多相电源控制器与其操作方法以及多相电源控制装置与流程

本发明涉及一种电源转换技术，尤其涉及一种多相电源控制器与其操作方法以及多相电源控制装置。

背景技术：

一般而言，多相式电源转换装置(multi-phasepowerconversiondevice)中具有多相电源控制器，以藉此控制装置内部多个驱动器与多个电源输出级的操作。现有的多相电源控制器往往必须因应多个驱动器的控制需求，额外设置驱动致能引脚用以致能多个驱动器，且多相电源控制器还会设置一电源状态引脚来通知外部系统多相电源控制器的供电状态正常与否。此种作法往往会导致多相电源控制器的引脚数过多，进而增加多相电源控制器的制造成本。

技术实现要素：

本发明提供一种多相电源控制器、多相电源控制装置与多相电源控制器的操作方法，可利用电源状态引脚来致能多个驱动器，有助于减少多相电源控制器的引脚数与降低制造成本。

本发明的多相电源控制器，适于操作n个电源信道，且连接m个驱动器与外部系统，其中所述m个驱动器均具有一致能引脚，且多相电源控制器包含电源状态引脚与m个控制引脚。n大于m，且m为大于或是等于1的整数。电源状态引脚耦接每一个驱动器的致能引脚与外部系统。所述m个控制引脚耦接所述m个驱动器。在多相电源控制器的电源启动期间，多相电源控制器操作的电源信道数少于n。在电源启动期间之后，多相电源控制器通过电源状态引脚致能所述m个驱动器与通过电源状态引脚通知外部系统一电源启动程序完成。

本发明的多相电源控制装置，具有n个电源信道，并连接外部系统，且多相电源控制装置包含m个驱动器以及多相电源控制器，其中n大于m，且m为大于或是等于1的整数。多相电源控制器包括电源状态引脚。电源状态引脚耦接每个驱动器的致能引脚与外部系统。在多相电源控制器的电源启动期间，多相电源控制器操作的电源信道数少于n。在电源启动期间之后，多相电源控制器通过电源状态引脚致能所述m个驱动器与通过电源状态引脚通知外部系统一电源启动程序完成。

本发明的多相电源控制器的操作方法，其中多相电源控制器适于操作n个电源信道，多相电源控制器的电源状态引脚耦接外部系统以及m个驱动器的m个致能引脚，且所述操作方法包括下列步骤。在一电源启动期间，多相电源控制器操作的一电源信道数少于n，其中n大于m，且m为大于或是等于1的整数。在电源启动期间之后，通过电源状态引脚致能所述m个驱动器，并通过电源状态引脚通知外部系统一电源启动程序完成。

基于上述，本发明的多相电源控制器在电源启动期间所操作的电源信道数少于最大可操作的电源信道数n，且多相电源控制器可在电源启动期间之后，利用电源状态引脚致能多个驱动器。藉此，有助于降低多相电源控制器的引脚数与制造成本。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依据本发明一实施例的多相电源控制装置的方框示意图；

图2是依据本发明另一实施例的多相电源控制装置的方框示意图；

图3是依据本发明一实施例的多相电源控制器的操作方法流程图；

图4是依据本发明一实施例的多相电源控制装置的定时图。

附图标记：

100：多相电源控制装置；

111～11m：驱动器；

120：多相电源控制器；

121：电源状态引脚；

131～13n：电源信道；

141～14m：致能引脚；

150：外部系统；

101～10n：电源输出级；

vin：输入电压；

vo：输出电压；

211～21m、221、222：控制引脚；

230：控制器；

240：驱动器；

250：致能引脚；

261～26m：外部参数设定单元；

270：外部电阻；

ir：设定电流；

pu21～pu2n：脉宽调制信号；

s2：电源状态信号；

vr：参考电压；

201：输出级电路；

202：阻抗电路；

sw21：上桥开关；

sw22：下桥开关；

l2：电感；

c2：电容；

s310～s340：步骤；

t41：电源启动期间；

t42：软启动期间；

t43：正常操作期间；

lv41：第一电平；

lv42：第二电平；

lv43：目标电平；

en2：致能信号。

具体实施方式

图1是依据本发明一实施例的多相电源控制装置的方框示意图。如图1所示，多相电源控制装置100包括m个驱动器111～11m、n个电源输出级101～10n以及多相电源控制器120，其中m为大于或是等于1的整数，n为整数且n大于m。此外，多相电源控制装置100具有n个电源信道(channel)131～13n，以对应n个电源输出级101～10n。具体而言，多相电源控制装置100可例如是具有n个相位的多相式电源转换装置(multi-phasepowerconversiondevice)，以将输入电压vin转换成输出电压vo。换言之，多相电源控制器120适于操作n个电源信道131～13n，即多相电源控制器120的最大工作相位数为n。

多相电源控制器120包括电源状态引脚121，且驱动器111～11m分别具有一致能引脚，例如：m个驱动器111～11m包括m个致能引脚141～14m。电源状态引脚121耦接m个致能引脚141～14m与外部系统150。在多相电源控制器120的电源启动期间，多相电源控制器120操作的电源信道数小于n。举例来说，在电源启动期间，多相电源控制器120所操作的电源信道数可等于或少于(n-m)个。

多相电源控制器120在电源启动期间，控制耦接电源信道131的电源输出级101，此时电源状态引脚121尚未致能m个驱动器111～11m。此时，多相电源控制装置100将可通过电源输出级101使输出电压vo逐渐上升。输出电压vo可反馈至多相电源控制器120，多相电源控制器120会判别输出电压vo是否上升至目标电平。当输出电压vo上升至目标电平时，多相电源控制器120将结束电源启动期间。换言之，在电源启动期间，多相电源控制装置100中被致能的相位数小于最大工作相位数。

在电源启动期间之后，多相电源控制器120通过电源状态引脚121致能m个驱动器111～11m，且多相电源控制器120通过电源状态引脚121通知外部系统150一电源启动程序已完成。换言之，多相电源控制器120可利用电源状态引脚121来控制m个驱动器111～11m。与现有技术相比，多相电源控制器120将无须针对m个驱动器111～11m设置专用的致能引脚，从而降低多相电源控制器120的引脚数与制造成本。此外，在电源启动期间，多相电源控制器120还可利用未使用的电源信道来执行功能设定操作，可更进一步地降低多相电源控制器120的引脚数与制造成本。

为了使本领域普通技术人员能更了解本发明，图2是依据本发明另一实施例的多相电源控制装置的方框示意图，图3是依据本发明一实施例的多相电源控制器的操作方法流程图，图4是依据本发明一实施例的多相电源控制装置的定时(timing)图，且以下将参照图2至图4列举多相电源控制装置的细部操作。

如图2所示，多相电源控制器120包括耦接m个驱动器111～11m的m个控制引脚211～21m以及直接耦接电源输出级101的控制引脚221与控制引脚222，以藉此操作n个电源信道131～13n。多相电源控制器120还包括控制器230、驱动器240以及致能引脚250。其中，驱动器240耦接在控制器230以及控制引脚221～222之间，且控制器230耦接电源状态引脚121以及m个控制引脚211～21m。

m个控制引脚211～21m耦接m个外部参数设定单元261～26m，其中每个外部参数设定单元261～26m可为一电阻。所述n个电源输出级101～10n耦接n个电源信道131～13n，且n个电源输出级101～10n具有相似或是相同的电路结构。以电源输出级10n为例来看，电源输出级10n耦接电源信道13n，并包括输出级电路201以及阻抗电路202。输出级电路201包括串联在输入电压vin与接地端之间的上桥开关sw21与下桥开关sw22。阻抗电路202包括电感l2与电容c2。

在操作上，多相电源控制器120可响应于来自致能引脚250的致能信号en2而开始运作。如图4所示，多相电源控制器120在一开始运作时将进入一电源启动期间t41，且电源启动期间t41包括软启动期间t42。其中控制器230可在电源启动期间t41的初期执行初始化程序，之后在软启动期间t42执行软启动操作，以提升输出电压vo。

参照图3及图4，如步骤s310所示，在电源启动期间t41，多相电源控制器120操作的电源信道数小于n。外部电阻270的第一端接收参考电压vr，且外部电阻270的第二端通过电源状态引脚121耦接多相电源控制器120中的一内部开关(未示出)。在电源启动期间t41，控制器230会导通上述内部开关，以将外部电阻270的第二端下拉至接地端。藉此，电源状态信号s2将可维持在第一电平lv41(即接地电压)，从而将m个驱动器111～11m维持在禁能状态。

如步骤s320所示，在电源启动期间t41中的软启动期间t42，控制器230可降低电源输出级101～10n所产生的输出电压vo的回转率(slewrate)，即电压-时间曲线斜率，以延长软启动期间t42的时间，并降低工作相的涌浪电流。如此在软启动期间t42，多相电源控制装置100可使用较少的电源信道进行软启动。换言之，在软启动期间t42，多相电源控制装置100只利用部分的相位(例如，电源输出级101)将输出电压vo逐渐提升至目标电平lv43。

如步骤s330所示，在电源启动期间t41中的软启动期间t42，即在软启动模式下，控制器230可通过m个外部参数设定单元261～26m来设定多个参数。在软启动期间t42，多相电源控制器120可将设定电流ir分别传送至m个外部参数设定单元261～26m。外部参数设定单元261将可响应于设定电流产生设定电压，进而致使控制器230可响应于设定电压来设定参数。外部参数设定单元262可响应于设定电流产生另一设定电压，进而致使控制器230可响应于另一设定电压来设定另一参数。以此类推，其余的参数设定单元的操作也相同。

当多相电源控制装置100的输出电压vo上升至目标电平lv43时，多相电源控制器120将结束电源启动期间t42，并进入正常操作期间t43，即正常操作模式。如步骤s340所示，在电源启动期间t42之后，即在正常操作期间t43中，多相电源控制器120会通过电源状态引脚121致能m个驱动器111～11m，并通过电源状态引脚121通知外部系统150一电源启动程序已完成，即通知外部系统150输出电压vo已上升至目标电平lv43。

当电源启动程序完成时，即当输出电压vo上升至目标电平lv43时，控制器230将切断(turnoff)电源状态引脚121所耦接的内部开关，以将电源状态信号s2上拉至第二电平lv42(即参考电压vr)。藉此，m个驱动器111～11m将可响应于具有第二电平lv42的电源状态信号s2，即电源良好(powergood)信号，切换至致能状态。在正常操作期间t43中，控制器230除了持续产生脉宽调制信号pu21以外，还产生脉宽调制信号pu22～pu2n。多相电源控制器120通过m个控制引脚211～21m将脉宽调制信号pu22～pu2n传送至m个驱动器111～11m。

在正常操作期间t43下，m个驱动器111～11m将可响应于脉宽调制信号pu22～pu2n驱动电源输出级102～10n。以电源输出级10n为例，驱动器11m可响应于脉宽调制信号pu2n产生多个驱动信号。输出级电路201会依据驱动信号来切换上桥开关sw21与下桥开关sw22的导通状态。随着上桥开关sw21与下桥开关sw22的导通状态的改变，流经电感l2的电流将产生相应的改变，且电容c2也会产生相应的充电或是放电。输入电压vin将可通过输出级电路201与阻抗电路202转换成输出电压vo。在正常操作期间t43下，多相电源控制装置100将可利用全部的相位(例如，电源输出级101～10n)将输出电压vo维持在目标电平lv43。

在另一实施例中，驱动器240也可设置在多相电源控制器120的外部。此时多相电源控制器120可通过控制引脚221与222来控制设置在外部的驱动器240，例如：多相电源控制器120可通过控制引脚221传送脉宽调制信号pu21至设置在外部的驱动器240，并可通过控制引脚222传送用以控制驱动器240的致能信号。

总而言之，多相电源控制器120可通过m个驱动器111～11m，来控制n个电源输出级101～10n所产生的输出电压vo。当输出电压vo上升至目标电平lv43时，即当电源启动程序完成时，多相电源控制器120将从软启动期间t42切换至正常操作期间t43，并可通过电源状态引脚121通知外部系统150。在软启动期间t42，多相电源控制器120可利用电源状态引脚121禁能m个驱动器111～11m，以利用部分的相位或是电源输出级将输出电压vo提升至目标电平lv43。在正常操作期间t43，多相电源控制器120可利用电源状态引脚121致能m个驱动器111～11m，以利用全部的相位或是电源输出级将输出电压vo维持在目标电平lv43。

综上所述，本发明的多相电源控制器可利用电源状态引脚来控制m个驱动器。与现有技术相较之下，本发明的多相电源控制器将无须针对m个驱动器设置专用的致能引脚，有助于降低多相电源控制器的引脚数与制造成本。此外，在电源启动期间，多相电源控制器还可利用未使用的电源信道来执行功能设定操作，可以更进一步地降低多相电源控制器的引脚数与制造成本。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，均在本发明范围内。