[发明专利]功率转换系统及功率转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率转换系统及功率转换方法，尤其涉及用于开关电源的占空比控制系统及控制方法。

背景技术

由于各种应用具有不同的供电需求，因此在电子技术领域广泛地使用功率转换器来提供所需电压/电流，例如开关电源。开关电源通过控制功率转换电路输入侧的开关电路的导通和关断(以及占空比)来在功率转换电路输出侧维持稳定的电压或电流输出。此类功率转换电路例如可以使用变压器实现，其将原边接收的输入电压转换成副边的输出电压和电流。

在一方面，希望提高此类功率转换器的效率，例如输出功率与输入功率之比。另一方面，希望此类功率转换器有较高的功率密度，例如功率转换器的输出功率与其体积之比。再一方面，希望功率转换器具有良好的线路调节率和/或负载调节率。线路调节率(LineRegulation)又称为输入电压调整率，是指输入电压在全输入范围内变化时输出电压偏离输出额定电压的百分比。负载调节率(LoadRegulation)是指当输入电压不变，负载从零变化到额定值时输出电压的变化。

在现有技术中，某些功率转换器具有固定输出电压，其可具有相对良好的线路调节率和负载调节率，但由于开关电路的占空比可能需要根据输入电压的变化而在大范围内调节以维持固定输出电压，因此电路设计复杂并且因此可能无法满足高效率和高功率密度的需求。某些功率转换器对开关电路使用固定占空比，例如接近50％的占空比。此类开关电源在副边可采用自驱动同步整流器，从而其输出电感可以设计得非常小，能够达成较高效率和较高功率密度。然而，在使用固定占空比的情况下，输出电压随输入电压的变化而变化，可能导致较差的线路调节率和/或负载调节率。

此外，由于单个功率转换器具有的功率往往是有限的，因此可能需要用多个功率转换器并联地向负载供电，以满足负载的功率或电流需求。这时候，还需要进一步考虑这多个功率转换器的电流均衡。

本发明提出了针对以上某个问题或某些问题的解决方案。

发明内容

针对以上问题，本发明提供的功率转换系统包括多个功率转换器并联地向负载供电。本发明能够精确地均衡各个并联的功率转换器的输出电流，且每个功率转换器可以在较窄变化范围内调节占空比，以提供良好的负载调节率、较高的效率、和/或高功率密度。

在一个实施例中，一种功率转换系统可包括至少两个功率转换器以及电流共享总线，每个功率转换器包括：开关电路；功率转换电路，用于经由所述开关电路接收输入电压并提供本地输出电流；输出感测电路，用于检测所述本地输出电流并相应地生成本地输出电流感测信号；电流共享端子，其耦合至所述电流共享总线并且经由电阻耦合至所述本地输出电流感测信号；以及PWM控制器，其至少部分地基于由所述输出感测电路所提供的本地输出电流感测信号和所述电流共享总线上的平均电流信号来调整所述开关电路的占空比。

在进一步的实施例中，每个功率转换器还包括：误差放大器，用于接收所述本地输出电流感测信号和所述平均电流信号以产生电流共享误差信号，其中所述PWM控制器根据所述电流共享误差信号来调整所述开关电路的占空比。

在进一步的实施例中，在每个功率转换器中：如果所述本地输出电流感测信号大于所述平均电流信号，则减小所述开关电路的占空比；或者如果所述本地输出电流感测信号小于所述平均电流信号，则增大所述开关电路的占空比。

在进一步的实施例中，所述输出感测电路还检测所述功率转换电路的本地输出电压并相应地生成本地输出电压感测信号，其中所述PWM控制器进一步基于所述本地输出电压感测信号来调整所述开关电路的占空比。

在进一步的实施例中，每个功率转换器还包括：输入电压感测电路，用于检测输入电压并相应地生成输入电压感测信号，其中所述PWM控制器进一步基于由所述输入电压感测电路所提供的输入电压感测信号来调整所述开关电路的占空比。

在进一步的实施例中，当所述输入电压感测信号指示输入电压变化时，所述PWM控制器在预设范围内调整所述开关电路的占空比，使得输出电压的变化率小于输入电压的变化率。

在进一步的实施例中，每个功率转换器还包括：参考电压模块，用于根据由所述输入电压感测电路所提供的输入电压感测信号来产生参考电压，从而所述参考电压与输入电压成比例；以及第一运算放大器，用于根据所述本地输出电压感测信号与所述参考电压之差产生第一比较信号以提供给所述PWM控制器作为反馈信号，其中所述PWM控制器根据所述反馈信号在预设范围内调整所述开关电路的占空比，使得所述输出电压保持在与所述参考电压成比例的电平上。