[發明專利]用于峰-谷多相調節器的注入鎖定相位

在審

• 申請號: 201310757412.5
• 申請日: 2013-12-19
• 公開（公告）號: CN104426329A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: R·S·A·菲爾布里克;E·陳;R·J·帕里克
• 申請（專利權）人: 英特賽爾美國有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張東梅

相關申請的交叉參考

本申請要求序列號61／873,171，申請日為2013年9月3日的美國臨時申請的權益，出于所有意圖和目的，其全部內容在此結合作為參考。

附圖說明

通過以下的描述和附圖，本發明的好處、特征和優點將變得更好理解，其中：

圖1是配置有電源的計算機系統的簡化結構圖，該電源包括根據本發明實施例實現的調節器；

圖2是根據一個實施例的圖1的調節器的具有附加控制電路的第一相位電路的簡化示意框圖；

圖3是表示根據一個實施例的圖1的調節器的每個附加的相位電路的簡化示意框圖；

圖4是用于根據一個實施例的實現為N個相(1，......，N)的圖1的調節器的交流電流平衡電路的示意圖；

圖5是示出根據一個實施例的包括三(3)相(N=3)的圖1的調節器的示例操作的時序圖；

圖6是根據一個實施例實現的圖2的FLL塊的簡化示意框圖；以及

圖7是根據一個實施例實現的圖2的移相器塊的簡化示意框圖，該塊用于產生用于高達四個相的每個相位電路的HSR和LSR觸發脈沖。

發明內容

現有多相電流模式降壓轉換器(或調節器)都基于傳統的峰值或谷值電流架構，并只在有限的占空比(例如，約30％或更少)表現良好。某些多相架構需要去諧以運行在約30％以上的占空比。另一種方法是具有傳統的PLL的峰-谷電流模式調節器。然而，PLL的調諧與電壓環相互作用，從而快速瞬態響應和良好的相位分離是無法通過PLL調諧來實現的。電壓模式調節器相對于峰-谷電流模式調節器沒有那么多的固有相位裕量。另一種常規方法是添加斜率補償。斜率補償提供了一些瞬態響應和相位分離的改進，但沒有解決首要的問題。

一種如本文所描述的注入鎖定相位的系統和方法將注入鎖定用于峰-谷多相調節器，以使每個相位電路相對于彼此不同相地操作。該注入鎖定提供了相位電路之間的定相，使高效運行在更高的占空比(例如30％以上)而無需調諧并且也不犧牲性能。本架構提供了電流模式調節器的沒有占空比限制好處。本架構使得能夠使用更小的輸出濾波器(例如，更小的輸出電感器和／或更小的輸出電容器)和／或實現了更好的負載瞬態性能。本架構允許負載，例如處理器等，運行速度更快和／或更有效。

圖1是具有電源101的計算機系統100的簡化結構圖，該電源101包括根據本發明實施例實現的調節器103。電源101產生一個或多個電源電壓，其通過連接系統105將電力提供給所述計算機系統100的其他系統設備。連接系統105可以是總線系統或開關系統或者是一組導體等。在示例性的實施例中，計算機系統100包括處理器107和外圍系統109，它們都耦合到連接系統105以從電源101接收電源電壓。在示例性的實施例中，外圍系統109可以包括系統存儲器111(例如，包括RAM(隨機存取)和ROM(只讀)存儲器類型的設備以及存儲器控制器等的任意組合)和輸入/輸出(I／O)系統113的任意組合，輸入／輸出(I/O)系統113可以包括系統控制器等，例如圖形控制器，中斷控制器，鍵盤和鼠標控制器，系統存儲設備控制器(例如，用于硬盤驅動器等的控制器)等。該示例性的系統僅僅是舉例性的，正如本領域技術人員所理解的，許多處理器系統和支持設備可以被集成到處理器芯片上。

圖2是根據一個實施例的調節器103的具有附加控制電路的第一相位電路200的簡化示意框圖。調節器103被實現為多相峰-谷電流模式調節器。如本文中所描述的，調節器103使用注入鎖定，以使調節器的多個相相對于彼此不同相地操作以便于更快速和／或更有效的操作。

電壓VDAC被提供，其指示輸出電壓VOUT的目標電壓電平。VDAC、和一個模擬地(AGND)信號分別經由電阻元件R1和R2被提供給放大器201(例如運算放大器等)的正輸入端，并且返回(RTN)的信號通過電阻器R3被提供給放大器201的負輸入端，放大器201的輸出端產生參考電壓VREF。反饋電阻器R4被耦合在放大器201的負輸入端和輸出端之間。通常情況下，地在負載處，例如在處理器107等處被感測，并且放大器201被用來產生用于調節VDAC的適當的偏移以便提供由VREF提供的更準確的參考電壓電平。