[发明专利]一种可锁相恒定频率的多相操作电路

说明书

技术领域

本发明涉及电源管理领域，特别是涉及一种可锁相恒定频率的多相操作电路。

背景技术

随着便携式电子产品的普及，电源管理系统越来越重要，对于电源性能的要求也越来越高，多相大电流的开关电源应运而生。对于需要大电流的输出负载，可以把多个芯片级联起来，并使它们异相操作，以在不增加输入和输出电压纹波的情况下提供更大的输出电流。

多相电源能显著地减小输入和输出电容器中的纹波电流值。RMS输入纹波电流等于与采用的相位数量相除，而有效纹波频率则等于与所采用的相位数量相乘(假设输入电压高于所使用的相位数量与输出电压的乘机)。输出纹波幅度的减小与所采用的相位数之间的关系和输入纹波电流的情况是相同的。

单级设计的最坏情况RMS纹波电流在输入电压为输出电压的两倍时达到峰值。对于一个两级设计而言，最坏情况RMS纹波电流将产生幅度为输入电压的1/4和3/4的峰值输出。当计算RMS电流时，将产生较高的有效占空比，而且只要每一级中的电流是平衡的，则峰值电流值将被等分。对于一个两相转换器，输出电流峰值减半，而频率将倍增，输入电容降低到原来的1/4。采用更多的相位将在电容器方面实现极大的节省。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多相操作电路，能够满足提供高输出电流的基础上减小电流纹波的功能。

一种可锁相恒定频率的多相操作电路特征包括以下模块：振荡器，锁相环，相位选择电路，相位差产生电路。对于多相操作电路，第一片的频率为内部振荡器产生，产生的频率输出到第二片，经锁相环锁相后，第二片与第一片频率相位都相同，这时第二片内的相位选择电路工作，产生相位差，使得第二片的内部震荡频率与第一片相同，但相位不同，从而达到异相操作的目的，以此类推，最多可达到十二相操作。原理图如图1所示。因为要保证异相操作，所以所有芯片的频率要相同，但相位各不相同。本电路可以实现180度，120度，90度的相位差，依次对应于两相，3相，4相操作，总共可以级联12相。

由于每个芯片的输出电流为7A，级联12相的话总的输出电流可以达到84A，满足了用户对大电流的要求。

因此本发明具有如下特点：(1)可产生最高可达84A的大电流，满足用户需求。(2)由于采用了异相操作模式，可以使得在获得大电流的同时，并未增加输入和输出电压纹波。(3)相位可选择电路利用反相器和D触发器的延迟，巧妙实现了相位差，简化了电路。

附图说明

图1为振荡器电路

图2为多相操作电路模型

图3为分频电路

图4为锁相环电路

图5为相位选择电路

图6为相位差产生电路

具体实施方式

为使本发明的上述特征和优点更加清晰，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1为振荡器电路，振荡器为电流控制振荡器(ICO)由

I×t＝C×V(1)

可知在电容和翻转电压不变的情况下可以通过改变电流I的大小来改变振荡周期即振荡频率。振荡器通过电流I2充电，电流I1放电，充放电电容为C1，电流I1和I2都为电流基准镜像过来的电流，大小相等，通过电流对电容的充放电作用产生9MHz的振荡频率。

图2为多相操作电路模型，包括两相操作电路，3相操作电路，4相操作电路，6相操作电路，12相操作电路，本文重点介绍两相操作，其余同理。

图3为分频电路，本电路通过级联D触发器并通过与非门与反相器等逻辑电路的作用产生分频，三个D触发器的输出都为前面电路的6分频，即此时的频率为1.5MHz,。

图4为锁相环电路，锁相环包括鉴频鉴相器、电荷泵、环路滤波器组成以及前面的振荡器组成。相位检波器为边缘敏感数字型，它在外部时钟和内部振荡器之间提供了0度相移，该相位检波器输出是一对互补电流源，用于对后面的电荷泵进行充放电。如果外部频率高于内部振荡器频率，则连续提供电流，从而将上拉PLLLPF引脚电压。当外部频率低于内部振荡器频率时，将连续吸收电流，从而下拉PLLLPF引脚电压。如果外部频率与内部频率相同但存在相位差，电流源在一个与相位差对应的时间里导通，对PLLLPF引脚上的电压进行调整，直到外部时钟与内部振荡器相位和频率相等为止。