[发明专利]带有相削减的多相DC-DC转换器及其子单元和方法

说明书

一种可操作为主控装置或从属装置的局部控制单元包括：存储器，存储器指示转换器子单元是被启用还是被停用；以及启用；唤醒输出；通信链路输入接口和通信链路输出接口，通信链路输入接口和所述通信链路输出接口被配置成接收和发送主控/从属信息；以及另外的通信链路输入接口和另外的通信链路输出接口，另外的通信链路输入接口和另外的通信链路输出接口被配置成实现与其它启用的转换器子单元的电流平衡和相位交错；响应于相应局部输出电流高于第一阈值，向下一个转换器子单元发送唤醒请求；并且响应于局部控制单元是从属子单元；相应局部输出电流低于第二阈值，以及接收指示下一个启用的子单元是主控子单元的主控/从属信息，停用自身。

技术领域

本公开涉及多相DC-DC转换器、其转换器子单元、其局部控制单元和其操作方法。

背景技术

众所周知的是，DC-DC功率转换器(也被称为DC-DC转换器)的效率可随着所产生的输出电流而显著变化，并且如果电流过低或过高，那么效率下降。为了提高低功率下的效率，DC-DC转换器的控制器可被布置成在低功率模式下操作：技术人员将熟悉此类模式。为了提高效率，还已知将多个功率转换器组合为子单元。由于常规上在不同相操作每个转换器子单元，因此这种多个转换器的布置通常被称为多相DC-DC转换器。还已知取决于所需功率输出停用转换器中的一或多个转换器，以便在广泛的操作输出范围内维持高效率。

此多相DC-DC转换器的操作效率的示例曲线在图1a中示出。随着输出电流如x轴或横坐标上所示变化，操作效率示出在y轴或纵坐标上。单独的曲线110、120、…、150示出当在正常功率模式中操作1个、2个、…及至多5个转换器子单元时的操作效率特性。通过根据需要启用或停用单独的子单元，使得每个子单元提供在可接受的最小值与可接受的最大值之间的范围内的输出电流，操作效率可保持为高，如实线170所示出。

常规地，此类多相DC-DC转换器借助于中央控制器控制，所述中央控制器将控制信息提供到单独转换器子单元中的每一个转换器子单元。然而，对于一些应用，例如当子单元的数目非常高或集中式控制器由于容错原因而未被授权时，可能需要分布控制，并且最近提出了这样做的至少一种方式。在此情形下，在没有中央控制器的情况下确定应何时和如何启用或停用单独转换器子单元可能具有挑战性。

发明内容

根据本发明的第一方面，公开了一种局部控制单元，所述局部控制单元被配置成用于多相DC-DC转换器的转换器子单元中，所述多相DC-DC转换器包括并联布置的多个转换器子单元，每个转换器子单元具有相应电感器、相应开关单元和相应局部控制单元，所述局部控制单元被布置成逻辑菊花链，所述局部控制单元包括：状态指示器，所述状态指示器指示所述转换器子单元是可操作为主控(M)子单元还是可操作为从属(S)子单元；存储器，所述存储器被指定以指示所述转换器子单元是被启用还是被停用；启用输入，所述启用输入被配置成接收启用请求；唤醒输出，所述唤醒输出被配置成发送唤醒请求；通信链路输入接口和通信链路输出接口，所述通信链路输入接口和所述通信链路输出接口分别被配置成接收和发送主控/从属信息；以及另外的通信链路输入接口和另外的通信链路输出接口，所述另外的通信链路输入接口和所述另外的通信链路输出接口被配置成实现或管理与其它启用的转换器子单元的电流平衡和相位交错；并且适用于并被配置成：响应于相应局部输出电流高于第一阈值，发送请求启用下一个转换器子单元的唤醒请求；并且响应于(a)所述状态指示器指示所述局部控制单元可操作为从属子单元；(b)所述相应局部输出电流低于第二阈值，以及(c)接收指示所述菊花链中的下一个启用的子单元是主控子单元的主控/从属信息，停用自身。所述启用请求可通常对应于从前一个局部控制单元发送的唤醒请求；可替换的是，所述启用请求可来自启动信号或全局唤醒请求。因此，每个转换器子单元借助于其相应的局部控制单元受到局部控制。这不仅通常包括在转换器子单元之间的电流平衡，而且包括关于在不需要中央控制器的情况下局部确定是启用还是停用所述转换器子单元的决策。

局部控制单元可由此仅依赖于从所述局部控制单元在所述菊花链中的相邻局部控制单元提供的信息而确定所述局部控制单元是否应停用自身以便减少多相DC-DC转换器的总相数。