[發明專利]具有多個開關轉換器的供電系統中的相位偏移的確定

有效

• 申請號: 201380062615.0
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN104823374B
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 安德里斯·拉森;馬格納斯·梅爾泰格;托比約恩·霍姆伯格
• 申請（專利權）人: 瑞典愛立信有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/14
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 袁飛

一種用于確定供電系統的開關元件之間切換相位的分布的控制器(500)。供電系統具有多個電壓轉換器，每個電壓轉換器包括開關元件，并被布置為通過以預定頻率切換開關元件將供應給電壓轉換器的輸入電壓轉換為相應輸出電壓。控制器(500)包括：接收機(510)，用于接收指示每個電壓轉換器對電壓轉換器的輸入電流的波紋電流分量的相應貢獻的一個或更多個信號；以及排序確定模塊(520)，被配置為：以對波紋電流的貢獻遞減的順序對電壓轉換器排序。控制器(500)還包括切換相位偏移計算器(530)，被配置為：通過以下步驟，計算針對每個電壓轉換器中的開關元件要應用的相應切換相位偏移：(i)計算兩個最高排序的電壓轉換器的相應相位偏移，其可以使得僅由所述兩個最高排序的電壓轉換器引起的輸入電流波紋最小；(ii)計算下一個最高排序的電壓轉換器的相位偏移，其可以使得僅由所述下一個最高排序的電壓轉換器和排序高于所述下一個最高排序的電壓轉換器的電壓轉換器所引起的輸入電流波紋最小；以及(iii)對于排序中的每個后續電壓轉換器，重復步驟(ii)?？刂破?500)還包括輸出信號發生器(540)，被配置為：生成限定了計算出的切換相位偏移的一個或更多個輸出信號，所述計算出的切換相位偏移要應用于相應開關元件的切換。

技術領域

這里的公開大體上涉及具有多個電壓轉換器的供電系統的領域，每個電壓轉換器被配置為通過以預定頻率切換開關元件，來將輸入電壓轉換為輸出電壓，并且更具體地涉及確定這種供電系統中的電壓轉換器之間切換相位的分布。

背景技術

近年來，具有多個開關電壓轉換器的供電系統的發展已經導致了多種電子設備的性能和效率的提高。

例如，在多種應用領域中對于比以往更快速和更復雜的信號和數據處理的需要已經推動了對具有多個高性能集成電路(例如處理器、ASIC和FPGA)的新一代信號處理系統的需要，多個高性能集成電路的特征在于它們對多個低供電電壓的需要、高電流電平的要求以及嚴格的供電電壓調節需要。這些需要可以通過諸如所謂的中間總線架構(IBA)供電的多轉換器供電系統來滿足，其經由兩級電壓轉換布置提供來自輸入電源的多個嚴格調節的電壓。

圖1是示意性示出常規IBA供電的示例的示意圖。在圖1的示例中，IBA電力系統10是兩級配電網絡，其包括與輸入電力總線30相連的第一級DC/DC轉換器20，輸入電力總線通常處于36-75V、18-36V或18-60V之間的電壓VDCH。IBC 20通常用開關模式供電(SMPS)的高效形式來實現，其可以是完全調節的或線調節的，以便將輸入電力總線電壓VDCH轉換為中間電壓總線(IVB)40上的較低的中間總線電壓VIB。第一級DC/DC轉換器20經由IVB 40與多個(N個)第二級DC/DC電壓轉換器50-1至50-N的輸入相連。

在圖1的示例中，多個第二級DC/DC電壓轉換器50-1至50-N的每一個是通常稱為負載點(POL)調節器的非隔離的降壓調節器。通常，每個POL調節器可以是隔離的或非隔離的。然而，在由IBC 20提供隔離的情況下，優選地，POL隔離器全部是非隔離的。每個POL調節器(k)是SMPS，并通過以決定電壓轉換率的切換占空比切換POL中的開關元件(例如功率MOSFET)來將調節后的電壓Voutk傳遞給它的負載60-k。在圖1的示例中，POL調節器50-1和50-2向公共負載60-1傳送電力(盡管多于兩個POL調節器可以向公共負載傳送電力)。

盡管在圖1的示例中，IBC 20和POL調節器50-1至50-N是降壓調節器，它們的拓撲不限于這樣，并且可以備選地是升壓、降壓-升壓等。

在這種具有多個電壓轉換器50-1至50-N的供電系統中，轉換器50-1至50-N的切換相位可能需要相對于彼此偏移，以減少系統中特定的非期望效果。這些非期望效果包括由于切換脈沖的同步邊緣導致的IVB 40中的大波紋電流和高等級的輻射發射。應該注意的是，這些問題不是特定針對IBA供電的，還在利用多個開關電壓轉換器的其他應用(例如均流軌道和跟蹤/排序組)中出現。