TWI483529B - 多相直流對直流電源轉換器 - Google Patents

多相直流對直流電源轉換器 Download PDF

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Description

多相直流對直流電源轉換器
本發明是有關於一種直流對直流轉換技術，且特別是有關於一種多相直流對直流電源轉換器。
多相直流對直流電源轉換器廣泛使用於不同電子裝置中。恆定導通時間穩壓器是一種應用於電源轉換器的技術。一般而言，當回授電壓小於參考電壓時，恆定導通時間穩壓器可以在一固定週期內導通一主要開關，以及恆定導通時間穩壓器可調整主要開關的不導通週期，以便能提供穩定的輸出電壓。
圖1為先前技術的多相直流對直流電源轉換器的電路示意圖。請參閱圖1。多相直流對直流電源轉換器100包括多個輸出級電路1021~102N、脈波寬度調變控制器120、電阻RESR 以及輸出電容C1，其中N為正整數。多相直流對直流電源轉換器100將輸入節點Nin 所接收的輸入電壓VIN 轉換成輸出電壓VOUT 。多相直流對直流電源轉換器100包括2N個電晶體MU1~MUN與ML1~MLN、N個電感L1~LN、N個控制單元1101~110N以及脈波寬度調變控制器120。電晶體MU1~MUN係分別耦接於輸入節點Nin 以及節點N1 ~NN 之間，而電晶體ML1~MLN係分別耦接於節點N1 ~NN 以及接地端GND之間。電晶體MU1~MUN與電晶體ML1~MLN為N型電晶體，其可作為開關使用。在其他不同應用下，電晶體MU1~MUN與電晶體ML1~MLN 亦可為P型電晶體或是同時使用P、N型電晶體。控制單元1101~110N接收由脈波寬度調變控制器120所提供的脈波寬度調變信號SPWM1 ~SPWMN ，並根據脈波寬度調變信號SPWM1 ~SPWMN 來控制電晶體MU1~MUN以及電晶體ML1~MLN是否導通。電感L1~LN係分別耦接於節點N1 ~NN 以及輸出節點Nout 之間，其中輸出電壓VOUT 係經由輸出節點Nout 輸出至負載200。此外，輸出電容C1耦接於輸出節點Nout 以及接地端GND之間，其中電阻RESR 係表示輸出電容C1之等效串聯阻抗。
如圖1所繪示，脈波寬度調變控制器120包括鋸齒波產生器130、脈波寬度調變產生器140、補償單元150、誤差放大器160、比較器170、相位通道電流感測器180及相位通道選擇器190。誤差放大器160接收參考電壓VREF 以及輸出電壓VOUT ，並根據參考電壓VREF 與輸出電壓VOUT 之間的電壓差產生誤差信號VERR 。補償單元150耦接於比較器170以及誤差放大器160的輸出端之間，以及補償單元150係用以對誤差信號VERR 進行補償。補償單元150包括電阻152以及電容154~155，其中電阻152耦接於誤差放大器160的輸出端，電容154耦接於電阻152以及接地端GND之間，而電容155耦接於誤差放大器160的輸出端以及接地端GND之間。在完成對誤差信號VERR 的補償之後，比較器170將誤差信號與鋸齒波產生器130所提供的鋸齒波信號SRAMP 進行比較，藉以產生觸發信號STR 。接著，脈波寬度調變產生器140及相位通道選擇器190會 根據觸發信號STR 、輸入電壓VIN 以及輸出電壓VOUT 來產生脈波寬度調變信號SPWM1 ~SPWMN 。鋸齒波產生器130需要根據脈波寬度調變信號SPWM1 ~SPWMN 、輸入電壓VIN 以及輸出電壓VOUT 才能產生鋸齒波信號SRAMP 。相位通道電流感測器180感測流經電感L1~LN上的電流I1~IN，並經計算後，將各個通道之間的誤差電流IB1~IBN導入脈波寬度調變產生器140，而脈波寬度調變產生器140用以調整脈波寬度調變信號SPWM1 ~SPWMN 的工作週期(duty cycle)。
然而，先前技術的作法中，脈波寬度調變信號SPWM1 ~SPWMN 相互間是無法部分重疊(overlap)，所以在瞬態(transient)反應上較慢。圖2為多相直流對直流電源轉換器100在雙相(two phase)操作下的時序示意圖。請合併參閱圖1和圖2。在雙相操作下，脈波寬度調變產生器140產生脈波信號SPWM0 ，而相位通道選擇器190將脈波信號SPWM0 的單數脈波形成一脈波寬度調變信號SPWM1 ，並將脈波信號SPWM0 的雙數脈波形成另一脈波寬度調變信號SPWM2 ，且因這兩脈波寬度調變信號SPWM1 、SPWM2 之間會相隔一個最小截止時間(minimum off time)，故脈波寬度調變信號SPWM1 、SPWM2 的波形在邏輯高位準無法產生部分重疊的情形。由於習知架構的各脈波寬度調變信號之間需要相隔一個最小截止時間，因此這種多相直流對直流電源轉換器100在較高的工作週期的應用會受到相當大的限制。
有鑑於此，本發明提出一種可部分重疊多相脈波寬度的直流對直流電源轉換器，藉以解決先前技術所述及的問題。
本發明提供一種多相直流對直流電源轉換器，包括多個輸出級電路、回授電路、相位通道選擇器、脈波寬度調變產生器以及相位通道電流感測器。多個輸出級電路經配置以將輸入電壓轉換為輸出電壓。回授電路依據輸出電壓與鋸齒波信號輸出觸發信號。相位通道選擇器依據觸發信號產生至少兩個通道設定信號。脈波寬度調變產生器耦接這些輸出級電路與相位通道選擇器，並反應於多個誤差電流信號、輸入電壓、輸出電壓與這些通道設定信號而產生多個脈波寬度調變信號。相位通道電流感測器經配置以感測這些輸出級電路的輸出電流，並計算各輸出級電路間的輸出電流差，以輸出這些誤差電流信號至脈波寬度調變產生器，而脈波寬度調變產生器依據這些誤差電流信號調整每一這些脈波寬度調變信號的工作週期。
再者，本發明提供另一種多相直流對直流電源轉換器，包括多個輸出級電路以及脈波寬度調變控制器。這些輸出級電路經配置以將輸入電壓轉換為輸出電壓。脈波寬度調變控制器耦接這些輸出級電路之輸入端與輸出端。脈波寬度調變控制器依據輸入電壓、輸出電壓與參考電壓而產生多個脈波寬度調變信號，據以控制這些輸出級電路。脈波寬度調變控制器包括回授電路以及脈波寬度調變產生模組。回授電路依據輸出電壓與鋸齒波信號輸出 一觸發信號。脈波寬度調變產生模組用以產生具有固定導通時間之第一脈波寬度調變信號與第二脈波寬度調變信號。並且脈波寬度調變產生模組依據觸發信號、輸入電壓與輸出電壓調整第一脈波寬度調變信號與第二脈波寬度調變信號的工作週期。
於本發明的一示範性實施例中，脈波寬度調變產生器包括第一脈波寬度調變比較器、第一正反器、第二脈波寬度調變比較器以及第二正反器。第一脈波寬度調變比較器依據這些誤差電流信號的一者、輸入電壓與輸出電壓來產生第一通道重置信號。第一正反器反應於第一通道重置信號與第一通道設定信號而產生第一脈波寬度調變信號。第二脈波寬度調變比較器依據這些誤差電流信號的另一者、輸入電壓與輸出電壓來產生第二通道重置信號。第二正反器反應於第二通道重置信號與第二通道設定信號而產生第二脈波寬度調變信號。
於本發明的一示範性實施例中，回授電路包括誤差放大器以及比較器。誤差放大器用以接收參考電壓與輸出電壓，並根據參考電壓與輸出電壓之間的電壓差產生誤差信號。比較器的非反相輸入端耦接誤差放大器之輸出端，用以將誤差信號與鋸齒波信號進行比較，以產生觸發信號。
於本發明的一示範性實施例中，回授電路更包括補償單元。補償單元耦接於誤差放大器的輸出端與一工作電壓之間，用以補償誤差信號。
於本發明的一示範性實施例中，補償單元包括一電阻。此電阻耦接於誤差放大器之輸出端以及比較器的非反相輸入端之間，補償單元根據誤差信號以及電阻上之跨壓產生補償信號來補償誤差信號。
於本發明的一示範性實施例中，脈波寬度調變產生模組包括相位通道選擇器、脈波寬度調變產生器以及相位通道電流感測器。相位通道選擇器依據觸發信號產生至少兩個通道設定信號。脈波寬度調變產生器耦接這些輸出級電路與相位通道選擇器，反應於多個誤差電流信號、輸入電壓、輸出電壓與這些通道設定信號而產生多個脈波寬度調變信號。相位通道電流感測器經配置以感測這些輸出級電路的輸出電流，並計算各輸出級電路間的輸出電流差，以輸出這些誤差電流信號至脈波寬度調變產生器，而脈波寬度調變產生器依據這些誤差電流信號調整每一這些脈波寬度調變信號的工作週期。
於本發明的一示範性實施例中，這些脈波寬度調變信號中的至少兩個波形在邏輯高位準重疊。
基於上述，本發明因採用將觸發信號分成多個通道設定信號，再依每一個通道設定信號來獨立產生相應的脈波寬度調變信號，因此各脈波寬度調變信號之間不再受限於最小截止時間。另一方面，任兩個脈波寬度調變信號的波形在邏輯高位準可以產生部分重疊的情形，可以有效地解決傳統無法產生部分重疊的問題。故，本發明不再受限於最小截止時間，因此可以操作在較高的工作週期的設定， 有助於應用在重負載的情況。
為讓本發明的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。
現將詳細參考本發明之實施例，並在附圖中說明所述實施例之實例。另外，在圖式及實施方式中使用相同或類似標號的元件/構件代表相同或類似部分。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖3為根據本發明一實施例之多相直流對直流電源轉換器300的示意圖。請參閱圖3。多相直流對直流電源轉換器300包括多個輸出級電路1021~102N、脈波寬度調變控制器370、電阻RESR 以及輸出電容C1，其中N為正整數。輸出級電路1021~102N並聯於輸入節點Nin 以及輸出節點Nout 之間，用以將輸入節點Nin 所接收之輸入電壓VIN 轉換成輸出電壓VOUT ，並且透過輸出節點Nout 輸出。脈波寬度調變控制器370耦接輸出級電路1021~102N之輸入端與輸出端(亦即輸出節點Nout )，其用以輸出第一脈波寬度調變信號SPWM1 、第二脈波寬度調變信號SPWM2 、...、第N脈波寬度調變信號SPWMN ，而使各脈波寬度調變信號依序控制輸出級電路1021~102N，從而將輸入電壓VIN 轉換成輸出電壓VOUT 。此外，電阻RESR 係為輸出電容C1的等效串聯阻 抗(equivalent series resistance，ESR)，且其具有較低的阻抗值。從圖3可以看出，具有較低等效串聯阻抗的輸出電容C1耦接於輸出節點Nout 以及接地端GND之間，而負載380則耦接於輸出節點Nout 以及接地端GND之間。
脈波寬度調變控制器370包括鋸齒波產生器310、回授電路320以及脈波寬度調變產生模組360。此處的鋸齒波產生器310用以產生鋸齒波信號SRAMP 。請注意，鋸齒波產生器310相較於圖1的鋸齒波產生器130，所產生鋸齒波信號SRAMP 的方式不用接收輸入電壓VIN 與輸出電壓VOUT ，所以不用根據輸入電壓VIN 與輸出電壓VOUT 。回授電路320耦接鋸齒波產生器310、輸出級電路1021~102N之輸出端(亦即輸出節點Nout )與脈波寬度調變產生模組360。回授電路320依據輸出電壓VOUT 與鋸齒波信號SRAMP 輸出觸發信號CLK。
承上述，回授電路320包括補償單元150、誤差放大器160以及比較器170。誤差放大器160之非反相輸入端與反相輸入端分別接收參考電壓VREF 以及輸出電壓VOUT ，並根據參考電壓VREF 與輸出電壓VOUT 之間的電壓差產生誤差信號VERR 。補償單元150耦接於比較器170的非反相輸入端以及誤差放大器160的輸出端之間，補償單元150用以對誤差信號VERR 進行補償。
在本實施例中，補償單元150包括電阻152以及電 容154與電容155，其中電阻152與電容154串接於誤差放大器160的輸出端與一工作電壓之間。電容155耦接於誤差放大器160的輸出端以及工作電壓之間。在部分實施例，此工作電壓可以為接地端GND的電位。在補償單元150完成對誤差信號VERR 的補償之後，比較器170將誤差信號VERR 與鋸齒波產生器130所提供之鋸齒波信號SRAMP 進行比較，以產生觸發信號CLK。脈波寬度調變產生模組360包括相位通道選擇器330、脈波寬度調變產生器340以及相位通道電流感測器350，其中的相位通道選擇器330耦接比較器170的輸出端。而脈波寬度調變產生模組360用以產生具有第一固定導通時間之第一脈波寬度調變信號SPWM1 、第二固定導通時間之第二脈波寬度調變信號SPWM2 、...、以及第N固定導通時間之第N脈波寬度調變信號SPWMN 。其中，任兩個脈波寬度調變信號之間的波形可在邏輯高位準形成部分重疊。例如參見圖4的繪示，第一脈波寬度調變信號SPWM1 與第二脈波寬度調變信號SPWM2 的波形在邏輯高位準形成部分重疊。並且脈波寬度調變產生模組360會依據觸發信號CLK、輸入電壓VIN 與輸出電壓VOUT 調整第一脈波寬度調變信號SPWM1 、第二脈波寬度調變信號SPWM2 、...、以及第N脈波寬度調變信號SPWMN 的工作週期。
進一步來說明脈波寬度調變產生模組360。脈波寬度調變產生模組360包括相位通道選擇器330、脈波寬 度調變產生器340以及相位通道電流感測器350。相位通道選擇器330耦接回授電路320的輸出端，可根據觸發信號CLK來產生第一通道設定信號CLK1、第二通道設定信號CLK2、...、第N通道設定信號CLKN。脈波寬度調變產生器340耦接至相位通道選擇器330、相位通道電流感測器350與這些輸出級電路1021~102N。
脈波寬度調變產生器340包括脈波寬度調變比較器3411~341N以及正反器3421~342N。脈波寬度調變比較器3411依據輸出級電路1021的誤差電流信號IB1、輸入電壓VIN 與輸出電壓VOUT 來產生第一通道重置信號RES1。正反器3421的重置端(R)耦接脈波寬度調變比較器3411，而正反器3421的設定端(S)耦接相位通道選擇器330，並依據第一通道重置信號RES1與第一通道設定信號CLK1來產生第一脈波寬度調變信號SPWM1 。相似地，脈波寬度調變比較器3412依據輸出級電路1022的誤差電流信號IB2、輸入電壓VIN 與輸出電壓VOUT 來產生第二通道重置信號RES2。正反器3422耦接第二脈波寬度調變比較器3412與相位通道選擇器330，並依據第二通道重置信號RES2與第二通道設定信號CLK2來產生第二脈波寬度調變信號SPWM2 。類似上述方式，正反器342N可產生第N脈波寬度調變信號SPWMN 。另外，正反器3421~342N可以為D型正反器，但不以此為限。
相位通道電流感測器350則感測輸出級電路 1021~102N的輸出電流I1~IN，並計算各輸出級電路1021~102N間的輸出電流差IB1~IBN，以分別輸出誤差電流信號IB1~IBN至對應的脈波寬度調變比較器3411~341N。
脈波寬度調變產生器340及相位通道電流感測器350根據第一通道設定信號CLK1、第二通道設定信號CLK2、...、第N通道設定信號CLKN、輸入電壓VIN 、輸出電壓VOUT 以及各個輸出級電路1021~102N間的輸出電流差IB1~IBN產生脈波寬度調變信號SPWM1 ~SPWMN ，並將脈波寬度調變信號SPWM1 ~SPWMN 輸出至對應的輸出級電路1021~102N。
在本實施例中，各個輸出級電路為利用一個控制單元、兩個電晶體以及一個電感來實施。如圖3所示，多相直流對直流電源轉換器300包括2N個電晶體MU1~MUN與ML1~MLN、N個電感L1~LN以及N個控制單元1101~110N。電晶體MU1~MUN分別耦接於輸入節點Nin 以及節點N1~NN之間，而電晶體ML1~MLN分別耦接於節點N1~NN以及接地端GND之間。電晶體MU1~MUN的閘極以及電晶體ML1~MLN的閘極分別耦接至控制單元1101~110N。另外，電感L1~LN分別耦接於節點N1~NN以及輸出節點Nout 之間。在此實施例中，電晶體MU1~MUN與電晶體ML1~MLN為N型電晶體，其可作為開關使用。在其他不同應用下，電晶體MU1~MUN與電晶體ML1~MLN 亦可為P型電晶體或是同時使用P、N型電晶體。控制單元1101~110N接收由脈波寬度調變控制器370所提供之脈波寬度調變信號SPWM1 ~SPWMN ，並根據脈波寬度調變信號SPWM1 ~SPWMN 來控制電晶體MU1~MUN以及電晶體ML1~MLN是否導通，以將輸入電壓VIN 轉換為輸出電壓VOUT 。其中輸出電壓VOUT 係經由輸出節點Nout 輸出至負載380。
圖4是根據本發明一實施例之多相直流對直流電源轉換器300在雙相(two phase)操作下的時序示意圖。請合併參閱圖3和圖4。在雙相操作下，觸發信號CLK經過相位通道選擇器330依序產生第一通道設定信號CLK1、第二通道設定信號CLK2，並不斷地重複。第一通道設定信號CLK1、第二通道設定信號CLK2的上升邊緣(rising edge)分別應用至正反器3421、3422，將會分別造成第一脈波寬度調變信號SPWM1 、第二脈波寬度調變信號為邏輯高位準，第一脈波寬度調變信號SPWM1 /第二脈波寬度調變信號SPWM2 的導通時間，將分別由各自的脈寬調變比較器3411/3412根據輸入電壓VIN 、輸出電壓VOUT 以及誤差電流信號IB1/IB2來產生通道重置信號給正反器3421/3422。當負載電流ILOAD 變大時，誤差信號VERR 的上升與鋸齒波信號SRAMP 相交的頻率變高，也就是觸發信號CLK的頻率上升，接著第一通道設定信號CLK1/第二通道設定信號CLK2的頻率也上升。由圖4還可以看出第一脈波寬度調變信號 SPWM1 /第二脈波寬度調變信號SPWM2 導通時間有一段部分重疊(overlap)。對照圖1及圖2的先前技術，先前技術的SPWM1 /SPWM2 不可能產生部分重疊，故本發明實施例在暫態(transient)時，整體的脈波寬度調變信號在邏輯高位準的時間變得較長，因此對於暫態反應可以更顯快速。
圖5是多相直流對直流電源轉換器300的另一實施例的時序示意圖。多相直流對直流電源轉換器300的另一個重要優點：可以將直流對直流的降壓控制操作在相對較高的工作週期(high duty cycle)的情況。以雙相操作為例子說明，由圖5中可以看出本發明可以產生工作週期較高的第一脈波寬度調變信號SPWM1 /第二脈波寬度調變信號SPWM2 。反觀先前技術，脈波信號SPWM0 經過相位通道選擇器190依序產生SPWM1 /SPWM2 ，如同圖5的觸發信號CLK經過相位通道選擇器330依序產生第一通道設定信號CLK1/第二通道設定信號CLK2，使得先前技術的SPWM1 /SPWM2 之最大工作週期受到限制。由於本發明的整體的脈波寬度調變信號在邏輯高位準的時間變得較長，因此這技術有助於應用在直流對直流控制器上，而且可以操作在較高的工作週期設定。
綜上所述，本發明因採用將觸發信號分成多個通道設定信號，再依每一個通道設定信號來獨立產生相應的脈波寬度調變信號，因此各脈波寬度調變信號之間不再受限於最小截止時間。另一方面，任兩個脈波寬度調變信號的波 形在邏輯高位準可以產生部分重疊的情形，可以有效地解決傳統無法產生部分重疊的問題。故，本發明不再受限於最小截止時間，因此可以操作在較高的工作週期的設定，有助於應用在重負載的情況。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，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，因此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‧‧‧多相直流對直流電源轉換器
120‧‧‧脈波寬度調變控制器
130‧‧‧鋸齒波產生器
140‧‧‧脈波寬度調變產生器
150‧‧‧補償單元
152、RESR ‧‧‧電阻
154、155、C1‧‧‧電容
160‧‧‧誤差放大器
170‧‧‧比較器
180‧‧‧相位通道電流感測器
190‧‧‧相位通道選擇器
200‧‧‧負載
300‧‧‧多相直流對直流電源轉換器
310‧‧‧鋸齒波產生器
320‧‧‧回授電路
330‧‧‧相位通道選擇器
340‧‧‧脈波寬度調變產生器
350‧‧‧相位通道電流感測器
360‧‧‧脈波寬度調變產生模組
370‧‧‧脈波寬度調變控制器
380‧‧‧負載
1021~102N‧‧‧輸出級電路
1101~110N‧‧‧控制單元
3411~341N‧‧‧脈波寬度調變比較器
3421~342N‧‧‧正反器
CLK‧‧‧觸發信號
CLK1‧‧‧第一通道設定信號
CLK2‧‧‧第二通道設定信號
CLKN‧‧‧第N通道設定信號
GND‧‧‧接地端
ILOAD 、I1~IN‧‧‧電流
IB1~IBN‧‧‧誤差電流信號
L1~LN‧‧‧電感
MU1~MUN、ML1~MLN‧‧‧電晶體
N1 ~NN ‧‧‧節點
Nin ‧‧‧輸入節點
Nout ‧‧‧輸出節點
RES1‧‧‧第一通道重置信號
RES2‧‧‧第二通道重置信號
RESN‧‧‧第N通道重置信號
SPWM ‧‧‧脈波寬度調變信號
SPWM0 ‧‧‧脈波信號
SPWM1 ‧‧‧第一脈波寬度調變信號
SPWM2 ‧‧‧第二脈波寬度調變信號
SPWMN ‧‧‧第N脈波寬度調變信號
SRAMP ‧‧‧鋸齒波信號
STR ‧‧‧觸發信號
VERR ‧‧‧誤差信號
VIN ‧‧‧輸入電壓
VREF ‧‧‧參考電壓
VOUT ‧‧‧輸出電壓
下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分，繪示了本發明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起說明本發明的原理。
圖1為先前技術的多相直流對直流電源轉換器的電路示意圖。
圖2為多相直流對直流電源轉換器100在雙相操作下的時序示意圖。
圖3為根據本發明一實施例之多相直流對直流電源轉換器的示意圖。
圖4是根據本發明一實施例之多相直流對直流電源轉換器300在雙相操作下的時序示意圖。
圖5是多相直流對直流電源轉換器300的另一實施例的時序示意圖。
150‧‧‧補償單元
152、RESR ‧‧‧電阻
154、155、C1‧‧‧電容
160‧‧‧誤差放大器
170‧‧‧比較器
300‧‧‧多相直流對直流電源轉換器
310‧‧‧鋸齒波產生器
320‧‧‧回授電路
330‧‧‧相位通道選擇器
340‧‧‧脈波寬度調變產生器
350‧‧‧相位通道電流感測器
360‧‧‧脈波寬度調變產生模組
370‧‧‧脈波寬度調變控制器
380‧‧‧負載
1021~102N‧‧‧輸出級電路
1101~110N‧‧‧控制單元
3411~341N‧‧‧脈波寬度調變比較器
3421~342N‧‧‧正反器
CLK‧‧‧觸發信號
CLK1‧‧‧第一通道設定信號
CLK2‧‧‧第二通道設定信號
CLKN‧‧‧第N通道設定信號
GND‧‧‧接地端
ILOAD 、I1~IN‧‧‧電流
IB1~IBN‧‧‧誤差電流信號
L1~LN‧‧‧電感
MU1~MUN、ML1~MLN‧‧‧電晶體
N1 ~NN ‧‧‧節點
Nin ‧‧‧輸入節點
Nout ‧‧‧輸出節點
RES1‧‧‧第一通道重置信號
RES2‧‧‧第二通道重置信號
RESN‧‧‧第N通道重置信號
SPWM1 ‧‧‧第一脈波寬度調變信號
SPWM2 ‧‧‧第二脈波寬度調變信號
SPWMN ‧‧‧第N脈波寬度調變信號
SRAMP ‧‧‧鋸齒波信號
VERR ‧‧‧誤差信號
VIN ‧‧‧輸入電壓
VREF ‧‧‧參考電壓
VOUT ‧‧‧輸出電壓

Claims (12)

  1. 一種多相直流對直流電源轉換器，包括：多個輸出級電路，經配置以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓；一回授電路，依據該輸出電壓與一鋸齒波信號輸出一觸發信號；一相位通道選擇器，依據該觸發信號產生至少兩個通道設定信號；一脈波寬度調變產生器，耦接該些輸出級電路與該相位通道選擇器，反應於多個誤差電流信號、該輸入電壓、該輸出電壓與該些通道設定信號而產生多個脈波寬度調變信號；以及一相位通道電流感測器，經配置以感測該些輸出級電路的輸出電流，並計算各輸出級電路間的輸出電流差，以輸出該些誤差電流信號至該脈波寬度調變產生器，而該脈波寬度調變產生器依據該些誤差電流信號調整每一該些脈波寬度調變信號的工作週期。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多相直流對直流電源轉換器，其中該脈波寬度調變產生器包括：一第一脈波寬度調變比較器，依據該些誤差電流信號的一者、該輸入電壓與該輸出電壓來產生一第一通道重置信號；一第一正反器，反應於該第一通道重置信號與該第一通道設定信號而產生該第一脈波寬度調變信號； 一第二脈波寬度調變比較器，依據該些誤差電流信號的另一者、該輸入電壓與該輸出電壓來產生一第二通道重置信號；以及一第二正反器，反應於該第二通道重置信號與該第二通道設定信號而產生該第二脈波寬度調變信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多相直流對直流電源轉換器，其中該回授電路包括：一誤差放大器，用以接收一參考電壓與該輸出電壓，並根據該參考電壓與該輸出電壓之間的電壓差產生一誤差信號；以及一比較器，其非反相輸入端耦接該誤差放大器之輸出端，用以將該誤差信號與該鋸齒波信號進行比較，以產生該觸發信號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之多相直流對直流電源轉換器，其中該回授電路更包括：一補償單元，耦接於該誤差放大器的輸出端與一工作電壓之間，用以補償該誤差信號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之多相直流對直流電源轉換器，其中該補償單元包括：一電阻，耦接於該誤差放大器之輸出端以及該比較器的非反相輸入端之間，該補償單元根據該誤差信號以及該電阻上之跨壓產生一補償信號來補償該誤差信號。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多相直流對直流電源轉換器，其中該些脈波寬度調變信號中的至少兩個 波形在邏輯高位準重疊。
  7. 一種多相直流對直流電源轉換器，包括：多個輸出級電路，經配置以將一輸入電壓轉換為一輸出電壓；以及一脈波寬度調變控制器，耦接該些輸出級電路，依據該輸入電壓、該輸出電壓與一參考電壓而產生多個脈波寬度調變信號，據以控制該些輸出級電路，該脈波寬度調變控制器包括：一回授電路，依據該輸出電壓與一鋸齒波信號輸出一觸發信號；以及一脈波寬度調變產生模組，用以產生具有固定導通時間之一第一脈波寬度調變信號與一第二脈波寬度調變信號，並依據至少兩個通道設定信號、該輸入電壓與該輸出電壓調整該第一脈波寬度調變信號與該第二脈波寬度調變信號的工作週期；其中該脈波寬度調變產生模組包括：一相位通道選擇器，依據該觸發信號產生該些通道設定信號。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之多相直流對直流電源轉換器，其中該回授電路包括：一誤差放大器，用以接收該參考電壓以及該輸出電壓，並根據該參考電壓以及該輸出電壓之間的電壓差產生一誤差信號；一比較器，用以比較該誤差信號與該鋸齒波信號， 以產生該觸發信號；以及一補償單元，耦接於該誤差放大器的輸出端與一工作電壓之間，用以產生一補償信號來補償該誤差信號。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之多相直流對直流電源轉換器，其中該補償單元包括：一電阻，耦接於該誤差放大器之輸出端以及該比較器的非反相輸入端之間，該補償單元根據該誤差信號以及該電阻上之跨壓產生該補償信號。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之多相直流對直流電源轉換器，其中該脈波寬度調變產生模組更包括：一脈波寬度調變產生器，耦接該些輸出級電路與該相位通道選擇器，反應於多個誤差電流信號、該輸入電壓、該輸出電壓與該些通道設定信號而產生多個脈波寬度調變信號；以及一相位通道電流感測器，經配置以感測該些輸出級電路的輸出電流，並計算各輸出級電路間的輸出電流差，以輸出該些誤差電流信號至該脈波寬度調變產生器，而該脈波寬度調變產生器依據該些誤差電流信號調整每一該些脈波寬度調變信號的工作週期。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之多相直流對直流電源轉換器，其中該脈波寬度調變產生器包括：一第一脈波寬度調變比較器，依據該些誤差電流信號的一者、該輸入電壓與該輸出電壓來產生一第一通道重置信號； 一第一正反器，反應於該第一通道重置信號與該第一通道設定信號而產生該第一脈波寬度調變信號；一第二脈波寬度調變比較器，依據該些誤差電流信號的另一者、該輸入電壓與該輸出電壓來產生一第二通道重置信號；以及一第二正反器，反應於該第二通道重置信號與該第二通道設定信號而產生該第二脈波寬度調變信號。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之多相直流對直流電源轉換器，其中該些脈波寬度調變信號中的至少兩個波形在邏輯高位準重疊。
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