專利名稱：多相開關(guān)變換器的數(shù)字控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型的實施例涉及電子電路，尤其涉及多相開關(guān)變換器的數(shù)字控制器。
背景技術(shù)：
近年來，隨著一些高性能CPU的出現(xiàn)，需要輸出電壓更小、輸出電流更大的開關(guān)變換器，對開關(guān)變換器的熱性能、EMI及負載瞬態(tài)響應(yīng)的要求也不斷提高。多相開關(guān)變換器以其優(yōu)越的性能，被廣泛應(yīng)用于高性能CPU電源的解決方案。如何保證多相開關(guān)變換器中各相開關(guān)電路的輸出電流均衡，是能否實現(xiàn)其獨特優(yōu)點的關(guān)鍵。一般地，多相開關(guān)變換器將各相開關(guān)電路的平均輸出電流與期望值進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)控制各相開關(guān)電路的控制信號，從而達到電流均衡的效果。對于現(xiàn)有的采用數(shù)字控制的多相開關(guān)變換器而言，其電流調(diào)整率(受控參數(shù)改變引起平均輸出電流變化的最小量)受到系統(tǒng)時鐘頻率和模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣速率的限制，均流效果普遍不佳。圖1為現(xiàn)有的數(shù)控多相開關(guān)變換器的電流波形圖，其中Iave為開關(guān)電路的平均輸出電流，Iref為參考電流，Tad為單相輸出電流的采樣周期。如圖1所示，各相開關(guān)電路的平均輸出電流在參考電流Iref上下呈周期性斜坡變化，形成高頻紋波，多相開關(guān)變換器的均流效果很差。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種相對于現(xiàn)有技術(shù)具有更高電流調(diào)整率和更佳均流效果的用于多相開關(guān)變換器的數(shù)字控制器。根據(jù)本實用新型實施例的一種多相開關(guān)變換器的數(shù)字控制器，該多相開關(guān)變換器包括多個具有輸出端的開關(guān)電路，該多個開關(guān)電路的輸出端耦接在一起為負載供電，該數(shù)字控制器包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，具有多個輸入端和多個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至多個開關(guān)電路的輸出端以接收代表多個開關(guān)電路輸出電流的多個電流采樣信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路基于該多個電流采樣信號在多個輸出端產(chǎn)生多個數(shù)字相電流信號；均流調(diào)制電路，具有第一輸入端、第二輸入端、多個第三輸入端和多個輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號，第二輸入端接收預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號，多個第三輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的多個輸出端以接收多個數(shù)字相電流信號，均流調(diào)制電路基于該多個數(shù)字相電流信號、電流參考信號和預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號，在多個輸出端產(chǎn)生多個導(dǎo)通時間信號；以及邏輯電路，具有多個輸入端和多個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至均流調(diào)制電路的多個輸出端以接收多個導(dǎo)通時間信號，邏輯電路根據(jù)該多個導(dǎo)通時間信號在多個輸出端產(chǎn)生多個控制信號，以控制多個開關(guān)電路依次導(dǎo)通；其中所述均流調(diào)制電路包括:多個減法器，每個減法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號，第二輸入端接收相應(yīng)的數(shù)字相電流信號，減法器將電流參考信號與數(shù)字相電流信號相減，在輸出端產(chǎn)生電流誤差信號；多個比例積分器，每個比例積分器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)減法器的輸出端以接收電流誤差信號，比例積分器對電流誤差信號進行比例積分，在輸出端產(chǎn)生第一偏置信號；多個E -A調(diào)制器,每個E -A調(diào)制器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)比例積分器的輸出端以接收第一偏置信號，E - A調(diào)制器對第一偏置信號進行E -A調(diào)制，在輸出端產(chǎn)生第二偏置信號，其中第一偏置信號為P位數(shù)字信號，第二偏置信號為Q位數(shù)字信號，P大于Q ;多個加法器，每個加法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號，第二輸入端耦接至相應(yīng)的E -A調(diào)制器的輸出端以接收第二偏置信號，加法器將預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號與第二偏置信號相加，在輸出端提供導(dǎo)通時間信號。在一個實施例中，所述E -A調(diào)制器包括:第一減法器,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至相應(yīng)的比例積分器以接收第一偏置信號，第二輸入端接收第二偏置信號，減法器將第一偏置信號與第二偏置信號相減，在輸出端產(chǎn)生誤差信號；第一加法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱接至第一減法器的輸出端以接收誤差信號，第二輸入端接收循環(huán)信號，第一加法器將誤差信號與循環(huán)信號相加，在輸出端產(chǎn)生和值信號；單位延遲模塊，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第一加法器的輸出端以接收和值信號，單位延遲模塊對和值信號進行延時，并將延時后的信號作為循環(huán)信號提供至第一加法器的第二輸入端；其中循環(huán)信號的高Q位被提取，以用作第二偏置信號。在一個實施例中，該數(shù)字控制器還包括參考電流產(chǎn)生電路，該參考電流產(chǎn)生電路具有多個輸入端和一個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以接收多個數(shù)字相電流信號，該參考電流產(chǎn)生電路從該多個數(shù)字相電流信號中選擇一個數(shù)字相電流信號，在輸出端將其作為電流參考信號提供至均流調(diào)制電路。在一個實施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括:多個濾波器，每個濾波器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端接收代表相應(yīng)開關(guān)電路輸出電流的電流米樣信號，濾波器對電流米樣信號進行濾波，在輸出端提供平均電流采樣信號；多路選擇器，具有多個輸入端和一個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至多個濾波器的輸出端以接收多個平均電流采樣信號；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至多路選擇器的輸出端，輸出端依次提供多個數(shù)字相電流信號。在一個實施例中，所述E -A調(diào)制器在相應(yīng)開關(guān)電路控制信號的上升沿方被觸發(fā)，以進行E -A調(diào)制。在一個實施例中，所述單位延遲模塊的延時時間等于相應(yīng)開關(guān)電路的開關(guān)周期。根據(jù)本實用新型實施例的一種多相開關(guān)變換器的數(shù)字控制器，該多相開關(guān)變換器包括多個具有輸出端的開關(guān)電路，該多個開關(guān)電路的輸出端耦接在一起為負載供電，該數(shù)字控制器包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，具有多個輸入端和多個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至多個開關(guān)電路的輸出端以接收代表多個開關(guān)電路輸出電流的多個電流采樣信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路基于該多個電流采樣信號在多個輸出端產(chǎn)生多個數(shù)字相電流信號；多個減法器，每個減法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號，第二輸入端耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的相應(yīng)輸出端以接收相應(yīng)的數(shù)字相電流信號，減法器將電流參考信號與數(shù)字相電流信號相減，在輸出端產(chǎn)生電流誤差信號；多個比例積分器，每個比例積分器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)減法器的輸出端以接收電流誤差信號，比例積分器對電流誤差信號進行比例積分，在輸出端產(chǎn)生第一偏置信號；多個E -A調(diào)制器，每個E -A調(diào)制器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)比例積分器的輸出端以接收第一偏置信號，E-A調(diào)制器對第一偏置信號進行E -A調(diào)制，在輸出端產(chǎn)生第二偏置信號，其中第一偏置信號為P位數(shù)字信號，第二偏置信號為Q位數(shù)字信號，P大于Q ;以及控制電路，具有多個輸入端和多個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至多個E -A調(diào)制器的輸出端以接收多個第二偏置信號，控制電路基于該多個第二偏置信號在多個輸出端產(chǎn)生多個控制信號，以控制多個開關(guān)電路依次導(dǎo)通。在一個實施例中，所述E -A調(diào)制器包括:第一減法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接至相應(yīng)的比例積分器以接收第一偏置信號，第二輸入端接收第二偏置信號，第一減法器將第一偏置信號與第二偏置信號相減，在輸出端產(chǎn)生誤差信號；第一加法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱接至第一減法器的輸出端以接收誤差信號，第二輸入端接收循環(huán)信號，第一加法器將誤差信號與循環(huán)信號相加，在輸出端產(chǎn)生和值信號；單位延遲模塊，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第一加法器的輸出端以接收和值信號，單位延遲模塊對和值信號進行延時，并將延時后的信號作為循環(huán)信號提供至第一加法器的第二輸入端；其中循環(huán)信號的高Q位被提取，以用作第二偏置信號。在一個實施例中，該數(shù)字控制器還包括參考電流產(chǎn)生電路，該參考電流產(chǎn)生電路具有多個輸入端和一個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以接收多個數(shù)字相電流信號，該參考電流產(chǎn)生電路從該多個數(shù)字相電流信號中選擇一個數(shù)字相電流信號，在輸出端將其作為電流參考信號提供至均流調(diào)制電路。在一個實施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括:多個濾波器，每個濾波器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端接收代表相應(yīng)開關(guān)電路輸出電流的電流米樣信號，濾波器對電流米樣信號進行濾波，在輸出端提供平均電流采樣信號；多路選擇器，具有多個輸入端和一個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至多個濾波器的輸出端以接收多個平均電流采樣信號；以及模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至多路選擇器的輸出端，輸出端依次提供多個數(shù)字相電流信號。根據(jù)本實用新型的實施例，分別對根據(jù)各相輸出電流和參考電流產(chǎn)生的第一偏置信號進行E -A調(diào)制，并將該調(diào)制所得的第二偏置信號用于調(diào)節(jié)各相開關(guān)電路的控制信號，從而提高了多相開關(guān)變換器的電流調(diào)整率，避免了各相平均輸出電流中高頻紋波的產(chǎn)生，改進了多相開關(guān)變換器的均流效果。

圖1為現(xiàn)有的數(shù)控多相開關(guān)變換器的電流波形圖；圖2為根據(jù)本實用新型一實施例的數(shù)控多相開關(guān)變換器200的框圖；圖3為根據(jù)本實用新型一實施例的圖2所示模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202和參考電流產(chǎn)生電路204的電路原理圖；圖4為根據(jù)本實用新型一實施例的圖2所示均流調(diào)制電路205的電路原理圖；圖5為根據(jù)本實用新型一實施例的圖4所示E -A調(diào)制器的原理圖；圖6為根據(jù)本實用新型一實施例的數(shù)控多相開關(guān)變換器600的框圖；圖7為根據(jù)本實用新型一實施例的數(shù)控多相開關(guān)變換器的電流波形圖。
具體實施方式
下面將詳細描述本實用新型的具體實施例，應(yīng)當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本實用新型。在以下描述中，為了提供對本實用新型的透徹理解，闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，不必采用這些特定細節(jié)來實行本實用新型。在其他實例中，為了避免混淆本實用新型，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個說明書中，對“ 一個實施例”、“實施例”、“ 一個示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本實用新型至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當理解，當稱“元件” “連接到”或“耦接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項目的任何和所有組合。圖2為根據(jù)本實用新型一實施例的數(shù)控多相開關(guān)變換器200的框圖。數(shù)控多相開關(guān)變換器200包括多相功率變換電路201、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202、邏輯電路203和均流調(diào)制電路205。多相功率變換電路201包括N個開關(guān)電路，其中N為大于或等于2的整數(shù)。該N個開關(guān)電路的輸入端接收輸入電壓Vin，輸出端耦接在一起，提供輸出電壓Vout以驅(qū)動負載。多相功率變換電路201中的開關(guān)電路可采用任何直流/直流或交流/直流變換拓撲結(jié)構(gòu)，例如同步或非同步的升壓、降壓變換器，以及正激、反激變換器等等。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202耦接至N個開關(guān)電路的輸出端，接收代表N個開關(guān)電路輸出電流的電流采樣信號CSl CSN，產(chǎn)生數(shù)字相電流信號i_phasel i_phaseN。該N個數(shù)字相電流信號可以代表各相開關(guān)電路的平均輸出電流。均流調(diào)制電路205耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202以接收數(shù)字相電流信號i_phasel i_phaseN,并基于數(shù)字相電流信號i_phasel i_phaseN、電流參考信號i_ref和預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號ton,產(chǎn)生導(dǎo)通時間信號tonl tonN。邏輯電路203耦接至均流調(diào)制電路205以接收導(dǎo)通時間信號tonl tonN，并根據(jù)導(dǎo)通時間信號tonl tonN產(chǎn)生控制信號CTRLl N，以控制多相功率變換電路201中的N個開關(guān)電路依次導(dǎo)通。導(dǎo)通時間信號tonl tonN被用于控制各相開關(guān)電路的導(dǎo)通時間。預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號ton可被設(shè)置為恒定值，也可被設(shè)置為與輸入電壓Vin和/或輸出電壓Vout有關(guān)的可變值。數(shù)控多相開關(guān)變換器200可采用恒定導(dǎo)通時間控制(COT control),在輸出電壓Vout小于參考電壓時將相應(yīng)開關(guān)電路導(dǎo)通，并在導(dǎo)通時間達到相應(yīng)導(dǎo)通時間信號設(shè)置的時間閾值時將相應(yīng)開關(guān)電路關(guān)斷。在一個實施例中，多相開關(guān)變換器200還包括參考電流產(chǎn)生電路204，該參考電流產(chǎn)生電路204從模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202接收數(shù)字相電流信號i_phasel i_phaseN，并從該N個數(shù)字相電流信號中選擇一個數(shù)字相電流信號，將其作為電流參考信號i_ref提供至均流調(diào)制電路205。選擇哪一個數(shù)字相電流信號可以預(yù)先設(shè)定，也可由用戶根據(jù)實際應(yīng)用情況決定。用戶可以通過現(xiàn)場總線對相關(guān)寄存器進行寫入，從而實現(xiàn)對電流參考信號的調(diào)整。圖3為根據(jù)本實用新型一實施例的圖2所示模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202和參考電流產(chǎn)生電路204的電路原理圖。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路202包括濾波器306_1 306_N、多路選擇器307和模
數(shù)轉(zhuǎn)換器308。每個濾波器306_x(x = 1,2,......，N)均具有輸入端和輸出端，其中輸入
端接收代表相應(yīng)開關(guān)電路輸出電流的電流米樣信號CSx,濾波器306_x對電流米樣信號CSx進行低通濾波，在輸出端產(chǎn)生平均電流采樣信號ACSx。該平均電流采樣信號ACSx為代表相應(yīng)開關(guān)電路平均輸出電流的模擬信號。多路選擇器307具有N個輸入端和一個輸出端，其中N個輸入端分別耦接至濾波器306_1 306_N的輸出端以接收平均電流采樣信號ACSl ACSN。在通道選擇信號ADC_channel的控制下，多路選擇器307將平均電流采樣信號ACSl ACSN依次提供至輸出端。模數(shù)轉(zhuǎn)換器308具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至多路選擇器307的輸出端，輸出端依次提供數(shù)字相電流信號i_phasel i_phaseN。參考電流產(chǎn)生電路204包括多路選擇器309。多路選擇器309具有N個輸入端和一個輸出端，其中N個輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換器308的輸出端以接收數(shù)字相電流信號i_phasel i_phaseN。在寄存器MFR_CBCH_REG的控制下，多路選擇器309選擇數(shù)字相電流信號i_phasel i_phaseN中的一個,將其作為電流參考信號i_ref提供至輸出端。圖4為根據(jù)本實用新型一實施例的圖2所示均流調(diào)制電路205的電路原理圖。均流調(diào)制電路205包括減法器411_1 411_N、比例積分器412_1 412_N、E-A (sigma-delta)調(diào)制器413_1 413_N以及加法器414_1 414_N。每個減法器411_X均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號i_ref,第二輸入端接收相應(yīng)的數(shù)字相電流信號i_phaseX，減法器411_x將電流參考信號i_ref與數(shù)字相電流信號i_phaseX相減，在輸出端提供代表兩者之差的電流誤差信號i_ex。每個比例積分器412_x均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)減法器411_x的輸出端以接收電流誤差信號i_ex，比例積分器412_x對電流誤差信號i_ex進行比例積分，在輸出端產(chǎn)生第一偏置信號bias_x’。比例積分器412_x在脈沖信號ADC_Current_Sample_Rate的控制下，在相應(yīng)開關(guān)電路的電流采樣信號被模數(shù)轉(zhuǎn)換時方被觸發(fā)，以進行比例積分運算。每個E -A調(diào)制器413;均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)比例積分器412_x的輸出端以接收第一偏置信號bias_x’，E -A調(diào)制器413_x對第一偏置信號bias_x’進行E -A調(diào)制,在輸出端產(chǎn)生第二偏置信號bias_x。其中第一偏置信號bias_x’為P位(例如10位)數(shù)字信號，第二偏置信號bias_x為Q位(例如4位)數(shù)字信號，P大于Q。在一個實施例中，E -A調(diào)制器413_x在相應(yīng)開關(guān)電路控制信號PWMx的上升沿方被觸發(fā)，以進行E -A調(diào)制。每個加法器414_x均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號ton，第二輸入端耦接至相應(yīng)的E -A調(diào)制器413_x以接收第二偏置信號bias_x,加法器414_x將預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號ton與第二偏置信號bias_x相加，在輸出端提供導(dǎo)通時間信號tonx。圖5為根據(jù)本實用新型一實施例的圖4所示E -A調(diào)制器的原理圖。該E -A調(diào)制器包括減法器515、加法器516和單位延遲模塊517。減法器515具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收第一偏置信號bias_x’,第二輸入端接收第二偏置信號bias_x,減法器將第一偏置信號bias_x’與第二偏置信號bias_x相減,在輸出端產(chǎn)生誤差信號ex。特別地，由于第一偏置信號bias_x’與第二偏置信號bias_x的位數(shù)并不相等，減法器515在進行減法運算時，將第二偏置信號bias_x不足的低位均補上零。減法器515計算得到的誤差信號ex與第一偏置信號bias_x’一樣，也是P位(例如10位)數(shù)字信號。加法器516具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中第一輸入端稱接至減法器515的輸出端以接收誤差信號ex，第二輸入端接收循環(huán)信號dx，加法器516將誤差信號ex與循環(huán)信號dx相加,在輸出端產(chǎn)生和值信號sumx。單位延遲模塊517具有輸入端和輸出端，其中輸入端I禹接至加法器516的輸出端以接收和值信號sumx,單位延遲模塊517對和值信號sumx進行延時，并將延時后的信號作為循環(huán)信號dx提供至加法器517的第二輸入端。單位延遲模塊517的延時時間可以等于相應(yīng)開關(guān)電路的一個開關(guān)周期，也可以是其他合適的值。循環(huán)信號dx和誤差信號ex —樣，也是P位(例如10位)數(shù)字信號。循環(huán)信號dx的高Q位(例如高4位)被取出來，用作第二偏置信號bias_x。具體來說，減法器515、加法器516和單位延遲模塊517—起構(gòu)成一個負反饋環(huán)路，該負反饋環(huán)路的目的是使誤差信號ex趨于零。第一偏置信號bias_x’的高Q位(例如高4位)是用于均流的恒定偏置部分，而低(P-Q)位(例如低6位)則被用于調(diào)制第二偏置信號bias_x的最低位，從而增大多相開關(guān)變換器的電流調(diào)整率。第二偏置信號bias_x可以被視為在第一偏置信號bias_x’高Q位的基礎(chǔ)上，以ILSB為幅度變化的脈沖信號。各個脈沖之間的時間間隔是可變的，脈沖間隔由反饋環(huán)路決定。第一偏置信號bias_x’小，則間隔長，第一偏置信號bias_x’大，則間隔短。最終，在固定的采樣周期Tad內(nèi)，第二偏置信號bias_x的平均值將反映出第一偏置信號bias_x’。在E -A調(diào)制器的作用下，多相開關(guān)變換器的電流調(diào)整率得到顯著提高。在P =10,Q = 4的應(yīng)用場合，多相開關(guān)變換器的電流調(diào)整率可以被提高至現(xiàn)有技術(shù)電流調(diào)整率的64倍。高的電流調(diào)整率可以有效避免各相平均輸出電流中高頻紋波的產(chǎn)生，改進多相開關(guān)變換器的均流效果。在前述的實施例中，經(jīng)E -A調(diào)制所得的第二偏置信號被用于調(diào)節(jié)開關(guān)電路的導(dǎo)通時間。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，該第二偏置信號也可被用于調(diào)節(jié)開關(guān)電路的開關(guān)頻率、開關(guān)占空比或者其他的參數(shù)，只要能實現(xiàn)對開關(guān)電路平均輸出電流的調(diào)節(jié)即可。例如，基于第二偏置信號，在某相平均輸出電流大于期望值時使該相開關(guān)電路的占空比變小，在某相平均輸出電流小于期望值時使該相開關(guān)電路的占空比變大。圖6為根據(jù)本實用新型一實施例的數(shù)控多相開關(guān)變換器600的框圖。數(shù)控多相開關(guān)變換器600包括多相功率變換電路621、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路622、控制電路623、減法器627_1 627_N、比例積分器626_1 626_N以及E -A調(diào)制器625_1 625_N。其中多相功率變換電路621、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路622、減法器627_1 627_N、比例積分器626_1 626_N以及E -A調(diào)制器625_1 625_N與前述實施例中的對應(yīng)電路基本相同?？刂齐娐?23產(chǎn)生控制信號CTRLl CTRLN以控制多相功率變換電路621中的N個開關(guān)電路依次導(dǎo)通。控制電路623還耦接至E -A調(diào)制器625_1 625_N以接收第二偏置信號bias_l bias_N，并基于該N個第二偏置信號分別調(diào)節(jié)控制信號CTRLl CTRLN?？刂齐娐?23可以基于第二偏置信號調(diào)節(jié)控制信號的頻率、占空比或者其他合適的參數(shù)，從而實現(xiàn)對開關(guān)電路平均輸出電流的調(diào)節(jié)。在一個實施例中，多相開關(guān)變換器600還包括參考電流產(chǎn)生電路624，該參考電流產(chǎn)生電路624從模數(shù)轉(zhuǎn)換電路622接收數(shù)字相電流信號i_phasel i_phaseN，并從該N個數(shù)字相電流信號中選擇一個數(shù)字相電流信號，將其作為電流參考信號i_ref提供至減法器627_1 627_N。圖7為根據(jù)本實用新型一實施例的數(shù)控多相開關(guān)變換器的電流波形圖。如圖7所示，經(jīng)過E -A調(diào)制，多相開關(guān)變換器的電流調(diào)整率增大，各相開關(guān)電路的平均輸出電流均緩慢趨近參考電流Iref，現(xiàn)有技術(shù)中的高頻紋波被消除，多相開關(guān)變換器的均流效果得到了顯著提高。雖然已參照幾個典型實施例描述了本實用新型，但應(yīng)當理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本實用新型能夠以多種形式具體實施而不脫離實用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求1.一種多相開關(guān)變換器的數(shù)字控制器，該多相開關(guān)變換器包括多個具有輸出端的開關(guān)電路，該多個開關(guān)電路的輸出端耦接在一起為負載供電，其特征在于，該數(shù)字控制器包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，具有多個輸入端和多個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至多個開關(guān)電路的輸出端以接收代表多個開關(guān)電路輸出電流的多個電流采樣信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路基于該多個電流采樣信號在多個輸出端產(chǎn)生多個數(shù)字相電流信號； 均流調(diào)制電路，具有第一輸入端、第二輸入端、多個第三輸入端和多個輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號，第二輸入端接收預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號，多個第三輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的多個輸出端以接收多個數(shù)字相電流信號，均流調(diào)制電路基于該多個數(shù)字相電流信號、電流參考信號和預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號，在多個輸出端產(chǎn)生多個導(dǎo)通時間信號；以及 邏輯電路，具有多個輸入端和多個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至均流調(diào)制電路的多個輸出端以接收多個導(dǎo)通時間信號，邏輯電路根據(jù)該多個導(dǎo)通時間信號在多個輸出端產(chǎn)生多個控制信號，以控制多個開關(guān)電路依次導(dǎo)通； 其中所述均流調(diào)制電路包括 : 多個減法器，每個減法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號，第二輸入端接收相應(yīng)的數(shù)字相電流信號，減法器將電流參考信號與數(shù)字相電流信號相減，在輸出端產(chǎn)生電流誤差信號； 多個比例積分器，每個比例積分器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)減法器的輸出端以接收電流誤差信號，比例積分器對電流誤差信號進行比例積分，在輸出端產(chǎn)生第一偏置信號； 多個E -A調(diào)制器，每個E-A調(diào)制器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)比例積分器的輸出端以接收第一偏置信號，E-A調(diào)制器對第一偏置信號進行E-A調(diào)制，在輸出端產(chǎn)生第二偏置信號，其中第一偏置信號為P位數(shù)字信號，第二偏置信號為Q位數(shù)字信號，P大于Q ； 多個加法器，每個加法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號，第二輸入端耦接至相應(yīng)的E -A調(diào)制器的輸出端以接收第二偏置信號，加法器將預(yù)設(shè)導(dǎo)通時間信號與第二偏置信號相加，在輸出端提供導(dǎo)通時間信號。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制器，其特征在于，所述E-A調(diào)制器包括: 第一減法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱接至相應(yīng)的比例積分器以接收第一偏置信號，第二輸入端接收第二偏置信號，減法器將第一偏置信號與第二偏置信號相減，在輸出端產(chǎn)生誤差信號； 第一加法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱接至第一減法器的輸出端以接收誤差信號，第二輸入端接收循環(huán)信號，第一加法器將誤差信號與循環(huán)信號相加，在輸出端產(chǎn)生和值信號； 單位延遲模塊，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第一加法器的輸出端以接收和值信號，單位延遲模塊對和值信號進行延時，并將延時后的信號作為循環(huán)信號提供至第一加法器的第二輸入端； 其中循環(huán)信號的高Q位被提取，以用作第二偏置信號。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制器，其特征在于，還包括參考電流產(chǎn)生電路，該參考電流產(chǎn)生電路具有多個輸入端和一個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以接收多個數(shù)字相電流信號，該參考電流產(chǎn)生電路從該多個數(shù)字相電流信號中選擇一個數(shù)字相電流信號，在輸出端將其作為電流參考信號提供至均流調(diào)制電路。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字控制器，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括: 多個濾波器，每個濾波器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端接收代表相應(yīng)開關(guān)電路輸出電流的電流采樣信號，濾波器對電流采樣信號進行濾波，在輸出端提供平均電流采樣信號; 多路選擇器，具有多個輸入端和一個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至多個濾波器的輸出端以接收多個平均電流采樣信號；以及 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至多路選擇器的輸出端，輸出端依次提供多個數(shù)字相電流信號。
5.一種多相開關(guān)變換器的數(shù)字控制器，該多相開關(guān)變換器包括多個具有輸出端的開關(guān)電路，該多個開關(guān)電路的輸出端耦接在一起為負載供電，其特征在于，該數(shù)字控制器包括: 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，具有多個輸入端和多個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至多個開關(guān)電路的輸出端以接收代表多個開關(guān)電路輸出電流的多個電流采樣信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路基于該多個電流采樣信號在多個輸出端產(chǎn)生多個數(shù)字相電流信號； 多個減法器，每個減法器均具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電流參考信號，第二輸入端耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的相應(yīng)輸出端以接收相應(yīng)的數(shù)字相電流信號，減法器將電流參考信號與數(shù)字相電流信號相減，在輸出端產(chǎn)生電流誤差信號； 多個比例積分器，每個比例積分器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)減法器的輸出端以接收電流誤差信號，比例積分器對電流誤差信號進行比例積分，在輸出端產(chǎn)生第一偏置信號； 多個E-A調(diào)制器，每個E -A調(diào)制器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至相應(yīng)比例積分器的輸出端以接收第一偏置信號，E-A調(diào)制器對第一偏置信號進行E-A調(diào)制，在輸出端產(chǎn)生第二偏置信號，其中第一偏置信號為P位數(shù)字信號，第二偏置信號為Q位數(shù)字信號，P大于Q ;以及 控制電路，具有多個輸入端和多個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至多個E -A調(diào)制器的輸出端以接收多個第二偏置信號，控制電路基于該多個第二偏置信號在多個輸出端產(chǎn)生多個控制信號，以控制多個開關(guān)電路依次導(dǎo)通。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制器，其特征在于，所述E-A調(diào)制器包括: 第一減法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱接至相應(yīng)的比例積分器以接收第一偏置信號，第二輸入端接收第二偏置信號，第一減法器將第一偏置信號與第二偏置信號相減，在輸出端產(chǎn)生誤差信號； 第一加法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端稱接至第一減法器的輸出端以接收誤差信號，第二輸入端接收循環(huán)信號，第一加法器將誤差信號與循環(huán)信號相加，在輸出端產(chǎn)生和值信號； 單位延遲模塊，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至第一加法器的輸出端以接收和值信號，單位延遲模塊對和值信號進行延時，并將延時后的信號作為循環(huán)信號提供至第一加法器的第二輸入端；其中循環(huán)信號的高Q位被提取，以用作第二偏置信號。
7.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制器，其特征在于，還包括參考電流產(chǎn)生電路，該參考電流產(chǎn)生電路具有多個輸入端和一個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路以接收多個數(shù)字相電流信號，該參考電流產(chǎn)生電路從該多個數(shù)字相電流信號中選擇一個數(shù)字相電流信號，在輸出端將其作為電流參考信號提供至均流調(diào)制電路。
8.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制器，其特征在于，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路包括: 多個濾波器，每個濾波器均具有輸入端和輸出端，其中輸入端接收代表相應(yīng)開關(guān)電路輸出電流的電流采樣信號，濾波器對電流采樣信號進行濾波，在輸出端提供平均電流采樣信號; 多路選擇器，具有多個輸入端和一個輸出端，其中多個輸入端分別耦接至多個濾波器的輸出端以接收多個平均電流采樣信號；以及 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至多路選擇器的輸出端，輸出端依次提供多個數(shù)字相電流信號。
專利摘要公開了多相開關(guān)變換器的數(shù)字控制器。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路接收代表多個開關(guān)電路輸出電流的多個電流采樣信號，并基于該多個電流采樣信號產(chǎn)生多個數(shù)字相電流信號。減法器將電流參考信號與數(shù)字相電流信號相減，產(chǎn)生電流誤差信號。比例積分器對電流誤差信號進行比例積分，產(chǎn)生第一偏置信號，∑-Δ調(diào)制器對其進行調(diào)制，產(chǎn)生第二偏置信號，其中第一偏置信號為P位數(shù)字信號，第二偏置信號為Q位數(shù)字信號，P大于Q。控制電路產(chǎn)生多個控制信號以控制多個開關(guān)電路依次導(dǎo)通，接收多個第二偏置信號，并基于該多個第二偏置信號分別調(diào)節(jié)所述多個控制信號。
文檔編號H03M3/02GK203071914SQ201220684690
公開日2013年7月17日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者姜禮節(jié), 吳小康, 羅蘇華, 歐陽茜 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司