[發明專利]多相開關模式電源及其控制電路和控制方法

有效

• 申請號: 201310245650.8
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103280974A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 楊先慶;姜禮節;歐陽茜;吳小康;張波
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

本發明要求申請號為13/530，290，申請日期為2012年6月22日的美國專利申請的優先權。

技術領域

本發明涉及開關模式電源(SMPS)，具體但不限于涉及多相SMPS及其控制電路和負載瞬態控制方法。

背景技術

多相SMPS由于能提供大電流而被普遍應用，如用于微處理系統等。圖1示出了一個現有技術的多相SMPS。多相SMPS100具有N相的開關電路P1-PN，開關電路P1-PN具有共同的輸入端Vin和輸出端Vout。輸出端Vout為負載提供電能。多相SMPS100的每個開關電路如開關電路P1包括開關S1，在開關S1的開關動作下開關電路P1為負載提供電流。開關S1-SN在多個控制信號的控制下依次導通。然而在負載瞬態狀況下，即負載突然增大等情況下，SMPS100需要通過同時將開關S1-SN導通來提供足夠的電流。

因此在負載瞬態狀況下需要進行瞬態控制。而且，瞬態控制最好可以適應不同的瞬態負載水平。

發明內容

為了解決前面描述的一個問題或者多個問題，本發明提出一種多相SMPS及其控制電路和控制方法。

根據本發明的一個方面，一種多相開關模式電源(SMPS)包括：N個開關電路耦接至輸出節點，其中每個開關電路包括一個開關，多相SMPS在輸出節點提供輸出電壓用于為負載供電，其中N為自然數;多個比較電路，每個比較電路具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接閾值電壓，第二輸入端耦接輸出電壓的反饋信號，輸出端提供負載指示信號;以及控制單元，具有多個輸入端和N個輸出端，其中每個輸入端耦接相應比較電路的輸出端用于接收一個負載指示信號，每個輸出端提供一個控制信號至相應開關的控制端，其中控制單元用于根據負載指示信號選擇性地同時導通n個開關，其中n為不大于N的自然數。

在一個實施例中，每個負載指示信號具有預定的索引參數，所述索引參數為不大于N的自然數，且越小的閾值電壓對應越大的索引參數，當反饋信號低于閾值電壓時相應的負載指示信號處于有效狀態，其中n等于處于有效狀態的負載指示信號的索引參數的最大值。

在一個實施例中，其中每個開關Si具有序號i(i=1，2…N)，其中：當m+n-1不大于N時，n個開關包括從開關Sm至S(m+n-1)同時導通，其中m代表當前序號;或者當m+n-1大于N時，n個開關包括從開關Sm至SN以及開關S1至S(m+n-N-1)同時導通。

在一個實施例中，多相SMPS包括N個比較電路，其中當反饋信號低于閾值電壓時相應的負載指示信號轉變為有效狀態，其中當n個負載指示信號為有效狀態時，n個開關同時導通。

在一個實施例中，多相SMPS進一步包括N個非門，其中：每個開關電路包括同步整流管;以及每個非門包括輸入端和輸出端，其中輸入端耦接控制單元相應的輸出端，輸出端耦接相應的同步整流管。

在一個實施例中，多個比較電路包括第一比較電路，第一比較電路耦接最大的閾值電壓，其中當第一比較電路輸出一脈沖時，一個開關被導通并維持固定導通時間。

在一個實施例中，耦接到多個比較電路的閾值電壓呈等差數列遞減。

在一個實施例中，多相SMPS進一步包括耦接在輸出節點和參考地之間的輸出電容，其中每個開關電路進一步包括：整流器，耦接在對應的開關和參考地之間;以及電感，具有第一端和第二端，其中第一端耦接對應開關和整流器，第二端耦接輸出節點。

在一個實施例中，多相SMPS進一步包括加法電路，加法電路具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端耦接反饋信號，第二輸入端耦接斜率補償信號，輸出端耦接所述多個比較電路的第二輸入端。

在一個實施例中，多相SMPS進一步包括：數模轉換電路(DAC)，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接控制單元;以及電阻分壓電路，包括串聯耦接的多個電阻，電阻分壓電路具有耦接第一電阻的第一輸入端，耦接最后一個電阻的第二輸入端以及多個輸出端，其中第一輸入端耦接DAC的輸出端，第二輸入端耦接參考地，多個輸出端用于提供多個閾值電壓。

在一個實施例中，多相SMPS進一步包括反饋電路，反饋電路具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接輸出節點，輸出端提供反饋信號。