CN204258630U - 一种多相直流转换电路及其数模混合控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种数模混合控制电路及采用该数模混合控制电路的多相直流转换电路，所述数模混合控制电路包括模拟电路和数字电路，所述模拟电路包括比较器和PWM发生器，所述数字电路包括状态机。所述数模混合控制电路，其脉冲触发信号无需转换成数字信号，从而消除了因数模信号转换引起的误差和抖动。同时，所述数模混合控制电路无需采用高频的时钟电路，因此，有效地减小了逻辑电流损耗，提高了电路效率。

Description

一种多相直流转换电路及其数模混合控制电路

技术领域

本实用新型涉及电子电路，更具体地说，本实用新型涉及电子电路中的直流转换电路。

背景技术

在多相直流转换电路中，控制电路输出控制信号控制每一相输出电流给负载。如图1所示，控制电路10输出PWM控制信号PWM1～PWMn分别至每一相的功率电路11，再由每一相功率电路输出电流给负载，并且在负载端建立输出电压Vout。其中n为整数，对应于多相直流转换电路的相数，并且n≥1。功率电路11包括电感、轮流导通的上拉功率管S1和下拉功率管S2。多相直流转换电路中的控制电路10通常采用数模混合电路。图2示出了数模混合控制的固定导通时长控制电路20的电路结构示意图。其中的模拟电路包括比较器201，用于比较表征多相直流转换电路的输出电压Vout的反馈信号Vfb和一反馈基准信号Vref，并且基于比较结果输出模拟的脉冲触发信号SET。图2中的数字电路则包括D触发器203、时钟模块202和PWM发生器及状态机模块204，用于输出PWM控制信号PWM1～PWMn以控制功率电路(如图1中的功率电路11)。D触发器203通过时钟信号OSC采样脉冲触发信号SET，并将其由模拟信号转换为数字信号SET_sync。该数字信号SET_sync决定PWM控制信号的脉宽起始点。将模拟信号SET转换成数字信号SET_sync并不一定用D触发器。但将模拟信号转换成数字信号的电路，其行为一般类似于D触发器，因此，图2中采用D触发器203来表征将模拟信号转换成数字信号的电路。而如图3所示，在模拟信号SET向数字信号SET_sync转换时，由于D触发器只能在时钟信号OSC上升沿时采样信号，因此在采样过程中将会产生误差T1。该误差T1最大时为时钟信号OSC的一个时钟周期。采样误差T1将会造成PWM控制信号的抖动(jitter)。因此，为了减小PWM控制信号的抖动，即减小采样误差T1，通常需要采用较高频率的时钟信号OSC。而较高的时钟频率对数字电路的时序要求比较高并且会造成较大的逻辑电流损耗。

实用新型内容

考虑到现有技术的一个或多个技术问题，提出了一种数模混合控制电路和采用该数模混合控制电路的多相直流转换电路。该数模混合控制电路可以有效地抑制控制信号抖动，并且因为无需高频时钟而极大地减小了逻辑电流，提高了电路的转换效率。

根据本技术的实施例，提出了一种数模混合控制电路，其特征在于，包括：比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收表征多相直流转换电路的输出电压的反馈信号，所述第二输入端接收反馈参考信号，所述输出端输出脉冲触发信号；状态机，具有第一至第n输入端和第一至第n输出端，所述第一至第n输入端分别接收第一至第n相PWM控制信号，所述第一至第n输出端分别输出第一至第n相PWM使能信号；以及PWM发生器，具有触发端、第一至第n个使能输入端和第一至第n输出端，所述触发端耦接至所述比较器的输出端接收脉冲触发信号，所述第一至第n使能输入端分别耦接至状态机的第一至第n输出端接收第一至第n相PWM使能信号，所述第一至第n输出端输出所述第一至第n相PWM控制信号；其中n为整数，并且n≥1。

在一个实施例中，所述数模混合控制电路，其特征在于，所述PWM发生器包括n个单相PWM电路，其中，每个单相PWM电路包括：固定时长电路，具有输入端和输出端，其中所述输入端接收脉冲触发信号，输出端输出复位信号；RS触发器，具有使能端、置位端、复位端和输出端，所述使能端接收对应相位的PWM使能信号，所述置位端接收脉冲触发信号，所述复位端耦接至固定时长模块接收复位信号，所述输出端输出对应相位的PWM控制信号。

根据本技术的实施例，提出了一种多相直流转换电路，包括功率电路和电容，其特征在于，还包括前述数模混合控制电路。

在一个实施例中，所述多相直流转换电路，其特征在于，所述功率电路包括电感、轮流导通的上拉功率管和下拉功率管。

附图说明

为了更好的理解本实用新型，将根据以下附图对本实用新型进行详细描述：

图1示出了现有的多相直流转换电路的模块结构示意图；

图2示出了数模混合控制的固定导通时长控制电路20的电路结构示意图；

图3示出了图2中的固定导通时长控制电路20中的部分信号的波形图；

图4示出了根据本实用新型一实施例的多相直流转换电路的数模混合控制电路40；

图5示出了根据本实用新型一实施例的PWM发生器403的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本实用新型。在以下描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本实用新型至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“连接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图4示出了根据本实用新型一实施例的多相直流转换电路的数模混合控制电路40。所述数模混合控制电路40包括模拟电路和数字电路。所述模拟电路包括比较器401和PWM发生器403。所述数字电路包括状态机402。其中，所述比较器401具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收表征多相直流转换电路的输出电压Vout的反馈信号Vfb，所述第二输入端接收反馈参考信号Vref，基于反馈信号Vfb和反馈参考信号Vref的比较结果，所述输出端输出脉冲触发信号SET。所述反馈信号Vfb可通过电阻分压网络采样输出电压Vout得到，为本领域公知常识，故此不再详述。所述状态机402，具有第一至第n输入端和第一至第n输出端，所述第一至第n输入端分别接收第一至第n相PWM控制信号PWM1～PWMn，基于所述第一至第n相PWM控制信号PWM1～PWMn，所述第一至第n输出端分别输出第一至第n相PWM使能信号PWM1_en～PWMn_en。所述PWM发生器403，具有触发端、第一至第n使能输入端、第一至第n输出端，所述触发端耦接至所述比较器401的输出端接收脉冲触发信号SET，所述第一至第n使能输入端分别耦接至状态机402的第一至第n输出端接收第一至第n相PWM使能信号PWM1_en～PWMn_en，所述第一至第n输出端分别输出所述第一至第n相PWM控制信号PWM1～PWMn。

图5示出了根据本实用新型一实施例的PWM发生器403的电路结构示意图。如图5所示，所述PWM发生器403包括固定时长电路501和RS触发器502。所述固定时长电路501具有输入端和输出端，所述输入端接收脉冲触发信号SET，所述固定时长电路501在接收到脉冲触发信号SET的脉冲后，经过一段预设的时间，输出复位信号RESET。所述RS触发器502具有使能端en、置位端S、复位端R和输出端Q。所述使能端接收第x相的PWM使能信号PWMx_en，所述置位端S接收脉冲触发信号SET，所述复位端R接收固定时长电路501所输出的复位信号RESET。在一个实施例中，当所述RS触发器502被脉冲触发信号SET置位后，对应的PWM控制信号PWMx的脉冲被触发，并导通第x相的功率电路。经过一段预设的时间，所述复位信号RESET复位RS触发器502，并关断对应的第x相的功率电路。在一个实施例中，导通第x相的功率电路指的是导通图1中的第x相的功率电路11中的上拉功率管S1，关断其下拉功率管S2。关断第x相的功率电路指的是关断图1中的第x相的功率电路11中的上拉功率管S1，导通其下拉功率管S2。

图5中的固定时长电路501为本领域的公知常识，任何可在功率电路导通一定时长后输出脉冲以复位RS触发器502的电路，例如定时器电路等，均可以应用于图5中的电路。

在实际应用中，多相直流转换电路并不一定其每一相都在工作。例如有些应用只需要用到两相输出，而有些应用只需要用到三相输出等等。在一个实施例中，所述状态机402根据输入的PWM控制信号PWM1～PWM2来确定某几相在工作，并输出对应相的使能信号，同时调整各相之间的相位。例如当只有两相PWM1和PWM2在工作时，在检测到PWM1的脉宽时，就输出与PWM使能信号PWM1_en相位差180度的PWM使能信号PWM2_en。而在检测到PWM2的脉宽时，就输出与PWM使能信号PWM2_en相位差180度的PWM使能信号PWM1_en。当有三相，如PWM1、PWM2和PWM3在工作时，在检测到PWM1的脉宽时，就输出与PWM使能信号PWM1_en相位差120度的PWM使能信号PWM2_en。在检测到PWM2的脉宽时，就输出与PWM使能信号PWM2_en相位差120度的PWM使能信号PWM3_en。而在检测到PWM3的脉宽时，就输出与PWM使能信号PWM3_en相位差120度的PWM使能信号PWM1_en。

所述状态机402是数字电路。本实用新型的实施例没有必要给出状态机402的具体电路。本领域普通技术人员可以在本实用新型实施例的教导下轻易掌握状态机电路。特别是随着数字设计软件和数字设计语言的发展，比如VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language，即超高速集成电路硬件描述语言)和verilog HDL(hardware descriptionLanguage，即硬件描述语言)，本领域技术人员将状态机要完成的功能用上述语言描述后，就可以自动生成对应的电路。为此，本实用新型只对状态机402作出了功能性的介绍。

本实用新型提供了一种数模混合控制电路的几个实施例及采用该数模混合控制电路的多相直流转换电路。跟现有的多相直流转换电路的数模混合控制电路相比，本实用新型提供的数模混合控制电路，其脉冲触发信号SET无需转换成数字信号，从而消除了因数模信号转换引起的误差和抖动。同时，本实用新型提供的数模混合控制电路无需采用高频的时钟电路，因此，有效地减小了逻辑电流损耗，提高了电路效率。

虽然已参照几个典型实施例描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种用于控制多相直流转换电路的数模混合控制电路，其特征在于，包括：

比较器，具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端接收表征多相直流转换电路的输出电压的反馈信号，所述第二输入端接收反馈参考信号，所述输出端输出脉冲触发信号；

状态机，具有第一至第n输入端和第一至第n输出端，所述第一至第n输入端分别接收第一至第n相PWM控制信号，所述第一至第n输出端分别输出第一至第n相PWM使能信号；以及

PWM发生器，具有触发端、第一至第n个使能输入端和第一至第n输出端，所述触发端耦接至所述比较器的输出端接收脉冲触发信号，所述第一至第n使能输入端分别耦接至状态机的第一至第n输出端接收第一至第n相PWM使能信号，所述第一至第n输出端输出所述第一至第n相PWM控制信号；

其中n为整数，并且n≥1。

2.如权利要求1所述的数模混合控制电路，其特征在于，所述PWM发生器包括n个单相PWM电路，其中，每个单相PWM电路包括：

固定时长电路，具有输入端和输出端，其中所述输入端接收脉冲触发信号，输出端输出复位信号；

RS触发器，具有使能端、置位端、复位端和输出端，所述使能端接收对应相位的PWM使能信号，所述置位端接收脉冲触发信号，所述复位端耦接至固定时长模块接收复位信号，所述输出端输出对应相位的PWM控制信号。

3.一种多相直流转换电路，包括功率电路和电容，其特征在于，还包括如权利要求1～2任一项所述的数模混合控制电路。

4.如权利要求3所述的多相直流转换电路，其特征在于，所述功率电路包括电感、轮流导通的上拉功率管和下拉功率管。