[發明專利]切換模式電源的雙模式控制

在審

• 申請號: 202011090732.6
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112671217A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 鄒寒
• 申請（專利權）人: 半導體組件工業公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M1/088;H02M3/156
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 章蕾

本發明題為“切換模式電源的雙模式控制”。本發明公開了一種用于在兩種可能模式下控制輸出的多相切換模式電源。第一模式可應用于正常負載狀況。在該第一模式中，使用基于輸出電壓和設置電壓電平之間的差值的誤差信號來實現控制。在重負載狀況下，負載嘗試汲取相比該切換模式電源可提供的功率多過多的功率。因此，失去對該輸出電壓的控制，并且每個相的該電流在極限變得飽和。當檢測到該狀況時，可應用第二模式。在該第二模式中，使用基于輸出電流和設置電流電平之間的差值的誤差信號來實現控制。選擇該設置電流電平，使得每個相的該電流不再飽和，并且保持對該輸出電流的控制。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2019年11月5日提交的美國專利申請號16/674,221的優先權，該申請繼而要求于2019年10月16日提交的美國臨時專利申請號62/916,053的權益。這些申請的內容據此以全文引用方式并入。

技術領域

本公開涉及切換電源，并且更具體地涉及用于控制多相切換電源中的電流的電路和方法。

背景技術

用于處理的電子器件可能需要大量功率，并且對功率的要求可根據負載而改變。例如，處理器內核在處理任務較大(即，重負載)時可能比在處理任務較小(即，輕負載、正常負載)時消耗更多功率。許多應用程序(例如，服務器、AI、圖形)需要多于一個處理器內核。處理器內核可由經調節電源(即，內核電源)供電，該經調節電源可提供在重負載和輕負載下所需的功率。通常，切換電源由于其高效率和小尺寸而被用于此目的。為了處理高電流，諸如重負載下所需的高電流，切換電源可包括多個相?？稍诙嘞嗲袚Q電源的輸出處添加由每個相產生的相電流，以傳送高電流而不會使任何特定相過熱。為此，可平衡相電流，使得沒有特定的相輸出比任何其他相明顯更高(或更低)的電流。有時在其中負載試圖汲取大量電流的重負載狀況期間，多相切換電源必須限制其輸出電流以防止損壞。因此，多相切換電源可包括電流限制。本公開的實施方式就是在這種背景下出現的。

發明內容

在一個一般方面，本公開總上描述了一種多相核心電源，該多相核心電源包括脈寬調制(PWM)控制器、電流狀態處理電路和多模式誤差放大器。PWM控制器由誤差信號配置成向多個相提供切換信號。每個切換信號控制相以輸出輸出電壓和相電流。電流狀態處理電路被配置成感測來自每個相的相電流并且將每個所感測的相電流與相電流極限進行比較，以確定重負載狀況或正常負載狀況。電流狀態處理電路還被配置成對所感測的相電流求和以產生對應于多相核心電源的輸出電流的和電流。多模式誤差放大器耦接在電流狀態處理電路和PWM控件之間。多模式誤差放大器被配置成在確定了重負載時基于和電流生成誤差信號，并且被配置成在確定了正常負載狀況時基于輸出電壓生成誤差信號。

在可能的實施方式中，重負載狀況對應于多個相的所有相電流都受到限制，并且在此狀況下，多相核心電源可被配置成控制輸出電流以防止相電流飽和。在正常負載狀況下，多個相中沒有相電流受到限制。

在另一方面，本公開總上描述了一種用于控制多相核心電源的方法。該方法包括感測多相核心電源的每個相的相電流。該方法還包括將相電流與相電流極限進行比較以確定重負載狀況或正常負載狀況。該方法還包括生成誤差信號。當確定了正常負載狀況時，誤差信號基于輸出電壓和設置電壓之間的比較。當確定了重負載狀況時，誤差信號基于輸出電流和總電流極限(即，設置電流)之間的比較。該方法還包括基于誤差信號來控制多相核心電源的每個相的切換。

在另一方面中，本公開總體上描述了一種切換模式電源。該切換模式電源包括PWM控制器，該PWM控制器被配置成基于誤差信號生成切換信號。切換模式電源還包括降壓轉換器，該降壓轉換器耦接到PWM控制器。降壓轉換器由切換信號配置成向負載輸出電壓和電流。切換模式電源還包括反饋控制電路，該反饋控制電路被配置成調整誤差信號以根據所檢測的電流來調節電流或電壓。在檢測到電流處于(或高于)飽和電平時，反饋控制電路被配置成基于設置電流電平來調整誤差信號以調節電流(例如，低于飽和電平)。在檢測到電流低于飽和電平時，反饋控制電路被配置成基于設置電壓電平來調整誤差信號以調節電壓。