[发明专利]电流平衡电路和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及功率变换器，且更具体地涉及多相功率变换器。

背景技术

功率变换器用于多种电子产品，包括汽车、飞机制造业、电信和 消费类电子产品。功率变换器，例如直流到直流(“DC-DC”)变换器 已经在通常由电池驱动的便携电子产品中广泛使用，这些便携电子产 品例如为，膝上型计算机、个人数字助理、寻呼机、便携式电话等等。 DC-DC变换器能够从单个电压运送多个电压，而不依赖于从变换器 汲取的负载电流，也不依赖于给变换器供电的电源的任何变化。一种 用在便携电子应用的DC-DC变换器类型是降压变换器。这个变换器 也被称作为切换模式电源，能够将输入电压从一个电位切换到更低的 电位。降压变换器通常受一控制器控制，该控制器能配置为具有在不 同时间切换的多个输出电流通道的多相控制器。在输出电流通道里流 动的输出电流被汇总并运送到负载。这个构造的优点是，每个通道传 导总的负载电流的一部分。例如，在4相降压变换器中，每个通道传 导输出电流的25％。这样降低了每个输出的功耗。多相降压控制器的 缺点是，当电流不平衡时，其中一个电流通道将比其他电流通路传导 更多电流，这可导致热失效。另一缺点是，耦合到控制器的动态载荷 可具有与多相降压变换器的输出之一相同的重复率。在这种情况下， 通道里的电流变得不平衡，从而引起该变换器经历热失效。

因此，具有一种在其输出维持平衡电流的多相控制器电路以及运 行该多相控制器电路的方法是有利的。此外，期望该多相控制器电路 的制造成本低且耗时短。

附图说明

从阅读以下详细描述，结合附图图形将更好理解本发明，其中， 同样的参考字符指代同样的元件，以及其中：

图1是依照本发明的实施方式的多相控制器的原理图；

图2是依照本发明的实施方式的多相控制器的时序图；以及

图3是依照本发明的实施方式的多相控制器的另一时序图。

具体实施方式

一般地，本发明提供多相功率变换器和用于平衡多相功率变换器 里的电流的方法。依照本发明的实施方式，电流平衡是通过根据相输 出电流来主动地重新排列或交换来自振荡器的输出信号来完成的。通 过交换振荡器信号，能在动态载荷期间维持电流分享，而不影响运送 到输出的整个占空比。优选地，当振荡器信号具有实质上相同的值时 交换振荡器信号，也就是，在具有三角波形的振荡器信号的斜波交叉 点处，交换振荡器信号。在斜波交叉点进行交换，减少了对振荡器信 号的影响和对输出信号的调制的影响。

图1是依照本发明的实施方式在半导体基片上制造的多相功率 变换器10的结构图。图1显示了耦合到振荡器电路14、误差放大器 100和输出驱动器电路18₁...18_n的脉冲宽度调制器(“PWM”)电路 12。依照本发明的实施方式，PWM电路12包括耦合到比较器 50₁...50_n、比较器电路54和56以及开关控制电路68的选择器开关58 和60。选择器开关58也被称作为模拟信号多路复用器(MUX)，并 包括开关58₁...58_n。类似地，选择器开关60也被称作为模拟信号 MUX，包括开关60₁...60_n。比较器50₁...50_n各具有反相输入、非反相 输入和输出，比较器电路54和56各包括一组将每个振荡器信号与所 有其他振荡器信号进行比较的比较器。PWM电路12进一步包括振荡 器输入34₁...34_n、误差信号输入38、电流感测输入40₁...40_n和PWM 输出44₁...44_n。应注意，振荡器输入、PWM输出、开关控制输入和 误差信号输入的数量不是对本发明的限制，且参考字符18、34、40、 50附注的参考字符n是表示整数的变量。