應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其通過對交錯并聯(lián)式開關電源的輸出電壓采樣并運算得到一反饋補償信號；當表征第一路電壓變換電路中電感電流大小的第一電壓信號小于該補償信號時，生成一高電平的第一開通信號，第一開關管開通；根據(jù)相鄰兩個第一開通信號上升沿到來的時刻確定第一功率開關管的開關周期；進而在本開關周期中第一開通信號上升沿到來后、經(jīng)過開關周期的一半后，生成第二開通信號，進而根據(jù)該第二開通信號控制第二功率開關管開通，使得兩個功率開關管的開通時間間隔為半個開關周期，即實現(xiàn)了兩個功率開關管交錯導通。同時，本申請控制過程不受開關電源工作頻率的影響，提高了開關電源的動態(tài)特性、穩(wěn)定性和效率。
【專利說明】應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路
【技術領域】
[0001]本申請涉及電力電子【技術領域】，尤其涉及一種應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路。
【背景技術】
[0002]交錯并聯(lián)式開關電源，即主電路是由兩路電壓變換電路交錯并聯(lián)而成的功率電路。如圖1所示的交錯并聯(lián)式功率電路中，主電路包括兩路并聯(lián)連接的降壓變換(buck)電路，其兩個功率開關管Q1和Q2錯相180。導通(即所謂的“交錯”)，電感電流iL1和iL2疊加后，可使輸出電流i。和電壓V。的紋波均大大減小，同時兩路電壓變換電路分別承擔一半的輸出功率，使功率開關管和電感的電流應力減小了，而且在高頻下，輸出濾波電容也可采用等效電阻較小的陶瓷電容，從而提高開關電源的動態(tài)特性、穩(wěn)定性和效率。鑒于上述優(yōu)點，交錯并聯(lián)式開關電源擁有廣闊的應用前景。
[0003]交錯并聯(lián)式開關電源的控制核心在于對兩路電壓變換電路中功率開關管的錯相控制，現(xiàn)有技術一般采用定頻控制和恒定導通時間控制。然而實際應用中二者各有優(yōu)缺點，均難以滿足應用需求:定頻控制易于實現(xiàn)，但動態(tài)特性較差；恒定導通時間控制能獲得良好的動態(tài)特性，但由于開關電源的工作頻率是變化的，很難實現(xiàn)不同相之間的交錯并聯(lián)。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本申請目的在于提供一種應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，以更好地實現(xiàn)兩相之間的180°交錯并聯(lián)，提高開關電源的動態(tài)特性、穩(wěn)定性和效率。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┤缦录夹g方案:
[0006]一種應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，所述交錯并聯(lián)式開關電源包括并聯(lián)連接的第一路電壓變換電路和第二路電壓變換電路，所述第一路電壓變換電路包括第一功率開關管，所述第二路電壓變換電路包括第二功率開關管，所述控制電路包括:
[0007]反饋補償信號產生電路，用于采樣所述交錯并聯(lián)式開關電源輸出端的輸出電壓，并對所述輸出電壓進行運算和補償，以產生一反饋補償信號；
[0008]第一功率開關管控制電路，用于接收表征所述第一路電壓變換電路中電感電流大小的第一電壓信號和所述反饋補償信號，對所述第一電壓信號和所述反饋補償信號進行比較，當所述第一電壓信號小于所述反饋補償信號時產生第一開通信號，根據(jù)所述第一開通信號產生第一功率開關管控制信號；其中，當所述第一開通信號有效時，所述第一功率開關管控制信號有效，所述第一功率開關管開通，當所述第一功率開關管開通一預設時間后，所述第一功率開關管控制信號無效，所述第一功率開關管關斷；
[0009]第二功率開關管控制電路，用于接收所述第一開通信號，記錄所述前一個開關周期中第一開通信號上升沿到來的時刻一與當前開關周期中所述第一開通信號上升沿到來的時刻二，將所述時刻一與時刻二的的時間間隔作為所述第一功率開關管的開關周期，并在所述第一開通信號上升沿到來后、經(jīng)過所述開關周期的一半時，產生第二開通信號，根據(jù)所述第二開通信號產生第二功率開關管控制信號；其中，當所述第二開通信號有效時，所述第二功率開關管控制信號有效，所述第二功率開關管開通，當所述第二功率開關管開通所述預設時間后，產生第二關斷信號，所述第二功率開關管控制信號無效，所述第二功率開關管關斷。
[0010]優(yōu)選的，所述反饋補償信號產生電路包括采樣電路、第一跨導運算放大器和第一補償電容；
[0011]所述采樣電路，用于采樣所述交錯并聯(lián)式開關電源輸出端的輸出電壓，以得到電壓米樣信號；
[0012]所述第一跨導運算放大器的同相輸入端接收第一參考電壓，反相輸入端接收所述電壓采樣信號，用于對所述第一參考電壓和電壓采樣信號進行運算；
[0013]所述第一補償電容連接在所述第一跨導運算放大器的輸出端和地之間，所述第一補償電容上的電壓為所述反饋補償信號。
[0014]優(yōu)選的，所述第一功率開關管控制電路包括第一比較器、第一關斷信號產生電路和第一 RS觸發(fā)器；
[0015]所述第一比較器的同相輸入端接收所述反饋補償信號，反相輸入端接收所述第一電壓信號，輸出端輸出所述第一開通信號；
[0016]所述第一關斷信號產生電路，用于接收所述第一功率開關管控制信號，當所述第一功率開關管控制信號有效時，開始第一計時，并在所述第一計時時長達到所述預設時間時，產生第一關斷信號；
[0017]所述第一 RS觸發(fā)器的置位端接收所述第一開通信號，復位端接收所述第一關斷信號，輸出端輸出所述第一功率開關管控制信號。
[0018]優(yōu)選的，所述第一關斷信號產生電路包括第二電容、第一電流源、第一可控開關和第二比較器；
[0019]所述第二電容、第一電流源和第一可控開關并聯(lián)連接，其一公共端與所述第二比較器的同相輸入端連接，另一公共端與地連接；
[0020]所述第一功率開關管控制信號控制所述第一可控開關，當所述第一功率開關管控制信號有效時，所述第一可控開關關斷，以使所述第一電流源對所述第二電容充電，得到第二電容電壓；當所述第一功率開關管控制信號無效時，所述第一可控開關開通，以使所述第二電容放電至電壓為零；
[0021 ] 所述第二比較器的同相輸入端接收所述第二電容電壓，反相輸入端接收第二參考電壓，輸出端輸出所述第一關斷信號；其中，
[0022]所述第二電容的電容值和第一電流源的電流值滿足:通過所述第一電流源為所述第二電容充電時，所述第二電容電壓由零上升至所述第二參考電壓所需的時間為所述預設時間。
[0023]優(yōu)選的，所述第二功率開關管控制電路包括第二開通信號產生電路、第二關斷信號產生電路和第二 RS觸發(fā)器；
[0024]所述第二開通信號產生電路，用于接收所述第一開通信號，在所述第一開通信號上升沿到來后、經(jīng)過所述開關周期的一半時，產生所述第二開通信號；
[0025]所述第二關斷信號產生電路，用于接收所述第二功率開關管控制信號，當所述第二功率開關管控制信號有效時，開始第二計時，并在所述第二計時時長達到所述預設時間時，產生第二關斷信號；
[0026]所述第二 RS觸發(fā)器的置位端接收所述第二開通信號，復位端接收所述第二關斷信號，輸出端輸出所述第二功率開關管控制信號。
[0027]優(yōu)選的，所述第二開通信號產生電路包括:第一緩沖器、第二緩沖器、第三緩沖器、第三RS觸發(fā)器、第四RS觸發(fā)器、第五RS觸發(fā)器、第四電壓產生電路、第五電壓產生電路和第三比較器；
[0028]所述第一緩沖器接收所述第一開通信號，以輸出第一緩沖信號；
[0029]所述第二緩沖器接收所述第一緩沖信號，以輸出第二緩沖信號；
[0030]所述第三緩沖器接收所述第一開通信號，以輸出第三緩沖信號；
[0031]所述第三RS觸發(fā)器的置位端接收所述第一緩沖信號，復位端接收所述第二緩沖信號，輸出端輸出第二可控信號；
[0032]所述第四RS觸發(fā)器的置位端接收所述第一開通信號，復位端接收所述第三緩沖信號，輸出端輸出第三可控信號；
[0033]所述第五RS觸發(fā)器的置位端接收所述第一開通信號，復位端接收所述第二開通信號，輸出端輸出第四可控信號；
[0034]所述第四電壓產生電路接收所述第二可控信號和第三可控信號，以產生第四電壓；
[0035]所述第五電壓產生電路接收所述第四可控信號，以產生第五電壓；
[0036]所述第三比較器的反相輸入端接收所述第四電壓，同相輸入端接收所述第五電壓，輸出端輸出所述第二開通信號。
[0037]優(yōu)選的，所述第四電壓產生電路包括第二可控開關、第三可控開關、第三電容、第四電容和第二電流源；
[0038]所述第二可控開關、第三電容和第二電流源并聯(lián)連接，其一公共端與所述第三可控開關的一非控制端連接，另一公共端與地連接；
[0039]所述第四電容的一端和所述第三可控開關的另一非控制端共同連接于所述第三比較器的反相輸入端，所述第四電容的另一端接地；其中，所述第四電壓為所述第四電容上的電壓；
[0040]所述第二可控信號控制所述第二可控開關，當所述第二可控信號無效時，所述第二可控開關關斷，以使所述第二電流源給所述第三電容充電，當所述第二可控信號有效時，所述第二可控開關開通；其中，所述第二可控開關開通時，所述第三電容上的電壓為第三電容電壓最大值，且所述第三電容的電容值和所述第二電流源的電流值滿足:通過所述第二電流源為所述第三電容充電，并使所述第三電容的電壓由零上升到所述第三電容電壓最大值的時間等于所述第一功率開關管的開關周期；
[0041]所述第三可控信號控制所述第三可控開關，當所述第三可控信號有效時，所述第三可控開關開通，以使所述第四電壓等于所述第三電容上的電壓，當所述第三可控信號無效時，所述第三可控開關關斷，以使所述第四電壓保持為所述第三電容電壓最大值。
[0042]優(yōu)選的，所述第五電壓產生電路包括第四可控開關、第五電容和第三電流源；
[0043]所述第四可控開關、第五電容和第三電流源并聯(lián)連接，其一公共端與所述第三比較器的同相輸入端連接，另一公共端與地連接；
[0044]所述第四可控信號控制所述第四可控開關，當所述第四可控信號無效時，所述第四可控開關關斷，以使所述第三電流源給所述第五電容充電；其中，所述第五電壓為所述第五電容上的電壓；
[0045]所述第三電容的容值為所述第五電容的容值的2倍，或者，所述第三電流源的電流值為所述第二電流源的電流值的2倍。
[0046]優(yōu)選的，所述第二關斷信號產生電路包括第六電容、第四電流源、第五可控開關和第四比較器；
[0047]所述第六電容、第四電流源和第五可控開關并聯(lián)連接，其一公共端與所述第四比較器的同相輸入端連接，另一公共端與地連接；
[0048]所述第二功率開關管控制信號控制所述第五可控開關。當所述第二功率開關的控制信號有效時，所述第五可控開關關斷，以使所述第四電流源對第六電容充電，得到第六電容電壓；當所述第二功率開關的控制信號無效時，所述第五可控開關開通，以使所述第六電容放電至電壓為零；
[0049]所述第四比較器的同相輸入端接收所述第六電容電壓，反相輸入端接收第三參考電壓，輸出端輸出所述第二關斷信號；其中，
[0050]所述第六電容和第四電流源滿足:通過所述第四電流源為所述第六電容充電時，所述第六電容電壓由零上升至所述第三參考電壓所需的時間為所述預設時間。
[0051]優(yōu)選的，所述第二功率開關管控制電路還包括均流電路；
[0052]所述均流電路，用于接收所述第一電壓信號和表征所述第二路電壓變換電路電流大小的第二電壓信號，以產生第六電流信號；當所述第五可控開關關斷時，所述第六電流信號用于對所述第六電容充電。
[0053]優(yōu)選的，所述均流電路包括第二跨導放大器、第三跨導放大器和第七電容；
[0054]所述第二跨導放大器的同相輸入端接收所述第二電壓信號，反相輸入端接收所述第一電壓信號，輸出端輸出第五電流信號；
[0055]所述第七電容的一端與所述第二跨導放大器的輸出端連接，另一端與地連接；所述第五電流信號用于對所述第七電容充電，以得到第七電容電壓；
[0056]所述第三跨導放大器的同相輸入端接收所述第七電容電壓，反相輸入端與地連接，輸出端輸出所述第六電流信號。
[0057]從上述的技術方案可以看出，本申請通過采樣交錯并聯(lián)式開關電源的輸出電壓，經(jīng)過運算和補償?shù)玫揭环答佈a償信號；將該反饋補償信號和表征所述交錯并聯(lián)式開關電源的第一路電壓變換電路中電感電流大小的第一電壓信號進行比較，根據(jù)比較結果生成一第一開通信號，進而生成控制第一功率開關管開關狀態(tài)的第一功率開關管控制信號:當該第一開通信號有效時，第一功率開關管控制信號有效，從而控制第一開關管開通；根據(jù)前一個開關周期中第一開通信號上升沿到來的時刻h和當前開關周期中第一開通信號上升沿到來的時刻t2，確定第一功率開關管的開關周期T=t2_ti ;進而在本開關周期中第一開通信號上升沿到來后、經(jīng)過開關周期的一半T/2后，生成第二開通信號，進而根據(jù)該第二開通信號生成控制第二功率開關管開關狀態(tài)的第二功率開關管控制信號，使得第二功率開關管在第一功率開關管開通T/2時間后開通，即實現(xiàn)了兩個功率開關管Q1和Q2交錯導通。同時，本申請實施例的控制過程不受開關電源工作頻率的影響，提高了開關電源的動態(tài)特性、穩(wěn)定性和效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0058]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0059]圖1為現(xiàn)有交錯并聯(lián)式buck電路的電路圖；
[0060]圖2為本申請實施例一提供的一種應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路的結構框圖；
[0061]圖3為本申請實施例二提供的另一種應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路的結構框圖；
[0062]圖4為本申請實施例二提供的另一種應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路的具體電路圖；
[0063]圖5為本申請實施例三提供的一種具有均流功能的、應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路的具體電路圖。
【具體實施方式】
[0064]下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。
[0065]本申請實施例公開了一種應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，以更好地實現(xiàn)兩相之間的180°交錯并聯(lián)，提聞開關電源的動態(tài)特性、穩(wěn)定性和效率。
[0066]本申請實施例一提供了 一種應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路的結構框圖。如圖2所示，該交錯并聯(lián)式開關電源包括并聯(lián)連接的第一路電壓變換電路和第二路電壓變換電路，所述第一路電壓變換電路包括第一功率開關管Q1和第一電感L1，所述第二路電壓變換電路包括第二功率開關管Q2和第二電感L2。該控制電路包括反饋補償信號產生電路100、第一功率開關管控制電路200和第二功率開關管控制電路300。
[0067]其中，反饋補償信號產生電路100，用于采樣所述交錯并聯(lián)式開關電源輸出端的輸出電壓V。，并對所述輸出電壓V。進行運算和補償，以產生一反饋補償信號VC1。
[0068]第一功率開關管控制電路200，用于接收表征所述第一路電壓變換電路中電感電流iu大小的第一電壓信號Viu和所述反饋補償信號Va，對第一電壓信號Viu和反饋補償信號Va進行比較:當所述第一電壓信號小于所述反饋補償信號(即ViU〈Va)時，產生第一開通信號，進而根據(jù)所述第一開通信號產生第一功率開關管控制信號VQ1;其中，當所述第一開通信號有效時，所述第一功率開關管控制信號Vqi有效，所述第一功率開關管Q1開通，當所述第一功率開關管Q1開通一預設時間Tm (即Q1在一個開關周期內的導通時間)后，所述第一功率開關管控制信號Vqi無效，所述第一功率開關管Q1關斷。[0069]第二功率開關管控制電路300，用于接收所述第一開通信號，記錄所述前一個開關周期中第一開通信號上升沿到來的時刻一 A與當前開關周期中第一開通信號上升沿到來的時刻二 h，將所述時刻一與時刻二的的時間間隔作為所述第一功率開關管Q1的開關周期T(也即第二功率開關管Q2的開關周期)，并在所述第一開通信號上升沿到來后、經(jīng)過所述開關周期的一半Τ/2時，產生第二開通信號，進而根據(jù)所述第二開通信號產生第二功率開關管控制信號Vq2 ;其中，當所述第二開通信號有效時，所述第二功率開關管控制信號Vq2有效，所述第二功率開關管Q2開通，當所述第二功率開關管Q2開通所述預設時間Tm后，產生第二關斷信號，所述第二功率開關管控制信號Vq2無效，所述第二功率開關管Q2關斷。
[0070]由上述電路結構及功能可知，本申請實施例采樣交錯并聯(lián)式開關電源的輸出電壓，經(jīng)過運算和補償?shù)玫揭环答佈a償信號；將該反饋補償信號和表征所述交錯并聯(lián)式開關電源的第一路電壓變換電路中電感電流大小的第一電壓信號進行比較，根據(jù)比較結果生成一第一開通信號，進而生成控制第一功率開關管開關狀態(tài)的第一功率開關管控制信號:當該第一開通信號有效時，第一功率開關管控制信號有效，從而控制第一開關管開通；根據(jù)前一個開關周期中第一開通信號上升沿到來的時刻h和當前開關周期中第一開通信號上升沿到來的時刻t2，確定第一功率開關管的開關周期T=t2-ti ;進而在本開關周期中第一開通信號上升沿到來后、經(jīng)過開關周期的一半T/2后，生成第二開通信號，進而根據(jù)該第二開通信號生成控制第二功率開關管開關狀態(tài)的第二功率開關管控制信號，使得第二功率開關管在第一功率開關管開通T/2時間后開通，即實現(xiàn)了兩個功率開關管Q1和Q2交錯導通。同時，本申請實施例的控制過程不受開關電源工作頻率的影響，提高了開關電源的動態(tài)特性、穩(wěn)定性和效率。
[0071]本申請實施例中，反饋補償信號產生電路、第一功率開關管控制電路和第二功率開關管控制電路的具體結構可能有多種，本申請優(yōu)選圖3所示實施例二的結構。具體的，本實施例二提供的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，包括反饋補償信號產生電路100、第一功率開關管控制電路200和第二功率開關管控制電路300。
[0072]其中，反饋補償信號產生電路100包括采樣電路110、第一跨導運算放大器Gml和第一補償電容Q。
[0073]采樣電路110，用于采樣所述交錯并聯(lián)式開關電源輸出端的輸出電壓V。，以得到電壓采樣信號Vs ;更具體的，采樣電路110包括串聯(lián)連接的兩個采樣電阻。第一跨導運算放大器Gml的同相輸入端接收預設的第一參考電壓VMfl，反相輸入端接收所述電壓采樣信號Vs，用于對所述第一參考電壓Vrefl和電壓采樣信號Vs進行運算，以輸出表征運算結果的信號，并通過該表征運算結果的信號對第一補償電容C1充電。第一補償電容C1連接在所述第一跨導運算放大器Gml的輸出端和地之間，將第一補償電容C1上的電壓作為反饋補償信號Va輸出至第一功率開關管控制電路200。
[0074]第一功率開關管控制電路200包括第一開通信號產生電路210、第一關斷信號產生電路220和第一 RS觸發(fā)器RSl。
[0075]第一開通信號產生電路210包括第一比較器A1,該第一比較器A1的同相輸入端接收所述反饋補償信號Va，反相輸入端接收表征所述第一路電壓變換電路中電感電流iu大小的第一電壓信號Viu,輸出端輸出第一開通信號Vsi。[0076]第一關斷信號產生電路220，用于接收第一功率開關管控制信號VQ1，當所述第一功率開關管控制信號Vqi有效時，開始第一計時，并在所述第一計時時長達到預設時間Tm(即Q1在一個開關周期T內的導通時間)時，產生第一關斷信號。
[0077]第一 RS觸發(fā)器RSl的置位端接收所述第一開通信號Vsi，復位端接收所述第一關斷信號，輸出端輸出所述第一功率開關管控制信號VQ1。其工作原理為當?shù)谝婚_通信號Vsi有效時，第一功率開關管控制信號Vqi有效，從而控制第一功率開關管Q1導通；當?shù)谝魂P斷信號有效(第一開通信號Vsi無效)時，第一功率開關管控制信號Vqi無效，從而控制第一功率開關管Qi關斷。
[0078]第二功率開關管控制電路300包括第二開通信號產生電路310、第二關斷信號產生電路320和第二 RS觸發(fā)器RS2。
[0079]第二開通信號產生電路310，用于接收所述第一開通信號Vsi，在所述第一開通信號Vsi上升沿到來后、經(jīng)過第一功率開關管開關周期的一半T/2時，產生第二開通信號VS2。
[0080]第二關斷信號產生電路320，用于接收第二功率開關管控制信號VQ2，當所述第二功率開關管控制信號Vq2有效時，開始第二計時，并在所述第二計時時長達到所述預設時間Tm時，產生第二關斷信號。
[0081 ] 第二 RS觸發(fā)器RS2的置位端接收所述第二開通信號VS2，復位端接收所述第二關斷信號，輸出端輸出所述第二功率開關管控制信號\2。其工作原理為當?shù)诙_通信號Vs2有效時，第二功率開關管控制信號Vq2有效，從而控制第二功率開關管Q2導通；當?shù)诙P斷信號有效(第二開通信號Vs2無效)時，第二功率開關管控制信號Vq2無效，從而控制第二功率開關管Q2關斷。
[0082]由上述電路結構可知，本申請實施例通過兩個RS觸發(fā)器，分別根據(jù)相應的開通信號和關斷信號產生控制相應功率開關管的控制信號，實現(xiàn)了開關電源中兩個功率開關管的交錯導通；且控制過程不受開關電源工作頻率的影響，提高了開關電源的動態(tài)特性、穩(wěn)定性和效率。因此，本申請實施例解決了現(xiàn)有技術的問題。
[0083]進一步的，具體到電路元件，上述實施例二所述的控制電路中各電路的內部結構如圖4所示。下面對其組成及原理進行詳細闡述。
[0084]第一關斷信號產生電路220包括第二電容C2、第一電流源I1、第一可控開關S1和第二比較器a2。其中,第二電容C2、第一電流源I1和第一可控開關S1并聯(lián)連接,其一公共端與所述第二比較器A2的同相輸入端連接，另一公共端與地連接。
[0085]第一功率開關管控制信號Vqi在控制第一功率開關管的同時，也對第一可控開關S1進行控制:當?shù)谝还β书_關管控制信號Vqi有效時，第一可控開關S1關斷，第一電流源I1開始對第二電容C2充電，得到第二電容電壓\2 ；當?shù)谝还β书_關管控制信號Vqi無效時，第一可控開關S1開通，第二電容C2通過第一可控開關S1放電，直至第二電容電壓\2為零。
[0086]第二比較器A2的同相輸入端接收第二電容電壓Vk，反相輸入端接收第二參考電壓Vmf2,輸出端輸出第一關斷信號。
[0087]上述第一關斷信號產生電路220中，第二電容C2的電容值和第一電流源I1的電流值滿足:通過該第一電流源I1為該第二電容C2充電時，第二電容電壓Vc2由零上升至第二參考電壓VMf2所需的時間為所述預設時間Tm ;即通過對第二電容的充電過程實現(xiàn)第一計時。
[0088]第二開通信號產生電路310包括:第一緩沖器B1、第二緩沖器B2、第三緩沖器B3、第三RS觸發(fā)器RS3、第四RS觸發(fā)器RS4、第五RS觸發(fā)器RS5、第四電壓產生電路311、第五電壓產生電路312和第三比較器A3。
[0089]第一緩沖器B1接收所述第一開通信號，將緩沖后的第一開通信號作為第一緩沖信號輸出；第二緩沖器接收所述第一緩沖信號，將緩沖后的第一緩沖信號作為第二緩沖信號輸出；第三緩沖器接收所述第一開通信號，將緩沖后的第一開通信號作為第三緩沖信號輸出。
[0090]第三RS觸發(fā)器RS3的置位端接收所述第一緩沖信號，復位端接收所述第二緩沖信號，輸出端輸出第二可控信號；第四RS觸發(fā)器RS4的置位端接收所述第一開通信號，復位端接收所述第三緩沖信號，輸出端輸出第三可控信號；第五RS觸發(fā)器RS5的置位端接收所述第一開通信號，復位端接收所述第二開通信號，輸出端輸出第四可控信號。
[0091]第四電壓產生電路310接收所述第二可控信號和第三可控信號，以產生第四電壓。第五電壓產生電路320接收所述第四可控信號，以產生第五電壓。
[0092]第三比較器A3的反相輸入端接收所述第四電壓，同相輸入端接收所述第五電壓，輸出端輸出所述第二開通信號。
[0093]更具體的，第四電壓產生電路310包括第二可控開關S2、第三可控開關S3、第三電容C3、第四電容C4和第二電流源12。第二可控開關S2、第三電容C3和第二電流源I2并聯(lián)連接，其一公共端與第三可控開關S3的一非控制端連接，另一公共端與地連接;第四電容C4的一端和第三可控開關S3的另一非控制端共同連接于第三比較器A3的反相輸入端,第四電容C4的另一端接地；且，上述第四電壓即為第四電容C4上的電壓。
[0094]第四電壓產生電路310的工作原理為:通過第三RS觸發(fā)器RS3輸出的第二可控信號控制第二可控開關S2,當所述第二可控信號無效時，所述第二可控開關S2關斷，第二電流源I2開始為第三電容C3充電，當所述第二可控信號有效時，第二可控開關S2開通，開始對第三電容C3放電；其中，所述第二可控開關S2開通時刻，第三電容C3上的電壓Va為第三電容電壓最大值。同時，通過第四RS觸發(fā)器RS4輸出的第三可控信號控制所述第三可控開關S3,當所述第三可控信號有效時，所述第三可控開關S3開通，以使所述第四電壓Vc4等于所述第三電容上的電壓Vra，當所述第三可控信號無效時，所述第三可控開關S3關斷，使第四電壓Vc4保持為所述第三電容電壓最大值。
[0095]第五電壓產生電路312包括并聯(lián)連接的第四可控開關S4、第五電容C5和第三電流源I3 ;其一公共端與所述第三比較器A3的同相輸入端連接，另一公共端與地連接。
[0096]第五電壓產生電路312的工作原理為:第五RS觸發(fā)器RS5輸出的第四可控信號控制所述第四可控開關S4,當所述第四可控信號無效時，所述第四可控開關S4關斷，開始通過第三電流源I3為第五電容C5充電；所述第五電容上的電壓Vc5即為上述第五電壓，當Vra達到上述第三電容電壓最大值時，第三比較器A3輸出電平翻轉為高電平，產生第二開通信號Vs2,且此時的第二開通信號Vs2有效。
[0097]同時，上述第四電壓產生電路311中，第三電容C3的電容值和第二電流源I2的電流值滿足:通過第二電流源I2為第三電容C3充電，并使所述第三電容的電壓Vra由零上升到所述第三電容電壓最大值的時間等于所述第一功率開關管的開關周期T。且，上述第四電壓產生電路311和第五電壓產生電路312滿足:C3=2C5，或者，212=13，從而使得第三電容C3的充電時間為第五電容C5的充電時間的2倍，第五電容C5的充電時間為T/2，也即第一開通信號Vsi上升沿到來時刻與第二開通信號Vs2到來時刻的時間間隔為T/2，進而實現(xiàn)了開關電源中兩個功率開關管的交錯導通。
[0098]第二關斷信號產生電路320包括第六電容C6、第四電流源I4、第五可控開關S5和第四比較器A4。
[0099]其中，第六電容C6、第四電流源I4、第五可控開關S5并聯(lián)連接，其一公共端與所述第四比較器A4的同相輸入端連接，另一公共端與地連接。通過所述第二功率開關管控制信號V02控制所述第五可控開關S5:當Vq2有效時，所述第五可控開關S5關斷，通過所述第四電流源I4對第六電容C6充電，得到第六電容電壓Vai ;當Vq2無效時，所述第五可控開關S5開通，開始對第六電容C6放電，直至Vai為零。所述第四比較器的同相輸入端接收所述第六電容電壓，反相輸入端接收第三參考電壓VMf3，輸出端輸出所述第二關斷信號。
[0100]第二關斷信號產生電路320中，第六電容C6和第四電流源I4滿足:通過所述第四電流源I4為所述第六電容充電C6時，所述第六電容電壓Vai由零上升至所述第三參考電壓Vref3所需的時間為所述預設時間Tm;即通過對第六電容的充電過程實現(xiàn)第二計時。
[0101]以上，結合圖4對本申請實施例提供的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路的具體結構及其工作原理進行了詳細闡述。需要說明的是，上述具體電路結構僅為本申請的一個具體實施例，本申請所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路結構不僅限于此。
[0102]另外，本申請實施例三還提供了一種具有均流功能的、應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，如圖5所示，該控制電路包括反饋補償信號產生電路100、第一功率開關管控制電路200和第二功率開關管控制電路300。其中，第一功率開關管控制電路200包括第一開通信號產生電路210、第一關斷信號產生電路220和第一 RS觸發(fā)器RSl ;第二功率開關管控制電路300包括第二開通信號產生電路310、第二關斷信號產生電路320、均流電路330和第二 RS觸發(fā)器RS2。
[0103]需要說明的是，本實施例只重點對均流電路的結構及功能進行闡述，而反饋補償信號產生電路100、第一功率開關管控制電路200，以及第二功率開關管控制電路300中的第二開通信號產生電路310、第二關斷信號產生電路320和第二 RS觸發(fā)器RS2，具體結構及工作原理可參考上文實施例，在此不再贅述。
[0104]本實施例所述的均流電路330，用于接收表征所述開關電源中第一路電壓變換電路中電感電流iu大小的第一電壓信號Viu和表征所述開關電源中第二路電壓變換電路中電感電流L大小的第二電壓信號Va2，以產生第六電流信號；當?shù)诙P斷信號產生電路320中的第五可控開關S5關斷時，所述第六電流信號與第四電流源I4共同為第二關斷信號產生電路320中的第六電容充電，實現(xiàn)兩路電壓變換電路中的電感電流iu和 相等。
[0105]具體的，如圖5所示，均流電路330包括第二跨導放大器Gm2、第三跨導放大器Gm3和第七電容C7。
[0106]其中，第二跨導放大器Gm2的同相輸入端接收所述第二電壓信號Va2，反相輸入端接收所述第一電壓信號Viu,輸出端輸出表征iu和L之間差值大小的第五電流信號。
[0107]第七電容C7的一端與所述第二跨導放大器Gm2的輸出端連接，另一端與地連接；所述第五電流信號用于對第七電容充電，以得到第七電容電壓\?。
[0108]第三跨導放大器Gm3的同相輸入端接收所述第七電容電壓V?，反相輸入端與地連接，輸出端輸出所述第六電流信號。[0109]上述均流電路330的工作原理為:通過第二跨導放大器Gm2對兩路電壓變換電路中的電感電流iu和 進行比較運算，得到表征iu和L之間差值大小的第五電流信號，利用該第五電流信號對補償電容C7充電得到第七電容電壓V?，繼而通過第三跨導放大器Gm3將第七電容電壓Vc7與零進行比較:當iL1和L相等時，跨導放大器Gm3輸出零；當iL1和L不相等時，跨導放大器Gm3向第二關斷信號產生電路320輸出第六電流信號，通過第六電流信號與第四電流源14共同為第二關斷信號產生電路320中的第六電容充電，調整第六電容的充電時間，從而調整第二關斷信號的產生時間，最終實現(xiàn)對第二功率開關管開通時間的調整，實現(xiàn)兩路電壓變換電路中的電感電流iu和 相等。
[0110]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，所述交錯并聯(lián)式開關電源包括并聯(lián)連接的第一路電壓變換電路和第二路電壓變換電路，所述第一路電壓變換電路包括第一功率開關管，所述第二路電壓變換電路包括第二功率開關管，其特征在于，所述控制電路包括: 反饋補償信號產生電路，用于采樣所述交錯并聯(lián)式開關電源輸出端的輸出電壓，并對所述輸出電壓進行運算和補償，以產生一反饋補償信號； 第一功率開關管控制電路，用于接收表征所述第一路電壓變換電路中電感電流大小的第一電壓信號和所述反饋補償信號，對所述第一電壓信號和所述反饋補償信號進行比較，當所述第一電壓信號小于所述反饋補償信號時產生第一開通信號，根據(jù)所述第一開通信號產生第一功率開關管控制信號；其中，當所述第一開通信號有效時，所述第一功率開關管控制信號有效，所述第一功率開關管開通，當所述第一功率開關管開通一預設時間后，所述第一功率開關管控制信號無效，所述第一功率開關管關斷； 第二功率開關管控制電路，用于接收所述第一開通信號，記錄所述前一個開關周期中第一開通信號上升沿到來的時刻一與當前開關周期中所述第一開通信號上升沿到來的時刻二，將所述時刻一與時刻二的的時間間隔作為所述第一功率開關管的開關周期，并在所述第一開通信號上升沿到來后、經(jīng)過所述開關周期的一半時，產生第二開通信號，根據(jù)所述第二開通信號產 生第二功率開關管控制信號；其中，當所述第二開通信號有效時，所述第二功率開關管控制信號有效，所述第二功率開關管開通，當所述第二功率開關管開通所述預設時間后，產生第二關斷信號，所述第二功率開關管控制信號無效，所述第二功率開關管關斷。
2.根據(jù)權利要求1所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其特征在于，所述反饋補償信號產生電路包括采樣電路、第一跨導運算放大器和第一補償電容； 所述采樣電路，用于采樣所述交錯并聯(lián)式開關電源輸出端的輸出電壓，以得到電壓采樣信號; 所述第一跨導運算放大器的同相輸入端接收第一參考電壓，反相輸入端接收所述電壓采樣信號，用于對所述第一參考電壓和電壓采樣信號進行運算； 所述第一補償電容連接在所述第一跨導運算放大器的輸出端和地之間，所述第一補償電容上的電壓為所述反饋補償信號。
3.根據(jù)權利要求1所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其特征在于，所述第一功率開關管控制電路包括第一比較器、第一關斷信號產生電路和第一 RS觸發(fā)器； 所述第一比較器的同相輸入端接收所述反饋補償信號，反相輸入端接收所述第一電壓信號，輸出端輸出所述第一開通信號； 所述第一關斷信號產生電路，用于接收所述第一功率開關管控制信號，當所述第一功率開關管控制信號有效時，開始第一計時，并在所述第一計時時長達到所述預設時間時，產生第一關斷信號； 所述第一 RS觸發(fā)器的置位端接收所述第一開通信號，復位端接收所述第一關斷信號，輸出端輸出所述第一功率開關管控制信號。
4.根據(jù)權利要求3所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其特征在于，所述第一關斷信號產生電路包括第二電容、第一電流源、第一可控開關和第二比較器； 所述第二電容、第一電流源和第一可控開關并聯(lián)連接，其一公共端與所述第二比較器的同相輸入端連接，另一公共端與地連接； 所述第一功率開關管控制信號控制所述第一可控開關，當所述第一功率開關管控制信號有效時，所述第一可控開關關斷，以使所述第一電流源對所述第二電容充電，得到第二電容電壓；當所述第一功率開關管控制信號無效時，所述第一可控開關開通，以使所述第二電容放電至電壓為零； 所述第二比較器的同相輸入端接收所述第二電容電壓，反相輸入端接收第二參考電壓，輸出端輸出所述第一關斷信號；其中， 所述第二電容的電容值和第一電流源的電流值滿足:通過所述第一電流源為所述第二電容充電時，所述第二電容電壓由零上升至所述第二參考電壓所需的時間為所述預設時間。
5.根據(jù)權利要求1所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其特征在于，所述第二功率開關管控制電路包括第二開通信號產生電路、第二關斷信號產生電路和第二 RS觸發(fā)器； 所述第二開通信號產生電路，用于接收所述第一開通信號，在所述第一開通信號上升沿到來后、經(jīng)過所述開關周期的一半時，產生所述第二開通信號； 所述第二關斷信號產生電路，用于接收所述第二功率開關管控制信號，當所述第二功率開關管控制信號有效時，開始第二計時， 并在所述第二計時時長達到所述預設時間時，產生第二關斷信號； 所述第二 RS觸發(fā)器的置位端接收所述第二開通信號，復位端接收所述第二關斷信號，輸出端輸出所述第二功率開關管控制信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其特征在于，所述第二開通信號產生電路包括:第一緩沖器、第二緩沖器、第三緩沖器、第三RS觸發(fā)器、第四RS觸發(fā)器、第五RS觸發(fā)器、第四電壓產生電路、第五電壓產生電路和第三比較器； 所述第一緩沖器接收所述第一開通信號，以輸出第一緩沖信號； 所述第二緩沖器接收所述第一緩沖信號，以輸出第二緩沖信號； 所述第三緩沖器接收所述第一開通信號，以輸出第三緩沖信號； 所述第三RS觸發(fā)器的置位端接收所述第一緩沖信號，復位端接收所述第二緩沖信號，輸出端輸出第二可控信號； 所述第四RS觸發(fā)器的置位端接收所述第一開通信號，復位端接收所述第三緩沖信號，輸出端輸出第三可控信號； 所述第五RS觸發(fā)器的置位端接收所述第一開通信號，復位端接收所述第二開通信號，輸出端輸出第四可控信號； 所述第四電壓產生電路接收所述第二可控信號和第三可控信號，以產生第四電壓； 所述第五電壓產生電路接收所述第四可控信號，以產生第五電壓； 所述第三比較器的反相輸入端接收所述第四電壓，同相輸入端接收所述第五電壓，輸出端輸出所述第二開通信號。
7.根據(jù)權利要求6所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其特征在于，所述第四電壓產生電路包括第二可控開關、第三可控開關、第三電容、第四電容和第二電流源； 所述第二可控開關、第三電容和第二電流源并聯(lián)連接，其一公共端與所述第三可控開關的一非控制端連接，另一公共端與地連接； 所述第四電容的一端和所述第三可控開關的另一非控制端共同連接于所述第三比較器的反相輸入端，所述第四電容的另一端接地；其中，所述第四電壓為所述第四電容上的電壓； 所述第二可控信號控制所述第二可控開關，當所述第二可控信號無效時，所述第二可控開關關斷，以使所述第二電流源給所述第三電容充電，當所述第二可控信號有效時，所述第二可控開關開通；其中，所述第二可控開關開通時，所述第三電容上的電壓為第三電容電壓最大值，且所述第三電容的電容值和所述第二電流源的電流值滿足:通過所述第二電流源為所述第三電容充電，并使所述第三電容的電壓由零上升到所述第三電容電壓最大值的時間等于所述第一功率開關管的開關周期； 所述第三可控信號控制所述第三可控開關，當所述第三可控信號有效時，所述第三可控開關開通，以使所述第四電壓等于所述第三電容上的電壓，當所述第三可控信號無效時，所述第三可控開關關斷，以使所述第四電壓保持為所述第三電容電壓最大值。
8.根據(jù)權利要求7所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其特征在于，所述第五電壓產生電路包括第四可控開關、第五電容和第三電流源； 所述第四可控開關、第五電容和第三電流源并聯(lián)連接，其一公共端與所述第三比較器的同相輸入端連接，另一公共端與地連接； 所述第四可控信號控制所述第四可控開關，當所述第四可控信號無效時，所述第四可控開關關斷，以使所述第三電流源給所述第五電容充電；其中，所述第五電壓為所述第五電容上的電壓； 所述第三電容的容值為所 述第五電容的容值的2倍，或者，所述第三電流源的電流值為所述第二電流源的電流值的2倍。
9.根據(jù)權利要求5所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其特征在于，所述第二關斷信號產生電路包括第六電容、第四電流源、第五可控開關和第四比較器； 所述第六電容、第四電流源和第五可控開關并聯(lián)連接，其一公共端與所述第四比較器的同相輸入端連接，另一公共端與地連接； 所述第二功率開關管控制信號控制所述第五可控開關；當所述第二功率開關的控制信號有效時，所述第五可控開關關斷，以使所述第四電流源對第六電容充電，得到第六電容電壓；當所述第二功率開關的控制信號無效時，所述第五可控開關開通，以使所述第六電容放電至電壓為零； 所述第四比較器的同相輸入端接收所述第六電容電壓，反相輸入端接收第三參考電壓，輸出端輸出所述第二關斷信號；其中， 所述第六電容和第四電流源滿足:通過所述第四電流源為所述第六電容充電時，所述第六電容電壓由零上升至所述第三參考電壓所需的時間為所述預設時間。
10.根據(jù)權利要求9所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其特征在于，所述第二功率開關管控制電路還包括均流電路； 所述均流電路，用于接收所述第一電壓信號和表征所述第二路電壓變換電路電流大小的第二電壓信號，以產生第六電流信號；當所述第五可控開關關斷時，所述第六電流信號用于對所述第六電容充電。
11.根據(jù)權利要求10所述的應用于交錯并聯(lián)式開關電源的控制電路，其特征在于，所述均流電路包括第二跨導放大器、第三跨導放大器和第七電容； 所述第二跨導放大器的同相輸入端接收所述第二電壓信號，反相輸入端接收所述第一電壓信號，輸出端輸出第五電流信號； 所述第七電容的一端與所述第二跨導放大器的輸出端連接，另一端與地連接；所述第五電流信號用于對所述第七電容充電，以得到第七電容電壓； 所述第三跨導放大器的同相輸入端接收所述第七電容電壓，反相輸入端與地連接，輸出端輸出所述第六 電流信號。
【文檔編號】H02M1/08GK103441659SQ201310432481
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權日:2013年9月18日
【發(fā)明者】余峰, 趙晨 申請人:矽力杰半導體技術(杭州)有限公司