[发明专利]大功率开关电源电路

说明书

技术领域

本发明涉及通信系统设备中集成电路的供电领域，具体来讲是一种大功率开关电源电路。

背景技术

在下一代互联网通信系统中，由于其设备的特殊性，特别是对核心交换设备超大交换容量的需求，带来了核心交换集成电路在规模度、复杂性、集成度、工艺性和功耗等方面的极高要求，并对其集成电路的供电系统提出了挑战。低电压、大电流、低纹波和高瞬态响应的大功率供电系统的需求随之提出。

目前，业界常用的通信电源模块能提供的1.2V输出电压，最大输出电流＜30A，电压纹波＜30mV。而在大容量电信级以太网机架设备的核心交换处理芯片的供电设计中，提出了输出电流＞100A，输出电压＜1.2V，电压纹波＜20mV等供电要求。

此种情况下，必须使用多个现有的电源模块，通过并联的方式才能实现上述需求。但是，这种方式由于没有均流技术，无法实现各电源模块之间电流的平均分配，在大规模集成电路超低供电电压(输出电压＜1.2V)和低纹波(电压波纹＜20mV)的要求下，无法提供稳定的电流输出。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种大功率开关电源电路，实现输出电流的均流，在大功率、低电压、低纹波以及高瞬态响应的供电要求下，稳定可靠的输出超大规模集成电路内核所需的直流电流。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种大功率开关电源电路，包括三个输入滤波单元、六个开关单元、三个输出滤波单元、相位选择开关、同步时钟配置开关和单输出/双输出电压选择开关，所述每两个开关单元为一组，每个输入滤波单元分别连接每组的两个开关单元，一个主脉冲宽度调制控制器控制其中一组开关单元，两个从脉冲宽度调制控制器分别控制另外两组开关单元，每组开关单元连接一个输出滤波单元，且每个开关单源与输出滤波单元之间连接一个感应电感；所述主脉冲宽度调制控制器、两个从脉冲宽度调制控制器均连接相位选择开关和同步时钟配置开关，三个输出滤波单元连接单输出/双输出电压选择开关。

在上述技术方案的基础上，所述每个输入滤波单元是由多个电容并联组成，输入电流流过每个输入滤波单元后，进入每组的两个开关单元。

在上述技术方案的基础上，所述每个开关单元分别各由两个金氧半场效晶体管组成，其中上金氧半场效晶体管的漏极与相应的输入滤波单元连接，下金氧半场效晶体管的源极接地，所述上金氧半场效晶体管的源极和下金氧半场效晶体管的漏极连接，并作为与其相连的开关单元的输出端，与所述感应电感连接。

在上述技术方案的基础上，所述主脉冲宽度调制控制器输出时钟同步信号，连接两个从脉冲宽度调制控制器。

在上述技术方案的基础上，当相位选择开关将主脉冲宽度调制控制器和两个从脉冲宽度调制控制器的相位控制脚经电阻接地时，为单输出电压模式。

在上述技术方案的基础上，当相位选择开关将主脉冲宽度调制控制器和制控制器相位控制脚经过两个电阻连接后接地，另外一个从脉冲宽度调制控制器的相位控制脚直接接地时，为双输出电压。

在上述技术方案的基础上，所述同步时钟配置开关将主脉冲宽度调制控制器和其中一个从脉冲宽度调制控制器的时钟同步信号连接，根据其配置引脚上分到的电压值，按照时钟同步信号的脉冲上升沿或下降沿选择适合的时间，控制与所述主脉冲宽度调制控制器和其中一个从脉冲宽度调制控制器相连的两组开关单元的打开和关闭。

在上述技术方案的基础上，每个输出滤波单元和其连接的两个感应电感组成LC滤波电路。

在上述技术方案的基础上，所述每个输出滤波单元由多个并联电容组成；所述感应电感与输出滤波单元的连接节点的电压为输出电压，两个负载分别连接至输出电压。

本发明的有益效果在于：

本发明大功率开关电源电路采用多个开关电源系统堆叠的方式，实现输出电流＞100A。由于使用一种时钟同步的方式，实现输出电流的均流，在大功率、低电压、低纹波以及高瞬态响应的供电要求下，稳定可靠的输出超大规模集成电路内核所需的直流电流。

另外，本发明中，由于相位选择开关、同步时钟配置开关和单输出/双输出电压选择开关，三个开关的接通和断开，控制单电压输出或双电压输出模式，即可拆分的形式，能够满足超大规模集成电路内核供电时，满足电源同电压不同电源域或较小差别的不同电压域精确供电的需求。

附图说明

图1为本发明大功率开关电源电路的原理框图；

图2为图1中主脉冲宽度调制控制器及外围器件的原理图；