Dc-dc变换器的制造方法_2

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0可以分别地处理输入电力Vi以输出单个输出电压Vo。
[0053] 当使用单个DC-DC变换器来设计高电流DC-DC变换器时,在单个DC-DC变换器中 的装置的大小会增加,并且复杂度可能增加。然而,根据实施例,多个DC-DC变换器100彼此 并联,使得可以减少由DC-DC变换器100的每一个处理的电流的值。因此,可以获得高的功 率输出,同时防止在DC-DC变换器100中的装置的大小过大地增大,并且不引起电路复杂。
[0054] DC-DC变换器100可以通过预定过程从原始输入电力Vi获得输出电力Vo的期望 水平。为此,需要控制以获得期望的输出电力Vo。具体地说,即使在输入电压Vi和负载电 流改变的情况下,也需要控制来获得良好调整的输出电压Vo。
[0055] 控制DC-DC变换器100的方案被分类为电压模式控制方案和电流模式控制方案。
[0056] 〈电压模式控制方案〉
[0057] 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。
[0058] 首先,将参考图2和图3来描述电压模式控制方案,作为一个实例,将描述降压型 DC-DC变换器100。
[0059] 在降压型变换器中,输出电压Vo低于输入电压Vi。
[0060] 电压模式控制型DC-DC变换器100可以包括L-C (电感器-电容器)滤波器,该 L-C滤波器包括二极管D、电感器L和电容器C、负载电阻器R和开关装置SW。
[0061 ] 开关装置SW可以包括由控制单元200控制的晶体管,其中,开关装置SW的一端连 接到输入电源Vi的一端,并且开关装置SW的另一端连接到二极管D的阴极。电感器L的 一端可以连接到二极管的阴极,并且电感器L的另一端可以连接到电容器的一端。电容器 的另一端可以连接到二极管的阳极和输入电源Vi的另一端。负载电阻器R可以与电容器 C并联。
[0062] DC-DC变换器100的输出电压根据电压模式控制方案被反馈到控制单元200,使得 控制单元200可以产生PffM (脉宽调制)信号,用于控制DC-DC变换器100的开关装置SW。
[0063] 控制单元200可以包括误差放大器210、比较器220和开关驱动单元230。
[0064] 误差放大器210基于通过经由第一和第二电阻器Rl和R2将输出电压Vo分压而 获得的分压来放大DC-DC变换器100的输出电压Vo的误差,以便输出控制电压Vc。
[0065] 误差放大器210可以包括第一运算放大器OPl,其中,DC-DC变换器100的输出电 压Vo通过第一和第二电阻器Rl和R2被施加到第一运算放大器OPl的反相端,并且,参考 电压Vref被施加到第一运算放大器OPl的同相端。
[0066] 误差放大器210将从DC-DC变换器100通过第一和第二电阻器Rl和R2提供的输 出电压Vo与参考电压Vref作比较以输出误差来作为比较结果,并且放大该误差。然后,放 大的误差被输入到比较器220。
[0067] 比较器220基于来自误差放大器210的控制电压Vc来产生如图3中所示的方波 脉冲(PffM)。
[0068] 可以使用第二运算放大器0P2来实现比较器220,其中,来自误差放大器210的控 制电压Vc被施加到第二运算放大器0P2的同相端,并且向第二运算放大器0P2的反相端施 加斜坡信号。
[0069] 比较器220可以将该斜坡信号和来自误差放大器210的控制电压Vc相互比较,以 产生用于驱动DC-DC变换器100的方波脉冲。因此,控制单元200控制与DC-DC变换器100 的输出误差对应的脉宽,使得可以使DC-DC变换器100的输出电压Vo稳定。
[0070] 开关驱动单元230可以基于作为比较器220的输出信号的方波脉冲来驱动DC-DC 变换器100。即,控制在DC-DC变换器100中所包括的开关装置的接通和关断,使得可以恒 定地保持DC-DC变换器100的预设电压(期望的输出电压Vo)。
[0071 ] 参见图3,可以明白在PffM信号的占空比和控制电压Vc和斜坡信号之间的关系。 当斜坡信号的电平等于或小于控制电压Vc的电平时,输出高的PffM信号。当斜坡信号的 电平大于控制电压Vc的电平时,输出低的PffM信号。在该情况下,当控制斜坡信号的频率 时,PWM信号的接通时间和关断时间可以改变。因此,可以通过控制斜坡信号的频率来确定 DC-DC变换器100的开关频率。
[0072] 〈电流模式控制方案〉
[0073] 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。
[0074] 电流模式控制方案是以预定频率的时钟来接通开关并且当开关电流或电感器电 流达到设定值时关断开关的控制方法。
[0075] 参见图4和图5,电流模式控制型DC-DC变换器100可以包括L-C(电感器-电容 器)滤波器,该L-C滤波器包括二极管D、电感器L和电容器C、负载电阻器R和开关装置 Sffo
[0076] DC-DC变换器100的输出电压根据电流模式控制方案被反馈到控制单元200,使得 控制单元200可以产生用于控制DC-DC变换器100的开关装置SW的PffM (脉宽调制)信号。
[0077] 控制单元200可以包括误差放大器210、比较器220和RS锁存器。
[0078] 当查看操作时,通过恒频时钟来设置RS锁存器。当通过该设置来接通开关时,开 关电流isw开始增大。同时,比较器220将开关电流isw的峰值与误差放大器210的输出 ic作比较。因此,当开关电流isw达到设定值时,RS锁存器被复位,使得Q被阻挡。因此, 确定占空比D,并且重复上述操作,使得可以获得具有期望的电平的恒定输出电压Vo。开关 电流isw可以是流过开关装置SW、电感器L、二极管D和输出电阻器R的电流之一。
[0079] 同时,在电流模式控制方案中,当占空比等于或大于50%时,可以另外执行斜坡补 偿以防止谐波出现。
[0080] 〈驱动包括相位调制单元的多个DC-DC变换器的方案〉
[0081] 图6是图示驱动多个DC-DC变换器的方案的框图,其中每一个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(多个DC-DC变换器的每一个)感测的 感测电流的波形图。
[0082] 在该图中,块A、B、C和D可以分别表示四个DC-DC变换器。
[0083] 将参考图6来描述根据上述的电流模式控制方案驱动多个DC-DC变换器100的方 法。
[0084] DC-DC变换器100的单个输出电压Vo可以被施加到相位调制单元300。作为DC-DC 变换器100的输出电压的输出电压Vo可以是通过控制单元200的分压器获得的分压VcL
[0085] 相位调制单元300可以通过相移来输出具有90度相差的输出。
[0086] 可以在块A、B、C和D的单元中分别地感测DC-DC变换器100的感测电流,并且,可 以在块A、B、C和D的单元中将感测电流相移,以减少纹波。因此,当具有互不相同的相位的 输出彼此叠加从而彼此互补时,相比于单个DC-DC变换器可以减少纹波,使得可以改善电 磁波性质。
[0087] 同时,在附图中描述了四个DC-DC变换器100和对应的四个相位调制单元300,但 是实施例不限于此,并且可以包括三个DC-DC变换器100和三个相位调制单元300。在该情 况下,相位调制单元300可以分别具有执行相移0、120和240度的功能。
[0088] 〈使用三角波的电流模式控制型DC-DC变换器〉
[0089] 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。
[0090] 参考图8来描述根据第一实施例的通过使用三角波来控制电流模式控制型DC-DC 变换器100的方法。
[0091 ] 根据第一实施例的DC-DC变换器100可以包括被并行地驱动以便获得高功率的多 个DC-DC变换器100,并且,在图8中描述了 DC-DC变换器100中的一个。
[0092] 第一实施例可以包括DC-DC变换器100、控制单元200和三角波产生单元400。
[0093] 控制单元200可以包括误差放大器210、比较器220和RS锁存器。
[0094] 查看操作,通过恒频时钟来设置RS锁存器。可以与该设置同步地产生脉冲信号。
[0095] 比较器220将三角波的峰值与误差放大器210的输出ic作比较。因此,当三角波 达到设定值ic时,RS锁存器被被重设,使得Q被阻挡。因此,确定占空比D,并且重复上述 操作,使得可以获得具有期望的电平的恒定输出电压Vo。
[0096] 第一实施例是使用感测信号和三角波的方案,该三角波等同于感测电流并且是从 外部三角波产生单元400人为地施加的。即,第一实施例是在电流模式控制方案中使用三 角波的方案。
[0097] 根据这样的新思想的使用三角波的方案可以具有下面的效果。
[0098] 在电流模式控制方案中,需要IV的电压来感测电流,并且如果在62. 5A的流入路 径上感测到电流,则根据欧姆定律,需要16毫欧的感测电阻器。在该情况下,在感测电阻器 处损失的功率被表达为P = I?# XVffiw= 62. 5 [W]。因此,感测电阻器消耗很大的功率。然 而,根据第一实施例,因为通过使用等同的三角波来控制DC-DC变换器100而没有对于电流 的感测,所以可以减少功率损耗。
[0099] 〈根据第一实施例的三角波产生单元〉
[0100] 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。
[0101] 将参考图9和图10来描述三角波产生单元。
[0102] 三角波产生单元400可以包括:恒流源410 ;三角波控制单元420,用于输出脉冲 信号;反相器430,用于将脉冲信号反相以输出反相的脉冲信号;第一电容器C1,其使用恒 流源410的电流来充电;以及,第一开关装置SW1,其根据该脉冲信号来控制以控制第一电 容器Cl的充电或放电。
[0103] 当在第一电容器Cl两端之间的电压达到从误差放大器210输出的控制信号的电 平时,脉冲信号的电平从高电平过渡到低电平。因此,通过具有低电平的脉冲信号来接通第 一开关装置SWl,使得可以将第一电容器Cl放电。
[0104] 详细查看操作关系,当恒流(irapa"tOT)流入第一电容器Cl内时,在第一电容器Cl 的两端之间的电压可以以恒定的梯度增大。详细而言,在电容器的电压和电流之间的关系

被表达为卩 -因此,电容器的两端的电压被表达为 如果 丨. Q 〇 恒流源410的电流具有恒定值K,则在电容器的两端处的电压可以被表达为υ _ = Kt [V],使得可以获得三角波。
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