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TWI890474B - 多相電源電路及其控制電路和控制方法 - Google Patents

多相電源電路及其控制電路和控制方法

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TWI890474B
TWI890474B TW113121277A TW113121277A TWI890474B TW I890474 B TWI890474 B TW I890474B TW 113121277 A TW113121277 A TW 113121277A TW 113121277 A TW113121277 A TW 113121277A TW I890474 B TWI890474 B TW I890474B
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張方禹
陳銘
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美商茂力科技股份有限公司
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Abstract

本揭露提供一種用於多相電源電路的控制電路。多相電源電路包括多個變壓器。變壓器的次級線圈和補償電感串聯連接。控制電路包括控制器、平均電流感測電路以及感測校正電路。控制器根據多相電源電路的輸出電壓以及控制器的第一電流感測端和第二電流感測端之間的訊號在切換控制端提供多個脈衝寬度調變訊號，以分別控制多相電源電路的多個切換式電路。平均電流感測電路連接至每一變壓器的初級線圈，以感測流過切換式電路的平均電流。感測校正電路因應於多相電源電路的輸出電流的暫態變化，將從補償電感獲取的資訊注入第二電流感測端。

Description

多相電源電路及其控制電路和控制方法
本揭露是關於一種電子電路，更具體地說，尤其是關於一種多相電源電路、及其控制電路和控制方法。
傳導電感式穩壓器(Trans-inductor Voltage Regulator，TLVR)是一種使用變壓器初級線圈作為輸出電感的穩壓器。在多相傳導電感式穩壓器中，所有相對應的變壓器的次級線圈串聯耦接至參考接地。由於這些次級線圈的串聯耦接，負載電流的變化對每一相電路都能產生影響，從而多相傳導電感式穩壓器與其他穩壓器拓撲相比，可以實現更快的暫態響應。
傳導電感式穩壓器可以採用恆定導通時間(constant on-time，COT)的電流模式控制，以產生並穩定輸出電壓。電流模式控制使用感測電流來代表流過輸出電 感的電流，作為恆定導通時間電流控制迴路的一部分。多相傳導電感式穩壓器可以採用每一相的感測電流，或所有相的平均感測電流。可以通過使用感測電阻、使用輸出電感的直流電阻(DCR)、或通過其他方式來感測流過輸出電感的電流，從而得到感測電流。
根據本揭露的一實施例，提出了一種用於多相電源電路的控制電路。多相電源電路包括多個變壓器以及補償電感。補償電感與變壓器的多個次級線圈串聯耦接控制電路包括控制器、平均電流感測電路以及感測校正電路。控制器包括第一電流感測端、第二電流感測端以及多個切換控制端。控制器用以根據多相電源電路的輸出電壓以及第一電流感測端和第二電流感測端之間的訊號在切換控制端提供多個脈衝寬度調變訊號，以分別控制多相電源電路的多個切換式電路。平均電流感測電路用以連接至變壓器中每一者的初級線圈，以感測流過切換式電路的平均電流。平均電流感測電路包括平均感測電容，平均感測電容的第一端連接至第一電流感測端，平均感測電容的第二端連接至第二電流感測端。感測校正電路用以連接至補償電感。感測校正電路包括校正電容，校正電容的第一端用以連接至補償電感的第一端，校正電容的第二端連接至第二電流感測端，感測校正電路用以因應於多相電源電路的輸出電流的暫態變化，將從補償電感獲取的資訊注入第二 電流感測端。
根據本揭露的另一實施例，提出了一種多相電源電路，包括輸入端、輸出端、多個變壓器、多個切換式電路以及控制電路。輸入端用以接收輸入電壓。輸出端用以提供輸出電壓。變壓器的多個次級線圈與補償電感串聯耦接。切換式電路並聯在多相電源電路的輸入端和輸出端之間，切換式電路中的每一者通過相應的變壓器的初級線圈耦接至多相電源電路的輸出端。控制電路用以分別感測流過切換式電路的平均電流以及流過補償電感的電流，並提供多個脈衝寬度調變訊號以控制切換式電路。控制電路更用以基於流過補償電感的電流對流過切換式電路的平均電流的感測結果進行校正，並基於輸出電壓及平均電流的校正後的感測結果，提供脈衝寬度調變訊號。
根據本揭露的又另一實施例，提出了一種多相電源電路的控制方法。多相電源電路包括多個變壓器以及補償電感。補償電感與變壓器的多個次級線圈串聯耦接。控制方法包括：由平均電流感測電路感測流過多相電源電路的多個切換式電路的平均電流；感測校正電路因應於多相電源電路的輸出電流的暫態變化，根據流過補償電感的電流，對平均電流感測電路的感測結果進行校正；根據平均電流感測電路的校正後的感測結果產生總電流感測訊號；以及根據多相電源電路的輸出電壓以及總電流感測訊號產生多個脈衝寬度調變訊號，以控制多相電源電路的切換式電路。
100:功率級電路
200:多相電源電路
201,201A,201B,201C:控制電路
22:平均電流感測電路
23,23A,23B:感測校正電路
300,300A,300B:控制器
P1,P2,Pn:切換控制端
VOSP,VOSN:電壓感測端
CSAN,CSAP:電流感測端
PWM,PWM1,PWM2,PWMn:脈衝寬度調變訊號
VLc:端
Vsw1,Vsw2,Vswn:切換節點端
Vo_p1,Vo_p2,Vo_pn:輸出電壓端
VIN:輸入電壓
VOUT:輸出電壓
Io:輸出電流
Co:輸出電容
GND:參考接地
SW1,SW2,SWn:切換節點
M1:高側開關
M2:低側開關
121,122,12n:初級線圈
Lo:輸出電感
120,120-1,120-2,120-n:切換式電路
131,132,13n:次級線圈
141:補償電壓端
142:參考端
T1,T2,Tn:變壓器
Lc:補償電感
103:傳導電感迴路
24,25:電阻網路
24-1,24-2,24-n,25-1,25-2,25-n:電阻
C1:平均感測電容
C2:校正電容
R2,R3,R4,R5:電阻
311,312,321,322,411,412:端
31:切換控制電路
32:感測處理電路
33:感測處理電路
Is_total:總電流感測訊號
Vfb:電壓回饋訊號
C3:校正電容
500:電流感測電路
C5:電容
R21,R20-n,R20-2,R20-1,R11,R10-n,R10-2,R10-1:電阻
611,612,711,712:曲線
Is_total’:總電流感測訊號
800:多相電源電路
CS1,CS2,CSn:相電流感測端
26-1,26-2,26-n:相電流感測電路
Is_ph1,Is_ph2,Is_phn:相電流感測訊號
900:電路結構示意圖
23_1,23_2,23_n:子校正電路
DCR,R41_1,R41_2,R41_n,R42_1,R42_2,R42_n,R3_1,R3_2,R3_n,R4_1,R4_2,R4_n:電阻
C41_1,C41_2,C41_n:電容
C3_1,C3_2,C3_n:校正電容
1100,1200:控制方法
S11,S12,S13,S14,S21,S22,S23,S24,S25,S26:步驟
為了更好的理解本揭露之實施例，將根據以下附圖對本揭露進行詳細描述。其中相同的元件具有相同的附圖標誌。以下附圖僅用於說明，因此可能僅繪示裝置的一部份，並且不一定按實際比例繪製。
[圖1]繪示根據本揭露實施例的用於多相電源電路的功率級電路的電路結構示意圖。
[圖2]繪示根據本揭露實施例的多相電源電路的電路結構示意圖。
[圖3]繪示根據本揭露實施例的控制電路的電路示意圖。
[圖4]繪示根據本揭露實施例的控制電路的電路示意圖。
[圖5]繪示電流感測電路的電路示意圖。
[圖6]繪示根據圖5所示的電流感測電路得到的總電流感測訊號所代表的電流和輸出電流的波形圖。
[圖7]繪示根據本揭露實施例的圖2所示的多相電源電路得到的總電流感測訊號所代表的電流和輸出電流的波形圖。
[圖8]繪示根據本揭露實施例的多相電源電路的電路結構示意圖。
[圖9]繪示根據本揭露實施例的多個相電流感測電路的電路結構示意圖。
[圖10]繪示根據本揭露實施例的控制器的電路結構示意圖。
[圖11]繪示根據本揭露實施例的多相電源電路的控制方法。
[圖12]繪示根據本揭露實施例的多相電源電路的控制方法。
下面將詳細描述本揭露的具體實施例，應當注意，這裡描述的實施例只用於舉例說明，並不用於限制本揭露。在以下描述中，為了提供對本揭露的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對於本領域具有通常知識者顯而易見的是：不必採用這些特定細節來實行本揭露。在其他實例中，為了避免混淆本揭露，未具體描述已知的電路、材料或方法。
在整個說明書中，對「一個實施例」、「實施例」、「一個示例」或「示例」的提及意味著：結合該實施例或示例描述的特定特徵、結構或特性被包含在本揭露至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語「在一個實施例中」、「在實施例中」、「一個示例」或「示例」不一定都指同一實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特定的特徵、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域具有通常知識者應當理解，在此提供的附圖都是為了說明 的目的，並且附圖不一定是按比例繪製的。應當理解，當稱元件「耦接到」或「連接到」另一元件時，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當稱元件「直接耦接到」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這裡使用的術語「及/或」包括一個或多個相關列出的項目的任何和所有組合。
圖1繪示根據本揭露實施例的用於多相電源電路的功率級電路100的電路結構示意圖。功率級電路100包括傳導電感式穩壓器，即如圖1所示的接收輸入電壓VIN的輸入端、提供輸出電壓VOUT的輸出端、多個變壓器T1~Tn，多個並聯在輸入電壓VIN和輸出電壓VOUT之間的切換式電路120(即：120-1~120-n)，以及補償電感Lc。其中n為大於1的正整數。功率級電路100為負載(未示出)提供輸出電壓VOUT和輸出電流Io。每個切換式電路120產生功率級電路100的其中一相。在圖1所示的實施例中，切換式電路120-1產生功率級電路100的第一相，切換式電路120-2產生功率級電路100的第二相，依此類推，切換式電路120-n產生功率級電路100的第n相。每個切換式電路120包括至少一個開關，由對應的脈衝寬度調變訊號PWM控制，例如脈衝寬度調變訊號PWM1控制切換式電路120-1中開關的導通及關斷，脈衝寬度調變訊號PWM2控制切換式電路120-2中開關的導通及關斷，以及脈衝寬度調變訊號PWMn控制切換式電路120-n中開關的導通及關斷。
在圖1所示的實施例中，每個切換式電路120包括高側開關M1和低側開關M2。高側開關M1的第一端連接至輸入電壓VIN，高側開關M1的第二端連接至低側開關M2的第一端形成切換節點，低側開關M2的第二端連接至參考接地GND。例如，切換式電路120-1中高側開關M1的第二端連接至低側開關M2的第一端形成切換節點SW1，切換式電路120-2中高側開關M1的第二端連接至低側開關M2的第一端形成切換節點SW2，切換式電路120-n中高側開關M1的第二端連接至低側開關M2的第一端形成切換節點SWn。高側開關M1和低側開關M2的控制端連接至相應的脈衝寬度調變訊號PWM。例如，切換式電路120-1的高側開關M1和低側開關M2在脈衝寬度調變訊號PWM1的控制下導通及關斷，切換式電路120-2的高側開關M1和低側開關M2在脈衝寬度調變訊號PWM2的控制下導通及關斷，以及切換式電路120-n的高側開關M1和低側開關M2在脈衝寬度調變訊號PWMn的控制下導通及關斷。每個開關M1和M2例如可以包括金屬氧化物半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、雙極性接面型電晶體(Bipolar Junction Transistor，BJT)、或其它類型的電晶體。
圖1所示的實施例中，每個變壓器包括由鐵芯隔開的第一線圈和第二線圈，也可稱為初級線圈和次級線圈。每個變壓器的初級線圈和次級線圈之間的匝數比例如可以是1：1。每個切換式電路120以相應的變壓器的初 級線圈作為輸出電感Lo，耦接至輸出電壓VOUT。每個變壓器的初級線圈包括連接至相應的切換節點的切換節點端，和連接至輸出電壓VOUT的輸出電壓端。例如，變壓器T1的初級線圈121的切換節點端Vsw1連接至切換節點SW1，變壓器T1的初級線圈121的輸出電壓端Vo_p1連接至輸出電壓VOUT。變壓器T2的初級線圈122的切換節點端Vsw2連接至切換節點SW2，變壓器T2的初級線圈121的輸出電壓端Vo_p2連接至輸出電壓VOUT。變壓器Tn的初級線圈12n的切換節點端Vswn連接至切換節點SWn，變壓器Tn的初級線圈12n的輸出電壓端Vo_pn連接至輸出電壓VOUT。變壓器T1~Tn的次級線圈131~13n與補償電感Lc串聯連接，形成傳導電感迴路103，傳導電感迴路103連接至輸出電壓VOUT。如圖1所示，補償電感Lc包括補償電壓端141(即VLc端)和參考端142，其補償電壓端141連接至變壓器T1的次級線圈131，其參考端142連接至變壓器Tn的次級線圈13n以及輸出電壓VOUT。在圖1所示的實施例中，以每個變壓器包括一個初級線圈和一個次級線圈為例進行說明，本領域具有通常知識者可以理解，本揭露實施例中的變壓器也可以包括多個初級線圈、及/或多個次級線圈。
圖2繪示根據本揭露實施例的多相電源電路200的電路結構示意圖。多相電源電路200包括接收輸入電壓VIN的輸入端、提供輸出電壓VOUT的輸出端、功率級電路100、以及由控制器300、平均電流感測電路22、和感 測校正電路23組成的控制電路201。輸出電容Co耦接在多相電源電路200的輸出端和參考接地GND之間。在一個實施例中，功率級電路100的具體結構如圖1所示。控制器300包括電流感測端CSAN、電流感測端CSAP、以及多個切換控制端P1~Pn。控制器300根據輸出電壓VOUT、以及電流感測端CSAN和電流感測端CSAP之間的訊號在多個切換控制端P1~Pn提供多個脈衝寬度調變訊號PWM1~PWMn，以控制功率級電路100中的多個切換式電路。在一個實施例中，控制器300進一步包括分別連接至輸出電容Co兩端的電壓感測端VOSP和電壓感測端VOSN，以感測輸出電壓VOUT。本領域具有通常知識者可以理解，多相電源電路200也可以包括其它合適的電壓感測電路，例如電阻分壓電路，以感測輸出電壓VOUT。
平均電流感測電路22連接至功率級電路100中每個變壓器的初級線圈的兩端，以通過感測流過多個切換式電路的平均電流，從而進一步得到流過多個切換式電路的總電流。例如，平均電流感測電路22連接至初級線圈121的兩端Vsw1、Vo_p1，初級線圈122的兩端Vsw2、Vo_p2，……以及初級線圈12n的兩端Vswn、Vo_pn，並連接至控制器300的電流感測端CSAN和電流感測端CSAP，以提供代表了流過多個切換式電路的平均電流的資訊。感測校正電路23連接至補償電感Lc以感測流過補償電感Lc的電流，並連接至控制器300的電流感測端CSAP，以將從補償電感Lc獲取的資訊注入電流感測端CSAP，從而對平均 電流感測電路22的感測結果進行校正。在一個實施例中，感測校正電路23因應於輸出電流Io的暫態變化，對平均電流感測電路22的感測結果進行校正，其中在輸出電流Io穩定後，感測校正電路23不對平均電流感測電路22的感測結果進行校正。在圖2所示的實施例中，感測校正電路23連接至補償電感Lc的VLc端。在另一個實施例中，感測校正電路23也可以連接至補償電感Lc的兩端。
圖3繪示根據本揭露實施例的控制電路201A的電路示意圖。圖3所示的實施例中，控制電路201A包括平均電流感測電路22、感測校正電路23A、以及控制器300A。平均電流感測電路22至少包括連接在控制器300A的電流感測端CSAP和電流感測端CSAN之間的平均感測電容C1，感測校正電路23A至少包括連接在控制器300A的電流感測端CSAP和補償電感Lc之間的校正電容C2。輸出電流Io暫態變化時，由於功率級電路100的電路特性，流過補償電感Lc的電流快速增大，感測校正電路23A根據流過補償電感Lc的電流對平均電流感測電路22的感測結果進行校正，使得控制器300A通過電流感測端CSAP和電流感測端CSAN接收到的訊號可以即時且準確的反應輸出電流Io的變化。輸出電流Io穩定後，流過補償電感Lc的電流趨向於零安培，感測校正電路23A不對平均電流感測電路22的感測結果進行校正，從而保證了通過電流感測端CSAP和電流感測端CSAN接收到的訊號在輸出電流Io暫態和穩態下均能準確反應多個切換式電路的平均電流。
在圖3所示的實施例中，平均電流感測電路22進一步包括電阻網路24和電阻網路25。電阻網路24包括多個電阻24-1、24-2......24-n。電阻網路24中每個電阻的一端連接至平均感測電容C1的第一端311，另一端通過相應變壓器的初級線圈的輸出電壓端連接至輸出電壓VOUT。例如，每個電阻24-1~24-n的一端連接至平均感測電容C1的第一端311，電阻24-1的另一端連接至初級線圈121的輸出電壓端Vo_p1，電阻24-2的另一端連接至初級線圈122的輸出電壓端Vo_p2，以及電阻24-n的另一端連接至初級線圈12n的輸出電壓端Vo_pn。電阻網路25包括多個電阻25-1、25-2......25-n。電阻網路25中的每個電阻的一端連接至平均感測電容C1的第二端312，另一端通過相應變壓器的初級線圈的切換節點端連接至相應的切換節點。例如，每個電阻25-1~25-n的一端連接至平均感測電容C1的第二端312，電阻25-1的另一端連接至初級線圈121的切換節點端Vsw1，電阻25-2的另一端連接至初級線圈122的切換節點端Vsw2，以及電阻25-n的另一端連接至初級線圈12n的切換節點端Vswn。平均感測電容C1的第一端311連接至電流感測端CSAN，平均感測電容C1的第二端312連接至電流感測端CSAP。在圖3所示的實施例中，感測校正電路23A進一步包括電阻R2。電阻R2的一端連接至校正電容C2的第一端321，校正電容C2的第二端322連接至電流感測端CSAP。電阻R2的另一端連接至補償電感Lc的補償電壓端141。
控制器300A包括切換控制電路31、感測處理電路32、以及感測處理電路33。感測處理電路32根據電流感測端CSAP和電流感測端CSAN之間的訊號提供總電流感測訊號Is_total。感測處理電路33根據電壓感測端VOSP和電壓感測端VOSN之間的訊號提供電壓回饋訊號Vfb。在一個實施例中，感測處理電路32包括差動放大器，其正相輸入端連接至控制器300A的電流感測端CSAP，其反相輸入端連接至控制器300A的電流感測端CSAN，其輸出端根據電流感測端CSAP和電流感測端CSAN之間的訊號提供總電流感測訊號Is_total。在一個實施例中，感測處理電路33包括差動放大器，其正相輸入端連接至控制器300A的電壓感測端VOSP，其反相輸入端連接至控制器300A的電壓感測端VOSN，其輸出端根據電壓感測端VOSP和電壓感測端VOSN之間的訊號提供電壓回饋訊號Vfb。切換控制電路31根據總電流感測訊號Is_total、以及電壓回饋訊號Vfb，產生多個脈衝寬度調變訊號PWM1、PWM2......PWMn。
圖4繪示根據本揭露實施例的控制電路201B的電路示意圖。控制電路201B包括平均電流感測電路22、感測校正電路23B、以及控制器300A。感測校正電路23B包括校正電容C3和電阻R3。校正電容C3的第一端411連接至補償電感Lc的參考端142，校正電容C3的第二端412連接至電流感測端CSAP。在一個實施例中，平均感測電容C1的第二端312通過電阻R4耦接至電流感測端CSAP，校正電容C3的第二端412通過電阻R5連接至電流感測端CSAP，也 就是平均電流感測電路22和感測校正電路23B通過不同的電阻連接至電流感測端CSAP。在一個實施例中，電阻R4和電阻R5的電阻值遠遠大於電阻R3、電阻24-1~24-n、電阻25-1~25-n的電阻值。在一個實施例中，通過選擇合適的電阻R4和電阻R5的電阻值，可以設定感測校正電路23B對平均電流感測電路22的感測結果的校正強度。電阻R3的一端連接至校正電容C3的第二端412，電阻R3的另一端連接至補償電感Lc的補償電壓端141。
圖5繪示電流感測電路500的電路示意圖。和本揭露實施例圖3以及圖4不同的是，電流感測電路500使用電容C5感測流過多個切換式電路的平均電流以及流過補償電感Lc的電流。類似的，控制器300A根據電流感測電路500的感測結果(即電流感測端CSAP和電流感測端CSAN之間的訊號)提供總電流感測訊號Is_total’。圖5所示的實施例中，雖然在輸出電流Io暫態變化時，電流感測電路500可以通過電阻R11對感測結果進行補償，但在輸出電流Io穩定後，電流感測電路500會對感測結果過度補償或者說反向補償，從而導致了電流感測電路500的感測結果在輸出電流Io穩定後不準確。
圖6繪示根據圖5所示的電流感測電路500得到的總電流感測訊號Is_total’所代表的電流和輸出電流Io的波形圖。曲線611代表了輸出電流Io，曲線612代表了總電流感測訊號Is_total’。在t1時刻，輸出電流Io從10A迅速增大至100A。此時總電流感測訊號Is_total’所代表的電流 值跟隨輸出電流Io增大。然而隨著時間的推移，當輸出電流Io穩定在100A之後，總電流感測訊號Is_total’所代表的電流值逐漸偏離輸出電流Io，例如總電流感測訊號Is_total’所代表的電流值逐漸小於實際的輸出電流Io，直至穩定。
圖7繪示根據本揭露實施例的圖2所示的多相電源電路200得到的總電流感測訊號Is_total所代表的電流和輸出電流Io的波形圖。曲線711代表了輸出電流Io，曲線712代表了總電流感測訊號Is_total。在t2時刻，輸出電流Io從10A迅速增大至100A。此時總電流感測訊號Is_total所代表的電流值跟隨輸出電流Io增大。並且輸出電流Io穩定在100A之後，總電流感測訊號Is_total所代表的電流值依然跟隨輸出電流Io。
圖8繪示根據本揭露實施例的多相電源電路800的電路結構示意圖。多相電源電路800包括功率級電路100以及控制電路201C。控制電路201C包含控制器300B、平均電流感測電路22、感測校正電路23、以及多個相電流感測電路26-1、26-2......26-n。所述多個相電流感測電路26-1、26-2......26-n用於感測流過每個切換式電路的電流，也就是相電流。和圖2所示的實施例相比，控制器300B進一步包括相電流感測端CS1、CS2......CSn。每個相電流感測電路連接在相應的變壓器的初級線圈的兩端，並提供相電流感測訊號至控制器300B的相應的相電流感測端。例如，相電流感測電路26-1連接在初級線圈121的切 換節點端Vsw1和輸出電壓端Vo_p1，並提供相電流感測訊號Is_ph1至控制器300B的相電流感測端CS1，相電流感測電路26-2連接在初級線圈122的切換節點端Vsw2和輸出電壓端Vo_p2，並提供相電流感測訊號Is_ph2至控制器300B的相電流感測端CS2，相電流感測電路26-n連接在初級線圈12n的切換節點端Vswn和輸出電壓端Vo_pn，並提供相電流感測訊號Is_phn至控制器300B的相電流感測端CSn。在一個實施例中，感測校正電路23進一步連接至每個相電流感測電路，並因應於輸出電流Io的暫態變化，對每個相電流感測電路的感測結果進行校正。從而保證了每個相電流感測電路的感測結果在輸出電流Io暫態和穩態下均能準確反應流過相應的切換式電路的電流。
圖9繪示根據本揭露實施例的多個相電流感測電路的電路結構示意圖900。如圖9所示，相電流感測電路26-1例如包括電阻R41_1、電容C41_1、以及電阻R42_1。電阻R41_1的一端連接至初級線圈121的切換節點端Vsw1，電阻R41_1的另一端連接至電容C41_1的一端，電容C41_1的另一端連接至初級線圈121的輸出電壓端Vo_p1。電阻R42_1的一端連接至電阻R41_1和電容C41_1的共同端，電阻R42_1的另一端連接至控制器300B的相電流感測端CS1，以提供相電流感測訊號Is_ph1。在一個實施例中，感測校正電路23進一步包括子校正電路23_1，用於校正相電流感測電路26-1在輸出電流Io暫態變化時的感測結果。在一個實施例中，在輸出電流Io穩定後，子校正 電路23_1不對相電流感測電路26-1的感測結果進行校正。在圖9所示的實施例中，子校正電路23_1包括電阻R3_1、校正電容C3_1、以及電阻R4_1。電阻R3_1的一端連接至補償電感Lc的補償電壓端141，電阻R3_1的另一端連接至校正電容C3_1的一端，校正電容C3_1的另一端連接至參考端142。電阻R4_1的一端連接至電阻R3_1和校正電容C3_1的共同端，電阻R4_1的另一端連接至相電流感測端CS1。相電流感測電路26-2~26-n的電路結構與相電流感測電路26-1類似，為求說明書敘述簡潔，此處不再重覆。
圖10繪示根據本揭露實施例的控制器300B的電路結構示意圖。控制器300B包括切換控制電路31、感測處理電路32、以及感測處理電路33。在圖10所示的實施例中，切換控制電路31根據總電流感測訊號Is_total、相電流感測訊號Is_ph1、Is_ph2......Is_phn、以及電壓回饋訊號Vfb，產生多個脈衝寬度調變訊號PWM1、PWM2......PWMn。
圖11繪示根據本揭露實施例的多相電源電路的控制方法1100。多相電源電路包括多個變壓器和多個切換式電路。每個變壓器包括初級線圈和次級線圈，多個變壓器的次級線圈和一補償電感串聯連接。每個切換式電路通過相應的變壓器的初級線圈耦接至多相電源電路的輸出電壓。初級線圈包括連接至輸出電壓的輸出電壓端和連接至相應的切換式電路的切換節點端。控制方法1100包括步驟S11~S14。
在步驟S11，由平均電流感測電路感測流過多相電源電路的多個切換式電路的平均電流。在步驟S12，感測校正電路因應於多相電源電路的輸出電流的暫態變化，根據流過補償電感的電流，對平均電流感測電路的感測結果進行校正，以及在輸出電流穩定後，不對平均電流感測電路的感測結果進行校正。在步驟S13，根據平均電流感測電路的校正後的感測結果產生總電流感測訊號。在步驟S14，根據輸出電壓以及總電流感測訊號產生多個脈衝寬度調變訊號，以控制多相電源電路的多個切換式電路。
在一個實施例中，平均電流感測電路至少包括平均感測電容，平均電流感測電路在平均感測電容的兩端提供感測結果。在一個實施例中，感測校正電路至少包括校正電容。感測校正電路通過校正電容對平均電流感測電路的感測結果進行校正。
圖12繪示根據本揭露實施例的多相電源電路的控制方法1200。控制方法1200包括步驟S21~S26。在步驟S21，通過平均電流感測電路感測流過多相電源電路的多個切換式電路的平均電流。在步驟S22，因應於多相電源電路的輸出電流的暫態變化，根據流過補償電感的電流，通過感測校正電路對平均電流感測電路的感測結果進行校正，以及在多相電源電路的輸出電流穩定後，不對平均電流感測電路的感測結果進行校正。在步驟S23，根據校正後的平均電流感測電路的感測結果產生總電流感測訊 號。在步驟S24，將多個相電流感測電路分別連接至多個變壓器的初級線圈的兩端，以感測流過每個切換式電路的電流。在步驟S25，因應於多相電源電路的輸出電流的暫態變化，根據流過補償電感的電流，通過感測校正電路分別對多個相電流感測電路的感測結果進行校正，得到多個相電流感測訊號，以及在多相電源電路的輸出電流穩定後，感測校正電路不對相電流感測電路的感測結果進行校正。在步驟S26，根據輸出電壓、多個相電流感測訊號、以及總電流感測訊號產生多個脈衝寬度調變訊號，以控制多相電源電路的多個切換式電路。
要注意的是，在上述的流程圖中各步驟的執行順序不限於圖11~12所示，兩個連續的步驟可以同時被執行，或以相反的順序執行。
雖然已參照幾個典型實施例描述了本揭露，但應當理解，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本揭露能夠以多種形式具體實施而不脫離本揭露的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在隨附申請專利範圍所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入申請專利範圍或其等效範圍內的全部變型都應為隨附申請專利範圍所涵蓋。
100:功率級電路
200:多相電源電路
201:控制電路
22:平均電流感測電路
23:感測校正電路
300:控制器
P1,P2,Pn:切換控制端
VOSP,VOSN:電壓感測端
CSAN,CSAP:電流感測端
PWM1,PWM2,PWMn:脈衝寬度調變訊號
VLc:端
Vsw1,Vsw2,Vswn:切換節點端
Vo_p1,Vo_p2,Vo_pn:輸出電壓端
VIN:輸入電壓
VOUT:輸出電壓
Io:輸出電流
Co:輸出電容
GND:參考接地

Claims (20)

  1. 一種用於一多相電源電路的控制電路，該多相電源電路包括多個變壓器以及一補償電感，該補償電感與該些變壓器的多個次級線圈串聯耦接，該控制電路包括： 一控制器，包括一第一電流感測端、一第二電流感測端以及多個切換控制端，其中該控制器用以根據該多相電源電路的一輸出電壓以及該第一電流感測端和該第二電流感測端之間的一訊號在該些切換控制端提供多個脈衝寬度調變訊號，以分別控制該多相電源電路的多個切換式電路； 一平均電流感測電路，用以連接至該些變壓器中每一者的一初級線圈，以感測流過該些切換式電路的一平均電流，其中該平均電流感測電路包括一平均感測電容，該平均感測電容的一第一端連接至該第一電流感測端，該平均感測電容的一第二端連接至該第二電流感測端；以及 一感測校正電路，用以連接至該補償電感，其中該感測校正電路包括一校正電容，該校正電容的一第一端用以連接至該補償電感的一第一端，該校正電容的一第二端連接至該第二電流感測端，該感測校正電路用以因應於該多相電源電路的一輸出電流的一暫態變化，將從該補償電感獲取的一資訊注入該第二電流感測端。
  2. 如請求項1所述的控制電路，其中該平均電流感測電路進一步包括： 多個第一電阻，其中該些第一電阻中每一者的一端連接至該平均感測電容的該第一端，該些第一電阻中每一者的另一端用以連接至該些變壓器中相應的一變壓器的該初級線圈的一第一端；以及 多個第二電阻，其中該些第二電阻中每一者的一端連接至該平均感測電容的該第二端，該些第二電阻中每一者的另一端連接至該些變壓器中相應的該變壓器的該初級線圈的一第二端。
  3. 如請求項1所述的控制電路，其中該感測校正電路進一步包括： 一第三電阻，其中該校正電容的該第一端用以通過該第三電阻連接至該補償電感的該第一端。
  4. 如請求項1所述的控制電路，其中該感測校正電路進一步包括： 一第四電阻，其中該第四電阻的一端用以連接至該補償電感的一第二端，該第四電阻的另一端連接至該校正電容的該第二端。
  5. 如請求項1所述的控制電路，其中該平均感測電容的該第二端通過一第五電阻連接至該第二電流感測端，該校正電容的該第二端通過一第六電阻連接至該第二電流感測端。
  6. 如請求項1所述的控制電路，進一步包括： 多個相電流感測電路，其中該些相電流感測電路中的每一者用以連接至該些變壓器中相應的一變壓器的該初級線圈，以提供多個相電流感測訊號至該控制器；其中 該感測校正電路進一步連接至該些相電流感測電路中的每一者，並用以因應於該多相電源電路的該輸出電流的該暫態變化，校正該些相電流感測訊號中的至少一者。
  7. 如請求項1所述的控制電路，其中該些切換式電路中的每一者包括一高側開關和一低側開關，該高側開關和該低側開關由對應的一脈衝寬度調變訊號控制，該高側開關的一第一端連接至該多相電源電路的該輸入端，該高側開關的一第二端連接至該低側開關的一第一端以形成一切換節點，該切換節點連接至相應的該初級線圈的一第二端； 其中該些變壓器中每一者的該初級線圈的一第一端連接至該輸出電壓，且該些變壓器中每一者的該初級線圈的該第二端連接至相應的該初級線圈的該切換節點。
  8. 一種多相電源電路，包括： 一輸入端，用以接收一輸入電壓； 一輸出端，用以提供一輸出電壓； 多個變壓器，其中該些變壓器的多個次級線圈與一補償電感串聯耦接； 多個切換式電路，該些切換式電路並聯在該多相電源電路的該輸入端和該輸出端之間，該些切換式電路中的每一者通過該些變壓器中相應的一變壓器的一初級線圈耦接至該多相電源電路的該輸出端；以及 一控制電路，用以分別感測流過該些切換式電路的一平均電流以及流過該補償電感的一電流，並提供多個脈衝寬度調變訊號以控制該些切換式電路； 其中該控制電路更用以基於流過該補償電感的該電流對流過該些切換式電路的該平均電流的一感測結果進行校正，並基於該輸出電壓及該平均電流的校正後的該感測結果，提供該些脈衝寬度調變訊號。
  9. 如請求項8所述的多相電源電路，其中該控制電路包括： 一控制器，包括一第一電流感測端、一第二電流感測端以及多個切換控制端，其中該控制器用以根據該多相電源電路的該輸出電壓以及該第一電流感測端和該第二電流感測端之間的一訊號在該些切換控制端提供該些脈衝寬度調變訊號； 一平均電流感測電路，連接至該些變壓器中每一者的該初級線圈，以感測流過該些切換式電路的一平均電流，其中該平均電流感測電路包括一平均感測電容，該平均感測電容的一第一端連接至該第一電流感測端，該平均感測電容的一第二端連接至該第二電流感測端；以及 一感測校正電路，連接至該補償電感，其中該感測校正電路包括一校正電容，該校正電容的一第一端連接至該補償電感的一第一端，該校正電容的一第二端連接至該第二電流感測端，該感測校正電路用以基於流過該補償電感的該電流對該平均電流感測電路提供的該感測結果進行校正。
  10. 如請求項9所述的多相電源電路，其中該平均電流感測電路進一步包括： 多個第一電阻，其中該些第一電阻中每一者的一端連接至該平均感測電容的該第一端，該些第一電阻中每一者的另一端通過該些變壓器中相應的該變壓器的該初級線圈的一端連接至該多相電源電路的該輸出電壓；以及 多個第二電阻，其中該些第二電阻中每一者的一端連接至該平均感測電容的該第二端，該些第二電阻中每一者的另一端通過該些變壓器中相應的該變壓器的該初級線圈的另一端連接至相應的一切換節點。
  11. 如請求項9所述的多相電源電路，其中該感測校正電路進一步包括： 一第三電阻，其中該校正電容的該第一端通過該第三電阻連接至該補償電感的該第一端。
  12. 如請求項9所述的多相電源電路，其中該感測校正電路進一步包括： 一第四電阻，其中該第四電阻的一端連接至該補償電感的該第二端，該第四電阻的另一端連接至該校正電容的該第二端。
  13. 如請求項9所述的多相電源電路，其中該平均感測電容的該第二端通過一第五電阻連接至該第二電流感測端，該校正電容的該第二端通過一第六電阻連接至該第二電流感測端。
  14. 如請求項8所述的多相電源電路，其中該控制電路更用以校正多個電流的多個感測結果，其中該些電流中的每一者流過該些切換式電路中的一者； 其中該控制電路更用以基於該些電流的校正後的該些感測結果，提供該些脈衝寬度調變訊號。
  15. 如請求項9所述的多相電源電路，其中該控制電路進一步包括： 多個相電流感測電路，其中該些相電流感測電路中的每一者連接至該些變壓器中相應的該變壓器的該初級線圈，以提供多個相電流感測訊號至該控制器； 其中該感測校正電路進一步連接至該些相電流感測電路中的每一者，以因應於該多相電源電路的一輸出電流的一暫態變化，校正該些相電流感測訊號中的至少一者。
  16. 如請求項8所述的多相電源電路，其中該些切換式電路中的每一者包括一高側開關和一低側開關，該高側開關的一第一端連接至該多相電源電路的該輸入端，該高側開關的一第二端連接至該低側開關的一第一端以形成一切換節點，該低側開關的一第二端耦接至一參考接地，該高側開關和該低側開關由該些脈衝寬度調變訊號中對應的一脈衝寬度調變訊號控制。
  17. 一種多相電源電路的控制方法，該多相電源電路包括多個變壓器以及一補償電感，該補償電感與該些變壓器的多個次級線圈串聯耦接，該控制方法包括： 由一平均電流感測電路感測流過該多相電源電路的多個切換式電路的一平均電流； 一感測校正電路因應於該多相電源電路的一輸出電流的一暫態變化，根據流過該補償電感的一電流，對該平均電流感測電路的一感測結果進行校正； 根據該平均電流感測電路的校正後的該感測結果產生一總電流感測訊號；以及 根據該多相電源電路的一輸出電壓以及該總電流感測訊號產生多個脈衝寬度調變訊號，以控制該多相電源電路的該些切換式電路。
  18. 如請求項17所述控制方法，進一步包括： 透過將多個相電流感測電路分別連接至該些變壓器的多個初級線圈，感測分別流過該些切換式電路的多個電流； 基於該些電流及流過該補償電感的該電流產生多個相電流感測訊號，其中因應於該多相電源電路的該輸出電流的該暫態變化，該些相電流感測訊號根據流過該補償電感的該電流進行校正；以及 進一步根據該些相電流感測訊號產生該些脈衝寬度調變訊號。
  19. 如請求項17所述控制方法，其中該感測校正電路包括一校正電容及一第一電阻，該感測校正電路根據流過該補償電感的該電流對該平均電流感測電路的該感測結果進行校正包括： 將該校正電容的一第一端通過該第一電阻連接至該補償電感；以及 將從該補償電感獲取的一資訊提供至該校正電容的一第二端，以校正該平均電流感測電路的該感測結果。
  20. 如請求項17所述控制方法，其中該感測校正電路包括一校正電容及一第二電阻，該感測校正電路根據流過該補償電感的該電流對該平均電流感測電路的該感測結果進行校正包括： 將該校正電容與該第二電阻串聯耦接於該補償電感的兩端之間；以及 將從該補償電感獲取的一資訊提供至該校正電容與該第二電阻的一共同節點，以校正該平均電流感測電路的該感測結果。
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