专利名称：多相电源供应电路与其控制电路及方法
技术领域：
本发明涉及一种多相电源供应电路与其控制电路及方法，特别是指一种在减相 (phase shedding)操作时平衡各相负担的多相电源供应电路与其控制电路及方法。
背景技术：
多相电源供应电路由多组切换调节器(switching regulator)依据不同的时序切 换操作，以供应电能给共同的输出端；因其有多个供电信道，各依据不同的时序操作，故称 为多信道或多相电源供应电路。图1标出现有技术的多相升压电源供应电路的一例，此多 相升压电源供应电路1中包含多个功率转换相位Pl-Pn，各相位中的功率开关Sl-Sn的操作 时序不同，以将供电负担分散给各相，且使输出电流涟波较为小。图2标出现有技术的多相 降压电源供应电路的一例，其中包含两个功率转换相位，第一组功率开关S1U，SlL控制第 一个相位的降压转换，第二组功率开关S2U，S2L控制第二个相位的降压转换，虽然由同一 电源管理芯片10来控制，但两组功率开关的操作时序不同。当输出端所连接的负载电路处于轻载的状况下时，多相电源供应电路可关闭其中 的部份相位以减少切换损失，此称为减相(Phase shedding)。减相操作例如可由外部讯号 来控制，请见图2，根据外部相位控制讯号PSC，电源管理芯片10可关闭其中一个相位使其
暂停操作。现有技术中，当需要进行减相操作时，所关闭的相位都是固定的。例如在图2所示 两相降压电源供应电路中，于减相时会固定关闭第二相，如下表1所示。表 1 换言之，现有技术在减相时，所关闭的相位并不改变。其缺点是，各相位的功率开 关与电感工作量并不平衡，常用的相位将较其它相位更早损坏，影响整体电路的寿命。有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种在减相操作时平衡各相 负担的多相电源供应电路与其控制方法。
发明内容
本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种多相电源供应电路。本发明的另一目的在于，提出一种多相电源供应电路的控制方法。本发明的又一目的在于，提出一种多相电源供应电路的控制电路。为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种多相电源供应电路，包含多个功率转换相位；以及决定该多个功率转换相位是否工作的控制电路，该控制电路在减相操作时不固定关闭相同相位。为达上述目的，就另一个观点言，本发明提供了一种多相电源供应电路的控制方 法，该多相电源供应电路包括多个功率转换相位，所述方法包含决定是否进入减相操作； 在首次决定减相时，关闭该多个功率转换相位中的至少一个；以及在另一次决定减相时，关 闭该多个功率转换相位中的至少另一个。当多相电源供应电路为三相或更多相时，上述方法中还包含以下步骤设定关闭 旗标于其中一个相位；以及进入减相操作时，从该相位起关闭一或多个相位，并将该关闭旗 标设定于未关闭相位中的一个。当多相电源供应电路为三相或更多相时，上述方法中还包含以下步骤设定恢复 旗标于其中一个关闭的相位；以及自该关闭的相位起恢复一或多个相位，并将该恢复旗标 设定于仍关闭的相位中的一个。就再另一个观点言，本发明提供了一种多相电源供应电路的控制电路，该多相电 源供应电路包括多个功率转换相位，所述控制电路包含驱动间控制电路，其产生驱动讯 号，驱动各相位进行功率转换操作；以及选相电路，与该驱动间控制电路耦接，此选相电路 根据一相位控制讯号而决定是否进行减相操作，在首次决定减相时，该驱动闸控制电路关 闭该多个功率转换相位中的至少一个；在另一次决定减相时，该驱动闸控制电路关闭该多 个功率转换相位中的至少另一个。下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其 所达成的功效。
图1为现有技术的多相升压电源供应电路的示意电路图；图2为现有技术的两相降压电源供应电路的示意电路图；图3标出本发明的控制电路的一个实施例；图4至7标出本发明的选相电路的四个实施例。图中符号说明1多相升压电源供应电路2多相降压电源供应电路10电源管理芯片12震荡器14驱动闸控制电路16选相控制电路20电源供应电路控制电路61比较器62D正反器64计数器65模拟数字转换器66计算电路
67第一计数器68第二计数器EA误差放大器0P1, 0P2 运算放大器PWMl，PWM2 比较器Si, Sn, SlU, SlL, S2U, S2L 功率开关
具体实施例方式请参考图3，其中显示本发明的第一个实施例。为简化图面起见，图中仅显示电源 供应电路的控制电路20，至于功率开关、电感、电容等则予以省略。此控制电路20可制作成 集成电路，作为图2中的电源管理芯片10。如图所示，误差放大器EA比较反馈讯号FB与参考讯号Vref而产生误差放大讯 号，且将该误差放大讯号输入不同相位的PWM比较器PWM1，PWM2中。运算放大器0P1，0P2 比较各相位的电流讯号ISEm，ISEN2与输出电流讯号ISEm_N，ISEN2_N(请对照图2)，产生 对应的电流差值放大讯号，亦输入对应的PWM比较器PWM1，PWM2。此外，震荡电路(OSC) 12 产生锯齿波讯号，和PWM比较器PWM1，PWM2的输出一同输入驱动闸控制电路14之中。驱动 闸控制电路14产生驱动讯号，通过驱动闸，驱动对应的功率开关。以上电路中，误差放大讯 号、各相的电流差值放大讯号、及锯齿波讯号，其间的比较与前后级次序可改以不同的方式 来安排，图3所示仅为举例；例如可先将电流差值放大讯号与锯齿波讯号相加，将结果再输 入PWM比较器的负输入端，如此亦可。外部相位控制讯号PSC决定电路是否要进入减相操作。此外部讯号PSC可得自负 载电路，例如为负载电路中的微控制器或微处理器所发出的数字控制讯号，或为与负载电 流有关的模拟讯号。根据相位控制讯号PSC的形式，可对应设计选相电路16 ；选相电路16 接收到相位控制讯号PSC后，即被动决定是否要进入减相操作，当其判断需进入减相操作 时，便控制驱动闸控制电路14以关闭其中一个或多个相位。根据本发明，进入减相操作时，暂停工作的相位不是固定的。表2以两相为例显示 本发明的安排方式。表2 如表2所示，时段T0，T2，T4为正常操作状态，所有相位都正常工作。时段Tl时进 入减相操作状态，此时先关闭其中一个相位，例如Ρ2。但于下一次(时段Τ3)进入减相操作 状态时，则关闭另一个相位P1，依此轮流操作。
根据以上安排，并假设讯号PSC为数字讯号，其由高准位转低准位时，表示需进入减相操作，则选相电路16可由D正反器来构成，如图4所示。本图所示实施例中是采用下 降缘触发的D正反器，当讯号PSC由高准位转低准位时，D正反器的输出将变换准位，因此D 正反器的输出即可用以决定减相操作时的关闭相位。若相位控制讯号PSC为模拟讯号，则如图5所示，仅需以比较器61来判断PSC讯 号是否低于预设门槛值Vr，若低于此默认值则表示需进入减相操作，比较器61的输出即由 高准位转变为低准位，于是D正反器62以与图4相同的方式产生输出，决定减相操作时的 关闭相位。以上所举例为两相电源供应电路的安排方式，如为三相或更多相，则D正反器62可为计数器64，如图6，便可在减相操作时变换关闭相位。除以上所述方式外，根据本发明，亦可用“旗标”的方式来指定由哪一个相位开始 关闭或恢复工作。当多相电源供应电路为三相或更多相，且关闭与恢复工作的相位不只一 相时，更适合运用此方式。此种旗标安排方式以五相电源供应电路为例说明如下，请参见表 3。表3 表3中，O表示该相位在工作中，X表示该相位关闭，(tag X)为旗标，表示次一个 关闭的相位，(tag 0)为旗标，表示次一个恢复的相位。如表3所示，时段TO时所有相位都 正常工作。时段Tl时进入减相操作状态，需要减少两个相位，此时根据时段TO时(tag X) 旗标所在位置，先关闭相位PI、P2，并将(tag X)旗标移至相位P3。时段T2时需要恢复一 个相位，此时根据时段Tl时(tag 0)旗标所在位置，先恢复相位P1，并将(tag 0)旗标移至 相位P2。时段T3时需要再减少三个相位，此时根据时段T2时(tag X)旗标所在位置，关闭 相位P3、P4、P5，并将(tag X)旗标移至相位PI。时段T4时需要恢复两个相位，此时根据时段T3时(tag 0)旗标所在位置，恢复相位P2、P3，并将(tag 0)旗标移至相位P4。时段 T5时需要恢复一个相位，此时根据时段T4时(tag 0)旗标所在位置，先恢复相位P4，并将 (tag 0)旗标移至相位P5。以上旗标安排方式，其具体电路之一例可见图7 (在图3下方)。讯号PSC为模拟 讯号，根据其准位决定应操作相位的数目。模拟数字转换器(ADC) 65将讯号PSC转换为数 字讯号；计算电路66将此数字值(目标值)与目前操作的相位数(目前值)相比较，决定 应减少或恢复的相位数目。根据计算电路66的输出，当需要减相时，第一计数器67的输出 决定旗标(tag X)的位置；当需要恢复相位时，第二计数器68的输出决定(tag 0)的位置。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，以上所述，仅为使本领域技术人员易于了 解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人 员可以思及各种等效变化。例如，关闭相位的次序并不必然需要依照相位顺序，而可以随机 或以其它跳越方式变换；恢复相位的次序亦然。又如，关闭或恢复的相位并不必然需要每次 变换，而可以数次后再变换(如，第一相位关闭两次后再换第二相位关闭两次)。再如，表3 中的恢复旗标(tag 0)在全相操作时可不必存在，仅需在减相操作时产生即可。凡此种种， 均应包含在本发明的范围之内。
权利要求
一种多相电源供应电路，其特征在于，包含多个功率转换相位；以及决定该多个功率转换相位是否工作的控制电路，该控制电路在减相操作时不固定关闭相同相位。
2.如权利要求1所述的多相电源供应电路，其中，该控制电路在减相操作时依序轮流 关闭相位。
3.如权利要求1所述的多相电源供应电路，其中，该多相电源供应电路为升压或降压 电路。
4.一种多相电源供应电路的控制方法，该多相电源供应电路包括多个功率转换相位， 其特征在于，所述方法包含决定是否进入减相操作；在首次决定减相时，关闭该多个功率转换相位中的至少一个；以及在另一次决定减相时，关闭该多个功率转换相位中的至少另一个。
5.如权利要求4所述的多相电源供应电路的控制方法，其中，还包含设定关闭旗标于其中一个相位；以及进入减相操作时，从该相位起关闭一或多个相位，并将该关闭旗标设定于未关闭相位 中的一个。
6.如权利要求5所述的多相电源供应电路的控制方法，其中，还包含设定恢复旗标于其中一个关闭的相位；以及自该关闭的相位起恢复一或多个相位，并将该恢复旗标设定于仍关闭的相位中的一个。
7.如权利要求4所述的多相电源供应电路的控制方法，其中，还包含接收一相位控制 讯号，并根据该讯号而被动决定是否进入减相操作。
8.如权利要求7所述的多相电源供应电路的控制方法，其中，还包含将该相位控制讯 号转换为数字讯号。
9.一种多相电源供应电路的控制电路，该多相电源供应电路包括多个功率转换相位， 其特征在于，所述控制电路包含驱动间控制电路，其产生驱动讯号，驱动各相位进行功率转换操作；以及选相电路，与该驱动间控制电路耦接，此选相电路根据一相位控制讯号而决定是否进 行减相操作，在首次决定减相时，该驱动闸控制电路关闭该多个功率转换相位中的至少一 个；在另一次决定减相时，该驱动闸控制电路关闭该多个功率转换相位中的至少另一个。
10.如权利要求9所述的多相电源供应电路的控制电路，其中，该选相电路包含一D正 反器，其输出决定关闭的相位。
11.如权利要求10所述的多相电源供应电路的控制电路，其中，该相位控制讯号为模 拟讯号，且该选相电路还包含一比较器，根据其比较结果控制该D正反器。
12.如权利要求9所述的多相电源供应电路的控制电路，其中，该选相电路包含一计数 器，其输出决定关闭的相位。
13.如权利要求9所述的多相电源供应电路的控制电路，其中，该选相电路包含一计算电路，其将应操作的相位的目标值与目前值相比较，决定应关闭或恢复的相位数目；第一计数器，与该计算电路耦接，此第一计数器的输出决定应自哪一相位开始关闭；以及第二计数器，与该计算电路耦接，此第二计数器的输出决定应自哪一相位开始恢复。
14.如权利要求13所述的多相电源供应电路的控制电路，其中，该选相电路还包含一 模拟数字转换器，将该相位控制讯号转换为数字讯号。
全文摘要
本发明涉及一种多相电源供应电路与其控制电路及方法。该多相电源供应电路包括多个功率转换相位，所述方法包含决定是否进入减相操作；在首次决定减相时，关闭该多个功率转换相位中的至少一个；以及在另一次决定减相时，关闭该多个功率转换相位中的至少另一个。
文档编号H02J3/26GK101841153SQ200910128540
公开日2010年9月22日 申请日期2009年3月16日 优先权日2009年3月16日
发明者曾国隆, 陈德玉, 陈景然, 黄俊狮 申请人:立锜科技股份有限公司