專利名稱：多相功率變換器、控制器以及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種多相功率變換器、一種用于多相功率變換器的控制器以及一種控制多相功率變換器的方法。
背景技術(shù)：
本部分提供了與本公開(kāi)內(nèi)容有關(guān)的不一定是現(xiàn)有技術(shù)的背景信息。多相功率變換器包括多于一個(gè)功率變換器。已知的多相功率變換器的功率變換器通常以大量離散的相位的方式操作。通常，通過(guò)將參考電壓與頻率固定且幅值固定的一個(gè)或更多個(gè)鋸齒波進(jìn)行比較，來(lái)針對(duì)相位生成脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)。通常用鋸齒波來(lái)表示相位的接通和/或斷開(kāi)的定時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本部分提供本公開(kāi)內(nèi)容的總體概述，但不是其全部特征或全部范圍的全面公開(kāi)。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面，公開(kāi)了一種控制多相功率變換器的方法，該多相功率變換器包括被耦接以向負(fù)載提供功率的多個(gè)子變換器。每個(gè)子變換器包括功率開(kāi)關(guān)。該方法包括基本上在表示功率變換器的期望輸出的參考信號(hào)增大的同時(shí)，選擇性地并且持續(xù)性地接通子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的功率開(kāi)關(guān)，并且，基本上在表示功率變換器的期望輸出的參考信號(hào)減小的同時(shí)，選擇性地并且持續(xù)性地?cái)嚅_(kāi)子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的功率開(kāi)關(guān)。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一方面，公開(kāi)了一種控制多相功率變換器的方法，該多相功率變換器包括被耦接以向負(fù)載提供功率的多個(gè)子變換器。每個(gè)子變換器包括功率開(kāi)關(guān)。該方法包括將表不功率變換器的期望的輸出電壓的參考信號(hào)與和多個(gè)子變換器中的一個(gè)子變換器相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)進(jìn)行比較，以確定是否生成用于所述子變換器的開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)。該方法還包括如果參考信號(hào)沿著第一方向改變，則使計(jì)數(shù)變化。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的又一另外的方面，公開(kāi)了一種控制多相功率變換器的方法，該多相功率變換器包括多個(gè)子變換器和包括有多個(gè)計(jì)數(shù)器的控制電路。每個(gè)計(jì)數(shù)器具有與其它計(jì)數(shù)器不同的可控制的計(jì)數(shù)狀態(tài)，并且每個(gè)計(jì)數(shù)器與多個(gè)子變換器中的一個(gè)不同的子變換器相關(guān)聯(lián)。每個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)包括用整數(shù)表示的計(jì)數(shù)。該方法包括生成表示功率變換器的期望的輸出的參考信號(hào)。該方法還包括確定參考信號(hào)與參考信號(hào)的先前值之間的關(guān)系是否滿足第一條件，并且，如果滿足第一條件，則類似地改變計(jì)數(shù)器中的每個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)狀態(tài)。該方法還包括將參考信號(hào)與計(jì)數(shù)器中的每個(gè)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行比較，以針對(duì)每個(gè)計(jì)數(shù)器確定第二條件是否被滿足，并且，對(duì)于與滿足第二條件的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的子變換器，生成功率開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。根據(jù)本文中提供的描述，適用性的另外的方面會(huì)變得更加清楚。在該概述中的描述和具體示例僅意在說(shuō)明，而不意在限制本公開(kāi)內(nèi)容的范圍。


文中所描述的附圖僅是為了說(shuō)明所選擇的實(shí)施方式而不是所有可能的實(shí)現(xiàn)，并且不是意在限制本公開(kāi)內(nèi)容的范圍。圖I是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的至少一個(gè)方面的一種控制多相功率變換器的方法的流程圖。 圖2是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的至少一個(gè)方面的另一種控制多相功率變換器的方法的流程圖。圖3是根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)示例實(shí)施方式的多相功率變換器的框圖。圖4是現(xiàn)有技術(shù)的多相變換器的示例輸出波形和根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的至少一個(gè)方面的多相變換器的示例輸出波形的圖。圖5是用于圖3的多相功率變換器的控制器的部分的圖。圖6是圖3的多相功率變換器的示例參考信號(hào)、PWM信號(hào)和計(jì)數(shù)器狀態(tài)的圖解表
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具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，將參考附圖更加全面地描述示例實(shí)施方式。提供了示例實(shí)施方式以使得本公開(kāi)內(nèi)容詳盡，并且，示例實(shí)施方式將范圍全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。闡述了許多具體細(xì)節(jié)如具體部件、設(shè)備和方法的示例，以提供對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方式的透徹理解。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然的是不需要采用具體細(xì)節(jié)；可以以多種不同形式來(lái)實(shí)施示例實(shí)施方式；并且這些示例實(shí)施方式也不應(yīng)當(dāng)理解為限制該公開(kāi)內(nèi)容的范圍。在一些示例實(shí)施方式中，沒(méi)有對(duì)公知的方法、公知的設(shè)備結(jié)構(gòu)以及公知的技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)描述。本文中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的示例實(shí)施方式而并不意圖進(jìn)行限制。除非上下文清楚地表明，否則，本文中所使用的單數(shù)形式(a、an和the)也可以意圖包括復(fù)數(shù)形式。用語(yǔ)“包括(comprises) ”、“包括(comprising) ”、“包括(including) ” 以及“具有(having)”是開(kāi)放型的，并且因此規(guī)定所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或它們的組合的存在或添加。除非明確地確定為按一定順序執(zhí)行，否則，本文中所描述的方法步驟、過(guò)程和操作不應(yīng)被理解為必須要以所討論或所示的特定順序來(lái)執(zhí)行。還應(yīng)當(dāng)理解，可以采用另外的或可替換的步驟。如果元件或?qū)颖环Q作“在...上”、“接合到”、“連接到”或“耦接到”另外的元件或?qū)?，則該元件或?qū)涌梢灾苯釉谄渌驅(qū)由?、直接接合到其它元件或?qū)?、直接連接到其它元件或?qū)踊蛘咧苯玉罱拥狡渌驅(qū)樱蛘呖梢源嬖谟兄虚g元件或?qū)?。相反，如果元件或?qū)颖环Q作“直接在...上”、“直接接合到”、“直接連接到”或“直接耦接到”另外的元件或?qū)?，則不可以存在中間元件或?qū)印?yīng)當(dāng)以同樣的方式來(lái)理解用于描述元件之間的關(guān)系的其它詞語(yǔ)(例如，“在...之間”與“直接在...之間”，“相鄰的”與“直接相鄰的”等)。如本文中所使用的，用語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的列出的項(xiàng)中的一個(gè)或更多個(gè)項(xiàng)的任意組合以及所有組合。盡管本文中可以使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等來(lái)描述不同的元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是，這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)當(dāng)被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)可以僅用于把一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層和/或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分區(qū)分開(kāi)。除非由上下文清楚地表明，否則，在本文中使用如“第一”、“第二”和其它數(shù)字等術(shù)語(yǔ)時(shí)，并不隱含順序或次序。因此，下文所討論的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分可以被稱作第二元件、部件、區(qū)域、層或部分，而不偏離示例實(shí)施方式的教導(dǎo)。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)方面，公開(kāi)了一種總體上用附圖標(biāo)記100表示的控制多相功率變換器的方法，其中，該多相功率變換器包括被耦接以向負(fù)載提供功率的多個(gè)子變換器。每個(gè)子變換器包括功率開(kāi)關(guān)。該方法100包括在102處，基本上在表示功率變換器的 期望輸出的參考信號(hào)增大的同時(shí)，選擇性地并且持續(xù)性地接通子變換器中的一個(gè)或更多個(gè) 子變換器的功率開(kāi)關(guān)。該方法100包括在104處，基本上在表示功率變換器的期望輸出的參考信號(hào)減小的同時(shí)，選擇性地并且持續(xù)性地?cái)嚅_(kāi)子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的功率開(kāi)關(guān)。以這種方式，可以獲得更好的精度、可預(yù)測(cè)性和控制。該方法100可以以許多不同的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一種示例實(shí)施方式中，該方法100用在功率變換器中，其中，給每個(gè)子變換器指定在順序隊(duì)列中的位置。在這種實(shí)施方式中，選擇性地并且持續(xù)性地接通子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的功率開(kāi)關(guān)可以包括接通隊(duì)列中的下一個(gè)具有未接通的功率開(kāi)關(guān)的子變換器。類似地，選擇性地并且持續(xù)性地?cái)嚅_(kāi)子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的功率開(kāi)關(guān)可以包括將功率開(kāi)關(guān)已經(jīng)接通了最長(zhǎng)時(shí)間的子變換器指定到隊(duì)列的尾部，并且斷開(kāi)該子變換器的功率開(kāi)關(guān)。該方法100還可以包括給沒(méi)有在隊(duì)列的首部的每個(gè)子變換器重新指定一個(gè)更靠近隊(duì)列的首部的位置，并且將在隊(duì)列的首部的子變換器指定到隊(duì)列的尾部。參考信號(hào)可以是誤差信號(hào)或任意其它適當(dāng)?shù)男盘?hào)。參考信號(hào)可以是數(shù)字參考信號(hào)或模擬參考信號(hào)。方法100還可以包括控制輸出紋波定時(shí)以調(diào)節(jié)功率變換器的輸出。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另外的方面，公開(kāi)了一種控制多相功率變換器的方法200，該多相功率變換器包括被耦接以向負(fù)載提供輸出的多個(gè)子變換器。每個(gè)子變換器包括功率開(kāi)關(guān)。該方法包括在202處,將表不期望的輸出電壓的參考信號(hào)與和多個(gè)子變換器中的一個(gè)子變換器相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)進(jìn)行比較，以確定是否生成用于所述子變換器的開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)。該方法還包括在204處，如果參考信號(hào)沿著第一方向改變，則使計(jì)數(shù)變化。在一些實(shí)施方式中，方法200可以包括如果參考信號(hào)沿著第二方向改變，則不使計(jì)數(shù)變化。另外地或可替換地，方法200可以包括響應(yīng)于周期時(shí)鐘信號(hào)來(lái)變化計(jì)數(shù)?？梢栽谌我膺m當(dāng)?shù)亩嘞喙β首儞Q器應(yīng)用中使用上述方面以及根據(jù)上述方面中的一個(gè)或更多個(gè)方面的多相功率變換器的操作。例如，它們可以與用于射頻(RF)放大器的多相功率變換器一起使用、與用于具有迅速改變電流的要求的系統(tǒng)的多相功率變換器一起使用等?，F(xiàn)在將參考圖3、4和5來(lái)描述實(shí)現(xiàn)上述方面的多相功率變換器的一種示例實(shí)施方式300。但是，應(yīng)該理解，本公開(kāi)內(nèi)容的教導(dǎo)不局限于示出的具體示例，并且，可以在不背離本公開(kāi)內(nèi)容的范圍的情況下，在許多其它多相功率變換器中實(shí)現(xiàn)上述方面中的一個(gè)或更多個(gè)方面。如圖3中所示，功率變換器300包括多個(gè)子變換器302A至302N (總體上為子變換器302)。雖然僅示出了三個(gè)子變換器302，但是，子變換器302可以是任意適當(dāng)數(shù)量的子變換器302。附圖標(biāo)記302N中的“N”簡(jiǎn)單地表示該子變換器是N個(gè)子變換器中的第N個(gè)子變換器。子變換器302N示出了作為降壓變換器的一個(gè)示例子變換器。但是，子變換器302可以是任意適當(dāng)?shù)淖幼儞Q器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將變換器302并聯(lián)耦接以向負(fù)載304提供輸出。子變換器302中的每個(gè)子變換器包括至少一個(gè)功率開(kāi)關(guān)，如變換器302N中的開(kāi)關(guān)SI。在該實(shí)施方式中，控制器306基本上在表示功率變換器300的期望輸出的參考信號(hào)增大的同時(shí)，選擇性地并且持續(xù)性地接通、子變換器302中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的功率開(kāi)關(guān)。類似地，控制器306基本上在表示功率變換器300的期望輸出的參考信號(hào)減小的同時(shí)，選擇性地并且持續(xù)性地?cái)嚅_(kāi)子變換器302中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的功率開(kāi)關(guān)。如果參考信號(hào)的值改變，不管增大或者減小，則控制器306可能需要接通或斷開(kāi)子變換器302中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的功率開(kāi)關(guān)。控制器306被配置成基本上在參考信號(hào)的值改變的同時(shí)實(shí)現(xiàn)該接通或斷開(kāi)。參考信號(hào)的改變與子變換器302的開(kāi)關(guān)的接通或斷開(kāi)之間沒(méi)有隨機(jī)延遲。與某些已知的控制多相功率變換器的方法相比，這種方法使得能夠獲得更好的精度、可預(yù)測(cè)性和控制。此外，精確的定時(shí)使得控制器306能夠更好地處理在子變換器302中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器接通或斷開(kāi)的情況下發(fā)生的電流或電壓紋波。可以精確地控制發(fā)生輸出紋波的定時(shí)，以改進(jìn)變換器300的操作。例如，控制器可以調(diào)整變換器302中的一個(gè)變換器的接通定時(shí)，以利用輸出紋波來(lái)支持變換器300的輸出改變的方向。類似地，可以調(diào)整開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的定時(shí)以補(bǔ)償由另外的子變換器引起的紋波等。在圖4中，將現(xiàn)有技術(shù)的多相變換器的示例輸出波形416與根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的至少一個(gè)方面的多相變換器如變換器300的不例輸出波形418進(jìn)行比較。在時(shí)刻t0處,參考信號(hào)(REF)改變，表示變換器正在發(fā)信號(hào)以增加輸出電壓416、418。在與參考信號(hào)REF改變的時(shí)刻大約相同的時(shí)刻t0處，變換器300開(kāi)始產(chǎn)生用于子變換器302中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的控制信號(hào)，從而，輸出電壓418在到時(shí)刻tl時(shí)達(dá)到由經(jīng)改變的參考信號(hào)REF命令的輸出。但是，由于用于接通或斷開(kāi)一個(gè)或更多個(gè)子變換器的固定定時(shí)(根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)設(shè)置)，因此，現(xiàn)有技術(shù)的變換器不能盡快地響應(yīng)。因此，現(xiàn)有技術(shù)的變換器直到大約時(shí)刻t2時(shí)才能啟用另外的子變換器并且直到時(shí)刻t3才能達(dá)到命令的輸出電壓?，F(xiàn)有技術(shù)中，除了變換器的響應(yīng)的時(shí)間延遲明顯之外，延遲還依賴于參考信號(hào)改變的時(shí)刻而變化。例如，如果參考信號(hào)REF在tl處改變，而不是在t0處改變，則現(xiàn)有技術(shù)的變換器的輸出電壓416看起來(lái)是相同。但是，對(duì)于變換器300，如果參考信號(hào)在tl處改變，則同樣地，圖4中示出的輸出波形418也可以改變，這是由于變換器300可以在時(shí)刻tl處接通一個(gè)或更多個(gè)子變換器302 (而不是與現(xiàn)有技術(shù)的變換器一樣一直等待直到t2)。將參考圖5中示出的控制器306的一部分來(lái)進(jìn)一步描述控制器306和功率變換器300的操作。如圖5中所示，控制器306包括多個(gè)計(jì)數(shù)器508A至508N(總體上為計(jì)數(shù)器508)。計(jì)數(shù)器508中的每個(gè)計(jì)數(shù)器具有可控制的狀態(tài)，即計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)通常表示為整數(shù)值?？梢愿淖兠總€(gè)計(jì)數(shù)器，使該計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)增大或減小某個(gè)值(通常是I)。計(jì)數(shù)器508中的每個(gè)計(jì)數(shù)器與變換器302中的不相同的變換器相關(guān)聯(lián)。例如，計(jì)數(shù)器508A可以與變換器302A相關(guān)聯(lián)，計(jì)數(shù)器508B可以與變換器302B相關(guān)聯(lián)，并且計(jì)數(shù)器508N可以與變換器302N相關(guān)聯(lián)。在啟動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)器508中的每個(gè)計(jì)數(shù)器被設(shè)置成初始計(jì)數(shù)。每個(gè)計(jì)數(shù)器508的初始計(jì)數(shù)與每個(gè)另外的計(jì)數(shù)器508的初始計(jì)數(shù)不同。計(jì)數(shù)器508從最低計(jì)數(shù)到最高計(jì)數(shù)形成隊(duì)列。每個(gè)計(jì)數(shù)器508可以以計(jì)數(shù)器508變化的量與隊(duì)列中的下一個(gè)(或上一個(gè))計(jì)數(shù)器分離。通常，各計(jì)數(shù)器508的計(jì)數(shù)之間的差值可以是1，并且計(jì)數(shù)器508可以在這樣指示的 情況下變化I。因此，計(jì)數(shù)器508可以具有如下初始計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器508A是0，計(jì)數(shù)器508B是1，并且計(jì)數(shù)器508N是(N-I)，其中，N是計(jì)數(shù)器508的數(shù)量。如果計(jì)數(shù)器508從初始計(jì)數(shù)變化，則計(jì)數(shù)器508B可以減小至0，并且計(jì)數(shù)器508C將減小至(N-2)。在隊(duì)列的首部的計(jì)數(shù)器，在該示例中為計(jì)數(shù)器508A，將通過(guò)變化至(N-I)而移動(dòng)到隊(duì)列的尾部。將每個(gè)計(jì)數(shù)器508的輸出即計(jì)數(shù)與參考信號(hào)進(jìn)行比較。在本示例實(shí)施方式中，參考信號(hào)表示功率變換器300的期望輸出。在數(shù)字系統(tǒng)中，參考信號(hào)可以是數(shù)字參考信號(hào)。參考信號(hào)可以簡(jiǎn)單地是(或表示)要在特定時(shí)刻接通的變換器302的數(shù)量。參考信號(hào)可以根據(jù)任意適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)產(chǎn)生，包括例如反饋、前饋、使用頻率補(bǔ)償、不使用頻率補(bǔ)償、使用線性方法、使用非線性方法等。對(duì)于每個(gè)計(jì)數(shù)器508，如果計(jì)數(shù)與參考信號(hào)之間的關(guān)系滿足條件，則控制器306向與該計(jì)數(shù)器508相關(guān)聯(lián)的子變換器302中的至少一個(gè)功率開(kāi)關(guān)提供控制信號(hào)，以接通功率開(kāi)關(guān)。在圖5的具體實(shí)施方式
中，比較是由比較器510來(lái)執(zhí)行的，并且，條件是計(jì)數(shù)小于參考信號(hào)。參考信號(hào)與計(jì)數(shù)之間的比較可以基本持續(xù)地發(fā)生。控制器可以持續(xù)地提供控制信號(hào)以接通/斷開(kāi)與計(jì)數(shù)滿足條件的計(jì)數(shù)器508相關(guān)聯(lián)的子變換器302的功率開(kāi)關(guān)。相反地，控制器306可以持續(xù)地不向與計(jì)數(shù)不滿足條件的計(jì)數(shù)器508相關(guān)聯(lián)的任意子變換器302的功率開(kāi)關(guān)提供控制信號(hào)。在圖3和圖5的示例實(shí)施方式中，還將當(dāng)前參考信號(hào)與參考信號(hào)的先前值進(jìn)行比較。如果當(dāng)前參考信號(hào)與參考信號(hào)的先前值之間的關(guān)系滿足條件，則使計(jì)數(shù)器508中的每個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)變化。在該實(shí)施方式中，參考信號(hào)的當(dāng)前值與先前值之間必須滿足的條件關(guān)系是當(dāng)前參考信號(hào)小于參考信號(hào)的先前值。在本具體實(shí)施方式
中，比較是由比較器512來(lái)執(zhí)行的，并且，變化計(jì)數(shù)器508使得每個(gè)計(jì)數(shù)器508的計(jì)數(shù)減小I?？商鎿Q地，隨著控制器306和/或電源300的相應(yīng)改變，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)可以增加I或變化不是I的某個(gè)值。通過(guò)將具有最小計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器508 (例如，圖5的實(shí)施方式中的計(jì)數(shù)器508A)的計(jì)數(shù)重置到(N-I)而將具有最小計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器508移動(dòng)到隊(duì)列的尾部，同時(shí)計(jì)數(shù)器508B從I變化到0并且508N變化到I。在其它實(shí)施方式中，如果當(dāng)前參考信號(hào)大于先前參考信號(hào)的值，則計(jì)數(shù)器508可以變化。只有在參考信號(hào)的值沿著兩個(gè)可能方向中的一個(gè)方向改變的情況下，才可以通過(guò)變化計(jì)數(shù)器來(lái)減少同時(shí)發(fā)生的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的數(shù)量，這將在下面的示例中進(jìn)一步解釋。
將參考圖6進(jìn)一步解釋圖3和圖5中示出的示例多相功率變換器的操作。例如，假設(shè)功率變換器僅具有三個(gè)子變換器302A、302B和302N。子變換器302A、302B、302N分別與計(jì)數(shù)器508A、508B、508N相關(guān)聯(lián)。圖6圖解性地(分別)示出了參考信號(hào)614、計(jì)數(shù)器508A、508B和508N的計(jì)數(shù)608A、608B和608N，并且(分別)示出了提供給子變換器302A、302B 和 302N 的控制信號(hào) 602A、602B、602N。在時(shí)刻t0處，計(jì)數(shù)器508A具有計(jì)數(shù)0，計(jì)數(shù)器508B具有初始計(jì)數(shù)1，并且計(jì)數(shù)器508N具有計(jì)數(shù)2。當(dāng)前參考信號(hào)和先前參考信號(hào)都具有假設(shè)的初始值I。由于參考信號(hào)的當(dāng)前值和先前值相同，因此，計(jì)數(shù)器508不變化并且計(jì)數(shù)保持相同。僅計(jì)數(shù)為0的計(jì)數(shù)器508A具有小于參考信號(hào)的計(jì)數(shù)。因此，控制器306僅向子變換器302A的開(kāi)關(guān)提供控制信 號(hào)。在時(shí)刻tl處，參考信號(hào)增大到2。由于參考信號(hào)的當(dāng)前值(即，2)仍然不小于參考信號(hào)的先前值(即，I)，因此，計(jì)數(shù)器508仍然不變化。但是，計(jì)數(shù)器508B的計(jì)數(shù)(仍然是I)現(xiàn)在小于參考信號(hào)，因此，現(xiàn)在提供控制信號(hào)以接通子變換器302B的功率開(kāi)關(guān)。此外，由于計(jì)數(shù)器508A的計(jì)數(shù)仍然小于參考信號(hào)，因此，持續(xù)地向子變換器302A的功率開(kāi)關(guān)提供控制信號(hào)。因此，發(fā)生了單個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換，即，接通了子變換器302B的功率開(kāi)關(guān)。在該示例中，參考信號(hào)在時(shí)刻t2處變回到值I，表示僅一個(gè)子變換器302應(yīng)該接通開(kāi)關(guān)?，F(xiàn)在，參考信號(hào)的當(dāng)前值(I)小于參考信號(hào)的先前值(2)。已經(jīng)滿足了要求的條件，因此計(jì)數(shù)器508都變化。計(jì)數(shù)器508A從隊(duì)列的具有計(jì)數(shù)0的首部變化到隊(duì)列的具有計(jì)數(shù)3的尾部，計(jì)數(shù)器508B變化到0并且計(jì)數(shù)器508N變化到I。在變化之后，具有小于參考信號(hào)值I的計(jì)數(shù)的唯一的計(jì)數(shù)器508是計(jì)數(shù)器508B。因此，控制器306繼續(xù)向子變換器302B的功率開(kāi)關(guān)提供控制信號(hào)并且停止向子變換器302A的功率開(kāi)關(guān)提供控制信號(hào)。此外，如果子變換器302A的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則僅發(fā)生單個(gè)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換。除了開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的數(shù)量少之外，上述操作還使子變換器輪換。如果子變換器將要斷開(kāi)，則接通時(shí)間最長(zhǎng)的子變換器(即，在隊(duì)列的首部的子變換器)首先斷開(kāi)。從上面的示例可以看出，可以生成用于子變換器302的控制信號(hào)，而沒(méi)有任何固定頻率。根據(jù)參考信號(hào)改變的時(shí)刻并且不根據(jù)預(yù)定的固定頻率來(lái)保持、繼續(xù)保持或停止保持控制信號(hào)。功率變換器300和子變換器302的開(kāi)關(guān)頻率變化并且可以分布在基本帶寬上。但是，變化的頻率不以任意預(yù)定的速度變化。頻率可以跳變到不同的頻率，而不是必須與現(xiàn)有頻率具有任何關(guān)系。開(kāi)關(guān)頻率的該分布可以導(dǎo)致開(kāi)關(guān)頻率噪音和紋波擴(kuò)散穿過(guò)工作帶寬，減小了噪音譜密度。如果在應(yīng)用中使用圖3和圖5的實(shí)施方式來(lái)提供固定的(或相對(duì)較慢地改變的)電壓和/或電流輸出，則可能需要改變操作以防止子變換器302的功率開(kāi)關(guān)保持接通太久，接通太久可能導(dǎo)致子變換器中的電感器飽和等。在一種實(shí)施方式中，計(jì)數(shù)器508也根據(jù)周期時(shí)鐘信號(hào)來(lái)變化。該時(shí)鐘信號(hào)可以是頻率固定或可變的信號(hào)。如果功率子變換器300在穩(wěn)定狀態(tài)下操作(即，具有恒定的輸出電壓和電流)，則時(shí)鐘信號(hào)可以是使計(jì)數(shù)器508變化的唯一事件。但是，如果需要改變輸出，則參考信號(hào)改變，并且，如果改變滿足條件(如上面討論的)，由于參考信號(hào)的改變值，計(jì)數(shù)器508幾乎瞬間地變化而不考慮時(shí)鐘信號(hào)。在可以在穩(wěn)定狀態(tài)下操作明顯的一段時(shí)間的應(yīng)用中，該實(shí)施方式可以是特別有用的，但是有時(shí)候需要輸出功率的改變比時(shí)鐘信號(hào)快。
例如，在輸出需要改變非常快的應(yīng)用中，包括上述一個(gè)或更多個(gè)方面的功率變換器可以是特別有用的。具體地，這種功率變換器可以在如下應(yīng)用中是有用的，其中，功率變換器輸出需要以一定頻率改變，該頻率大于組成功率變換器的子變換器的通常的開(kāi)關(guān)頻率。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的用于多相功率變換器的控制器可以是模擬控制器和/或數(shù)字控制器?？刂破骺梢园ㄒ粋€(gè)或更多個(gè)離散的部件、一個(gè)或更多個(gè)集成電路、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器等。此外，本文中公開(kāi)的方法和實(shí)施方式可以通過(guò)硬件和/或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，上面討論的計(jì)數(shù)器可以是在微處理器中通過(guò)軟件來(lái)執(zhí)行的操作。在根據(jù)以上公開(kāi)內(nèi)容的多相功率變換器中使用的子變換器可以是任意適當(dāng)?shù)墓β首儞Q器。例如，子變換器可以是單獨(dú)的變換器或非獨(dú)立的變換器。變換器可以是降壓變換器、前向變換器、從降壓變換器得到的變換器、從前向變換器得到的變換器等。 在一種示例實(shí)施方式中，設(shè)計(jì)了包括上述一個(gè)或多個(gè)方面的多相功率變換器，用于給RF功率放大器提供功率。示例變換器包括電子控制器和16個(gè)子變換器。為了示出和描述，提供了實(shí)施方式的以上描述。該描述不是意在窮舉或限制本發(fā)明。
具體實(shí)施方式
的各個(gè)元件或特征通常不限于特定的實(shí)施方式，而是可以在適用的情況下互換，并且可以用于所選擇的實(shí)施方式中，雖然這沒(méi)有具體示出或描述。同樣的實(shí)施方式也可以用多種方式來(lái)變化。這樣的變化不被認(rèn)為是偏離了本發(fā)明，所有的這樣的修改意在落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種控制多相功率變換器的方法，所述多相功率變換器包括多個(gè)子變換器和包括有多個(gè)計(jì)數(shù)器的控制電路，每個(gè)計(jì)數(shù)器具有與另外的計(jì)數(shù)器不同的可控制的計(jì)數(shù)狀態(tài)，并且，每個(gè)計(jì)數(shù)器與所述多個(gè)子變換器中的一個(gè)不同的子變換器相關(guān)聯(lián)，每個(gè)計(jì)數(shù)狀態(tài)包括用整數(shù)表示的計(jì)數(shù)，所述方法包括 生成表示所述功率變換器的期望輸出的參考信號(hào)； 確定所述參考信號(hào)與所述參考信號(hào)的先前值之間的關(guān)系是否滿足第一條件； 如果滿足所述第一條件，則類似地改變所述計(jì)數(shù)器中的每個(gè)計(jì)數(shù)器的所述計(jì)數(shù)狀態(tài)；將所述參考信號(hào)與所述計(jì)數(shù)器中的每個(gè)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行比較，以針對(duì)每個(gè)計(jì)數(shù)器確定第二條件是否被滿足；以及 對(duì)于與滿足所述第二條件的所述計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的所述子變換器，生成功率開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述生成功率開(kāi)關(guān)控制信號(hào)包括對(duì)于當(dāng)前正在接收功率開(kāi)關(guān)控制信號(hào)并且與滿足所述第二條件的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的任意子變換器，持續(xù)生成所述功率開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，以及，對(duì)于當(dāng)前沒(méi)有接收功率開(kāi)關(guān)控制信號(hào)并且與滿足所述第二條件的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的任意子變換器，開(kāi)始生成功率開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括對(duì)于當(dāng)前正在接收功率開(kāi)關(guān)控制信號(hào)并且與不滿足所述第二條件的計(jì)數(shù)器相關(guān)聯(lián)的任意子變換器，停止生成功率開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述比較包括對(duì)于每個(gè)計(jì)數(shù)器，確定所述計(jì)數(shù)是否小于所述參考信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述確定包括確定所述參考信號(hào)是否小于所述參考信號(hào)的先前值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述類似地改變所述計(jì)數(shù)器中的每個(gè)計(jì)數(shù)器的所述計(jì)數(shù)狀態(tài)包括將具有非零計(jì)數(shù)的所有計(jì)數(shù)器的所述計(jì)數(shù)減小相同的整數(shù)量，以及將具有零計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器的所述計(jì)數(shù)增加至如下計(jì)數(shù)該計(jì)數(shù)比最大的非零計(jì)數(shù)多所述相同的整數(shù)量。
7.一種控制多相功率變換器的方法，所述多相功率變換器包括被耦接以向負(fù)載提供功率的多個(gè)子變換器，每個(gè)子變換器包括功率開(kāi)關(guān)，所述方法包括 基本上在表示電源的期望輸出的參考信號(hào)增大的同時(shí)，選擇性地并且持續(xù)性地接通所述子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的所述功率開(kāi)關(guān)；以及 基本上在表示所述電源的期望輸出的參考信號(hào)減小的同時(shí)，選擇性地并且持續(xù)性地?cái)嚅_(kāi)所述子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的所述功率開(kāi)關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括控制輸出紋波定時(shí)以調(diào)節(jié)所述輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，給每個(gè)子變換器指定在順序隊(duì)列中的位置，并且，所述選擇性地并且持續(xù)性地接通所述子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的所述功率開(kāi)關(guān)包括接通所述隊(duì)列中的下一個(gè)具有未接通的功率開(kāi)關(guān)的子變換器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，給每個(gè)子變換器指定在順序隊(duì)列中的位置，并且，所述選擇性地并且持續(xù)性地?cái)嚅_(kāi)所述子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的所述功率開(kāi)關(guān)包括將功率開(kāi)關(guān)已經(jīng)接通了最長(zhǎng)時(shí)間的子變換器指定到所述隊(duì)列的尾部，以及斷開(kāi)這樣的子變換器的所述功率開(kāi)關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，給每個(gè)子變換器指定在包括首部和尾部的順序隊(duì)列中的位置，所述方法還包括將不在所述隊(duì)列的所述首部的每個(gè)子變換器重新指定到更靠近所述隊(duì)列的所述首部的一個(gè)位置處，以及將在所述隊(duì)列的所述首部的所述子變換器指定到所述隊(duì)列的所述尾部。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述參考信號(hào)是誤差信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述參考信號(hào)是數(shù)字參考信號(hào)。
14.一種用于多相功率變換器的控制器，所述控制器被配置成執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制器，還包括誤差放大器，以提供所述參考信號(hào)。
16.一種多相功率變換器，包括根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制器以及被耦接以向負(fù)載提供功率的多個(gè)子變換器。
17.—種控制多相功率變換器的方法，所述多相功率變換器包括被耦接以向負(fù)載提供功率的多個(gè)子變換器，每個(gè)子變換器包括功率開(kāi)關(guān)，所述方法包括 將表示所述功率變換器的期望輸出電壓的參考信號(hào)與和所述多個(gè)子變換器中的一個(gè)子變換器相關(guān)聯(lián)的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)進(jìn)行比較，以確定是否生成用于所述子變換器的開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)；以及 如果所述參考信號(hào)沿著第一方向改變，則使所述計(jì)數(shù)變化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括如果所述參考信號(hào)沿著第二方向改變，則不使所述計(jì)數(shù)變化。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括響應(yīng)于周期時(shí)鐘信號(hào)來(lái)使所述計(jì)數(shù)變化。
20.一種多相功率變換器，包括被耦接以向負(fù)載提供功率的多個(gè)子變換器以及被配置成執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法的控制器。
全文摘要
公開(kāi)了一種控制多相功率變換器的方法，該多相功率變換器包括被耦接以向負(fù)載提供功率的多個(gè)子變換器。每個(gè)子變換器包括功率開(kāi)關(guān)。該方法包括基本上在表示功率變換器的期望輸出的參考信號(hào)增大的同時(shí)，選擇性地并且持續(xù)性地接通子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的功率開(kāi)關(guān)。該方法還包括基本上在表示功率變換器的期望輸出的參考信號(hào)減小的同時(shí)，選擇性地并且持續(xù)性地?cái)嚅_(kāi)子變換器中的一個(gè)或更多個(gè)子變換器的功率開(kāi)關(guān)。還公開(kāi)了其它方法、多相功率變換器和用于多相功率變換器的控制器。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102742134SQ201080042300
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
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