[发明专利]一种应用于恒定导通时间控制的多相交错电路

说明书

本发明公开了一种应用于恒定导通时间控制的多相交错电路，包括：功率级模块、电流和电压采样模块、电压V_ramp信号产生模块、阈值分配模块和V_TR信号产生模块。功率级模块一共有N相buck变换器；所述锯齿波电压V_ramp信号产生模块为反向充电恒定导通时间控制的积分模块；所述阈值分配模块根据单相反向充电恒定导通时间计算出的电容充电的阈值电压V_TH，产生N个阈值电压；所述V_TR信号产生模块中，将电压V_ramp信号产生模块产生的锯齿波电压V_ramp与阈值分配模块产生的N个阈值电压分别进行比较。本发明不需要用到远高于开关频率的高速ADC，可以降低成本。

技术领域

本发明属于开关电源领域，尤其涉及一种应用于恒定导通时间控制的多相交错电路。

背景技术

随着5G和人工智能应用的爆发，需要更强的网络芯片交换处理能力，需要CPU和AI芯片更强大的运算力，这势必会导致芯片功耗和电流成倍的上升。采用先进工艺制造的多核处理器要求更低的电源电压和更低的电压纹波。低电压大电流达1V/1000A级供电将成为常态。现在电压调节模块(Voltage Regulator Module，VRM)面临负载部件的强大挑战，正朝着以下几个方面发展：输出电压越来越低，电流越来越大；输出电流瞬态变化率更大，电流瞬态变化率是指VRM输出电流由休眠状态供应小电流到工作状态供应大电流的电流变化率；高频化、高功率密度化，单板布局密度迅速提升，ICT产品单板设计对减小单板电源面积和滤波面积有强烈需求；高可靠性。

目前，电压调节模块广泛采用电流模式恒定导通时间(CMCOT)控制，以实现更高的轻载效率、更高的带宽和更简单的补偿网络。这种基于纹波的CMCOT控制的一个问题是导通时间恒定限制了负载变化时的瞬态响应。在轻载切重载的瞬间，电感器电流增量受到每个周期的开启时间(T_ON)和最小关闭时间(T_{OFF_min})的限制，这可能会在输出电压上产生较大的欠冲。另一方面，在重载切轻载的情况下，如果负载在T_ON开始时发生变化，固定的导通时间T_ON将减缓电感电流的衰减，这可能会在输出时产生较大的超调。在对称多相架构的情况下，这种基于纹波的CMCOT控制无法在电感电流纹波变为零的纹波消除点运行。大多数VRM将各种非线性控制添加到系统中以调节T_ON长度，但是它们本质上很难针对不同的稳态和瞬态条件进行优化。

对于多相CMCOT控制，若每相变换器的开关频率为fs，N相交错的实现方法是对频率为N×fs的开启信号V_TR进行N分频，计算频率极高，大大增加了FPGA的使用资源和实现难度。对于数字控制器，越高的计算频率意味着需要更高频高精度的电感电流采样，否则会由于采样点过少而精度的损失。

发明内容

本发明目的在于提供一种应用于恒定导通时间控制的多相交错电路,以解决传统的多相交错方法需要通过倍频的方式实现相位交错，增加了计算频率和算法的复杂性的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种应用于恒定导通时间控制的多相交错电路，包括：功率级模块、电流和电压采样模块、锯齿波电压(V_ramp)信号产生模块、阈值分配模块和V_TR信号产生模块，电流和电压采样模块采样功率级模块的电流和电压信号给锯齿波电压(V_ramp)信号产生模块，阈值分配模块提供多个阈值电压V_TH1～V_THN,V_TR信号产生模块比较输入的V_ramp信号和V_TH1～V_THN，产生V_TR信号来控制功率级模块功率管的开通与关断。