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CN107659150B - Dcdc模块自动切换的直流电能变换方法和系统 - Google Patents

Dcdc模块自动切换的直流电能变换方法和系统 Download PDF

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CN107659150B CN201710038932.9A CN201710038932A CN107659150B CN 107659150 B CN107659150 B CN 107659150B CN 201710038932 A CN201710038932 A CN 201710038932A CN 107659150 B CN107659150 B CN 107659150B
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Abstract

一种DCDC模块自动切换的直流电能变换方法和系统包括并联设置的N个DCDC模块，输出电压检测反馈模块和提供工作时钟信号的时钟信号模块；控制模块检测输出到外部负载的电流，并根据负载电流大小计算出需要开启的DCDC模块数量为Q，并输出Q个DCDC模块的使能和开启控制信号；Q个DCDC模块的工作时钟信号CLKN的周期相同，各工作时钟信号CLKN相位差为360度除以Q。多路DCDC模块并联，可输出较大的电流，也降低了系统的功耗；多路DCDC模块均设置在同一芯片上，具有很好的参数一致性特征，各路电流均衡特性好；分时软启动及移相分时控制，避免了过冲，降低了电源输出电压的纹波，输出特性更稳定。

Description

DCDC模块自动切换的直流电能变换方法和系统
技术领域
本发明属于直流电能变换电路和系统；尤其涉及电流模式的具有多个直流电能变换单元的直流电能变换方法和系统。
背景技术
现有技术常用于直流电源转换的开关调整器包括BUCK模式开关调整器、BOOST模式开关调整器和BUCK-BOOST模式开关调整器，无论那种模式的开关调整器，通常只有一路DCDC变换电路，当输出电流较大时，其效率较低、发热较大、输出纹波也较大，对电感的饱和电流要求较大。现有技术在一个电能变换系统中仅只有一个DCDC模块，在需要输出电流大的时候，需要电感饱和电流大，电感的体积要求也大；在便携式的应用中显然不再适合，由于空间的限制，需要采用小的电感，小电感的峰值电流较小，在大负载时候发热比较严重，因此限制了单个DCDC模块的输出功率比。
为了提高带载能力，在本发明中采用多个DCDC变换模块并联的方式，提高系统整体的带载能力，使得系统具备输出大电流的能力，也通过这样的并联多个DCDC的方式降低了系统的功耗；并且多路DCDC模块均设置在同一芯片上，具有很好的参数一致性特征，在稳定工作状态时候，各路DCDC模块的电流均衡特性好；并且通过各DCDC模块的分时软启动，以及移相分时控制，避免了在开启或关闭多路DCDC时候输出电压或电流的过冲，并且降低了电源输出电压的纹波，输出特性更稳定。
由于设置了控制模块，使得系统能根据负载的情况自动调整开启的DCDC模块的数量，且在开启多个DCDC模块后，各DCDC模块之间的电流能获得很好的平衡，各相之间的电流偏差小，一致性好，也提高了整体的电源变换效率，发热小，整个系统的稳定性可靠性好。
名词解释：
DCDC是英文DirectcurrentDirectcurrent的缩写，中文含义为直流电压变换为直流电压；
Current_modeswitchingDCDC的含义为电流模式的直流开关电源转换器；本文中所指的DCDC均为电流模式的直流开关电源转换器，即采用电压和电流同时进行双闭环控制，既采用了反馈电压也采用了反馈电流进行系统控制；
EA为erroramplifier的简写，即误差放大器；
OSC为oscillator的简写，即振荡器；
MCU为MicroControllerUnit的缩写，中文含义是微控制器；
BUCK模式开关调整器在本申请中的含义为采用BUCKREGULATOR方式的降压DC/DC变换电路；
BOOST模式开关调整器在本申请中的含义为采用BOOSTREGULATOR方式的降压DC/DC变换电路；
BUCK-BOOST模式开关调整器在本申请中的含义为采用BUCK-BOOST拓扑结构的升降压DC/DC变换电路；是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。
PWM是英文PulseWidthModulation的缩写，中文含义为脉冲宽度调制；脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种多相自动切换的直流电能变换系统，在需要大负载电流时，自动依据负载电流大小启动必要数量的DCDC模块，降低电能变换系统的功耗减少发热，并且使得系统更稳定，输出纹波更小。
解决上述技术问题采用的技术方案是一种DCDC模块自动切换的直流电能变换方法，包括以下步骤：A：并联方式设置N个用于将输入直流电压Vin变换为输出电压Vout的DCDC模块，N为所述DCDC模块的数量，N取值范围为1至M的自然数；设置用于输出电压Vout检测和反馈的输出电压检测反馈模块和用于同时为N个DCDC模块提供工作时钟信号CLKN的时钟信号模块；B：所述输出电压检测反馈模块采样输出电压并与设定的输出电压参考值Vref0比较，输出峰值电流控制信号VC到各DCDC模块；所述DCDC模块依据峰值电流控制信号VC调整输出峰值电流从而改变输出电压Vout；C：N个DCDC模块分别接受来自于所述时钟信号模块输出的工作时钟信号CLKN；D：设置用于N个DCDC模块使能和开启控制的控制模块；所述控制模块检测输出到外部负载的电流ILoadsen，并根据检测到的负载电流ILoadsen大小计算出需要开启的DCDC模块数量为Q，并输出相应Q个DCDC模块的使能和开启控制信号；即所述控制模块根据负载电流ILoadsen大小，控制不同数量的DCDC模块的开启或关闭；使Q个DCDC模块输出电流大小和外部负载电流需求相适应；E：所述时钟信号模块输出的Q个DCDC模块的工作时钟信号CLKN的周期相同，各工作时钟信号CLKN相位差为360度除以Q。
解决上述技术问题采用的技术方案还可以是一种DCDC模块自动切换的直流电能变换系统，包括：N个并联设置的用于将输入直流电压Vin变换为输出电压Vout的DCDC模块，N为所述DCDC模块的数量，N取值范围为1至M的自然数；用于输出电压Vout检测和反馈的输出电压检测反馈模块；其特征在于，所述直流电能变换系统还包括，用于同时为N个DCDC模块提供工作时钟信号CLKN的时钟信号模块；用于N个DCDC模块使能和开启控制的控制模块；N个DCDC模块分别接受来自于所述时钟信号模块输出的工作时钟信号CLKN；所述控制模块检测输出到外部负载的电流ILoadsen，并根据检测到的负载电流ILoadsen大小计算出需要开启的DCDC模块数量为Q，并输出相应Q个DCDC模块的使能和开启控制信号；即所述控制模块根据负载电流ILoadsen大小，控制不同数量的DCDC模块的开启或关闭；使Q个DCDC模块输出电流大小和外部负载电流需求相适应；所述时钟信号模块输出的Q个DCDC模块的工作时钟信号CLKN的周期相同，各工作时钟信号CLKN的相位差为360度除以Q。
所述DCDC模块的SW管脚和地之间连接有外部电感，所述DCDC模块和外部电感组成完整的BUCK-BOOST变换器，即升降压式变换器，该升降压式变换器是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。
当然所述DCDC模块还可以是包括其他实现方式的电源变换电路，如BUCK模式开关调整器或者是BOOST模式开关调整器，若采用不同模式的电源变换电路，相关电子元件的连接方式也会有相应的调整，相应信号的时序关系也会有相应的变化，该部分为现有技术，不在本发明中赘述。
所述直流电能变换系统开启的初始状态，只有第一DCDC模块工作；当所述控制模块检测到的负载电流ILoadsen大于等于负载电流第一门限值，所述控制模块输出使能控制信号和开启控制信号到第二DCDC模块，使第二DCDC模块开启；所述第一DCDC模块和所述第二DCDC模块从所述时钟信号模块获得各自的工作时钟信号CLK1和CLK2；所述第一DCDC模块的工作时钟信号CLK1和所述第二DCDC模块的工作时钟信号CLK2的相位差为180度；当所述控制模块检测到的负载电流小于负载电流第一门限值，所述控制模块输出使能控制信号和开启控制信号到第二DCDC模块，使第二DCDC模块关闭。
所述第一DCDC模块和所述第二DCDC模块都工作时，当所述控制模块检测到的负载电流ILoadsen大于等于负载电流第二门限值，所述控制模块输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块，使第三直流电源转换模块开启；所述第一DCDC模块、所述第二DCDC模块和第三直流电源转换模块从所述时钟信号模块获得各自的工作时钟信号CLK1、CLK2和CLK3；所述第一DCDC模块的工作时钟信号CLK1和所述第二DCDC模块工作时钟信号CLK2的相位差为120度；所述第二DCDC模块工作时钟信号CLK2和第三直流电源转换模块获得的时钟信号CLK3的相位差为120度；当所述控制模块检测到的负载电流ILoadsen小于负载电流第二门限值，所述控制模块输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块，使第三直流电源转换模块关闭。
所述第一DCDC模块和所述第二DCDC模块都工作时，当所述控制模块检测到的负载电流ILoadsen大于等于负载电流第三门限值，所述控制模块输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块和第四直流电源转换模块，使第三直流电源转换模块和第四直流电源转换模块开启；所述第一DCDC模块、所述第二DCDC模块、第三直流电源转换模块和第四直流电源转换模块从所述时钟信号模块获得各自的工作时钟信号CLK1、CLK2、CLK3和CLK4；所述第一DCDC模块的工作时钟信号CLK1和所述第二DCDC模块的工作时钟信号CLK2的相位差为90度；所述第二DCDC模块的工作时钟信号CLK2和第三直流电源转换模块的工作时钟信号CLK3的相位差为90度；所述第三直流电源转换模块的工作时钟信号CLK3和第四直流电源转换模块获得的时钟信号CLK4的相位差为90度；当所述控制模块检测到的负载电流小于负载电流第三门限值，所述控制模块输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块和第四直流电源转换模块，使第三直流电源转换模块和第四直流电源转换模块关闭。
所述控制模块包括用于负载电流ILoadsen采样及计算的电流取样判断模块和用于各DCDC模块使能和启动控制的使能与启动控制模块；所述使能与启动控制模块输出用于各DCDC模块使能的使能控制信号和用于用于各DCDC模块的软启动、软关闭控制的启动控制信号到各DCDC模块；所述使能控制信号为高低电平信号；所述启动控制信号为软启动控制信号；所述电流取样判断模块从外部负载获得负载电流信号；或所述电流取样判断模块从所述DCDC模块获得负载电流信号。
所述电流取样判断模块包括用于负载电流采样电压和输入电压比较运算的第一运算放大器、受第一运算放大器输出信号控制的电流源和第一比较器，所述第一比较器用于参考电压信号对比运算并输出使能控制信号到所述使能与启动控制模块；输入电压信号从所述第一运算放大器的正极输入，负载电流采样电压信号从所述第一运算放大器的负极输入；所述第一运算放大器的输出用于控制所述电流源的电流大小，所述电流源正极与电压输入端电连接，所述电流源负极通过电阻接地；所述电流源负极通过低通滤波器网络后输入到所述第一比较器的正极，所述第一比较器的负极输入信号的电压大小为第一参考电流门限值；第一比较器输出DCDC模块选择信号SEL到所述使能与启动控制模块进行各DCDC模块的使能和开启控制。
所述使能与启动控制模块包括电压跟随器、单刀双掷开关、延时网络、单刀三掷开关和使能与软启动逻辑控制器；所述单刀双掷开关包括A端、B端和D端，所述单刀三掷开关包括E端、F端、G端和H端；所述单刀双掷开关和所述单刀三掷开关接受所述使能与软启动逻辑控制器控制；所述使能与软启动逻辑控制器的输入信号包括外部使能信号EN和DCDC模块选择信号SEL；所述使能与软启动逻辑控制器的输出信号包括输出到所述第一DCDC模块和所述第二DCDC模块的使能和开启控制信号；所述电压跟随器的放大器正极输入端与所述输出电压检测反馈模块的输出端电连接获得反馈电压信号；同时所述电压跟随器的放大器正极输入端与与所述单刀三掷开关的E端电连接，并将所述单刀三掷开关的E端用做所述第一DCDC模块的软启动控制信号的输出端子；当所述使能与软启动逻辑控制器输入的外部使能信号EN有效，且选择信号SEL为低电平时，所述单刀双掷开关的B端和D端电连接，所述单刀三掷开关的G端和H端电连接；所述使能与软启动逻辑控制器输出所述第一DCDC模块的使能和开启控制信号，只有所述第一DCDC模块一个DCDC模块出于工作状态；当所述使能与软启动逻辑控制器输入的外部使能信号EN有效，且选择信号SEL为高电平时，所述单刀双掷开关的A端和D端电连接，所述单刀三掷开关的F端和H端电连接；所述使能与软启动逻辑控制器输出所述第一DCDC模块和所述第二DCDC模块的使能和开启控制信号；所述单刀三掷开关的H端用做所述第二DCDC模块的软启动控制信号的输出端子，输出所述第二DCDC模块的软启动控制信号；当所述单刀三掷开关的F端和H端的电压和所述单刀双掷开关的D端电压相等时，即所述第二DCDC模块软启动完成后，所述单刀三掷开关的H端和E端电连接；使得所述第一DCDC模块和所述第二DCDC模块的软启动控制信号的输出端子均输出稳定的电压信号。所述控制模块包括微控制器MCU；所述控制模块检测直流电能变换系统输出到外部的负载电流，所述控制模块通过微控制器MCU判断检测到的负载电流大小，计算出需要开启的DCDC模块数量，并输出相应DCDC模块的使能和开启控制信号。
同现有技术相比较，本发明的有益效果是：1、采用多个DCDC变换电路模块的并联方式，提高系统整体的带载能力，可以输出较大的电流；2、通过这样的并联多个DCDC的方式降低了系统的功耗；3、多路DCDC均设置在同一芯片上，具有很好的参数一致性特征，在稳定工作状态时候，各路DCDC模块的电流均衡特性好；4、通过各DCDC模块的分时软启动，以及移相分时控制，避免了在开启或关闭多路DCDC时候输出电压或电流的过冲，并且降低了电源输出电压的纹波，输出特性更稳定；5、设置的控制模块，使得系统能根据负载的情况自动调整开启的DCDC模块的数量，且在开启多个DCDC模块后，各DCDC模块之间的电流能获得很好的平衡，各相之间的电流偏差小，一致性好，也提高了整体的电源变换效率，发热小，整个系统的稳定性可靠性好。
附图说明
图1是本发明优选实施例之一的系统框图；
图2是本发明优选实施例之二的系统框图，图中只设置有两个DCDC模块800，即第一DCDC模块801和第二DCDC模块802；
图3是本发明优选实施例之三的系统框图，图中的控制模块900包括微控制器MCU；
图4是DCDC模块800的优选实施例之一的系统框图，图中包括负载电流检测模块，用于负载电流反馈信号和锯齿波加法运算的加法器，用于加法器输出和反馈电压对比运算的比较器，比较器输出PWM控制信号到逻辑控制器，逻辑控制器的输出经输出缓冲Buff输入到功率输出MOS管，功率输出MOS管的一端与输入电源正极电连接，同时功率输出MOS管的另一管脚SW通过外接电感接地；同时功率输出MOS管输出转换后的电压；
图5是图4中相关信号的时序关系图，各信号名称后括弧中的A表示该信号为电流信号，单位为安培；各信号名称后括弧中的括弧中的V表示该信号为电压信号，单位为伏特；其中IL（A）为SW外接电感电流；VSW（V）为SW点的电压信号；VC（V）为从所述输出电压检测反馈模块700获得的反馈电压信号；PWM（V）为逻辑控制器的输入控制信号；CLK（V）为从时钟信号模块300获得的时钟信号；图6是DCDC模块自动切换的直流电能变换系统中有两个DCDC模块时候，第一DCDC模块801和第二DCDC模块802的外接电感引脚的电流信号和电压信号的时序关系图之一；图中呈现的状态为只有第一DCDC模块801处于工作状态，第二DCDC模块802处于未开启的状态；
图7是DCDC模块自动切换的直流电能变换系统中有两个DCDC模块时候，第一DCDC模块801和第二DCDC模块802的外接电感引脚的电流信号和电压信号的时序关系图之二；图中呈现的状态为第一DCDC模块801和第二DCDC模块802均处于开启的状态；
图8是DCDC模块自动切换的直流电能变换系统中有两个DCDC模块时候，时钟信号模块300的具体实施例之一的原理框图；图中原始晶振单元OSC0输出原始时钟信号CLK0，原始时钟信号CLK0通过触发器以及相关逻辑运算后输出两个相位差为180度的时钟信号CLK1和CLK2；
图9是图8中原始时钟信号CLK0和两个相位差为180度的时钟信号CLK1和CLK2的时序关系图；
图10是DCDC模块自动切换的直流电能变换系统中有两个DCDC模块时候，用于负载电流ILoadsen采样及计算的电流取样判断模块950的具体实施例之一即第一电流取样判断模块951的原理框图；
图11是DCDC模块自动切换的直流电能变换系统中有两个DCDC模块时候，用于各DCDC模块800使能和启动控制的使能与启动控制模块960的具体实施例之一即第一使能与启动控制模块961的原理框图；
图12是图11中相关信号的时序关系图；图中可见，当SEL（V）信号由低变高时，用于第二DCDC模块802使能的信号EN2（V）也由低变高，变成使能有效的状态；同时第二DCDC模块802的软启动控制信号VS2（V）也经过一段时间后由低变高；当SEL（V）信号由高变低时，第二DCDC模块802的软启动控制信号VS2（V）也经过一段时间后由高变低，当软启动控制信号VS2（V）变为低时，用于第二DCDC模块802使能的信号EN2（V）也由高变低，变成使能无效的状态；该软启动信号为一个约1mS缓慢上升的斜坡电压信号；用于软关闭的信号为一个约1mS缓慢下降的斜坡电压信号；为了制图的方便，图中只呈现了一个直线段的变化过程，实际上VS2（V）从低变高或者从高变低的过程可以是线性过程也可以是非线性的指数变化或者其他特性的变化过程；使得第二DCDC模块802的启动或关闭过程为一个慢变的过程，而非逻辑信号控制的阶跃过程，以降低切换DCDC模块数量时导致的输出电压或电流的过冲；
图13是DCDC模块自动切换的直流电能变换系统中有三个或四个DCDC模块时候，用于负载电流ILoadsen采样及计算的电流取样判断模块950的具体实施例之二即第二电流取样判断模块952的原理框图；
图14是DCDC模块自动切换的直流电能变换系统中有三个DCDC模块时候，用于各DCDC模块800使能和启动控制的使能与启动控制模块960的具体实施例之二即第二使能与启动控制模块962的原理框图；
图15是图14中相关信号的时序关系图；相比图11中开启两个DCDC模块的情况，图14中开启多个DCDC模块时候，各个模块的开启时序控制为依次软启动，以降低切换DCDC模块数量时导致的输出电压或电流的过冲；
图16是本发明优选实施例之四的系统框图。
实施方式
以下结合各附图对本发明的实施方式做进一步详述。
如图1所示的一种DCDC模块自动切换的直流电能变换方法，包括以下步骤：A：并联设置N个用于将输入直流电压Vin变换为输出电压Vout的DCDC模块800，N为所述DCDC模块800的数量，N取值范围为1至M的自然数；设置用于输出电压Vout检测和反馈的输出电压检测反馈模块700和用于同时为N个DCDC模块800提供工作时钟信号CLKN的时钟信号模块300；M的数值可以是2至100之间的任意一个数值，当然比较常用的M的取值为2、3、4、6、8和10；B：所述输出电压检测反馈模块700采样输出电压并与设定的输出电压参考值Vref0比较，输出峰值电流控制信号VC到各DCDC模块800；所述DCDC模块800依据峰值电流控制信号VC调整输出峰值电流从而改变输出电压Vout；C：N个DCDC模块800分别接受来自于所述时钟信号模块300输出的工作时钟信号CLKN；D：设置用于N个DCDC模块800使能和开启控制的控制模块900；所述控制模块900检测输出到外部负载的电流ILoadsen，并根据检测到的负载电流ILoadsen大小计算出需要开启的DCDC模块800数量为Q，并输出相应Q个DCDC模块800的使能和开启控制信号；即所述控制模块900根据负载电流ILoadsen大小，控制不同数量的DCDC模块800的开启或关闭；使Q个DCDC模块800输出电流大小和外部负载电流需求相适应；Q的数值小于等于M，可以为偶数也可以为奇数；E：所述时钟信号模块300输出的Q个DCDC模块800的工作时钟信号CLKN的周期相同，各工作时钟信号CLKN相位差为360度除以Q。
在上述方法中，所述输出电压检测反馈模块700采样输出电压后与设定的输出电压参考值比较，输出峰值电流控制信号到各DCDC模块800；所述DCDC模块800依据峰值电流控制信号调整输出峰值电流从而改变输出电压。由于采用多个DCDC模块并联的方式，有效降低了系统的功耗，使得采用该种DCDC模块自动切换的直流电能变换方法的系统功耗降低，减轻重负载应用时，系统发热大的问题。
尤其是在各DCDC模块均为设置在一个芯片上的多个DCDC模块的时候，不仅通过并联的方式降低了DCDC模块本身的功耗；各DCDC模块的等效阻抗特性的一致性好，因此负载电流可以被均匀的分配到各个不同的DCDC模块；采用同一周期的时钟信号用作不同DCDC模块800的开关控制的基础信号，各DCDC模块800既能保证工作节奏的一致性，又能通过时钟信号的相位差，使得输出的峰值电流在同一周期的不同时间段使得峰值电流更为平稳和均衡，减小系统输出电压的纹波。
如图1所示的一种DCDC模块自动切换的直流电能变换系统，包括：N个并联设置的用于将输入直流电压Vin变换为输出电压Vout的DCDC模块800，N为所述DCDC模块800的数量，N取值范围为1至M的自然数；用于输出电压Vout检测和反馈的输出电压检测反馈模块700；所述直流电能变换系统还包括，用于同时为N个DCDC模块800提供工作时钟信号CLKN的时钟信号模块300；用于N个DCDC模块800使能和开启控制的控制模块900；N个DCDC模块800分别接受来自于所述时钟信号模块300输出的工作时钟信号CLKN；所述控制模块900检测输出到外部负载的电流ILoadsen，并根据检测到的负载电流ILoadsen大小计算出需要开启的DCDC模块800数量为Q，并输出相应Q个DCDC模块800的使能和开启控制信号；即所述控制模块900根据负载电流ILoadsen大小，控制不同数量的DCDC模块800的开启或关闭；使Q个DCDC模块800输出电流大小和外部负载电流需求相适应；所述时钟信号模块300输出的Q个DCDC模块800的工作时钟信号CLKN的周期相同，各工作时钟信号CLKN的相位差为360度除以Q。其中M的数值可以是2至100之间的任意一个数值，当然比较常用的M的取值为2、3、4、6、8和10；Q的数值小于等于M，可以为偶数也可以为奇数。
如图2所示，所述DCDC模块800的SW管脚和地之间连接有外部电感，所述DCDC模块800和外部电感组成完整的BUCK-BOOST变换器，即升降压式变换器，该升降压式变换器是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。图1和图3中为了图的简明，省略了外部电感。
如图6所示，所述直流电能变换系统开启的初始状态，只有第一DCDC模块801工作。如图7至12所示，当所述控制模块900检测到的负载电流ILoadsen大于等于负载电流第一门限值，所述控制模块900输出使能控制信号和开启控制信号到第二DCDC模块802，使第二DCDC模块802开启。当所述控制模块900检测到的负载电流小于负载电流第一门限值，所述控制模块900输出使能控制信号和开启控制信号到第二DCDC模块802，使第二DCDC模块802关闭。
如图8至9所示，所述第一DCDC模块801和所述第二DCDC模块802从所述时钟信号模块300获得各自的工作时钟信号CLK1和CLK2；所述第一DCDC模块801的工作时钟信号CLK1和所述第二DCDC模块802的工作时钟信号CLK2的相位差为180度。
如图13至15所示，所述第一DCDC模块801和所述第二DCDC模块802都工作时，当所述控制模块900检测到的负载电流ILoadsen大于等于负载电流第二门限值，所述控制模块900输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块803，使第三直流电源转换模块803开启；所述第一DCDC模块801、所述第二DCDC模块802和第三直流电源转换模块803从所述时钟信号模块300获得各自的工作时钟信号CLK1、CLK2和CLK3；所述第一DCDC模块801的工作时钟信号CLK1和所述第二DCDC模块802工作时钟信号CLK2的相位差为120度；所述第二DCDC模块802工作时钟信号CLK2和第三直流电源转换模块803获得的时钟信号CLK3的相位差为120度；当所述控制模块900检测到的负载电流ILoadsen小于负载电流第二门限值，所述控制模块900输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块803，使第三直流电源转换模块803关闭。
在附图中未示出的一些实施例中，所述第一DCDC模块801和所述第二DCDC模块802都工作时，当所述控制模块900检测到的负载电流ILoadsen大于等于负载电流第三门限值，所述控制模块900输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块803和第四直流电源转换模块804，使第三直流电源转换模块803和第四直流电源转换模块804开启；所述第一DCDC模块801、所述第二DCDC模块802、第三直流电源转换模块803和第四直流电源转换模块804从所述时钟信号模块300获得各自的工作时钟信号CLK1、CLK2、CLK3和CLK4；所述第一DCDC模块801的工作时钟信号CLK1和所述第二DCDC模块802的工作时钟信号CLK2的相位差为90度；所述第二DCDC模块802的工作时钟信号CLK2和第三直流电源转换模块803的工作时钟信号CLK3的相位差为90度；所述第三直流电源转换模块803的工作时钟信号CLK3和第四直流电源转换模块804获得的时钟信号CLK4的相位差为90度；当所述控制模块900检测到的负载电流小于负载电流第三门限值，所述控制模块900输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块803和第四直流电源转换模块804，使第三直流电源转换模块803和第四直流电源转换模块804关闭。
如图1至3所示，所述控制模块900包括用于负载电流ILoadsen采样及计算的电流取样判断模块950和用于各DCDC模块800使能和启动控制的使能与启动控制模块960；所述使能与启动控制模块960输出用于各DCDC模块800使能的使能控制信号和用于用于各DCDC模块800的软启动、软关闭控制的启动控制信号到各DCDC模块800；所述使能控制信号为高低电平信号；所述启动控制信号为软启动控制信号；所述电流取样判断模块950从外部负载获得负载电流信号；或所述电流取样判断模块950从所述DCDC模块800获得负载电流信号。
如图10所示，所述电流取样判断模块950包括用于负载电流采样电压和输入电压比较运算的第一运算放大器606、受第一运算放大器606输出信号控制的电流源607和第一比较器608，所述第一比较器608用于参考电压信号对比运算并输出使能控制信号到所述使能与启动控制模块960；输入电压信号从所述第一运算放大器606的正极输入，负载电流采样电压信号从所述第一运算放大器606的负极输入；所述第一运算放大器606的输出用于控制所述电流源607的电流大小，所述电流源607正极与电压输入端电连接，所述电流源607负极通过电阻接地；所述电流源607负极通过低通滤波器网络后输入到所述第一比较器608的正极，所述第一比较器608的负极输入信号的电压大小为第一参考电流门限值对应的电压；第一比较器608输出DCDC模块800选择信号SEL到所述使能与启动控制模块960进行各DCDC模块800的使能和开启控制。
如图11所示，所述使能与启动控制模块960包括电压跟随器601、单刀双掷开关S1、延时网络605、单刀三掷开关S2和使能与软启动逻辑控制器602；所述单刀双掷开关S1包括A端、B端和D端，所述单刀三掷开关S2包括E端、F端、G端和H端；所述单刀双掷开关S1和所述单刀三掷开关S2接受所述使能与软启动逻辑控制器602控制；所述使能与软启动逻辑控制器602的输入信号包括外部使能信号EN和DCDC模块800选择信号SEL；所述使能与软启动逻辑控制器602的输出信号包括输出到所述第一DCDC模块801和所述第二DCDC模块802的使能和开启控制信号；所述电压跟随器601的放大器正极输入端与所述输出电压检测反馈模块700的输出端电连接获得反馈电压信号；同时所述电压跟随器601的放大器正极输入端与与所述单刀三掷开关S2的E端电连接，并将所述单刀三掷开关S2的E端用做所述第一DCDC模块801的软启动控制信号的输出端子。
当所述使能与软启动逻辑控制器602输入的外部使能信号EN有效，且选择信号SEL为低电平时，所述单刀双掷开关S1的B端和D端电连接，所述单刀三掷开关S2的G端和H端电连接；所述使能与软启动逻辑控制器602输出所述第一DCDC模块801的使能和开启控制信号，只有所述第一DCDC模块801一个DCDC模块出于工作状态。
当所述使能与软启动逻辑控制器602输入的外部使能信号EN有效，且选择信号SEL为高电平时，所述单刀双掷开关S1的A端和D端电连接，所述单刀三掷开关S2的F端和H端电连接；所述使能与软启动逻辑控制器602输出所述第一DCDC模块801和所述第二DCDC模块802的使能和开启控制信号；所述单刀三掷开关S2的H端用做所述第二DCDC模块802的软启动控制信号的输出端子，输出所述第二DCDC模块802的软启动控制信号；当所述单刀三掷开关S2的F端和H端的电压和所述单刀双掷开关S1的D端电压相等时，即所述第二DCDC模块802软启动完成后，所述单刀三掷开关S2的H端和E端电连接；使得所述第一DCDC模块801和所述第二DCDC模块802的软启动控制信号的输出端子均输出稳定的电压信号。
如图3所示，所述控制模块900包括微控制器MCU；所述控制模块900检测直流电能变换系统输出到外部的负载电流，所述控制模块900通过微控制器MCU判断检测到的负载电流大小，计算出需要开启的DCDC模块800数量，并输出相应DCDC模块800的使能和开启控制信号。
如图2所示的第一DCDC模块801包括用于同外部输入电源连接的电源输入引脚Vin1，用于经电压变换后作电压输出的电源输出引脚Vout1，用于控制第一DCDC模块801使能的使能引脚EN1，用于控制第一DCDC模块801软启动的软启动电压控制引脚VS1，用于提供第一DCDC模块801时钟信号的时钟信号输入引脚CLK1，用于控制第一DCDC模块输出峰值电流的电压控制引脚VCin1；如图2所示的第二DCDC模块802包括用于同外部输入电源连接的电源输入引脚Vin2，用于经电压变换后作电压输出的电源输出引脚Vout2，用于第二DCDC模块802使能的使能引脚EN2，用于控制第二DCDC模块802软启动的软启动电压控制引脚VS2，用于提供SMPS2时钟信号的时钟信号输入引脚CLK2，用于控制第二DCDC模块802输出峰值电流的电压控制引脚VCin2。
如图2所示的所述控制电路子模块(90)包括第一DCDC模块801使能控制信号输出引脚EN1，第一DCDC模块801软启动控制电压输出引脚VS1；第二DCDC模块802使能控制信号输出引脚EN2,第二DCDC模块802软启动控制电压输出引脚VS2。
如图8所示的所述时钟信号模块300包括两路时钟信号输出引脚即CLK1、CLK2，并分别连接到第一DCDC模块801和第二DCDC模块802，CLK1、和CLK2相位差为180o，即两路DCDC的相位差为180o；通过错开180o的相位，使得输出电压纹波变得更小，输出电压更稳定。CLK1、CLK2通过一个基础的时钟信号分频产生，以确保两路的工作频率是一致的，从而减小两路之间的状态差异，使两路匹配，尤其使两路的峰值电流匹配。
如图2所示的所述输出电压检测反馈模块700将检测到的输出电压取样值作为电压反馈信号送入误差放大器EA的一个输入端。所述误差放大器EA包括控制两路输出峰值电流的输出电流控制引脚VC；误差放大器EA的一个输入端与电压反馈信号连接，另一个输入端与预设的基准电压Vref0连接。当输出电压绝对值比预设的基准电压Vref0小时，所述误差放大器EA的输出电压VC升高，使得第一DCDC模块801和第二DCDC模块802的输出电流能力增加以把输出电压拉回到预设值；反之，当输出电压绝对值大于预设值时，VC降低，第一DCDC模块801和第二DCDC模块802的输出电流能力减小以把输出电压拉回到预设值。由于两路共用同一个峰值电流控制信号VC，则两路的峰值电流匹配较好，即两路的电感峰值电流匹配较好，使得整个系统更稳定、效率更高、可靠性更高。
所述第一DCDC模块801和第二DCDC模块802的电源输入引脚相连；所述第一DCDC模块801和第二DCDC模块802的电源输出引脚相连；所述两路DCDC模块的输出电流控制引脚相连并与所述误差放大器EA的输出电流控制引脚连接；所述第一DCDC模块801的使能引脚EN1与所述控制模块900的使能控制信号输出引脚连接；所述第一DCDC模块801的软启动控制引脚VS1与所述控制模块900的软启动控制电压输出引脚连接；所述第一DCDC模块801的时钟信号输入引脚CLK1与所述时钟信号模块300的时钟信号输出引脚连接获得时钟信号CLK1。
所述第二DCDC模块802的使能引脚EN2与所述控制模块900的使能控制信号输出引脚连接；所述第二DCDC模块802软启动的电压控制引脚VS2与所述控制模块900的软启动控制电压输出引脚连接；所述第二DCDC模块802的时钟信号输入引脚CLK2与所述所述时钟信号模块300的时钟信号输出引脚连接获得时钟信号CLK2；两路DCDC模块共用同一个输出电流峰值控制信号，并且两路两路DCDC模块的时钟信号来源于同一个时钟信号发生器，使得本系统在两路DCDC模块同时工作时，两路的工作状态尽可能的匹配，两路的输出电流基本相等，整个电路系统处于一个比较优化的工作状态，效率较高、可靠性较好。
如图4所示是DCDC模块的优选实施例之一原理框图，其包括加法器、比较器、逻辑控制器、驱动缓冲器和功率管；除了该种实现方式，DCDC模块还可以是其他电流模式的DCDC模块的实现方式，并不局限于这一种DCDC模块的原理框图。每路DCDC模块都有内部产生的检流信号Isense和斜坡补偿信号Vsaw，加法器把这两个模拟信号相加合成为Vsum，比较器把Vsum和VC进行比较，当Vsum比VC高时，比较器发出一个高电平的PWM，若PWM信号为高，则逻辑控制器输出关闭信号，经过驱动缓冲器增强之后关闭powermos里面的开关管之后打开续流管。由于开关管被关断，检流信号Isense变为0，使得PWM信号变为低；由于在续流状态，电感两端压差为负值，电感电流逐渐减小。等到下一次时钟信号来临时，逻辑控制器输出打开信号，经过驱动缓冲器增强之后关闭powermos里面的续流管之后打开开关管。由于开关管被打开，电感电流开始上升，同时Isense有大于0的检流信号，当电感电流达到某个门限值时（该门限值由VC确定，而VC的高低受输入电压、输出电压、负载电流等的影响），Vsum达到VC值，比较器502发出PWM高信号，再次关闭powermos505里面的开关管之后打开续流管。如此循环形成自动适应负载电流变化的DCDC模块开关控制。
如图11所示是具体实施例中的使能与软启动控制模块的原理框图。其包括运算放大器601，使能与逻辑控制器602，开关S1(603),开关S2604，RC滤波器605。当使能信号EN为高且选择信号SEL为低时，即负载为轻载时，EN1=1，EN2=0，此时只有第一DCDC模块801工作，第二DCDC模块802不工作。VS1=VC，A点电压VA=VC；B点电压为0，开关S1选择连接B点，即VD=0；E点电压为VE=VC，F点电压为0，G点电压为0，开关S2选择连接G点，即VS2=VH=0。
当使能信号EN为高且选择信号SEL也跳转为高时，即负载为重载时，EN1=1，EN2=1；开关S1的D点选择连接A点，同时开关S2的H点选择连接F点，则VD=VC，VS2=VH=VF。而由于RC滤波器605的滤波和延时作用，VF缓缓上升，经过一段时间后，例如1ms，VF上升到与VD相等，即VH=VF=VD=VA=VC后，使能与逻辑控制器602发出信号使开关S2选择连接E点，即VS2=VH=VE=VC，软启动完成；第一DCDC模块801和第二DCDC模块802都进入正常工作状态。
当EN为高且选择信号SEL从高跳转为低时，初始状态时EN1=1，EN2=1，开关S1的D点选择连接B点，同时开关S2的H点选择连接F点，则VD=VB=0，VH=VF。由于RC滤波器605的滤波和延时作用，VF缓缓下降，经过一段时间后，例如1ms，VF下降到0，即VF=VD=VB=0。之后使能与逻辑控制器602发出信号使开关S2的H点选择连接G点，即VS2=VH=VG=0，同时使得EN2=0，软关闭完成。之后只有第一DCDC模块801工作，第二DCDC模块802不工作。
如图10所示是具体实施例中电流取样判断模块的原理框图。其包括运算放大器606，受控电流源607和比较器608。运算放大器606根据VIN和ILoadsen的差异输出控制信号控制受控电流源607，受控电流源的电流流经电阻Rsen再经过RC滤波之后得到Vsen，由此得到一个与负载电流成比例的电压Vsen。当Vsen<Vref1时，芯片工作在轻载状态，SEL=0；当Vsen>Vref1时，芯片工作在重在状态，SEL=1。Vref1是和负载电流第一门限值相关的一个电压值。
如图8所示是具体实施例的OSC的内部框图。包括基础振荡器OSC0701，D触发器702和两个与门。振荡器OSC0701持续发出脉冲时钟信号CLK0，通过D触发器702分频后得到反相的两个信号从Q、QN输出，这两信号再与CLK0相与，得到需要的CLK1和CLK2，由于是同一个时钟源经过分频得到，所以CLK1和CLK2频率完全相同，相位差为180度。如图9所示是本发明优选实施例中OSC模块的内部信号波形图。
如图2和6所示，当系统负载较轻时，即Iload<Iref1时，电路工作在单相变压输出模式，即只有一个DCDC模块工作。此时，第一DCDC模块801有正常的开关动作给电感L1充放电以给输出端提供输出电流，SW1点在高低之间切换，电感L1有充放电。第二DCDC模块802不工作，SW2点为高阻点，电感L2无充放电，IL2=0。
如图2和7所示，当系统负载较重时，即Iload>Iref1时，电路工作在双相变压输出模式，且两路DCDC模块之间的相位差为180度。此时，第一DCDC模块801和第二DCDC模块802都有正常的开关动作给各自电感充放电以给输出端提供输出电流，SW1点在高低之间切换，L1有充放电，SW2点在高低之间切换，L2也有充放电。
如图2所示的一种两相自动切换的电源变换电路应用实例中，所述两路DCDC模块集成在同一集成电路中。不仅如此，两路DCDC模块以及所述控制模块900均可以集成在同一集成电路中。即在上述实施例中，所述两路DCDC模块以及所述控制模块900这部分电路是做在同一个芯片上的，两路DCDC模块实际上共用了很多相同的部件，以便进一步减少芯片面积。
如图1和3所示的一种DCDC模块自动切换的电源变换电路系统的另外一些实施例中，所述多各DCDC转换模块DCDC1、DCDC2一直到DCDCN为各自独立的集成电路。所述DCDC转换模块可以是市售的任意一款电压变换器。当然所述多各DCDC转换模块DCDC1、DCDC2一直到DCDCN也可以都集成在同一芯片中，共用器件，提高电路特性的一致性。
如图1所示的一种多相自动切换的电源变换电路的另外一些实施例中，所述控制模块900的电流取样判断模块950可以是独立的检流判断模块，也可以是集成于某集成电路里面的子模块；所述控制模块900的电流取样判断模块950的负载检测引脚可以是集成在集成电路里面直接检测电流，也可以连接到到集成电路外面检测电流。
如图1所示的一种DCDC模块自动切换的电源变换电路的另外一些实施例中，所述使能与软启动控制模块960可以去掉，再配合额外的MCU来控制多路DCDC模块协调工作。变化后如图3所示，通过电流取样判断模块950检测负载电流，之后把相应的信号发给MCU，再由MCU来控制各路DCDC模块，协调各路DCDC模块的工作。
甚至在如图16所示的某些应用实施例中，由于系统多数时候一直都工作在较大负载的情况下，这时可以去掉整个控制模块900，把各路DCDC模块的使能输入引脚统一接到系统使能输入端或者直接接到电源输入端。此时，由于共用了同一个VC和同一个OSC，系统也能很好的工作在大负载的情况下，实现高效稳定高可靠性的变压输出。
本发明所涉及的一种DCDC模块自动切换的直流电能变换方法和系统中包括并联设置的N个DCDC模块，输出电压检测反馈模块和提供工作时钟信号的时钟信号模块；控制模块检测输出到外部负载的电流，并根据负载电流大小计算出需要开启的DCDC模块数量为Q，并输出Q个DCDC模块的使能和开启控制信号；Q个DCDC模块的工作时钟信号CLKN的周期相同，各工作时钟信号CLKN相位差为360度除以Q。多路DCDC模块并联，可输出较大的电流，也降低了系统的功耗；多路DCDC模块均设置在同一芯片上，具有很好的参数一致性特征，各路电流均衡特性好；分时软启动及移相分时控制，避免了过冲，降低了电源输出电压的纹波，输出特性更稳定。
本发明涉及的DCDC模块自动切换的电源变换电路系统包括：多路用于将输入电压变压输出的电源转换模块DCDC1、DCDC2…DCDCN和用于控制各DCDC电压转换模块的控制模块900。控制电路子模块(900)依据检测到的负载电流ILoadsen输出控制信号到DCDC1、DCDC2…DCDCN电压转换模块，使得在大负载时，使用两路/多路DCDC转换模块DCDC1、DCDC2…DCDCN进行兼顾各路电流平衡的电压变换；在小负载或零负载时，只使用一路DCDC模块进行电压变换；兼顾了重负载时的各路电流平衡且电压变换效率高、系统发热小、输出纹波小、系统可靠性高和轻负载时变压电路本身的功耗低，特别适用于电池的输出电压变换控制电路中。另需说明的是，本发明中电池或外部供电源的负极为电路的零电位点，本发明中其他电路节点的电位数值都是相对该零电位点的数值；电池或外部供电源电压为其正极和负极的电位差。为了描述方便，部分模块采用了一、二等顺序编号，这些顺序编号并不代表其位置或顺序上的限定，只是为了描述方便。
以上所述仅为本发明的实施例，以上所述的电路拓扑结构仅为本发明的一种具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种DCDC模块自动切换的直流电能变换系统，包括：
N个并联设置的用于将输入直流电压Vin变换为输出电压Vout的DCDC模块（800），N为所述DCDC模块（800）的数量，N取值范围为1至M的自然数；用于输出电压Vout检测和反馈的输出电压检测反馈模块（700）；
其特征在于，所述直流电能变换系统还包括，用于同时为N个DCDC模块（800）提供工作时钟信号CLKN的时钟信号模块（300）；用于N个DCDC模块（800）使能和开启控制的控制模块（900）；N个DCDC模块（800）分别接受来自于所述时钟信号模块（300）输出的工作时钟信号CLKN；
所述控制模块（900）检测输出到外部负载的电流ILoadsen，并根据检测到的负载电流ILoadsen大小计算出需要开启的DCDC模块（800）数量为Q，并输出相应Q个DCDC模块（800）的使能和开启控制信号；即所述控制模块（900）根据负载电流ILoadsen大小，控制不同数量的DCDC模块（800）的开启或关闭；使Q个DCDC模块（800）输出电流大小和外部负载电流需求相适应；
所述时钟信号模块（300）输出的Q个DCDC模块（800）的工作时钟信号CLKN的周期相同，各工作时钟信号CLKN的相位差为360度除以Q；
所述控制模块（900）包括用于负载电流ILoadsen采样及计算的电流取样判断模块（950）和用于各DCDC模块（800）使能和启动控制的使能与启动控制模块（960）；
所述使能与启动控制模块（960）输出用于各DCDC模块（800）使能的使能控制信号和用于各DCDC模块（800）的软启动、软关闭控制的启动控制信号到各DCDC模块（800）；所述使能控制信号为高低电平信号；所述启动控制信号为软启动控制信号；
所述电流取样判断模块（950）从外部负载获得负载电流信号；或所述电流取样判断模块（950）从所述DCDC模块（800）获得负载电流信号；
所述使能与启动控制模块（960）包括电压跟随器（601）、单刀双掷开关（S1）、延时网络（605）、单刀三掷开关（S2）和使能与软启动逻辑控制器（602）；所述单刀双掷开关（S1）包括A端、B端和D端，所述单刀三掷开关（S2）包括E端、F端、G端和H端；单刀双掷开关（S1）、延时网络（605）和单刀三掷开关（S2）的个数分别为N-1个；
所述单刀双掷开关（S1）和所述单刀三掷开关（S2）接受所述使能与软启动逻辑控制器（602）控制；
所述使能与软启动逻辑控制器（602）的输入信号包括外部使能信号EN和DCDC模块（800）选择信号SEL；所述使能与软启动逻辑控制器（602）的输出信号包括输出到各DCDC模块的使能和开启控制信号；
所述电压跟随器（601）的放大器正极输入端与所述输出电压检测反馈模块（700）的输出端电连接获得反馈电压信号；同时所述电压跟随器（601）的放大器正极输入端与与所述单刀三掷开关（S2）的E端电连接，并将所述单刀三掷开关（S2）的E端用做第一DCDC模块（801）的软启动控制信号的输出端子；
当所述使能与软启动逻辑控制器（602）输入的外部使能信号EN有效，且选择信号SEL为低电平时，所述单刀双掷开关（S1）的B端和D端电连接，所述单刀三掷开关（S2）的G端和H端电连接；所述使能与软启动逻辑控制器（602）输出所述第一DCDC模块（801）的使能和开启控制信号，只有所述第一DCDC模块（801）一个DCDC模块处于工作状态；
当所述使能与软启动逻辑控制器（602）输入的外部使能信号EN有效，且选择信号SEL为高电平时，所述单刀双掷开关（S1）的A端和D端电连接，所述单刀三掷开关（S2）的F端和H端电连接；所述使能与软启动逻辑控制器（602）输出所述第一DCDC模块（801）和第二DCDC模块（802）的使能和开启控制信号；所述单刀三掷开关（S2）的H端用做其余DCDC模块的软启动控制信号的输出端子，输出软启动控制信号；当所述单刀三掷开关（S2）的F端和H端的电压和所述单刀双掷开关（S1）的D端电压相等时，即所述第二DCDC模块（802）软启动完成后，所述单刀三掷开关（S2）的H端和E端电连接；使得所述第一DCDC模块（801）和所述第二DCDC模块（802）的软启动控制信号的输出端子均输出稳定的电压信号。
2.根据权利要求1所述DCDC模块自动切换的直流电能变换系统，其特征在于：
所述DCDC模块（800）的SW管脚和地之间连接有外部电感，所述DCDC模块（800）和外部电感组成完整的BUCK-BOOST变换器，即升降压式变换器，该升降压式变换器是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。
3.根据权利要求2所述DCDC模块自动切换的直流电能变换系统，其特征在于：
所述直流电能变换系统开启的初始状态，只有第一DCDC模块（801）工作；当所述控制模块（900）检测到的负载电流ILoadsen大于等于负载电流第一门限值，所述控制模块（900）输出使能控制信号和开启控制信号到第二DCDC模块（802），使第二DCDC模块（802）开启；所述第一DCDC模块（801）和所述第二DCDC模块（802）从所述时钟信号模块（300）获得各自的工作时钟信号CLK1和CLK2；所述第一DCDC模块（801）的工作时钟信号CLK1和所述第二DCDC模块（802）的工作时钟信号CLK2的相位差为180度；
当所述控制模块（900）检测到的负载电流小于负载电流第一门限值，所述控制模块（900）输出使能控制信号和开启控制信号到第二DCDC模块（802），使第二DCDC模块（802）关闭。
4.根据权利要求3所述DCDC模块自动切换的直流电能变换系统，其特征在于：
所述第一DCDC模块（801）和所述第二DCDC模块（802）都工作时，当所述控制模块（900）检测到的负载电流ILoadsen大于等于负载电流第二门限值，所述控制模块（900）输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块，使第三直流电源转换模块开启；
所述第一DCDC模块（801）、所述第二DCDC模块（802）和第三直流电源转换模块从所述时钟信号模块（300）获得各自的工作时钟信号CLK1、CLK2和CLK3；所述第一DCDC模块（801）的工作时钟信号CLK1和所述第二DCDC模块（802）工作时钟信号CLK2的相位差为120度；所述第二DCDC模块（802）工作时钟信号CLK2和第三直流电源转换模块获得的时钟信号CLK3的相位差为120度；
当所述控制模块（900）检测到的负载电流ILoadsen小于负载电流第二门限值，所述控制模块（900）输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块，使第三直流电源转换模块关闭。
5.根据权利要求4所述DCDC模块自动切换的直流电能变换系统，其特征在于：
所述第一DCDC模块（801）和所述第二DCDC模块（802）都工作时，当所述控制模块（900）检测到的负载电流ILoadsen大于等于负载电流第三门限值，所述控制模块（900）输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块和第四直流电源转换模块，使第三直流电源转换模块和第四直流电源转换模块开启；
所述第一DCDC模块（801）、所述第二DCDC模块（802）、第三直流电源转换模块和第四直流电源转换模块从所述时钟信号模块（300）获得各自的工作时钟信号CLK1、CLK2、CLK3和CLK4；所述第一DCDC模块（801）的工作时钟信号CLK1和所述第二DCDC模块（802）的工作时钟信号CLK2的相位差为90度；
所述第二DCDC模块（802）的工作时钟信号CLK2和第三直流电源转换模块的工作时钟信号CLK3的相位差为90度；所述第三直流电源转换模块的工作时钟信号CLK3和第四直流电源转换模块获得的时钟信号CLK4的相位差为90度；当所述控制模块（900）检测到的负载电流小于负载电流第三门限值，所述控制模块（900）输出使能控制信号和开启控制信号到第三直流电源转换模块和第四直流电源转换模块，使第三直流电源转换模块和第四直流电源转换模块关闭。
6.根据权利要求1所述DCDC模块自动切换的直流电能变换系统，其特征在于：
所述电流取样判断模块（950）包括用于负载电流采样电压和输入电压比较运算的第一运算放大器（606）、受第一运算放大器（606）输出信号控制的电流源（607）和第一比较器（608）；所述第一比较器（608）用于参考电压信号对比运算并输出使能控制信号到所述使能与启动控制模块（960）；
输入电压信号从所述第一运算放大器（606）的正极输入，负载电流采样电压信号从所述第一运算放大器（606）的负极输入；所述第一运算放大器（606）的输出用于控制所述电流源（607）的电流大小，所述电流源（607）正极与电压输入端电连接，所述电流源（607）负极通过电阻接地；所述电流源（607）负极通过低通滤波器网络后输入到所述第一比较器（608）的正极，所述第一比较器（608）的负极输入信号的电压大小为第一参考电流门限值；第一比较器（608）输出DCDC模块（800）选择信号SEL到所述使能与启动控制模块（960）进行各DCDC模块（800）的使能和开启控制。
7.根据权利要求1所述DCDC模块自动切换的直流电能变换系统，其特征在于：
所述控制模块（900）包括微控制器MCU(MicroControllerUnit)；
所述控制模块（900）检测直流电能变换系统输出到外部的负载电流，所述控制模块通过微控制器MCU判断检测到的负载电流大小，计算出需要开启的DCDC模块（800）数量，并输出相应DCDC模块（800）的使能和开启控制信号。
8.一种DCDC模块自动切换的直流电能变换方法，
其特征在于，是基于上述权利要求1至7任意一项所述的DCDC模块自动切换的直流电能变换系统；包括以下步骤：
A：并联方式设置N个用于将输入直流电压Vin变换为输出电压Vout的DCDC模块（800），N为所述DCDC模块（800）的数量，N取值范围为1至M的自然数；设置用于输出电压Vout检测和反馈的输出电压检测反馈模块（700）和用于同时为N个DCDC模块（800）提供工作时钟信号CLKN的时钟信号模块（300）；
B：所述输出电压检测反馈模块（700）采样输出电压并与设定的输出电压参考值Vref0比较，输出峰值电流控制信号VC到各DCDC模块（800）；所述DCDC模块（800）依据峰值电流控制信号VC调整输出峰值电流从而改变输出电压Vout；
C：N个DCDC模块（800）分别接受来自于所述时钟信号模块（300）输出的工作时钟信号CLKN；
D：设置用于N个DCDC模块（800）使能和开启控制的控制模块（900）；所述控制模块（900）检测输出到外部负载的电流ILoadsen，并根据检测到的负载电流ILoadsen大小计算出需要开启的DCDC模块（800）数量为Q，并输出相应Q个DCDC模块（800）的使能和开启控制信号；即所述控制模块（900）根据负载电流ILoadsen大小，控制不同数量的DCDC模块（800）的开启或关闭；使Q个DCDC模块（800）输出电流大小和外部负载电流需求相适应；
E：所述时钟信号模块（300）输出的Q个DCDC模块（800）的工作时钟信号CLKN的周期相同，各工作时钟信号CLKN相位差为360度除以Q。
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