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可扩增多相切换式转换电路及其转换电路模与控制方法

申请号 CN202110245913.X 申请日 2021-03-05 公开(公告)号 CN115037167A 公开(公告)日 2022-09-09
申请人 立锜科技股份有限公司; 发明人 萧智文; 黄柄境; 方立文;
摘要 本 发明 涉及可扩增多相切换式转换 电路 及其转换电路模 块 与控制方法。该可扩增多相切换式转换电路包括:多个转换电路模块,其每一个包括:回路控制单元,于主操作模式下,根据反馈 信号 产生基本触发脉冲;切换控制单元,于设定模式中,根据设定引脚所接收的设定信号判断操作模式及对应的 相位 顺序,于主操作模式下,根据基本触发脉冲于触发引脚产生多相触发脉冲,于从操作模式下,于触发引脚接收多相触发脉冲;切换控制单元根据多相触发脉冲及对应的相位顺序产生导通触发脉冲;及导通时间决定单元,根据导通触发脉冲产生导通控制脉冲,以控制对应的电感的切换;多个转换电路模块对应的多个触发引脚彼此耦接。
权利要求

1.一种可扩增的多相切换式转换电路,包含:多个转换电路模,耦接于对应的多个电感,以多相交错切换方式,将一输入电压转换为一输出电压,该转换电路模块可选地操作于多个操作模式之一,该转换电路模块包括:一回路控制单元,用以于一主操作模式下,根据一反馈信号而产生一基本触发脉冲;一设定引脚,用以接收一设定信号;一触发引脚,用以发送或接收一多相触发脉冲;一切换控制单元,用以于一设定模式中,根据该设定信号而判断操作模式以及对应的一相位顺序,其中于该主操作模式下,根据该基本触发脉冲而于该触发引脚产生该多相触发脉冲,且于一从操作模式下,于该触发引脚接收该多相触发脉冲;其中该切换控制单元根据该多相触发脉冲以及对应的该相位顺序而产生一导通触发脉冲;以及一导通时间决定单元,根据该导通触发脉冲而产生一导通控制脉冲,用以控制对应的该电感的切换,以产生该输出电压;其中该多个转换电路模块对应的多个该触发引脚彼此耦接。2.如权利要求1所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,该转换电路模块还包括一驱动与开关单元,其包括多个功率开关,耦接于对应的该电感,用以根据该导通控制脉冲而控制该多个功率开关以控制对应的该电感的切换,以产生该输出电压。3.如权利要求1所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,该导通控制脉冲具有固定导通时间。4.如权利要求3所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,该导通时间决定单元还根据对应的该电感的电流而调整对应的该固定导通时间,由此使该多个转换电路模块对应的该多个电感的电流之间达到电流平衡。5.如权利要求1所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,该转换电路模块的该触发引脚为一且唯一的触发引脚,该多相触发脉冲为一且唯一的多相触发脉冲。6.如权利要求1所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,该反馈信号相关于该输出电压。7.如权利要求1所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,于该主操作模式或该从操作模式下,该转换电路模块所对应的该相位顺序对应于一预设的位准范围,其中该切换控制单元,比较该多相触发脉冲的位准与该预设的位准范围,而决定触发该导通触发脉冲的时点。8.如权利要求7所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,于该主操作模式下,该转换电路模块通过控制该多相触发脉冲的位准,而动态调整该多相切换式转换电路的操作相数。9.如权利要求1所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,该切换控制单元,于该主操作模式或该从操作模式下,计数该多相触发脉冲的顺序,而于该多相触发脉冲中,对应于该相位顺序的脉冲触发时,切换对应的该多个功率开关。10.如权利要求9所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,该多相触发脉冲包括一重置状态,该转换电路模块根据该重置状态而重置对应的计数的顺序。11.如权利要求10所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,于该主操作模式下,该切换控制单元将该多相触发脉冲控制为一高阻抗状态,以对应于该重置状态。

12.如权利要求11所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,于每个多相循环都插入一个重置状态。13.如权利要求1所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,于该主操作模式下,该转换电路模块还根据该设定信号而决定该多相切换式转换电路的总操作相数。14.如权利要求1所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,于该主操作模式下,该转换电路模块根据一输出电流而适应性调整该多相切换式转换电路的操作相数。15.如权利要求1所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,该转换电路模块封入一对应的集成电路封装内,其中该集成电路封装包括用以对外耦接的该设定引脚以及该触发引脚。16.如权利要求2所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,该转换电路模块封入一对应的集成电路封装内,其中该集成电路封装包括用以对外耦接的该设定引脚以及该触发引脚。17.如权利要求1所述的可扩增的多相切换式转换电路,其中,于该从操作模式下,对应的该回路控制单元控制为禁止。18.一种转换电路模块,用以配置为可扩增的单相切换式转换电路或多相切换式转换电路,该转换电路模块耦接于一电感,以将一输入电压转换为一输出电压,该转换电路模块包含:一回路控制单元,用以于一主操作模式下,根据一反馈信号而产生一基本触发脉冲;一设定引脚,用以接收一设定信号;一触发引脚,用以发送或接收一触发脉冲;一切换控制单元,用以于一设定模式中,根据该设定信号而判断操作模式以及对应的一相位顺序,其中于该主操作模式下,根据该基本触发脉冲而于该触发引脚产生该触发脉冲,且于一从操作模式下,于该触发引脚接收该触发脉冲;其中该切换控制单元根据该触发脉冲以及对应的该相位顺序而产生一导通触发脉冲;以及一导通时间决定单元,根据该导通触发脉冲而产生一导通控制脉冲,用以控制该电感的切换,以产生该输出电压。19.如权利要求18所述的转换电路模块,还包括一驱动与开关单元,其包括多个功率开关,耦接于该电感,用以根据该导通控制脉冲而控制该多个功率开关以控制该电感的切换,以产生该输出电压。20.如权利要求18所述的转换电路模块,其中,该导通控制脉冲具有固定导通时间。21.如权利要求18所述的转换电路模块,其中,该转换电路模块的该触发引脚为一且唯一的触发引脚,该触发脉冲为一且唯一的触发脉冲。22.如权利要求18所述的转换电路模块,其中,于该主操作模式或该从操作模式下,该转换电路模块所对应的该相位顺序对应于一预设的位准范围,其中该切换控制单元,比较该触发脉冲的位准与该预设的位准范围,而决定触发该导通触发脉冲的时点。23.如权利要求22所述的转换电路模块,其中,于该主操作模式下,其中该转换电路模块通过控制该触发脉冲的位准,而动态调整该至少一相切换式转换电路的操作相数。24.如权利要求18所述的转换电路模块,其中,该切换控制单元,于该主操作模式或该从操作模式下,计数该触发脉冲的顺序,而于该触发脉冲中,对应于该相位顺序的脉冲触发时,切换对应的该多个功率开关。25.如权利要求24所述的转换电路模块,其中,该触发脉冲包括一重置状态,该转换电路模块根据该重置状态而重置对应的计数的顺序。26.如权利要求25所述的转换电路模块,其中,于该主操作模式下,该切换控制单元将该触发脉冲控制为一高阻抗状态,以对应于该重置状态。27.如权利要求18所述的转换电路模块,其中,于该主操作模式下,该转换电路模块还根据该设定信号而决定该多相切换式转换电路的总操作相数。28.如权利要求18所述的转换电路模块,其中,于该主操作模式下,该转换电路模块根据一输出电流而适应性调整该多相切换式转换电路的操作相数。29.如权利要求18所述的转换电路模块,其中,该转换电路模块封入一对应的集成电路封装内,其中该集成电路封装包括用以对外耦接的该设定引脚以及该触发引脚。30.如权利要求19所述的转换电路模块,其中,该转换电路模块封入一对应的集成电路封装内,其中该集成电路封装包括用以对外耦接的该设定引脚以及该触发引脚。31.如权利要求18所述的转换电路模块,其中,于该从操作模式下,该回路控制单元控制为禁止。32.如权利要求18所述的转换电路模块,其中,该切换控制单元于该设定模式中还根据该设定信号判断该操作模式为一单相操作模式,于该单相操作模式中,该切换控制单元根据该基本触发脉冲而产生该导通触发脉冲。33.一种可扩增多相切换式转换电路的控制方法,该可扩增多相切换式转换电路包括:多个转换电路模块,耦接于对应的多个电感,以多相交错切换方式,将一输入电压转换为一输出电压,该控制方法包含:于一设定模式中,从各自对应的一设定引脚接收一设定信号,且根据对应的该设定信号而判断操作模式以及对应的一相位顺序;于一主操作模式下,根据一反馈信号而产生一基本触发脉冲并根据该基本触发脉冲而于对应的一触发引脚产生一多相触发脉冲;于一从操作模式下,于该触发引脚接收该多相触发脉冲;根据该多相触发脉冲以及对应的该相位顺序而产生一导通触发脉冲;以及根据该导通触发脉冲而产生一导通控制脉冲,用以控制对应的该电感的切换,以产生该输出电压。34.如权利要求33所述的可扩增多相切换式转换电路的控制方法,其中,该导通控制脉冲具有固定导通时间。35.如权利要求33所述的可扩增多相切换式转换电路的控制方法,其中,该多相触发脉冲为一且唯一的多相触发脉冲。36.如权利要求33所述的可扩增多相切换式转换电路的控制方法,其中,于该主操作模式或该从操作模式下,该转换电路模块所对应的该相位顺序对应于一预设的位准范围,其中产生该导通触发脉冲的步骤包括:比较该多相触发脉冲的位准与该预设的位准范围,而决定触发该导通触发脉冲的时点。37.如权利要求33所述的可扩增多相切换式转换电路的控制方法,其中,产生该导通触发脉冲的步骤包括:于该主操作模式或该从操作模式下,计数该多相触发脉冲的顺序,而于该多相触发脉冲中,对应于该相位顺序的脉冲触发时,触发该导通触发脉冲。38.如权利要求37所述的可扩增多相切换式转换电路的控制方法,其中,该多相触发脉冲包括一重置状态,该转换电路模块根据该重置状态而重置对应的计数的顺序。

说明书全文

可扩增多相切换式转换电路及其转换电路模与控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及多相切换式转换电路,特别涉及可扩增多相切换式转换电路及其转换电路模块与控制方法。

背景技术

[0002]请参阅图1,其显示一已知的多相切换式转换电路10。此现有技术提供多相供电的操作方式,是由一个多相输出的控制器101,搭配多个驱动与开关单元102[1]~102[n]。如图1所示,控制器101根据输出电压的反馈信号Vfb产生导通控制脉冲Poc[1]~Poc[n],控制器101并依据操作相数依序输出导通控制脉冲Poc[1]~Poc[n]至个别相输出,个别相输出再通过驱动与开关单元102[1]~102[n]调制成输出电压,此种配置方式,需要较多的驱动与开关单元零件以及额外布局面积,如果要将驱动与开关单元102[1]~102[n]整合进控制器101的IC,则随着相数增加,将会造成单一个IC面积大小及散热问题。此外,控制器101的相数为固定,若需不同的操作相数,则必须设计与生产对应相数的控制器。
[0003]有鉴于此,本发明即针对上述现有技术的不足,提出一种模块化且可扩增的多相切换式转换电路及其转换电路模块与控制方法。

发明内容

[0004]于一观点中,本发明提供一种可扩增的多相切换式转换电路,其包括:多个转换电路模块,耦接于对应的多个电感,以多相交错切换方式,将一输入电压转换为一输出电压,转换电路模块包括:一回路控制单元,用以于一主操作模式下,根据一反馈信号而产生一基本触发脉冲;一设定引脚,用以接收一设定信号;一触发引脚,用以发送或接收一多相触发脉冲;一切换控制单元,用以于一设定模式中,根据设定信号而判断操作模式以及对应的一相位顺序,其中于主操作模式下,根据基本触发脉冲而于触发引脚产生多相触发脉冲,且于一从操作模式下,于触发引脚接收多相触发脉冲;其中切换控制单元根据多相触发脉冲以及对应的相位顺序而产生一导通触发脉冲;以及一导通时间决定单元,根据导通触发脉冲而产生一导通控制脉冲,用以控制对应的电感的切换,以产生输出电压;其中多个转换电路模块对应的多个触发引脚彼此耦接。
[0005]于一实施例中,转换电路模块还包括一驱动与开关单元,其包括多个功率开关,耦接于对应的电感,用以根据导通控制脉冲而控制多个功率开关以控制对应的电感的切换,以产生输出电压。
[0006]于一实施例中,导通控制脉冲具有固定导通时间。
[0007]于一实施例中,导通时间决定单元还根据对应的电感的电流而调整对应的固定导通时间,由此使多个转换电路模块对应的多个电感的电流之间达到电流平衡。
[0008]于一实施例中,转换电路模块的触发引脚为一且唯一的触发引脚,多相触发脉冲为一且唯一的多相触发脉冲。
[0009]于一实施例中,反馈信号相关于输出电压。
[0010]于一实施例中,于主操作模式或从操作模式下,转换电路模块所对应的相位顺序对应于一预设的位准范围,其中切换控制单元,比较多相触发脉冲的位准与预设的位准范围,而决定触发导通触发脉冲的时点。
[0011]于一实施例中,于主操作模式下,转换电路模块通过控制多相触发脉冲的位准,而动态调整多相切换式转换电路的操作相数。
[0012]于一实施例中,切换控制单元,于主操作模式或从操作模式下,计数多相触发脉冲的顺序,而于多相触发脉冲中,对应于相位顺序的脉冲触发时,切换对应的多个功率开关。
[0013]于一实施例中,多相触发脉冲包括一重置状态,转换电路模块根据重置状态而重置对应的计数的顺序。
[0014]于一实施例中,于主操作模式下,切换控制单元将多相触发脉冲控制为一高阻抗状态,以对应于重置状态。
[0015]于一实施例中,于每个多相循环都插入一个重置状态。
[0016]于一实施例中,于主操作模式下,转换电路模块还根据设定信号而决定多相切换式转换电路的总操作相数。
[0017]于一实施例中,于主操作模式下,转换电路模块根据一输出电流而适应性调整多相切换式转换电路的操作相数。
[0018]于一实施例中,转换电路模块封入一对应的集成电路封装内,其中集成电路封装包括用以对外耦接的设定引脚以及触发引脚。
[0019]于一实施例中,于从操作模式下,对应的回路控制单元控制为禁止。
[0020]于另一观点中,本发明提供一种转换电路模块,用以配置为可扩增的单相切换式转换电路或多相切换式转换电路,转换电路模块耦接于一电感,以将一输入电压转换为一输出电压,转换电路模块包括:一回路控制单元,用以于一主操作模式下,根据一反馈信号而产生一基本触发脉冲;一设定引脚,用以接收一设定信号;一触发引脚,用以发送或接收一触发脉冲;一切换控制单元,用以于一设定模式中,根据设定信号而判断操作模式以及对应的一相位顺序,其中于主操作模式下,根据基本触发脉冲而于触发引脚产生触发脉冲,且于一从操作模式下,于触发引脚接收触发脉冲;其中切换控制单元根据触发脉冲以及对应的相位顺序而产生一导通触发脉冲;以及一导通时间决定单元,根据导通触发脉冲而产生一导通控制脉冲,用以控制电感的切换,以产生输出电压。
[0021]于一实施例中,转换电路模块还包括一驱动与开关单元,其包括多个功率开关,耦接于电感,用以根据导通控制脉冲而控制多个功率开关以控制电感的切换,以产生输出电压。
[0022]于一实施例中,导通控制脉冲具有固定导通时间。
[0023]于一实施例中,转换电路模块的触发引脚为一且唯一的触发引脚,触发脉冲为一且唯一的触发脉冲。
[0024]于一实施例中,于主操作模式或从操作模式下,转换电路模块所对应的相位顺序对应于一预设的位准范围,其中切换控制单元,比较触发脉冲的位准与预设的位准范围,而决定触发导通触发脉冲的时点。
[0025]于一实施例中,于主操作模式下,其中转换电路模块通过控制触发脉冲的位准,而动态调整至少一相切换式转换电路的操作相数。
[0026]于一实施例中,切换控制单元,于主操作模式或从操作模式下,计数触发脉冲的顺序,而于触发脉冲中,对应于相位顺序的脉冲触发时,切换对应的多个功率开关。
[0027]于一实施例中,触发脉冲包括一重置状态,转换电路模块根据重置状态而重置对应的计数的顺序。
[0028]于一实施例中,于主操作模式下,切换控制单元将触发脉冲控制为一高阻抗状态,以对应于重置状态。
[0029]于一实施例中,于主操作模式下,转换电路模块还根据设定信号而决定多相切换式转换电路的总操作相数。
[0030]于一实施例中,于主操作模式下,转换电路模块根据一输出电流而适应性调整多相切换式转换电路的操作相数。
[0031]于一实施例中,转换电路模块封入一对应的集成电路封装内,其中集成电路封装包括用以对外耦接的设定引脚以及触发引脚。
[0032]于一实施例中,于从操作模式下,回路控制单元控制为禁止。
[0033]于一实施例中,切换控制单元于设定模式中还根据设定信号判断操作模式为一单相操作模式,于单相操作模式中,切换控制单元根据基本触发脉冲而产生导通触发脉冲。
[0034]于又一观点中,本发明提供一种可扩增多相切换式转换电路的控制方法,该可扩增多相切换式转换电路包括:多个转换电路模块,耦接于对应的多个电感,以多相交错切换方式,将一输入电压转换为一输出电压,该控制方法包含:于一设定模式中,从各自对应的一设定引脚接收一设定信号,且根据对应的该设定信号而判断操作模式以及对应的一相位顺序;于一主操作模式下,根据一反馈信号而产生一基本触发脉冲并根据该基本触发脉冲而于对应的一触发引脚产生一多相触发脉冲;于一从操作模式下,于该触发引脚接收该多相触发脉冲;根据该多相触发脉冲以及对应的该相位顺序而产生一导通触发脉冲;以及根据该导通触发脉冲而产生一导通控制脉冲,用以控制对应的该电感的切换,以产生该输出电压。
[0035]于一实施例中,导通控制脉冲具有固定导通时间。
[0036]于一实施例中,多相触发脉冲为一且唯一的多相触发脉冲。
[0037]于一实施例中,其中于该主操作模式或该从操作模式下,该转换电路模块所对应的该相位顺序对应于一预设的位准范围,其中产生该导通触发脉冲的步骤包括:比较该多相触发脉冲的位准与该预设的位准范围,而决定触发该导通触发脉冲的时点。
[0038]于一实施例中,产生该导通触发脉冲的步骤包括:于该主操作模式或该从操作模式下,计数该多相触发脉冲的顺序,而于该多相触发脉冲中,对应于该相位顺序的脉冲触发时,触发该导通触发脉冲。
[0039]于一实施例中,多相触发脉冲包括一重置状态,转换电路模块根据重置状态而重置对应的计数的顺序。
[0040]本发明的一优点为本发明可通过单一触发信号控制,且触发信号可不需要重置信号。
[0041]本发明的另一优点为本发明可非固定频率输出,由主操作模式的转换电路模块根据回路反应提供触发信号给其他从操作模式的转换电路模块。
[0042]本发明的又一优点为本发明的设定信号可由额外的脚位输入或利用数字接口输入。
[0043]以下通过具体实施例详加说明,会更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达到的功效。附图说明
[0044]图1显示一已知的多相切换式转换电路。
[0045]图2是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的方块图。
[0046]图3是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的转换电路模块的电路示意图。
[0047]图4是根据本发明的一实施例显示一回路控制单元的电路示意图。
[0048]图5是根据本发明的一实施例显示一切换控制单元的电路示意图。
[0049]图6是根据本发明的一实施例显示一驱动与开关单元的电路示意图。
[0050]图7是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的信号波形示意图。
[0051]图8A~图8B是根据本发明的实施例显示可扩增多相切换式转换电路中的不同的设定信号的电压位准的示意图。
[0052]图9是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路中的多相触发脉冲的信号波形示意图。
[0053]图10是根据本发明的另一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路中的多相触发脉冲的信号波形示意图。
[0054]图11是根据本发明的又一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路中的多相触发脉冲的信号波形示意图。
[0055]图12是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路中的单相转换电路模块的电路示意图。
[0056]图13A是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的电路示意图。
[0057]图13B是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的电路示意图。
[0058]图中符号说明
[0059]10:已知的多相切换式转换电路
[0060]101:控制器
[0061]102[1]~102[n],2014[0]~2014[n],2014[k]:驱动与开关单元
[0062]20:可扩增的多相切换式转换电路
[0063]201[0]~201[n],201[k]:转换电路模块
[0064]2011[0]~2011[n],2011[k]:回路控制单元
[0065]20111[k]:放大器
[0066]20112[k]:比较器
[0067]2012[0]~2012[n],2012[k]:切换控制单元
[0068]20121[k]:计数器
[0069]2013[0]~2013[n],2013[k]:导通时间决定单元
[0070]20141[k],20142[k]:驱动器
[0071]2015[0]~2015[n],2015[k]:设定引脚
[0072]2016[0]~2016[n],2016[k]:触发引脚
[0073]2017[k]:驱动电源引脚
[0074]2018[k]:切换引脚
[0075]2019[k]:接地引脚
[0076]2020[k]:电源输入引脚
[0077]301[k],401[k]:集成电路封装
[0078]A[k],B[k]:功率开关
[0079]BOOT[k]:自举电位
[0080]ILf[0]~ILf[n]:电感电流反馈信号
[0081]Iout:输出电流
[0082]L[0]~L[n]:电感
[0083]Lv1~Lv4:位准范围
[0084]LX[0]~LX[n],LX[k]:切换节点
[0085]M:范围
[0086]nl[k]:节点
[0087]Nout:输出节点
[0088]Pbt:基本触发脉冲
[0089]PGND:接地电位
[0090]Poc[0]~Poc[n],Poc[k]:导通控制脉冲
[0091]Pot[0]~Pot[n],Pot[k]:导通触发脉冲
[0092]Ptrig:多相触发脉冲
[0093]R:重置状态
[0094]S1~S4:从操作模式的第1模块~从操作模式的第4模块
[0095]Sn:从操作模式的第n模块
[0096]SET[0]~SET[n],SET[k]:设定信号
[0097]Vcomp:误差补偿信号
[0098]Vfb:反馈信号
[0099]Vin:输入电压
[0100]Vout:输出电压
[0101]Vramp:斜坡信号
[0102]Vref:参考电压

具体实施方式

[0103]发明中的附图均属示意,主要意在表示各电路间的耦接关系,以及各信号波形之间的关系,至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。
[0104]图2是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的电路示意图。如图2所示,本发明的可扩增的多相切换式转换电路20包括多个转换电路模块201[0]~201[n],各自耦接于对应的多个电感L[0]~L[n],以多相交错切换方式,将一输入电压Vin转换为一输出电压Vout。每一转换电路模块201[0]~201[n]用以切换对应的一电感L[0]~L[n]的第一端(LX[0]~LX[n]),其中每一电感L[0]~L[n]的第二端都耦接于一输出节点Nout而产生输出电压Vout。转换电路模块201[0]~201[n]包括对应的回路控制单元2011[0]~2011[n]、设定引脚2015[0]~2015[n]、触发引脚2016[0]~2016[n]、切换控制单元2012[0]~2012[n]以及导通时间决定单元2013[0]~2013[n]。
[0105]请继续参阅图2,同时参阅图3,图3是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的转换电路模块的电路示意图。转换电路模块201[k]可选地可操作于多种不同模式,由此,转换电路模块201[k]可配置为单相切换式转换电路,或者,多个转换电路模块可配置为多相切换式转换电路,且多相切换式转换电路的总相数可弹性地扩增,其中k=0~n,n为大于等于0的整数,其中n=0时代表配置为单相切换式转换电路,k=0时,示意转换电路模块201[k]配置为单相切换式转换电路,或者配置于多相切换式转换电路,操作在主操作模式,此外,当k为大于等于1时,示意转换电路模块201[k]配置于多相切换式转换电路,操作在从操作模式。
[0106]设定引脚2015[k]用以接收对应的设定信号SET[k],而触发引脚2016[k]用以发送或接收一多相触发脉冲Ptrig。切换控制单元2012[k]用以于一设定模式中,根据设定信号SET[k]而判断操作模式以及对应的一相位顺序,其中设定模式可例如但不限于在电源启动时进行设定,或是于操作中动态更动设定。请同时参照图8A~图8B,图8A~图8B是根据本发明的实施例显示可扩增多相切换式转换电路中的不同的设定信号的电压位准的示意图。在一实施例中,转换电路模块201[k]可通过不同的设定信号的电压位准来设定对应的操作模式。如图8A所示,本实施例中,当设定信号SET[k]的电压落在如图所示的范围M内时,切换控制单元2012[k]即可判断为主操作模式,而当设定信号SET[k]的电压落在如图所示的范围S1~Sn的范围内时,切换控制单元2012[k]即可判断为从操作模式。此外,切换控制单元2012[k]还可根据设定信号的电压位准来判断对应的相位顺序,例如设定为主操作模式的转换电路模块201[0]在多相交错切换时,其对应的相位顺序为第1相。此外,设定为从操作模式的转换电路模块201[1]还可根据对应的设定信号SET[1]的电压,落在如图所示的范围S1(对应于从操作模式的第1模块)内,而判断转换电路模块201[1]在多相交错切换时,其对应的相位顺序为第2相,依此类推。
[0107]再者,请参阅图8B,在一实施例中,设定为主操作模式的转换电路模块(如201[0]),其切换控制单元2012[0]还可根据设定信号SET[0]的电压落在如图所示的范围M内的子范围,而判断多相切换式转换电路的总操作相数,例如当设定信号SET[0]的电压,落在如图所示的子范围M1内时,示意多相切换式转换电路配置为单相切换式转换电路(例如图12所示的120,容后详述);又例如当设定信号SET[0]的电压,落在如图所示的子范围M2~M4内时,示意多相切换式转换电路分别对应配置总操作相数为2~4相的切换式转换电路,亦即,其总操作相数分别对应为2~4相。
[0108]请继续参阅图2与图3,于主操作模式下,回路控制单元(如图2的2011[0])用以根据一反馈信号Vfb而产生一基本触发脉冲Pbt。于一实施例中,反馈信号Vfb相关于输出电压Vout,例如但不限于其分压。在一实施例中,于从操作模式下,对应的回路控制单元2011[1]~2011[n]则控制为禁止(如图2回路控制单元2011[1]~2011[n]以虚线示意)。
[0109]请再参考图2与图3,并同时参阅图7,图7是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的信号波形示意图。设定为主操作模式下的切换控制单元2012[0],根据基本触发脉冲Pbt而于触发引脚2016[0]产生多相触发脉冲Ptrig,而设定为从操作模式下的切换控制单元2012[1]~2012[n],则于各自对应的触发引脚2016[1]~2016[n]接收同一个多相触发脉冲Ptrig。于一实施例中,基本触发脉冲Pbt的波形是对应于多相触发脉冲Ptrig的波形,如图7所示,由设定为主操作模式下的切换控制单元2012[0]所产生的多相触发脉冲Ptrig,其脉冲用以触发所有相位的转换电路模块201[0]~201[n]的切换操作。
[0110]具体而言,于主操作模式及从操作模式下(亦即,切换式转换电路配置为多相切换式转换电路时),切换控制单元2012[0]~2012[n]根据同一多相触发脉冲Ptrig,以及各自对应的前述的相位顺序而产生各自对应的导通触发脉冲Pot[0]~Pot[n]。
[0111]接着,导通时间决定单元2013[0]~2013[n]根据对应的导通触发脉冲Pot[0]~Pot[n]而产生对应的导通控制脉冲Poc[0]~Poc[n],用以控制对应的电感L[0]~L[n]的切换,而以多相交错的方式产生输出电压Vout。需说明的是,多相切换式转换电路20中,多个转换电路模块201[0]~201[n]对应的多个触发引脚2016[0]~2016[n],彼此耦接。此外,在一实施例中,多相切换式转换电路20中,仅有一个转换电路模块(即201[0])操作于主操作模式。
[0112]如图2与图3所示,在一实施例中,转换电路模块201[k]还包括对应的驱动与开关单元2014[k],其包括多个功率开关,耦接于对应的电感(L[k]),用以根据导通控制脉冲Poc[k]而控制多个功率开关以控制对应的电感L[k]的切换,以产生输出电压Vout。于一实施例中,导通控制脉冲Poc[0]~Poc[n]各自具有固定导通时间。于一实施例中,各相的导通时间可部分重迭。
[0113]此外,在一实施例中,导通时间决定单元2013[0]~2013[n]还根据对应的电感L[0]~L[n]的电流(例如通过电感电流反馈信号ILf[0]~ILf[n])而调整对应的固定导通时间,由此可使多个转换电路模块201[0]~201[n]对应的多个电感L[0]~L[n]的电流之间达到特定的比例,或是达到电流平衡。
[0114]于一实施例中,转换电路模块201[0]~201[n]的触发引脚2016[0]~2016[n]为一且唯一的触发引脚,多相触发脉冲Ptrig为一且唯一的多相触发脉冲。转换电路模块201[0]通过对应的一且唯一的触发引脚2016[0]发送一且唯一的多相触发脉冲Ptrig,转换电路模块201[1]~201[n]通过对应的一且唯一的触发引脚2016[1]~2016[n]接收该一且唯一的多相触发脉冲Ptrig。于一实施例中,转换电路模块201[1]~201[n]所接收到的每一该一且唯一的多相触发脉冲Ptrig均相同。
[0115]于一实施例中,于主操作模式下,转换电路模块201[0]可根据一输出电流Iout而适应性调整多相切换式转换电路的操作相数。当输出电流Iout为高时,操作相数增加。
[0116]图3是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的转换电路模块的电路示意图。如图3所示,在主操作模式下,切换控制单元2012[k]依图式的主操作模式路径,根据基本触发脉冲Pbt[k]而于对应的触发引脚2016[k]产生多相触发脉冲Ptrig,此外,操作于主操作模式下的切换控制单元2012[k]还依图式的主操作模式路径(实线),产生导通触发脉冲Pot[k]至对应的导通时间决定单元2013[k],本实施例中,如图2所示,k例如为0。
[0117]另一方面,在从操作模式下,切换控制单元2012[k]则依图式的从操作模式路径(虚线),自对应的触发引脚2016[k]接收多相触发脉冲Ptrig,且依图式的从操作模式路径,根据多相触发脉冲Ptrig而产生导通触发脉冲Pot[k]至对应的导通时间决定单元2013[k]。本实施例中,如图2所示,k例如为1~n。
[0118]图4是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的转换电路模块的回路控制单元的电路示意图。图4显示回路控制单元2011[k]的一实施例,其用以说明本发明,而非用以限制本发明。如图4所示,于一实施例中,回路控制单元2011[k]可包括一放大器20111[k]以及一比较器20112[k]。如图4所示,放大器20111[k]的非反相输入端耦接参考电压Vref,而其反相输入端耦接反馈信号Vfb。放大器20111[k]根据参考电压Vref及反馈信号Vfb的差值而产生误差补偿信号Vcomp。比较器20112[k]用以比较误差补偿信号Vcomp以及斜坡信号Vramp而产生基本触发脉冲Pbt。请同时参阅图7,于主操作模式下,当误差补偿信号Vcomp大于斜坡信号Vramp时,比较器20112[k]使能基本触发脉冲Pbt,进而使能多相触发脉冲Ptrig。
[0119]图5是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的转换电路模块的切换控制单元的电路示意图。如图5所示,于一实施例中,切换控制单元2012[k]可包括一计数器20121[k],由此于主操作模式或从操作模式下,计数多相触发脉冲Ptrig的顺序,而于多相触发脉冲Ptrig中,对应于相位顺序的脉冲触发时,切换对应的多个功率开关(例如图6的功率开关A[k]及B[k])。
[0120]图6是根据本发明的一实施例显示一驱动与功率开关单元的电路示意图(驱动与功率开关单元2014[k]),其用以说明本发明,而非用以限制本发明。如图6所示,驱动与功率开关单元2014[k]包括多个驱动器20141[k]及20142[k]以及对应的多个功率开关A[k]及B[k]。驱动器20141[k]及20142[k]的输出端分别耦接至对应的功率开关A[k]及B[k]的栅极端。驱动器20141[k]的电源正端通过驱动电源引脚2017[k]而耦接至自举电位BOOT[k],而驱动器20141[k]的电源负端、功率开关A[k]的源极端及功率开关B[k]的漏极端共同耦接至一节点nl[k],节点nl[k]进一步通过切换引脚2018[k]而耦接至切换节点LX[k]。驱动器20141[k]及20142[k]的输入端耦接至导通时间决定单元2013[k],以根据导通控制信号Poc[k]而产生对应的驱动信号。功率开关A[k]的漏极端通过电源输入引脚2020[k]以接收输入电压Vin,而功率开关B[k]的源极端通过接地引脚2019[k]以耦接至接地电位PGND。本实施例中,驱动与功率开关单元2014[k]可将节点nl[k]的电压切换于输入电压Vin与接地电位PGND之间,换言之,如图2所示,本实施例可与对应的电感L[k]配置为一降压型切换式转换器。
[0121]图7是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的信号波形示意图。斜坡信号Vramp、误差补偿信号Vcomp、多相触发脉冲Ptrig、切换节点LX[1]~LX[4]的电压显示于图7。如图7所示,通过计数多相触发脉冲Ptrig的顺序,而于多相触发脉冲Ptrig中,当对应的相位顺序的脉冲触发时,分别触发而切换对应的多个功率开关,进而切换对应的切换节点LX[1]~LX[4]的电压。以图2与图8A举例而言,操作于从操作模式,且相位顺序为3(即,S2)的转换电路模块201[2],于多相触发脉冲Ptrig的顺序至第3个脉冲触发时,将对应产生导通触发脉冲Pot[2]与导通控制脉冲Poc[2],以切换功率开关,进而切换对应的切换节点LX[2]的电压。在具有计数器的实施例中(如图5),以计数器进行计数至第3个脉冲而触发。
[0122]此外,值得注意的是,根据本发明的可扩增多相切换式转换电路,特别适用于固定导通时间的切换式转换电路中,因此,如图7所示,在负载或输入电压变化时,可提高导通脉冲的频率,换言之,可进行非定频多相切换。
[0123]图9是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路中的多相触发脉冲的信号波形示意图。在一实施例中,可根据转换电路模块201[k]的相位顺序,可对应于一预设的位准范围,因此,转换电路模块201[k]可根据多相触发脉冲Ptrig使能时的位准是否落在对应的预设的位准范围内,而决定触发导通触发脉冲Pot[k]的时点。具体以图9举例,假设总操作相数为4,于主操作模式或从操作模式下,转换电路模块201[0]~201[3]各自所对应的相位顺序对应于预设的位准范围Lv1~Lv4,其中切换控制单元2011[k]比较多相触发脉冲Ptrig的位准与预设的位准范围Lv1~Lv4,而决定触发导通触发脉冲Pot[0]~Pot[3]的时点。具体以相位顺序为3的转换电路模块201[2]为例,当多相触发脉冲Ptrig的位准对应于预设的位准范围Lv3时,即可触发对应的导通触发脉冲Pot[2],进而切换对应的切换节点LX[2]的电压,其余相位操作可类推。
[0124]图10是根据本发明的另一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路中的多相触发脉冲的信号波形示意图。如图10所示,于主操作模式下,转换电路模块201[0]通过控制多相触发脉冲Ptrig的位准,而动态调整多相切换式转换电路的操作相数,例如于本实施例中将操作相数从图9的4相操作动态调整为如图10的3相操作,换言之,如图10的实施例中,由于多相触发脉冲Ptrig的位准仅对应于前3相,因此第4相将不会进行切换,而例如进入高阻抗状态。
[0125]图11是根据本发明的又一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路中的多相触发脉冲的信号波形示意图。本实施例可对应于图5的切换控制单元2012[k],换言之,每一转换电路模块201[k]根据计数器20121[k]计数多相触发脉冲Ptrig的顺序,而于对应的脉冲触发导通触发脉冲Pot[k],如图11所示,本实施例中,总操作相数为4,切换控制单元2012[k]于主操作模式或从操作模式下,计数多相触发脉冲Ptrig的顺序,而于多相触发脉冲Ptrig中,对应于相位顺序的脉冲触发时,切换对应的多个功率开关。如图11所示,多相触发脉冲Ptrig包括一重置状态R,转换电路模块201[k]根据重置状态R而重置对应的计数的顺序。于一实施例中,如图11所示,于主操作模式下,切换控制单元2012[k]将多相触发脉冲Ptrig控制为一高阻抗状态,以对应于重置状态R。在一实施例中,如图11所示,于每个多相循环都插入一个重置状态R。
[0126]图12是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路中的单相转换电路模块的电路示意图。图12显示当可扩增多相切换式转换电路配置成单相操作模式或主操作模式的实施例。于一实施例中,切换控制单元2012[0]于设定模式中还根据设定信号SET[0]判断操作模式为一单相操作模式,于单相操作模式中,切换控制单元2012[0]根据基本触发脉冲Pbt而产生导通触发脉冲Pot[0]。在一实施例中,在单相操作模式中,其操作与主操作模式相似,其差别仅在于切换控制单元2012[0]并不需于触发引脚输出多相触发信号Ptrig。
[0127]图13A与图13B是根据本发明的一实施例显示一可扩增多相切换式转换电路的电路示意图。如图13A所示,于一实施例中,转换电路模块201[k]中的回路控制单元2011[k]、切换控制单元2012[k]、导通时间决定单元2013[k]、设定引脚2015[k]及触发引脚2016[k]可封入一对应的集成电路封装301[k]内。于一实施例中,回路控制单元2011[k]、切换控制单元2012[k]、导通时间决定单元2013[k]、设定引脚2015[k]及触发引脚2016[k]可集成于一集成电路芯片中。
[0128]如图13B所示,于另一实施例中,转换电路模块201[k]中的回路控制单元2011[k]、切换控制单元2012[k]、导通时间决定单元2013[k]、驱动与开关单元2014[k]、设定引脚2015[k]及触发引脚2016[k]可封入一对应的集成电路封装401[k]内。于一实施例中,回路控制单元2011[k]、切换控制单元2012[k]、导通时间决定单元2013[k]、驱动与开关单元2014[k]、设定引脚2015[k]及触发引脚2016[k]可集成于一集成电路芯片中。其中集成电路封装301[k]或401[k]包括用以对外耦接的设定引脚2015[k]以及触发引脚2016[k]。
[0129]本发明如上所述提供了一种可扩增的多相切换式转换电路及其转换电路模块与控制方法,其可通过单一触发信号控制,可非固定频率输出,由主操作模式的转换电路模块根据回路反应提供多相触发信号给其他配置为从操作模式的转换电路模块,设定信号可由额外的脚位输入或利用数字接口输入。
[0130]以上已针对较佳实施例来说明本发明,但以上所述,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最广的权利范围。所说明的各个实施例,并不限于单独应用,也可以组合应用,举例而言,两个或以上的实施例可以组合运用,而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外,在本发明的相同精神下,本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合,举例而言,本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”,不限于根据该信号的本身,也包含于必要时,将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等,之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知,在本发明的相同精神下,本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合,其组合方式甚多,在此不一一列举说明。因此,本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。