[發明專利]平衡多相DC/DC轉換器中的溫度

有效

• 申請號: 201210166865.6
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN102810981A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 亦定·谷
• 申請（專利權）人: 凌力爾特公司
• 主分類號: H02M3/04
• 分類號: H02M3/04
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

技術領域

本發明涉及多相DC/DC轉換器，且明確地說涉及對所述轉換器的每一相位的熱控制。

背景技術

多相DC/DC轉換器通常用于高電流應用，例如用于產生100A或100A以上的負載電流。采用多相的轉換器允許電流產生的共享、降低波紋且實現其它眾所周知的益處。可存在兩個或兩個以上相位。為了最優操作，每一相位應為相同的，但由于實際考慮此情況是不可能實現的。

對于多相電流模式DC/DC轉換器，每一相位通常包括：脈沖寬度調制(PWM)比較器；RS觸發器，其用于在某一工作循環下將晶體管開關接通及關斷以實現調節；電感器；電流感測裝置(例如低值電阻器)。每一相位的接通時間由相控時鐘控制。當開關接通時，偏斜電流流動穿過其相關聯電感器。由所有相位共用的輸出電容器對穿過電感器的相控偏斜電流濾波。誤差放大器講所述轉換器的輸出電壓與參考電壓進行比較，且產生其電平對應于將輸出電壓維持在所要電壓下所需的相位的工作循環的控制電壓。用于每一相位的PMW比較器接著將所述控制電壓電平與穿過所述電感器的電流斜坡進行比較。當其交叉時，RS觸發器將所述開關控制成關斷。以此方式，理想地，每一相位經控制以具有相同工作循環且向所述負載貢獻相等量的電流。

各個相位的溫度由于至少以下因素而略有不同：1)各個相位在電路板上的不同物理位置；2)通過強制空氣流及散熱對所述相位進行的不等冷卻；及3)不匹配組件。操作溫度的此差異致使所述相位的電特性(例如，MOSFET開關的接通電阻、電感、電流感測電阻等)受不同影響，從而導致在相同工作循環下供應不匹配電流及增加的波紋。此溫度不平衡還可導致減小系統的可靠性及性能的“熱點”。

此問題應用于在反饋回路中使用所感測電流用于調節的所有類型的多相DC/DC轉換器。

在多相DC/DC轉換器中需要一種用于平衡各個相位的溫度的技術。

發明內容

在一個實施例中，針對多相DC/DC轉換器的每一相位提供一熱補償電路。每一補償電路具有用以針對每一相位產生對應于所述相位的溫度的“第一信號”的溫度傳感器。所述溫度可表示用于所述相位的電感器或MOSFET開關的溫度，這是因為那些組件傳導所述相位的全平均電流。增加的平均電流增加那些組件的溫度。

針對所有所述相位對所述“第一信號”求平均值以產生“第二信號”。

針對每一相位，產生對應于所述“第一信號”與所述“第二信號”之間的差的“第三信號”。每一相位的所述“第三信號”然后用以單獨地調整每一相位的工作循環以將每一相位的溫度控制成大致等于平均溫度(即，針對每一相位致使所述“第一信號”等于所述“第二信號”)。可增加一些工作循環同時可減少其它工作循環直到實現穩定狀態條件為止。因此，所述相位的所述溫度將是經平衡的。因此，在穩定狀態操作期間應最優地調節所述轉換器的輸出電壓，由于所述相位的性能的改進的匹配而產生較低波紋。

在一個實施例中，通過有效地使施加到每一相位中的每一PWM比較器的控制電壓偏移的熱補償電路來調整工作循環。

描述了各種實施例。

附圖說明

圖1圖解說明一種類型的多相DC/DC轉換器(僅詳細展示一個相位)，其中通過熱補償電路調整每一相位的工作循環以平衡相位的溫度。

圖2圖解說明用于各個相位的熱補償電路。

圖3是根據本發明的一個實施例的發明性技術的流程圖。

用相同編號標示相同或等效的元件。

具體實施方式

圖1圖解說明根據本發明的一個實施例的使用熱補償的一種類型的多相DC/DC轉換器。許多其它類型的多相轉換器也可受益于本發明。所示的特定類型的轉換器為峰值電流模式受控轉換器。

圖1的轉換器部分的操作是常規的且如下進行。

圖1中展示三個相位(相位1到相位3)，但本發明可應用于任何數目個相位。為了簡化，僅展示相位1中的組件。每一相位的時鐘(Clk)信號施加到RS觸發器20的設定輸入。每一Clk信號通過延遲電路22相對于其它信號相位延遲。

RS觸發器20的設定在其Q輸出處產生高信號。作為響應，邏輯電路24將晶體管開關26接通且將同步整流器開關28關斷。兩個開關均可為MOSFET或其它晶體管。邏輯電路24確保不存在交叉傳導。經由開關26耦合到電感器30的輸入電壓Vin致使偏斜電流流動穿過電感器30，且此電流流動穿過低值感測電阻器32。所述偏斜電流由輸出電容器36濾波且向負載供應電流。輸出電容器36由所有相位共享且平滑波紋。