[发明专利]多相DC-DC转换器和用于控制多相DC-DC转换器的方法

说明书

在用于控制具有两个或更多个相电路(20)的多相DC‑DC转换器(10)的控制方法中，每个相电路(20)具有被布置成控制通过电感器(21)的电感器电流I_L的开关(24)，相电路(20)被布置成生成对要输送到多相DC‑DC转换器(10)的输出侧的总电流作出贡献的相电流。该方法包括：在边界导通模式(BCM)下切换两个或更多个相电路(20)以生成交错的相电流脉冲，其周期长度为T，开关(24)的标称开启时间周期为t_on；在被切换的两个或更多个相电路(20)中的至少一个中，并且对于连续的相，重复地调整开启时间周期t_on以控制电感器电流I_L的脉冲长度以最小化与周期长度T的差异。

技术领域

本发明涉及电力转换器领域，尤其涉及一种多相DC-DC转换器以及用于控制多相DC-DC转换器的方法。

背景技术

图1示出了用于从具有输入电压U_E、输入电容C_E和输入电流I_E的输入侧向具有输出电压U_A、输出电容C_A和输出电流I_A的输出侧的单向功率传输的现有技术升压转换器，电感器或扼流圈的电感值为L_S，承载电感器电流I_L，二极管具有二极管电流I_D，桥接点与公共端子之间有开关，桥接点与公共端子之间的电压为U_S。该开关是半导体开关，例如MOSFET开关。输入电容对电感器电流进行滤波，使输入电流为电感器电流的平均值。输出电容对二极管电流进行滤波，使输出电流成为二极管电流的平均值。

图1还示出了随时间变化的相关电压和电流，示出了众所周知的连续导通模式(CCM)，其中电感器电流保持在零以上。在非连续导通模式(DCM)中(未示出)，在开关断开的时间段内(U_S(t)基本上等于U_A)，电感器电流下降到零并在一段时间内保持为零，直到开关再次闭合。闭合开关将桥接点处的电压钳位为零，并导致电感器电流再次上升。在未示出的边界导通模式(BCM，也称为过渡模式)中，目标是在电感器电流下降到零时闭合开关，从而消除它保持为零的时间段。为了在边界模式下控制电路，需要测量电感器电流。

已知将这些转换器并联组合，创建多相DC-DC转换器。必须控制单独的相以在输出侧生成和添加交错电流脉冲，以减少产生的输出电流中的纹波。在CCM中，还必须控制不同电感器中的电流，以使电流在多个相中均匀分布，并避免电流上升到任意大的值。根据对电流动态的要求，每个相中相应的电流传感器必须具有相应的高带宽。在开启和关闭开关时都会发生开关损耗。

US 7'884'588 B2公开了一种具有两个或更多个相的DC-DC转换器，并解决了相具有不同电气参数的问题：在这种情况下，如果每个相都以BCM操作，那么它们将以不同的开关频率运行，并且由所有相电流相加产生的纹波电流将变化很大。建议的解决方案是确定以BCM操作时具有最低开关频率的相，并以相同频率和DCM操作其余相。可选地，为了减少电容损耗，US 7'884'588 B2建议延迟每个相的电源开关开启时间。这是以增加输入电流纹波为代价的，因为各个输入电流之间的相移不再是最佳的。

多相DC-DC转换器可以如图2所示利用例如生成交错的电流脉冲的两个或更多个相电路构造。

发明内容

因此，本发明的一个目的是创建一种多相DC-DC转换器和一种用于控制多相DC-DC转换器的方法，其克服了上述一个或多个缺点。

这些目的通过根据相应的独立权利要求的多相DC-DC转换器和用于控制多相DC-DC转换器的方法来实现。

在用于控制多相DC-DC转换器的方法中，多相DC-DC转换器被布置用于在输入侧和输出侧之间交换电力，多相DC-DC转换器包括两个或更多个相电路，

每个相电路包括开关和电感器，开关被布置成控制通过电感器的电感器电流I_L，