本申请案涉及用于多相位DC-DC转换器中的热平衡的控制设备及方法。本发明专利技术呈现用于控制形成多相位DC-DC转换系统(2)的多个并联连接的DC-DC转换器相位(4-1、4-2、4-3、4-4)的集成电路设备及过程，其中根据有序相位序列相继地激活或去激活个别转换器相位(I-1、I-2、I-3、I-4)以分别增加及减小负载条件，且选择性地修改所述相位序列以促进所述DC-DC转换器相位(4-1、4-2、4-3、4-4)的热平衡(22)。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有提供单个DC输出以驱动负载的多个转换器级或相位的多相位DC-DC转换器。
技术介绍
DC-DC转换器以许多不同形式存在，且包含经选择性地致动以基于所接收DC输入而提供受控制DC输出电压或电流的开关，其中提供到转换器开关的信令的脉冲宽度或接通时间经控制以调节输出电力。可利用多种脉冲宽度调制(PWM)技术来操作DC-DC转换器开关，包含具有对切换控制信号的工作循环的调整的固定频率操作、用以通过调整稳定“接通时间”的脉冲之间的所谓“关断时间”调节转换器输出的恒定接通时间(COT)方法以及使用恒定工作循环的可变频率控制技术等。多级或多相位转换系统采用具有经并联连接以个别地贡献于系统的输出电流的个别输出的两个或两个以上DC-DC转换器级或相位，且个别级的输出通常经由对应输出电感器连接到系统输出。通常通过根据负载条件激活或去激活(例如，添加或卸除)个别转换器相位来操作此类多相位DC-DC转换器，其中针对较高负载条件激活较多相位且反之亦然。然而，系统效率可因开关及/或输出电感器或个别电力转换器相位的其它组件之间的失配或参数变化而受不利影响。因此，持续需要经改进的多相位DC-DC转换器系统以及用于经改进电力转换系统效率的控制设备及技术。
技术实现思路
本专利技术呈现多相位DC-DC转换系统控制设备及操作方法，其包含借以通过管理转换器相位的激活及去激活以较均匀地分担热负载而促进经改进的系统效率的集成电路DC-DC转换器控制器。专利技术人已了解，根据固定安排表的常规DC-DC转换器相位激活及去激活可导致或加剧相位参数值(例如转换器相位开关的接通电阻(例如，Rdson)及/或电感器阻抗)的基于温度的变化，即使经激活相位经控制以便通过作用的电流分担环路平衡输出电流贡献也是如此。此外，专利技术人已了解，个别相位的最高效操作点由于参数变化而通常不与当相位电流贡献经平衡时的操作电平一致，且因此将经激活转换器相位调节为相等地分担电流负载可能不实现最优效率。另外，通过不均匀负载分担最大化个别相位效率的尝试未解决根本参数变化问题的原因，且在多相位转换系统的操作中引入不必要的复杂性。专利技术人已进一步了解，常规相位激活/去激活定序通常导致一个相位(“基础”相位)始终为作用的，而其它相位仅根据变化的负载需求而视需要在一小部分的时间内被激活。因此，基础相位的总体接通时间将显著长于其它相位的总体接通时间，且基础相位可能在比已关断达某一时间且已具有冷却机会的相位高的温度下操作。就这一点来说，专利技术人已了解，在较高温度下操作的相位将在传导路径中具有较高的电阻，借此使用常规固定激活/去激活定序技术招致较高的电力损耗及较低的效率。本专利技术呈现提供多相位DC-DC转换器系统控制的集成电路以及控制器操作方法，其中选择性地修改相位激活/去激活序列，借此促进个别相位当中的热平衡。可结合多种多相位控制方法采用本专利技术的各种方面，包含利用作用的电流分担环路来促进经激活相位的电流输出的均匀性的那些方法以及其中实施不均匀负载分担的控制方案。此外，本专利技术所揭示的热平衡技术可有利地用于通过管理相位激活及去激活使得在相位当中较均匀地分担热负载而主动地减小相位中的变化。本专利技术的一或多个方面涉及用于控制多相位DC-DC转换系统的集成电路(例如控制器芯片)，其包含:控制电路，其根据相位序列将控制信号或值提供到个别DC-DC转换器相位，所述相位序列定义所述个别转换器相位的相继激活及去激活；以及热平衡电路，其选择性地修改所述相位序列以促进所述转换器相位的热平衡。可使用任何适合模拟电路、逻辑电路、可编程逻辑、具有适合固件/软件的处理器电路程序等来实施所述控制电路及热平衡电路，且所述集成电路可提供任何适合形式的控制信号或值以操作经激活转换器相位，无论设定点信号是提供到外部脉冲宽度调制电路还是所述集成电路可包含内部PWM电路以直接提供PWM信号来切换板上或外部驱动器电路等。可在多种技术及情形中触发或起始选择性激活/去激活序列修改。在某些实施例中，举例来说，热平衡电路可采用计数器或计时器或借以周期性地或根据安排表修改相位序列的其它适合构件。此外，在各种实施例中，举例来说，热平衡电路响应于预定义负载或相位转变(例如当经激活相位转变的数目在I与2之间时)而修改所述相位序列。在其它可能实施例中，举例来说，热平衡电路至少部分基于地所感测或所推断的相位操作温度(例如当一或多个DC-DC转换器相位操作温度超过阈值时)而修改所述相位序列。此外，在各种实施方案中，所述相位序列修改可为多种不同形式。在某些实施例中，举例来说，热平衡电路旋转所述相位序列使得“基础相位”不再始终接通。在其它实施方案中，所述热平衡电路以随机方式修改所述相位序列，或可修改所述序列以促进转换器相位的接通时间的平衡。此外，在某些实施方案中，所述平衡电路可至少部分地根据表示个别相位操作温度的温度信号或值修改所述相位序列以促进转换器相位温度的平衡。本专利技术的进一步方面涉及用于多相位DC-DC转换系统操作的方法，其包含:提供控制信号或值以个别地操作DC-DC转换器相位；根据相位序列选择性地相继激活个别转换器相位以增加负载条件；根据所述相位序列选择性地相继去激活个别转换器相位以减小负载条；以及选择性地修改所述相位序列以促进所述转换器相位的热平衡。【附图说明】以下描述及图式详细地陈述本专利技术的某些说明性实施方案，其指示可实施本专利技术的各种原理的数种示范性方式。然而，所图解说明的实例并非对本专利技术的许多可能实施例的详尽说明。将在结合图式考虑的以下详细描述中陈述本专利技术的其它目标、优点及新颖特征，图式中:图1是图解说明根据本专利技术的一或多个方面具有多个DC-DC转换器级或相位的多相位DC-DC转换系统的示意图，所述多个DC-DC转换器级或相位经并联连接以根据来自控制器集成电路(IC)的控制信号提供输出来驱动负载，所述IC具有经配置以选择性地修改相位激活序列的热平衡组件或电路；图2是图解说明图1的控制器IC的示范性基于处理器或逻辑的实施方案的详细示意图；图3是图解说明用于操作图1的多相位DC-DC转换器以通过基于计时器或计数器对相位激活序列的旋转提供热平衡的示范性方法的流程图；图4是展示由图1的多相位系统使用图3的基于计时器的相位激活序列旋转方法根据实例性输出负载量变曲线的操作提供的示范性DC-DC转换器相位输出电流的曲线图，其中根据所述相位激活序列视需要激活个别DC-DC转换器相位以提供实质上相等的相位输出电流；图5是展示经由图3的方法使用基于计时器的相位激活序列旋转的图1的多相位系统中的输出电流的另一实施方案的曲线图，其中最近经激活的转换器相位可不提供与其它经激活相位相同的输出电流；图6是图解说明用于操作多相位DC-DC转换器的另一方法的流程图，所述方法包含通过响应于预定义负载或相位转变旋转相位激活序列而进行的热平衡；图7是图解说明使用图5的激活序列旋转方法的示范性DC-DC转换器相位输出电流的曲线图；且图8是图解说明用于操作多相位DC-DC转换器的另一方法的流程图，所述方法包含通过响应于一或多个DC-DC转换器相位超过阈值温度修改相位序列而进行的热平衡。【具体实施方式】下文中结合图式来描述一或多个实施例或实施方案，其中在通篇中使用相似参考编号来本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于控制具有多个DC‑DC转换器相位的多相位DC‑DC转换系统的集成电路，所述多个DC‑DC转换器相位具有经连接以驱动负载的对应输出，所述集成电路包括：控制电路，其根据相位序列提供多个控制信号或值以个别地操作所述多个DC‑DC转换器相位中的一或多者以提供输出，所述相位序列定义用于相继激活所述个别DC‑DC转换器相位以增加负载条件或相继去激活所述个别DC‑DC转换器相位以减小负载条件的有序序列；及热平衡电路，其操作以选择性地修改所述相位序列以促进所述多个DC‑DC转换器相位的热平衡。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：普拉迪普·S·谢诺伊，迈克尔·迪伦佐，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。