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CN118157475A - 供电系统、多相开关变换器的控制器及控制方法 - Google Patents

供电系统、多相开关变换器的控制器及控制方法 Download PDF

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CN118157475A
CN118157475A CN202211551102.3A CN202211551102A CN118157475A CN 118157475 A CN118157475 A CN 118157475A CN 202211551102 A CN202211551102 A CN 202211551102A CN 118157475 A CN118157475 A CN 118157475A
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control
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CN202211551102.3A
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张方禹
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Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
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Chengdu Monolithic Power Systems Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本申请公开了一种供电系统、用于多相开关变换器的控制器及控制方法。多相开关变换器包括并联在一起以提供输出电压的多个开关电路，控制器包括导通控制引脚以及多个开关控制引脚。当控制器被配置为主控制器时，导通控制引脚根据输出电压提供导通时刻控制信号，以及当控制器被配置为从控制器时，导通控制引脚接收主控制器提供的导通时刻控制信号。控制器根据导通时刻控制信号在多个开关控制引脚提供多个开关控制信号，以控制多个开关电路依次导通。

Description

供电系统、多相开关变换器的控制器及控制方法
技术领域
本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种供电系统、多相开关变换器的控制器及控制方法。
背景技术
近年来，随着高性能处理器的出现，需要具有更小的输出电压和更大的输出电流的供电系统，并且对其热性能和瞬态响应性能的要求也越来越高。多相开关变换器以其优越的性能得到了广泛的应用。多相开关变换器包括多个开关电路，每个开关电路为一相，且多个开关电路的输出耦合在一起以提供输出电压到负载。
一般地，多相开关变换器的控制器需要为每一相分别提供独立的开关控制信号。但是，如果相位数大于控制器可提供的开关控制信号数，则一个开关控制信号需要同时控制两个或多个相位，这可能会引起新的问题。
发明内容
因此本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种供电系统、多相开关变换器的控制器及控制方法。
根据本发明的实施例，提出了一种供电系统，包括：第一功率电路和第二功率电路，每个功率电路分别包括并联在一起以提供输出电压的多个开关电路；第一控制器，包括第一反馈引脚、第一导通控制引脚、以及第一组多个开关控制引脚，第一反馈引脚接收代表了输出电压的电压反馈信号，第一控制器根据电压反馈信号在第一导通控制引脚提供导通时刻控制信号，并根据所述导通时刻控制信号在第一组多个开关控制引脚提供第一组多个开关控制信号，以控制第一功率电路中的多个开关电路依次导通；以及第二控制器，包括第二导通控制引脚、以及第二组多个开关控制引脚，第二导通控制引脚耦接至第一导通控制引脚以接收第一控制器提供的导通时刻控制信号，第二控制器根据第一控制器提供的导通时刻控制信号在第二组多个开关控制引脚提供第二组多个开关控制信号，以控制第二功率电路中的多个开关电路依次导通。
根据本发明的实施例，还提出了一种用于多相开关变换器的控制器，所述多相开关变换器包括并联在一起以提供输出电压的多个开关电路，所述控制器包括：导通控制引脚，当控制器被配置为主控制器时，导通控制引脚根据输出电压提供导通时刻控制信号，以及当控制器被配置为从控制器时，导通控制引脚接收主控制器提供的导通时刻控制信号；以及多个开关控制引脚，控制器根据导通时刻控制信号在多个开关控制引脚提供多个开关控制信号，以控制多个开关电路依次导通。
根据本发明的实施例，还提出了一种多相开关变换器的控制方法，所述多相开关变换器包括控制器及并联在一起以提供输出电压的多个开关电路，所述控制方法包括：通过导通控制引脚提供或接收导通时刻控制信号，当控制器被配置为主控制器时，根据输出电压在导通控制引脚提供导通时刻控制信号，以及当控制器被配置为从控制器时，在导通控制引脚接收主控制器提供的导通时刻控制信号；以及根据导通时刻控制信号在控制器的多个开关控制引脚产生多个开关控制信号，以控制多个开关电路依次导通。
本发明实施例的供电系统，在拓展输出电流的范围的同时，可以实现每个开关电路由一个单独的开关控制信号独立驱动，提高了电路的可靠性。
附图说明
为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：
图1为根据本发明实施例的供电系统100的电路示意图；
图2为根据本发明实施例的供电系统200的电路示意图；
图3为根据本发明实施例的功率电路2i的电路图；
图4为根据本发明实施例的控制器10_i的电路示意图；
图5为根据本发明实施例的供电系统100的信号时序示意图；
图6为根据本发明实施例的供电系统300的电路示意图；
图7为根据本发明实施例的供电系统400的电路示意图；
图8为根据本发明实施例的用于多相开关变换器的控制方法的流程图800。
在附图中，相同或对应的标号被用以表示相同或对应的元件。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
图1为根据本发明实施例的供电系统100的电路示意图。供电系统100接收输入电压Vin，并提供输出电压Vo和输出电流Io。供电系统100包括功率电路21和控制器10_1组成的多相开关变换器1001、功率电路22和控制器10_2组成的多相开关变换器1002、以及功率电路23和控制器10_3组成的多相开关变换器1003。本领域技术人员可知，供电系统100也可以包括不同数量的多相开关变换器。功率电路21～23用于接收输入电压Vin，并将输入电压Vin转换为输出电压Vo，其中每个功率电路均包括并联耦接在一起以提供输出电压Vo的多个开关电路。图1所示的实施例中，功率电路21包括开关电路21_1～21_3，分别提供电流I1_1～I1_3，功率电路22包括开关电路22_1～22_3，分别提供电流I2_1～I2_3，功率电路23包括开关电路23_1～23_3，分别提供电流I3_1～I3_3。开关电路21_1～21_3、22_1～22_3、23_1～23_3例如可以包括降压型开关电路、升压型开关电路、升降压型开关电路等。本领域技术人员可知，每个功率电路中开关电路的数量也可以少于或多于图1所示的三个。尽管图1所示的实施例中每个功率电路包括的开关电路个数相同，本领域技术人员也可以理解，每个功率电路包括的开关电路的数量也可以不同。
图1所示的实施例中，每个控制器10_i(i＝1，2，3)包括反馈引脚101、导通控制引脚102、以及多个开关控制引脚103(如图1所示的103_1、103_2、及103_3)。控制器10_1～10_3通过导通控制引脚102并联连接。在图1所示的实施例中，控制器10_1被配置为主控制器，控制器10_2以及10_3被配置为从控制器。图1所示的实施例以两个从控制器为例进行说明，本领域技术人员可知，供电系统100也可以包括不同数量的从控制器。主控制器10_1的反馈引脚101接收代表了输出电压Vo的电压反馈信号Vfb。主控制器10_1根据输出电压反馈信号Vfb在其导通控制引脚102提供导通时刻控制信号Set，并根据导通时刻控制信号Set在多个开关控制引脚103提供多个开关控制信号PWM1(如图1所示的PWM1_1、PWM1_2、PWM1_3)，以控制功率电路21中的多个开关电路21_1～21_3依次导通。从控制器10_2、10_3的导通控制引脚102耦接至主控制器10_1的导通控制引脚102，以接收主控制器10_1提供的导通时刻控制信号Set。从控制器10_2根据主控制器10_1提供的导通时刻控制信号Set在从控制器10_2的多个开关控制引脚103提供多个开关控制信号PWM2(如图1所示的PWM2_1、PWM2_2、PWM2_3)，以控制功率电路22中的多个开关电路22_1～22_3依次导通。从控制器10_3根据主控制器10_1提供的导通时刻控制信号Set在从控制器10_3的多个开关控制引脚103提供多个开关控制信号PWM3(如图1所示的PWM3_1、PWM3_2、PWM3_3)，以控制功率电路23中的多个开关电路23_1～23_3依次导通。在一个实施例中，从控制器10_2、10_3的反馈引脚101不接收电压反馈信号Vfb，例如但不限于如图1所示的悬空。
在一个实施例中，当主控制器10_1接收的电压反馈信号Vfb小于电压参考信号Vref时，主控制器10_1控制功率电路21中的至少一个开关电路导通、从控制器10_2控制功率电路22中的至少一个开关电路导通、以及从控制器10_3控制功率电路23中的至少一个开关电路导通。电压参考信号Vref代表了输出电压Vo的期望值。
本发明实施例提供了一种供电系统，多个控制器并联连接，在拓展输出电流的范围的同时，可以实现每个开关电路由一个单独的开关控制信号独立驱动，提高了电路的可靠性。
在图1所示的实施例中，每个控制器10_i进一步包括通讯引脚104。每个控制器10_i的通讯引脚104通过通讯总线201耦接在一起，以传输数据，将主控制器10_1的数据同步至从控制器10_2～10_3。在一个实施例中，主控制器10_1通过通讯总线201传输数据包括，提供总电流数据DIsum、相电流数据DIphase、或总电流数据DIsum和相电流数据DIphase中的一个，总电流数据DIsum用于反映流过功率电路21的总电流(I1_1+I1_2+I1_3)，相电流数据DIphase用于反映流过每个开关电路21_1～21_3的电流或流过至少一个开关电路21_1～21_3的电流。在一个实施例中，从控制器10_2通过通讯总线201传输数据包括，接收总电流数据DIsum、相电流数据DIphase、或总电流数据DIsum和相电流数据DIphase中的一个，用于调节流过功率电路22的总电流(I2_1+I2_2+I2_3)，从而在功率电路21和功率电路22之间实现均流。在一个实施例中，从控制器10_3通过通讯总线201传输数据包括，接收总电流数据DIsum、相电流数据DIphase、或总电流数据DIsum和相电流数据DIphase中的一个，用于调节流过功率电路23的总电流(I3_1+I3_2+I3_3)，从而在功率电路21和功率电路23之间实现均流。本发明实施例可以在拓展输出电流的范围的同时，在不同的功率电路之间实现均流。
在一个实施例中，主控制器10_1通过通讯总线201传输数据进一步包括，通过通讯总线201提供预设导通时长数据DTON，从控制器10_2、10_3通过通讯总线201传输数据进一步包括，通过通讯总线201接收主控制器10_1提供的预设导通时长数据DTON。预设导通时长数据DTON用于控制功率电路21～23中多个开关电路的初始导通时长相等，从而同步了功率电路21～23的初始输出电压、以及初始输出电流。在一个实施例中，主控制器10_1根据输入电压Vin、输出电压Vo或输出电压Vo的期望值提供预设导通时长数据DTON，以控制功率电路21～23中每个开关电路的初始导通时长随着输入电压Vin的变化、输出电压Vo或输出电压Vo的期望值的变化而变化，从而保证功率电路21～23中每个开关电路的开关频率在输入电压Vin或输出电压Vo变化时保持基本稳定。在一个实施例中，在主控制器和从控制器之间传输的数据例如还可以包括但不限于，代表了预期开关频率的预期频率数据、代表了电路保护状态的保护数据等。电路保护状态例如包括但不限于过压、欠压、过流、过温等。
图2为根据本发明实施例的供电系统200的电路示意图。在图2所示的实施例中，每个控制器10_i进一步包括电流采样引脚105_1～105_3，用于接收电流采样信号CSi_1～CSi_3，电流采样信号CSi_1～CSi_3代表了流过开关电路2i_1～2i_3的电流Ii_1～Ii_3。如图2所示，主控制器10_1的电流采样引脚105～1～105_3分别接收电流采样信号CS1_1～CS1_3，从控制器10_2的电流采样引脚105～1～105_3分别接收电流采样信号CS2_1～CS2_3，以及从控制器10_3的电流采样引脚105～1～105_3分别接收电流采样信号CS3_1～CS3_3。在图2所示的实施例中，每个控制器10_i进一步包括总电流引脚106。每个控制器10_i的总电流引脚106耦接在一起。主控制器10_1根据电流采样信号CS1_1～CS1_3提供代表了流过开关电路21_1～21_3的总电流的总电流采样信号Im1。从控制器10_2根据电流采样信号CS2_1～CS2_3在其总电流引脚106输出代表了流过开关电路22_1～22_3的总电流的总电流采样信号Im2。从控制器10_3根据电流采样信号CS3_1～CS3_3在其总电流引脚106输出代表了流过开关电路23_1～23_3的总电流的总电流采样信号Im3。在一个实施例中，主控制器10_1根据总电流采样信号Im1～Im3产生代表了流过所有功率电路21～23的总电流的系统电流信号Imon。
图3为根据本发明实施例的功率电路2i的电路图。图3所示的实施例中，开关电路2i_1～2i_3采用降压变换器拓扑，每个开关电路2i_j均包括开关管Si_j、开关管SRi_j和电感器Li_j，其中j＝1，2，3，其连接如图3所示。每个开关电路2i_j在开关管Si_j、SRi_j的开关动作下将输入电压Vin转换为输出电压Vo，并提供电流Ii_j。开关管Si_j、SRi_j在开关控制信号PWMi_j的控制下互补导通。电流采样信号CSi_j代表了流过开关电路2i_j的电流Ii_j，例如可以通过采样流过电感Li_j的电流、流过开关管Si_j的电流、或流过开关管SRi_j的电流得到。
图4为根据本发明实施例的控制器10_i的电路示意图。图4所示的实施例以恒定导通时长控制为例进行说明，本领域技术人员可以理解控制器10_i也可以采用其它适合的控制方式。在图4所示的实施例中，控制器10_i包括均流单元410、比较单元420、分频单元430、以及开关信号产生单元440。本领域技术人员可知，控制器10_i的具体电路结构不限于图4所示。
均流单元410根据电流采样信号CSi_1～CSi_3和电流参考信号Iref之间的差值(CSi_1-Iref、CSi_2-Iref、CSi_3-Iref)，分别产生偏置信号Bias_1～Bias_3，以分别调节多个开关电路2i_1～2i_3的导通时长。均流单元410根据偏置信号Bias_1～Bias_3对预设导通时长阈值TON调节，并输出调节后的导通时长阈值Toni_1～Toni_3，以分别调节功率电路中多个开关电路的导通时长。例如，根据偏置信号Bias_1和预设导通时长阈值TON之和(Bias_1+TON)输出调节后的导通时长阈值Toni_1、根据偏置信号Bias_2和预设导通时长阈值TON之和(Bias_2+TON)输出调节后的导通时长阈值Toni_2、以及根据偏置信号Bias_3和预设导通时长阈值TON之和(Bias_3+TON)输出调节后的导通时长阈值Toni_3。在一个实施例中，预设导通时长阈值TON根据预设导通时长数据DTON得到。在图4所示的实施例中，均流单元410包括减法器411_1～411_3、比例积分器412_1～412_3、以及加法器413_1～413_3。每个减法器411_j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Iref，第二输入端接收相应的电流采样信号CSi_j，减法器411_j将电流参考信号Iref与电流采样信号CSi_j相减，在输出端提供代表两者之差的电流误差信号Iej。每个比例积分器412_j均具有输入端和输出端，其中输入端耦接至相应减法器411_j的输出端以接收电流误差信号Iej，比例积分器412_j对电流误差信号Iej进行比例积分，在输出端产生偏置信号bias_j。每个加法器414_j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长阈值TON，第二输入端耦接至比例积分器412_j的输出端以接收偏置信号bias_j，加法器414_j将预设导通时长阈值TON与偏置信号bias_j相加，在输出端提供调节后的导通时长阈值Toni_j。
当控制器10_i被配置为主控制器时，反馈引脚101接收电压反馈信号Vfb，比较单元420根据电压反馈信号Vfb和电压参考信号Vref的比较结果产生导通时刻控制信号Set。当控制器10_i被配置为从控制器时，比较单元420不使能，例如通过主从指示信号Ma不使能比较单元420。在一个实施例中，主从指示信号Ma是可编程信号，例如可以通过寄存器中的一个数位设置，通过引脚设置、或通过其它任意适合的方式设置，以指示控制器10_i为主控制器还是从控制器。在一个实施例中，当主控制器10_1接收的电压反馈信号Vfb小于电压参考信号Vref时，主控制器10_1控制导通时刻控制信号Set翻转，例如变为高电平，以控制功率电路21中至少一个开关电路导通、控制功率电路22中至少一个开关电路导通、以及控制功率电路23中至少一个开关电路导通。在一个实施例中，当控制器10_i被配置为主控制器时，控制器10_i进一步根据总电流引脚106上的信号提供导通时刻控制信号Set，例如根据总电流引脚106上的信号提供系统电流信号Imon，并进一步根据系统电流信号Imon提供导通时刻控制信号Set。如图4所示，主控制器10_1通过比较单元4201，进一步根据系统电流信号Imon和最大电流阈值OCL的比较结果提供导通时刻控制信号Set。当控制器10_i被配置为从控制器时，比较单元4201不使能。在一个实施例中，当主控制器10_1接收的电压反馈信号Vfb小于电压参考信号Vref，且系统电流信号Imon小于最大电流阈值OCL时，导通时刻控制信号Set翻转，例如变为高电平，以控制功率电路21中至少一个开关电路导通、控制功率电路22中至少一个开关电路导通、以及控制功率电路23中至少一个开关电路导通。
分频单元430接收主控制器10_1提供的导通时刻控制信号Set，并将导通时刻控制信号Set上的脉冲依次分配至多个分频信号Set1～Set3。开关信号产生单元440耦接至分频单元430以接收多个分频信号Set1～Set3、耦接至均流单元410以接收多个导通时长阈值Toni_1～Toni_3，并根据多个分频信号Set1～Set3和多个导通时长阈值Toni_1～Toni_3产生多个开关控制信号PWMi_1～PWMi_3，以控制功率电路中多个开关电路2i_1～2i_3的导通和关断。在一个实施例中，开关信号产生单元440根据多个分频信号Set1～Set3分别导通功率电路中相应的开关电路2i_1～2i_3，以及根据多个导通时长阈值Toni_1～Toni_3分别关断功率电路中相应的开关电路2i_1～2i_3。在图4所示的实施例中，开关信号产生单元440包括多个RS触发器441～443。RS触发器441包括置位端S、复位端R和输出端Q，其置位端S接收分频信号Set1、其复位端R接收导通时长阈值Toni_1、其输出端Q根据分频信号Set1和导通时长阈值Toni_1产生开关控制信号PWMi_1，以控制开关电路2i_1。RS触发器442包括置位端S、复位端R和输出端Q，其置位端S接收分频信号Set2、其复位端R接收导通时长阈值Toni_2、其输出端Q根据分频信号Set2和导通时长阈值Toni_2产生开关控制信号PWMi_2，以控制开关电路2i_2。RS触发器443包括置位端S、复位端R和输出端Q，其置位端S接收分频信号Set3、其复位端R接收导通时长阈值Toni_3、其输出端Q根据分频信号Set3和导通时长阈值Toni_3产生开关控制信号PWMi_3，以控制开关电路2i_3。
在一个实施例中，控制器10_i进一步包括耦接至通讯引脚104的接口单元450。当控制器10_i被配置为主控制器时，接口单元450将电流采样信号之和(CS1_1+CS1_2+CS1_3)转换为总电流数据DIsum，用于反映流过功率电路21的总电流(I1_1+I1_2+I1_3)，将电流采样信号CS1_1～CS1_3中的一个或全部转换为相电流数据DIphase，用于反映流过每个开关电路21_1～21_3的电流或流过其中一个开关电路21_1～21_3的电流，接口单元450通过通讯引脚104输出总电流数据DIsum、相电流数据DIphase、或总电流数据DIsum和相电流数据DIphase中的一个至从控制器。在一个实施例中，当控制器10_i被配置为从控制器时，接口单元450根据总电流数据DIsum或相电流数据DIphase提供电流参考信号Iref。例如将总电流数据Disum或相电流数据DIphase通过数模转换提供电流参考信号Iref。在一个实施例中，当控制器10_i被配置为主控制器时，接口单元450根据电流采样信号之和(CS1_1+CS1_2+CS1_3)、电流采样信号CS1_1～CS1_3、或电流采样信号CS1_1～CS1_3中的一个提供电流参考信号Iref。在一个实施例中，当控制器10_i被配置为主控制器时，接口单元450进一步将预设导通时长阈值TON转换为预设导通时长数据DTON，并通过通讯引脚104输出。在一个实施例中，当控制器10_i被配置为从控制器时，接口单元450进一步接收主控制器提供的预设导通时长数据DTON，并根据预设导通时长数据DTON提供预设导通时长阈值TON。
在一个实施例中，控制器10_i进一步包括总电流处理单元460，耦接至总电流引脚106、以及电流采样引脚105_1～105_3。总电流处理单元460根据电流采样信号CSi_1～CSi_3，提供代表了流过相应功率电路中多个开关电路总电流的总电流采样信号Imi。总电流采样信号Imi例如等于电流采样信号CSi_1～CSi_3之和(CSi_1+CSi_2+CSi_3)。当控制器10_i被配置为主控制器时，总电流处理单元460提供系统电流信号Imon，代表了流过所有功率电路21～23中多个开关电路的总电流，系统电流信号Imon例如等于所有总电流采样信号之和(Im1+Im2+Im3)。在图4所示的实施例中，总电流处理单元460包括计算单元461～462。计算单元461耦接至电流采样引脚105_1～105_3，并根据电流采样信号CSi_1～CSi_3之和提供总电流采样信号Imi。当主从指示信号Ma指示控制器10_i被配置为从控制器时，开关34导通，从控制器在总电流引脚106输出总电流采样信号Imi。当主从指示信号Ma指示控制器10_i被配置为主控制器时，开关34关断，计算单元462根据总电流采样信号Im1～Im3之和(Im1+Im2+Im3)提供系统电流信号Imon。
图5为根据本发明实施例的供电系统100的信号时序示意图，从上至下依次为电压反馈信号Vfb、导通时刻控制信号Set、开关控制信号PWM1_1～PWM1_3、开关控制信号PWM2_1～PWM2_3、开关控制信号PWM3_1～PWM3_3。当电压反馈信号Vfb小于电压参考信号Vref时，主控制器10_1控制导通时刻控制信号Set翻转，例如变为高电平。本领域技术人员可知，电压参考信号Vref的样式也可以不限于图5所示，例如也可以叠加一斜坡信号。主控制器10_1根据导通时刻控制信号Set，通过开关控制信号PWM1_1～PWM1_3控制开关电路21_1～21_3依次导通，从控制器10_2根据导通时刻控制信号Set，通过开关控制信号PWM2_1～PWM2_3控制开关电路22_1～22_3依次导通，以及从控制器10_3根据导通时刻控制信号Set，通过开关控制信号PWM3_1～PWM3_3控制开关电路23_1～23_3依次导通。延时Tdl1代表了从导通时刻控制信号Set翻转为高电平到开关控制信号PWM1_1～PWM1_3中的一个变为高电平的时长，延时Tdl1例如包括电路内部的逻辑延时、计算延时等。延时Tdl2代表了从导通时刻控制信号Set翻转为高电平到开关控制信号PWM2_1～PWM2_3中的一个变为高电平的时长，延时Tdl3代表了从导通时刻控制信号Set翻转为高电平到开关控制信号PWM3_1～PWM3_3中的一个变为高电平的时长，延时Tdl2～Tdl3例如包括电路内部的逻辑延时、计算延时、以及控制器之间的线路传输延时等。本领域技术人员可知，延时Tdl1～Tdl3的长短不限于图5所示。
图6为根据本发明实施例的供电系统300的电路示意图。为方便说明，图6省略了供电系统300的功率电路，例如如图2所示的开关控制信号PWM1_1～PWM1_3控制的功率电路21、开关控制信号信号PWM2_1～PWM2_3控制的功率电路22、以及开关控制信号PWM3_1～PWM3_3控制的功率电路23。在一个实施例中，每个控制器10_i进一步包括报警引脚107，所有控制器10_i的报警引脚107耦接在一起。当任意一个控制器10_i发生故障时，发生故障的控制器10_i在其报警引脚107指示发生故障，例如将报警引脚107置为高电平或置为低电平，所有的控制器10_i关断其所控制的功率电路。在一个实施例中，每个控制器10_i进一步包括通讯引脚109。在图6所示的实施例中每个控制器10_i的通讯引脚109通过通讯总线202耦接至系统控制器60的通讯引脚601，以接收系统控制器60发出的系统控制命令CMD。系统控制命令CMD用于控制每个功率电路的电路参数，例如输出电压Vo、预期开关频率、初始导通时长、供电系统200的最大电流限制值、相电流保护值、温度保护值、欠电压保护值等。
图7为根据本发明实施例的供电系统400的电路示意图。为方便说明，图7省略了供电系统400的功率电路，例如如图2所示的开关控制信号PWM1_1～PWM1_3控制的功率电路21、开关控制信号信号PWM2_1～PWM2_3控制的功率电路22、以及开关控制信号PWM3_1～PWM3_3控制的功率电路23。在图7所示的实施例中，主控制器10_1的通讯引脚109通过通讯总线202耦接至系统控制器60的通讯引脚601，以接收系统控制器60发送的系统控制命令CMD，并根据系统控制命令CMD控制功率电路21的电路参数。主控制器10_1通过通讯总线201，根据系统控制命令CMD发送数据至从控制器10_2～10_3，以控制从控制器10_2～10_3控制的功率电路22～23的电路参数。
图8为根据本发明实施例的用于多相开关变换器的控制方法的流程图800，包括步骤S11～S12。所述多相开关变换器包括控制器及并联在一起以提供输出电压的多个开关电路。
在步骤S11，通过导通控制引脚提供或接收导通时刻控制信号，当控制器被配置为主控制器时，根据输出电压在导通控制引脚提供导通时刻控制信号，以及当控制器被配置为从控制器时，在导通控制引脚接收主控制器提供的导通时刻控制信号。
在步骤S12，根据导通时刻控制信号在多个开关控制引脚产生多个开关控制信号，以控制多个开关电路依次导通。
在一个实施例中，用于多相开关变换器的控制方法进一步包括：通过第一通讯总线耦接至其它控制器，在不同的控制器之间传输数据，以将主控制器的数据同步至从控制器，以及通过第二通讯总线耦接至系统控制器，接收系统控制命令，以控制多相开关变换器的电路参数。在一个实施例中，当控制器被配置为主控制器时，传输数据包括：通过第一通讯引脚提供总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，其中总电流数据用于反映流过多个开关电路的总电流，相电流数据用于反映流过至少一个开关电路的电流。在一个实施例中，当控制器被配置为从控制器时，传输数据包括：通过第一通讯总线接收主控制器提供的总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，以调节流过多个开关电路的总电流，其中总电流数据用于反映流过主控制器控制的多个开关电路的总电流，相电流数据用于反映流过主控制器控制的至少一个开关电路的电流。在一个实施例中，当控制器被配置为主控制器时，传输数据包括：通过第一通讯总线提供预设导通时长数据。在一个实施例中，当控制器被配置为从控制器时，传输数据包括：通过第一通讯总线接收主控制器提供的预设导通时长数据，以使从控制器控制的多个开关电路的初始导通时长等于主控制器控制的多个开关电路的初始导通时长。
在一个实施例中，用于多相开关变换器的控制方法进一步包括：通过多个电流采样引脚接收代表了流过多个开关电路的电流的多个电流采样信号，以及根据所述多个电流采样信号在总电流引脚输出代表了流过多个开关电路总电流的总电流采样信号，并将总电流引脚耦接至其它控制器的总电流引脚。当控制器被配置为主控制器时，进一步根据总电流引脚上的信号提供导通时刻控制信号。
要注意的是，在上述的流程图中各步骤的执行顺序不限于图8所示，两个连续的功能框可以同时被执行，或以相反的顺序执行。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (20)

1.一种供电系统，包括：
第一功率电路和第二功率电路，每个功率电路分别包括并联在一起以提供输出电压的多个开关电路；
第一控制器，包括第一反馈引脚、第一导通控制引脚、以及第一组多个开关控制引脚，第一反馈引脚接收代表了输出电压的电压反馈信号，第一控制器根据电压反馈信号在第一导通控制引脚提供导通时刻控制信号，并根据所述导通时刻控制信号在第一组多个开关控制引脚提供第一组多个开关控制信号，以控制第一功率电路中的多个开关电路依次导通；以及
第二控制器，包括第二导通控制引脚、以及第二组多个开关控制引脚，第二导通控制引脚耦接至第一导通控制引脚以接收第一控制器提供的导通时刻控制信号，第二控制器根据第一控制器提供的导通时刻控制信号在第二组多个开关控制引脚提供第二组多个开关控制信号，以控制第二功率电路中的多个开关电路依次导通。
2.如权利要求1所述的供电系统，其中：
第一控制器进一步包括第一通讯引脚，第一控制器通过第一通讯引脚提供总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，其中总电流数据用于反映流过第一功率电路的总电流，相电流数据用于反映流过第一功率电路中至少一个开关电路的电流；以及
第二控制器进一步包括第二通讯引脚，第二通讯引脚通过第一通讯总线接收总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，第二控制器根据总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，调节流过第二功率电路的总电流。
3.如权利要求2所述的供电系统，其中：
第一控制器进一步通过第一通讯总线提供预设导通时长数据至第二控制器，以控制第二功率电路中多个开关电路的初始导通时长等于第一功率电路中多个开关电路的初始导通时长。
4.如权利要求2所述的供电系统，其中：
第一控制器进一步包括第三通讯引脚，第三通讯引脚通过第二通讯总线接收系统控制器发送的系统控制命令，以控制第一功率电路的电路参数；以及
第一控制器进一步通过第一通讯总线，根据系统控制命令发送数据至第二控制器，以控制第二功率电路的电路参数。
5.如权利要求1所述的供电系统，其中：
第一控制器进一步包括第一总电流引脚、及第一组多个电流采样引脚，第一组多个电流采样引脚接收第一组多个电流采样信号，第一控制器根据所述第一组多个电流采样信号产生代表了流过第一功率电路中多个开关电路总电流的第一总电流采样信号，其中第一组多个电流采样信号代表了流过第一功率电路中多个开关电路的电流；
第二控制器进一步包括第二总电流引脚、及第二组多个电流采样引脚，第二总电流引脚耦接至第一总电流引脚，第二组多个电流采样引脚接收第二组多个电流采样信号，第二控制器根据所述第二组多个电流采样信号在第二总电流引脚输出代表了流过第二功率电路中多个开关电路总电流的第二总电流采样信号，其中第二组多个电流采样信号代表了流过第二功率电路中多个开关电路的电流；以及
第一控制器进一步根据第一总电流采样信号以及第二总电流采样信号提供导通时刻控制信号。
6.如权利要求1所述的供电系统，其中当第一控制器接收的电压反馈信号小于一电压参考信号时，第一控制器控制第一功率电路中的至少一个开关电路导通，第二控制器控制第二功率电路中的至少一个开关电路导通。
7.一种用于多相开关变换器的控制器，所述多相开关变换器包括并联在一起以提供输出电压的多个开关电路，所述控制器包括：
导通控制引脚，当控制器被配置为主控制器时，导通控制引脚根据输出电压提供导通时刻控制信号，以及当控制器被配置为从控制器时，导通控制引脚接收主控制器提供的导通时刻控制信号；以及
多个开关控制引脚，控制器根据导通时刻控制信号在多个开关控制引脚提供多个开关控制信号，以控制多个开关电路依次导通。
8.如权利要求7所述的控制器，进一步包括：
第一通讯引脚，通过第一通讯总线耦接至其它控制器，以将主控制器的数据同步至从控制器；以及
第二通讯引脚，通过第二通讯总线耦接至系统控制器，以接收系统控制命令，控制多相开关变换器的电路参数。
9.如权利要求8所述的控制器，其中当控制器被配置为主控制器时，通过第一通讯引脚提供总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，其中总电流数据用于反映流过主控制器控制的多个开关电路的总电流，相电流数据用于反映流过主控制器控制的至少一个开关电路的电流。
10.如权利要求8所述的控制器，其中当控制器被配置为从控制器时，通过第一通讯总线接收总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，以调节流过第二功率电路的总电流，其中总电流数据用于反映流过主控制器控制的多个开关电路的总电流，相电流数据用于反映流过主控制器控制的至少一个开关电路的电流。
11.如权利要求8所述的控制器，其中：
当控制器被配置为主控制器时，通过第一通讯总线提供预设导通时长数据；以及
当控制器被配置为从控制器时，通过第一通讯总线接收主控制器提供的预设导通时长数据，以使从控制器控制的多个开关电路的初始导通时长等于主控制器控制的多个开关电路的初始导通时长。
12.如权利要求7所述的控制器，进一步包括：
多个电流采样引脚，接收代表了流过多个开关电路的电流的多个电流采样信号；以及
总电流引脚，耦接至其它控制器的总电流引脚，其中当控制器被配置为从控制器时，控制器根据所述多个电流采样信号产生在总电流引脚输出代表了流过多个开关电路总电流的总电流采样信号。
13.如权利要求7所述的控制器，进一步包括：
第一通讯引脚，通过第一通讯总线耦接至其它控制器的第一通讯引脚；其中
当控制器被配置为主控制器时，主控制器通过第一通讯总线提供总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，其中总电流数据用于反映流过主控制器控制的多个开关电路的总电流，相电流数据用于反映流过主控制器控制的至少一个开关电路的电流；以及
当控制器被配置为从控制器时，从控制器通过第一通讯总线接收主控制器提供的总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，以调节流过多个开关电路的总电流。
14.如权利要求13所述的控制器，进一步包括：
均流单元，根据代表了流过多个开关电路的电流的多个电流采样信号和电流参考信号之间的差值，分别调节多个开关电路的导通时长，所述电流参考信号根据总电流数据、或相电流数据得到。
15.一种多相开关变换器的控制方法，所述多相开关变换器包括控制器及并联在一起以提供输出电压的多个开关电路，所述控制方法包括：
通过导通控制引脚提供或接收导通时刻控制信号，当控制器被配置为主控制器时，根据输出电压在导通控制引脚提供导通时刻控制信号，以及当控制器被配置为从控制器时，在导通控制引脚接收主控制器提供的导通时刻控制信号；以及
根据导通时刻控制信号在控制器的多个开关控制引脚产生多个开关控制信号，以控制多个开关电路依次导通。
16.如权利要求15所述的控制方法，进一步包括：
通过第一通讯总线耦接至其它控制器，以将主控制器的数据同步至从控制器；以及
通过第二通讯总线耦接至系统控制器，以接收系统控制命令，控制多相开关变换器的电路参数。
17.如权利要求16所述的控制方法，其中当控制器被配置为主控制器时，通过第一通讯引脚提供总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，其中总电流数据用于反映流过主控制器控制的多个开关电路的总电流，相电流数据用于反映流过主控制器控制的至少一个开关电路的电流。
18.如权利要求16所述的控制方法，其中当控制器被配置为从控制器时，通过第一通讯总线接收主控制器提供的总电流数据、相电流数据、或总电流数据和相电流数据中的一个，以调节流过多个开关电路的总电流，其中总电流数据用于反映流过主控制器控制的多个开关电路的总电流，相电流数据用于反映流过主控制器控制的至少一个开关电路的电流。
19.如权利要求16所述的控制方法，其中：
当控制器被配置为主控制器时，通过第一通讯总线提供预设导通时长数据；以及
当控制器被配置为从控制器时，通过第一通讯总线接收主控制器提供的预设导通时长数据，以使从控制器控制的多个开关电路的初始导通时长等于主控制器控制的多个开关电路的初始导通时长。
20.如权利要求15所述的控制方法，进一步包括：
通过多个电流采样引脚接收代表了流过多个开关电路的电流的多个电流采样信号；以及
将总电流引脚耦接至其它控制器的总电流引脚，当控制器被配置为从控制器时，根据所述多个电流采样信号在总电流引脚输出代表了流过多个开关电路总电流的总电流采样信号；其中
当控制器被配置为主控制器时，进一步根据总电流引脚上的信号提供导通时刻控制信号。
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