[发明专利]多相变换器及其控制电路和控制方法

说明书

本申请公开了一种多相变换器及其控制电路和控制方法，多相变换器包括并联连接在输入端和输出端之间的多相功率级电路，每一相功率级电路的主开关管的导通和关断受控于对应相的开关信号，控制电路包括：多相关断定时电路、多相开关控制电路以及多相频率控制电路，每相频率控制电路用于检测对应相的开关信号的开关频率，并将开关信号的开关频率固定于相应的基准频率，以使得各相的开关信号保持在固定的基准频率和相移下工作，通过多相电感电流的叠加可使得输出电压的纹波达到最优。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，更具体地，涉及一种多相变换器及其控制电路和控制方法。

背景技术

在开关电源技术中，为了能减小输出纹波，提高电源稳定度及功率，通常采用多相并联的拓扑结构。多相变换器的每一个通道均有对应的功率开关管和电感，多相变换器的所有通道的输入端共同连接以接收输入电压，输出端共同连接至多相变换器的输出滤波电路的输入端，通过该输出滤波电路提供输出电压。这种拓扑结构具有互消纹波、相间分流、并以较低的开关频率实现高频输出电压等优点。

多相变换器是在同步变换器的基础上，构造多个相同的变换器并联，并控制多个变换器相继开启和关闭。在多相变换器中，当各相变换器的具有相同的参数时，各相的开关信号自动偏移360/N度(其中N为所述变换器的数量，且N为大于1的整数)，以实现良好的相位分布，从而控制输出电压的纹波达到最优。然而，实际上不同相的参数(例如电感等)是不同的，若给各相之间固定一个相位差，在不同的开关频率下很难保证各相变换器之间的频率始终相差360/N度，使得相位分布不均匀。

因此，期望对现有技术的开关型变换器进行改进以使得多相变换器的各相都能在固定频率下工作，且开关频率之间的相移始终在360/N度，减小输出电压的纹波。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种两相并联变换器及其控制电路，使得两相变换器在固定的相移下工作，减小输出电压的纹波。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种多相变换器的控制电路，所述多相变换器包括并联连接在输入端和输出端之间的多相功率级电路，每一相功率级电路的主开关管的导通和关断受控于对应相的开关信号，其中，所述控制电路包括多相关断定时电路、多相开关控制电路以及多相频率控制电路，所述多相关断定时电路与所述多相功率级电路一一对应，每相关断定时电路用于生成对应相的定时信号；每相开关控制电路用于接收对应相的定时信号，并根据所述定时信号确定所述开关信号的无效电平时间，每相频率控制电路用于检测对应相的开关信号的开关频率，并将所述开关信号的开关频率固定于相应的基准频率，其中，所述多相变换器中多个基准频率逐相延迟，以使得相邻相的功率级电路之间具有预定相移。

优选地，所述频率控制电路被设置为根据开关信号的开关频率与相应的基准频率之间的频率差调节对应相的定时信号的变化斜率，以将所述开关信号的开关频率固定于相应的基准频率。

优选地，所述相邻相的功率级电路之间的所述预定相移为T/N，其中，T表示所述多相变换器的开关周期，N表示所述多相变换器中功率级电路的相数，且N为大于1的整数。

优选地，所述控制电路还包括：基准电路，用于生成第一基准频率；以及延时电路，用于按照所述预定相移逐相延迟所述第一基准频率以得到多个第二基准频率。

优选地，第1相功率级电路的开关信号的开关频率被固定于所述第一基准频率，第2至N相功率级电路的开关信号的开关频率被固定于对应相的所述第二基准频率。

优选地，所述关断定时电路包括：第一压控电流源，用于根据输出电压提供充电电流；参考电容，用于根据所述充电电流在所述参考电容的第一端提供所述定时信号；以及开关，所述开关并联连接于所述参考电容的两端，所述开关用于在导通时提供所述参考电容的第一端至地的短接路径。

优选地，每相功率级电路的开关信号用于控制该相的充放电单元中的所述开关的开关动作。