一種直流-直流轉(zhuǎn)換器及其控制器、控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流-直流轉(zhuǎn)換器及控制器，尤其一種多相直流-直流轉(zhuǎn)換器及其控制器、控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1所示為一個現(xiàn)有技術(shù)中的多相(例如:兩相)直流-直流轉(zhuǎn)換器100的電路圖。該直流-直流轉(zhuǎn)換器100包括兩個控制器102、兩個開關(guān)電路104、兩個電感108和一個輸出電容110。每個開關(guān)電路104包括高電位端開關(guān)Q1和低電位端開關(guān)Q2。在工作中，每個控制器102產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(Pulse Width Modulated，簡稱為PWM)以交替閉合相應(yīng)的開關(guān)Q1和Q2，從而產(chǎn)生流過電感108上的電感電流II。流過兩個電感108的電感電流II疊加起來對輸出電容110充電，以在輸出電容110上產(chǎn)生輸出電壓V.。控制器102可以控制與之對應(yīng)的PWM信號的占空比，從而調(diào)節(jié)輸出電壓VQUT。
[0003]然而，因?yàn)橹绷?直流轉(zhuǎn)換器100采用單獨(dú)的控制器102來控制不同PWM信號的占空比，所以兩個控制器102的差異可能導(dǎo)致兩個PWM信號的脈沖寬度不同。因此，流過兩個電感108的電感電流1^1能失衡，終將導(dǎo)致輸出電壓V.的誤差，從而降低直流-直流轉(zhuǎn)換器100的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種直流-直流轉(zhuǎn)換器及其控制器、控制方法，能夠減小輸出電壓的誤差，并提高直流-直流轉(zhuǎn)換器的性能。
[0005]本發(fā)明提供了一種直流-直流轉(zhuǎn)換器的控制器，該控制器包括:PWM信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生彼此具有相移的多個PWM信號，并根據(jù)多個控制信號控制所述多個PWM信號的狀態(tài)，其中，所述多個PWM信號中的每個PWM信號具有開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)；耦合于所述PWM信號產(chǎn)生電路的斜坡信號產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生具有基本上相等斜率的多個斜坡信號，其中，所述多個斜坡信號中的每個斜坡信號在對應(yīng)的PWM信號進(jìn)入開狀態(tài)時產(chǎn)生；以及耦合于所述PWM信號產(chǎn)生電路和所述斜坡信號產(chǎn)生電路的比較電路，用于交替地將所述多個斜坡信號和預(yù)設(shè)參考值進(jìn)行比較以產(chǎn)生所述多個控制信號，所述多個控制信號中對應(yīng)的控制信號用于將所述對應(yīng)的PWM信號從開狀態(tài)轉(zhuǎn)換成關(guān)狀態(tài)。
[0006]本發(fā)明又提供了一個直流-直流轉(zhuǎn)換器，該直流-直流轉(zhuǎn)換器包括:多個開關(guān)電路，其中，所述多個開關(guān)電路中的每個開關(guān)電路用于導(dǎo)通流經(jīng)與該開關(guān)電路耦合的電感性組件的電流；以及上述技術(shù)方案中所述的控制器，耦合于所述多個開關(guān)電路，用于產(chǎn)生彼此具有相移的多個PWM信號，其中，所述多個PWM信號中的每個PWM信號具有開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)并且用于控制對應(yīng)的開關(guān)電路。
[0007]本發(fā)明還提供一種控制直流-直流轉(zhuǎn)換器的方法，該方法包括:利用PWM信號產(chǎn)生電路，產(chǎn)生彼此具有相移的多個PWM信號，其中，所述多個PWM信號中的每個PWM信號具有開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)；產(chǎn)生具有基本上相等斜率的多個斜坡信號，其中，所述多個斜坡信號中的每個斜坡信號是在對應(yīng)的PWM信號進(jìn)入開狀態(tài)時產(chǎn)生；利用耦合于所述PWM信號產(chǎn)生電路的比較電路，交替地將所述多個斜坡信號和預(yù)設(shè)參考值進(jìn)行比較以產(chǎn)生多個控制信號；以及根據(jù)所述多個控制信號中對應(yīng)的控制信號將所述對應(yīng)的PWM信號從開狀態(tài)轉(zhuǎn)換成關(guān)狀
??τ ο
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過采用本發(fā)明的直流-直流轉(zhuǎn)換器、控制器或控制方法，可均衡直流-直流轉(zhuǎn)換器中電感性組件上的電流，從而減小輸出電壓的誤差并且提高直流-直流轉(zhuǎn)換器的性能。
【附圖說明】
[0009]以下通過對本發(fā)明的一些實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解本發(fā)明的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0010]圖1所示為一種現(xiàn)有技術(shù)中的直流-直流轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[0011]圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的直流-直流轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[0012]圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的直流-直流轉(zhuǎn)換器中的控制器的電路圖；
[0013]圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的與控制器相關(guān)信號的時序圖；
[0014]圖5所示為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的與直流-直流轉(zhuǎn)換器相關(guān)信號的時序圖；
[0015]圖6所示為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的直流-直流轉(zhuǎn)換器的電路圖；
[0016]圖7所示為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的直流-直流轉(zhuǎn)換器中控制器的電路圖；
[0017]圖8所示為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的控制器的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下將對本發(fā)明的實(shí)施例給出詳細(xì)的參考。盡管本發(fā)明通過這些實(shí)施方式進(jìn)行闡述和說明，但需要注意的是本發(fā)明并不僅僅只局限于這些實(shí)施方式。相反，本發(fā)明涵蓋所附權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神和發(fā)明范圍內(nèi)的所有替代物、變體和等同物。
[0019]另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的【具體實(shí)施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在另外一些實(shí)例中，對于大家熟知的方法、手續(xù)、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。
[0020]圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的多相直流-直流轉(zhuǎn)換器200的電路圖。在圖2中，直流-直流轉(zhuǎn)換器200是一個降壓轉(zhuǎn)換器，將高電位端218的輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換成低電位端220的輸出電壓V.，輸入電壓VIN高于輸出電壓V.。然而，本發(fā)明并不局限于此。在另一個實(shí)施例中，直流-直流轉(zhuǎn)換器200是一個升壓轉(zhuǎn)換器，將低電位端220的輸入電壓轉(zhuǎn)換成高電位端218的輸出電壓，輸入電壓低于輸出電壓。在另一個實(shí)施例中，直流-直流轉(zhuǎn)換器200是降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。如圖2所示，直流-直流轉(zhuǎn)換器200包括比較器202、控制器204、驅(qū)動電路206和226、開關(guān)電路208和210、電感212和214以及輸出電容C0UTO開關(guān)電路208包括高電位端開關(guān)Q1.和低電位端開關(guān)Q2 2。8。開關(guān)電路210包括高電位端開關(guān)Ql21。和低電位端開關(guān)Q2 21。。
[0021 ] 在一個實(shí)施例中，控制器204具有電壓輸入端VIN、輸入端PULSE和輸入端PRE，其中，電壓輸入端VIN用于接收輸入電壓VIN，輸入端PULSE用于接收來自比較器202的比較信號Sm，以及輸入端PRE用于接收預(yù)設(shè)的參考電壓VPRE。控制器204還具有輸出端PWM1和輸出端PWM2，其中，輸出端PWM1用于提供第一 PWM信號(以下簡稱“信號PWM1”或“PWM1信號”)，輸出端PWM2用于提供第二 PWM信號(以下簡稱“信號PWM2”或“PWM2信號”)。比較器202比較輸出電壓V.和參考電壓V SET并產(chǎn)生比較信號S
[0022]如圖2所示，開關(guān)電路208和開關(guān)電路210分別耦合于電感212和電感214，并且分別用于導(dǎo)通流過電感212和電感214各自對應(yīng)的電流Im2和電流I L214o例如，當(dāng)高電位端開關(guān)Q1.閉合，低電位端開關(guān)Q2 2。8斷開時，電感212從高電位端218接收輸入電壓V IN，以增加流過電感212的電流Im2。當(dāng)高電位端開關(guān)Ql2(]8斷開，低電位端開關(guān)Q2 2。8閉合時，電感212對耦合于低電位端220的負(fù)載(圖2未示出)放電，以降低流過電感212的電流IL212o因此，通過交替閉合和斷開開關(guān)Q1.和開關(guān)Q22(]S(當(dāng)一個開關(guān)閉合時，另一個開關(guān)斷開，反之亦然)，直流-直流轉(zhuǎn)換器200會產(chǎn)生流過電感212的紋波電感電流Im2。類似地，通過交替地閉合和斷開開關(guān)Ql21。和開關(guān)Q2 21。，直流-直流轉(zhuǎn)換器200會產(chǎn)生流過電感214的紋波電感電流込14。紋波電感電流1_和I _疊加后對輸出電容C.充電，從而在低電位端220產(chǎn)生輸出電壓V.。在一個實(shí)施例中，信號PWM1交替閉合和斷開開關(guān)Q1.和開關(guān)Q2.，信號PWM2交替閉合和斷開開關(guān)Ql21。和開關(guān)Q2 21。。
[0023]在一個實(shí)施例中，控制器204從比較器202接收比較信號Sm，并根據(jù)比較信號交替產(chǎn)生脈沖信號PWM1和脈沖信號PWM2，從而將輸出電壓V.調(diào)節(jié)到參考電壓V SET。具體而言，在一個實(shí)施例中，輸出電壓V.是交替增加和減少的紋波電壓，以至于重復(fù)地與參考電壓VSET交叉，所以比較器202輸出具有多脈沖的比較信號SP『在圖2所示實(shí)施例中，比較信號的每個脈沖指示輸出電壓V.小于參考電壓VSET。當(dāng)控制器204檢測到比較信號SPUj^第一個脈沖時，控制器204在輸出端PWM1產(chǎn)生一個信號脈沖，以控制開關(guān)電路208，從而產(chǎn)生電感電流U12的一個紋波。當(dāng)控制器204檢測到比較信號S m的第二個脈沖時，控制器204在輸出端PWM2產(chǎn)生一個信號脈沖，以控制開關(guān)電路210，從而產(chǎn)生電感電流Im4的一個紋波。那么，當(dāng)輸出電壓V.小于參考電壓V SET時，直流-直流轉(zhuǎn)換器200產(chǎn)生電感電流U2和電感電流I _的紋波以增加輸出電壓V.。因此，輸出電壓V.被調(diào)節(jié)至參考電壓VSET。
[0024]另外，在一個實(shí)施例中，控制器204產(chǎn)生具有基本上相等斜率的第一斜坡信號RP1和第二斜坡信號RP2 (圖2未示出)?？刂破?04通過將斜坡信號RP1和斜坡信號RP2與相同的預(yù)設(shè)參考值VPRE進(jìn)行比較，以控制PWM1信號和PWM2信號的狀態(tài)。有利地，在一個實(shí)施例中，控制器204可以通過將斜坡信號RP1和斜坡信號RP2與預(yù)設(shè)參考值VPRE進(jìn)行比較，控制PWM1信號和PWM2信號的開狀態(tài)時間基本上相同。因此，電感電流1_和I _具有相同的波紋幅度，即兩個電流彼此均衡。
[0025]圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的控制器300的電路圖?？刂破?00可以是圖