TWI469477B - 多相轉換器的相位控制 - Google Patents

多相轉換器的相位控制 Download PDF

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Eric Yang
Qian Ouyang
Xiaoming Li
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Description

多相轉換器的相位控制
本發明一般係有關電源，更具體地說，係有關用於多相轉換器的相位控制。
大多數電子產品如筆記型電腦、桌上型電腦、PDA等，需要直流(DC)電源向各個功能模組提供經過調節的功率。DC-DC同步降壓式轉換器具有效率高、體積小等優點，獲得到了廣泛的應用。低電壓紋波是DC-DC同步降壓式轉換器最基本的要求。
為了獲得低電壓紋波，可以採用恆定導通時間(COT)轉換器作為DC-DC同步降壓式轉換器的控制電路。圖1示出了單相COT轉換器100的電路原理圖，輸出電壓Vout 透過由電阻器106、107所構成的電壓取樣電路而將電壓取樣信號FB反饋到比較器108的輸入端，與由參考電源111所提供的參考電壓信號VREF 相比較。當電壓取樣信號FB小於參考電壓信號VREF 時，比較器108輸出致能信號。基於比較器108輸出的致能信號，驅動電路109產生開關(例如，開關)的導通信號PWM1。導通計時電路110也被耦接到驅動電路109。電晶體101的導通時間TON是固定的，且係由導通計時電路110所控制。這種方法減小了輸出電壓的諧波。
圖2示出了兩相COT轉換器200的電路原理圖。如 圖2所示，兩相COT轉換器200包括分別針對第一相和第二相的第一部分和第二部分。第一部分包括開關101、電晶體102、電感器103、驅動電路109和導通計時電路110。第二部分包括開關201、電晶體202、電感器203、驅動電路209和導通計時電路210。兩相COT轉換器200還包括電容器104、由電阻器106、107所構成的電壓取樣電路、比較器108和分頻器211。
兩相COT轉換器200的每一相的操作與單相的COT類似。當電壓取樣信號FB小於VREF時，比較器108輸出致能信號(例如，將SET置高)。分頻器211輪流將致能信號分配給針對第一相的第一部分和針對第二相的第二部分。接收到致能信號的驅動電路產生導通信號PWM1或PWM2，使得相應的開關101或201被導通，並且相應的導通計時電路110或210開始計時，直到等於預先設定好的恆定的導通時間TON為止時，該開關被關斷。
圖3示出了N相COT轉換器300的示意圖，其包括分別針對N相的N個部分，每一個部分的結構與圖2中的第一或第二部分相同，為了簡明起見而省略對其的詳細說明。N相COT轉換器的操作原理與兩相COT轉換器類似，其不同之處在於，N相COT轉換器包括N分頻器311，其輪流將致能信號分配給N個部分，使得相應的開關被導通，並且相應的導通計時電路開始計時，直到等於預先設定好的恆定的TON為止時，該開關被關斷。VREF 是一個恆定的參考電壓。
對於N相轉換器而言，當分別針對N相的N個部分具有相同參數時，各相的導通信號自動偏移360/N度，從而實現良好的相位分佈。然而，實際上不同相的參數(例如，電感等)是不同的，由於目前廣泛使用的方法自動產生相移而不使用相位控制，所以相位分佈是有缺陷的。
圖4示出了N=2的兩相COT轉換器的相位分佈。將致能信號SET輪流分配給第一相和第二相。當兩相的參數不同時，相移不等於360/2=180度，相位切換不均勻，相位分佈是有缺陷的。
因此，希望提供一種即使在不同相位的參數有所不同時，也能將相位控制為360/N度，從而獲得良好相位分佈的方案。
為了解決現有技術的一個或多個問題而提出本發明。
本發明的第一態樣提供了一種N相轉換器，N是大於或等於2的整數，包括用於每一相的開關，所述開關係受相應的導通信號所控制，其特徵在於還包括：控制電路，根據每一相的導通信號而產生控制信號，用以調節所述轉換器的電路參數，以實現各相之相位的均勻分佈。
根據本發明的實施例，其中，電路參數包括除了第一相以外的每一相K的開關的導通時間，調節所述轉換器的電路參數包括使每一相K與第一相的持續時間相等。
根據本發明的實施例，所述控制信號包括用於每一相 K的導通時間控制信號，用以調節第K相的開關的導通時間。
根據本發明的實施例，所述控制電路包括N-1個導通時間控制電路，分別用於除了第一相以外的每一相K，根據第一相和第K相的開關的導通信號而產生用於第K相的導通時間控制信號。
根據本發明的實施例，其中，所述導通時間控制電路包括：指示信號產生器，基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；平均器，計算指示信號在一個周期內的平均位準值Vavr ；以及比較器，將該平均位準值Vavr 與值(K-1)(VH +VL )/N進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的導通時間控制信號。
根據本發明的實施例，其中，所述導通時間控制電路包括：指示信號產生器，基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；第一計數器，針對指示信號在一個周期內的高位準計數並輸出第一計數值T1；第二計數器，針對指示信號在一個周期內的低位準計數並輸出第二計數值TK；以及比較器，對T1/(K-1)和TK/(N-K+1)進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的導通時間控制信號。
根據本發明的實施例，其中，電路參數包括用於每一相的參考電壓，調節所述轉換器的電路參數包括使除了第 一相以外的每一相K與第一相的持續時間相等。
根據本發明的實施例，所述控制信號包括用於每一相K的參考電壓控制信號，以調節用於第K相的參考電壓。
根據本發明的實施例，所述控制電路包括N-1個子電路，分別用於除了第一相以外的每一相K，根據第一相和第K相的開關的導通信號而產生用於第K相的參考電壓控制信號，以調節用於該第K相的參考電壓。
根據本發明的實施例，所述用於第一相的參考電壓控制信號為恆定值。
根據本發明的實施例，所述控制電路還包括：選擇器，接收用於第1到N相的參考電壓控制信號作為輸入，並輸出所述控制信號；以及選擇控制電路，基於用於第1到N相的開關的導通信號而輸出選擇信號。
根據本發明的實施例，所述選擇器基於所述選擇信號在第K-1相的開關被關斷之後、第K相的開關被導通之前輸出用於第K相的控制信號，並且在第N相的開關被關斷之後、第1相的開關被導通之前輸出用於第1相的控制信號。
根據本發明的實施例，其中，所述子電路包括：指示信號產生器，基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；平均器，計算指示信號在一個周期內的平均位準值Vavr ；以及比較器，將該平均位準值Vavr 與值(K-1)(VH +VL )/N進行比較，基於比較結果而 輸出用於第K相的參考電壓控制信號。
根據本發明的實施例，其中，所述子電路包括：指示信號產生器，基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；第一計數器，針對指示信號在一個周期內的高位準計數並輸出第一計數值T1；第二計數器，針對指示信號在一個周期內的低位準計數並輸出第二計數值TK；以及比較器，對T1/(K-1)和TK/(N-K+1)進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的參考電壓控制信號。
本發明的第二態樣提供了一種用於N相轉換器的方法，N是大於或等於2的整數，所述轉換器包括用於每一相的開關，所述開關係受相應的導通信號所控制，其特徵在於包括：根據每一相的導通信號而產生控制信號，用以調節所述轉換器的電路參數，以實現各相之相位的均勻分佈。
根據本發明的實施例，其中，電路參數包括除了第一相以外的每一相K的開關的導通時間，調節所述轉換器的電路參數包括使每一相K與第一相的持續時間相等，所述控制信號包括用於每一相K的導通時間控制信號，用以調節第K相的開關的導通時間，其中，產生控制信號包括：針對每一相K，根據第一相和第K相的開關的導通信號而產生用於第K相的導通時間控制信號。
根據本發明的實施例，其中，產生用於第K相的導通 時間控制信號包括：基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；計算指示信號在一個周期內的平均位準值Vavr ；以及將該平均位準值Vavr 與值(K-1)(VH +VL )/N進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的導通時間控制信號。
根據本發明的實施例，其中，產生用於第K相的導通時間控制信號包括：基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；針對指示信號在一個周期內的高位準計數並輸出第一計數值T1；針對指示信號在一個周期內的低位準計數並輸出第二計數值TK；以及比較T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基於比較結果而輸出用於第K相的導通時間控制信號。
根據本發明的實施例，其中，電路參數包括用於除了第一相以外的每一相K的參考電壓，調節所述轉換器的電路參數包括使每一相K與第一相的持續時間相等，其中，產生控制信號包括：分別針對每一相K，根據第一相和第K相的開關的導通信號而產生用於第K相的參考電壓控制信號，以調節用於該第K相的參考電壓；接收用於第1到N相的參考電壓控制信號作為輸入，並輸出所述控制信號，其中，用於第1相的控制信號是常數；以及基於用於第1到N相的開關的導通信號，輸出選擇信號，使得在第K-1相的開關被關斷之後、第K相的開關被導通之前輸出 用於第K相的控制信號，並且在第N相的開關被關斷之後、第1相的開關被導通之前輸出用於第1相的控制信號。
根據本發明的實施例，其中，產生用於第K相的參考電壓控制信號包括：基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；計算指示信號在一個周期內的平均位準值Vavr ；以及將該平均位準值Vavr 與值(K-1)(VH +VL )/N進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的參考電壓控制信號。
根據本發明的實施例，其中，產生用於第K相的參考電壓控制信號包括：基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；針對指示信號在一個周期內的高位準計數並輸出第一計數值T1；針對指示信號在一個周期內的低位準計數並輸出第二計數值TK；以及比較T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基於比較結果而輸出用於第K相的參考電壓控制信號。
根據本發明所提供的N相轉換器和方法，即使在不同相位的參數有所不同時，也能將相位控制為360/N度，從而獲得良好的相位分佈。
下文的揭示提供了許多不同的實施例或例子以實現本 發明提供的技術方案。雖然下文中對特定例子的部件和配置進行了描述，但是，它們僅僅為示例性的，並且目的並不在於限制本發明。
圖5A示出了根據本發明實施例的兩相COT轉換器500的示意圖，其中，與圖2所示相同的元件以相同的附圖標記來予以指示，並省略對其的詳細說明，以免不必要地模糊了本發明的主旨。
與圖2相比，根據本發明實施例的兩相COT轉換器還包括用於第二相的導通時間控制電路212，其根據第一相和第二相的導通信號PWM1和PWM2來控制第二相的導通計時電路，調整開關201的導通時間TON2 ，以實現兩相之相位的均勻分佈。
圖5B示出了針對圖4所示情況之調節開關201的導通時間TON2 的操作。基於導通信號PWM1和PWM2而產生指示信號PULSE，其在第一相和第二相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。例如，當第一相的開關101被導通時，指示信號PULSE從低位準切換到高位準；當第二相的開關201被導通時，指示信號PULSE從高位準切換到低位準。當由於第一相和第二相的參數不同而導致第一相的持續時間比第二相短時，指示信號PULSE在一個周期內的平均位準Vavr 小於(VH +VL )/2，此時，減小第二相的導通時間TON2 ，從而縮短第二相的持續時間。
相反地，當由於第一相和第二相的參數不同而導致第 一相的持續時間比第二相長時，指示信號PULSE在一個周期內的平均位準Vavr 大於(VH +VL )/2，此時，增加第二相的導通時間TON2 ，從而增加第二相的持續時間。
以此方式，可以透過調節第二相的持續時間來實現兩相之相位的均勻分佈。
擴展到N相(N≧2)的情況，與圖5A所示第二相的電路類似，以第一相為主相，為除了第一相以外的每一相K(1<K≦N)的導通計時電路提供導通時間控制電路K12，如圖5C所示。導通時間控制電路K12根據第一相和第K相的導通信號PWM1、PWMK控制該相的導通計時電路K10，調整該相的開關的導通時間TONK ，以實現N相之相位的均勻分佈。
具體而言，基於導通信號PWM1和PWMK而產生指示信號PULSE，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。例如，當第一相的開關101被導通時，指示信號PULSE從低位準切換到高位準；當第K相的開關K01被導通時，指示信號PULSE從高位準切換到低位準。當由於第一相和第K相的參數不同而導致第一相的持續時間比第K相短時，指示信號PULSE在一個周期內的平均位準Vavr 小於(K-1)(VH +VL )/N，此時，減小第K相的導通時間TONK ，從而縮短第K相的持續時間。
相反地，當由於第一相和第K相的參數不同而導致第一相的持續時間比第K相長時，指示信號PULSE在一個 周期內的平均位準Vavr 大於(K-1)(VH +VL )/N，此時，增加第K相的導通時間TONK ，從而增加第K相的持續時間。
以此方式，調節除了第一相以外每一相K的持續時間，可以實現N相相位的均勻分佈。
導通時間控制電路可以以類比或數位方式來予以實現，下面以導通時間控制電路212為例來描述導通時間控制電路的具體實現方式。
圖6A示出了根據本發明實施例之導通時間控制電路212的類比實現方式。
如圖6A所示，導通時間控制電路212包括指示信號產生器2121，基於導通信號PWM1和PWM2而產生指示信號PULSE，其在第一相和第二相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。平均器2122計算指示信號PULSE在一個周期內的平均位準值。比較器2123將該平均位準值Vavr 與高位準VH 和低位準VL 的平均值(VH +VL )/2進行比較，基於比較結果而輸出控制信號TCTRL2 ，以控制導通計時電路210調節第二相的導通時間TON2 。當Vavr 小於(VH +VL )/2時，表示第一相的持續時間比第二相短，TCTRL2 指示減小TON2 。反之，當Vavr 大於(VH +VL )/2時，表示第一相的持續時間比第二相長，TCTRL2 指示增大TON2 。
擴展到N相的情況，為除了第一相以外的每一相K提供導通時間控制電路K12，如圖6B所示。導通時間控制電路K12包括指示信號產生器K121，基於導通信號 PWM1和PWMK而產生指示信號PULSE，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。平均器K122計算指示信號PULSE在一個周期內的平均位準值。比較器K123將該平均位準值Vavr 與值(K-1)(VH +VL )/N進行比較，基於比較結果而輸出控制信號TCTRLK ，以控制導通計時電路K10調節第K相的導通時間TONK 。當Vavr 小於(K-1)(VH +VL )/N時，表示第一相的持續時間比第K相短，TCTRLK 指示減小TONK 。反之，當Vavr 大於(K-1)(VH +VL )/N時，表示第一相的持續時間比第K相長，TCTRLK 指示增大TONK 。
圖6C示出了根據本發明實施例之導通時間控制電路的數位實現方式。導通時間控制電路212包括指示信號產生器2121，基於導通信號PWM1和PWM2而產生指示信號PULSE，其在第一相和第二相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。計數器2124和2125分別針對指示信號PULSE的高位準和低位準計數，並輸出指示高位準持續時間的計數值T1和低位準持續時間的計數值T2。比較器2126比較T1和T2，基於比較結果而輸出控制信號TCTRL2 ，以控制導通計時電路210調節第二相的導通時間TON2 。當T1小於T2時，表示第一相的持續時間比第二相短，TCTRL2 指示減小TON2 。反之，當T1大於T2時，表示第一相的持續時間比第二相長，TCTRL2 指示增大TON2 。
擴展到N相的情況，為除了第一相以外的每一相K 提供導通時間控制電路K12，如圖6D所示。導通時間控制電路K12包括指示信號產生器K121，基於導通信號PWM1和PWMK而產生指示信號PULSE，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。計數器K124和K125分別針對指示信號PULSE的高位準和低位準計數，並輸出指示高位準持續時間的計數值T1和低位準持續時間的計數值TK。比較器K126比較T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基於比較結果而輸出控制信號TCTRLK ，以控制導通計時電路K10調節第K相的導通時間TONK 。當T1/(K-1)小於TK/(N-K+1)時，表示第一相的持續時間比第K相短，TCTRLK 指示減小TONK 。反之，當T1/(K-1)大於TK/(N-K+1)時，表示第一相的持續時間比第K相長，TCTRLK 指示增大TONK 。
圖7A示出了根據本發明另一實施例之兩相COT轉換器700的示意圖，其中，與圖2所示相同的元件以相同的附圖標記來予以指示，並省略對其的詳細說明，以免不必要地模糊了本發明的主旨。
與圖2相比，根據本發明實施例的兩相COT轉換器700還包括參考電壓控制電路213，其根據第一相和第二相的導通信號PWM1和PWM2來控制參考電源111，調整針對開關201的參考電壓VREF ，以實現兩相之相位的均勻分佈。
圖7B示出了針對圖4所示情況調節參考電壓VREF 的操作。基於導通信號PWM1和PWM2而產生指示信號 PULSE，其在第一相和第二相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。例如，當第一相的開關101被導通時，指示信號PULSE從低位準切換到高位準；當第二相的開關201被導通時，指示信號PULSE從高位準切換到低位準。當由於第一相和第二相的參數不同而導致第一相的持續時間比第二相短時，指示信號PULSE在一個周期內的平均位準Vavr 小於(VH +VL )/2，此時，降低用於第二相的參考電壓VREF ，從而延長第一相的持續時間，推後第二相的導通時間。
相反，當由於第一相和第二相的參數不同而導致第一相的持續時間比第二相長時，指示信號PULSE在一個周期內的平均位準Vavr 大於(VH +VL )/2，此時，提高用於第二相的參考電壓VREF ，從而縮短第一相的持續時間，提前第二相的導通時間。以此方式，可以透過調節針對第二相的參考電壓VREF ，以實現兩相之相位的均勻分佈。
用於第二相的參考電壓在第1相的開關被關斷之後、第二相的開關被導通之前改變。
擴展到N相(N≧2)的情況，以第一相為主相，參考電壓控制電路分別將第一相的導通信號PWM1與第一相以外的每一相K(1<K≦N)的導通信號PWMK進行比較，根據比較結果而改變用於第K相的參考電壓，以提前或推後第K相的導通時間，以實現N相之相位的均勻分佈。
具體而言，基於導通信號PWM1和PWMK而產生指 示信號PULSE，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。例如，當第一相的開關101被導通時，指示信號PULSE從低位準切換到高位準；當第K相的開關K01被導通時，指示信號PULSE從高位準切換到低位準。當由於第一相和第K相的參數不同而導致第一相的持續時間比第K相短時，指示信號PULSE在一個周期內的平均位準Vavr 小於(K-1)(VH +VL )/N，此時，降低用於第K相的參考電壓VREF ，從而縮短第K相的持續時間。
相反，當由於第一相和第K相的參數不同而導致第一相的持續時間比第K相長時，指示信號PULSE在一個周期內的平均位準Vavr 大於(K-1)(VH +VL )/N，此時，提高用於第K相的參考電壓VREF ，從而增加第K相的持續時間。
用於第K相的參考電壓在第K-1相的開關被關斷之後、第K相的開關被導通之前改變。
參考電壓控制電路可以以類比或數位方式來予以實現，下面以用於兩相COT轉換器的參考電壓控制電路213為例來描述參考電壓控制電路的具體實現方式。
圖8A示出了根據本發明實施例之參考電壓控制電路213的類比實現方式。
如圖8A所示，導通時間控制電路213包括指示信號產生器2131，基於導通信號PWM1和PWM2而產生指示信號PULSE，其在第一相和第二相的開關輪流被導通時在 高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。平均器2132計算指示信號PULSE在一個周期內的平均位準值。比較器2133將該平均位準值Vavr 與高位準VH 和低位準VL 的平均值(VH +VL )/2進行比較，基於比較結果而輸出用於第二相的控制信號VCTRL2 ，以調節用於第二相的參考電壓VREF 。當Vavr 小於(VH +VL )/2時，表示第一相的持續時間比第二相短，VCTRL2 指示減小VREF 。反之，當Vavr 大於(VH +VL )/2時，表示第一相的持續時間比第二相長，VCTRL2 指示增大VREF 。
根據本發明的實施例，用於第二相的VCTRL2 和用於第一相的控制信號VCTRL1 (是一個固定值，例如0，表示不改變用於第一相的參考電壓)被耦合到選擇器2137，選擇器2137係受選擇信號SEL所控制。選擇控制電路2138接收導通信號PWM1和PWM2作為輸入，並輸出選擇信號SEL，使得選擇器2137在第一相的開關被關斷之後，第二相的開關被導通之前輸出控制信號VCTRL2 ，在第二相的開關被關斷之後，第一相的開關被導通之前輸出控制信號VCTRL1 。
圖8B示出了根據本發明實施例之參考電壓控制電路213的數位實現方式。導通時間控制電路213包括指示信號產生器2131，基於導通信號PWM1和PWM2而產生指示信號PULSE，其在第一相和第二相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。計數器2134和2135分別針對指示信號PULSE的高位準和低位準計數， 並輸出指示高位準持續時間的計數值T1和低位準持續時間的計數值T2。比較器2136比較T1和T2，基於比較結果而輸出控制信號VCTRL2 ，以調節用於第二相的參考電壓VREF 。當T1小於T2時，表示第一相的持續時間比第二相短，VCTRL2 指示減小VREF 。反之，當T1大於T2時，表示第一相的持續時間比第二相長，VCTRL2 指示增大VREF 。
根據本發明的實施例，用於第二相的VCTRL2 和用於第一相的控制信號VCTRL1 (是一個固定值，例如0，表示不改變用於第一相的參考電壓)被耦合到選擇器2137，選擇器2137係受選擇信號SEL所控制。選擇控制電路2138接收導通信號PWM1和PWM2作為輸入，並輸出選擇信號SEL，使得選擇器2137在第一相的開關被關斷之後，第二相的開關被導通之前輸出控制信號VCTRL2 ，在第二相的開關被關斷之後，第一相的開關被導通之前輸出控制信號VCTRL1 。
擴展到N相(N≧2)的情況，以第一相為主相，參考電壓控制電路包括N個子電路，用於分別將第一相的導通信號PWM1與第一相以外的每一相K(1<K≦N)的導通信號PWMK進行比較，根據比較結果而輸出用於第K相的參考電壓的控制信號VCTRLK ，增大或減小用於第K相的參考電壓，從而提前或推後第K相的導通時間。
具體而言，對於類比實現方式，針對除第一相以外的每一相K產生控制信號VCTRLK ，如圖8C所示。指示信 號產生器K131基於導通信號PWM1和PWMK而產生指示信號PULSE，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。平均器K132計算指示信號PULSE在一個周期內的平均位準值。比較器K133將該平均位準值Vavr 與高位準VH 和低位準VL 的平均值(K-1)(VH +VL )/N進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的控制信號VCTRLK ，以調節用於第K相的參考電壓VREF 。當Vavr 小於(K-1)(VH +VL )/N時，表示第一相的持續時間比第K相短，VCTRLK 指示減小用於第K相的VREF 。反之，當Vavr 大於(K-1)(VH +VL )/N時，表示第一相的持續時間比第K相長，VCTRLK 指示增大用於第K相的VREF 。
對於數位實現方式，針對除了第一相以外的每一相K產生控制信號VCTRLK ，如圖8D所示。指示信號產生器K131基於導通信號PWM1和PWMK而產生指示信號PULSE，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換。計數器K134和K135分別針對指示信號PULSE的高位準和低位準計數，並輸出指示高位準持續時間的計數值T1和低位準持續時間的計數值TK。比較器2136比較T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基於比較結果而輸出控制信號VCTRLK ，以調節用於第K相的參考電壓VREF 。當T1/(K-1)小於TK/(N-K+1)時，表示第一相的持續時間比第K相短，VCTRLK 指示減小VREF 。反之，當T1/(K-1)大於TK/(N-K+1)時，表示第一相 的持續時間比第K相長，VCTRLK 指示增大VREF 。
如圖8E所示，用於第一相以外的各相的控制信號VCTRL2 ……VCTRLN 和用於第一相的控制信號VCTRL1 (是一個固定值，例如0，表示不改變用於第一相的參考電壓)被耦合到選擇器2139，選擇器2139係受選擇信號SEL所控制。選擇控制電路2140接收導通信號PWM1……PWMN作為輸入，並輸出選擇信號SEL，使得選擇器2139在第K-1相的開關被關斷之後，第K相的開關被導通之前輸出控制信號VCTRLK ，並且在第N相的開關被關斷之後，第1相的開關被導通之前輸出控制信號VCTRL1 。
利用本發明的COT轉換器基於已經被產生的PWM1……PWMN而產生相位控制信號。此相位控制信號被反饋到導通計時電路或者參考電源VREF模組中，透過調整相應相的導通時間或者參考電壓來調節該相的持續時間，以達到使多相之相位均勻分佈的目的。
上面的描述僅用以說明本發明的實施方式，而並非要限制本發明的範圍。本領域的技術人員應該理解，本發明的範圍係藉由所附申請專利範圍來予以限定。不脫離本發明的精神和原理的任何修改或局部替換，均應落入本發明的範圍之內。
100‧‧‧單相COT轉換器
101‧‧‧電晶體(開關)
102‧‧‧電晶體
103‧‧‧電感器
104‧‧‧電容器
105‧‧‧電阻器
106‧‧‧電阻器
107‧‧‧電阻器
108‧‧‧比較器
109‧‧‧驅動電路
110‧‧‧導通計時電路
111‧‧‧參考電源
200‧‧‧兩相COT轉換器
201‧‧‧開關
202‧‧‧電晶體
203‧‧‧電感器
209‧‧‧驅動電路
210‧‧‧導通計時電路
211‧‧‧分頻器
212‧‧‧導通時間控制電路
213‧‧‧參考電壓控制電路
300‧‧‧N相COT轉換器
311‧‧‧N分頻器
2121‧‧‧指示信號產生器
2122‧‧‧平均器
2123‧‧‧比較器
2124‧‧‧計數器
2125‧‧‧計數器
2126‧‧‧比較器
2131‧‧‧指示信號產生器
2132‧‧‧平均器
2133‧‧‧比較器
2134‧‧‧計數器
2135‧‧‧計數器
2136‧‧‧比較器
2137‧‧‧選擇器
2138‧‧‧選擇控制電路
2139‧‧‧選擇器
2140‧‧‧選擇控制電路
K12‧‧‧導通時間控制電路
K121‧‧‧指示信號產生器
K122‧‧‧平均器
K123‧‧‧比較器
K124‧‧‧計數器
K125‧‧‧計數器
K126‧‧‧比較器
K131‧‧‧指示信號產生器
K132‧‧‧平均器
K133‧‧‧比較器
K134‧‧‧計數器
K135‧‧‧計數器
K136‧‧‧比較器
結合附圖，根據對示例性實施例的以下說明，本發明 的總體構思的上述和/或其他方面將變得顯而易見並更易於理解，在附圖中，相同或相似的附圖標記指示相同或相似的組成部分。其中：圖1示出了單相COT轉換器的電路原理圖。
圖2示出了兩相COT轉換器的電路原理圖。
圖3示出了N相COT轉換器的電路原理圖。
圖4示出了兩相COT轉換器的相位分佈。
圖5A示出了根據本發明實施例的兩相COT轉換器的示意圖。
圖5B示出了根據本發明實施例之針對圖4所示情況調節兩相COT轉換器的開關的導通時間的操作。
圖5C示出了根據本發明實施例之用於N相COT轉換器中每一相K的導通時間控制電路。
圖6A示出了根據本發明實施例之用於兩相COT轉換器中導通時間控制電路的類比實現方式。
圖6B示出了根據本發明實施例之用於N相COT轉換器中每一相K的導通時間控制電路的類比實現方式。
圖6C示出了根據本發明實施例之用於兩相COT轉換器中導通時間控制電路的數位實現方式。
圖6D示出了根據本發明實施例之用於N相COT轉換器中每一相K的導通時間控制電路的數位實現方式。
圖7A示出了根據本發明實施例之兩相COT轉換器的示意圖。
圖7B示出了針對根據本發明實施例之針對圖4所示 情況調節兩相COT轉換器的參考電壓的操作。
圖8A示出了根據本發明實施例之用於兩相COT轉換器的參考電壓控制電路的類比實現方式。
圖8B示出了根據本發明實施例之用於兩相COT轉換器的參考電壓控制電路的數位實現方式。
圖8C示出了根據本發明實施例之用於N相COT轉換器中每一相K的參考電壓控制電路的類比實現方式。
圖8D示出了根據本發明實施例之用於N相COT轉換器中每一相K的參考電壓控制電路的數位實現方式。
圖8E示出了根據本發明實施例之用於N相COT轉換器的參考電壓控制電路的選擇電路和控制電路。
101‧‧‧電晶體(開關)
102‧‧‧電晶體
103‧‧‧電感器
104‧‧‧電容器
106‧‧‧電阻器
107‧‧‧電阻器
108‧‧‧比較器
109‧‧‧驅動電路
110‧‧‧導通計時電路
111‧‧‧參考電源
201‧‧‧開關
202‧‧‧電晶體
203‧‧‧電感器
209‧‧‧驅動電路
210‧‧‧導通計時電路
211‧‧‧分頻器
212‧‧‧導通時間控制電路
500‧‧‧兩相COT轉換器

Claims (21)

  1. 一種N相轉換器，N是大於或等於2的整數，包括用於每一相的開關，該開關係受相應的導通信號所控制，其特徵在於還包括：控制電路，根據每一相的導通信號而產生控制信號，用以調節該轉換器的電路參數，以實現各相之相位的均勻分佈。
  2. 根據申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，該電路參數包括除了第一相以外的每一相K的開關的導通時間，調節該轉換器的電路參數包括使每一相K與第一相的持續時間相等。
  3. 根據申請專利範圍第2項所述的轉換器，其中，該控制信號包括用於每一相K的導通時間控制信號，用以調節第K相的開關的導通時間。
  4. 根據申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，該控制電路包括N-1個導通時間控制電路，分別用於除了第一相以外的每一相K，根據第一相和第K相的開關的導通信號而產生用於第K相的導通時間控制信號。
  5. 根據申請專利範圍第4項所述的轉換器，其中，該導通時間控制電路包括：指示信號產生器，基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；平均器，計算該指示信號在一個周期內的平均位準值 Vavr ；以及比較器，將該平均位準值Vavr 與值(K-1)(VH +VL )/N進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的導通時間控制信號。
  6. 根據申請專利範圍第4項所述的轉換器，其中，該導通時間控制電路包括：指示信號產生器，基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；第一計數器，針對該指示信號在一個周期內的高位準計數並輸出第一計數值T1；第二計數器，針對該指示信號在一個周期內的低位準計數並輸出第二計數值TK；以及比較器，對T1/(K-1)和TK/(N-K+1)進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的導通時間控制信號。
  7. 根據申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，電路參數包括用於每一相的參考電壓，調節該轉換器的電路參數包括使除了第一相以外的每一相K與第一相的持續時間相等。
  8. 根據申請專利範圍第7項所述的轉換器，其中，該控制信號包括用於每一相K的參考電壓控制信號，以調節用於第K相的參考電壓。
  9. 根據申請專利範圍第1項所述的轉換器，其中，該控制電路包括N-1個子電路，分別用於除了第一相以外 的每一相K，根據第一相和第K相的開關的導通信號而產生用於第K相的參考電壓控制信號，以調節用於該第K相的參考電壓。
  10. 根據申請專利範圍第8或9項所述的轉換器，其中，該用於第一相的參考電壓控制信號為恆定值。
  11. 根據申請專利範圍第9項所述的轉換器，其中，該控制電路還包括：選擇器，接收用於第1到N相的參考電壓控制信號作為輸入，並輸出該控制信號；以及選擇控制電路，基於用於第1到N相的開關的導通信號，輸出選擇信號。
  12. 根據申請專利範圍第11項所述的轉換器，其中，該選擇器基於該選擇信號在第K-1相的開關被關斷之後、第K相的開關被導通之前輸出用於第K相的控制信號，並且在第N相的開關被關斷之後、第1相的開關被導通之前輸出用於第1相的控制信號。
  13. 根據申請專利範圍第9項所述的轉換器，其中，該子電路包括：指示信號產生器，基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；平均器，計算該指示信號在一個周期內的平均位準值Vavr ；以及比較器，將該平均位準值Vavr 與值(K-1)(VH +VL )/N進 行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的參考電壓控制信號。
  14. 根據申請專利範圍第9項所述的轉換器，其中，該子電路包括：指示信號產生器，基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間切換；第一計數器，針對該指示信號在一個周期內的高位準計數並輸出第一計數值T1；第二計數器，針對該指示信號在一個周期內的低位準計數並輸出第二計數值TK；以及比較器，對T1/(K-1)和TK/(N-K+1)進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的參考電壓控制信號。
  15. 一種用於N相轉換器的方法，N是大於或等於2的整數，該轉換器包括用於每一相的開關，該開關係受相應的導通信號所控制，其特徵在於包括：根據每一相的導通信號而產生控制信號，用以調節該轉換器的電路參數，以實現各相之相位的均勻分佈。
  16. 根據申請專利範圍第15項所述的方法，其中，該電路參數包括除了第一相以外的每一相K的開關的導通時間，調節該轉換器的電路參數包括使每一相K與第一相的持續時間相等，該控制信號包括用於每一相K的導通時間控制信號，用以調節第K相的開關的導通時間，其中，產生控制信號包括： 針對每一相K，根據第一相和第K相的開關的導通信號而產生用於第K相的導通時間控制信號。
  17. 根據申請專利範圍第16項所述的方法，其中，產生用於第K相的導通時間控制信號包括：基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；計算該指示信號在一個周期內的平均位準值Vavr ；以及將該平均位準值Vavr 與值(K-1)(VH +VL )/N進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的導通時間控制信號。
  18. 根據申請專利範圍第16項所述的方法，其中，產生用於第K相的導通時間控制信號包括：基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；針對該指示信號在一個周期內的高位準計數並輸出第一計數值T1；針對該指示信號在一個周期內的低位準計數並輸出第二計數值TK；以及比較T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基於比較結果而輸出用於第K相的導通時間控制信號。
  19. 根據申請專利範圍第15項所述的方法，其中，該電路參數包括用於除了第一相以外的每一相K的參考電 壓，調節該轉換器的電路參數包括使每一相K與第一相的持續時間相等，其中，產生控制信號包括：分別針對每一相K，根據第一相和第K相的開關的導通信號而產生用於第K相的參考電壓控制信號，以調節用於該第K相的參考電壓；接收用於第1到N相的參考電壓控制信號作為輸入，並輸出該控制信號，其中，用於第1相的控制信號是常數；以及基於用於第1到N相的開關的導通信號而輸出選擇信號，使得在第K-1相的開關被關斷之後、第K相的開關被導通之前輸出用於第K相的控制信號，並且在第N相的開關被關斷之後、第1相的開關被導通之前輸出用於第1相的控制信號。
  20. 根據申請專利範圍第19項所述的方法，其中，產生用於第K相的參考電壓控制信號包括：基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；計算該指示信號在一個周期內的平均位準值Vavr ；以及將該平均位準值Vavr 與值(K-1)(VH +VL )/N進行比較，基於比較結果而輸出用於第K相的參考電壓控制信號。
  21. 根據申請專利範圍第19項所述的方法，其中，產生用於第K相的參考電壓控制信號包括： 基於第一相和第K相的導通信號而產生指示信號，其在第一相和第K相的開關輪流被導通時在高位準VH 與低位準VL 之間進行切換；針對該指示信號在一個周期內的高位準計數並輸出第一計數值T1；針對該指示信號在一個周期內的低位準計數並輸出第二計數值TK；以及比較T1/(K-1)和TK/(N-K+1)，基於比較結果而輸出用於第K相的參考電壓控制信號。
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