Dc-dc变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 实施例涉及DC-DC变换器。
【背景技术】
[0002] 在使用电力的领域中，需要将电压从低压升高到高压或将电压从高压降低为低 压。
[0003] 为此，对作为各种升压降压变换器之一的DC-DC变换器，进行了建模和分析的研 究。
[0004] DC-DC变换器可以被分类为绝缘型（insulation type)和非绝缘型 (non-insulation type)〇
[0005] 可以通过使用具有磁芯的变压器来绝缘该绝缘型变换器的输入和输出，使得可以 保证稳定性。可以通过调整匝数比来调整该绝缘型变换器的升压降压比率。
[0006] 降压变换器是DC-DC变换器中的一种类型，其包括正向变换器、半桥变换器和全 桥变换器。降升压型变换器包括反激变换器。
[0007] 具体地说，因为反激变换器即使仅使用一个开关装置也能操作，所以可以以低成 本来实现反激变换器。
[0008] 另外，当驱动DC-DC变换器时，使用负反馈控制单元来感测和控制DC-DC变换器的 输出信号的误差。可以在单个芯片上实施该DC-DC变换器和该负反馈控制单元，这被称作 开关模式供电单兀。
[0009] 近来，为了设计高电流DC-DC变换器，多个DC-DC变换器彼此连接，使得实现高电 流DC-DC变换器。然而，当控制高电流DC-DC变换器时，因为在变换器之间的部件偏差，电 流被集中到一个变换器中。
【发明内容】
[0010] 实施例提供了能够处理高电流的DC-DC变换器。
[0011] 实施例提供了 一种控制单元，用于控制能够处理高电流的DC-DC变换器。
[0012] 实施例提供了一种用于控制DC-DC变换器的控制单元，其能够在使用三角波的电 流模式控制方案中处理高电流。
[0013] 实施例提供了一种控制单元，用于在并行地驱动多个DC-DC变换器的同时控制在 各个DC-DC变换器的输出电流之间的平衡。
[0014] 根据一个实施例，提供了一种DC-DC变换器，其包括：η个变换器，所述η个变换器 彼此并联，并且被配置为根据被施加到第一开关装置的第一脉冲信号的占空比来调整输入 电压的电平以输出输出电压，其中，所述η是2或2以上的整数；以及，控制单元，所述控制 单元被配置为将从所述变换器感测的η个感测电流的平均值分别与所述η个感测电流作比 较，以调整所述第一脉冲信号的占空比。
[0015] 所述控制单元包括：电流感测单元，所述电流感测单元被配置为检测和放大所述 η个感测电流以输出η个第一输出电压；求均值单元，所述求均值单元被配置为对所述η个 第一输出电压求均值，以输出平均电压；电流平衡单元，所述电流平衡单元被配置为将所述 平均电压与所述η个第一输出电压作比较，以输出η个第二输出电压；以及，三角波产生单 元，所述三角波产生单元被配置为产生η个三角波，所述η个三角波具有根据所述η个第二 输出电压的每一个而调整的梯度。
[0016] 所述电流感测单元包括第一至第η电流感测子单元，并且，所述第一至第η电流感 测子单元的每一个检测所述η个感测电流中的一个并输出所述η个第一输出电压中的一 个。
[0017] 所述电流平衡单元包括第一至第η电流平衡子单元，并且，所述第一至第η电流平 衡子单元的每一个将所述平均电压与所述η个第一输出电压中的一个作比较，以输出所述 η个第二输出电压中的一个。
[0018] 所述三角波产生单元包括第一至第η三角波产生子单元，并且，所述第一至第η三 角波产生子单元的每一个输出所述η个三角波中的一个，所述η个三角波中的一个具有根 据所述η个第二输出电压中的一个的电平的梯度。
[0019] 所述控制单元进一步包括：误差放大器，所述误差放大器被配置为将所述η个变 换器的η个输出电压的每一个与参考电压作比较，并且放大所述η个输出电压的误差以输 出η个控制信号；以及，比较器，所述比较器被配置为将所述η个控制信号中的一个与所述 η个三角波中的一个作比较以控制所述η个变换器的每一个的第一开关中的一个。
[0020] 所述控制单元进一步包括η个恒流源，所述η个恒流源被配置为根据所述η个第 二输出电压的每一个来提供相互不同的电流。
[0021] 所述三角波产生单元包括：η个电容器，所述η个电容器使用从所述η个恒流源的 每一个输出的η个恒流的每一个来充电；η个第二开关装置，所述η个第二开关装置被配置 为控制所述η个电容器的每一个的充电或放电；以及，三角波控制单元，所述三角波控制单 元被配置为控制所述η个第二开关装置以接通或关断。
[0022] 所述三角波控制单元基于所述η个电容器的被充电电压中的一个和所述η个控制 信号中的一个来控制所述η个第二开关装置中的一个。
[0023] 所述三角波是在所述电容器的两端之间的电压。
[0024] 根据另一个实施例，提供了一种DC-DC变换器，所述DC-DC变换器包括：多个变 换器，所述多个变换器彼此并联，并且被配置为根据被施加到第一开关装置的第一脉冲信 号的占空比来调整输入电压的电平以输出输出电压；电流感测单元，所述电流感测单元被 配置为通过流过感测电阻器的所述变换器的输出电流来放大感测电压，以输出第一输出电 压；以及，电流平衡单元，所述电流平衡单元被配置为放大在所述第一输出电压的平均电压 与所述第一输出电压中的一个之间的差信号，以输出第二输出电压，其中，根据所述第二输 出电压的电平来控制所述第一脉冲信号的占空比。
[0025] 所述电流感测单元的每一个包括：第一放大器，所述第一放大器被配置为同相放 大所述感测电压；以及，第二放大器，所述第二放大器被配置为放大在所述第一放大器的输 出与所述感测信号之间的差信号。
[0026] 所述电流平衡单元的每一个包括第三放大器，所述第三放大器被配置为放大在所 述第二放大器的输出电压与所述平均电压之间的差信号。
[0027] 所述DC-DC变换器进一步包括恒流源，所述恒流源被配置为基于所述第三放大器 的输出电压来输出恒流。
[0028] 所述DC-DC变换器进一步包括三角波产生单元，所述三角波产生单元被配置为通 过从所述恒流源输出的电流来产生三角波。
[0029] 根据从所述三角波产生单元输出的所述三角波的梯度来控制所述第一脉冲信号 的占空比。
[0030] 所述三角波产生单元包括：电容器，所述电容器使用从所述恒流源输出的电流来 充电；第二开关装置，所述第二开关装置连接到所述电容器，并且被配置为将所述电容器连 接到接地以将所述电容器放电；以及，三角波控制单元，所述三角波控制单元被配置为控制 所述开关装置。
[0031] 所述三角波控制单元被配置为根据所述电容器的被充电电压来接通或关断所述 第二开关装置。
[0032] 所述DC-DC变换器进一步包括求均值单元，所述求均值单元被配置为产生所述平 均电压，并且其中，所述求均值单元包括缓冲器，所述缓冲器被配置为对所述第一输出电压 求均值以输出所述平均电压。
[0033] 根据又另一个实施例，提供了一种包括DC-DC变换器的能量存储系统的电源，所 述DC-DC变换器包括：η个变换器，所述η个变换器彼此并联并且被配置为根据被施加到第 一开关装置的第一脉冲信号的占空比来调整输入电压的电平以输出输出电压，其中，所述η 是2或2以上的整数；以及，控制单元，所述控制单元被配置为将η个感测电流的平均值分 别与所述η个感测电流作比较，以调整所述第一脉冲信号的占空比，其中，从所述变换器的 每一个来感测所述η个感测电流。
[0034] 实施例提供了一种能够处理高电流的DC-DC变换器以及用于控制DC-DC变换器的 控制单元。另外，实施例提供了一种用于控制能够处理高电流的DC-DC变换器的控制单元， 所述控制单元能够使用三角波在电流模式控制方案中控制所述DC-DC变换器。实施例提 供了一种控制单元，用于在并行地驱动多个DC-DC变换器的同时控制在各个DC-DC变换器 的输出电流之间的平衡，使得当感测到所述DC-DC变换器的输出电流时可以减少消耗的电 力。
【附图说明】
[0035] 图1是示出根据一个实施例的DC-DC变换器的电路图。
[0036] 图2是图示DC-DC变换器的电压模式控制方案的电路图，并且图3是图示图2的 控制信号的驱动波形的波形图。
[0037] 图4是图示DC-DC变换器的电流模式控制方案的电路图，并且图5是图示图4的 控制信号的驱动波形的波形图。
[0038] 图6是图示驱动多个DC-DC变换器的方案的框图，每一个DC-DC变换器包括相位 调制单元，并且图7是图示由图6的每一个块感测的感测电流的波形图。
[0039] 图8是示出根据第一实施例的DC-DC变换器和用于控制该DC-DC变换器的控制单 元的电路图。
[0040] 图9是示出根据第一实施例的三角波产生单元的电路图，并且图10是示出根据第 一实施例的三角波产生单元的驱动波形的波形图。
[0041] 图11是示出根据第一实施例的构成三角波产生单元的恒流源的电路图。
[0042] 图12至图14是图示当在电流不连续模式中控制实施例时的驱动波形的视图。
[0043] 图15是示出在电流不连续模式中的电感器电流iL的波形的波形图。
[0044] 图16和图17是图示在电流连续模式中引起的问题的视图。
[0045] 图18是示出根据第二实施例的DC-DC变换器的电流平衡控制单元的框图。
[0046] 图19是示出根据第二实施例的在并行驱动DC-DC变换器的情况下的电流平衡控 制单元的框图。
[0047] 图20是示出根据第二实施例的DC-DC变换器的电路平衡控制单元的电路图。
[0048] 图21是示出根据第二实施例的包括三角波控制单元的DC-DC变换器的电流平衡 控制单元的电路图。
【具体实施方式】
[0049] 以下，将参考附图描述根据一个实施例的多输出变换器。虽然已经参考其多个说 明性实施例而描述了实施例，但是应当明白，本领域内的技术人员可以设计落在本公开原 理的精神和范围内的多个其他修改和实施例。在附图中所示的设备的厚度和大小可能夸大 以利于方便或清楚。贯穿说明书，相同的附图标号表示相同的元件。
[0050] 图1是示出根据一个实施例的DC-DC变换器的电路图。
[0051] -个实施例可以包括多个DC-DC变换器100。
[0052] DC-DC变换器100可以基于控制信号来改变输入电力Vi的电平，以向输出端提供 输出电压Vo。多个DC-DC变换器100可以彼此并联在输入电力Vi的输入端和输出电力Vo 的输出端之间，并且可以被并行地驱动。单个输入电力Vi可以被分支以输入到多个DC-DC 变换器100,并且从DC-DC变换器100的每一个输出的电压Vo可以被输出到单个输出端。 艮口，DC-DC变换器10