TWI784673B - 多相切換模式的電源 - Google Patents

多相切換模式的電源 Download PDF

Info

Publication number
TWI784673B
TWI784673B TW110130455A TW110130455A TWI784673B TW I784673 B TWI784673 B TW I784673B TW 110130455 A TW110130455 A TW 110130455A TW 110130455 A TW110130455 A TW 110130455A TW I784673 B TWI784673 B TW I784673B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pwm signal
circuit
phase
pair
coupled
Prior art date
Application number
TW110130455A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202218303A (zh
Inventor
以色列戈梅茲 貝爾川
李志智
鄔韶麟
Original Assignee
香港商雅達電子國際有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 香港商雅達電子國際有限公司 filed Critical 香港商雅達電子國際有限公司
Publication of TW202218303A publication Critical patent/TW202218303A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI784673B publication Critical patent/TWI784673B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/145—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/155—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0062—Monitoring athletic performances, e.g. for determining the work of a user on an exercise apparatus, the completed jogging or cycling distance
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0619—Displays, user interfaces and indicating devices, specially adapted for sport equipment, e.g. display mounted on treadmills
    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/015—Input arrangements based on nervous system activity detection, e.g. brain waves [EEG] detection, electromyograms [EMG] detection, electrodermal response detection
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
    • G16H20/30—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to physical therapies or activities, e.g. physiotherapy, acupressure or exercising
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H40/00—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices
    • G16H40/60—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices
    • G16H40/67—ICT specially adapted for the management or administration of healthcare resources or facilities; ICT specially adapted for the management or operation of medical equipment or devices for the operation of medical equipment or devices for remote operation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0043—Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/14—Arrangements for reducing ripples from dc input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4216—Arrangements for improving power factor of AC input operating from a three-phase input voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/157—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with digital control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2218/00—Aspects of pattern recognition specially adapted for signal processing
    • G06F2218/12—Classification; Matching
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/15—Biometric patterns based on physiological signals, e.g. heartbeat, blood flow
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4291—Arrangements for improving power factor of AC input by using a Buck converter to switch the input current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Stereo-Broadcasting Methods (AREA)

Abstract

一種多相切換模式的電源，包括耦接在輸入端子與輸出端子之間的第一交錯相電路及第二交錯相電路。該第一相電路包括與一第一開關耦接的一第一電感器，且該第二相電路包括與一第二開關耦接一第二電感器。一控制電路經組配來將第一PWM信號及第二PWM信號輸出到該第一開關及該第二開關。該第二PWM信號之一接通時間等於該第一PWM信號之一接通時間加上一固定偏移時間段。該控制電路經組配來確定該第一PWM信號之上升邊緣之間的一時段，以便確定一切斷觸發PWM信號，且當該切斷觸發PWM信號之一下降邊緣出現而該第二PWM信號具有一邏輯高值時，將該第二PWM信號改變為一邏輯低值。

Description

多相切換模式的電源
本揭露係關於多相切換模式的電源，且更特定而言係臨界不連續多相切換模式的電源。
本部分提供與本揭露有關的背景信息，該背景信息不一定係先前技術。
許多消費者要求電源具有鈦金級額定效率或更高，因此軟開關電源拓撲的使用正變得越來越流行，諸如前端功率因數修正(power factor correction，PFC)電路的臨界不連續模式。為了減少限制最大輸出功率的高峰值電流，使用了交錯多相操作。
交錯操作在輸出電壓中提供良好的漣波消除，但交錯臨界不連續模式電路係困難的，因為由於臨界不連續操作模式之零電流偵測功能，相之間的切換頻率的差異抑制了同步。
本節提供了本揭露之一般概述，並不是對其全部範圍或所有特徵的全面揭示。
根據本揭露的一個態樣，多相切換模式的電源包括：一對輸入端子：該對輸入端子用於從一輸入電源接收一交流(AC)或直流(DC)電壓輸入；一對輸出端子，該對輸出端子用於向一負載供應一直流(DC)電壓輸出；及一第一相電路，該第一相電路耦接在該對輸入端子與該對輸出端子之間。該第一相電路包括與一第一開關耦接的一第一電感器。該電源還包括一第二相電路，該第二相電路在一對輸入端子及一對輸出端子之間與第一相電路交錯。該第二相電路包括與一第二開關耦接一第二電感器。該電源還包括控制電路，該控制電路經組配來向該第一開關輸出一第一PWM信號，且向該第二開關輸出一第二PWM信號。該第二PWM信號之一接通時間等於該第一PWM信號之一接通時間加上一固定偏移時間段。該控制電路經組配來確定該第一PWM信號之至少兩個上升邊緣之間的一時段，根據所確定時段確定一切斷觸發PWM信號，且當該切斷觸發PWM信號之一下降邊緣出現而該第二PWM信號具有一邏輯高值時將該第二PWM信號改變為一邏輯低值。
根據本揭露之另一態樣，揭示了一種控制多相電源的方法。該電源包括：一對輸入端子，該對輸入端子用於從一輸入電源接收一交流(AC)或直流(DC)電壓輸入；一對輸出端子，該對輸出端子用於向一負載供應一直流(DC)電壓輸出；一第一相電路，該第一相電路耦接在該對輸入端子與該對輸出端子之間並包括與一第一開關耦接的一第一電感器，及一第二相電路，該第二相電路與該對輸入端子與該對輸出端子之間的該第一相電路交錯並包括與一第二開關耦接的一第二電感器。該方法包括向該第一開關輸出一第一PWM信號，及向該第二開關輸出一第二PWM信號。該第二PWM信號之一接通時間等於該第一PWM信號之一接通時間加上一固定偏移時間段。該方法還包括：確定該第一PWM信號之至少兩個上升邊緣之間的一時段，根據所確定時段確定一切斷觸發PWM信號，且當該切斷觸發PWM信號之一下降邊緣出現而該第二PWM信號具有一邏輯高值時將該第二PWM信號改變為一邏輯低值。
進一步的態樣及應用領域將從本文提供的描述中變得顯而易見。應當理解，本揭露之各個態樣可以單獨實施或者與一或多個其他態樣結合實施。還應當理解，本文的描述及特定實例僅用於說明之目的，並不用於限制本揭露之範圍。
現將參考附圖更全面地描述示範性實施例。
提供示範性實施例，使得本揭露將係透徹的，且將向熟習此項技術者充分傳達範圍。闡述了許多特定細節，諸如特定組件、裝置及方法之實例，以提供對本揭露之實施例的透徹理解。對熟習此項技術者顯而易見的係，不需要採用特定細節，示範性實施例可以以許多不同的形式體現且均不應被解釋為限制本揭露之範圍。在一些示範性實施例中，不詳細描述已知的製程、已知的裝置結構及已知的技術。
此處使用的術語僅出於描述具體示範性實施例之目的，而不旨在限制。如本文所用，單數形式「一」及「該」可能意欲亦包括複數形式，除非上下文另外清楚地指示。術語「包含」及「具有」係包含的且因此指定所陳述之特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。除非具體標識為執行次序，否則本文所述的方法步驟、製程及操作不應被解釋為必然要求它們以所討論或例示的具體次序執行。還應當理解，可以採用另外的或替代的步驟。
儘管本文可使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件、組件、區域、層及/或部分，但這些元件、組件、區域、層及/或部分不應受此等術語所限制。此等術語僅用來將一個元件、組件、區域、層或部分與另一區域、層或部分區分開。除非上下文明確指示，否則術語諸如「第一」、「第二」及其他數字術語在本文中使用時不暗示順序或次序。因此，在不脫離示範性實施例的教示的情況下，下面討論的第一元件、組件、區域、層或部分可以被叫做第二元件、組件、區域、層或部分。
為了便於描述，在本文中可使用空間相對術語，諸如「內部」、「外部」、「之下」、「下方」、「下部」、「上方」、「上部」等，以方便描述如圖中所例示的一個元件或特徵與另一個(另一些)元件或特徵的關係。除了圖中所描繪的定向之外，空間相對術語可旨在涵蓋裝置在使用或操作中之不同定向。例如，如果翻轉圖中的裝置，則被描述為「在其他元件或特徵下方」或「在其他元件或特徵之下」的元件將被定向為「在其他元件或特徵上方」。因此，示範性術語「下方」可涵蓋上方及下方兩種定向。可以其他方式來定向裝置(旋轉90度或以其他定向)，並且相應地解釋本文所使用的空間相對描述詞。
多相切換模式的電源在第1圖中例示，且總體上由附圖標記100指示。系統100包括用於從輸入電源V1接收交流(AC)或直流(DC)電壓輸入的一對輸入端子102及104，及用於將直流(DC)電壓輸出供應到負載(第1圖中未顯示)的一對輸出端子Bulk+及Bulk-。儘管第1圖例示了180V的AC電壓輸入，但其他實施例可以接收具有更小或更大電壓的DC電壓輸入、AC電壓輸入等。
電源100包括耦接在一對輸入端子102、104與一對輸出端子Bulk+、Bulk-之間的第一相電路。第一相電路包括與開關Q1耦接的電感器L1。
電源100還包括在一對輸入端子102、104及一對輸出端子Bulk+、Bulk-之間與第一相電路交錯的第二相電路。第二相電路包括與開關Q2耦接的電感器L2。
控制電路106經組配來向第一開關Ql輸出PWM信號DRVl，且向開關Q2輸出PWM信號DRV2。PWM信號DRV2之接通時間等於PWM信號DRV1之接通時間加上固定偏移時間段。
如下文進一步解釋，控制電路106經組配來確定PWM信號DRVl之至少兩個上升邊緣之間的時段，根據所確定時段確定切斷觸發PWM信號，當切斷觸發PWM信號之下降邊緣出現而PWM信號DRV2具有邏輯高值時將PWM信號DRV2改變為邏輯低值。
第2圖例示了控制電路106之各部分之示範性接線圖。如第2圖所示，數位控制器208包括與電感器L1耦接以偵測電感器L1處的零電流交叉的零電流偵測輸入ZCD1，及與電感器L2耦接以偵測電感器L2處的零電流交叉的零電流偵測輸入ZCD2。第1圖例示了耦接在電感器L1與數位控制器208之間以產生信號ZCD1的電阻R4，及耦接在電感器L2與數位控制器208之間以產生信號ZCD1的電阻R3。
數位控制器208包括AC線輸入AC_L及AC中性輸入AC_N。如第1圖及第2圖所示，包括電阻器R12、R10、R9及R11的分壓器耦接在數位控制器208之AC線輸入AC_L與AC電壓輸入V1之線端子102之間。包括電阻器R16、R15、R13及R14的分壓器耦接在數位控制器208之AC中性輸入AC_N與AC電壓輸入V1之中性端子104之間。二極體D6耦接在數位控制器208之AC中性輸入ACN與電路接地之間，且二極體D7耦接在數位控制器208之AC線輸入AC_L與電路接地之間。
數位控制器之電流感測輸入CS被耦接以接收來自放大器X1的信號，該信號放大所感測的差分電流Csense+及Csense-以確定藉由第1圖所示的電流感測電阻器Rsense的電流。
控制器208包括用於接收電源100之電壓輸出的反饋輸入FB。如第2圖所示，包括電阻R5、R6、R7及R8的分壓器耦接在輸出端子Bulk+與反饋輸入FB之間。第1圖及第2圖中例示的示範性電阻值僅用於說明之目的，且其他實施例可以使用其他合適的電阻值，可以具有更多或更少的電阻器，可以具有以其他電路配置耦接的電阻器等。
數位控制器208還包括用於向開關Q1提供PWM信號DRV1的控制信號輸出DRVA、用於向開關Q2提供PWM信號DRV2的控制信號輸出DRVB、及耦接到電路接地的接地輸入。儘管第2圖例示了數位控制器208及電源100之其他元件之間的一個具體連接介面，但其他實施例在實施本文所述的示範性控制方法時可以使用不同的連接配置。
第3圖例示了示出控制電路106之示範性組件的方塊圖。如第3圖所示，控制電路106包括產生脈寬調變(pulse-width modulation，PWM)信號PWMA的PWM產生器電路310及產生PWM信號PWMB的PWM產生器電路312。信號PWMA可以定義供應給開關Q1的信號DRV1，且信號PWMB可以定義供應給開關Q2的信號。
控制電路106包括固定偏移電路314，該固定偏移電路耦接到PWM產生器電路310的輸入端以將固定偏移時間段添加到信號PWMB之接通時間。例如，控制電路106包括電壓誤差放大器316，該電壓誤差放大器被耦接以將DC電壓輸出(BulkVolt)與電壓基準(BulkVoltRef)進行比較。固定偏移電路314被耦接以(經由乘法器電路318)從電壓誤差放大器316之輸出及AC電壓輸入之等效均方根(root mean square，RMS)電壓接收組合信號。固定偏移時間段可以係一個常數值，根據相調整之速度，只需要一次微調。在一些實施例中，固定偏移電路314可以包括硬體延遲，該硬體延遲複製經由軟體添加另外的接通時間之功能。
如第3圖所示，頻率捕獲電路320被耦接以確定信號PWMA之至少兩個上升邊緣之間的時段。頻率捕獲電路320可包括用於測量信號PWMA之瞬時電壓的數位計時針或模擬電壓斜坡。在一些實施例中，頻率捕獲電路320可以藉由測量信號PWMA之多個週期之平均值，藉由根據電壓輸入、電壓輸出及信號PWMA之最新工作週期等預測信號PWMA之下一週期來確定信號PWMA之至少兩個上升邊緣之間的時段。
控制電路106還包括耦接在頻率捕獲電路320與PWM產生器電路312之間的切斷觸發產生器電路322。切斷觸發產生器電路322可以經組配來藉由使用信號PWMA之至少兩個上升邊緣之間的確定時段之一半、信號PWMA之多個週期之測量平均值之一半、信號PWMA之預測的下一週期之一半等產生與信號PWMA具有180度相移的切斷觸發PWM信號。在一些實施例中，切斷觸發PWM信號之接通時間可以等於信號PWMA之接通時間。
如第3圖所示，控制電路106包括與PWM產生器電路310耦接的零電流偵測器(zero current detector，ZCD)電路324，用於偵測電感器Ll處的零電流交叉。ZCD電路326與PWM產生器電路312耦接以偵測電感器L2處的零電流交叉。儘管第3圖例示了控制電路106之用於執行本文所述之示範性控制方法的突出部分(例如，固定偏移電路314、頻率捕獲電路320及切斷觸發產生器電路322)之外的組件之一種具體配置，在其他實施例中，組件可以不同地配置，而控制電路106之突出部分執行本文所述的示範性控制方法。
本文所述的示範性控制方法(例如，由控制電路106等執行)可以針對每個電感器Ll及L2(例如，每個PFC扼流圈)使用零電流偵測，以允許電感器藉助其自身複位。每個電感器L1及L2將根據電感、柵極驅動延遲、瞬時輸入電壓及瞬時輸出電壓在不同時間複位。由於不同的複位時序，切換頻率針對每個相可能不同。
僅偵測一相並根據相之數量強制第二相在某個相角處異相(例如，對於兩相操作，強制第二相180度異相)的一些先前技術的控制方法可能不允許第二相實施谷值切換或完全複位，尤其係在電感較大的情況下(例如，電源主要在低頻上操作)。一些對每個電感器使用ZCD偵測的先前技術控制方法藉由調整一相或兩相之接通時間來測量兩相的頻率以保持它們相等，且該控制方法設置一或多個其他相的相移。相比之下，本文所述的示範性控制方法可以僅測量主相之切換時段，且為第二相提供固定切斷點(例如，根據主相之接通時間及時段)。
而且，本文所述的示範性控制方法可以為其他相添加固定另外的接通時間，以藉由在低頻上操作允許電流複位點偏移至正確。第二相被允許藉助其自身緩慢偏移至正確的相角，直到它到達切斷觸發點以將第二相固定就位。為了將第二相固定就位，接通時間由於(例如，來自切斷觸發產生器電路322等)切斷觸發而被切斷，這減少切換時段直到兩個頻率相同(例如，每個開關Q1及Q2之切換頻率相等)。鑒於上文，相控制可能不需要任何複雜的計算，諸如實施誤差計算等。電源100之每個相可藉助其自身調整其相。
一些先前控制方法使用PWM信號之上升邊緣及下降邊緣，對多個週期求平均，並將平均值與固定基準進行比較以控制相角偏移。這產生了針對控制器的更高處理要求，尤其係針對其中執行複雜的計算以提供對每個單獨相的相控制的多相操作。相比之下，本文所述的示範性控制方法可能不需要任何針對多相操作的複雜計算。如上文所述，(例如，基於主相之時段)產生固定切斷觸發並施加到每個單獨相。因此，電源之每個相可藉助其自身調整其時序，這減少了對於控制器的硬體要求。
再次參考第1圖，電源100視情況包括耦接在一對輸入端子102、104與第一相電路及第二相電路之間的功率因數修正(power factor correction，PFC)電路。PFC電路包括電磁干擾(EMI)濾波器電路105。EMI濾波電路105可以包括兩個電感器L3及L4、兩個電容器C3及C4、更多或更少的電感器、更多或更少的電容器等。PFC電路還包括具有四個二極體的橋式電路D1。
儘管第1圖將電源100例示為包括AC電壓輸入及具有EMI濾波器電路105及用於AC-DC功率轉換的橋式電路Dl的PFC電路，但其他實施例可以包括其他合適的PFC電路、其他實施例可以係接收DC電壓輸入等的DC-DC轉換器。例如，電源100可以使用任何合適的AC-DC或DC-DC轉換器拓撲，諸如降壓轉換器拓撲、升壓轉換器拓撲、或順向式轉換器拓撲等。電源100可以使用變頻操作、交錯式操作等。
在一些實施例中，電源100可以包括多於兩個的交錯相電路(例如，三相、四相等)。每個相電路可以包括其自身的電感器及開關，並且控制電路106可以為每個開關產生PWM信號，對於除了第一相電路的開關之外的每個開關具有單獨的關閉觸發PWM信號。
如第1圖所示，電源100可以包括耦接在一對輸出端子Bulk+與Bulk-之間的輸出電容器C2、耦接在電感器Ll與輸出端子Bulk+之間的二極體D3、耦接在電感器L2與輸出端子Bulk+之間的二極體D2及與電感器L1及L2耦接的電容器C1。在其他實施例中，電源100可包括更多或更少的電容器及二極體、以其他配置耦接的電容器及二極體等。端子102、104、Bulk+及Bulk-可包括任何合適的電端子、電線、電路追蹤等，以用於從電壓源接收電壓輸入或向負載供應電壓輸出。
控制電路106可以經組配來控制開關Ql及Q2之開關操作，以便以任何合適的操作模式操作電源100，諸如以準諧振操作模式、臨界不連續操作模式等等。
控制電路106及數位控制器208可以包括可以包括記憶體的任何合適的微處理器、微控制器、積體電路、數位信號處理器等。控制電路106及數位控制器208可以經組配來使用任何合適的硬體及/或軟體實施方案來執行(例如，可操作地執行等)本文所描述的示範性製程中之任一者。例如，控制電路106及數位控制器208可以執行存儲在記憶體中的計算機可執行指令，可以包括一或多個邏輯閘、控制電路等，如上所述。
第4圖例示了示範性波形400，該波形示出在電源100之多個切換週期期間的控制信號PWMA及PWMB、以及電感電流A及電感電流B。例如，控制信號PWMA可以供應給第1圖之開關Q1，控制信號PWMB可以供應給第1圖之開關Q2。電感電流A可以代表通過電感器L1的電流，且電感電流B可以代表通過電感器L2的電流。
如第4圖所示，控制信號PWMA具有接通時間Ton，且控制信號PWMB具有Ton加上固定偏移之另外的接通時間之接通時間。在時間TO，控制信號PWMA及PWMB兩者都達到邏輯高值，且電感電流A及B坡升。因為由於固定偏移，控制信號PWMB具有比控制信號PWMA更長的接通時間，所以在控制信號PWMB轉變為邏輯低值之前，電感電流B坡升至比電感電流A更高的值。儘管第4圖例示了向控制信號PWMB添加另外的接通時間，但在其他實施例中，可以藉由減少控制信號PWMA之接通時間來實施控制方法。
在時間T1處，電感電流A到達零值，並且控制信號PWMA (例如，由於ZCDl信號觸發第3圖中的PWM產生器310等)再次達到邏輯高值。電感電流B在時間T1處尚未為零，因此控制信號PWMB直到時間T2才(例如，基於當電感電流B在時間T2到達零時觸發PWM產生器312的ZCD2信號等)達到邏輯高值。
該過程在時間T3處再次繼續，其中控制信號PWMA由於電感電流A之零電流條件而達到邏輯高值，而控制信號PWMB直到時間T4(其中電感電流B達到零電流條件)點才達到邏輯高值。如第4圖所示，由於偏移值被添加到控制信號PWMB之接通時間，時間T3與T4之間的延遲大於時間T2與T1之間的延遲。
控制信號PWMA與PWMB之上升邊緣之間的延遲在時間T5及T6處進一步增加。同樣，添加到控制信號PWMB的偏移值不斷地致使電感電流B坡升到高於電感電流A，並且因此在每個週期中，電感電流B相對於電感電流A到達的時間越來越長。
第5圖例示了示範性波形500，該波形示出如何基於控制信號PWMA及電感電流A確定切斷觸發PWM信號。如第5圖所示，首先確定控制信號PWMA之上升邊緣之間的時段。例如，PERIOD3標識時間TO處的脈衝Ton3之上升邊緣及時間T2處的脈衝Ton2之上升邊緣之間的時間段，PERIOD2標識時間T2處的脈衝Ton2之上升邊緣及時間T4處的脈衝Ton1之上升邊緣之間的時間段，且PERIOD1標識時間T4處的脈衝Ton1之上升邊緣與時間T6處的脈衝TonO之上升邊緣之間的時段。
如第5圖所示，切斷觸發PWM信號之每個脈衝在與控制信號PWMA之脈衝之180度相反相處開始。例如，切斷觸發PWM信號之每個脈衝可以從控制信號PWMA之脈衝之間的確定時段的中途開始。
第5圖例示了在時間T1處開始的切斷觸發PWM信號之脈衝Ton3之上升邊緣，該時間T1係控制信號PWMA之脈衝之間的確定時間段PERIOD3之中點。類似地，切斷觸發PWM信號之脈衝Ton2之上升邊緣出現在T3處，該T3係時間T2加上前一時間段PERIOD3除以2之延遲。切斷觸發PWM信號之脈衝Ton1之上升邊緣出現在T5處，即時間T4加上前一時間段PERIOD2除以2之延遲。切斷觸發PWM信號之脈衝TonO之上升邊緣出現在T7處，即時間T6加上前一個時間段PERIOD1除以2之延遲。
切斷觸發PWM信號之每個脈衝之接通時間可以等於控制信號PWMA之每個脈衝之接通時間。第5圖還例示了切斷觸發PWM信號之脈衝之下降邊緣，該下降邊緣可用於提前切斷控制信號PWMB，如下文進一步描述的。
第6圖例示了示範性波形600，該波形示出切斷觸發PWM信號與控制信號PWMA及PWMB以及電感電流A及B的交互。如第6圖所示，在時間TO處，控制信號PWMA及PWMB兩者之脈衝同時開始。
在時間T1處，切斷觸發PWM信號之下降邊緣出現。由於控制信號PWMB在時間T1處於邏輯低值，控制信號PWMB不受影響。在時間T2處，控制信號PWMA響應於電感電流A之零電流條件而達到邏輯高值，而控制信號PWMB直到時間T3才達到邏輯高值(例如，因為電感電流B由於偏移添加到控制信號PWMB之接通時間等，直到時間T3才達到零電流條件)。
在時間T4處，切斷觸發PWM信號之下降邊緣再次出現。由於控制信號PWMB在時間T4處於邏輯低值，控制信號PWMB不受影響。在時間T5處，控制信號PWMA響應於電感電流A之零電流條件而達到邏輯高值，而控制信號PWMB直到時間T6才達到邏輯高值(例如，因為電感電流B由於偏移添加到控制信號PWMB之接通時間等，直到時間T6才達到零電流條件)。
切斷觸發PWM信號之下降邊緣出現在時間T7處，而控制信號PWMB處於邏輯高電平。這導致控制信號PWMB提前轉變為邏輯低電平，同時T7作為切斷觸發PWM信號之下降邊緣，相反，控制信號PWMB保持在邏輯高值直到其正常時段TonB(例如，TonA加上偏移量)已經結束。
控制信號PWMB在時間T7處縮短的接通時間減少了電感電流B的坡升，這導致電感電流A及B彼此相等且相相反的穩態條件。例如，在時間T8處，控制信號PWMA達到邏輯高值，且在時間T9處，切斷觸發PWM信號及控制信號PWMB兩者都達到邏輯高值。時間T10處的切斷觸發PWM信號之下降邊緣再次切斷控制信號PWMB，以維持電感電流A及B之穩態操作。
鑒於上文，偏移值及切斷觸發PWM信號允許電源100在控制信號PWMA及PWMB同時開始的情況下開始，同時根據切斷觸發PWM信號在隨後的週期內不斷調整控制信號PWMB，以便到達並保持作為彼此平衡且相反的相的電感電流A及B之穩態操作。類似地，如果在電源100之操作期間時序或電感電流A及B受到干擾，控制信號PWMB可根據切斷觸發PWM信號在隨後的週期內再次調整，以再次到達並保持作為彼此平衡且相反的相的電感電流A及B之穩態操作。
在一些實施例中，電感器Ll的電感可以低於(或高於)電感器L2的電感。對於DC輸入，開關Q1及Q2之切換頻率可以相同。然而，當使用電感器L1具有較低電感的快速PFC平均模式控制時，切換頻率可能不同，其中第二相在較低頻率上操作。這可以導致與第6圖中所示的類似的功能，並且添加切斷觸發信號為不同的相提供相控制。
作為另一種選擇，當使用電感器L1具有比電感器L2低的電感的峰值電流模式控制時，切換頻率可以再次不同，其中第二相在較低頻率上操作。峰值電流控制可以將所感測的電感電流與用於PFC操作的補償器之輸出進行比較。這可以導致與第6圖中所示的類似的功能，並且添加切斷觸發信號為不同的相提供相控制。
第7圖例示了示範性波形700，該波形示出在四種不同負載條件期間電源100之不同組件之電流及電壓。具體地，第7圖例示了AC電壓輸入VinAC、輸入電流Iac、通過電感L1的電流Ichoke1、通過電感L2的電流Ichoke2、電壓輸出Vbulk及輸出電流Iout。
在大約2安培的輸出電流下，第一負載條件被例示為從0到200毫秒。在大約4安培的輸出電流下，第二負載條件被例示為從200到400毫秒，在大約5.5安培的輸出電流下，第三負載條件被例示為從400到600毫秒，且在大約7.5安培的輸出電流下，第四負載條件被例示為從600毫秒到800毫秒。
第8圖例示了示範性波形800，該波形示出基於AC電壓輸入之半個週期的100%負載條件的電源100之不同組件之電流及電壓。如第8圖所示，當電感器L1之電流相對於通過電感器L2的電流180度異相時，漣波消除最有效。第7圖及第8圖還例示了針對不同階躍負載條件使用本文所述的相控制技術的有效性。第9圖例示了示範性波形900，該波形示出三相電源的PWM控制信號及電感電流。例如，控制信號PWMA供應到電源之第一相電路之開關，其中電流A對應於通過第一相電路之電感的電流。
控制信號PWMB供應到電源之第二相電路之開關，其中電流B對應於通過第二相電路之電感器的電流。控制信號PWMC供應到電源之第三相電路之開關，其中電流C對應於通過第三相電路之電感的電流。
如第9圖所示，控制信號DummyPWM具有等於控制信號PWMA之前一時段之頻率的兩倍的頻率。控制信號DummyPWM具有百分之十的工作週期。控制信號PWMB及PWMC中的每一者具有等於控制信號PWMA之接通時間加上固定偏移之接通時間。
每個相PWMB及PWMC的切斷觸發器將具有不同的偏移。例如，第9圖例示的虛擬碼將信號PWMB的切斷觸發描述為將控制信號PWMA之前一時段的33%添加到控制信號PWMA之脈衝的開始，且將信號PWMC的切斷觸發描述為將控制信號PWMA之前一時段的66％添加到控制信號PWMA之脈衝的開始。
如第9圖所示，三相之電感電流A、B及C經過多個週期後到達穩態平衡。控制信號PWMB及PWMC在時間T0處以相對於控制信號PWMA的90度相差開始，儘管在其他實施例中，控制信號可以全部同時開始，可以以不同的相偏移開始等等。
在另一示範性實施例中，揭示了一種控制多相電源的方法。該電源包括：一對輸入端子，該對輸入端子用於從一輸入電源接收一交流(AC)或直流(DC)電壓輸入；一對輸出端子，該對輸出端子用於向一負載供應一直流(DC)電壓輸出；一第一相電路，該第一相電路耦接在該對輸入端子與該對輸出端子之間並包括與一第一開關耦接的一第一電感器，及一第二相電路，該第二相電路與該對輸入端子與該對輸出端子之間的該第一相電路交錯並包括與一第二開關耦接的一第二電感器。
該方法包括向該第一開關輸出一第一PWM信號，及向該第二開關輸出一第二PWM信號。該第二PWM信號之一接通時間等於該第一PWM信號之一接通時間加上一固定偏移時間段。該方法還包括：確定該第一PWM信號之至少兩個上升邊緣之間的一時段，根據所確定時段確定一切斷觸發PWM信號，且當該切斷觸發PWM信號之一下降邊緣出現而該第二PWM信號具有一邏輯高值時將該第二PWM信號改變為一邏輯低值。
確定該第一PWM信號之該至少兩個上升邊緣之間的該時段可以包括：使用用於測量該第一PWM信號之一瞬時電壓的一數位定時器或一模擬電壓斜坡來測量該時段。產生該切斷觸發PWM信號可以包括：藉由使用該第一PWM信號之該兩個上升邊緣之間的所確定時段的一半來產生與該第一PWM信號具有一180度相移的該切斷觸發PWM信號。
在一些實施例中，該第一PWM信號之該至少兩個上升邊緣之間的該時段可以包括：測量該第一PWM信號之多個週期之一平均值，或藉由根據該電壓輸入、該電壓輸出及該第一PWM信號之一最新工作週期預測該第一PWM信號之一下一週期。產生切斷觸發PWM信號可以包括：藉由使用該第一PWM信號之該些多個週期之該測量平均值的一半或該第一PWM信號之該預測的下一週期的一半來產生與該第一PWM信號具有一180度相移的該切斷觸發PWM信號。該切斷觸發PWM信號之一接通時間等於該第一PWM信號之該接通時間。
該方法可以包括：在電源啟動期間同時啟動第一PWM信號及第二PWM信號，並繼續改變第二PWM信號，直到第一PWM信號之切換時段等於第二PWM信號之切換時段。該方法可以包括，響應於第一PWM信號及第二PWM信號之切換時段被干擾變得不相等，繼續改變第二PWM信號，直到第一PWM信號之切換時段再次等於第二PWM信號之切換時段。
本文所描述的示範性實施例可以提供以下優點中的一者或多者(或沒有)：控制電路設計及相控制方法的簡單性，當用多於兩個相(例如，四相轉換器等)實施時，相控制的處理要求較低，使用更便宜的控制器，由於不需要對相控制進行補償而易於實施(特別係對於多於兩相的應用)。例如，在四相轉換器中，每個相可能需要獨立的補償，這會影響整個轉換器的穩定性。
已經出於說明及描述之目的提供了實施例之前述描述。並不旨在窮舉或限制本揭露。具體實施例之個別元件或特徵通常不限於該具體實施例，而是在適用的情況下是可互換的並且可以在選定實施例中使用，即使未具體示出或描述。同樣亦可以多種方式變化。此類變化不應被視為與本揭露內容的背離，並且所有此類修改均旨在包括在本揭露內容之範圍內。
100:電源 102,104:輸入端子 105:電磁干擾(EMI)濾波器電路 106:控制電路 208:數位控制器 310,312:PWM產生器電路 314:固定偏移電路 316:電壓誤差放大器 318:乘法器電路 320:頻率捕獲電路 322:切斷觸發產生器電路 324,326:零電流偵測器(ZCD)電路 400,500,600,700,800,900:波形
本文所描述的附圖僅用於選定實施例而非所有可能的實施方案之說明性目的，且不旨在限制本揭露之範圍。
第1圖係根據本揭露之一個示範性實施方案的多相切換模式的電源之電路圖。
第2圖系用於第1圖之電源的示範性控制電路之電路圖。
第3圖系用於第1圖之電源的示範性控制電路組件之方塊圖。
第4圖系示出第1圖之電源之示範性PWM控制信號及電感電流的波形之圖示。
第5圖系示出第1圖之電源之示範性切斷觸發PWM信號的波形之圖示。
第6圖系示出第1圖之電源之多個週期的示範性PWM控制信號、電感電流及切斷觸發PWM信號的波形之圖示。
第7圖系示出第1圖之電源之示範性輸入及輸出電壓及電流的波形之圖示。
第8圖系示出在一個週期期間用於第1圖之電源之示範性輸入及輸出電壓及電流的波形之圖示。
第9圖系示出根據本揭露之另一示範性實施例的用於三相切換模式的電源之示範性PWM控制信號及電感電流的波形之圖示。
貫穿附圖之若干視圖，對應的附圖標記指示相應的部件或特徵。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:電源
102,104:輸入端子
105:電磁干擾(EMI)濾波器電路
106:控制電路

Claims (15)

  1. 一多相切換模式的電源，該電源包含： 一對輸入端子，該對輸入端子用於從一輸入電源接收一交流(AC)或直流(DC)電壓輸入； 一對輸出端子，該對輸出端子用於向一負載供應一直流(DC)電壓輸出； 一第一相電路，該第一相電路耦接在該對輸入端子與該對輸出端子之間，該第一相電路包括與一第一開關耦接的一第一電感器； 一第二相電路，該第二相電路在該對輸入端子與該對輸出端子之間與該第一相電路交錯，該第二相電路包括與一第二開關耦接的一第二電感器；及 一控制電路，該控制電路經組配來： 向該第一開關輸出一第一PWM信號； 向該第二開關輸出一第二PWM信號，其中該第二PWM信號之一接通時間等於該第一PWM信號之一接通時間加上一固定偏移時間段； 確定該第一PWM信號之至少兩個上升邊緣之間的一時段；根據所確定時段確定一切斷觸發PWM信號；且 當該切斷觸發PWM信號之下降邊緣出現而該第二PWM信號具有一邏輯高值時，將該第二PWM信號改變為一邏輯低值。
  2. 如請求項1所述之電源，其中： 該控制電路包括一第一PWM產生器電路以產生該第一PWM信號； 該控制電路包括一第二PWM產生器電路以產生該第二PWM信號；且 該控制電路包括一固定偏移電路，該固定偏移電路耦接到該第二PWM產生器電路之一輸入端以將該固定偏移時間段加到該第二PWM信號之該接通時間。
  3. 如請求項2所述之電源，其中該控制電路包括一電壓誤差放大器，該電壓誤差放大器耦接以將該DC電壓輸出與一電壓基準進行比較，且該固定偏移電路耦接以接收來自該電壓誤差放放大器之一輸出及該AC電壓輸入之一等效均方根(RMS)電壓的一組合信號。
  4. 如請求項2所述之電源，其中該控制電路包括一頻率捕獲電路，以確定該第一PWM信號之該至少兩個上升邊緣之間的該時段，且該頻率捕獲電路包括一數位計時器及用於測量該第一PWM信號之一瞬時電壓的一模擬電壓斜坡。
  5. 如請求項4所述之電源，其中該控制電路包括耦接在該頻率捕獲電路與該第二PWM產生器電路之間的一切斷觸發產生器電路，且該切斷觸發產生器電路經組配來藉由使用該第一PWM信號之該至少兩個上升邊緣之間的所確定時段的一半來產生與該第一PWM信號具有一180度相移的該切斷觸發PWM信號。
  6. 如請求項4所述之電源，其中： 該頻率捕獲電路經組配來藉由測量該第一PWM信號之多個週期之一平均值，或藉由根據該電壓輸入、該電壓輸出及該第一PWM信號之一最新工作週期預測該第一PWM信號之一下一週期，確定該第一PWM信號之該至少兩個上升邊緣之間的該時段; 該控制電路包括耦接在該頻率捕獲電路與該第二PWM產生器電路之間的一切斷觸發產生器電路；且 該切斷觸發產生器電路經組配來藉由使用該第一PWM信號之該些多個週期之該測量平均值的一半或該第一PWM信號之該預測下一週期的一半來產生與該第一PWM信號具有一180度相移的該切斷觸發PWM信號。
  7. 如請求項1所述之電源，其中該切斷觸發PWM信號之一接通時間等於該第一PWM信號之該接通時間。
  8. 如請求項1所述之電源，其中該控制電路包括一第一零電流偵測器(ZCD)電路及一第二ZCD電路，該第一零電流偵測器(ZCD)電路耦接在該第一電感器與該第一PWM產生器電路之間以偵測該第一電感器處的一零電流交叉，該第二ZCD電路耦接在該第二電感器與該第二PWM產生器電路之間以偵測該第二電感器處的一零電流交叉。
  9. 如請求項1所述之電源，還包含一第三相電路，該第三相電路在該對輸入端子與該對輸出端子之間與該第一相電路及該第二相電路交錯，該第三相電路包括與一第三開關耦接的一第三電感器。
  10. 如請求項1所述之電源，還包含一功率因數修正(PFC)電路，該功率因數修正電路耦接在該對輸入端子與該第一相電路及該第二相電路之間，該PFC電路包括包含至少兩個電容器及至少兩個電感器的一電磁干擾(EMI)濾波器電路，及包含至少四個二極體的一橋式電路。
  11. 如請求項1所述之電源，還包含：一輸出電容器，該輸出電容器耦接在該對輸出端子之間；一第一二極體，該第一二極體耦接在該第一相電路與該對輸出端子中之一第一輸出端子之間；及一第二二極體，該第二二極體耦接在該第二相電路及該對輸出端子之該第一輸出端子之間。
  12. 一種控制一多相電源之方法，該電源包括：一對輸入端子，該對輸入端子用於從一輸入電源接收一交流(AC)或直流(DC)電壓輸入；一對輸出端子，該對輸出端子用於向一負載供應一直流(DC)電壓輸出；一第一相電路，該第一相電路耦接在該對輸入端子與該對輸出端子之間並包括與一第一開關耦接的一第一電感器；及一第二相電路，該第二相電路在該對輸入端子與該對輸出端子之間與該第一相電路交錯並包括與一第二開關耦接的一第二電感器，該方法包含以下步驟： 向該第一開關輸出一第一PWM信號； 向該第二開關輸出一第二PWM信號，其中該第二PWM信號之一接通時間等於該第一PWM信號之一接通時間加上一固定偏移時間段； 確定該第一PWM信號之至少兩個上升邊緣之間的一時段，根據所確定時段確定一切斷觸發PWM信號；及當該切斷觸發PWM信號之一下降邊緣出現而該第二PWM信號具有一邏輯高值時，將該第二PWM信號改變為一邏輯低值。
  13. 如請求項12所述的方法，其中確定該第一PWM信號之該至少兩個上升邊緣之間的該時段之步驟包括以下步驟：使用用於測量該第一PWM信號之一瞬時電壓的一數位定時器或一模擬電壓斜坡來測量該時段。
  14. 如請求項13所述之方法，其中產生該切斷觸發PWM信號之步驟包括以下步驟：藉由使用該第一PWM信號之該兩個上升邊緣之間的所確定時段的一半來產生與該第一PWM信號具有一180度相移的該切斷觸發PWM信號。
  15. 如請求項13所述之方法，其中： 確定該第一PWM信號之該至少兩個上升邊緣之間的該時段之步驟包括以下步驟：測量該第一PWM信號之多個週期之一平均值，或藉由根據該電壓輸入、該電壓輸出及該第一PWM信號之一最新工作週期預測該第一PWM信號之一下一週期；及 產生該切斷觸發PWM信號之步驟包括以下步驟：藉由使用該第一PWM信號之該些多個週期之該測量平均值的一半或該第一PWM信號之該預測的下一週期的一半來產生與該第一PWM信號具有一180度相移的該切斷觸發PWM信號。
TW110130455A 2020-08-31 2021-08-18 多相切換模式的電源 TWI784673B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/007,862 US11264908B1 (en) 2020-08-31 2020-08-31 Multi-phase switched-mode power supplies
US17/007,862 2020-08-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202218303A TW202218303A (zh) 2022-05-01
TWI784673B true TWI784673B (zh) 2022-11-21

Family

ID=77264938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110130455A TWI784673B (zh) 2020-08-31 2021-08-18 多相切換模式的電源

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11264908B1 (zh)
EP (1) EP3961894A1 (zh)
JP (1) JP7249388B2 (zh)
CN (1) CN114123818A (zh)
TW (1) TWI784673B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11264908B1 (en) * 2020-08-31 2022-03-01 Astec International Limited Multi-phase switched-mode power supplies
US11990267B2 (en) 2020-09-23 2024-05-21 Astec International Limited Three-phase magnetics assembly
US11489438B2 (en) * 2020-10-21 2022-11-01 Astec International Limited Inrush current limiting and surge protection circuit and system

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5905369A (en) * 1996-10-17 1999-05-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Variable frequency switching of synchronized interleaved switching converters
TW200427204A (en) * 2003-05-23 2004-12-01 Delta Electronics Inc Soft-switched power converters
US7116087B2 (en) * 2003-08-11 2006-10-03 Delta Electronics Inc. Current sharing method and apparatus for alternately controlling parallel connected boost PFC circuits
US20070253224A1 (en) * 2006-05-01 2007-11-01 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for power converters having phases spaced at desired phase angles
US20070253223A1 (en) * 2006-05-01 2007-11-01 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for multi-phase power conversion
CN102655372A (zh) * 2011-03-04 2012-09-05 雅达电子国际有限公司 可变输入电压pfc电路、系统和具有相移电源轨的电源
CN103563232A (zh) * 2011-04-12 2014-02-05 弗莱克斯电子有限责任公司 多相谐振转换器
TW201444243A (zh) * 2013-05-10 2014-11-16 Univ Nat Taiwan 用於多相交錯直流電源轉換器的控制裝置及其控制方法
US10992230B1 (en) * 2019-10-24 2021-04-27 Wavious, Llc Multi-phase switching mode power supply with adaptive synchronous drivers
US11108329B1 (en) * 2020-02-28 2021-08-31 Astec International Limited Switch-mode power supplies including three-level LLC circuits for low line and high line operation

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8125203B2 (en) 2006-09-14 2012-02-28 Renesas Electronics Corporation PFC controller, switching regulator and power supply circuit
JP4972142B2 (ja) 2009-10-26 2012-07-11 日立コンピュータ機器株式会社 力率改善装置及びその制御方法
JP5391168B2 (ja) 2010-09-03 2014-01-15 本田技研工業株式会社 複合型変圧器
WO2018025355A1 (ja) 2016-08-03 2018-02-08 三菱電機株式会社 電力変換装置、モータ駆動制御装置、送風機、圧縮機および空気調和機
US10395819B2 (en) 2016-08-30 2019-08-27 Astec International Limited Multiple phase power converters having integrated magnetic cores for transformer and inductor windings
US10044255B2 (en) * 2016-10-27 2018-08-07 Infineon Technologies Austria Ag Multiphase power supply and phase control
EP3401935B1 (en) 2017-05-08 2020-12-02 Delta Electronics (Thailand) Public Co., Ltd. Integrated magnetic component and power converter
US11264908B1 (en) * 2020-08-31 2022-03-01 Astec International Limited Multi-phase switched-mode power supplies

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5905369A (en) * 1996-10-17 1999-05-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Variable frequency switching of synchronized interleaved switching converters
TW200427204A (en) * 2003-05-23 2004-12-01 Delta Electronics Inc Soft-switched power converters
TWI236207B (en) * 2003-05-23 2005-07-11 Delta Electronics Inc Soft-switched power converters
US7116087B2 (en) * 2003-08-11 2006-10-03 Delta Electronics Inc. Current sharing method and apparatus for alternately controlling parallel connected boost PFC circuits
US20070253224A1 (en) * 2006-05-01 2007-11-01 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for power converters having phases spaced at desired phase angles
US20070253223A1 (en) * 2006-05-01 2007-11-01 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for multi-phase power conversion
CN102655372A (zh) * 2011-03-04 2012-09-05 雅达电子国际有限公司 可变输入电压pfc电路、系统和具有相移电源轨的电源
CN103563232A (zh) * 2011-04-12 2014-02-05 弗莱克斯电子有限责任公司 多相谐振转换器
TW201444243A (zh) * 2013-05-10 2014-11-16 Univ Nat Taiwan 用於多相交錯直流電源轉換器的控制裝置及其控制方法
TWI497886B (zh) * 2013-05-10 2015-08-21 Univ Nat Taiwan 用於多相交錯直流電源轉換器的控制裝置及其控制方法
US10992230B1 (en) * 2019-10-24 2021-04-27 Wavious, Llc Multi-phase switching mode power supply with adaptive synchronous drivers
US11108329B1 (en) * 2020-02-28 2021-08-31 Astec International Limited Switch-mode power supplies including three-level LLC circuits for low line and high line operation

Also Published As

Publication number Publication date
TW202218303A (zh) 2022-05-01
CN114123818A (zh) 2022-03-01
US11264908B1 (en) 2022-03-01
US20220387872A1 (en) 2022-12-08
US11779826B2 (en) 2023-10-10
EP3961894A1 (en) 2022-03-02
JP2022041912A (ja) 2022-03-11
US20220069714A1 (en) 2022-03-03
JP7249388B2 (ja) 2023-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI784673B (zh) 多相切換模式的電源
US9537409B2 (en) Method of feedback commanding a monophase resonant converter, a related monophase resonant converter and a polyphase resonant converter
CN110731044B (zh) 切换边界模式交错功率转换器的数字控制
US7884588B2 (en) Control method and device for a system of interleaved converters using a designated master converter
EP2355316B1 (en) Method and apparatus for determining zero-crossing of an AC input voltage to a power supply
EP2506413B1 (en) Interleaved power converter and controller therefor
Jang et al. Multiphase buck converters with extended duty cycle
Huber et al. Review and stability analysis of PLL-based interleaving control of DCM/CCM boundary boost PFC converters
JP5454819B2 (ja) 昇圧チョッパ回路の制御方法
CN103683918A (zh) 开关电源装置
JP2010119285A (ja) インターリーブ制御電源装置、該電源装置の制御回路および制御方法
Huber et al. Closed-loop control methods for interleaved DCM/CCM boundary boost PFC converters
JP5842465B2 (ja) 電源装置
JP2007135390A (ja) 負荷ステップアップ過渡現象応答が改善された多相コンバータ
US20180115235A1 (en) Interleaved power supplies and corresponding control methods
Xu et al. A novel closed loop interleaving strategy of multiphase critical mode boost PFC converters
Zhang et al. A digital adaptive discontinuous current source driver for high-frequency interleaved boost PFC converters
US20230155486A1 (en) Multi-phase interleaved power converters with improved current balancing
Lu A novel control method for interleaved transition mode PFC
Huber et al. Implementation of open-loop control for interleaved DCM/CCM boundary boost PFC converters
JP5598247B2 (ja) 電源装置
Lin et al. A current mode adaptive on-time control scheme for fast transient DC-DC converters
CN212323997U (zh) 基于ucc28070实现超宽输入电压范围的外围电路
EP3723252B1 (en) Power converter controller, power converter and corresponding method
Jegandren et al. An investigation on control strategies for fast transient response of SMPS