[发明专利]多相电源转换器的增强型相数控制电路及方法

说明书

技术领域

本发明是有关一种多相电源转换器，特别是关于一种多相电源转换器的相数控制电路及方法。

背景技术

某些需要低压大电流的装置，例如中央处理器(Central Processing Unit；CPU)，其电源供应器大多使用多相并联的直流对直流转换器来实现，尤其是具有较严格规格者，该电源供应器还必须兼具有效电压定位(Active Voltage Positioning；AVP)的功能。在低输出电压高输出电流的应用上，多相并联操作的直流对直流转换器可以提升重载的转换效率，但是轻载的转换效率较差，为了让轻重载皆具有高转换效率，因而提出动态相数控制的方案。美国专利号6,674,274是通过AVP所产生的输出电压变化来辨别输出电流的大小。根据AVP原理，当输出电流变大时，输出电压下降，此时系统切换至多相操作，以提升重载效率；反之，当输出电流变小时，输出电压上升，此时系统切换至单相操作，以提升轻载效率。美国专利号7,492,134是感测相电路的相电流来判断输出电流的大小，进而决定操作相数。当相电流上升时，操作相数逐渐地增加；当相电流下降时，操作相数逐渐地减少。此外，当输出电压瞬间下降时，系统马上启动所有的相电路，以增加换相的速度，避免发生不必要的过电流保护，或造成系统损坏。

造成相电流突然增加的原因包括输出电流增加、直流负载线(load line)由大变小以及高斜率的输出电压变化等，其中直流负载线是AVP所产生的压降。现有的方法都是根据输出电流的大小来改变操作相数，因此改变操作相数的速度取决于电流感测的速度。当系统感测电流的速度太快时，容易造成电流准位偏移及误动作；反之，当系统感测电流的速度太慢，系统将发生不必要的过电流保护，或造成系统损坏。参照图1，相电流的变化斜率可以概分成3个区间A1、A2及A3，其中区间A1的电流变化速度最快，区间A2的电流变化速度次之，区间A3的电流变化速度最慢。现有的方法只能即时处理位于区间A1及A3的电流变化以决定操作相数，因此当系统在稳态且单相操作时，若电流突然增加而且变化斜率是位于区间A2时，系统无法即时从单相操作切换为多相操作，因而造成不必要的过电流保护，或造成系统损坏。

因此，一种能处理中速电流变化速度的增强型相数控制电路及方法，乃为所冀。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种能处理中速电流变化速度的增强型相数控制电路及方法。

根据本发明，一种多相电源转换器的增强型相数控制电路包括状态机决定该多相电源转换器的电源操作区，以及电流快速响应电源区上升电路，在该多相电源转换器为单相操作期间，若相电流大于临界值，送出信号至该状态机，以切换该电源操作区使操作相数增加，进而增加该多相电源转换器的转换效率及可靠度。其中，不同的电源操作区具有不同的操作相数。

根据本发明，一种多相电源转换器的增强型相数控制方法包括在该多相电源转换器为单相操作期间检测该相电流，若该相电流大于临界值，切换该多相电源转换器的电源操作区以增加操作相数，进而增加该多相电源转换器的转换效率及可靠度。其中，不同的电源操作区具有不同的操作参数。

附图说明

图1是相电流变化斜率的快速、中速及慢速区间的示意图；

图2是使用本发明的增强型相数控制电路的多相电源转换器；

图3是图2中的增强型相数控制电路的实施例；

图4是设定电源区的示意图；

图5是总和信号Visum及直流信号Viqk的波形；

图6是在多相电源转换器的直流负载线由大变小时，没有电流快速响应电源区上升电路的信号波形图；以及

图7是在多相电源转换器的直流负载线由大变小时，具有电流快速响应电源区上升电路的信号波形图。

附图标号：

10  误差放大器

12  偏移消除电路

14  比较器

16  加法器

18  加法器

20  增强型相数控制电路

22  相电路

24  相电路

26  相电路

28  相电路

30  电流感测器

32  电流感测器

34  电流感测器

36  电流感测器

38  低通滤波器

40  负载追踪电源区下降电路

42  连续电源区上升电路

44  电流快速响应电源区上升电路