[发明专利]一种交错并联式开关电源及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源领域，更具体地说，涉及一种交错并联式开关电源及其控制方法。

背景技术

在开关电源中，为了提高电源的功率密度，减小输出电压纹波，电源主电路经常采用交错并联的方式。如图1所示为现有技术的并联交错式开关电源的一种实现方式，交错并联的两路Buck电路中的第一路主开关管Q1与第二路主开关管Q2错相180°导通，电感电流i_L1和i_L2的纹波相互抵消，使输出电流频率增加到原来的2倍，输出电流纹波大大减小，同时输出电压纹波也将大大减小，因此交错并联的两路Buck电路可以选用更小的输出电容，与传统的单相Buck电路相比，交错并联的两路Buck电路中每一路只承担一半的功率，使电源系统效率提高。现有技术中的交错并联式开关电源错相控制通常采用定频控制方式，如采用固定的错相时钟信号使两个主开关管错相导通，但其动态响应较差，补偿设计也较为繁琐。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种交错并联式开关电源及其控制方法，通过纹波生成电路生成频率是开关频率倍数的交流纹波信号，然后将交流纹波信号与输出电压反馈信号叠加，将叠加后的信号与基准电压信号进行比较后分频来获得各路功率级电路的导通信号，可实现精确的错相导通，响应快，效果好。

依据本发明的一种并联交错式开关电源，包括多路并联的功率级电路，所述开关电源包括有交错并联控制电路，用以产生多路开关控制信号控制各路功率级电路中的主开关管的导通和关断，其中，所述交错并联控制电路包括反馈电路、纹波生成电路、加法电路和比较电路，

所述反馈电路接收所述开关电源的输出端电压信号，以产生输出电压反馈信号；

所述纹波生成电路根据各路功率级电路中的主开关管的开关控制信号，以生成一交流纹波信号，并且，所述交流纹波信号的频率是开关频率的倍数，所述倍数与所述功率级电路的数量相一致；

所述加法电路将所述输出电压反馈信号和所述交流纹波信号相加，以生成叠加信号；

所述比较电路接收所述叠加信号和基准电压信号，进行比较后生成比较信号，所述比较信号经过分频电路进行分频，以产生多路导通信号来控制多路主开关管的导通，并且，所述多路导通信号相差预定的相位角。

进一步的，所述交错并联控制电路还包括均流电路、恒定导通时间计算电路和逻辑电路，

所述均流电路采样所述多路功率级电路中的电感电流信号，以据此产生均流信号；

所述恒定导通时间计算电路接收所述均流信号和多路导通信号，以产生多路断开信号来控制多路主开关管的断开；

所述逻辑电路接收所述多路导通信号和多路断开信号，在输出端输出多路开关控制信号以控制所述多路主开关管的通断。

进一步的，所述纹波生成电路还包括多路斩波电路、第一滤波电路、第二滤波电路和减法电路，

所述多路斩波电路与所述多路功率级电路一一对应，每路斩波电路的输入端接收电压源，每一路的开关控制信号对所述电压源进行斩波处理，以产生对应路的斩波信号，多路斩波电路产生多路斩波信号；

多路斩波信号经过所述第一滤波电路滤波处理后产生与所述功率级电路中的电感电流同相位的第一滤波信号；

所述第一滤波信号经过第二滤波电路滤波处理后产生较平滑的第二滤波信号；

所述减法电路接收所述第一滤波信号和第二滤波信号，经过差值运算后产生所述交流纹波信号。

优选的，所述第一滤波电路包括多个电阻和第一电容，

所述多个电阻中的每一个电阻的第一端分别连接至所述多路斩波电路的输出端，第二端均连接至所述第一电容的第一端；

所述第一电容的第二端接地，所述第一电容的第一端的电压作为所述第一滤波信号。

优选的，所述第二滤波电路包括滤波电阻和第二电容，

所述滤波电阻的第一端接收所述第一滤波信号，第二端和所述第二电容的第一端连接；

所述第二电容的第二端接地，所述第二电容的第一端的电压作为所述第二滤波信号。

优选的，所述基准电压信号由基准电路提供，所述基准电路为一恒定的电压源，以提供一恒定的电压信号。

优选的，所述基准电压信号由基准电路提供，所述基准电路包括斜率补偿电路、恒压源和加法电路，

所述斜率补偿电路包括并联连接的开关、电流源和补偿电容，所述开关的控制端接收所述比较电路输出的比较信号，通过所述开关的通断来控制所述电流源对所述补偿电容的充放电，以在补偿电容两端产生一斜率补偿信号；