[发明专利]多相式电压调整器系统

说明书

技术领域

本发明为一种多相式电压调整器系统，尤指一种可随负载的增加或减少而切换不同相位的多相式电压调整器系统。

背景技术

一般来说，计算机系统内中央处理器(CPU)的电源并不是直接由电源供应器所提供，主要原因为CPU所需的核心电压(Vcore)是按照其负载的大小而不断改变。由于核心电压(Vcore)可能瞬间内增强或减弱，电源供应器是无法直接对如此突如其来的改变作出反应。为了解决此一问题，主机板上设有专为CPU供电的电压调整器(Voltage Regulator Module，VRM)。

请参照图1，其所示为已知计算机主机板上的单相式电压调整器(Single-Phase VRM)示意图。单相式电压调整器10主要包含一脉冲宽度调变(Pulse Width Modulate，PWM)控制单元102、一PWM驱动单元(PWMDriver)104、一输出单元106。其中，PWM控制单元102可以输出一脉冲信号(PWM信号)至PWM驱动单元104。

再者，PWM驱动单元104中有一引导逻辑电路(Steering LogicCircuit)1042以及二驱动电路(Driving Circuit)1044、1046。引导逻辑电路1042可根据PWM信号产生第一信号与第二信号，而二驱动电路1044、1046分别接收第一信号与第二信号后，产生第一驱动信号S1与第二驱动信号S2。

再者，输出单元106中包含一上功率晶体管(Upper Power FET)M1、一下功率晶体管(Lower Power FET)M2、一输出电感(Output Choke)L、一电流感测电阻(Current Sense Resistor)Rs、与一输出电容(OutputCapacitor)Co。其中，上功率晶体管M1漏极连接至一电源电压Vcc，上功率晶体管M1栅极接收第一驱动信号S1，上功率晶体管M1源极连接至输出电感L的第一端。下功率晶体管M2漏极连接至输出电感L的第一端，下功率晶体管M2栅极接收第二驱动信号S2，下功率晶体管M1源极连接至接地端GND。再者，电流感测电阻Rs连接于输出电感L的第二端与核心电压输出端Vcore之间。而输出电容Co连接于核心电压输出端Vcore与接地端GND之间。

由于第一驱动信号S1与第二驱动信号S2的驱动，输出电感L以及电流感测电阻Rs上会产生一输出电流Io至核心电压输出端Vcore。根据输出电流Io的大小可以得知CPU是处于高运转负载(重载)或者是低运转负载(轻载)。当侦测电流感测电阻Rs上的感测电压Vs而得CPU是处于重载时，PWM控制单元102可增加PWM信号的脉冲宽度(Pulse Width)用以提高输出电流Io；反之，当侦测电流感测电阻Rs上的感测电压Vs得知CPU是处于轻载时，PWM控制单元102即减少PWM信号的脉冲宽度，用以减少输出电流Io。

电压调整器的相位(Phase)越多表示电压调整器由越多的PWM驱动单元104与输出单元106的组成。现今主机板上多会采用多相式电压调整器(Multi-Phase VRM)。当CPU的负载较重时，多相式电压调整器可提供足够的核心电压至CPU。

请参照图2，其所示为已知计算机主机板上的四相式电压调整器对一CPU供电示意图。四相式电压调整器20主要包含一PWM控制单元202，四个PWM驱动单元204、206、208、210，与四输出单元212、214、216、218。

PWM控制单元202可以输出四相脉冲信号(PWM1信号、PWM2信号、PWM3信号、PWM4信号)分别至PWM驱动单元204、206、208、210。PWM驱动单元204搭配输出单元212后可输出具第一相位的核心电压Vcore-1；PWM驱动单元206搭配输出单元214后可输出具第二相位的核心电压Vcore-2；PWM驱动单元208搭配输出单元216后可输出具第三相位的核心电压Vcore-3；PWM驱动单元210搭配输出单元218后可输出具第四相位的核心电压Vcore-4。因此，CPU22所需的核心电压Vcore是由四相式电压调整器20根据PWM1信号、PWM2信号、PWM3信号、PWM4信号来提供。上述四个PWM驱动单元204、206、208、210的电路与图1中PWM驱动单元104的电路相同，且四个输出单元212、214、216、218与图1中输出单元106的电路相同，因此其动作原理不再赘述。