TWI641196B - 電流平衡電路與使用其之多相式電源轉換器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供電流平衡電路與使用其之多相式電源轉換器。此電流平衡電路包括複數組檢測單元與複數個誤差放大器。檢測單元分別連接於功率級電路，以獲得電源輸出資訊。每一比誤差放大器之非反向輸入端連接至對應於其一功率級電路之檢測單元，以接收電源輸出資訊。每一誤差放大器之反向輸入端連接至對應於其餘功率級電路之檢測單元，以接收電源輸出資訊。每一誤差放大器之輸出端電性連接至控制電路。每一誤差放大器分別將其一功率級電路之電源輸出資與其餘功率級電路之電源輸出資訊的差值放大並轉換為電流資訊使控制電路據以調整各功率級電路所輸出之電流。

Description

電流平衡電路與使用其之多相式電源轉換器
本發明乃是關於一種電流平衡電路與使用其之多相式電源轉換器，特別是指一種具有經改良電感直流電阻(DCR)電流檢測電路架構的電流平衡電路與使用其之多相式電源轉換器。
請參見圖1，圖1為傳統DCR電流檢測電路之示意圖。於圖1所繪示之電路中，L為一電感，DCR為此電感L的直流電阻。電流檢測電阻R和電容C與電感L並聯。將電流檢測電阻R與電容C適當地調整使得其時間常數與電感L和電感L之直流電阻DCR的時間常數相匹配時，便能藉由量測電容C兩端之電壓來檢測流經電感L之電感電流IL(即，電感L之電流資訊)。
本發明提供一種電流平衡電路，適用於多相式電源轉換器。所適用之多相式電源轉換器至少包括複數個功率級電路、電流平衡電路與控制電路。複數個功率級電路係分別電性連接於電流平衡電路，且控制電路連接於電流平衡電路與複數個功率級電路之間。此種電流平衡電路包括複數組檢測單元、計算單元與複數個誤差放大器。每一檢測單元係與每一功率級電路電性連接，以獲得每一功率級電路之電源輸出資訊。計算單元電性連接至複數組 檢測單元，用以計算該些電源輸出資訊之平均值。每一誤差放大器之非反向輸入端電性連接至計算單元，以接收前述之平均值。每一誤差放大器之反向輸入端電性連接至每一檢測單元，以接收電源輸出資訊。此外，每一誤差放大器之輸出端電性連接至控制電路。每一誤差放大器將平均值與電源輸出資訊的差值放大並轉換為電流資訊後，由每一該誤差放大器之輸出端輸出此電流資訊至控制電路。控制電路根據該些電流資訊來調整每一功率級電路的輸出，以平衡每一功率級電路所輸出之電流。
本發明亦提供一種電流平衡電路，適用於多相式電源轉換器。所適用至多相式電源轉換器至少包括第一功率級電路、第二功率級電路與第三功率級電路、電流平衡電路與控制電路。第一功率級電路、第二功率級電路與第三功率級電路係分別電性連接於電流平衡電路。控制電路連接於電流平衡電路與第一功率級電路、第二功率級電路以及第三功率級電路之間。此種電流平衡電路包括複數組檢測單元與複數個誤差放大器。第一功率級電路、第二功率級電路與第三功率級電路分別對應地連接於檢測單元，以分別獲得第一功率級電路、第二功率級電路與第三功率級電路之電源輸出資訊。每一誤差放大器之非反向輸入端連接至對應於第一功率級電路之檢測單元，以接收第一功率級電路之電源輸出資訊。每一誤差放大器之反向輸入端分別連接至對應於第二功率級電路之檢測單元以及對應於第三功率級電路之檢測單元，以分別接收第二功率級電路之電源輸出資訊與第三功率級電路之電源輸出資訊。此外，每一誤差放大器之輸出端電性連接至控制電路。每一誤差放大器分別將第二功率級電路之電源輸出資訊以及第三功率級電路之電源輸出資訊與第一功率級電路之該電源輸出資訊的差值放大並轉換為電流資訊後，由每一誤差放大器之輸出端輸出此電流資訊至控制電路。控制電路根據該些電流資訊來調整第一功率級電路、第二功率級電路與第三功率級電路的輸出，以平 衡第一功率級電路、第二功率級電路與第三功率級電路所輸出之電流。
本發明還提供一種多相式電源轉換器，至少包括複數個功率級電路、如所述之電流平衡電路與控制電路，以平衡每一功率級電路所輸出之電流。
綜上所述，本發明所提供之電流平衡電路與使用其之多相式電源轉換器主要係利用改良式的DCR電流檢測電路來平衡多相式電源轉換器中各個功率級電路所輸出之電流。相較於一般電流平衡電路利用傳統DCR電流檢測電路平衡多相式電源轉換器中各個功率級電路所輸出之電流的做法，本發明所提供之電流平衡電路無須實際量測各功率級電路所輸出至負載的絕對電壓值，而僅需得知各個功率級電路所輸出之電壓之間的相對大小即可對各個功率級電路之輸出電流作調整，以使各個功率級電路能夠平均地分攤欲提供給負載的驅動電流。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
L‧‧‧電感
R‧‧‧直流電阻
IL‧‧‧電感電流
DCR‧‧‧電流檢測電阻
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
C、C1‧‧‧電容
VC‧‧‧電容電壓
P1‧‧‧第一功率級電路
P2‧‧‧第二功率級電路
P3‧‧‧第三功率級電路
P‧‧‧功率級電路
20、30、CB‧‧‧電流平衡電路
201‧‧‧計算單元
22、24、26、32、34、36‧‧‧檢測單元
V1、V2、V3‧‧‧電源輸出資訊
Vavg‧‧‧平均值
VEA1、VEA2、VEA3、VEA12、VEA13‧‧‧誤差放大器
OUT、Vout‧‧‧輸出端
1‧‧‧負載
4‧‧‧多相式電源轉換器
CON‧‧‧控制電路
X、Vout’‧‧‧節點
CMP1、CMP2‧‧‧比較器
Ton1、Ton2‧‧‧導通控制訊號
T1、T2‧‧‧電晶體
圖1為傳統DCR電流檢測電路之示意圖。
圖2為根據本發明例示性實施例繪示之電流平衡電路之電路圖。
圖3為根據本發明另一例示性實施例繪示之電流平衡電路之電路圖。
圖4為根據本發明例示性實施例所繪示之多相式電源轉換器之方塊圖。
圖5顯示了常見之脈衝寬度調變電路中誤差放大器所接收的參考電流訊號、補償訊號與導通時間的示意圖。
圖6顯示了常見之脈衝寬度調變電路中誤差放大器所接收的參考電壓訊號、補償訊號與導通時間的示意圖。
圖7A與圖7B為根據本發明例示性實施例繪示之電流平衡電路中控制電路之電路圖。
在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，類似數字始終指示類似元件。
首先，以下將以多個實施例說明本發明所提供電流平衡電路與使用其之多相式電源轉換器。此種電流平衡電路的其一特點在於利用改良式的DCR電流檢測法來平衡多相式電源轉換器中各個功率級電路所輸出之電流。
〔電流平衡電路的一實施例〕
請先參見圖2，圖2為根據本發明例示性實施例繪示之電流平衡電路之電路圖。本實施例所提供之電流平衡電路20主要適用於多相式電源轉換器，目的是為了讓多相式電源轉換器中各個功率級電路能夠平均地分攤欲提供給負載的驅動電流。除了電流平衡電路20，電流平衡電路20所適用之多相式電源轉換器還包括複數個功率級電路P1~P3與控制電路(未圖示於圖2)。簡易地說，於所述多相式電源轉換器主要電路架構中，複數個功率級電路P1~P3係分別電性連接於電流平衡電路20，且控制電路連接於電流平衡電路20與複數個功率級電路P1~P3之間。
如圖2所示，本實施例所提供之電流平衡電路20主要包括有複數組檢測單元22、24與26、計算單元201與複數個誤差放大器 VEA1~VEA3。每一檢測單元22、24與26係與每一功率級電路P1~P3電性連接，以獲得每一功率級電路P1~P3之電源輸出資訊V1、V2與V3。計算單元201係電性連接至複數組檢測單元22、24與26，用以計算所有檢測單元22、24與26所獲得之電源輸出資訊V1、V2與V3的平均值Vavg。此外，每一誤差放大器VEA1~VEA3之非反向輸入端電性連接至計算單元201，以接收所有檢測單元22、24與26之電源輸出資訊V1、V2與V3的平均值Vavg，每一誤差放大器VEA1~VEA3之反向輸入端電性連接至每一檢測單元22、24與26，以接收每一檢測單元22、24與26所獲得的電源輸出資訊V1、V2與V3，且每一誤差放大器VEA1~VEA3之輸出端OUT電性連接至控制電路。
於傳統DCR電流檢測法中的電路架構中，兩相串聯之一電流檢測電阻與一電容係並聯於電感與電感之直流電阻，如此一來，將電流檢測電阻與電容適當地調整使得其時間常數與電感和電感之直流電阻的時間常數相匹配時，便能藉由量測電容兩端之電壓來檢測流經電感的電流(即，電感之電流資訊)。
然而如前述，本實施例所提供之電流平衡電路20的其一特點在於利用改良式的DCR電流檢測法來平衡多相式電源轉換器中各個功率級電路P1~P3所輸出之電流，因此以下將進一步說明本實施例所提供之電流平衡電路20中的檢測單元22、24與26不同於之傳統DCR電流檢測電路之架構。
於本實施例中，每一檢測單元22、24與26包括第一電阻R1、第二電阻R2、電容C與電感L。復如圖2所示，以連接於功率級電路P1之檢測單元22為例，第一電阻R1之一端連接至功率級電路P1的輸出端，第一電阻R1之另一端連接至電感L之一端；此外，第二電阻R2之一端連接至第一電阻R1與功率級電路P1之輸出端之間，第二電阻R2之另一端連接至電容C之一端，且電容C之另一端接地。最後，電感L之另一端連接至多相式電源轉換器之輸出端，以 傳遞功率級電路P1所輸出之電力以驅動負載1。
也就是說，前述檢測單元22之電路架構與傳統DCR電流檢測電路之差異在於，於本實施例中，兩相串聯之第二電阻R2與電容C並不並聯於兩相串聯之第一電阻R1與電感L，而是直接地連接於第一功率級電路P1的輸出端與接地端之間。
進一步說明，若於功率級電路P1之輸出端進行量測所得到的會是含有電感L之電流資訊的方波訊號，經由第二電阻R2與電容C即可濾出含有功率級電路P1之輸出電壓資訊的小訊號。因此，電性連接至每一檢測單元22、24與26中第二電阻R2與電容C之間的計算單元201便能獲得含有每一功率級電路P1~P3之輸出電壓資訊的小訊號(即，電源輸出資訊V1、V2與V3)，進而計算所有功率級電路P1~P3之電源輸出資訊V1、V2與V3的平均值Vavg。除此之外，每一誤差放大器VEA1~VEA3之反向輸入端係分別地連接至每一檢測單元22、24與26中第二電阻R2與電容C之間，以獲得每一功率級電路P1~P3之電源輸出資訊V1、V2與V3。
對於每一誤差放大器VEA1~VEA3來說，可由其非反向輸入端獲得所有功率級電路P1~P3之電源輸出資訊V1、V2與V3的平均值Vavg，另可由其反向輸入端獲得每一功率級電路P1~P3之個別的電源輸出資訊V1、V2與V3。誤差放大器VEA1~VEA3能獲得所有功率級電路P1~P3之電源輸出資訊V1、V2與V3的平均值Vavg與每一功率級電路P1~P3之個別的電源輸出資訊V1、V2與V3的差值(即，各個功率級電路P1~P3所輸出之電壓與所有功率級電路P1~P3之輸出電壓的平均值的相對大小)，該些差值會由每一誤差放大器VEA1~VEA3放大後轉換為電流資訊並輸出。根據該些電流資訊，控制電路調整每一功率級電路P1~P3的輸出，以平衡每一功率級電路P1~P3所輸出之電流。
由此可知，於本實施例中，檢測單元22、24與26中兩相串聯之第二電阻R2與電容C之所以不需並聯於兩相串聯之第一電阻R1 與電感L，而是直接連接於各功率級電路P1~P3的輸出端與接地端之間的原因在於，本實施例所提供之電流平衡電路無須實際量測各功率級電路P1~P3所輸出至負載1的絕對電壓值，而僅需得知各個功率級電路P1~P3所輸出之電壓與所有功率級電路P1~P3之輸出電壓的平均值的相對大小，控制電路便能據以調整各個功率級電路P1~P3的輸出。
此外，前述之控制電路可包括複數個脈衝寬度調變電路與對應之複數個驅動器。根據誤差放大器VEA1~VEA3所輸出的電流資訊，脈衝寬度調變電路輸出一脈衝寬度調變訊號至對應之驅動器，以使驅動器調整第一功率級電路P1、第二功率級電路P2或第三功率級電路P3的輸出，以平衡第一功率級電路P1、第二功率級電路P2與第三功率級電路P3所輸出之電流。
於本實施例中，控制電路對於每個功率級電路所輸出之電流所做的調整可視為一種負回授機制。常見之負回授機制的態樣可分為恆定導通時間(Constant On-Time)、電流控制補償(Current Mode Control)與電壓控制補償(Voltage Mode Control)。
請參照圖5，圖5顯示了常見之脈衝寬度調變電路中誤差放大器所接收的參考電流訊號、補償訊號與導通時間的示意圖。於電流控制補償(Current Mode Control)的態樣中，若誤差放大器VEA1所輸出的電流資訊顯示，流經檢測單元22之電感L的電感電流大於流經檢測單元22~26之電感L的電感電流的平均值，則控制電路會將參考電流訊號IRAMP調低，如圖6所示，如此便會使得參考電流訊號IRAMP低於補償訊號EAO的時間區間拉長，即，使得對應功率級電路P2與P3之驅動器的導通時間增加，以增加流經檢測單元24或26之電感L的電感電流，達到平衡流經檢測單元22~26之電感L的電感電流之目的。
請參照圖6，圖6顯示了常見之脈衝寬度調變電路中誤差放大器所接收的參考電壓訊號、補償訊號與導通時間的示意圖。於電 壓控制補償(Voltage Mode Control)的態樣中，若誤差放大器VEA1所輸出的電流資訊顯示，流經檢測單元22之電感L的電感電流大於流經檢測單元22~26之電感L的電感電流的平均值，則控制電路會將參考電壓訊號VRAMP調低，如圖6所示，如此便會使得參考電壓訊號VRAMP低於補償訊號EAO的時間區間拉長，使得對應功率級電路P2或P3之驅動器的導通時間增加，以增加流經檢測單元24或26之電感L的電感電流，達到平衡流經檢測單元22~26之電感L的電感電流之目的。
於恆定導通時間(Constant On-Time)的態樣中，舉例來說，若誤差放大器VEA1所輸出的電流資訊顯示，流經檢測單元22之電感L的電感電流大於流經檢測單元22~26之電感L的電感電流的平均值，控制電路便會增加對應功率級電路P2與P3之驅動器的恆定導通時間，如此一來便能增加流經檢測單元24與26之電感L的電感電流，達到平衡流經檢測單元22~26之電感L的電感電流之目的。
於此態樣中，控制電路可為其他的電路架構。舉例來說，利用圖7A所示的電路架構便能直接地增加對應功率級電路P2或P3之驅動器的恆定導通時間。
於此例中，如圖7A所示，控制電路由第一控制電路與第二控制電路所組成。第一控制電路包括第一比較器CMP1與第一驅動器(未圖示)，且第二控制電路包括第二比較器CMP2與第二驅動器(未圖示)。第一驅動器用以驅動該些功率級電路之一。第一比較器CMP1之非反向輸入端耦接於該多相式電源轉換器之輸出端Vout，且第一比較器CMP1之反向輸入端透過一電晶體T1連接於第一比較器CMP1之輸出端。第一比較器CMP1用以輸出一導通控制訊號Ton1來控制第一驅動器的恆定導通時間。第二驅動器用以驅動該些功率級電路之一。第二比較器CMP2之非反向輸入端耦接於多相式電源轉換器之輸出端Vout，第二比較器CMP2之反向輸入端連接於該些誤差放大器之一的輸出端，且透過一電晶體T2連接於 第二比較器CMP2之輸出端。第二比較器CMP2用以輸出另一導通控制訊號Ton2來控制該第二驅動器的恆定導通時間。
進一步說明圖7A所示之控制電路的作動，於流經檢測單元22之電感L的電感電流大於流經檢測單元22~26之電感L的電感電流的平均值之情況下，誤差放大器VEA2或VEA3便會由節點X抽電流，於是，對應功率級電路P1之驅動器的恆定導通時間Ton1不變，但對應功率級電路P2之驅動器的恆定導通時間Ton2會增加。
舉另一例來說，利用圖7B所示的電路架構也能直接地增加對應功率級電路P2或P3之驅動器的恆定導通時間。
於此例中，如圖7B所示，控制電路由第一控制電路與第二控制電路所組成。第一控制電路包括第一比較器CMP1與第一驅動器(未圖示)，且第二控制電路包括第二比較器CMP2與第二驅動器(未圖示)。第一驅動器用以驅動該些功率級電路之一。第一比較器CMP1之非反向輸入端耦接於多相式電源轉換器之輸出端，且第一比較器CMP1之反向輸入端透過一電晶體T1連接於第一比較器CMP1之輸出端。第一比較器CMP1用以輸出一導通控制訊號Ton1來控制第一驅動器的恆定導通時間。第二驅動器用以驅動該些功率級電路之一。第二比較器CMP2之非反向輸入端耦接於多相式電源轉換器之輸出端，且第二比較器CMP2之反向輸入端透過一電晶體T2連接於第二比較器CMP2之輸出端。第二比較器CMP2用以輸出另一導通控制訊號Ton2來控制第二驅動器的恆定導通時間。另外，第一比較器CMP1之非反向輸入端與第二比較器CMP2之非反向輸入端透過一電容C1相連接。
進一步說明圖7B所示之控制電路的作動，於流經檢測單元22之電感L的電感電流大於流經檢測單元22~26之電感L的電感電流的平均值之情況下，誤差放大器VEA2或VEA3便會對節點Vout’灌電流，於是，對應功率級電路P1之驅動器的恆定導通時間Ton1不變，但對應功率級電路P2之驅動器的恆定導通時間Ton2會增加。
須說明地勢，前述三種負回授機制的態樣應為本發明所屬技術領域中具有通常知識者所熟悉，故於前述舉例中僅作簡要的描述。
〔電流平衡電路的另一實施例〕
接著請參見圖3，圖3為根據本發明另一例示性實施例繪示之電流平衡電路之電路圖。本實施例所提供之電流平衡電路30同樣適用於多相式電源轉換器，目的是亦為了讓多相式電源轉換器中各個功率級電路能夠平均地分攤欲提供給負載的驅動電流。除了電流平衡電路30，電流平衡電路30所適用之多相式電源轉換器還包括第一功率級電路P1、第二功率級電路P2與第三功率級電路P3與控制電路(未圖示於圖3)。簡易地說，於所述多相式電源轉換器主要電路架構中，第一功率級電路P1、第二功率級電路P2與第三功率級電路P3係分別電性連接於電流平衡電路30，控制電路連接於電流平衡電路20與第一功率級電路P1、第二功率級電路P2與第三功率級電路P3之間。
本實施例所提供之電流平衡電路30與前述實施例所述之電流平衡電路20具有大致相同的電路架構，惟差異在於，本實施例所提供之電流平衡電路30未設置計算單元，電流平衡電路30僅包括有複數組檢測單元32、34與36與複數個誤差放大器VEA12與VEA13。
如圖3所示，每個檢測單元32、34與36係對應地連接於第一功率級電路P1、第二功率級電路P2與第三功率級電路P3，以分別獲得第一功率級電路P1、第二功率級電路P2與第三功率級電路P3的電源輸出資訊V1、V2與V3。誤差放大器VEA12與VEA13之非反向輸入端均連接至對應於第一功率級電路P1之檢測單元32，以接收第一功率級電路P1之電源輸出資訊V1。誤差放大器VEA12之反向輸入端連接至對應於第二功率級電路P2之檢測單元34，以接收第二功率級電路P2之電源輸出資訊V2，且誤差放大器VEA13之反向 輸入端連接至對應於第三功率級電路P3之檢測單元36，以接收第三功率級電路P3之電源輸出資訊V3。另外，誤差放大器VEA12與VEA13之輸出端均電性連接至控制電路。
於是，誤差放大器VEA12將第二功率級電路P2之電源輸出資訊V2與第一功率級電路P1之電源輸出資訊V1的差值放大並轉換為電流資訊，且同樣地，誤差放大器VEA13將第三功率級電路P3之電源輸出資訊V3與第一功率級電路P1之電源輸出資訊V1的差值放大並轉換為電流資訊。如此一來，根據誤差放大器VEA12與VEA13所輸出的電流資訊，便可得知第二功率級電路P2和第三功率級電路P3所輸出之電壓與第一功率級電路P1所輸出之電壓的相對大小。為了讓各個功率級電路P1~P3能夠平均地分攤欲提供給負載1的驅動電流，根據誤差放大器VEA12與VEA13所輸出的電流資訊，控制電路會調整第二功率級電路P2和第三功率級電路P3的輸出，進而達到平衡每一功率級電路P1~P3所輸出之電流的目的。
於前述實施例所述之電流平衡電路20中，誤差放大器VEA1~VE3係將每一功率級電路P1~P3之電源輸出資訊V1、V2與V3與功率級電路P1~P3之電源輸出資訊V1、V2與V3的平均值Vavg之間的差值放大並轉換為電流資訊，使得控制電路能根據該些電流資訊來調整每一功率級電路P1~P3所輸出之電流。不同地是，於本實施例所提供之電流平衡電路30中，誤差放大器VEA12與VEA13係將第二功率級電路P2和第三功率級電路P3之電源輸出資訊V2與V3分別與第一功率級電路P1之電源輸出資訊V1之間的差值放大並轉換為電流資訊，使得控制電路能根據該些電流資訊來調整第二功率級電路P2和第三功率級電路P3所輸出之電流。
此外同樣地，本實施例所提供之電流平衡電路30的其一特點亦在於利用改良式的DCR電流檢測法來平衡多相式電源轉換器中各個功率級電路P1~P3所輸出之電流。
復如圖3所示，電流平衡電路30中的每一檢測單元32、34與36包括第一電阻R1、第二電阻D、電感L與電容C。檢測單元32、34與36中的第一電阻R1之一端係各別連接至第一功率級電路P1、第二功率級電路P2與第三功率級電路P3，第一電阻R1之另一端連接至電感L之一端。再者，三個檢測單元32、34與36中的第二電阻R2之一端係各別連接至第一電阻R1與第一功率級電路P1之間、第一電阻R1與第二功率級電路P2之間，以及第一電阻R1與第三功率級電路P3之間。另外，三個檢測單元32、34與36中的第二電阻R2之另一端均連接至電容C之一端，且電容C之另一端接地。最後，電感L之另一端連接至多相式電源轉換器之輸出端Vout，以傳遞第一功率級電路P1、第二功率級電路P2與第三功率級電路P3所輸出之電力以驅動負載1。
也就是說，如同圖2所示之實施例，於本實施例所提供之電流平衡電路30中，每一檢測單元32、34與36裡兩相串聯之第二電阻R2與電容C也不並聯於兩相串聯之第一電阻R1與電感L，而是直接地連接於各個功率級電路P1~P3的輸出端與接地端之間。
接著說明，誤差放大器VEA12與VEA13之非反向輸入端均連接至對應於第一功率級電路P1之檢測單元32中第二電阻R2與電容C之間，以接收第一功率級電路P1之電源輸出資訊V1。再者，誤差放大器VEA12之反向輸入端連接至對應於第二功率級電路P2之檢測單元34中第二電阻R2與電容C之間，且誤差放大器VEA13之反向輸入端連接至對應於第三功率級電路P3之檢測單元36中第二電阻R2與電容C之間，以分別接收第二功率級電路P2之電源輸出資訊V2與第三功率級電路P3之電源輸出資訊V3。須說明地是，前述電源輸出資訊V1、V2與V3為一電壓值。
由此可知，於本實施例中，檢測單元32、34與36中兩相串聯之第二電阻R2與電容C之所以不需並聯於兩相串聯之第一電阻R1與電感L，而是直接連接於各功率級電路P1~P3的輸出端與接地端 之間的原因在於，本實施例所提供之電流平衡電路30無須實際量測各功率級電路P1~P3所輸出至負載1的絕對電壓值，而僅需得知第二功率級電路P2和第三功率級電路P3所輸出之電壓與第一功率級電路P1所輸出之電壓的相對大小，控制電路便能據以調整各個功率級電路P1~P3的輸出。
此外，舉例來說，前述之控制電路至少包括複數個脈衝寬度調變電路與對應之複數個驅動器。每一脈衝寬度調變電路將根據誤差放大器VEA12與VEA13電流資訊輸出一脈衝寬度調變訊號，並將此脈衝寬度調變訊號傳送至對應之驅動器。接著，根據此脈衝寬度調變訊號，各個驅動器將調整每個功率級電路所輸出之電流，以平衡第二功率級電路P2和第三功率級電路P3所輸出之電流。
值得注意地是，於本實施例中，第一功率級電路P1所輸出的電流係由控制電路根據系統電壓(即，多相式電源轉換器的輸出電壓)進行控制。概略地說，透過檢測系統電壓並由一比較器(未圖示)將系統電壓與一預先設定之參考電壓比較後，可以得知當第二功率級電路P2與第三功率級電路P3所輸出的電流被調升或調降後，系統電壓是否因此超過預先設定之參考電壓。若系統電壓因此超過預先設定之參考電壓，控制電路便調降第一功率級電路P1所輸出的電流，以維持多相式電源轉換器的正常運作。
最後須說明地是，本實施例中控制電路的工作態樣係類似於前述實施例中控制電路的工作態樣，故於此便不贅述。
〔多相式電源轉換器的一實施例〕
請參見圖4，圖4為根據本發明例示性實施例所繪示之多相式電源轉換器之方塊圖。本實施例所提供之多相式電源轉換器4至少包括複數個功率級電路P、電流平衡電路CB與控制電路CON。尤其，於本實施例中，電流平衡電路CB係為前述實施例所提供之電流平衡電路20或30，以有效地平衡多相式電源轉換器4中每一功率級電路P所輸出之電流。
〔實施例的可能功效〕
綜上所述，本發明所提供之電流平衡電路與使用其之多相式電源轉換器主要係利用改良式的DCR電流檢測電路來平衡多相式電源轉換器中各個功率級電路所輸出之電流。相較於一般電流平衡電路利用傳統DCR電流檢測電路平衡多相式電源轉換器中各個功率級電路所輸出之電流的做法，本發明所提供之電流平衡電路無須實際量測各功率級電路所輸出至負載的絕對電壓值，而僅需得知各個功率級電路所輸出之電壓之間的相對大小即可對各個功率級電路之輸出電流作調整，以使各個功率級電路能夠平均地分攤欲提供給負載的驅動電流。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。

Claims (13)

  1. 一種電流平衡電路，用於一多相式電源轉換器，該多相式電源轉換器至少包括複數個功率級電路、該電流平衡電路與一控制電路，且該複數個功率級電路係分別電性連接於該電流平衡電路，該控制電路連接於該電流平衡電路與該複數個功率級電路之間，其特徵在於，該電流平衡電路包括：複數組檢測單元，每一該檢測單元係與每一該功率級電路電性連接，以獲得每一該功率級電路之一電源輸出資訊；一計算單元，電性連接至該複數組檢測單元，用以計算該些電源輸出資訊之一平均值；以及複數個誤差放大器，每一該誤差放大器之一非反向輸入端電性連接至該計算單元，以接收該平均值，每一該誤差放大器之一反向輸入端電性連接至每一該檢測單元，以接收該電源輸出資訊，且每一該之一輸出端電性連接至該控制電路；其中，每一該誤差放大器比較該平均值與該電源輸出資訊後，將該平均值與該電源輸出資訊的差值放大並轉換為一電流資訊，該控制電路根據每一該誤差放大器所輸出之該電流資訊分別調整每一該功率級電路之輸出，以平衡每一該功率級電路所輸出之電流；其中，每一該檢測單元包括：一第一電阻與一電感，該第一電阻之一端連接至該功率級電路，該第一電阻之另一端連接至該電感之一端；以及一第二電阻與一電容，其中該第二電阻之一端連接至該第一電阻與該功率級電路之間，該第二電阻之另一端連接至該電容之一端，且該電容之另一端接地；其中，該電感之另一端連接至該多相式電源轉換器之一輸出端，提供電力以驅動一負載。
  2. 如請求項1所述之電流平衡電路，其中該計算單元係電性連接至每一該檢測單元中該第二電阻與該電容之間，以獲得每一該功率級電路之該電源輸出資訊後，計算該些電源輸出資訊之一平均值，且該電源輸出資訊為一電壓。
  3. 如請求項1所述之電流平衡電路，其中每一該誤差放大器之該反向輸入端係分別地連接至每一該檢測單元中該第二電阻與該電容之間，以獲得每一該功率級電路之該電源輸出資訊，且該電源輸出資訊為一電壓。
  4. 如請求項1所述之電流平衡電路，其中該控制電路至少包括：一第一控制電路，包括一第一比較器與一第一驅動器，其中該第一驅動器用以驅動該些功率級電路之一，該第一比較器之非反向輸入端耦接於該多相式電源轉換器之輸出端，該第一比較器之反向輸入端透過一電晶體連接於該第一比較器之輸出端，且該第一比較器用以輸出一導通控制訊號來控制該第一驅動器的恆定導通時間；以及一第二控制電路，包括一第二比較器與一第二驅動器，其中該第二驅動器用以驅動該些功率級電路之一，該第二比較器之非反向輸入端耦接於該多相式電源轉換器之輸出端，該第二比較器之反向輸入端連接於該些誤差放大器之一的輸出端，且透過一電晶體連接於該第二比較器之輸出端，以及該第二比較器用以輸出另一導通控制訊號來控制該第二驅動器的恆定導通時間。
  5. 如請求項1所述之電流平衡電路，其中該控制電路至少包括：一第一控制電路，包括一第一比較器與一第一驅動器，其中該第一驅動器用以驅動該些功率級電路之一，該第一比較器之非反向輸入端耦接於該多相式電源轉換器之輸出端，該第一比較器之反向輸入端透過一電晶體連接於該第一比較器之輸出端，且該第一比較器用以輸出一導通控制訊號來控制該第一驅動器的恆定導通時間；以及一第二控制電路，包括一第二比較器與一第二驅動器，其中該第二驅動器用以驅動該些功率級電路之一，該第二比較器之非反向輸入端耦接於該多相式電源轉換器之輸出端，該第二比較器之反向輸入端透過一電晶體連接於該第二比較器之輸出端，以及該第二比較器用以輸出另一導通控制訊號來控制該第二驅動器的恆定導通時間。
  6. 如請求項5所述之電流平衡電路，其中該第一比較器之非反向輸入端與該第二比較器之非反向輸入端透過一電容相連接。
  7. 一種電流平衡電路，用於一多相式電源轉換器，該多相式電源轉換器至少包括一第一功率級電路、一第二功率級電路與一第三功率級電路、該電流平衡電路與一控制電路，且該第一功率級電路、該第二功率級電路與該第三功率級電路係分別電性連接於該電流平衡電路，該控制電路連接於該電流平衡電路與該第一功率級電路、該第二功率級電路以及該第三功率級電路之間，其特徵在於，該電流平衡電路包括：複數組檢測單元，該第一功率級電路、該第二功率級電路與該第三功率級電路分別對應地連接於該檢測單元，以分別獲得該第一功率級電路、該第二功率級電路與該第三功率級電路之一電源輸出資訊；以及複數個誤差放大器，每一該誤差放大器之一非反向輸入端連接至對應於該第一功率級電路之該檢測單元，以接收該第一功率級電路之該電源輸出資訊，每一該誤差放大器之一反向輸入端分別連接至對應於該第二功率級電路之該檢測單元以及對應於該第三功率級電路之該檢測單元，以分別接收該第二功率級電路之該電源輸出資訊與第三功率級電路之該電源輸出資訊，且每一該誤差放大器之一輸出端電性連接至該控制電路；其中，每一該誤差放大器分別將該第二功率級電路之該電源輸出資訊以及該第三功率級電路之該電源輸出資訊與該第一功率級電路之該電源輸出資訊的差值放大並轉換為一電流資訊後，該控制電路根據每一該誤差放大器所輸出之該電流資訊分別調整該第一功率級電路、該第二功率級電路與該第三功率級電路的輸出，以平衡該第一功率級電路、該第二功率級電路與該第三功率級電路所輸出之電流。
  8. 如請求項7所述之電流平衡電路，其中每一該檢測單元包括：一第一電阻與一電感，該第一電阻之一端連接至該第一功率級電路、該第二功率級電路或該第三功率級電路，該第一電阻之另一端連接至該電感之一端；以及一第二電阻與一電容，其中該第二電阻之一端連接至該第一電阻與該第一功率級電路、該第二功率級電路或該第三功率級電路之間，該第二電阻之另一端連接至該電容之一端，且該電容之另一端接地；其中，該電感之另一端連接至該多相式電源轉換器之一輸出端，提供電力以驅動一負載。
  9. 如請求項8所述之電流平衡電路，其中每一該誤差放大器之一非反向輸入端連接至對應於該第一功率級電路之該檢測單元中該第二電阻與該電容之間，以接收該第一功率級電路之該電源輸出資訊，每一該誤差放大器之一反向輸入端分別連接至對應於該第二功率級電路之該檢測單元中該第二電阻與該電容之間，以及對應於該第三功率級電路之該檢測單元中該第二電阻與該電容之間，以分別接收該第二功率級電路之該電源輸出資訊與第三功率級電路之該電源輸出資訊，且該電源輸出資訊為一電壓。
  10. 如請求項7所述之電流平衡電路，其中該控制電路至少包括：一第一控制電路，包括一第一比較器與一第一驅動器，其中該第一驅動器用以驅動該些功率級電路之一，該第一比較器之非反向輸入端耦接於該多相式電源轉換器之輸出端，該第一比較器之反向輸入端透過一電晶體連接於該第一比較器之輸出端，且該第一比較器用以輸出一導通控制訊號來控制該第一驅動器的恆定導通時間；以及一第二控制電路，包括一第二比較器與一第二驅動器，其中該第二驅動器用以驅動該些功率級電路之一，該第二比較器之非反向輸入端耦接於該多相式電源轉換器之輸出端，該第二比較器之反向輸入端連接於該些誤差放大器之一的輸出端，且透過一電晶體連接於該第二比較器之輸出端，以及該第二比較器用以輸出另一導通控制訊號來控制該第二驅動器的恆定導通時間。
  11. 如請求項7所述之電流平衡電路，其中該控制電路至少包括：一第一控制電路，包括一第一比較器與一第一驅動器，其中該第一驅動器用以驅動該些功率級電路之一，該第一比較器之非反向輸入端耦接於該多相式電源轉換器之輸出端，該第一比較器之反向輸入端透過一電晶體連接於該第一比較器之輸出端，且該第一比較器用以輸出一導通控制訊號來控制該第一驅動器的恆定導通時間；以及一第二控制電路，包括一第二比較器與一第二驅動器，其中該第二驅動器用以驅動該些功率級電路之一，該第二比較器之非反向輸入端耦接於該多相式電源轉換器之輸出端，該第二比較器之反向輸入端透過一電晶體連接於該第二比較器之輸出端，以及該第二比較器用以輸出另一導通控制訊號來控制該第二驅動器的恆定導通時間。
  12. 如請求項11所述之電流平衡電路，其中該第一比較器之非反向輸入端與該第二比較器之非反向輸入端透過一電容相連接。
  13. 一種多相式電源轉換器，至少包括複數個功率級電路、如請求項1至12任一項所述之該電流平衡電路與一控制電路，以平衡每一該功率級電路所輸出之電流。
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