根據前面的分析,電壓下降法(Voltage Droop Method)雖然簡單,容易達成,不 過因為是屬於被動式的並聯方式,其均流準確度和電壓調整率無法同時具備,且採用外 加電阻的並聯方式取得電流資訊時,電流通過電阻時會產生I R 的功率耗損。 2

主動均流法(Active Current Sharing)相較於電壓下降法(Voltage Droop Method)

雖然有較高的穩定度,和高電流調整率,但缺點是卻需要一個外接的接腳,作為均流匯 流排(Current-Sharing Bus)之用。

本論文將使用新的均流的方式,配合主僕法的概念,實際實現電路在交錯式轉換器

使更清楚改良式均流法的優點!

3.2.1 原理分析

根據前面所提出均流方式的討論,是想是否有高準確度,高電壓調整率,而且不需 用到額外的接腳,更不會造成店流通過電阻產生的功率好損的均流技巧呢?

改良式的動態均流方式其電路示意圖 22 所示 黑色虛線內的部份是所提出實現動 態均流的理論方塊圖。

改良式動態均樓法的原理如下:在系統進入穩態的工作時,回授控制系統會使得誤 差放大器的負端輸入值等於正端輸入的參考電壓(假設誤差放大器是一個理想的放大 器)當輸出電流逐漸增加時,功率電晶體上流過的電流產生的Vds 電壓差也逐漸增加,

此時電流感測裝置感測到遞增的壓差 Vds,其感應輸出的感測電流相對的也是逐漸增 加,當兩個相位間的電流不平均不一樣時,兩兩之間就會產生一個電流差,將此電流差 產生一個偏移電壓(offset voltage)然後再加上原先誤差放大器的輸出值,將此值傳回 非參考項相位模組的比較器輸入端,藉由誤差項參數的傳入,使得非參考項模組的工作 週期改變,調整其輸出的電流,此輸出電流的改變同時會影響輸出的電壓值,新的輸出 電壓經過誤差放大器處理後產生新的誤差電壓,此新的誤差電壓會和新的偏移電壓一直 迭代處理,直到當兩相位的電流值相等時,此系統才自動趨於穩定。.

buf_outp buf_outn

S R

Q

Pulse clock None_ov

erlap

Soft biasVcon

LOAD

在交錯式並聯或單純的並聯電路上,是考慮避免取樣到太多的雜訊資料而影響到電流感 測的誤差,且在交錯式轉換器的架構裡面,通常會做到固定頻率,然後每個相位交替輪 流去開關功率電晶體產生驅動電流,採用電晶體感測電感前端電流的方式除了少雜訊 外,還考慮到交錯式電源轉換器的對稱性,由於對稱,因此兩兩項位相減後的電流,其 內含雜訊的因素也相對地少。

此外,我們要擷取的訊號是兩相位的電流差,因此此架構最著重的是在感測電路的 對稱性,而非他的精準度,感測電路在製作上也較為容易,連帶在取樣保存電路和電流 鏡向電路設計上也較為輕鬆。

綜合前面的闡述,我們可以將此電路架構歸納如下:

主動均流法的整理 : 優點 :

1. 電壓下降法需要額外的感測電阻,可以改善電壓下降法的缺點,且不會造成太大 的功率損耗。

2. 改善採用主動式均流法時需要一個額外接腳的問題。

3. 由於交錯式轉換器是屬於定頻的架構,因此工作週期時間的長短也代表該向未提 供電流的大小成正比,因此在取樣電流值時是根據工作週期長短的比例來取樣。

4. 此架構對雜訊免疫力強。

5. 此架構在電流感測,取樣保持上都不需要精準的設計,因為我們是要取得兩電流 的相對資訊,所以設計上非常簡單容易。

6. 本論文將此均流的架構用在電壓回授模式上,相同的也可以建置在其他快速反應 的模式上。

7. 在產生偏差電壓的方塊圖裡可以設計可調式的電阻,利用此可調式的電阻,可以 調整系統對每一個相位間電流均流的敏感度也可以動態調整均流的精確度。

缺點:

1. 對稱性的感測電路,及線路的擺設要做到準確,否則所感測到的偏差電壓會有雜 訊免疫不全的情形。

2. 本架構是採用主僕式的架構,因此非參考組的誤差訊號是利用鏡向方式得到的,

因此在此的電路上精確度就會非常要求。

在文檔中 高均流和快速線性穩壓技術應用於交錯式電源轉換器之晶片設計與實現 (頁 46-50)

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