[发明专利]多相开关变换器的数字控制器及数字控制方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及电子电路，尤其涉及多相开关变换器的数字控制器及数字控制方法。

背景技术

近年来，随着一些高性能CPU的出现，需要输出电压更小、输出电流更大的开关变换器，对开关变换器的热性能、EMI及负载瞬态响应的要求也不断提高。多相开关变换器以其优越的性能，被广泛应用于高性能CPU电源的解决方案。如何保证多相开关变换器中各相开关电路的输出电流均衡，是能否实现其独特优点的关键。一般地，多相开关变换器将各相开关电路的平均输出电流与期望值进行比较，并根据比较结果调节控制各相开关电路的控制信号，从而达到电流均衡的效果。

对于现有的采用数字控制的多相开关变换器而言，其电流调整率(受控参数改变引起平均输出电流变化的最小量)受到系统时钟频率和模数转换器采样速率的限制，均流效果普遍不佳。图1为现有的数控多相开关变换器的电流波形图，其中Iave为开关电路的平均输出电流，Iref为参考电流，Tad为单相输出电流的采样周期。如图1所示，各相开关电路的平均输出电流在参考电流Iref上下呈周期性斜坡变化，形成高频纹波，多相开关变换器的均流效果很差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种相对于现有技术具有更高电流调整率和更佳均流效果的用于多相开关变换器的数字控制器和数字控制方法。

根据本发明实施例的一种多相开关变换器的数字控制器，该多相开关变换器包括多个具有输出端的开关电路，该多个开关电路的输出端耦接在一起为负载供电，该数字控制器包括：模数转换电路，耦接至多个开关电路的输出端，接收代表多个开关电路输出电流的多个电流采样信号，并基于该多个电流采样信号产生多个数字相电流信号；均流调制电路，耦接至模数转换电路以接收多个数字相电流信号，并基于该多个数字相电流信号、电流参考信号和预设导通时间信号，产生多个导通时间信号；以及逻辑电路，耦接至均流调制电路以接收多个导通时间信号，根据该多个导通时间信号产生多个控制信号，以控制多个开关电路依次导通；其中所述均流调制电路包括：多个减法器，每个减法器均具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收电流参考信号，第二输入端接收相应的数字相电流信号，减法器将电流参考信号与数字相电流信号相减，在输出端产生电流误差信号；多个比例积分器，每个比例积分器均具有输入端和输出端，其中输入端耦接至相应减法器的输出端以接收电流误差信号，比例积分器对电流误差信号进行比例积分，在输出端产生第一偏置信号；多个∑-Δ调制器，每个∑-Δ调制器均具有输入端和输出端，其中输入端耦接至相应比例积分器的输出端以接收第一偏置信号，∑-Δ调制器对第一偏置信号进行∑-Δ调制，在输出端产生第二偏置信号，其中第一偏置信号为P位数字信号，第二偏置信号为Q位数字信号，P大于Q；多个加法器，每个加法器均具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收预设导通时间信号，第二输入端耦接至相应的∑-Δ调制器的输出端以接收第二偏置信号，加法器将预设导通时间信号与第二偏置信号相加，在输出端提供导通时间信号。

根据本发明实施例的一种多相开关变换器的数字控制器，该多相开关变换器包括多个具有输出端的开关电路，该多个开关电路的输出端耦接在一起为负载供电，该数字控制器包括：模数转换电路，耦接至多个开关电路的输出端，接收代表多个开关电路输出电流的多个电流采样信号，并基于该多个电流采样信号产生多个数字相电流信号；多个减法器，每个减法器均具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端接收电流参考信号，第二输入端耦接至模数转换电路以接收相应的数字相电流信号，减法器将电流参考信号与数字相电流信号相减，在输出端产生电流误差信号；多个比例积分器，每个比例积分器均具有输入端和输出端，其中输入端耦接至相应减法器的输出端以接收电流误差信号，比例积分器对电流误差信号进行比例积分，在输出端产生第一偏置信号；多个∑-Δ调制器，每个∑-Δ调制器均具有输入端和输出端，其中输入端耦接至相应比例积分器的输出端以接收第一偏置信号，∑-Δ调制器对第一偏置信号进行∑-Δ调制，在输出端产生第二偏置信号，其中第一偏置信号为P位数字信号，第二偏置信号为Q位数字信号，P大于Q；以及控制电路，产生多个控制信号以控制多个开关电路依次导通，其中该控制电路耦接至多个∑-Δ调制器以接收多个第二偏置信号，并基于该多个第二偏置信号分别调节所述多个控制信号。