[发明专利]电压调节器的分布式控制

说明书

公开用于电压调节器模块的控制器，电压调节器模块包括功率单元并从输入电流/电压提供输出电压V_out下的输出电流I_out，电压调节器模块被配置成在多模块电压调节器中使用，多模块电压调节器具有相邻的电压调节器模块，其具有并联连接的相应输出；控制器包括：参考电压源，参考电压源用于提供参考电压；电流平衡单元，电流平衡单元被配置成接收来自相邻的电压调节器模块或每个相邻的电压调节器模块的相应输出电流，根据参考电压确定调整后的参考电压，用于使输出电流与至少一个相应输出电流平衡；控制单元，控制单元被配置成基于自适应电压定位调节，使用调整后的参考电压来控制电压调节器模块，以从输入电压下的输入电流提供输出电压下的输出电流。

技术领域

本发明涉及多模块电压调节器及其电压调节器模块和控制模块。

背景技术

电压调节器(VR)向其它电路或系统提供调节后的电压。电压调节器可以是线性的(如线性调节器，LDO)或开关电源SMPS(如DCDC转换器、电荷泵)。

调节后的电压的精度与电压参考成正比。当需要的输出电流高时，可以并联连接多个转换器桥臂或模块，如图1中示意性所示，图1示出了具有若干调节器模块110的多模块电压调节器系统100，每个调节器模块被提供给控制输入cntl的相同的控制电压所驱动。将所述些模块的输出进行组合以在电压V_out处向负载120提供电流I。通过反馈回路将所述电压V_out提供给每个模块。

当识别到故障桥臂或模块并禁用时，这种多模块方法具有可缩放性，改进热扩散，降低电磁干扰(EMI)，降低滤波要求，增强瞬态响应以及合适的安全或容错机制等优点。传统的控制方法使用集中控制器，集中控制器可以是单独的单元，也可以是主/从布置中的控制器，在主/从布置中，所述模块中的一个模块被配置成主模块且与所述控制器相关联。集中控制器或主控制器为调节操作提供控制电压。但是，这种控制器属于单点故障，因此如果控制器故障，则整个系统通常也会发生故障。

近来，已经提出了用于分散或分布式控制的方法，所述方法能够提高调节器的容错性。然而，对于提高这种电压调节器的精度仍然存在问题。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于电压调节器模块的控制器，所述电压调节器模块包括功率单元并且在输出处从输入电压下的输入电流提供输出电压V_out下的输出电流I_out，所述电压调节器模块被配置成在多模块电压调节器中使用，所述多模块电压调节器具有至少一个相邻的电压调节器模块，所述至少一个相邻的电压调节器模块具有与所述输出并联连接的相应输出，控制器包括：参考电压源，其用于提供参考电压(V_ref)；电流平衡单元，其被配置成接收来自至少一个相邻的电压调节器模块中的每一个电压调节器模块的相应输出电流，并且根据参考电压确定调整后的参考电压V_ref′，并且用于使输出电流与至少一个相应输出电流平衡；以及控制单元，被配置成基于自适应电压定位AVP调节，使用调整后的参考电压来控制电压调节器模块，以从输入电压下的输入电流提供输出电压下的输出电流。

在一或多个实施例中，电流平衡模块被配置成确定所述输出电流与来自一个相邻的电压调节器模块的输出电流之间的差，并且电流平衡模块被配置成与所述差成比例地调整参考电压以提供调整后的参考电压。来自相邻的电压调节器模块的输出电流的通信可以由单向链路提供，或者在一个方向上的通信失败的情况下可以由双向链路提供。

在其它实施例中，电流平衡模块被配置成确定所述输出电流与来自两个相邻的电压调节器模块中的每一个电压调节器模块的输出电流的一半的总和之间的差，并且电流平衡模块被配置成与所述差成比例地调整参考电压以提供调整后的参考电压。模块通常可以按菊花链的方式布置，并因此在两个直接相邻的电压调节器模块之间存在通信路径。这种通信路径通常可以由双向链路提供。