[发明专利]用于多相恒定导通时间降压转换器中的相位电流平衡的方法和装置

说明书

一种多相DC‑DC降压转换器，所述多相DC‑DC降压转换器用于通过在多个DC‑DC降压转换器单元(11)之间分流负载电流来接收输入电压(VIN)并且将输出电压(VOUT)递送至负载。所述转换器包括：多个电流感测电路(101)，所述多个电流感测电路(101)用于感测相应转换器单元(11)中的电流，所述电流感测电路(101)中的每一个电流感测电路被配置为生成相应电流感测信号(Vsubgt;CS1/subgt;,…,Vsubgt;CSN/subgt;)；平均电路(102)，所述平均电路(102)用于接收所述相应电流感测信号中的每一个电流感测信号并生成平均信号(Vsubgt;CS(AV)/subgt;)；多个不平衡检测器电路(105)，所述多个不平衡检测器电路(105)用于将相应的电流感测信号与所述平均信号进行比较并且生成相应的电流不平衡信号(ΔVsubgt;CS1/subgt;,…,ΔVsubgt;CSN/subgt;)；以及多个导通时间发生器(107)，所述多个导通时间发生器(107)用于在预定时间间隔内激活转换器单元(11)并且根据相应的电流不平衡信号(ΔVsubgt;CS1/subgt;,…,ΔVsubgt;CSN/subgt;)的时间积分来改变所述预定时间间隔。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2018年2月19日提交的美国临时专利申请号62/632,230的权益，该申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及恒定导通时间转换器，并且更具体地涉及用于实现相位之间的输出电流平衡的方法和装置。

背景技术

在多相DC-DC电源转换器中，需要考虑所有相位中的电流之间的平衡。相位之间的输出电流的不平衡可导致不均匀的热分布，这不利地影响电源转换器的性能、功率效率和尺寸。必须认识到，被配置为共享公共负载的多个连续导通模式(CCM)电源转换器的脉冲宽度调制(PWM)控制将不一定实现在这些转换器之间相等地共享输出电流。应考虑控制方法以实现相位之间的电流平衡。

基于纹波的恒定导通时间(COT)转换器因其对负载瞬变的异常快速响应、固有的控制简单性和稳定性而受欢迎。已经提出了许多方案来通过与相位的电流和所有相位的平均值的偏差成比例地改变相位的导通时间来实现相位之间的输出电流平衡。图1示出了此类现有技术的COT转换器的示例，其中N个转换器单元11中的每个转换器单元的电感器电流IL₁～IL_N由电流感测电路101监测，并且由不平衡检测器电路105与在通过低通滤波器103之后由平均电路102导出的所有N个相位的平均电流进行比较。从求和节点106处的导通时间发生器107的斜坡阈值电压V_O(est)中减去所得的不平衡电压ΔV_CS1～ΔV_CSN。无论是实际的还是估计的，阈值电压V_O(est)通常与输出电压V_O成比例地生成，并且斜坡电流与电源转换器的输入电压V_IN成比例地生成，以在所有操作条件下保持恒定切换周期T_S。

另一种方案包括与不平衡信号成比例地改变每个单独相位中的T_ON信号。

由于电感器电流中存在显著的切换纹波分量，因此需要低通滤波器103来实现电流平衡。这些滤波器影响电流平衡回路动力学，并因此降低负载瞬态响应。

发明内容