TW202335411A - 多相電源的控制電路、控制方法及多相電源 - Google Patents

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Abstract

本發明公開了一種多相電源的控制電路、控制方法及多相電源，該控制電路包括：電流基準信號生成模組，被配置為根據第一比例係數和第一電壓信號對第一補償信號進行調節，以使得穩定狀態下第一補償信號與第一電壓信號一致，並據此獲得電流基準信號；控制模組，被配置為根據電流基準信號獲得對應每相功率轉換電路的控制信號，以控制每相功率轉換電路向負載提供功率輸出。本發明能夠根據多相電源中實際工作的功率轉換電路的相數及多相電源的總輸出電流相對設置的功率轉換電路的相數的平均值對第一補償信號進行調節，能夠提高多相電源的切相穩定性，有利於實現對多相電源的快速且準確控制。

Description

多相電源的控制電路、控制方法及多相電源
本發明涉及功率變換器技術領域，具體涉及一種多相電源的控制電路、控制方法及多相電源。
現今的電子元件，例如：中央處理器、記憶體等，其驅動電壓逐漸下降，對於電壓漣波(Voltage Ripple)的容許度範圍會隨之縮減。然而電子元件的功耗未能同時有等幅度的下降，造成操作所需的電流反而上升，而較大的電流反而會造成較大的電壓漣波。為了解決上述問題，發展出了多相轉換電路(即多相開關電源)架構，使電流分散由多個轉換電路來提供。相較於單相轉換電路架構，多相轉換電路架構不僅在電壓漣波的消除上表現優異，另外在動態回應、輸出漣波電流消除、散熱等方面也都具有較佳的優勢。
圖1示出現有的一種多相電源的結構示意圖。如圖1所示，該多相電源100包括：多相電源控制電路110、N相並聯連接的功率轉換電路101至10N(N為大於等於1的整數)以及回饋控制電路120。每相功率轉換電路均包括驅動器、開關器件T1和T2、以及電感Lx，開關器件T1和T2連接在輸入電壓Vin和參考地之間，電感Lx的第一端連接至開關器件T1和T2的中間節點，第二端連接至輸出電容Cout的第一端，輸出電容Cout的第二端接地。各相功率轉換電路101至10N內的驅動器各自接收來自多相電源控制電路 110提供的控制信號即脈寬調變信號PWM1至PWMN，並根據接收的控制信號控制對應的開關器件管的導通和關斷，對本相的儲能元件進行相應時長的充電而產生本相輸出電壓Vo1至VoN，輸出電壓Vo1至VoN合併為一個輸出電壓Vout，並基於輸出電容Cout驅動負載。多相電源控制電路110包括多個控制單元111至11N，每個控制單元均將回饋控制電路120輸出的第一補償信號Vc1作為各自的電流基準信號，進而根據對各自的電感電流和作為電流基準信號的第一補償信號Vc1的比較結果來實現對各開關器件T1和T2的通斷控制。
現有的多相電源的控制方式並不能夠實現對多相電源的平均電流相關的快速控制，且當多相電源進行切相變化(例如其實際開啟的功率轉換電路的相數發生改變)時，現有的控制方式也並不能夠對該相數變化做出快速回應，不利於實現對多相電源的精準控制。
因此，有必要提供改進的技術方案以克服現有技術中存在的以上技術問題。
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種多相電源的控制電路、控制方法及多相電源，能夠根據多相電源中實際工作的功率轉換電路的相數及多相電源的總輸出電流相對設置的功率轉換電路的相數的平均值對第一補償信號進行調節，能夠提高多相電源的切相穩定性，有利於實現對多相電源的快速且準確控制。
根據本發明第一方面，提供了一種多相電源的控制電路，所述多相電源包括N相功率轉換電路，N為多相電源設置的相數，且N為大於等於1的整數，其中，所述控制電路包括：
電流基準信號生成模組，被配置為根據第一比例係數和第一電壓信號對第一補償信號進行調節，以使得穩定狀態下所述第一 補償信號與第一電壓信號一致，並據此獲得電流基準信號；
控制模組，被配置為根據所述電流基準信號獲得對應每相功率轉換電路的控制信號，以控制每相功率轉換電路向負載提供功率輸出，
其中，所述第一補償信號表徵所述多相電源的輸出回饋信號與預設的基準電壓的差值資訊，所述第一比例係數表徵所述多相電源中設置的功率轉換電路的相數和開啟的功率轉換電路的相數的比例資訊，所述第一電壓信號表徵所述多相電源的總電流相對設置的功率轉換電路的相數的平均值資訊。
可選地，所述第一電壓信號回應於對所述N相功率轉換電路實際輸出的總電流進行採樣後除以N而獲得；
或者回應於對所述多相電源中設置相數的功率轉換電路的輸出電流進行濾波而獲得。
可選地，所述多相電源中設置的功率轉換電路的相數大於等於開啟的功率轉換電路的相數。
可選地，所述電流基準信號生成模組包括：
電壓轉換單元，接收所述第一補償信號，所述電壓轉換單元被配置為根據所述第一比例係數對所述第一補償信號進行電壓轉換，獲得第一節點信號；
電壓調節單元，與所述電壓轉換單元的輸出端連接，所述電壓調節單元被配置為根據所述第一補償信號和所述第一電壓信號獲得電壓調節信號，
其中，所述電流基準信號基於所述電壓調節信號與所述第一節點信號的疊加獲得。
可選地，所述第一節點信號表徵所述多相電源的總電流相對開啟的功率轉換電路的相數的平均值資訊。
可選地，在所述第一補償信號大於所述第一電壓信號的情 況下，所述電壓調節信號增大；
在所述第一補償信號小於所述第一電壓信號的情況下，所述電壓調節信號減小。
可選地，所述電壓轉換單元包括：
第一電壓轉換單元，被配置為根據開啟的功率轉換電路的相數對所述第一補償信號進行電壓轉換，獲得第二電壓信號；
第二電壓轉換單元，與所述第一電壓轉換單元連接，所述第二電壓轉換單元被配置為根據設置的功率轉換電路的相數對所述第二電壓信號進行電壓轉換，獲得所述第一節點信號。
可選地，所述電壓調節單元包括：
比較器，第一輸入端接收所述第一補償信號，第二輸入端接收所述第一電壓信號，輸出端輸出調節信號；
電壓調節子單元，接收所述調節信號，所述電壓調節子單元被配置為根據所述調節信號獲得所述電壓調節信號。
可選地，所述第二電壓轉換單元包括：第一運算放大器、第二電阻和第三電阻，
所述第二電阻和所述第三電阻依次串聯於所述第一運算放大器的輸出端與參考地之間；
所述第一運算放大器的第一輸入端接收所述第二電壓信號，所述第一運算放大器的第二輸入端與所述第二電阻和所述第三電阻的中間連接節點連接，所述第一運算放大器的輸出端輸出所述第一節點信號，
其中，所述第二電阻和所述第三電阻對所述第一節點信號的分壓比值等於設置的功率轉換電路的相數的倒數。
可選地，所述電壓調節子單元包括：
電流產生單元，被配置為根據所述調節信號產生第一電流信號；
第一電阻，第一端與所述電流產生單元連接，第二端與所述電壓轉換單元的輸出端連接，所述第一電阻被配置為接收所述第一電流信號以於其兩端獲得所述電壓調節信號，
其中，所述電壓調節子單元於所述第一電阻的第一端處輸出所述電流基準信號。
可選地，所述控制模組包括：
N相控制單元，與所述N相功率轉換電路一一對應，所述N相控制單元中的每相控制單元均被配置為根據所述電流基準信號產生對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，並根據該對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，以及對應相功率轉換電路的電感電流採樣信號獲得控制信號，以觸發實現對對應相功率轉換電路中開關器件的通斷控制。
可選地，所述控制模組包括：
電流基準信號處理單元，根據所述電流基準信號產生峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號；
N相控制單元，與所述N相功率轉換電路一一對應，所述N相控制單元中的每相控制單元均被配置為根據所述峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，以及對應相功率轉換電路的電感電流採樣信號獲得控制信號，以觸發實現對對應相功率轉換電路中開關器件的通斷控制。
根據本發明第二方面，提供了一種多相電源，包括：N相並聯耦接的功率轉換電路，N為多相電源設置的相數，且N為大於等於1的整數；以及如上所述的控制電路。
根據本發明第三方面，提供了一種多相電源的控制方法，所述多相電源包括N相功率轉換電路，N為多相電源設置的相數，且N為大於等於1的整數，該控制方法包括：
根據所述多相電源的輸出回饋信號與預設的基準電壓獲得第一補償信號；
根據所述多相電源的輸出總電流和設置的功率轉換電路的相數獲得第一電壓信號；
根據第一比例係數和所述第一電壓信號對所述第一補償信號進行調節，以使得穩定狀態下所述第一補償信號與第一電壓信號一致，並據此獲得電流基準信號；
根據所述電流基準信號獲得對應每相功率轉換電路的控制信號，以控制每相功率轉換電路向負載提供功率輸出，
其中，所述第一比例係數表徵所述多相電源中設置的功率轉換電路的相數和開啟的功率轉換電路的相數的比例資訊。
可選地，所述基準電流信號表徵所述多相電源的總電流相對開啟的功率轉換電路的相數的平均值資訊。
可選地，獲得第一電壓信號的方法包括：
回應於對所述N相功率轉換電路實際輸出的總電流進行採樣後除以N而獲得；
或者回應於對所述多相電源中設置相數的功率轉換電路的輸出電流進行濾波而獲得。
可選地，根據第一比例係數和所述第一電壓信號對所述第一補償信號進行調節包括：
根據所述第一比例係數對所述第一補償信號進行電壓轉換，獲得第一節點信號；
根據所述第一補償信號和所述第一電壓信號獲得電壓調節信號；
對所述電壓調節信號與所述第一節點信號進行疊加以生成所述電流基準信號。
可選地，所述第一節點信號表徵所述多相電源的總電流相 對開啟的功率轉換電路的相數的平均值資訊。
可選地，根據所述第一補償信號和所述第一電壓信號獲得電壓調節信號具體包括：
當所述第一補償信號大於所述第一電壓信號，所述電壓調節信號增大，
當所述第一補償信號小於所述第一電壓信號，所述電壓調節信號減小。
可選地，根據所述電流基準信號獲得對應每相功率轉換電路的控制信號包括：
根據所述電流基準信號產生對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號；
根據對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，以及電感電流獲得所述控制信號。
本發明的有益效果至少包括：
本發明實施例利用表徵多相電源中設置的功率轉換電路的相數和開啟的功率轉換電路的相數的比例資訊的第一比例係數及第一電壓信號對第一補償信號進行轉換調節的方式來獲得電流基準信號，能夠根據多相電源中實際開啟的功率轉換電路的相數及多相電源的總輸出電流相對設置的功率轉換電路的相數的平均值對第一補償信號進行調節以生成對應各相功率轉換電路的電流基準信號，如此，可以提高多相電源的切相穩定性，有利於實現對多相電源的快速且準確控制。
應當說明的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性和解釋性的，並不能限制本發明。
100,200:多相電源
101,102,103,...,10N,201,202,203,...,20N:功率轉換電路
110:多相電源控制電路
111,112,113,...,11N:控制單元
120,211:回饋控制電路
20M:第M相功率轉換電路
210:控制電路
212:第一電壓信號生成單元
213:電流基準信號生成模組
2131:電壓轉換單元
21311:第一電壓轉換單元
21312:第二電壓轉換單元
21313:第一運算放大器
21314:第二電阻分壓單元
2132:電壓調節單元
21321:電壓調節子單元
21322:比較器
21323:電流產生單元
214:控制模組
2141,2142,2143,...,214N:N相控制單元
214M:第M相控制單元
A,B:節點
Cout:輸出電容
FB:輸出回饋信號
IDAC:第一電流信號
Iout:輸出電流
Lx:電感
PWM1,PWM2,PWM3,...,PWMN:控制信號(脈寬調變信號)
R:阻值
R1:第一電阻
R2:第二電阻
R3:第三電阻
S1,S2,S3,S4:步驟
T1,T2:開關器件
VA:第一節點信號
Vc1:第一補償信號
Vc2:電流基準信號
VCC:電壓
Vin:輸入電壓
Vo1,Vo2,Vo3,...,VoN,Vout:輸出電壓
Vref:基準電壓信號
VSEN:第一電壓信號
圖1示出現有的一種多相電源的結構示意圖；
圖2示出根據本發明實施例提供的多相電源的結構示意圖；
圖3示出圖2中的電流基準信號生成模組的結構示意圖；
圖4示出根據本發明實施例提供的多相電源的控制方法的流程示意圖。
為了便於理解本發明，下面將參照相關圖式對本發明進行更全面的描述。圖式中給出了本發明的較佳實施例。但是，本發明可以通過不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反的，提供這些實施例的目的是使對本發明的申請內容的理解更加透徹全面。
需要說明的是，在本文中，開關器件是工作開關模式以提供電流路徑的電晶體，包括選自雙極型電晶體或場效應電晶體中的一種。開關器件的第一端和第二端分別是電流路徑上的高電位端和低電位端，開關器件的控制端用於接收驅動信號以控制電晶體的導通和關斷。另外，在本發明中，對功率轉換電路的導通和關斷的描述對應該功率轉換電路中接收輸入電壓的主開關器件的導通和關斷，例如，導通功率轉換電路即對應為導通該功率轉換電路中的主開關器件以將電路中的儲能元件連接到輸入進行充電儲能，並開始向負載提供功率輸出；關斷功率轉換電路即對應為關斷該功率轉換電路中的主開關器件以結束電路中的儲能元件的充電儲能狀態，並基於續流管向負載提供功率輸出。
如圖2所示，本發明實施例所申請的多相電源包括多相電源的控制電路(本文中簡稱為控制電路)210以及N相並聯耦接的功率轉換電路201至20N。其中，N相功率轉換電路201至20N中的每相功率轉換電路均具有耦接至輸入電壓的輸入端和耦接至負載以提供功率輸出的輸出端。N為多相電源設置的相數，且N為大於等於1的整數。
需要說明的是，圖2中示出的功率轉換電路可參考圖1中 的功率轉換電路101的結構進行理解。且本實施例中，N相功率轉換電路201至20N中的每相功率轉換電路對應的每相電感都可以是分立的，也可以是相互耦合的(例如，第一相電感和第二相電感耦合；第三相電感和第四相電感耦合，以此類推)。同時，雖然該功率轉換電路雖然被描述為具有降壓式拓撲佈局(Buck)，但本發明的技術方案對於任何類型的佈局設計都是可以採用的，如升壓式(Boost)、返馳式(Flyback)、降壓-升壓式(Buck-Boost)、Cuk、Sepic和Zeta式等。
控制電路210分別耦接至N相功率轉換電路201至20N，該控制電路210用於根據第一比例係數(記為N/act_phase)和第一電壓信號VSEN對第一補償信號Vc1進行調節，以使得在多相電源200達到穩定狀態時第一補償信號Vc1與第一電壓信號VSEN一致，並據此獲得電流基準信號Vc2，以及根據該電流基準信號Vc2獲得N相功率轉換電路201至20N中對應每相功率轉換電路的控制信號PWM1至PWMN，以控制每相功率轉換電路向負載提供功率輸出。其中，第一補償信號Vc1表徵多相電源200的輸出回饋信號(記為FB)與預設的基準電壓信號(記為Vref)的差值資訊，該第一比例係數表徵多相電源200中設置的功率轉換電路的相數N與實際開啟的功率轉換電路的相數(本文中簡稱為開啟相數，記為act_phase)的比例資訊，該第一電壓信號VSEN表徵多相電源200的總輸出電流相對設置相數N的平均值(即Iout/N)資訊。多相電源200達到穩定狀態時第一補償信號Vc1與第一電壓信號VSEN一致為穩定狀態時第一補償信號Vc1與第一電壓信號VSEN相等或者是非常接近。
可選地，該第一電壓信號VSEN可回應於對N相功率轉換電路實際輸出的總電流Iout進行採樣後除以N而獲得；或者回應於對多相電源中設置相數的功率轉換電路的輸出電流進行濾波而獲得。
本發明中，多相電源200中功率轉換電路的設置相數N大 於等於開啟相數act_phase，第一比例係數大於等於1。
本實施例中，控制電路210進一步包括：回饋控制電路211、第一電壓信號生成單元212、電流基準信號生成模組213和控制模組214。
其中，回饋控制電路211的第一輸入端分別與N相功率轉換電路201至20N的輸出端連接，以接收表徵多相電源200的輸出電壓Vout的輸出回饋信號FB，回饋控制電路211的第二輸入端接收預設的基準電壓信號Vref，回饋控制電路211的輸出端與電流基準信號生成模組213連接以輸出第一補償信號Vc1至電流基準信號生成模組213。示例性地，該輸出回饋信號FB例如可由電阻分壓採樣單元對多相電源200的輸出電壓Vout分壓後獲得。且在本發明的一些可能實施例中，回饋控制電路211具體包括誤差放大電路和補償電路，該誤差放大電路的第一輸入端接收基準電壓信號Vref，該誤差放大電路的第二輸入端接收輸出回饋信號FB，該誤差放大電路的輸出端與補償電路連接，並輸出第一補償信號Vc1。
可選地，本實施例中的第一電壓信號生成單元212可被配置為分別對N相功率轉換電路中每相功率轉換電路中開啟工作的相的輸出電流進行採樣以獲得多個採樣信號，並對該多個採樣信號相加後除以N來生成第一電壓信號VSEN，該第一電壓信號生成單元212也可被配置為直接對多相電源200的總的實際輸出電流Iout進行採樣後除以N來生成第一電壓信號VSEN。優選地，第一電壓信號生成單元212也可對N相功率轉換電路中每相功率轉換電路(即配置的各相功率轉換電路)的輸出電流如I01-I0N進行濾波來生成第一電壓信號VSEN，以此來獲得表徵多相電源200的電流均值，未開啟的相對應的輸出電流則為零。本發明對此不做限定。
可選地，該第一電壓信號VSEN也可通過預期設置獲得。
電流基準信號生成模組213被配置為根據第一比例係數 N/act_phase和第一電壓信號VSEN對第一補償信號Vc1進行調節，以使得在多相電源200達到穩態時，第一補償信號Vc1能夠等於第一電壓信號VSEN，並據此獲得電流基準信號Vc2。
示例性地，如圖3所示，本實施例中的電流基準信號生成模組213包括：電壓轉換單元2131和電壓調節單元2132。
其中，該電壓轉換單元2131被配置為接收第一補償信號Vc1，並根據第一比例係數N/act_phase對第一補償信號Vc1進行電壓轉換，獲得第一節點信號。本實施例中，該電壓轉換單元2131進一步包括：第一電壓轉換單元21311和第二電壓轉換單元21312。
其中，第一電壓轉換單元21311被配置為根據多相電源200中功率轉換電路的開啟相數act_phase對第一補償信號Vc1進行電壓轉換，獲得第二電壓信號。示例性地，該第一電壓轉換單元21311例如可利用第一電阻分壓單元來對第一補償信號Vc1進行電壓轉換，通過合理設置該第一電阻分壓單元中每個電阻的阻值並根據對多相電源200中的每相功率轉換電路的工作狀態的監控來即時調整該電阻分壓單元中的一個或多個電阻的阻值(例如在該第一電阻分壓單元中設置至少一個變阻器來實現，或者在該第一電阻分壓單元中的每個串聯的電阻上均並聯一個開關來實現)來使得該第一電阻分壓單元的分壓係數等於多相電源200中功率轉換電路的開啟相數的倒數，即1/act_phase。在本發明的其他示例中，還可利用乘法器或除法器來對第一補償信號Vc1進行電壓轉換，例如由處理器根據對多相電源200中的每相功率轉換電路的工作狀態的監控來調整該乘法器或除法器的運算係數，來使得該乘法器的運算係數或該除法器的運算係數的倒數等於1/act_phase。
第二電壓轉換單元21312與第一電壓轉換單元21311連接，該第二電壓轉換單元21312被配置為多相電源200中功率轉換電路的設置相數的倒數即1/N對第一電壓轉換單元21311輸出的第二電 壓信號進行電壓轉換，獲得第一節點信號(記為VA)。示例性地，該第二電壓轉換單元21312進一步包括第一運算放大器21313、以及包含有第二電阻R2和第三電阻R3的第二電阻分壓單元21314。第二電阻R2和第三電阻R3依次串聯於第一運算放大器21313的輸出端與參考地之間；第一運算放大器21313的第一輸入端接收第二電壓信號，第一運算放大器21313的第二輸入端與第二電阻R2和第三電阻R3的中間連接節點連接，第一運算放大器21313的輸出端輸出第一節點信號VA。其中，第二電阻R2和第三電阻R3對第一節點信號VA的分壓比值即第二電阻分壓單元21314的分壓系比值等於多相電源200中功率轉換電路的設置相數的倒數1/N。可以理解，該第二電阻分壓單元21314的分壓比值可根據1/N進行預先設置。
如圖3所示，基於電壓轉換單元2131的連接結構，其輸入輸出關係如下：
Figure 112116353-A0101-12-0012-5
可以理解的是，由於第一比例係數表徵多相電源200中設置的功率轉換電路的相數N與實際開啟的功率轉換電路的相數act_phase的比例資訊，因此通過該電壓轉換單元2131可建立起第一補償信號Vc1與act_phase之間的聯繫，使得在後續進行電壓調節時，能夠根據多相電源200中實際開啟的功率轉換電路的相數act_phase對第一補償信號Vc1進行調節，從而獲得與多相電源200中實際開啟的功率轉換電路的相數act_phase相關的電流基準信號Vc2來對每相功率轉換電路進行觸發控制，在多相電源200中實際開啟的功率轉換電路的相數act_phase發生改變時能夠快速及時地對每相功率轉換電路的輸出電流做出相應調整，以使得每相功率轉換電路的輸出電流平均值恒定，進而有利於實現對多相電源200的輸出電流Iout的快速且準確調節。
進一步地，電壓調節單元2132與電壓轉換單元2131連接， 且電壓調節單元2132被配置為根據第一補償信號Vc1和第一電壓信號VSEN獲得電壓調節信號。其中，電流基準信號Vc2基於電壓調節信號與第一節點信號VA的疊加獲得。例如，電流基準信號Vc2等於電壓調節信號與第一節點信號VA的疊加信號。
本實施例中，該電壓調節單元2132進一步包括：比較器21322和電壓調節子單元21321。該比較器21322的第一輸入端接收第一補償信號Vc1，比較器21322的第二輸入端接收第一電壓信號VSEN，比較器21322的輸出端輸出調節信號。電壓調節子單元21321接收該調節信號，電壓調節子單元21321被配置為根據該調節信號獲得電壓調節信號，並根據電壓調節信號對第一節點信號VA進行調節，以生成電流基準信號Vc2。
在本發明的一些示例中，在第一補償信號Vc1大於第一電壓信號VSEN的情況下，電壓調節信號增大；而在第一補償信號Vc1小於第一電壓信號VSEN的情況下，電壓調節信號減小。通過動態調節，以實現穩定狀態下第一補償信號Vc1與第一電壓信號VSEN的動態平衡。
電壓調節子單元21321進一步包括：電流產生單元21323和第一電阻R1。該電流產生單元21323被配置為根據比較器21322輸出的調節信號產生第一電流信號；該第一電阻R1的第一端與電流產生單元21323連接，第一電阻R1的第二端與電壓轉換單元2131的輸出端連接，該第一電阻R1被配置為接收第一電流信號以於其兩端獲得電壓調節信號。同時，該電壓調節子單元21321還於第一電阻R1的第一端即節點B處輸出電流基準信號Vc2。
示例性地，該調節信號可為表徵第一補償信號Vc1與第一電壓信號VSEN的相對大小關係的高/低位準信號；以及該電流產生單元21323例如可利用壓控電流源或者數位類比轉換器基於對應的調節信號實現相應功能。
示例性地，該電流產生單元21323例如被配置為數位類比轉換器(Digital To Analog Converter，DAC)。進而當第一補償信號Vc1大於第一電壓信號VSEN時，比較器21322輸出高位準信號來觸發DAC進行計數，並根據計數值生成對應的第一電流信號，以調節多相電源200的輸出電流Iout；當第一電壓信號VSEN達到第一補償信號Vc1後，比較器21322輸出低位準信號來並觸發DAC暫停計數，並根據此時的計數值生成對應的第一電流信號，保持第一電壓信號VSEN與第一補償信號Vc1的動態平衡。
本實施例中，由於在多相電源200中設置的功率轉換電路的相數N是固定的，進而由此獲得的第一電壓信號VSEN的穩定性相對較高，且在多相電源200達到穩態時有第一補償信號Vc1等於第一電壓信號VSEN，因此能夠減弱甚至避免第一補償信號Vc1在多相電源200的切相控制中的劇烈抖動，有利於提高多相電源200的輸出穩定性。
基於電壓調節子單元21321的工作原理可知，
Vc2=V B =V A +R1 * I DAC ..................................................(2)，
其中，IDAC為電流產生單元21323產生的第一電流信號。
以及在多相電源200達到穩定狀態時，
Figure 112116353-A0101-12-0014-6
其中，R為第一電壓信號生成單元212中採樣電阻的阻值。
聯立上述公式(1)、(2)和(3)，可得：
Figure 112116353-A0101-12-0014-7
Figure 112116353-A0101-12-0014-8
I DAC ...............................................................................................(5)。
可得，第一節點信號VA可用於表徵多相電源的總輸出電流 Iout相對開啟的功率轉換電路的相數act_phace的平均值資訊。Vc2可作為電感電流的峰值基準，在此基礎上進行減去一個固定電壓值得到谷值基準，可以設置固定電壓值與R1*IDAC相互抵消，因此，對於電感電流平均值僅與
Figure 112116353-A0101-12-0015-9
相關，可實現根據實際開啟的相數對電感電流的精確控制。
由此可知，當N相功率轉換電路中的某一相或某幾相功率轉換電路被關閉或因故障不工作時，可使得剩餘的每相功率轉換電路所對應的電流基準信號Vc2能夠被快速調節至與當前實際開啟的功率轉換電路的相數act_phase相對應的數值，從而實現對當前實際開啟的每相功率轉換電路的輸出電流平均值以及多相電源200的總的輸出電流平均值Iout的準確調節，以在系統穩定時確保各相功率轉換電路的輸出電流平均值為需要的電流大小。且在系統進行切相變化的過程中，基於相對穩定的第一電壓信號VSEN對第一補償信號Vc1進行動態調節可減小甚至避免第一補償信號Vc1出現的劇烈抖動，有利於增強多相電源200的切相穩定性。
控制模組214包括N相控制單元2141至214N，該N相控制單元2141至214N與N相功率轉換電路201至20N一一對應，且該控制模組214被配置為根據電流基準信號生成模組213生成的每相功率轉換電路的電流基準信號Vc2獲得對應每相功率轉換電路的控制信號PWM1至PWMN，以控制每相功率轉換電路向負載提供功率輸出。
本實施例中，該電流基準信號Vc2經處理後可被轉換為控制對應相功率轉換電路的電感電流的峰值和/或谷值的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號。
可選地，在本發明一些可能的實施例中，對電流基準信號Vc2的轉換處理由每相控制單元分別進行。也即是說，N相控制單元 2141至214N的每相控制單元均被配置為根據電流基準信號Vc2產生對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，並根據該對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，以及對應相功率轉換電路的電感電流採樣信號獲得控制信號，以觸發實現對對應相功率轉換電路中開關器件(包括開關器件T1和T2)的通斷控制。示例性地，以N相控制單元2141至214N中的第M相控制單元214M為例，該第M相控制單元214M可被配置為根據電流基準信號Vc2產生第M峰值電流基準信號和/或第M谷值電流基準信號，並根據第M峰值電流基準信號和/或第M谷值電流基準信號，以及第M電感電流採樣信號獲得第M控制信號，以觸發實現對第M相功率轉換電路中開關器件的通斷控制。其中，M為1至N中的任一整數，第M電感電流採樣信號表徵第M相功率轉換電路20M的電感電流大小。如此，有利於實現對每相功率轉換電路的精確控制。此外，基於此時的控制模組214的結構及工作原理，還有利於實現對多相電源200中N相功率轉換電路201至20N的均流控制。
在本發明另一些可能的實施例中，控制模組214還包括有電流基準信號處理模組，對電流基準信號Vc2的轉換處理由該電流基準信號處理模組統一進行。也即是說，該電流基準信號處理模組可根據電流基準信號Vc2產生峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號。而N相控制單元2141至214N中的每相控制單元均被配置為根據該電流基準信號處理模組產生的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，以及對應相功率轉換電路的電感電流採樣信號獲得控制信號，以觸發實現對對應相功率轉換電路中開關器件的通斷控制。示例性地，以N相控制單元2141至214N中的第M相控制單元214M為例，該第M相控制單元214M可被配置為根據電流基準信號處理模組產生的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，以及第M電感電流採樣信號獲得第M控制信號，以觸發實現對第M相功率轉換電 路20M中的開關器件的通斷控制。其中，M為1至N中的任一整數，第M電感電流採樣信號表徵第M相功率轉換電路的電感電流大小。
在本實施例中，由於電流基準信號生成模組213所輸出的電流基準信號Vc2是同時輸出至每個控制單元的，因此本發明中僅需設置一個電流基準信號生成模組213即可實現對所有相的功率轉換電路對應的電流基準信號的自我調整調節，電路結構簡單。
進一步地，多相電源200還包括：多個驅動單元和邏輯觸發單元。該多個驅動單元被配置為根據控制電路210中的N相控制單元2141至214N對應生成的控制信號PWM1至PWMN生成驅動信號，並將驅動信號發送至對應相功率轉換電路中的開關器件的控制端。示例性地，該多個驅動單元分別被集成在每相功率轉換電路中，或者該多個驅動單元被集成在控制電路210中，且每個驅動單元分別與一個控制單元相對應。
邏輯觸發單元被配置為按需控制多個控制單元2121-212N和/或多個驅動單元的開啟狀態，進而控制N相功率轉換電路201至20N中每相功率轉換電路的開啟狀態，如此可實現對多相電源200中實際開啟的功率轉換電路的相數的控制。
進一步地，本發明還申請了一種多相電源的控制方法，該控制方法可應用於如圖2至圖3中所示出的多相電源200。具體地，如圖4所示，該控制方法包括執行如下步驟：
在步驟S1中，根據多相電源的輸出回饋信號與預設的基準電壓獲得第一補償信號。其中，該第一補償信號表徵多相電源的輸出回饋信號與預設的基準電壓的差值資訊。
本實施例中，獲得第一補償信號的方法包括：對多相電源的輸出電壓進行採樣獲得第二採樣信號；對第二採樣信號和預設的基準電壓信號進行誤差放大獲得誤差放大信號；對誤差放大信號進行補償，獲得第一補償信號。
在步驟S2中，根據多相電源的輸出總電流和設置的功率轉換電路的相數獲得第一電壓信號。其中，該第一電壓信號表徵多相電源的總電流相對設置的功率轉換電路的相數的平均值資訊。
本發明中，多相電源200中功率轉換電路的設置相數大於等於開啟相數，且多相電源200中功率轉換電路的設置相數小於等於N。且在一些優選實施例中，可設置多相電源200中功率轉換電路的設置相數等於N。
獲得第一電壓信號的方法包括：回應於對N相功率轉換電路實際輸出的總電流進行採樣後除以N而獲得；或者，回應於對多相電源中設置相數的功率轉換電路的輸出電流進行濾波而獲得。
在步驟S3中，根據第一比例係數和第一電壓信號對第一補償信號進行調節，以使得穩定狀態下第一補償信號與第一電壓信號一致，並據此獲得電流基準信號。其中，該第一比例係數表徵多相電源中設置的功率轉換電路的相數與開啟的功率轉換電路的相數的比例資訊。
本實施例中，步驟S3進一步包括：根據第一比例係數對第一補償信號進行電壓轉換，獲得第一節點信號；根據第一補償信號和第一電壓信號獲得電壓調節信號；對電壓調節信號與第一節點信號進行疊加以生成電流基準信號。具體地，在第一補償信號大於第一電壓信號的情況下，電壓調節信號增大；在第一補償信號小於第一電壓信號的情況下，電壓調節信號減小。通過動態調節，以實現穩定狀態下第一補償信號Vc1與第一電壓信號VSEN的動態平衡。其中，第一節點信號表徵多相電源的總電流相對開啟的功率轉換電路的相數的平均值資訊。
在步驟S4中，根據電流基準信號獲得對應每相功率轉換電路的控制信號，以控制每相功率轉換電路向負載提供功率輸出。
本實施例中，步驟S4進一步包括：根據電流基準信號產生 對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號；根據對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，以及電感電流獲得控制信號。
具體實施時，以上描述的多相電源的控制方法中的各個步驟的具體實施可參見前述的多相電源200的各實施例，在此不再贅述。
最後應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
213:電流基準信號生成模組
2131:電壓轉換單元
21311:第一電壓轉換單元
21312:第二電壓轉換單元
21313:第一運算放大器
21314:第二電阻分壓單元
2132:電壓調節單元
21321:電壓調節子單元
21322:比較器
21323:電流產生單元
A,B:節點
R1:第一電阻
R2:第二電阻
R3:第三電阻
Vc1:第一補償信號
Vc2:電流基準信號
VCC:電壓
VSEN:第一電壓信號

Claims (20)

  1. 一種多相電源的控制電路，所述多相電源包括N相功率轉換電路，N為多相電源設置的相數，且N為大於等於1的整數，其中，所述控制電路包括：
    電流基準信號生成模組，被配置為根據第一比例係數和第一電壓信號對第一補償信號進行調節，以使得穩定狀態下所述第一補償信號與第一電壓信號一致，並據此獲得電流基準信號；
    控制模組，被配置為根據所述電流基準信號獲得對應每相功率轉換電路的控制信號，以控制每相功率轉換電路向負載提供功率輸出，
    其中，所述第一補償信號表徵所述多相電源的輸出回饋信號與預設的基準電壓的差值資訊，所述第一比例係數表徵所述多相電源中設置的功率轉換電路的相數和開啟的功率轉換電路的相數的比例資訊，所述第一電壓信號表徵所述多相電源的總電流相對設置的功率轉換電路的相數的平均值資訊。
  2. 如請求項1所述的控制電路，其中，所述第一電壓信號響應於對所述N相功率轉換電路實際輸出的總電流進行採樣後除以N而獲得；
    或者回應於對所述多相電源中設置相數的功率轉換電路的輸出電流進行濾波而獲得。
  3. 如請求項1所述的控制電路，其中，所述多相電源中設置的功率轉換電路的相數大於等於開啟的功率轉換電路的相數。
  4. 如請求項1所述的控制電路，其中，所述電流基準信號生成模組包括：
    電壓轉換單元，接收所述第一補償信號，所述電壓轉換單元被配置為根據所述第一比例係數對所述第一補償信號進行電壓轉換，獲得第一節點信號；
    電壓調節單元，與所述電壓轉換單元的輸出端連接，所述電壓調節單元被配置為根據所述第一補償信號和所述第一電壓信號獲得電壓調節信號，
    其中，所述電流基準信號基於所述電壓調節信號與所述第一節點信號的疊加獲得。
  5. 如請求項4所述的控制電路，其中，所述第一節點信號表徵所述多相電源的總電流相對開啟的功率轉換電路的相數的平均值資訊。
  6. 如請求項4所述的控制電路，其中，
    在所述第一補償信號大於所述第一電壓信號的情況下，所述電壓調節信號增大；
    在所述第一補償信號小於所述第一電壓信號的情況下，所述電壓調節信號減小。
  7. 如請求項4所述的控制電路，其中，所述電壓轉換單元包括：
    第一電壓轉換單元，被配置為根據開啟的功率轉換電路的相數對所述第一補償信號進行電壓轉換，獲得第二電壓信號；
    第二電壓轉換單元，與所述第一電壓轉換單元連接，所述第二電壓轉換單元被配置為根據設置的功率轉換電路的相數對所述第二電壓信號進行電壓轉換，獲得所述第一節點信號。
  8. 如請求項4所述的控制電路，其中，所述電壓調節單元包括：
    比較器，第一輸入端接收所述第一補償信號，第二輸入端接收所述第一電壓信號，輸出端輸出調節信號；
    電壓調節子單元，接收所述調節信號，所述電壓調節子單元被配置為根據所述調節信號獲得所述電壓調節信號。
  9. 如請求項7所述的控制電路，其中，所述第二電壓轉換 單元包括：第一運算放大器、第二電阻和第三電阻，
    所述第二電阻和所述第三電阻依次串聯於所述第一運算放大器的輸出端與參考地之間；
    所述第一運算放大器的第一輸入端接收所述第二電壓信號，所述第一運算放大器的第二輸入端與所述第二電阻和所述第三電阻的中間連接節點連接，所述第一運算放大器的輸出端輸出所述第一節點信號，
    其中，所述第二電阻和所述第三電阻對所述第一節點信號的分壓比值等於設置的功率轉換電路的相數的倒數。
  10. 如請求項8所述的控制電路，其中，所述電壓調節子單元包括：
    電流產生單元，被配置為根據所述調節信號產生第一電流信號；
    第一電阻，第一端與所述電流產生單元連接，第二端與所述電壓轉換單元的輸出端連接，所述第一電阻被配置為接收所述第一電流信號以於其兩端獲得所述電壓調節信號，
    其中，所述電壓調節子單元於所述第一電阻的第一端處輸出所述電流基準信號。
  11. 如請求項1所述的控制電路，其中，所述控制模組包括：
    N相控制單元，與所述N相功率轉換電路一一對應，所述N相控制單元中的每相控制單元均被配置為根據所述電流基準信號產生對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，並根據該對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，以及對應相功率轉換電路的電感電流採樣信號獲得控制信號，以觸發實現對對應相功率轉換電路中開關器件的通斷控制。
  12. 如請求項1所述的控制電路，其中，所述控制模組包 括：
    電流基準信號處理單元，根據所述電流基準信號產生峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號；
    N相控制單元，與所述N相功率轉換電路一一對應，所述N相控制單元中的每相控制單元均被配置為根據所述峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，以及對應相功率轉換電路的電感電流採樣信號獲得控制信號，以觸發實現對對應相功率轉換電路中開關器件的通斷控制。
  13. 一種多相電源，其特徵在於，包括：
    N相並聯耦接的功率轉換電路，以及如請求項1至12中任一項所述的控制電路，N為多相電源設置的相數，且N為大於等於1的整數。
  14. 一種多相電源的控制方法，所述多相電源包括N相功率轉換電路，N為多相電源設置的相數，且N為大於等於1的整數，其中，所述控制方法包括：
    根據所述多相電源的輸出回饋信號與預設的基準電壓獲得第一補償信號；
    根據所述多相電源的輸出總電流和設置的功率轉換電路的相數獲得第一電壓信號；
    根據第一比例係數和所述第一電壓信號對所述第一補償信號進行調節，以使得穩定狀態下所述第一補償信號與第一電壓信號一致，並據此獲得電流基準信號；
    根據所述電流基準信號獲得對應每相功率轉換電路的控制信號，以控制每相功率轉換電路向負載提供功率輸出，
    其中，所述第一比例係數表徵所述多相電源中設置的功率轉換電路的相數和開啟的功率轉換電路的相數的比例資訊。
  15. 如請求項14所述的控制方法，其中，所述第一電壓信 號表徵所述多相電源的總電流相對設置的功率轉換電路的相數的平均值資訊。
  16. 如請求項14所述的控制方法，其中，獲得第一電壓信號的方法包括：
    回應於對所述N相功率轉換電路實際輸出的總電流進行採樣後除以N而獲得；
    或者回應於對所述多相電源中設置相數的功率轉換電路的輸出電流進行濾波而獲得。
  17. 如請求項14所述的控制方法，其中，根據第一比例係數和所述第一電壓信號對所述第一補償信號進行調節包括：
    根據所述第一比例係數對所述第一補償信號進行電壓轉換，獲得第一節點信號；
    根據所述第一補償信號和所述第一電壓信號獲得電壓調節信號；
    對所述電壓調節信號與所述第一節點信號進行疊加以生成所述電流基準信號。
  18. 如請求項17所述的控制方法，其中，所述第一節點信號表徵所述多相電源的總電流相對開啟的功率轉換電路的相數的平均值資訊。
  19. 如請求項17述的控制方法，其中，根據所述第一補償信號和所述第一電壓信號獲得電壓調節信號具體包括：
    當所述第一補償信號大於所述第一電壓信號，所述電壓調節信號增大，
    當所述第一補償信號小於所述第一電壓信號，所述電壓調節信號減小。
  20. 如請求項13所述的控制方法，其中，根據所述電流基準信號獲得對應每相功率轉換電路的控制信號包括：
    根據所述電流基準信號產生對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號；
    根據對應相功率轉換電路的峰值電流基準信號和/或谷值電流基準信號，以及電感電流獲得所述控制信號。
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