TWI450478B

TWI450478B - 電流平衡器

Info

Publication number: TWI450478B
Application number: TW099129127A
Authority: TW
Inventors: Hua Chiang Huang; Chih Lien Chang; Han Pang Wang
Original assignee: Upi Semiconductor Corp
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2014-08-21
Also published as: TW201210179A; US8350545B2; US20120049813A1

Description

電流平衡器

本發明是有關於一種電流平衡器，且特別是有關於一種多相位電源轉換裝置的電流平衡器。

多相位電源轉換裝置是由多個切換式轉換單元並聯而成的，其中每一切換式轉換單元可視為一個通道或是單一相位。此外，多相位電源轉換裝置具有以下的優勢：

(一)、可藉由多個小輸出功率單元的並聯，來提供較大的瞬間電流；(二)、當部分的切換式轉換單元故障時，多相位電源轉換裝置依舊可持續作動，進而提高系統的可靠度；(三)、可選擇耐壓與耐流較小的元件來組成切換式轉換單元，以降低系統的硬體成本。據此，多相位電源轉換裝置廣泛地在各種系統電源中。

在實際操作上，為了達到熱平衡，每一切換式轉換單元所產生的通道電流必須相等。然而，由於各個切換式轉換單元所使用之元件的特性不盡相同，因此切換式轉換單元所產生的通道電流往往無法取得平衡。為了解決上述問題，現有的多相位電源轉換裝置往往必須透過電流平衡器，來平衡各個切換式轉換單元所產生的通道電流，進而提高電源轉換器的轉換效率。

換言之，電流平衡器是當今多相位電源轉換裝置在設計上不可缺少的一環。

本發明提供一種電流平衡器，利用多個脈波控制單元來控制多相位電源轉換裝置中的多個切換式轉換單元，以致使切換式轉換單元所產生的通道電流達到平衡。

本發明提供一種電流平衡器，利用單一脈波控制單元來控制多相位電源轉換裝置中的多個切換式轉換單元，以提升多相位電源轉換裝置的轉換效率。

本發明提出一種電流平衡器，適用於多相位電源轉換裝置，其中多相位電源轉換裝置包括N個切換式轉換單元，N為大於或等於2的整數，且電流平衡器包括誤差偵測單元以及N個脈波控制單元。在此，誤差偵測單元用以偵測這些切換式轉換單元所產生的N個通道電流，並對這些通道電流進行運算，以產生N個誤差電流。這些脈波控制單元依據固定脈波調變訊號與這些誤差電流而據以產生N個脈波調變訊號，以控制這些切換式轉換單元，其中i為整數且1≦i≦N，且第i個脈波控制單元包括電流電壓轉換電路、充放電控制電路、電容、以及比較器。

更進一步來看，電流電壓轉換電路依據第i個誤差電流產生誤差電壓。充放電控制電路依據固定脈波調變訊號提供一充電路徑或是一放電路徑。電容的第一端接收誤差電壓，且電容的第二端電性連接充放電控制電路。藉此，電容將可透過充電路徑與放電路徑進行充電與放電。比較器的正輸入端接收參考電壓，比較器的負輸入端電性連接電容的第二端，且比較器的輸出端產生第i個脈波調變訊號。

本發明更提出一種電流平衡器，適用於多相位電源轉換裝置，其中多相位電源轉換裝置包括N個切換式轉換單元，N為大於或等於2的整數。此外，所述電流平衡器包括誤差偵測單元、多工器、脈波控制單元、以及解多工器。誤差偵測單元用以偵測這些切換式轉換單元所產生的N個通道電流，並對這些通道電流進行運算，以產生N個誤差電流。再者，多工器接收這些誤差電流，並逐一輸出這些誤差電流，以作為一特定誤差電流。脈波控制單元依據固定脈波調變訊號與特定誤差電流而據以產生脈波調變訊號。解多工器接收脈波調變訊號，並配合多工器的作動將脈波調變訊號傳送至這些切換式轉換單元之其中之一。

此外，就脈波控制單元的細部架構來看，其包括電流電壓轉換電路、充放電控制電路、電容、以及比較器。其中，電流電壓轉換電路依據特定誤差電流產生誤差電壓。充放電控制電路依據固定脈波調變訊號提供一充電路徑或是一放電路徑。電容的第一端接收誤差電壓，且電容的第二端電性連接充放電控制電路。藉此，電容將可透過充電路徑與放電路徑進行充電與放電。此外，比較器的正輸入端接收參考電壓，比較器的負輸入端電性連接電容的第二端。藉此，隨著電容的充電與放電，比較器的輸出端將可產生脈波調變訊號，且脈波調變訊號將隨著特定誤差電流產生相應的變化。

基於上述，本發明之脈波控制單元是利用電流電壓轉換電路，來致使其內部的電容進行週期性的充放電，以在通道電流平衡時產生固定的脈波調變訊號。此外，當切換式轉換單元所產生的通道電流不平衡時，脈波控制單元將利用電流電壓轉換電路調整電容所接收之誤差電壓，進而致使脈波調變訊號產生相應的變動。藉此，本發明之電流平衡器將可維持通道電流的平衡，進而提升多相位電源轉換器的轉換效率。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為依據本發明之一實施例之多相位電源轉換裝置的架構示意圖。參照圖1，多相位電源轉換裝置100包括N個切換式轉換單元110_1~110_N以及電流平衡器120，N為大於或等於2的整數。其中，切換式轉換單元110_1~110_N相互並聯。此外，在N個脈波調變訊號S₁₁ ~S_1N 的控制下，切換式轉換單元110_1~110_N將輸入電壓VIN₁ 轉換成輸出電壓VOUT₁ 。

另一方面，電流平衡器120與切換式轉換單元110_1~110_N形成回授迴路，以藉由回授機制來控制脈波調變訊號S₁₁ ~S_1N 。藉此，切換式轉換單元110_1~110_N所產生的N個通道電流IL₁₁ ~IL_1N 將可以達到平衡，進而提升多相位電源轉換裝置100的轉換效率。為了致使本領域具有通常知識者能更加了解本發明，以下將進一步地說明電流平衡器120的架構與操作。

電流平衡器120包括誤差偵測單元121以及N個脈波控制單元122_1~122_N。其中，誤差偵測單元121用以偵測N個通道電流IL₁₁ ~IL_1N ，並會對通道電流IL₁₁ ~IL_1N 進行運算，以產生N個誤差電流IB₁₁ ~IB_1N 。

舉例來說，圖2為依據本發明之一實施例之誤差偵測單元的方塊圖。參照圖2，誤差偵測單元121包括N個加法器210_1~210_N、N個除法器220_1~220_N、以及N個減法器230_1~230_N。其中，加法器210_1、除法器220_1與減法器230_1是以通道電流IL₁₁ 為基準來形成一計算路徑，以產生誤差電流IB₁₁ 。在此，加法器210_1會針對除通道電流IL₁₁ 以外的通道電流IL₁₂ ~IL_1N 進行累加，以產生加總電流IS₁₁ 。除法器220_1會將加總電流IS₁₁ 除以(N-1)，並據以產生平均電流IA₁₁ 。減法器230_1會將通道電流IL₁₁ 減去平均電流IA₁₁ ，並據以產生誤差電流IB₁₁ 。換言之，誤差電流IB₁₁ 是根據以下等式(1)計算而成的：

相似地，加法器210_2、除法器220_2與減法器230_2是以通道電流IL₁₂ 為基準來形成一計算路徑，以產生誤差電流IB₁₂ 。在此，加法器210_2會針對除通道電流IL₁₂ 以外的通道電流IL₁₁ 、IL₁₃ ~IL_1N 進行累加，以產生加總電流IS₁₂ 。除法器220_2會將加總電流IS₁₂ 除以(N-1)，並據以產生平均電流IA₁₂ 。減法器230_2會將通道電流IL₁₂ 減去平均電流IA₁₂ ，並據以產生誤差電流IB₁₂ 。換言之，誤差電流IB₁₂ 是根據以下等式(2)計算而成的：

以此類推，其餘加法器210_3~210_N、除法器220_3~220_N、以及減法器230_3~230_N的動作。據此，當通道電流IL₁₁ ~IL_1N 不平衡時，誤差偵測單元121將會產生不為零的誤差電流IB₁₁ ~IB_1N 。相對地，當通道電流IL₁₁ ~IL_1N 平衡時，誤差電流IB₁₁ ~IB_1N 將趨近於零。

再者，圖3為依據本發明之另一實施例之誤差偵測單元的方塊圖。參照圖3，誤差偵測單元121包括N個加法器310_1~310_N、N個乘法器320_1~320_N、以及N個減法器330_1~330_N。其中，加法器310_1、乘法器320_1與減法器330_1是以通道電流IL₁₁ 為基準來形成一計算路徑，以產生誤差電流IB₁₁ 。在此，加法器310_1會針對除通道電流IL₁₁ 以外的通道電流IL₁₂ ~IL_1N 進行累加，以產生加總電流IS₁₁ 。乘法器320_1會將加通道電流IL₁₁ 乘以(N-1)，並據以產生倍增電流IM₁₁ 。減法器330_1會將倍增電流IM₁₁ 減去加總電流IS₁₁ ，並據以產生誤差電流IB₁₁ 。換言之，誤差電流IB₁₁ 是根據以下等式(3)計算而成的：

IB₁₁ =(N－1)×IL₁₁ -(IL₁₂ +IL₁₃ +...+IL_1N )　(3)

相似地，加法器310_2、乘法器320_2與減法器330_2是以通道電流IL₁₂ 為基準來形成一計算路徑，以產生誤差電流IB₁₂ 。在此，加法器310_2會針對除通道電流IL₁₂ 以外的通道電流IL₁₁ 、IL₁₃ ~IL_1N 進行累加，以產生加總電流IS₁₂ 。乘法器320_2會將通道電流IL₁₂ 乘以(N-1)，並據以產生倍增電流IM₁₂ 。減法器330_2會將倍增電流IM₁₂ 減去加總電流IS₁₂ ，並據以產生誤差電流IB₁₂ 。換言之，誤差電流IB₁₂ 是根據以下等式(4)計算而成的：

IB₁₂ =(N－1)×IL₁₂ -(IL₁₁ +IL₁₃ +...+IL_1N )　(4)

以此類推，其餘加法器310_3~310_N、乘法器320_3~320_N、以及減法器330_3~330_N的作動。據此，與圖2實施例相似地，當通道電流IL₁₁ ~IL_1N 不平衡時，誤差偵測單元121將會產生不為零的誤差電流IB₁₁ ~IB_1N 。此外，當通道電流IL₁₁ ~IL_1N 平衡時，誤差電流IB₁₁ ~IB_1N 將趨近於零。

請繼續參照圖1。誤差電流IB₁₁ ~IB_1N 將回授至脈波控制單元122_1~122_N。在此，所述的N個脈波控制單元122_1~122_N的電路架構皆相同。以脈波控制單元122_1為例來看，其包括充放電控制電路130、電流電壓轉換電路140、電容C1以及比較器150。其中，充放電控制電路130會依據固定脈波調變訊號PWM₁ 提供一充電路徑P₁₁ 或是一放電路徑P₁₂ 。電流電壓轉換電路140會依據誤差電流IB₁₁ 產生一誤差電壓V₁₁ 。

再者，電容C1的第一端用以接收誤差電壓V₁₁ ，且電容C1的第二端電性連接至充放電控制電路130。此外，比較器150的正輸入端用以接收參考電壓VR₁ ，且比較器150的負輸入端電性連接至電容C1的第二端。藉此，在固定脈波調變訊號PWM₁ 的控制下，電容C1將可透過充電路徑P₁₁ 與放電路徑P₁₂ 進行週期性地充電與放電。

當電容C1持續放電並致使節點電壓V₁₂ 小於參考電壓VR₁ 時，比較器150將輸出高準位。再者，當電容C1持續充電並致使節點電壓V₁₂ 大於參考電壓VR₁ 時，比較器150將輸出低準位。據此，隨著電容C1的充放電，比較器150將可產生脈波調變訊號S₁₁ 。值得注意的是，隨著誤差電壓V₁₁ 的變動，電容C1充電或是放電至參考電壓VR₁ 的時間將產生相應地變動，進而導致比較器150所產生的脈波調變訊號S₁₁ 產生變動。

換言之，當通道電流IL₁₁ ~IL_1N 平衡時，電流電壓轉換電路140將不會更動誤差電壓V₁₁ 的準位。此時，電容C1充電或是放電至參考電壓VR₁ 的時間將不會產生變動，因此比較器150將產生具有固定工作週期(duty cycle)的脈波調變訊號S₁₁ 。相對地，當通道電流IL₁₁ ~IL_1N 不平衡時，電流電壓轉換電路140將對應地調整誤差電壓V₁₁ 的準位，進而改變電容C1充電與放電至參考電壓VR₁ 的時間。因此，此時比較器150所產生之脈波調變訊號S₁₁ 將產生變動，例如：脈波調變訊號S₁₁ 的工作週期。

更進一步來看，充放電控制電路130包括電流源131、電阻R11、以及開關SW1。其中，電流源131的第一端接收一電源電壓。電阻R11的第一端電性連接一接地端。此外，開關SW1的第一端電性連接電流源131的第二端，開關SW1的第二端電性連接電阻R11的第二端，開關SW1的第三端電性連接電容C1的第二端。

在操作上，開關SW1依據固定脈波調變訊號PWM₁ 將其第三端導通至其第一端或是第二端。藉此，當開關SW1的第三端與第一端電性連接時，充放電控制電路130將可提供充電路徑P₁₁ ，進而致使電流源131對電容C1進行充電。其中，電流源131相關於輸入電壓VIN₁ 。再者，當開關SW1的第三端與第二端電性連接時，充放電控制電路130將可提供放電路徑P₁₂ ，進而致使電容C1透過電阻R11放電至接地端。

再者，電流電壓轉換電路140包括放大器141以及電阻R12。其中，放大器141的正輸入端接收誤差電流IB₁₁ ，且放大器141的負輸入端與輸出端電性相連。電阻R12的第一端電性連接放大器141的正輸入端，且電阻R12的第二端電性連接一接地端。在操作上，流經電阻R12的誤差電流IB₁₁ 將於放大器141的正輸入端產生一電壓差。此外，放大器141的連接架構將形成一緩衝器，故可將此電壓差透過其輸出端輸出，進而產生誤差電壓V11。

圖1列舉了脈波控制單元的細部架構，但本發明不以此為限。舉例來說，圖4為依據本發明之另一實施例之脈波控制單元的電路圖。在此，以脈波控制單元122_1為例來看，其包括充放電控制電路430、電流電壓轉換電路440、電容C4以及比較器450。與圖1所列舉之脈波控制單元相似的，充放電控制電路430會依據固定脈波調變訊號PWM₁ 提供一充電路徑P₄₁ 或是一放電路徑P₄₂ ，以致使電容C4進行充電或是放電。此外，隨著電容C4的充放電，比較器450將可參照參考電壓VR₄ 來切換其輸出訊號的準位，進而產生脈波調變訊號S₁₁ 。再者，電流電壓轉換電路440會依據誤差電流IB₁₁ 調整電容C4之第一端所接收到的誤差電壓V₄₁ 。藉此，當通道電流IL₁₁ ~IL_1N 不平衡時，脈波調變訊號S₁₁ 將產生相對應地變動。

另一方面，圖4與圖1實施例所列舉之脈波控制單元的不同之處在於，圖4之充放電控制電路430的細部架構與圖1所列舉之充放電控制電路130有所不同。參照圖4，充放電控制電路430包括電流源431以及開關SW4。其中，電流源431的第一端電性連接至接地端。開關SW4的第一端電性連接電源電壓VC4，開關SW4的第二端電性連接電流源431的第二端，開關SW4的第三端電性連接C4電容的第二端。

在操作上，開關SW4依據固定脈波調變訊號PWM₁ 將其第三端導通至其第一端或是第二端。藉此，當開關SW4的第三端與第一端電性連接時，充放電控制電路430將可提供充電路徑P₄₁ ，進而對電容C4進行充電。再者，當開關SW4的第三端與第二端電性連接時，充放電控制電路430將可提供放電路徑P₄₂ ，進而致使電容C4透過電流源431放電至接地端。其中，電流源431相關於輸入電壓VIN₁ 。再者，電流電壓轉換電路440包括放大器441以及電阻R4。其中，電流電壓轉換電路440的細部架構，與圖1所列舉之電流電壓轉換電路140相似，故在此不予贅述。

圖5為依據本發明之一實施例之多相位電源轉換裝置的架構示意圖。參照圖5，多相位電源轉換裝置500包括N個切換式轉換單元510_1~510_N以及電流平衡器520，N為大於或等於2的整數。其中，切換式轉換單元510_1~510_N相互並聯，並在N個脈波調變訊號S₅₁ ~S_5N 的控制下，將輸入電壓VIN₅ 轉換成輸出電壓VOUT₅ 。

電流平衡器520與切換式轉換單元510_1~510_N形成回授迴路，並藉由回授機制來控制脈波調變訊號S₅₁ ~S_5N 。藉此，切換式轉換單元510_1~510_N所產生的N個通道電流IL₅₁ ~IL_5N 將可以達到平衡，進而提升多相位電源轉換裝置500的轉換效率。為了致使本領域具有通常知識者能更加了解本發明，以下將進一步地說明電流平衡器520的架構與操作。

電流平衡器520包括誤差偵測單元521、多工器522、脈波控制單元523、以及解多工器524。其中，誤差偵測單元521用以偵測N個通道電流IL₅₁ ~IL_5N ，並會對通道電流IL₅₁ ~IL_5N 進行運算，以產生N個誤差電流IB₅₁ ~IB_5N 。此外，圖5實施例所列舉之誤差偵測單元521，與圖1實施例所列舉之誤差偵測單元121相似。

在此，當通道電流IL₅₁ ~IL_5N 不平衡時，誤差偵測單元521將會產生不為零的誤差電流IB₅₁ ~IB_5N 。相對地，當通道電流IL₅₁ ~IL_5N 平衡時，誤差電流IB₅₁ ~IB_5N 將趨近於零。此外，誤差偵測單元521的細部架構，可參照圖2實施例以加法器、除法器與減法器來加以實現，或是參照圖3實施例以加法器、乘法器與減法器來加以實現。因此，關於誤差偵測單元521的細部架構與操作在此將不予贅述。

請繼續參照圖5，多工器522會接收誤差電流IB₅₁ ~IB_5N 。此外，多工器522會逐一輸出誤差電流IB₅₁ ~IB_5N ，以致使後端的電路針對每一誤差電流IB₅₁ ~IB_5N 進行處理。再者，多工器522所輸出的誤差電流將被視為特定誤差電流IB_X ，且特定誤差電流IB_X 將被傳送至脈波控制單元523。藉此，脈波控制單元523將依據固定脈波調變訊號PWM₅ 與特定誤差電流IB_X 而據以產生一脈波調變訊號S_X 。

另一方面，解多工器524會接收脈波調變訊號S_X ，並配合多工器522的作動將脈波調變訊號S_X 傳送至切換式轉換單元510_1~510_N的其中之一。舉例來說，當多工器522選取誤差電流IB₅₁ 作為輸出時，也就是誤差電流IB₅₁ 被視為特定誤差電流IB_X 時，解多工器524會相應地將脈波調變訊號S_X 傳送至切換式轉換單元510_1。藉此，脈波調變訊號S_X 將被視為用以控制切換式轉換單元510_1的脈波調變訊號S₅₁ ，進而導致通道電流IL₅₁ 產生相應地變動。

換言之，圖5與圖1實施例的主要不同之處在於，圖5實施例是利用多工器522與解多工器524，來致使脈波控制單元523可以依序對切換式轉換單元510_1~510_N進行控制。而圖1實施例則是利用多個脈波控制單元122_1~122_N，來對多個切換式轉換單元110_1~110_N進行一對一的控制。其中，圖5之脈波控制單元523的細部架構，與圖1所列舉之脈波控制單元122_1~122_N是相似的。

舉例來說，脈波控制單元523包括充放電控制電路530、電流電壓轉換電路540、電容C5以及比較器550。其中，充放電控制電路530會依據固定脈波調變訊號PWM₅ 提供一充電路徑P₅₁ 或是一放電路徑P₅₂ 。電流電壓轉換電路540會依據特定誤差電流IB_X 產生一誤差電壓V₅₁ 。再者，電容C5的兩端分別電性連接充放電控制電路530與電流電壓轉換電路540。比較器550則針對參考電壓VR₅ 與電容C5之第二端所產生的節點電壓V₅₂ 進行比較。

藉此，在固定脈波調變訊號PWM₅ 的控制下，電容C5將可透過充電路徑P₅₁ 與放電路徑P₅₂ 進行週期性地充電與放電，進而致使節點電壓V₅₂ 產生變動。相對地，隨著節點電壓V₅₂ 之準位的改變，比較器450將可產生脈波調變訊號S_X 。舉例來說，當節點電壓V₅₂ 小於參考電壓VR₅ 時，比較器550將輸出具有高準位的脈波調變訊號S_X 。反之，當節點電壓V₅₂ 大於參考電壓VR₅ 時，比較器550將輸出具有低準位的脈波調變訊號S_X 。

值得注意的是，當通道電流IL₅₁ ~IL_5N 平衡時，也就是特定誤差電流IB_X 趨近於零時，電流電壓轉換電路540將不會更動誤差電壓V₅₁ 的準位。此時，電容C5充電與放電至參考電壓VR₅ 的時間將不會產生變動，因此比較器550將產生具有固定工作週期的脈波調變訊號S_X 。相對地，當通道電流IL₅₁ ~IL_5N 不平衡時，也就是特定誤差電流IB_X 不為零時，電流電壓轉換電路540將對應地調整誤差電壓V₅₁ 的準位。此時，電容C5充電與放電至參考電壓VR₅ 的時間將產生相應地變動，進而導致比較器550所產生之脈波調變訊號S_X 產生變動。

再者，充放電控制電路530包括電流源531、電阻R51、以及開關SW5，而電流電壓轉換電路540則包括放大器541以及電阻R52。其中，充放電控制電路530與電流電壓轉換電路540的細部架構，與圖1所列舉之充放電控制電路130與電流電壓轉換電路140相似。因此，關於充放電控制電路530與電流電壓轉換電路540的細部動作，在此不予贅述。此外，充放電控制電路530的細部架構可參照圖4實施例來加以實現。

綜上所述，本發明是利用脈波控制單元來控制切換式轉換單元所需的脈波調變訊號。其中，脈波控制單元利用電流電壓轉換電路致使其內部的電容進行週期性的充放電，以在通道電流平衡時產生固定的脈波調變訊號。此外，當切換式轉換單元所產生的通道電流不平衡時，脈波控制單元將利用電流電壓轉換電路調整電容所接收之誤差電壓，進而致使脈波調變訊號產生相應的變動。藉此，本發明之電流平衡器將可維持通道電流的平衡，進而提升多相位電源轉換器的轉換效率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、500．．．多相位電源轉換裝置

110_1~110_N、510_1~510_N．．．切換式轉換單元

120、520．．．電流平衡器

121、521．．．誤差偵測單元

122_1~122_N、523．．．脈波控制單元

130、430、530．．．充放電控制電路

140、440、540．．．電流電壓轉換電路

150、450、550．．．比較器

C1、C4、C5．．．電容

131、431、531．．．電流源

R11、R12、R4、R51、R52．．．電阻

SW1、SW4、SW5．．．開關

VC4．．．電源電壓

141、441、541．．．放大器

VIN₁ 、VIN₅ ．．．輸入電壓

VOUT₁ 、VOUT₅ ．．．輸出電壓

IL₁₁ ~IL_1N 、IL₅₁ ~IL_5N ．．．通道電流

IB₁₁ ~IB_1N 、IB₅₁ ~IB_5N ．．．誤差電流

IB_X ．．．特定誤差電流

PWM₁ 、PWM₅ ．．．固定脈波調變訊號

S₁₁ ~S_1N 、S₅₁ ~S_5N 、S_X ．．．脈波調變訊號

P₁₁ 、P₄₁ 、P₅₁ ．．．充電路徑

P₁₂ 、P₄₂ 、P₅₂ ．．．放電路徑

V₁₁ 、V₄₁ 、V₅₁ ．．．誤差電壓

V₁₂ 、V₅₂ ．．．節點電壓

VR₁ 、VR₄ 、VR₅ ．．．參考電壓

210_1~210_N、310_1~310_N．．．加法器

220_1~220_N．．．除法器

230_1~230_N、330_1~330_N．．．減法器

IS₁₁ ~IS_1N ．．．加總電流

IA₁₁ ~IA_1N ．．．平均電流

320_1~320_N．．．乘法器

IM₁₁ ~IM_1N ．．．倍增電流

522．．．多工器

524．．．解多工器

圖1為依據本發明之一實施例之多相位電源轉換裝置的架構示意圖。

圖2為依據本發明之一實施例之誤差偵測單元的方塊圖。

圖3為依據本發明之另一實施例之誤差偵測單元的方塊圖。

圖4為依據本發明之另一實施例之脈波控制單元的電路圖。

圖5為依據本發明之一實施例之多相位電源轉換裝置的架構示意圖。

100．．．多相位電源轉換裝置

110_1~110_N．．．切換式轉換單元

120．．．電流平衡器

121．．．誤差偵測單元

122_1~122_N．．．脈波控制單元

130．．．充放電控制電路

140．．．電流電壓轉換電路

150．．．比較器

C1．．．電容

131．．．電流源

R11、R12．．．電阻

SW1．．．開關

141．．．放大器

VIN₁ ．．．輸入電壓

VOUT₁ ．．．輸出電壓

IL₁₁ ~IL_1N ．．．通道電流

IB₁₁ ~IB_1N ．．．誤差電流

PWM₁ ．．．固定脈波調變訊號

S₁₁ ~S_1N ．．．脈波調變訊號

P₁₁ ．．．充電路徑

P₁₂ ．．．放電路徑

V₁₁ ．．．誤差電壓

V₁₂ ．．．節點電壓

VR₁ ．．．參考電壓

Claims

一種電流平衡器，適用於一多相位電源轉換裝置，其中該多相位電源轉換裝置包括N個切換式轉換單元，N為大於或等於2的整數，且該電流平衡器包括：一誤差偵測單元，偵測該些切換式轉換單元所產生的N個通道電流，並對該些通道電流進行運算，以產生N個誤差電流；以及N個脈波控制單元，依據一固定脈波調變訊號與該些誤差電流而據以產生N個脈波調變訊號，以控制該些切換式轉換單元，其中i為整數且1≦i≦N，且第i個脈波控制單元包括：一電流電壓轉換電路，依據第i個誤差電流產生一誤差電壓；一充放電控制電路，依據該固定脈波調變訊號提供一充電路徑或是一放電路徑；一電容，其第一端接收該誤差電壓，且該電容的第二端電性連接該充放電控制電路，以透過該充電路徑與該放電路徑進行充電與放電；以及一比較器，其正輸入端接收一參考電壓，該比較器的負輸入端電性連接該電容的第二端，且該比較器的輸出端產生第i個脈波調變訊號。
如申請專利範圍第1項所述之電流平衡器，其中該電流電壓轉換電路包括：一放大器，其正輸入端接收第i個誤差電流，該放大器的負輸入端與輸出端電性相連，且該放大器的輸出端產生該誤差電壓；以及一第一電阻，其第一端電性連接該放大器的正輸入端，且該第一電阻的第二端電性連接一接地端。
如申請專利範圍第1項所述之電流平衡器，其中該充放電控制電路包括：一第一電流源，其第一端接收一電源電壓；一第二電阻，其第一端電性連接一接地端；以及一第一開關，其第一端電性連接該第一電流源的第二端，該第一開關的第二端電性連接該第二電阻的第二端，該第一開關的第三端電性連接該電容的第二端，其中該第一開關依據該固定脈波調變訊號將其第三端導通至其第一端或是第二端。
如申請專利範圍第1項所述之電流平衡器，其中該充放電控制電路包括：一第二電流源，其第一端電性連接一接地端；以及一第二開關，其第一端電性連接一電源電壓，該第二開關的第二端電性連接該第二電流源的第二端，該第二開關的第三端電性連接該電容的第二端，其中該第二開關依據該固定脈波調變訊號將其第三端導通至其第一端或是第二端。
如申請專利範圍第1項所述之電流平衡器，其中該誤差偵測單元包括：N個加法器，產生N個加總電流，其中第i個加法器針對除第i個通道電流以外的通道電流進行累加，以產生第i個加總電流；N個除法器，產生N個平均電流，第i個除法器將第i個加總電流除以(N-1)，並產生第i個平均電流；以及N個減法器，其中第i個減法器將第i個通道電流減去第i個平均電流，並據以產生第i個誤差電流。
如申請專利範圍第1項所述之電流平衡器，其中該誤差偵測單元包括：N個加法器，產生N個加總電流，其中第i個加法器針對除第i個通道電流以外的通道電流進行累加，以產生第i個加總電流；N個乘法器，產生N個倍增電流，且第i個乘法器將第i個通道電流乘以(N-1)，並產生第i個倍增電流；以及N個減法器，其中第i個減法器將第i個倍增電流減去第i個加總電流，並據以產生第i個誤差電流。
一種電流平衡器，適用於一多相位電源轉換裝置，其中該多相位電源轉換裝置包括N個切換式轉換單元，N為大於或等於2的整數，且該電流平衡器包括：一誤差偵測單元，偵測該些切換式轉換單元所產生的N個通道電流，並對該些通道電流進行運算，以產生N個誤差電流；一多工器，接收該些誤差電流，並逐一輸出該些誤差電流，以作為一特定誤差電流；一脈波控制單元，依據一固定脈波調變訊號與該特定誤差電流而產生一脈波調變訊號，且該脈波控制單元包括：一電流電壓轉換電路，依據該特定誤差電流產生一誤差電壓；一充放電控制電路，依據該固定脈波調變訊號提供一充電路徑或是一放電路徑；一電容，其第一端接收該誤差電壓，且該電容的第二端電性連接該充放電控制電路，以透過該充電路徑與該放電路徑進行充電與放電；以及一比較器，其正輸入端接收一參考電壓，該比較器的負輸入端電性連接該電容的第二端，且該比較器的輸出端產生該脈波調變訊號；以及一解多工器，接收該脈波調變訊號，並配合該多工器的作動將該脈波調變訊號傳送至該些切換式轉換單元之其中之一。
如申請專利範圍第7項所述之電流平衡器，其中該電流電壓轉換電路包括：一放大器，其正輸入端接收該特定誤差電流，該放大器的負輸入端與輸出端電性相連，且該放大器的輸出端產生該誤差電壓；以及一第一電阻，其第一端電性連接該放大器的正輸入端，且該第一電阻的第二端電性連接一接地端。
如申請專利範圍第7項所述之電流平衡器，其中該充放電控制電路包括：一第一電流源，其第一端接收一電源電壓；一第二電阻，其第一端電性連接一接地端；以及一第一開關，其第一端電性連接該第一電流源的第二端，該第一開關的第二端電性連接該第二電阻的第二端，該第一開關的第三端電性連接該電容的第二端，其中該第一開關依據該固定脈波調變訊號將其第三端導通至其第一端或是第二端。
如申請專利範圍第7項所述之電流平衡器，其中該充放電控制電路包括：一第二電流源，其第一端電性連接一接地端；以及一第二開關，其第一端電性連接一電源電壓，該第二開關的第二端電性連接該第二電流源的第二端，該第二開關的第三端電性連接該電容的第二端，其中該第二開關依據該固定脈波調變訊號將其第三端導通至其第一端或是第二端。
如申請專利範圍第7項所述之電流平衡器，其中該誤差偵測單元包括：N個加法器，產生N個加總電流，其中第i個加法器針對除第i個通道電流以外的通道電流進行累加，以產生第i個加總電流，i為整數且1≦i≦N；N個除法器，產生N個平均電流，第i個除法器將第i個加總電流除以(N-1)，並產生第i個平均電流；以及N個減法器，其中第i個減法器將第i個通道電流減去第i個平均電流，以產生第i個誤差電流。
如申請專利範圍第7項所述之電流平衡器，其中該誤差偵測單元包括：N個加法器，產生N個加總電流，其中第i個加法器針對除第i個通道電流以外的通道電流進行累加，以產生第i個加總電流，i為整數且1≦i≦N；N個乘法器，產生N個倍增電流，且第i個乘法器將第i個通道電流乘以(N-1)，並產生第i個倍增電流；以及N個減法器，其中第i個減法器將第i個倍增電流減去第i個加總電流，以產生第i個誤差電流。