电压转换电路、方法和多相并联电源系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明实施例涉及电子技术，尤其涉及一种电压转换电路、方法和多相并联电源 系统。
【背景技术】
[0002] DC-DC(Direct Current，简称DC)变换器是将输入直流电压转换为输出直流电 压的电路拓扑。根据系统升降压的特性，DC-DC变换器可以分为：升压型（BOOST)、降压型 (BUCK)以及升降压型（BUCK-BOOST)等主要几类。而一般小功率的DC-DC变换器采用降压 式（BUCK)和升压式（BOOST)的结构，与传统线性电源系统相比，BUCK式DC-DC变换器的转 换效率更高，更加节能，效率可达80%以上，在移动基站，消费类终端的各产品中都得到了 广泛的使用。
[0003] 在现有的较成熟的DC-DC变换器中，通常利用脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称 PWM)、脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation，简称 PFM)等调制方 式，使得DC-DC变换器应用到不同工作条件下都能保持稳定的性能。而DC-DC变换器PffM 调制方式又分为电压模式控制方式、电流模式控制方式以及迟滞模式控制方式。其中，电流 模式控制的DC-DC结构可固定频率，适合多相并联，但是结构复杂，抗噪声能力差，负载瞬 态响应差；电压模式控制的DC-DC也可固定频率，但不适合多相并联，内部补偿电路复杂且 较浪费面积；而迟滞模式控制的DC-DC电路结构简单，负载瞬态响应速度快，但是频率很难 固定。
[0004] 现今的商用电源系统中，特别是消费类终端，其对电源系统的转换效率和瞬态响 应能力的要求越来越高，电流模式控制的DC-DC变换器和电压模式控制的DC-DC变换器由 于结构限制，已经不能满足客户的要求，而迟滞模式控制的DC-DC变换器由于其工作频率 很难固定，不能满足对于频率较为敏感的负载要求。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供一种电压转换电路、方法和多相并联电源系统，以解决现有技 术中的迟滞模式DC-DC变换器的工作频率不固定的问题。
[0006] 第一方面，本发明实施例提供一种电压转换电路，用于将第一直流电压转换为第 二直流电压；包括：子电压转换电路和反馈回路；
[0007] 所述子电压转换电路包括功率晶体管、第一能量存储元件和第二能量存储元件， 用于通过控制所述功率晶体管的导通和截止，以控制所述第一能量存储元件和所述第二能 量存储元件接收和存储所述第一直流电压的能量，从而在所述第一能量存储元件与所述第 二能量存储元件的连接端输出所述第二直流电压；
[0008] 所述反馈回路包括采样及放大电路、反馈电路和比较电路；所述采样及放大电路 用于对所述第二直流电压进行采样，并将采样获取的采样信号输入所述比较电路；所述反 馈电路用于采样所述第二直流电压，并将采样的所述第二直流电压和频率可控的三角波信 号合成为频率可控的反馈纹波信号，将所述频率可控的反馈纹波信号输入所述比较电路； 所述比较电路用于将所述采样信号和所述频率可控的反馈纹波信号进行比较，输出频率可 控的脉冲宽度调制PffM信号；
[0009] 其中，所述频率可控的PffM信号用于控制所述功率晶体管的导通和截止，所述频 率可控的PffM信号的频率与所述频率可控的反馈纹波信号的频率相同。
[0010] 结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述反馈电路包括三角 波信号发生器、频率控制子电路和直流控制子电路；
[0011] 所述三角波信号发生器用于生成所述频率可控的三角波信号；所述频率控制子电 路用于使所述频率可控的反馈纹波信号的频率与所述频率可控的三角波信号的频率相同； 所述直流控制子电路用于根据所述第二直流电压和所述频率可控的三角波信号的直流分 量控制所述频率可控的反馈纹波信号的直流分量电压。
[0012] 结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式 中，所述频率控制子电路包括第一电容和第二电容，所述直流控制子电路包括第一电阻和 第二电阻；
[0013] 所述三角波信号发生器通过所述第一电容与所述比较电路连接，所述第二电容连 接在所述比较电路和所述第一能量存储元件与所述第二能量存储元件的连接端之间，所述 第一电阻连接在所述比较电路和所述第一能量存储元件与所述第二能量存储元件的连接 端之间，所述第二电阻连接在所述比较电路和接地端之间。
[0014] 结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式或者第一方面的第二种可能的 实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述采样及放大电路包括分压采样电 路和误差放大电路；
[0015] 所述分压采样电路用于对所述第二直流电压进行分压采样，得到分压采样信号， 并将所述分压采样信号输入所述误差放大电路；所述误差放大电路用于比较所述分压采样 信号和一预设参考电压信号，将所述分压采样信号和所述预设参考电压信号的差值信号进 行放大后得到所述采样信号，并将所述采样信号输入所述比较电路。
[0016] 结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式 中，所述分压采样电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻连接在所述误差放大电路 和所述第一能量存储元件与所述第二能量存储元件的连接端之间，所述第四电阻连接在所 述误差放大电路和和接地端之间。
[0017] 结合第一方面、第一方面的第一种至第四种任一种可能的实现方式，在第一方面 的第五种可能的实现方式中，所述反馈回路还包括逻辑电路和驱动电路，所述比较电路的 输出端依次通过所述逻辑电路和所述驱动电路与所述功率晶体管连接；
[0018] 所述逻辑电路用于将所述频率可控的PffM信号和预设的控制逻辑信号进行比较， 得到控制所述功率晶体管导通和截止的控制信号，所述驱动电路用于将所述控制信号转换 为具有电流驱动能力的驱动信号，并使用所述驱动信号控制所述功率晶体管的导通和截 止。
[0019] 结合第一方面、第一方面的第一种至第五种任一种可能的实现方式，在第一方面 的第六种可能的实现方式中，所述功率晶体管包括第一功率晶体管和第二功率晶体管；
[0020] 所述第二功率晶体管在所述第一功率晶体管导通时截止，所述第二功率晶体管在 所述第一功率晶体管截止时导通；
[0021] 所述第一能量存储元件和所述第二能量存储元件，与所述第一功率晶体管及所述 第二功率晶体管耦合，并在所述第一功率晶体管导通、所述第二功率晶体管截止时，使第一 直流电压经过所述第一能量存储元件对所述第二能量存储元件充电；在所述第一功率晶体 管截止、所述第二功率晶体管导通时，所述第二能量存储元件经过所述第一能量存储元件 通过所述第二功率晶体管放电。
[0022] 结合第一方面、第一方面的第一种至第五种任一种可能的实现方式，在第一方面 的第七种可能的实现方式中，所述功率晶体管包括第一功率晶体管和第二功率晶体管；
[0023] 所述第二功率晶体管在所述第一功率晶体管导通时截止，所述第二功率晶体管在 所述第一功率晶体管截止时导通；
[0024] 所述第一能量存储元件和所述第二能量存储元件，与所述第一功率晶体管及所述 第二功率晶体管耦合，并在所述第一功率晶体管导通、所述第二功率晶体管截止时，由所述 第一直流电压通过所述第一能量存储元件存储能量，所述第二能量存储元件放电，在所述 第一功率晶体管截止、所述第二功率晶体管导通时，所述第一能量存储元件通过所述第二 功率晶体管释放能量，由所述第一能量存储元件和所述第一直流电压对所述第二能量存储 元件充电。
[0025] 结合第一方面、第一方面的第一种至第五种任一种可能的实现方式，在第一方面 的第八种可能的实现方式中，所述功率晶体管包括第一功率晶体管、第二功率晶体管、第三 功率管和第四功率管；
[0026] 所述第二功率晶体管在所述第一功率晶体管导通时截止，所述第二功率晶体管在 所述第一功率晶体管截止时导通，所述第四功率晶体管在所述第三功率晶体管导通时截 止，所述第四功率晶体管在所述第三功率晶体管截止时导通；
[0027] 所述第一能量存储元件和所述第二能量存储元件，与所述第三功率晶体管及所述 第四功率晶体管耦合，并且，所述第一能量存储元件还与所述第一功率晶体管及所述第二 功率晶体管耦合；
[0028] 在所述第一功率晶体管导通、所述第二功率晶体管截止时，所述第三功率晶体管 导通、所述第四功率晶体管截止，由所述第一直流电压通过所述第一能量存储元件存储能 量，所述第二能量存储元件放电，所述第三功率晶体管截止、所述第四功率晶体管导通，所 述第一能量存储元件通过所述第四功率晶体管释放能量，由所述第一能量存储元件和所述 第一直流电压对所述第二能量存储元件充电；
[0029] 在所述第三功率晶体管截止、所述第四功率晶体管导通时，所述第一功率晶体管 导通、所述第二功率晶体管截止，使第一直流电压经过所述第一能量存储元件对所述第二 能量存储元件充电，所述第一功率晶体管截止、所述第二功率晶体管导通，所述第二能量存 储元件经过所述第一能量存储元件通过所述第二功率晶体管放电。
[0030] 第二方面，本发明实施例提供一种多相并联电源系统，包括：多个如第一方面、第 一方面的第一种至第八种任一种可能实现的方式的所述电压转换电路；
[0031] 其中，各个所述电压转换电路的所述频率可控的三角波信号的频率相同，且相邻 相位的所述电压转换电路的所述频率可控的三角波信号的相位差为360°除以所述电压转 换电路的个数；
[0032] 各个所述电压转换电路共用一个所述采样及放大电路。
[0033] 第三方面，本发明实施例提供一种电压转换的方法，包括：
[0034] 通过控制功率晶体管的导通和截止，以控制第一能量存储元件和第二能量存储元 件接收和存储第一直流电压的能量，从而在所述第一能量存储元件与所述第二能量存储元 件的连接端输出第二直流电压；
[0035] 对所述第二直流电压进行采样，获取采样信号；
[0036] 采样所述第二直流电压，并将采样的所述第二直流电压和频率可控的三角波信号 合成为频率可控的反馈纹波信号；
[0037] 将所述采样信号和所述频率可控的反馈纹波信号进行比较，输出频率可控的脉冲 宽度调制PffM信号；
[0038] 其中，所述频率可控的PffM信号用于控制所述功率晶体管的导通和截止，所述频 率可控的PffM信号的频率与所述频率可控的反馈纹波信号的频率相同。
[0039] 结合第三方面，在第三方面的第一种可能的实现方式中，生成所述频率可控的三 角波信号，使所述频率可控的反馈纹波信号的频率与所述频率可控的三角波信号的频率相 同；
[0040] 根据所述第二直流电压和所述频率可控的三角波信号的直流分量控制所述频率 可控的反馈纹波信号的直流分量电压。
[0041] 结合第三方面或者第三方面的第一种可能的实现方式，在第三方面的第二种可能 的实现方式中，所