[发明专利]用于多级DC-DC转换器中的平均输出电流平衡的PWM控制设备

说明书

本发明呈现用于平衡多级DC‑DC转换系统中的DC‑DC转换器级的输出电流的脉冲宽度调制控制器设备和技术，其中根据输入电压和所连接电阻器的值来提供参考电流，且产生校正电流输出信号，其表示平均转换器级负载电流与本地负载电流之间的差，其中通过使用借助于用所述校正电流输出信号偏移所述参考电流输出信号而获得的充电电流对电容进行充电来产生PWM输出信号的接通时间。

相关申请案的参考

本申请案主张2012年10月10日申请且标题为“可堆叠多相恒定接通时间控制中的电流共享架构(CURRENT SHARE ARCHITECTURE IN STACKABLE MULTIPHASE CONSTANT ONTIME CONTROL)”的第61/712,071号美国临时专利申请案的优先权和权益，所述临时专利申请案的完整内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及多相/多沟道DC-DC电力转换器，以及用于其的脉冲宽度调制(PWM)控制器。

背景技术

DC-DC转换器呈许多不同形式，且包含一个或一个以上开关，其选择性地致动以基于接收到的DC输入提供经控制的DC输出电压或电流，其中通过控制提供给转换器开关的信令的控制脉冲宽度或接通时间来提供输出电力的调节。恒定接通时间(COT)转换器架构操作以通过调整就绪“接通时间”的脉冲之间所谓的“断开时间”来调节转换器输出，其中对断开时间的调整有效地改变用于输出调节的转换器操作频率。固定频率转换器以规则间隔开始转换器脉冲，且改变个别脉冲的接通时间以控制输出。调节切换控制信令的接通时间或断开时间(或频率)中的任一者或两者通常被称为脉冲宽度调制或PWM控制。在多级转换系统中，两个或两个以上转换器级经连接以个别地向系统的输出电流贡献，且个别级的输出通常经由对应的输出电感器连接到系统输出。个别电力转换器级的开关和/或输出电感器之间的失配可导致不均匀或不平衡的负载共享条件。然而，迄今尚未为恒定接通时间转换器开发级负载平衡技术，且提供用于更均匀地平衡多级DC-DC转换器中的个别级的输出贡献的技术和设备是合意的。

发明内容

本发明提供用于平衡多级DC-DC转换器中的个别转换器级的输出电流的DC-DC转换器脉冲宽度调制设备和技术。本发明的概念联合恒定接通时间转换器架构具有特定效用，以提供对多级转换器的个别级或沟道的原本恒定的接通时间的平衡调整，以促进转换器级之间的均匀负载共享。在个别级中根据输入电压和所连接电阻器的值提供参考电流，且产生表示平均转换器级负载电流与本地负载电流之间的差的校正电流输出信号。在特定实施方案中，通过使用借助于用校正电流输出信号偏移参考电流输出信号而形成的充电电流对电容进行充电来设定PWM输出信号的接通时间，且在其它实施例中，可至少部分地基于参考时钟信号与经取样PWM输出信号之间的相位或频率差，使用相位或频率校正电流信号来偏移参考电流。

根据本发明的一个或一个以上方面提供PWM控制器和集成电路。控制器包含：参考电路，其根据输入电压和所连接电阻器的值提供参考电流信号；以及平衡电路，其控制表示由所连接的DC-DC转换器级提供的负载电流与多级DC-DC转换系统中的平均转换器级负载电流之间的差的校正电流信号。另外，所述PWM控制器包含：求和电路，其用所述校正电流输出信号偏移所述参考电流输出信号，以提供电容器充电电流信号；以及脉冲产生器，其包含经切换电容器电路，所述经切换电容器电路交替地放电和充电电容，且提供具有由电容器充电电流的振幅确定的接通时间的PWM输出信号。

在某些实施例中，平衡电路包含：放大器，其提供表示转换器级输出电流的输出；以及电流镜，其基于放大器输出将第一和第二电流信号提供给对应电阻器，其中第一电阻器连接到输入端子，以接收表示其它DC-DC转换器级的平均转换器级负载电流的电压信号。在某些实施方案中，平衡电路进一步包含跨导放大器，其基于第一和第二电阻器上的电压之间的差来控制所述校正电流输出信号。