用于DC?DC電壓轉換器的方法和系統技術方案

一種用于DC?DC電壓轉換器的方法和系統。實施例涉及一種裝置，所述裝置包括：電流共享控制電路，所述電流共享控制電路被配置成接收代表第一功率級中的電流的第一采樣電感器電流感測信號，被配置成從數據總線接收來自固定參考相位的第二采樣電感器電流感測信號，并且產生調整信號。第一控制回路具有被配置成與第一功率級的輸入耦連的輸出，并且被配置成接收代表輸出電壓的信號以及調整信號。

Method and system for DC DC voltage converter

A method and system for DC DC voltage converter. The embodiment relates to a device, the device includes: a current sharing control circuit, the current sharing control circuit is configured to receive the current representative of the first power level in the first sampling inductor current sensing signal is configured to receive from the fixed reference phase second inductor current sensing signal sampling from the data bus, and adjusting signal. The first control loop has an output configured to be coupled to an input of the first power stage and configured to receive a signal representing the output voltage and to adjust the signal.

【技術實現步驟摘要】
用于DC-DC電壓轉換器的方法和系統相關申請的交叉引用本申請要求享有2015年11月18日提交的美國專利申請62/256898的優先權，所述申請的全部內容在此引入以作為參考。附圖說明圖1示出了電子系統的實施例；圖2a示出了多相數字DC-DC電壓轉換器的實施例；圖2b示出了用于電壓模式的DC-DC電壓轉換器的數字控制回路的實施例；圖2c示出了用于電流模式的DC-DC電壓轉換器的數字控制回路的實施例；圖2d示出了數字電流共享控制電路的實施例；圖2e示出了功率級的實施例；圖3示出了數字電流共享總線中的數據包的實施例；圖4示出了多相數字DC-DC轉換器的操作的實施例。應該指出的是，附圖的一些細節已被簡化和繪制成便于理解本專利技術的實施例，而并未保持嚴格的結構精度、細節和比例。還應該指出的是，由于關于電路設計和操作的通用方法是眾所周知的，因此并未示出所有的電路部件和操作步驟。此外還應該指出，由于電壓轉換器的通用設計同樣是眾所周知的，因此并未示出電壓轉換器的所有細節。現在將詳細參考附圖中舉例示出的關于本教導的實施例(例示實施例)。只要可能，在所有附圖中都會使用相同的附圖標記來指代相同或相似的部件。具體實施方式實施例主要涉及具有固定參考相位的多相DC-DC電壓轉換器。圖1示出了例示的電子系統100，該系統包括處理系統116之類的負載以及具有電壓轉換器的電源102，該電壓轉換器例如可以是DC-DC電壓轉換器104。處理器118可以通過電壓轉換器數據總線150與電壓轉換器電耦連、與該電壓轉換器進行通信和/或控制該電壓轉換器。該電子系統100可以是與電信、汽車、半導體測試和制造設備、消費類電子產品或是任何類型的電子設備相關聯的設備。電源102可以是AC-DC電源或是由電池供電的DC電源。電源102向DC-DC電壓轉換器104提供輸入電壓165(VIN)以便為DC-DC電壓轉換器104供電。該DC-DC電壓轉換器104具有輸出電壓144(VOUT)以及轉換器輸出電流164(IOUT)。該輸出電壓144是用下文更進一步描述的方式調節的電壓，并且是在DC-DC電壓轉換器104的輸出上提供的。在一個實施例中，處理系統116可以包括相互耦連的處理器118和存儲器120。在另一個實施例中，處理器118可以是一個或多個微處理器、微控制器、嵌入式處理器、數字信號處理器或前述各項中的兩項或更多項的組合。存儲器120可以是一個或多個易失存儲器和/或非易失存儲器，例如靜態隨機存取存儲器、動態隨機存取存儲器、只讀存儲器、閃存或是前述各項中的兩項或更多項的組合。DC-DC電壓轉換器104向處理系統116之類的負載提供電壓，其中與低壓降穩壓器之類的其它電壓源提供的電壓相比，該DC-DC電壓轉換器104提供的電壓更加精確和/或更加高效。圖1所示的DC-DC電壓轉換器104可以作為電流模式或電壓模式的DC-DC電壓轉換器來實施。電壓模式的DC-DC電壓轉換器常用于避免必須實施用以測量即時電流電平的電路。后續示出的多相DC-DC電壓轉換器是電壓模式的DC-DC電壓轉換器。然而，本專利技術同樣可以用在電流模式的DC-DC電壓轉換器中。另外，后續還例示了用于電流模式的DC-DC電壓轉換器的控制回路的示例。多相DC-DC電壓轉換器可用于提供更高和更精確的輸出電流容量。數字DC-DC電壓轉換器可用于提供更高的效率和操作靈活性。非常有利的是，圖1的DC-DC電壓轉換器104是由具有固定參考相位的多相數字DC-DC電壓轉換器形成的。術語“固定”意味著參考相位不會從一個相位變成另一個相位；并且后續將會對此進行更進一步的描述。此外，術語“固定”還意味著DC-DC電壓轉換器104的輸出電壓具有固定或基本恒定的輸出電壓。該DC-DC電壓轉換器104(及其每個構成相位)的輸出電壓不會響應于DC-DC電壓轉換器104(及其構成相位)的輸出電流變化而改變。其它的多相DC-DC電壓轉換器可以使用參考相位來實現，其中所述參考相位會在轉換器的操作過程中在兩個或更多相位之間移動和/或需要負載線阻抗，以使輸出電壓隨著輸出電流而改變。固定參考相位是由電源102的設計者或用戶選擇的，并且可以是n個相位中的任一相位。其它相位的輸出電流則會通過使用固定參考相位的電流信號來調節。后續將會參照圖2a至圖4來更詳細地描述具有固定參考相位的多相數字DC-DC電壓轉換器的實施例。在圖2a中示出了具有固定參考相位272a的多相數字DC-DC電壓轉換器214的實施例。該多相數字DC-DC電壓轉換器214是電壓模式的DC-DC電壓轉換器。以下對該例示實施例進行了概要描述。并且稍后將會描述更多的實施和操作細節。圖示的多相數字DC-DC電壓轉換器214具有n個相位。圖2a示出了兩個相位：固定參考相位272a以及相位n272n。這兩個相位都包括控制回路。為了讓每一個相位272產生預期的輸出電流以及讓多相數字DC-DC電壓轉換器214產生預期的輸出電壓，作為示例，相位272a、272n必須以如下所述的方式耦連。每一個相位272的輸出耦連在一起，以使每一個相位272都具有相等(或基本相等)的輸出電壓144(VOUT)。每一個相位272的輸出電流，例如IOUTa164a和IOUTn164n組合以便提供轉換器輸出電流164(IOUT)。多相數字DC-DC電壓轉換器214的每一個相位都包括數字控制回路202和功率級204。在另一個實施例中，控制回路可以是模擬控制回路。在這種情況下，后續描述的電流共享控制可以采用模擬或數字設計實施，但其需要例如將數字輸入或輸出分別轉換成模擬輸入或輸出的數模轉換器。然而，后續描述的實施例示出了數字多相DC-DC電壓轉換器。在一個實施例中，可以在電源模塊294中實現數字控制回路202和功率級204。在另一個實施例中，非參考相位包括下文描述的數字電流共享控制電路206。在另一個實施例中，可以在電源模塊294中實現數字控制回路202、功率級204以及數字電流共享控制電路206的每一個。每一個功率級204都配備了輸入電壓VIN(165)，并且在一個實施例中，該輸入電壓對于每一個功率級204而言都是相同的。在一個實施例中，每一個功率級204都產生模擬電感器電流感測信號152(ISENSE)，例如代表電感器電流的電壓信號，或者通過使用電流傳感器242感測這種電流來產生上端功率晶體管電流。或者，電感器電流感測信號152可以例如在數字控制回路202或功率級204中基于對電感器電流或晶體管電流的仿真來合成。在2012年5月29日發布的美國專利No.RE43414中進一步描述了這種合成，所述專利在這里引入以作為參考。在另一個實施例中，電感器電流感測信號152例如在數字控制回路202或功率級204中被數字化。在一個實施例中，電壓傳感器244耦連到多相數字DC-DC電壓轉換器214的輸出。電壓傳感器244產生代表輸出電壓144的輸出電壓感測信號128(FB)。該輸出電壓感測信號128可以通過改變其電壓或電流電平來傳達關于輸出電壓144的信息。在另一個實施例中，輸出電壓感測信號128例如在功率級204或數字控制回路202中被數字化。在另一個實施例中，所有相位272的電壓輸出都連接在DC-DC電壓轉換器輸出247。該D本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種裝置，包括：電流共享控制電路，所述電流共享控制電路被配置成接收代表第一功率級中的電流的第一采樣電感器電流感測信號，被配置成從數據總線接收來自固定參考相位的第二采樣電感器電流感測信號，以及產生調整信號；第一控制回路，所述第一控制回路具有被配置成與第一功率級的輸入耦連的輸出，并且被配置成接收代表輸出電壓的信號和調整信號。

【技術特征摘要】
2015.11.18 US 62/256,898;2016.04.20 US 15/133,4871.一種裝置，包括：電流共享控制電路，所述電流共享控制電路被配置成接收代表第一功率級中的電流的第一采樣電感器電流感測信號，被配置成從數據總線接收來自固定參考相位的第二采樣電感器電流感測信號，以及產生調整信號；第一控制回路，所述第一控制回路具有被配置成與第一功率級的輸入耦連的輸出，并且被配置成接收代表輸出電壓的信號和調整信號。2.如權利要求1所述的裝置，其中所述第一控制回路還被配置成接收第一采樣電感器電流感測信號。3.如權利要求1所述的裝置，還包括：所述數據總線；第二功率級；以及處于固定參考相位的第二控制回路，所述第二控制回路具有與第二功率級的輸入耦連的輸出。4.如權利要求3所述的裝置，其中所述第二控制回路還被配置成接收代表第二功率級中的電流的第二電感器電流感測信號。5.如權利要求3所述的裝置，還包括：具有第一輸出的所述第一功率級；具有第二輸出的所述第二功率級；與第一輸出和第二輸出相連的DC-DC電壓轉換器輸出；其中所述DC-DC電壓轉換器輸出被配置成提供所述輸出電壓；以及與所述DC-DC電壓轉換器輸出耦連的電壓傳感器，所述電壓傳感器被配置成提供代表所述輸出電壓的信號。6.如權利要求1所述的裝置，其中所述第一控制回路還包括：第一參考電壓；第一減法器和第一誤差放大器中的一個，其被配置成接收所述第一參考電壓和代表所述輸出電壓的信號；以及與所述第一減法器和第一誤差放大器中的一個的輸出耦連的第一補償器。7.如權利要求6所述的裝置，還包括：第一PWM信號發生器，所述第一PWM信號發生器的輸入耦連到所述第一減法器和第一誤差放大器中的一個的輸出，并且所述第一PWM信號發生器的輸出耦連到所述第一功率級的輸入。8.如權利要求3所述的裝置，還包括第二PWM信號發生器，所述第二PWM信號發生器的輸入耦連到所述第二減法器和第二誤差放大器中的一個的輸出，并且所述第二PWM信號發生器的輸出耦連到所述第二功率級的輸入。9.如權利要求3所述的裝置，其中所述第二控制回路還包括：第二參考電壓；第二減法器和第二誤差放大器中的一個，其被配置成接收所述第二參考電壓和代表所述輸出電壓的信號；以及與所述第二減法器和第二誤差放大器中的一個的輸出耦連的第二補償器。10.如權利要求1所述的裝置，還包括第一估計器電路，所述第一估計器電路被配置成接收代表所述第一功率級中的電流的第一電感器電流感測信號，以及提供所述第一采樣電感器電流感測信號。11.如權利要求1所述的裝置，其中所述第一采樣電感器電流感測信號是平均電流、峰值電流或谷值電流中的一個。12.如權利要求3所述的裝置，還包括第二估計器電路，所述第二...

【專利技術屬性】
技術研發人員：戴維·L·比克，
申請(專利權)人：英特矽爾美國有限公司，
類型：發明
國別省市：美國,US