[發(fā)明專利]用于中間電壓控制的一調(diào)節(jié)多級切換式電源轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710453099.4
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107528472B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬克·柴德
• 申請（專利權(quán)）人: 代羅半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 11139 北京科龍寰宇知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 孫皓晨

本發(fā)明公開了一種多相、多級SMPC系統(tǒng)、一種電子裝置以及一種多相、多級SMPC系統(tǒng)的操作方法，其中，該多相、多級切換式電源轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包含至少一單級相位SMPC電路，其將輸入電壓轉(zhuǎn)換成輸出電壓以應(yīng)用在電子負(fù)載電路及至少一多級相位SMPC電路，至少一多級相位SMPC電路具有至少一初級相位SMPC電路以產(chǎn)生、監(jiān)測及控制中間電壓，并且至少一次級相位SMPC電路將中間電壓轉(zhuǎn)換成輸出電壓，至少一次級相位具有一電壓調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換中間電壓為一參考電壓以接近輸出電壓的位準(zhǔn)，至少一初級相位SMPC電路監(jiān)測及控制中間電壓，以迫使至少一次級相位使其輸出電流成為總負(fù)載電流的正確部分。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一般的切換式電源轉(zhuǎn)換器，具體地，本發(fā)明涉及多相、多級切換式電源轉(zhuǎn)換器，更具體地，本發(fā)明涉及通過中間電壓控制，以在多相、多級切換式電源轉(zhuǎn)換器中，用于調(diào)節(jié)一多級切換式電源轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

切換式電源轉(zhuǎn)換器在低功率電子設(shè)備中具有重要作用，以將一輸入電源從第一電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為第二電壓位準(zhǔn)。一種典型的切換式電源轉(zhuǎn)換器(switch mode powerconverter，SMPC)是為一直流對直流切換式轉(zhuǎn)換器，其通過暫時存儲電源在一磁性部件(例如一電感或變壓器)或電容電路(例如電容切換電路)中以將第一電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為第二電壓位準(zhǔn)，然后將不同電壓的電源釋放。圖1是為說明基本SMPC基本結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的降壓SMPC5的示意圖，降壓SMPC 5的示意圖具有三個部分，一個控制部分10、一個切換部分15及一個濾波器部分20。控制部分具有一接收表示輸出電壓V_OUT幅度的參考電壓V_REF的誤差放大器25，誤差放大器25的輸出誤差電壓V_EA被施加至比較器30的一異相輸入(-)，比較器30的同相輸入(+)接收自一斜坡產(chǎn)生器35的一斜坡電壓信號V_RAMP，比較器30的輸出是指示誤差電壓V_EA大于參考電壓V_REF的一數(shù)字邏輯信號，比較器30輸出的數(shù)字信號應(yīng)用在設(shè)置重置閂40的重置輸入端，重置輸入端(R)將停止數(shù)據(jù)輸出Q設(shè)為邏輯狀態(tài)0，并將啟用數(shù)據(jù)輸出設(shè)為邏輯狀態(tài)1，設(shè)置重置閂40的設(shè)置輸入端(S)接收一時鐘信號V_SET，設(shè)置輸入端(S)啟用數(shù)據(jù)輸出Q為邏輯狀態(tài)1，并停止數(shù)據(jù)輸出為邏輯狀態(tài)0。

開關(guān)晶體管M_P、M_N形成切換部分15，SMPC 5的輸入電壓V_IN應(yīng)用于開關(guān)晶體管M_P的源極，開關(guān)晶體管M_N的源極連接到接地參考電壓源，開關(guān)晶體管M_P、M_N的汲極連接在一起并連接到電感L的第一端，電感L的第二端連接到負(fù)載電容CL的第一端子和電子負(fù)載電路50的第一輸入端，負(fù)載電容的第二端和負(fù)載連接至接地參考電壓源。

數(shù)據(jù)輸出Q應(yīng)用到p型開關(guān)晶體管M_P的柵極，數(shù)據(jù)輸出應(yīng)用到n型開關(guān)晶體管M_N的柵極，控制部分10形成一用于控制開關(guān)晶體管M_P、M_N的開關(guān)時間的脈寬調(diào)制器，接著，開關(guān)晶體管M_P、M_N控制流過電感L的電感電流IL至負(fù)載電容CL以及降壓SMPC 5輸出端的負(fù)載50，電感L和電容CL形成降壓SMPC 5的濾波器部分20，濾波器部分20移除了降壓SMPC 5的輸出電壓V_OUT的任何切換噪聲。

現(xiàn)代集成電路需要更高的電流和更低的電壓，一多相位SMPC響應(yīng)這個要求，多相位SMPC采用兩個或更多個相同交錯轉(zhuǎn)換器連接，使得它們的輸出是多相SMPC的每一相位的輸出總和，每一多相位的歷史具有一共同切換頻率工作的一時鐘信號。然而，每一相位的時鐘移位，使得轉(zhuǎn)換切換以共同控制電路控制的定期間隔發(fā)生，控制電路交錯每一轉(zhuǎn)換器的切換時間，使每一多相SMPC切換間的相位角為360°/n，其中n是多相位SMPC相數(shù)。并聯(lián)多相位SMPC的輸出，使得有效輸出紋波頻率是n×f，其中f是每一轉(zhuǎn)換器的工作頻率。這提供比提供等效電流和電壓的一單相位SMPC具更好的動態(tài)性和明顯更小的去耦電容。