专利名称：具有相电流共享的多相开关调整器的制作方法
具有相电流共享的多相开关调整器相关申请的交叉参考本申请要求2010年3月沈日提交的美国临时申请61/317，761号的权益，为了所有意图和目的，该申请全部引用在此作为参考。
图1是使用综合纹波调整的传统多相(或多个相)开关调整器的示意图；图2是根据一个实施例的多相开关调整器的示意图，它使用具有两相之间相电流共享的综合纹波调整；图3是定时图，分别示出图1和2的两个多相开关调整器在暂态事件期间的输出电感器的电感器电流；图4是定时图，分别示出图1和2的两个多相开关调整器在稳态工作期间的输出电感器的电感器电流；图5是根据一个实施例的多相开关调整器的简化方框图，它使用具有任意“N”个相之间的相电流共享的综合纹波调整；图6是示例性电流共享模块的示意图，该模块可以被用于实现图5的多相开关调整器的任何电流共享模块；以及图7是根据另一个实施例的多相开关调整器的简化示意性方框图，它具有任意 “N”个相之间的相电流共享。
具体实施例方式提供下面的说明使本技术领域中技术人员制造和使用在特定应用和要求的情况中提供的本发明。然而，较佳实施例的各种修改对于本技术领域中技术人员来说是显而易见的，并且可以把这里定义的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明不旨在局限于这里所示出和所描述的特定实施例，而是与符合这里揭示的原理和新颖特征的最宽广范围相一致。图1是使用综合纹波调整的传统多相(或多个相)开关调整器100的示意图。所示的开关调整器100包括2相网络，要理解，可以包括任何合适数量的相。输出节点101产生通过第一电阻器Rl馈送回误差放大器103的反相输入端的输出电压V0UT。通过第二电阻器Rl把电压VDAC提供给误差放大器103的非反相输入端，误差放大器103具有用于在补偿节点105上产生补偿电压VCOMP的输出端。VDAC具有用于表示VOUT的目标电压电平的电压电平。第一和第二电阻器Rl具有基本上相同的电阻。第一电阻R2耦合在误差放大器 103的反相输入端和输出端之间。向第二电阻器R2的一端提供参考电压VREF，第二电阻器的另一端耦合到误差放大器103的非反相输入端。第一和第二电阻器R2具有基本上相同的电阻。第一电流源107把窗口电流IW提供给产生正窗口电压VW+的正窗口节点109处的第一窗口电阻器RW。第一窗口电阻器RW的另一端耦合到节点105，节点105进一步耦合到第二窗口电阻器RW的一端，第二窗口电阻器RW的另一端耦合到产生负窗口电压VW-的负窗口节点111。电流吸收器113吸收来自节点111的窗口电流IW。第一和第二窗口电阻器RW的每一个具有基本上相同的电阻，以致在平衡窗口电压配置中窗口电压VW+和VW-从补偿节点105偏移基本上相同的量。补偿节点105耦合到一对比较器115和117中的每一个的非反相输入端。比较器 115的反相输入端接收纹波电压VR2，而比较器117的反相输入端接收另一个纹波电压VR1。 比较器115的输出端耦合到边沿检测模块119的输入端，而比较器117的输出端耦合到另一个边沿检测器121的输入端。把边沿检测模块119的输出提供给置位-复位-触发器 (SRFF) 123的置位(S)输入端，而把边沿检测器121的输出提供给另一个SDFF 125的置位 ⑶输入端。SRFF 123具有用于提供第一脉宽调制(PWM)信号PWMl的Q输出端，而SRFF 125具有用于提供第二 PWM信号PWM2的Q输出端。把PWMl提供给第一开关驱动模块127 的输入端，而把PWM2提供给第二开关驱动模块129的输入端。第一开关驱动模块127控制包括电子开关Q 1和Q2的第一开关网络，而第二开关驱动模块1 控制包括电子开关Q3 和Q4的第二开关网络。在一个实施例中，电子开关Q1-Q4的每一个都是N-沟道场效应晶体管(FET)器件(例如，金属氧化物半导体FET或M0SFET)，虽然可以设想另外类型的开关器件，诸如其它N型或P型器件等。根据开关类型来配置驱动模块127和129。在一个实施例中，Ql和Q3的漏极耦合到输入电压VIN，Q2和Q4的源极耦合到参考节点，诸如地(GND)， Ql的源极和Q2的漏极耦合到第一相网络的第一相节点131，而Q3的源极和Q4的漏极耦合到第二相网络的第二相节点133。Ql和Q2的栅极耦合到第一开关驱动模块127，而Q3和 Q4的栅极耦合到第二开关驱动模块129。第一电感器L 1耦合在第一相节点131和输出节点101之间，而第二电感器L2耦合在第二相节点133和输出节点101之间。滤波电容器C 耦合在输出节点101和GND之间。把VREF提供给第一纹波电阻器RR的一端和第二纹波电阻器RR的一端。第一和第二纹波电阻器RR具有基本上相同的电阻。第一纹波电阻器RR的另一端耦合到产生第一纹波电压VRl的第一纹波节点135，而第二纹波电阻器RR的另一端耦合到产生第二纹波电压VR2的第二纹波节点137。第一纹波电容器CR耦合在第一纹波节点135和GND之间，而第二纹波电容器CR耦合在第二纹波节点137和GND之间。第一和第二纹波电容器CR具有近似相同的电容。第一电流源139把电流gml ·ν Ν提供给第一开关SWl的第一开关端，其第二开关端耦合到第一纹波节点135(其中点符号“ · ”表示乘法)。术语“gml”是跨导增益，它与输入电压VIN相乘以产生与输入电压VIN成正比的电流。第二电流源141把基本上相同的电流gml ·ν Ν提供给第二开关SW2的第一开关端，其第二开关端耦合到第二纹波节点137。PWMl控制开关SW1，而PWM2控制开关SW2。在每种情况中，当相应的PWM信号为高时，使相应的开关闭合，并且当相应的P丽信号为低时，使相应的开关断开。第一电流吸收器143吸收从第一纹波节点135到GND的电流gml · V0UT，而第二电流吸收器145吸收从第二纹波节点137到GND的基本上相同的电流gml · VOUT0跨导增益gml乘以输出电压 VOUT以产生与输出电压VOUT成正比的电流。第一纹波节点135耦合到第一比较器147的非反相输入端，其反相输入端接收正窗口电压VW+。第一比较器147的输出端把第一置位信号Rl提供到SRFF 123的置位端(R)。第二纹波节点137耦合到第二比较器149的非反相输入端，其反相输入端接收正窗口电压VW+。第二比较器149的输出端把第二置位信号R2 提供给SRFF 125的置位端(R)。
在开关调整器100的操作中，每一个PWMl和PWM2信号触发高和低，以分别控制第一和第二相的切换操作。当SRFF 123认定PWMl高时，开关驱动电路127使开关Ql导通并使开关Q2截止，以致使VIN有效地耦合到第一相节点131。当PWMl走低时，开关驱动模块 127使开关Ql截止并使开关Q2导通，以致使第一相节点131有效地耦合到GND。PWMl在多个切换周期上触发高和低，开关驱动模块127和开关Ql和开关Q2触发而使相节点131在 VIN和GND之间耦合，以通过第一相网络的第一输出电感器Ll使输入电压VIN转换成输出电压VOUT。SRFF 125、开关驱动模块129、开关Q3和Q4以及输出电感器L2的工作方式与第二相网络基本上相似。两个相网络交替地激活，试图同等地共享到达用于驱动一负载(未示出)的输出节点101的电流负载。开关调整器100作为降压调整器而工作，其中输入电压VIN大于输出电压，虽然也可以设想VOUT大于VIN的升压调整器。电流吸收器143和145中的每一个分别从纹波节点135和137汲取基本上恒定的电流gml · V0UT，分别从第一和第二纹波电容器CR汲取电荷。当VRl大于VREF时，额外的电流从节点135通过第一纹波电阻器RR流动，当VRl下降到VREF以下时，额外的电荷流从 VREF通过第一纹波电阻器RR流动。当PWMl高时，第一相网络把电流驱动到输出节点101。 同样，当PWM 1高时，开关SWl闭合，以致电流gml -VIN从电流源139流到节点135，对第一纹波电容器CR充电。当开关SWl闭合时，VRl相当快地上升，直到它到达VW+的电平。当 VRl上升到VW+以上时，比较器147拉高Rl使SRFF 123复位，SRFF 123把PWMl拉低。当 PWMl走低时，开关SWl断开，以致纹波电压VRl开始以相对恒定的速率直线下降。当电压 VRl下降到VCOMP的电平时，比较器117认定其输出高于边沿检测器121，这会触发从而将高的或正的脉冲提供给SRFF 125的置位输入端。响应于其置位输入端的脉冲，SRFF 125 把PWM2拉高。当PWM2为高时，第二相网络把电流驱动到输出节点101。同样，当PWM2为高时，开关SW2闭合，以致来自电流源141的电流gml · VIN流到节点137，对第二纹波电容器 CR充电。第二相以与第一相基本上相同的方式工作，以致当SW2闭合时，VR2上升。当SW2 超过VW+的电平时，比较器149把R2拉高，使SRFF 125复位，这把PWM2拉回到低。纹波电压VR2以相对恒定的速率直线下降直到它落在VCOMP以下，然后比较器115认定其输出为高，导致边沿检测模块119触发SRFF 123使其置位输入端为高，再次重新认定PWMl为高。 如此重复工作，以致第一和第二相网络交替地激活，以把电流驱动到输出节点101。示出开关调整器100只有两相网络交替地驱动输出。如上所述，可以包括附加的相网络。对于附加的相网络，每个相网络触发而激活下一个直到最后的相电路，最后的相电路以循环的方式触发而激活第一相网络。因此，第一相网络触发而激活第二相网络，第二相网络触发而激活下一个或最后的相网络，依此类推，其中最后的相网络以循环的方式触发而激活第一相网络，对相网络之间的配置进行平衡。开关调整器100具有平衡的配置，其中很大程度上减少或消除了回路补偿，这导致了与基于回路补偿的配置相比显著更大的速度。然而，增加的速度导致相网络之间共享的自然的相电流的相应减少或最小化。这是为了得到增加的暂态速度和减小的调制器输出阻抗而由纹波电阻器RR的电阻减小引起的。 尤其，减小纹波电阻器RR的电阻以减小调制器的输出阻抗和增加暂态响应，这导致综合电流波形与电感器电流偏离。如下进一步描述，“综合电流波形”是在相应的纹波电容器上产生的纹波电压，相应的纹波电容器试图复制通过相应输出电感器的纹波电流，并且用来控制相应PWM信号的切换。尤其在暂态事件期间，综合地产生的电流的偏离导致相网络之间输出电流的明显差异。因此，纹波电阻器RR的减小导致交流(AC)信息失去了其与电感器电流的成比例性的一部分。在暂态事件(诸如负载明显地改变)期间，失配是特别明显的。 因此，与正常的综合纹波调整器相比，开关调整器100失去了固有的高频电流平衡。电流共享的不平衡意味着一个或多个相网络对于负载电流的作用大大地大于其余相网络对于负载电流的作用，这有效地废除了多个相之间电流共享的目的和益处。已经尝试了各种方法来重新得到多相电路之间的高频率电流平衡。一个方法是提供极高带宽电流平衡回路。这个方法的问题是很难使极高带宽电流平衡回路稳定。另一个方法是使用相射击(Phase firing)的开环算法以试图平衡电流。这个方法的一个问题是潜在的覆盖问题，由于难以得到算法，并且灵活性可能是不够的。如此的算法可能要求在逐案基础上的基于相计数或其它系统参数的调谐。综合纹波调整是综合地产生表示通过输出电感器(例如，Ll或L2)的纹波电流的纹波电压的方法，而并非通过直接测量或通过其它装置的直接测量。如本技术领域中熟知普通技术的人员所理解的，通过电压驱动电感器的电流波形与电流驱动的电容器上的电压波形相似。因此，用与输出电感器上的电压成正比的电流驱动“纹波”电容器(例如，CR)提供了所要求的波形形状。例如，当Ql导通和Q2截止时(当PWMl为高时)，施加于输出电感器Ll的一端的相节点131的电压通常是输入电压VIN，并且当当Q2导通和Ql截止时电压为零(GND)。电流源139产生VIN的正比电流gml -VIN,当PWMl为高时把该电流施加于电容器CR使开关SWl闭合。当PWMl为低时断开开关SW1，从电容器CR除去该电流，因此模拟 0伏(V)。在Ll的另一端处的输出节点101的电压是V0UT。电流吸收器143产生连续地施加于电容器CR的、VOUT的正比电流gml -VOUT0如此，用与施加于输出电感器Ll上的电压成正比的收集电流来驱动纹波电容器CR，以致纹波电压VRl产生要求的纹波波形形状。因此，纹波电压VRl有效地复制通过输出电感器Ll的波形纹波电流，并且使用纹波电压VRl 来控制用于控制第一相的PWMl信号的触发。以与控制PWM2信号的触发相似的方式来产生第二相的纹波电压VR2。如果提供的话，以与综合纹波调整相似的方式来控制附加相网络。图2是根据一个实施例的多相开关调整器200的示意图，它使用具有两相之间相电流共享的综合纹波调整。开关调整器200具有与多相开关调整器100相似的一些特征， 其中假定相似的器件或部件具有相同的附图标记。开关调整器200的工作与开关调整器 100的工作相似，除了开关调整器200包括相网络之间的改进的电流共享，如这里进一步描述的那样。还示出开关调整器200具有两个相网络，其中可理解，可以包括任何合适数量 (即，两个以上)的相网络。用跨导放大器201来代替第一相网络的第一纹波电阻器RR，跨导放大器201具有接收VREF的非反相输入端、接收第一相纹波电压VRl的反相输入端以及耦合到第一纹波节点135的输出端。如本技术领域中熟知普通技术的人员所理解的，跨导放大器把输入电压转换成输出电流。跨导放大器201具有gm2的跨导增益，其中它使输入电压VREF和VRl之间的差放大gm2以提供输出电流II。把输出电流Il施加于第一纹波节点135。如此，根据公式Il = gm2 (VREF-VRl)产生电流II，并且电流Il施加于第一纹波节点135。跨导放大器201的输出阻抗基本上是恒定的。在一个实施例中，调谐增益gm2使之与替代的纹波电阻器RR的值匹配。如此，跨导放大器201有效地模拟耦合在第一相网络的电压VREF和VRl之间的第一纹波电阻器RR的功能。以与跨导放大器201基本上相同的方式提供和配置具有基本上相同跨导增益gm2的另一个跨导放大器203，除了跨导放大器203的输出端耦合到第二纹波节点137之外。尤其，跨导放大器203具有接收VREF的非反相输入端、接收第一相纹波电压VRl的反相输入端以及耦合到第二纹波节点137的输出端。如此，跨导放大器203的输出产生基本上相同的电流II，为了第一和第二相网络之间电流共享的目的，电流Il施加于第二纹波节点137。 以相似的方式，提供另一个跨导放大器205，它具有接收VREF的非反相输入端、接收第二相纹波电压VR2的反相输入端以及耦合到第二纹波节点137的输出端。跨导放大器205还具有基本上相同的跨导增益gm2，其中它使输入电压VREF和VR2之间的差放大gm2，以提供施加于第二纹波节点137的输出电流12。如此，根据公式12 = gm2 (VREF-VRl)产生电流12， 并且电流12施加于第二纹波节点137。如上所述，在一个实施例中，调谐增益gm2使之与替代的纹波电阻器RR的值匹配，以致跨导放大器205有效地模拟耦合在第二相网络的电压 VREF和VR2之间的第二纹波电阻器RR的功能。此外，以基本上与跨导放大器205相同的方式提供和配置具有基本上相同跨导增益gm2的再另一个跨导放大器207，除了跨导放大器207的输出耦合到第一纹波节点135之外。尤其，跨导放大器207具有接收VREF的非反相输入端、接收第二相纹波电压VR2的反相输入端以及耦合到第一纹波节点135的输出端。 如此，跨导放大器207的输出产生基本上相同的电流12，为了第一和第二相网络之间电流共享的目的，电流Il施加于第一纹波节点135。图3是定时图，分别示出两个多相开关调整器100和200在暂态事件期间的电感器Ll和L2的电感器电流ILl和IL2。301处示出的上面一对曲线说明在时刻tl处的暂态事件之前和之后的多相开关调整器100的电感器电流ILl和IL2。在时刻tl之前，电感器电流ILl和IL2十分接近地相互跟随，如303处所示。然而，在时刻tl的暂态事件之后，电感器电流ILl和IL2相互显著地偏离，如305处所示。如此，响应于暂态事件，开关调整器 100的第一相网络提供明显更大的电流。对比之下，307处示出的较下面的一对曲线说明多相开关调整器200在时刻tl的暂态事件之前和之后的电感器电流ILl和IL2。在时刻tl 之前，电感器电流ILl和IL2十分接近地相互跟随，如309处所示。在时刻tl的暂态事件之后，电感器电流ILl和IL2仍十分接近地相互跟随，如311处所示。如此，响应于暂态事件，开关调整器100的第一相网络提供明显更大的电流。如此，在稳态工作期间并响应于暂态事件，开关调整器200的两个相网络共享电流负载。图4是定时图，分别示出两个多相开关调整器100和200在稳态工作期间的电感器Ll和L2的电感器电流ILl和IL2。401处示出的上面一对曲线说明多相开关调整器100 的电感器电流ILl和IL2，而403处示出的下面一对曲线说明多相开关调整器200的电感器电流ILl和IL2。在稳态条件期间，两个调整器100和200两者共享电流共享。虽然对于两个开关调整器100和200来说，电流共享表现出平衡和对称，但是开关调整器200的电流共享随时间明显地更平衡和对称，尤其在图3所示的暂态事件之后随时间明显地更平衡和对称。图5是根据一个实施例的多相开关调整器500的简化方框图，它使用具有任意“N” 个相之间的相电流共享的综合纹波调整。N是大于一的任何正整数。多相开关调整器500 包括公用误差放大器模块501，它以与所描述的多相开关调整器200的误差放大器103相似的方式接收VOUT、VREF和VDAC电压，并且提供VCOMP电压。事实上，可以使用与所示出的误差放大器103相似的电路。可以使用VCOMP作为两个相的触发电压点。然而，对于N> 2，相控制网络510根据VCOMP和N确定不同的触发电压VTRIG。将窗口电压范围表示为 AVff = Vff+-Vff-,这是迟滞窗口电压，其中VCOMP在VW+和VW-之间的中心。对于一般的情况，确定 VTRIG 为 VTRIG = VCOMP+ Δ Vff (Ν-2) /N，其中 AVff = 2 (VW+-VC0MP)。要注意，对于 N = 2，VTRIG = VC0MP。把VTRIG分布到N个相网络，示出为第一相网络502、第二相网络 504，以及依此类推，直到第N或最后的相网络506。相网络502-506耦合到公用输出节点 511，以与多相开关调整器200相似的方式，产生输出电压V0UT，并且使输出电容器C耦合在节点511和地之间。第一相网络502包括电流共享1模块503、窗口比较器1模块505、相比较器 1507以及驱动器1模块509。电流共享1模块503接收VREF和纹波电压VR1，VR2，..., VRN(VRl-VRN)，并且具有耦合到产生第一纹波电压VRl的节点。可以以与多相开关调整器 200的跨导放大器201和207相似的方式来实现电流共享1模块503，除了包括N个放大器之外。窗口比较器1模块505耦合到产生VRl的节点，接收第一脉宽调制(PWM)信号PWMl 和窗口电压VW+，并且把第一复位信号Rl提供给相比较器1507。可以以与所示出的多相开关调整器200的相似方式实现窗口比较器1模块505，所述多相开关调整器200包括电流源139、电流吸收器143、开关SWl以及纹波电容器CR和比较器147。相比较器1模块507 接收最后的或第N相506的纹波电压VRN，VTRIG和R1，并且产生用于第一相网络502的提供给窗口比较器1模块505和驱动器1模块509的PWMl信号。可以以与所示出的多相开关调整器200的相似方式实现相比较器1模块507，所述多相开关调整器200包括比较器 115、边沿检测模块119和SRFF 123。驱动器1模块509接收PWMl，并且根据多相操作驱动输出节点511上的V0UT。可以以与所示出的多相开关调整器200的相似方式实现驱动器1 模块509，所述多相开关调整器200包括开关驱动电路127、开关Ql和Q2以及电感器Li。第二相网络504包括电流共享2模块513、窗口比较器2模块515、相比较器2模块 517以及驱动器2模块519。电流共享2模块513基本上与电流共享1模块503相似，除了耦合到产生第二相的第二纹波电压VR2的节点之外。窗口比较器2模块515基本上与窗口比较器1模块505相似，除了耦合到VR2、接收PWM2和提供R2之外。相比较器2模块517 基本上与相比较器1模块507相似，除了接收来自第一相网络502的R2和纹波电压VRl和提供PWM2之外。驱动器2模块519基本上与驱动器1模块509相似，除了响应于用于驱动 VOUT电压的PWM2之外。相似地配置每个相网络直到最后的相网络506，最后的相网络506 包括电流共享N模块523、窗口比较器N模块525、相比较器N模块527以及驱动器N模块 529。如上所述，每个相网络触发而激活下一个相网络直到最后的相网络，最后的相网络以循环的方式触发而激活第一相网络。因此，提供来自第一相网络502的VRl而激活第二相网络504，依此类推，直到提供来自第二到最后相网络的VRN-I而激活最后的相网络506。此外，以循环的方式提供来自最后相网络506的VRN而激活第一相网络502。图6是示例性电流共享模块600的示意图，可以使用该电流共享模块来实现多相开关调整器500的任何电流共享模块503，513，... 523。把VREF提供到一系列N个跨导放大器601，603，...605(601-605)的每一个的非反相输入端。在产生纹波电压VR1-VRN (通常示出为VRX，其中“X”表示从1到N的任何相数量)中相应的一个纹波电压的公用纹波节点602处，跨导放大器601-605的输出端耦合在一起。第一跨导放大器601具有接收第一相纹波电压VRl的反相输入端，第二跨导放大器603具有接收第二相纹波电压VR2的反相输入端，以及依此类推直到最后的跨导放大器605，它具有接收最后相纹波电压VRN的反相输入端。跨导放大器601的输出端产生电流II，用于根据VREF和VRl之间的电压差乘以增益gm2来修改节点602上的VRX的电压，或Il = gm2*(VREF-VRl)，第二跨导放大器603的输出端产生电流12，用于根据VREF和VR2之间的电压差乘以增益gm2来修改VRX的电压， 或12 = gm2*(VREF-VR2)，依此类推，直到最后跨导放大器603的输出端，最后跨导放大器 603的输出端产生电流IN，用于根据VREF和VR2之间的电压差乘以增益gm2来修改的VRX 的电压，或IN = gm2*(VREF-VRN)。对于每个相，重复相同的电路作为电流共享模块。可以根据特定实施把跨导放大器601，603，... 605 (601-605)的每一个的增益gm2 调节到任何合适的值。在一个实施例中，配置增益gm2以对所有相的相电流进行平均，其中从每个相网络的纹波电压中有效地减去平均电流值。如图2所示，例如，当激活(闭合开关 Sffl)相应的脉冲控制信号(例如，PWM1)时，最初根据纹波电容器CR的值、输出电压VOUT以及输入电压VIN产生每个纹波电压(诸如VRl)。根据Il-IN电流调节纹波电压VRl，II-IN 电流一起表示通过输出电感器的平均相电流。由于如此地根据相电流调节或修改每个相网络的纹波电压VRX,修改了纹波电压VRl-VRN或调节了纹波电压。每个纹波电压是用于控制相网络中相应的一个的切换的电流控制值。在一个另外的实施例中，可以把其它相电路中提供的复制跨导放大器替换成电流镜像电路等。在一个实施例中，每个相的电流共享模块包括单个跨导放大器，该单个跨导放大器对VREF与相VRX的纹波电压进行比较，以及把电流调节输出IX提供给相应的纹波节点。此外，在每个相的电流共享模块中提供一个或多个电流镜等，以把IX映射到多相开关调整器的每个其它相的纹波节点上。例如，参考图2，跨导放大器203可以替换成电流镜像电路(未示出)，该电流镜像电路的输入耦合到跨导放大器201的输出用于接收电流II，以及其输出耦合到第二纹波节点137用于把电流Il映射到第二纹波节点137。同样，跨导放大器207可以替换成电流镜像电路(未示出)，该电流镜像电路的输入耦合到跨导放大器 205的输出用于接收电流12以及其输出耦合到第一纹波节点135用于把电流12映射到第一纹波节点135。如此，每个相电路包括一个跨导放大器，以及用于多相配置中每个附加的相电路的一个电流镜，该电流镜把电流映射到每个其它纹波节点。概括地说，对于综合纹波调整器实施例，把耦合在每个相电路的每个纹波电压节点和参考电压之间的纹波电阻器替换成跨导放大器，调谐该跨导放大器，使之通过纹波电阻器基本上模拟或匹配或在其它情况下产生相同的电流。然后，映射该电流，并且施加于每个其它相电路的纹波节点。使用附加的复制跨导放大器或电流镜像电路等来实现电流映射。如此，每个相电路具有耦合到其纹波节点的基本上相同的电流共享电路。图7是根据另一个实施例的多相开关调整器700的简化示意性方框图，它具有任意“N”个相之间的相电流共享，再次，其中的N是任何大于一的正整数。多相开关调整器700 可以包括公用误差放大器模块501，模块501接收VOUT、VREF和VDAC电压，并且以与上述相似的方式提供VCOMP电压。可以使用VCOMP作为两个相的触发电压点。然而，对于N > 2，以与上述相似的方式，通过相控制网络510根据VCOMP和N确定不同的触发电压VTRIG。 把VTRIG分配到N个相网络(示出为第一相网络702、第二相网络704以及依此类推直到最后的或第N相网络706)的每一个中。相网络702-706耦合到公用输出节点708，产生输出电压V0UT。在节点708和地之间耦合输出电容器C，用于以与上述相似的方式对VOUT进行滤波。可以配置相网络702-706，使之以与多相开关调整器200基本上相似的方式工作， 因此不再描述。在一个实施例中，使用如图所示的电流传感器701，702，...，705分别测量通过输出电感器Li，L2，. . .，LN的相电流ILl，IL2，... , ILN，分别提供相应的电流检测电压VIL 1，VIL2，. . .，VILN。因此，VILl是与相电流IL 1成正比的电压值，VIL2是与相电流IL2成正比的电压值，依此类推，直到VILN，它是与相电流ILN成正比的电压值。可以以本技术领域中技术人员理解的任何合适的方式实现电流传感器701，702，...，705，诸如串联耦合的电阻器等，或耦合到输出电感器的滤波器电路或用于测量相网络电流的任何其它合适的方法。多相开关调整器700包括相电流共享网络707，用于共享N个相网络之间的电流。 相电流共享网络707包括用于每个相网络的相电流值模块，包括用于第一相网络702的相1 电流值模块709，用于第二相网络704的相2电流值模块711，依此类推直到用于第N相网络 706的相N电流值模块713。根据确定相电流的特定的方法，相电流值模块709，711，..., 713中的每一个产生或在其它情况下传送用于各个相网络的相应的相电流值。在一个实施例中，相电流值模块709，711，...，713分别耦合到电流传感器701，702，...，705，用于接收和传送通过电流传感器直接或间接测量的“真实”电流值VIL1-VILN。在另外的实施例中，相电流值模块709，711，...，713产生相应的综合电流值，诸如以与上述多相开关调整器200的相似的方式产生和提供综合电流波形。在任何情况下，把来自相电流值模块709， 711，...，713的相电流值提供给组合器715(例如，加法器)的各个输入端，组合器把相电流值加在一起以提供相电流总和值，如所示的VSUM。把从组合器715输出的VSUM提供给除法器模块717的输入端，除法器模块717使VSUM除以相的数量或N，并且把相应的平均相电流值提供给滤波器719，诸如低通滤波器(LPF)等。滤波器719把平均相电流值VAVG分别提供给相网络702，704，. .. ,706的一系列组合器721，723，...，725的每一个的反相输入端。 把来自相电流值模块709，711，...，713的每个相电流值提供给组合器721，723，...，725中相应一个的非反相输入端，它们分别输出VRl-VRN值。以与上述相似的方式，把VRl-VRN值提供给每个相网络的相应比较器的非反相输入端。虽然已经参考本发明的某些较佳版本颇详细地描述了本发明，但是其它版本和变型都是可能的和可设想的。例如，虽然描述了某些实施例为迟滞电流模式调整器，但是本发明可应用于任何类型的电流模式可控制调整器。本技术领域中技术人员应该理解，他们可以容易地使用所揭示的概念和特定实施例作为设计或修改其它结构的基础，提供本发明的相同目的而不偏离下述权利要求书中定义的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于电流模式多相开关调整器的相电流共享网络，其中多相开关调整器包括多个开关网络，每个开关网络通过多个脉冲控制信号中相应的一个脉冲控制信号所控制的多个开关相网络中的每一个的电感来产生多个相电流中相应的一个相电流以便把输入电压转换成输出电压，其中多相开关调整器根据多个电流控制值和至少一个触发值来形成多个脉冲控制信号，所述相电流共享网络包括多个转换网络，每个转换网络配置成根据多个相电流中相应的一个相电流来提供多个相电流值中相应的一个相电流值；以及相电流组合网络，所述相电流组合网络根据多个相电流值来形成平均相电流值，并且从所述多个相电流值中的每一个中减去所述平均相电流值以提供用于控制多个开关网络的多个电流控制值。
2.如权利要求1所述的相电流共享网络，其特征在于，所述多个转换网络中的每一个包括综合纹波网络，所述综合纹波网络通过多个成正比的值中相应的一个来修改多个纹波节点中相应的一个纹波节点上的纹波电压，并且其中所述多个成正比的值中的每一个与通过多个开关相网络中相应的一个开关相网络的电感的相电流成正比。
3.如权利要求2所述的相电流共享网络，其特征在于，所述综合纹波网络包括耦合在参考节点和所述多个纹波节点中相应的一个纹波节点之间的纹波电容器；电流吸收器，所述电流吸收器吸收与来自相应纹波节点的输出电压成正比的电流；以及电流源，当多个脉冲控制信号中相应的一个脉冲控制信号有效时，所述电流源把与所述输入电压成正比的电流提供给相应的纹波节点。
4.如权利要求2所述的相电流共享网络，其特征在于，所述相电流组合网络包括多个跨导网络，其中所述多个跨导网络中的每一个包括多个跨导放大器，其中所述多个跨导放大器中的每一个把多个成正比的相电流之一提供给所述多个纹波节点中相应的一个纹波节点，并且其中所述多个成正比的相电流中的每一个与参考电压和所述多个纹波节点中相应的一个纹波节点的纹波电压之差成正比。
5.如权利要求4所述的相电流共享网络，其特征在于，所述多个跨导放大器中的每一个具有基于多个开关相网络的数量的增益，以致所述多个跨导放大器一起形成所述平均相电流值。
6.如权利要求1所述的相电流共享网络，其特征在于，所述多个转换网络包括多个电流传感器，每个电流传感器用于耦合到多个开关相网络中相应的一个开关相网络的电感。
7.如权利要求1所述的相电流共享网络，其特征在于，所述相电流组合网络包括第一加法器，用于把多个相电流值加在一起以提供相电流总和值；除以N模块，所述除以N模块使所述相电流总和值除以多相开关调整器的相的数量以确定所述平均相电流值；以及多个第二加法器，每个第二加法器用于从所述多个相电流值中相应的一个相电流值中减去所述平均相电流值。
8.如权利要求7所述的相电流共享网络，其特征在于，所述相电流组合网络还包括用于对所述平均相电流值进行滤波的低通滤波器。
9.一种电流模式多相开关调整器，包括多个相网络，用于把输入电压转换成输出电压，每个相网络包括 开关网络，可操作而通过由多个脉冲控制信号中相应的一个脉冲控制信号所控制的电感器来形成多个相电流中相应的一个相电流；以及控制网络，所述控制网络根据至少一个触发值和多个共享相电流值中相应的一个共享相电流值来提供所述多个脉冲控制信号中相应的一个脉冲控制信号； 误差网络，所述误差网络根据所述输出电压的误差来提供误差值； 控制网络，所述控制网络根据所述误差值来提供所述至少一个触发值；以及相电流共享网络，包括多个转换网络，每个转换网络配置成根据所述多个相电流中相应的一个相电流来提供多个相电流值中相应的一个相电流值；以及相电流组合网络，所述相电流组合网络根据所述多个相电流值来形成平均相电流值， 并且从所述多个相电流值的每一个中减去所述平均相电流值，以便确定所述多个共享相电流值。
10.如权利要求9所述的电流模式多相开关调整器，其特征在于，所述多个转换网络中的每一个包括综合纹波网络，所述综合纹波网络通过多个成正比的值中相应的一个值来调节多个纹波节点中相应的一个纹波节点上的纹波电压，其中所述多个成正比的值中的每一个与通过所述多个相网络中相应的一个相网络的电感器的相电流成正比。
11.如权利要求10所述的电流模式多相开关调整器，其特征在于，所述综合纹波网络包括耦合在参考节点和所述多个纹波节点中相应的一个纹波节点之间的纹波电容器； 电流吸收器，所述电流吸收器吸收与来自相应的纹波节点的所述输出电压成正比的电流；以及电流源，当所述多个脉冲控制信号中相应的一个脉冲控制信号有效时，所述电流源把与所述输入电压成正比的电流提供给相应的纹波节点。
12.如权利要求10所述的电流模式多相开关调整器，其特征在于，所述相电流组合网络包括多个跨导网络，其中所述多个跨导网络中的每一个包括多个跨导放大器，其中所述多个跨导放大器中的每一个把多个成正比的相电流之一提供给所述多个纹波节点中相应的一个纹波节点，并且其中所述多个成正比的相电流中的每一个与参考电压和所述多个纹波节点中相应的一个纹波节点的纹波电压之差成正比。
13.一种电流模式多相开关调整器的多个相之间的电流共享的方法，其中多相开关调整器包括多个开关网络，每个开关网络通过多个脉冲控制信号中相应的一个脉冲控制信号所控制的多个开关相网络中的每一个的电感来驱动多个相电流中相应的一个相电流，以便把输入电压转换成输出电压，其中多相开关调整器根据多个电流控制值和至少一个触发值来形成多个脉冲控制信号，所述方法包括提供多个相电流值，每个相电流值是基于多个相电流中相应的一个相电流； 根据多个相电流值来形成平均相电流值；以及从多个相电流值中的每一个相电流值中减去平均相电流值以提供用于控制多个开关网络的多个电流控制值。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述提供多个相电流值包括根据输入电压、输出电压和多个脉冲控制信号在多个纹波节点上形成多个纹波电压；以及其中所述形成平均相电流值和从多个相电流值中的每一个中减去平均相电流值包括产生多个成正比的电流信号，每个成正比的电流信号是基于转换参考电压和多个纹波电压中相应的一个纹波电压之差；以及把多个成正比的电流信号加到多个纹波节点中的每一个纹波节点。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述提供多个相电流值包括测量通过每个相的每个电感器的相电流并且转换成多个电压中相应的一个电压；以及其中所述形成平均相电流值包括把多个电压一起相加以提供电压总和，并且使电压总和除以相的数量以提供平均电压。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括对平均电压进行低通滤波。
全文摘要
一种用于电流模式多相开关调整器的相电流共享网络。多相开关调整器包括开关网络，用于产生通过脉冲控制信号控制的开关相网络的相电流，以把输入电压转换成输出电压。调整器根据电流控制值和至少一个触发值产生脉冲控制信号。相电流共享网络包括转换网络和相电流组合网络。每个转换网络根据相应的相电流提供相电流值，诸如通过直接或间接测量真实电流或通过综合地产生相电流值。相电流组合网络根据相电流值产生平均相电流值，并且从每个相电流值中减去平均相电流值以提供用于控制开关网络的电流控制值。
文档编号H02M3/158GK102201735SQ20111004325
公开日2011年9月28日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年3月26日
发明者R·S·A·菲尔布里克, S·P·劳尔 申请人:英特赛尔美国股份有限公司