高抗扰度与任意相位计数的计时式级联电流型稳压器制造技术

计时式可级联电源稳压器包括同步逻辑电路和ＰＷＭ控制逻辑电路，前者接收时钟信号并按认定的数字输入信号认定与该时钟信号同步的数字输出信号，后者按数字输入信号和输出控制状态控制ＰＷＭ循环。该稳压器可单独使用，或与其它同类稳压器级联成多通道的多相电源转换器。计时式可级联稳压器在通道间用数字信号联系，数字信号不像模拟信号易受同类信号劣化或噪声敏感的影响。在级联结构中，所有通道有一公共时钟，保证通道间的相分离在公共时钟的偏差容限内是对称的。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
交叉参照的相关申请本申请要求2003年10月20日提交的美国临时申请No.60/512,735的利益，所述申请的所有内容和目的引用于此供参考。
技术介绍
专利
本专利技术涉及PWM电源稳压器和/或多相DC-DC转换器，尤其涉及高抗扰度和任意相位计数的计时式级联电流型稳压器。相关技术说明多相电源转换与电流型控制是电子市场上DC-DC电源转换所常用的方法，在负载电流高得不易被单相转换器支持时，多相电源转换是一种具有成本效益的电源解决方法。各通道的切换被定时成在相位上与其它通道都不对称。多相法具有节省成本的优点，而且响应时间短、脉动抵消作用优越、热分布良好。然而，电子市场已发展到多相电源稳压器所需的相数超过单块集成电路(IC)实际能支持该相数的程度。当相位计数超过4时，IC封装件就变大，供电点与控制器IC之间的间距超出能准确支持低电平信号完整性与噪声抑制的距离。信号问题导致不准确性，而在抑制噪声的额外元件、布局限制与减少相位计数方面，必须增加费用。先前的方法试图级联多个电流型稳压器来解决封装件尺寸过大的问题(仅是整个问题的一部分)。在一个场合中，一独立的控制器IC产生所有电流型稳压器共用的三角形信号，为实现不同通道之间必要的相位分离，各电流型稳压器在该三角形信号的不同可编程点开始其循环操作。对脉动消除所需的多相电源转换而言，不同通道间正确的相位分离是一重要部分。其它诸问题仍要留待原有方法解决。三角形信号是模拟信号，故会遇到信号劣化与噪声干扰，原有方法限于物理地分离不同的通道。一条通道切换所产生的噪声劣化了到达其它通道的三角形信号，这将两条通道间的时间分离限制到必须让噪声在噪声产生事件与开关决定点之间耗散的某一值。因通道间的时间分离受限制，故相位计数和/或开关频率也受限制。希望提供一种通道数相对大的多相转换器，同时不损害信号完整性与噪声抑制，而且在布局限制条件方面不增加费用和抑制噪声的额外元件。
技术实现思路
本专利技术一实施例的计时式可级联电源稳压器，包括同步逻辑电路和PWM控制逻辑电路，前者接收一时钟信号，并响应于数字输入信号的认定而认定与该时钟信号同步的数字输出信号；后者按数字输入信号和输出控制状态控制每个PWM循环。该稳压器可单独使用，或与其它同类稳压器级联而构成多通道的多相电源转换器。计时式可级联稳压器在通道间用数字信号通信，数字信号不像模拟信号那样有同类的信号劣化或噪声敏感性。在级联配置中，所有通道有一共用的时钟，保证通道间的相位分离在公共时钟的不稳定性容限内是对称的。PWM控制逻辑电路包括PWM逻辑电路和反馈检测逻辑电路，前者按数字输入信号启动PWM循环，按复位信号终止PWM循环；后者在符合输出控制状态时认定该复位信号。PWM逻辑电路包括锁存器、门控逻辑电路与至少一个驱动放大器。锁存器按数字输入信号置位，按复位信号复位；门控逻辑电路提供至少一个PWM激活信号；各驱动放大器对一个或多个PWM激活信号作出反应。在一特定实施例中，反馈检测逻辑电路包括一检测放大器和一比较器，此时检测放大器检测输出电流状态并认定检测信号，比较器则把检测信号与反馈参考信号作比较而确定输出控制状态。输出电流状态以任一合适的方法检测，诸如输出电感器或其它检测元件的峰、平均或谷值电流。同步逻辑电路构成对时钟信号和数字输入信号作出响应的级联触发电路。可以包含一起初下拉数字输出信号的弱下拉器件，除非被来自另一稳压器的数字输出信号驱高。本专利技术一实施例的多相电源转换器包括多个耦合成级联结构的稳压器、多个开关电路和一控制器。各稳压器包括同步逻辑电路和PWM控制电路，前者接收时钟信号和来自前一稳压器的数字开始输入信号，并按数字开始输入信号向下一稳压器提供与时钟信号同步的数字开始输出信号；后者按认定的数字开始输入信号并基于满足输出状态而控制PWM输出。各开关电路的输入端耦接相应稳压器的PWM输出端，输出端驱动公共DC输出电压，检测输出提供给相应稳压器的PWM控制电路。控制器检测该DC输出电压，向相应稳压器的PWM控制电路提供补偿信号，还提供时钟信号。各开关电路包括第一与第二开关、输出电感器和检测电路。开关的电流端子串接一结点，控制输入端耦接相应稳压器的PWM输出。输出电感器耦合在开关结点与DC输出电压之间。在一实施例中，检测电路检测输出电感器的电流并提供检测输出。控制器包括检测放大器、误差放大器和时钟电路。检测放大器的输入端耦合DC输出电压，输出端提供输出检测信号；误差放大器比较输出检测信号与参考信号，提供补偿信号；时钟电路产生公共时钟信号。对耦合成菊花链配置的N个稳压器，通过用N×FSW频率编程时钟信号得到选择的开关频率FSW。包含的上拉器件把一个稳压器的数字开始输入信号先拉高。本专利技术一实施例多相转换器的多个计时式可级联稳压器的控制方法包括各稳压器的数字输出耦接另一稳压器的数字输入端，对各稳压器的时钟输入端提供公共时钟信号，按数字输入端接收的数字输入信号在数字输出端上提供与公共时钟信号同步的数字输出信号，并按接收的数字输入信号和输出状态控制PWM循环。该方法还包括通过把公共时钟信号的频率编程到N×FSW，编程有N个稳压器的多相转换器的开关频率FSW；还包括检测输出电流状态和产生检测信号，并把该检测信号与补偿信号比较。检测输出电流状态包括检测通过输出电感器的峰电流。该方法还包括提供一中央控制器，用以检测输出电压状态，向各稳压器提供补偿与时钟信号。附图简介参照以下描述和附图，能更好地理解本专利技术的好处，特征与优点，其中附图说明图1是本专利技术一示例实施例的多相DC-DC转换器的示意图；图2是图1中各电流型稳压器一示例实施例的示意框图；图3是图1中控制器一示例实施例示意图；和图4是图1中多相DC-DC转换器对3个通道(N＝3)的操作时序图。详细描述以下描述使本领域技术人员能在具体应用范围及其要求内制作和使用本专利技术，但他们显然明白对较佳实施例的各种修正，而且本文限定的一般原理适用于其它实施例。因此，本专利技术不限于本文图示和描述的诸特定实施例，而是符合与本文揭示的原理和新特征相一致的最宽泛的范围。本专利技术一实施例的计时式可级联电流型稳压器，在通道间只用两个数字信号通信。该电流型稳压器可单独应用，或与其它同类稳压器级联而构成多通道的多相电源转换器。这里的“转换器”指多个“稳压器”的级联配置，应该理解，这类术语在特征上通用，一般可互换。数字信号不像模拟信号那样易受信号劣化或噪声敏感，故实际上不限制相数或稳压器间的物理分离。设置在控制反馈回路里的独立控制器，用于监视负载并控制稳压器。另外，所有通道有一公共时钟，保证通道间的相分离在公共时钟的偏差容限内是对称的。图1是本专利技术一实施例的多相DC-DC转换器100的示意图。转换器100产生提供给参照电源地(PGND)信号的负载101的负载电压VL，一对负载电容器CL1和CL2耦接在VL与负载101附近的PGND之间。VL信号反馈到控制器103的电压检测(VSEN)引脚，控制器的回地(RGND)引脚经导电迹线或信号线耦接PGND。“引脚”指与器件的连接线，连接线可以是输入端、输出端或二者(一般为输入/输出即I/O连接)。控制器103和各稳压器105各自在独立的芯片或带相应I/O引脚的IC上构成，尽管也可采用分立实施法。控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计时式可级联电源稳压器，其特征在于包括：　　　　同步逻辑电路，用于接收时钟信号，并按认定的数字输入信号认定与所述时钟信号同步的数字输出信号；和　　　　ＰＷＭ控制逻辑电路，用于按所述数字输入信号和输出控制状态控制每次ＰＷＭ循环。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MB哈里斯，MM瓦尔特斯，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]