多相直流对直流转换器及相关的控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出多相直流对直流转换器及相关的控制装置，用以对负载供电。多相直流对直流转换器包含有多个功率级、多个通道电流转换电路、多个电流侦测电路、转导放大器、比较器及通道电流平衡电路。电流侦测电路会侦测各个通道电流，而转导放大器和比较器耦接于电流侦测电路，并且会接收各个通道电流的总和通过电阻后所产生的电压差，而产生输出至负载的总和电流的侦测信号。通道电流转换电路耦接于电流侦测电路，以产生各个通道电流的侦测信号。通道电流平衡电路耦接于比较器、转导放大器及通道电流转换电路，以平衡各个电流通道输出的电流。上述的多相直流对直流转换器的电路架构简单，而能够更有弹性的选择电路元件，使设计的复杂度降低。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术有关于直流对直流转换器，尤指ー种多相直流对直流转换器及相关的控制装置。
技术介绍
多相直流对直流转换器(Multiphase DC-DC converter)采用多个电流通道对负载供电，不但能在负载变化时快速的反应以供应所需的电流，还具有低涟波等优点，而被广泛的应用在各种领域。然而，在多相直流对直流转换器的应用中，多相直流对直流转换器的控制装置需要知道每个电流通道所供应的电流以及供应至负载的总电流，才能够平均地利用各个电流 通道进行供电以及进行过电流保护等功能，而确保多相直流对直流转换器能够正常运作。在美国第6，683，441,7, 064, 528及7，928，704号专利中提出数种电路架构，以侦测多相直流对直流转换器供应至负载的总电流。这些电路架构由电阻、电容和放大器等元件所组成，以产生与多相直流对直流转换器输出至负载的总电流成比例的信号。然而，在这些电路架构中选择电阻和电容等元件时，对于这些元件的阻抗值的限制较多，而较不具有设计上的弾性。此外，某些电路架构甚至会将各个通道的电流侦测信号耦接于放大器的正输入端(non-inverting input),由于放大器的正输入端的输入阻抗非常高，电流几乎无法流入放大器的正输入端，并且在放大器的正输入端也没有其它的电流路径。因此，更造成电路设计上的困难，而增加了硬件设计的复杂度。此外，上述的电路架构侦测多相直流对直流转换器输出至负载的总电流吋，各个通道电流的侦测信号会通过电阻等元件，使这些元件的温度上升而造成阻抗值的变化，导致所产生的侦测信号不准确，而需要另外采取较复杂的温度补偿机制，以确保侦测信号的准确度。
技术实现思路
有鉴于此，如何减轻或解决上述相关领域中侦测多相直流对直流转换器供应至负载的总电流的问题，实为业界有待解决的问题。本技术提供一种多相直流对直流转换器的实施例，用以对ー负载供电，其包含有多个功率级，每ー个功率级包含有一上桥晶体管和一下桥晶体管，并且每ー个功率级的输出端分别藉由一电感而I禹接于该负载；一第一转导放大器，该第一转导放大器的正输入端与负输入端分别耦接于ー侦测电阻的两端；ー比较器，该比较器的正输入端耦接于该负载，该比较器的负输入端耦接于该第一转导放大器的正输入端，并且该比较器的输出端耦接于该第一转导放大器的负输入端；多个电流侦测电路，每ー个电流侦测电路包含有一第一电阻、一第二电阻和ー电容，其中第一电阻的第一端耦接于该多个功率级的其中之一的输出端，第一电阻的第二端I禹接于电容的第一端以及第ニ电阻的第一端，电容的第二端耦接于该负载，第二电阻的第二端耦接于该比较器的负输入端；多个通道电流转换电路，每一个通道电流转换电路的输入端耦接于该负载、以及耦接于该多个电流侦测电路的其中之一的第一电阻的第二端、电容的第一端及第ニ电阻的第一端；以及一通道电流平衡电路，该通道电流平衡电路的输入端耦接于该第一转导放大器的输出端以及该多个通道电流转换电路的输出端，并且该通道电流平衡电路的输出端耦接于该多个功率级，以控制每ー个功率级的上桥晶体管和下桥晶体管。本技术另提供一种多相直流对直流转换器的控制装置的实施例，用以控制一多相直流对直流转换器对ー负载供电；该多相直流对直流转换器包含有ー侦测电阻、多个功率级及多个电流侦测电路，每ー个功率级的输出端分别藉由一电感而耦接于该负载，并且每ー个电流侦测电路包含有一第一电阻、一第二电阻和ー电容，其中第一电阻的第一端耦接于该多个功率级的其中之ー的输出端，第一电阻的第二端耦接于电容的第一端与第二电阻的第一端，电容的第二端耦接于该负载，第二电阻的第二端耦接于该控制装置；该控制装置包含有一第一转导放大器；ー比较器，该比较器的正输入端耦接于该负载，该比较器的负输入端耦接于该第一转导放大器的正输入端以及耦接于每ー个电流侦测电路的第二 电阻的第二端，该比较器的输出端耦接于该第一转导放大器的负输入端；多个通道电流转换电路，每ー个通道电流转换电路的输入端耦接于该负载，以及耦接于该多个电流侦测电路的其中之一的第一电阻的第二端、电容的第一端及第ニ电阻的第一端；以及一通道电流平衡电路，该通道电流平衡电路的输入端耦接于该第一转导放大器的输出端以及该多个通道电流转换电路的输出端，并且该通道电流平衡电路的输出端耦接于该多个功率级，以控制该多个功率级；其中该侦测电阻的两端分别耦接于该第一转导放大器的正输入端与负输入端。上述控制装置的优点之一是电路元件的选择较有弾性，能够依据设计考虑而将某些电路元件设置于集成电路内部，或者以离散元件的方式实施，以增加硬件设计的弾性。上述控制装置的另ー优点是温度补偿机制非常简单，而能够降低硬件设计的复杂度。本技术的其它优点将藉由以下的说明和附图进行更详细的解说。附图说明图I为本技术一实施例的多相直流对直流转换器简化后的电路图。图2为图I的多相直流对直流转换器的电流侦测电路与总和电流转换电路的ー实施例简化后的电路图。图3为图I的多相直流对直流转换器的通道电流转换电路的一实施例简化后的功能方块图。图4为图I的多相直流对直流转换器的通道电流平衡电路的一实施例简化后的功能方块图。具体实施方式以下将配合相关图式来说明本技术的实施例。在这些图式中，相同的标号表示相同或类似的元件。图I为本技术一实施例的多相直流对直流转换器100简化后的电路图。多相直流对直流转换器100使用η个电流通道向负载Z供电，亦即多相直流对直流转换器100为η相直流对直流转换器。多相直流对直流转换器100包含有控制装置110、η个功率级PSl PSn (power stage,图I中仅显不PSl和PSn)、η个电感LI Ln (图I中仅显不LI和Ln)、η个电流侦测电路CSl CSn(图I中仅显示CSl和CSn)、及电阻RIM0N(也可称为侦测电阻)。为使图面更为简明而易于说明，图I中的某些元件、引脚和信号并未绘示于图中。例如，功率级PS2 PSn-I、电感L2 Ln-I、电流侦测电路CS2 CSn-I以及对应的连接关系皆被省略，此外，电流侦测电路CSl CSn的通道电流侦测信号Vphl Vphn及多相直流对直流转换器100输出至负载的输出电压Vout分别 耦接于控制装置110的引脚Pvphl Pvphn及Pvout，这些连接线也被省略以使图面简明而易于说明。控制装置110包含有总和电流转换电路111、通道电流转换电路113、以及通道电流平衡电路115。在本实施例中，控制装置110采用集成电路的方式实施，并且控制装置110的芯片封装(package)包含有引脚 Pvout、Pvphl PvphruPugl PugruPlgl PlgruPsum和 Pimon0电流侦测电路CSl CSn输出的电流信号IRYl IRYn会组成总和电流信号Isum，总和电流信号Isum会通过电阻RMON而产生对应的电压信号Vsum。总和电流转换电路111藉由引脚Pvout接收输出电压Vout，并且藉由引脚Psum和Pimon耦接于电阻RMON的两端，以接收电阻RMON两端的电压信号Vsum，而产生多相直流对直流转换器100输出至负载的总和电流的侦测信号Icsum，并输出至通道电流平衡电路115。通道电流转换电路113藉由引脚Pvout本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相直流对直流转换器，用以对一负载供电，其特征在于包含有：多个功率级，每一个功率级包含有一上桥晶体管和一下桥晶体管，并且每一个功率级的输出端分别藉由一电感而耦接于该负载；一第一转导放大器，该第一转导放大器的正输入端与负输入端分别耦接于一侦测电阻的两端；一比较器，该比较器的正输入端耦接于该负载，该比较器的负输入端耦接于该第一转导放大器的正输入端，并且该比较器的输出端耦接于该第一转导放大器的负输入端；多个电流侦测电路，每一个电流侦测电路包含有一第一电阻、一第二电阻和一电容，其中第一电阻的第一端耦接于该多个功率级的其中之一的输出端，第一电阻的第二端耦接于电容的第一端以及第二电阻的第一端，电容的第二端耦接于该负载，第二电阻的第二端耦接于该比较器的负输入端；多个通道电流转换电路，每一个通道电流转换电路的输入端耦接于该负载、以及耦接于该多个电流侦测电路的其中之一的第一电阻的第二端、电容的第一端及第二电阻的第一端；以及一通道电流平衡电路，该通道电流平衡电路的输入端耦接于该第一转导放大器的输出端以及该多个通道电流转换电路的输出端，并且该通道电流平衡电路的输出端耦接于该多个功率级，以控制每一个功率级的上桥晶体管和下桥晶体管。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万宜澄，黄建荣，彭鸿钧，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：