[发明专利]多相串联电容直流-直流转换器、控制方法

说明书

一种多相串联电容直流‑直流转换器，包括：功率级电路，用于将输入直流电压转换为负载所需的稳定直流电压，其中，功率级电路至少包括两相电感，各相电感电流之间存在预设间隔的相位差，用于依次交替的对负载进行充电，各相邻的两相电感之间均设有双向开关，当双向开关导通时，对应的两相电感同时对负载进行充电；负载瞬态响应电路，用于当发生负载瞬态正向跳变时，控制至少一个双向开关导通，使至少两相电感同时对负载充电，以快速响应负载的瞬态变化。本公开还提供了该转换器的控制方法，可实现对负载瞬态变化的快速响应。

技术领域

本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种多相串联电容直流-直流转换器、控制方法。

背景技术

现有的多相串联电容直流-直流转换器通常针对控制环路进行优化，来提高负载瞬态响应速度，但负载瞬态响应速度仍受限于电感电流的上升斜率。传统的瞬态增强技术通过提高开关频率来提高电感电流上升斜率，然而开关频率的提高进一步压缩了功率管导通时间，对控制、驱动电路的设计提出极高挑战；开关频率的提高大幅增加了功率管的开关损耗，恶化了转换效率。为避免多相功率管导通时间发生交叠，功率管控制信号需保持360°/N的固定相位差，无法利用N相电感电流同时为负载充电，负载瞬态响应速度提升受限。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种多相串联电容直流-直流转换器、控制方法，以至少部分解决上述技术问题。

本公开的一个方面提供了一种多相串联电容直流-直流转换器，其特征在于，包括：功率级电路，用于将输入直流电压转换为负载所需的稳定直流电压，其中，所述功率级电路至少包括两相电感，各相电感电流之间存在预设间隔的相位差，用于依次交替的对负载进行充电，各相邻的两相电感之间均设有双向开关，当所述双向开关导通时，对应的两相电感同时对所述负载进行充电；负载瞬态响应电路，用于当发生负载瞬态正向跳变时，控制至少一个所述双向开关导通，使至少两相电感同时对所述负载充电，以快速响应所述负载的瞬态变化。

可选地，所述负载瞬态响应电路包括：误差放大器，用于计算所述功率级电路的输出电压与参考电压之间的误差，得到误差信号；瞬态检测电路，用于根据所述误差信号判断所述负载是否发生瞬态正向跳变；瞬态增强逻辑电路，用于当检测负载发生瞬态正向跳变时，产生控制所述双向开关导通的控制信号；驱动电路，用于根据所述控制信号控制至少一个所述双向开关导通。

可选地，当发生负载瞬态正向跳变，至少一个所述双向开关导通后，与导通的所述双向开关连接的两相所述电感并联。

可选地，所述负载瞬态响应电路还包括：导通时间产生电路，用于根据所述误差信号产生各相电感所在电路的功率管的控制信号，各所述控制信号分别用于控制各相电感所在电路导通，以使各相所述电感依次交替的对所述负载充电；所述驱动电路还用于，当未发生负载瞬态正向跳变时，根据各相所述控制信号，控制设于各相所述电感所在电路上的功率开关，使各相所述电感依次交替的对所述负载进行充电。

可选地，所述功率级电路其中至少一相电感所在子电路包括：功率开关AH、功率开关AL和一个滤波电感L_b，依次连接；与所述电感相邻的另外至少一相电感所在子电路包括：功率开关BH、电容C_F、功率开关BL和一个滤波电感L_a，依次连接；其中，所述功率开关AH和电容C_F的输入端均与功率开关BH连接，所述功率开关BH、AH分别用于控制对应的所述子电路的电压输入；所述滤波电感L_b和滤波电感L_a的输出端均与所述功率级电路的输出端口连接；所述滤波电感L_b和滤波电感L_a的输入端口之间设有所述双向开关；所述功率级电路的输出端口还设有一接地的滤波电容C。

可选地，当发生负载瞬态正向跳变后，所述驱动电路还用于，将与导通的至少一个所述双向开关相连的两相子电路上的所述功率开关BL、功率开关AH、功率开关AL关闭，并驱动所述功率开关BH产生响应负载瞬态正向跳变的电压输入脉冲。