述电压控制信号和所述电流控制信号产生置位信号；

多个子控制电路，所述多个子控制电路均接收所述置位信号；

下一个子控制电路的使能端接收其上一个子控制电路产生的使能信号，并基于所述使能信号和所述置位信号产生作用于其再下一个子控制电路使能端的使能信号；

每个子控制电路基于其接收的使能信号和所述置位信号产生相应的开关控制信号，以控制相应的开关电路导通或者关断；

所述控制电路还包括第一使能信号产生电路，所述第一使能信号产生电路产生作用于第一个子控制电路的使能端，使第一个子控制电路使能的第一使能信号；

所述控制电路还包括使能选择电路，所述使能选择电路接收相数指令信号，所述相数指令信号表征需要工作的子控制电路或者开关电路的个数m，其中m为大于等于1的正整数；所述相数指令信号由所述控制电路基于负载电流的大小产生；

所述使能选择电路接收由所述第一个子控制电路……第n个子控制电路，分别产生的第二使能信号……第n+1个使能信号；其中，第n个子控制电路为最后一个子控制电路，n为大于等于2的正整数；

基于所述相数指令信号，所述使能选择电路选择第m个子控制电路产生的第m+1使能信号作用于所述第一使能信号产生电路的输入端，产生使第一个子控制电路第k次使能的第一使能信号；其中，k为不等于1的正整数，m为大于等于1的正整数；

所述控制电路控制除第1到m个子控制电路之外的子控制电路或者相对应的开关电路不工作。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，

当子控制电路接收到有效的使能信号和有效的置位信号时，控制与该子控制电路相对应的开关电路导通；否则，则控制与该子控制电路相对应的开关电路保持关断。

3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，

所述第一使能信号产生电路基于上电脉冲或基于上电脉冲产生的信号产生使所述第一个子控制电路第一次使能的第一使能信号。

4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，

所述控制电路还包括多个过流检测电路，每个过流检测电路基于流过相应的开关电路的电流检测信号检测相应的开关电路是否过流；

每个子控制电路分别耦接至相应的过流检测电路的输出端，当检测到相应的开关电路过流时，控制相应的开关电路保持关断。

5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，

当前子控制电路基于其接收的有效的使能信号和所述置位信号的当前脉冲产生作用于其下一个子控制电路的使能信号；

所述当前子控制电路的下一个子控制电路，基于其接收的有效的使能信号和所述置位信号的下一个脉冲产生作用于其再下一个子控制电路的使能信号。

6.根据权利要求1-5任一项所述的控制电路，其特征在于，

所述多个子控制电路均包括导通时间控制电路，所述导通时间控制电路用于控制相应的开关控制电路的导通时长。

7.一种多相功率转换器的控制电路，所述多相功率转换器包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端连接在一起以提供输出电压，其特征在于，所述控制电路包括：

置位信号产生电路，基于所述输出电压和参考电压信号产生电压控制信号；基于所述多个开关电路的总输出电流和参考电流信号产生电流控制信号；并基于所述电压控制信号和所述电流控制信号产生置位信号；

多个子控制电路，所述多个子控制电路均接收所述置位信号；

下一个子控制电路的使能端接收其上一个子控制电路产生的使能信号，并基于所述使能信号和所述置位信号产生作用于其再下一个子控制电路使能端的使能信号；

每个子控制电路基于其接收的使能信号和所述置位信号产生相应的开关控制信号，以控制相应的开关电路导通或者关断；

所述控制电路还包括第一使能信号产生电路，所述第一使能信号产生电路产生作用于第一个子控制电路的使能端，使第一个子控制电路使能的第一使能信号；

当每个子控制电路产生有效的使能信号后，相应的使能信号不是短脉冲信号时，下一个子控制电路基于其上一个子控制电路产生的使能信号和所述置位信号，同时还产生作用于其上一个子控制电路复位使能端的复位使能信号，所述上一个子控制电路基于其接收的有效的所述复位使能信号使得所述上一个子控制电路产生的使能信号复位；

所述第一使能信号产生电路同时还接收由第一个子控制电路产生的第二使能信号，当所述第一使能信号产生电路接收到有效的第二使能信号时，使得第一次产生的所述第一使能信号复位；

最后一个子控制电路的复位使能端接收由所述第一个子控制电路产生的复位使能信号；当所述最后一个子控制电路接收到有效的复位使能信号时，使第k次产生的所述第一使能信号复位。

8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，

当子控制电路接收到有效的使能信号和有效的置位信号时，控制与该子控制电路相对应的开关电路导通；否则，则控制与该子控制电路相对应的开关电路保持关断。

9.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，

所述第一使能信号产生电路基于上电脉冲或基于上电脉冲产生的信号，产生使第一个子控制电路第一次使能的第一使能信号。

10.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，

最后一个子控制电路基于所述置位信号和其上一个子控制电路产生的使能信号产生作用于所述第一使能信号产生电路输入端的使能信号，所述第一使能信号产生电路基于有效的该使能信号产生作用于第一个子控制电路使能端，使第一个子控制电路第k次使能的第一使能信号；其中，k为不等于1的正整数。

11.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，

所述控制电路还包括多个过流检测电路，每个过流检测电路基于流过相应的开关电路的电流检测信号检测相应的开关电路是否过流；

每个子控制电路分别耦接至相应的过流检测电路的输出端，当检测到相应的开关电路过流时，控制相应的开关电路保持关断。

12.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，

当前子控制电路基于其接收的有效的使能信号和所述置位信号的当前脉冲产生作用于其下一个子控制电路的使能信号；

所述当前子控制电路的下一个子控制电路，基于其接收的有效的使能信号和所述置位信号的下一个脉冲产生作用于其再下一个子控制电路的使能信号。

13.根据权利要求7-12任一项所述的控制电路，其特征在于，

所述多个子控制电路均包括导通时间控制电路，所述导通时间控制电路用于控制相应的开关控制电路的导通时长。

14.一种多相功率转换器，其特征在于，包括权利要求1-6或者7-13任一项所述的控制电路。

15.一种多相功率转换器的控制方法，所述多相功率转换器包括多个开关电路，所述多个开关电路的输出端连接在一起以提供输出电压，其特征在于，所述控制方法包括：

基于所述输出电压和参考电压信号产生电压控制信号；基于所述多个开关电路的总输出电流和参考电流信号产生电流控制信号；并基于所述电压控制信号和所述电流控制信号产生置位信号；

多个子控制电路均接收所述置位信号；

下一个子控制电路的使能端接收其上一个子控制电路产生的使能信号，并基于所述使能信号和所述置位信号产生作用于其再下一个子控制电路使能端的使能信号；

每个子控制电路基于其接收的使能信号和所述置位信号产生相应的开关控制信号，以控制相应的开关电路导通或者关断；

所述控制电路还包括第一使能信号产生电路，所述第一使能信号产生电路产生作用于第一个子控制电路的使能端，使第一个子控制电路使能的第一使能信号；

所述控制电路还包括使能选择电路，所述使能选择电路接收相数指令信号，所述相数指令信号表征需要工作的子控制电路或开关电路的个数m，其中m为大于等于1的正整数；所述相数指令信号由所述控制电路基于负载电流的大小产生；

所述使能选择电路接收由所述第一个子控制电路……第n个子控制电路，分别产生的第二使能信号……第n+1个使能信号；其中，第n个子控制电路为最后一个子控制电路，n为大于等于2的正整数；

基于所述相数指令信号，所述使能选择电路选择第m个子控制电路产生的第m+1使能信号作用于所述第一使能信号产生电路的输入端，产生使第一个子控制电路第k次使能的第一使能信号；其中，k为不等于1的正整数，m为大于等于1的正整数；

所述控制电路控制除第1到m个子控制电路之外的子控制电路或者相对应的开关电路不工作。

16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，

当子控制电路接收到有效的使能信号和有效的置位信号时，控制与该子控制电路相对应的开关电路导通；否则，则控制与该子控制电路相对应的开关电路保持关断。

17.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，

基于上电脉冲或基于上电脉冲产生的信号，第一使能信号产生电路产生使第一个子控制电路第一次使能的第一使能信号。

18.根据权利要求15-17任一项所述的控制方法，其特征在于，

当前子控制电路基于其接收的有效的使能信号和所述置位信号的当前脉冲产生作用于其下一个子控制电路的使能信号；

所述当前子控制电路的下一个子控制电路，基于其接收的有效的使能信号和所述置位信号的下一个脉冲产生作用于其再下一个子控制电路的使能信号。