适用于可堆叠多相电源转换器的控制电路与方法与流程

1.本发明涉及一种控制电路，特别涉及一种可堆叠耦接而适用于可堆叠多相电源转换器的控制电路。本发明还涉及一种适于控制可堆叠多相电源转换器的方法。


背景技术：

2.可堆叠多相电源转换器为高负载电流及快速瞬时响应需求提供了高性能的直流/直流电源转换。因此，可堆叠多相电源转换器广泛地于高性能计算应用的中央处理器cpu、图形处理器gpu及人工智能ai中被使用。当负载电流增加时，可堆叠多相电源转换器的相数增加。于轻载时减少相数以节省电力。
3.图1显示现有技术的可堆叠多相电源转换器：us11,081,954“phase shedding control method used in multiphase switching converters with daisy chain configuration”。此现有技术将菊链组态(daisy chain configuration)使用于可堆叠多相电源转换器中。
4.图1的现有技术所显示的菊链组态的缺点是容错性差。菊链中任何一个控制电路故障都会导致整个电源转换器停止运作。
5.本发明提供一种用以控制可堆叠多相电源转换器的控制电路，其具有较少的控制信号、方法更简单且更可靠。本发明的控制信号于未采用菊链组态的情况下与可堆叠多相电源转换器的可堆叠控制电路并联连接。


技术实现要素：

6.于一观点中，本发明提供一种控制电路，用以控制一可堆叠多相电源转换器，其中该可堆叠多相电源转换器包括多个功率级电路以及相对应数量的多个控制电路，其中该些功率级电路彼此并联耦接以产生一输出电源给一负载，其中各该功率级电路包括至少一开关，用以控制对应的一电感器，其中各该控制电路耦接相对应的各该功率级电路，该控制电路包含：一同步端子；一同步信号，用以并联连接至该同步端子，相关于该些控制电路，其中该同步信号包括多个脉冲，该多个脉冲用以被连续计数为一计数值；以及一重置信号，用以重置并启动该计数值的计数；其中该控制电路还包括一相序号，其中当该计数值相关于该相序号时，该控制电路使能相对应的该功率级电路产生该输出电源。
7.在一较佳实施例中，该控制电路还包含一设置端子，用以设置该相序号，其中该相序号是根据该设置端子的一电气参数字准所决定。
8.在一较佳实施例中，该控制电路还根据该相序号以决定操作为一主电路或一从电路；其中该主电路通过该同步端子产生该同步信号，该从电路用以通过该同步端子接收该同步信号；其中该主电路产生该重置信号，该从电路用以接收该重置信号。
9.在一较佳实施例中，该控制电路还包含一计数器，用以对该同步信号的该些脉冲连续计数以产生该计数值；其中当该计数值到达一最大值时产生该重置信号。
10.在一较佳实施例中，当该计数值到达一相切相数时产生该重置信号，其中该相切
相数随着该负载的电流增加而增加。
11.在一较佳实施例中，该控制电路还包含：一同步电路，用以于该控制电路作为该主电路时通过该同步端子产生该同步信号，并于该控制电路作为该从电路时通过该同步端子接收该同步信号。
12.在一较佳实施例中，该控制电路还包含：一重置端子，其中该重置信号连接该些控制电路所对应的该些重置端子，该些重置端子彼此并联耦接；以及一重置电路，用以于该控制电路作为该主电路时通过该重置端子产生该重置信号，并于该控制电路作为该从电路时接收该重置信号。
13.在一较佳实施例中，该重置信号的脉宽短于该同步信号的脉宽。
14.在一较佳实施例中，该同步信号中具有一较高电压位准的脉冲用以作为该重置信号。
15.在一较佳实施例中，该功率级电路为一固定导通时间电源转换器；该固定导通时间电源转换器响应于该同步信号的脉冲而触发。
16.在一较佳实施例中，该控制电路还包含通过该设置端子耦接一电阻器的一定电流源，其中该相序号是根据该设置端子的电压位准所决定。
17.在一较佳实施例中，该控制电路配置为一集成电路且该同步端子对应于该集成电路的一同步引脚。
18.于另一观点中，本发明提供一种用以控制一可堆叠多相电源转换器的方法，其中该可堆叠多相电源转换器包括多个功率级电路以及相对应数量的多个控制器，其中该些功率级电路彼此并联耦接以产生一输出电源给一负载，其中各该功率级电路包括至少一开关，用以控制对应的一电感器，其中各该控制器耦接相对应的各该功率级电路，该方法包含：产生一同步信号，该同步信号于未采用菊链组态的情况下与该可堆叠多相电源转换器的该些控制器并联连接；以及根据该同步信号而产生一重置信号；其中各该控制器包括一相序号，其中该同步信号包括多个脉冲，该多个脉冲用以被连续计数为一计数值，其中当该计数值相关于该相序号时，该控制器使能相对应的该可堆叠多相电源转换器产生该输出电源至该负载，其中该重置信号用以重置并启动该计数值的计数。
19.以下将通过具体实施例详加说明，以更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所的效果。
附图说明
20.图1显示现有技术的可堆叠多相电源转换器。
21.图2a显示根据本发明的一较佳实施例中，可堆叠多相电源转换器的示意图。
22.图2b显示根据本发明的另一较佳实施例中，可堆叠多相电源转换器的示意图。
23.图2c显示可堆叠多相电源转换器的子转换器的更具体示意图。
24.图3显示根据本发明的一较佳实施例(图2a)中，控制电路的具体方块图。
25.图4显示根据本发明的一较佳实施例中，对应于图2a所显示的可堆叠4相电源转换器的波形。
26.图5显示根据本发明的一较佳实施例中，采用可堆叠控制电路的8相电源转换器的切换波形。
27.图6显示根据本发明的一较佳实施例中，可堆叠多相电源转换器的子转换器及脉宽调制计时电路的示意图。
28.图7显示根据本发明的一较佳实施例中，用以产生同步信号的同步电路的示意图。
29.图8显示根据本发明的一较佳实施例中，用以产生就绪信号的相使能电路的示意图。
30.图9显示根据本发明的一较佳实施例中，用以产生重置信号的重置电路的示意图。
31.图10显示根据本发明的另一较佳实施例中，可堆叠多相电源转换器的示意图。
32.图11显示根据本发明的一较佳实施例中，对应于图10所显示的控制电路的4相切换波形的示意图。
33.图12显示根据本发明对应图10及图11的一较佳实施例中，用以产生混合了重置信号的同步信号的同步电路的示意图。
34.图13显示根据本发明对应图10、图11及图12的一较佳实施例中，用以产生重置控制信号的重置电路。
35.图14显示根据本发明对应图10、图11及图12的一较佳实施例中，同步电路的脉冲混合器的示意图。
36.图中符号说明
37.10、20、30、40：功率级电路
38.101：可堆叠多相电源转换器
39.102a：可堆叠多相电源转换器
40.102b：可堆叠多相电源转换器
41.102c1、102c2：集成电路
42.106：子转换器
43.110：可堆叠多相电源转换器
44.130：误差放大器
45.141、142：电阻器
46.15、25、35、45：控制电路
47.150：比较器
48.16、26、36、46：驱动器
49.160：缓冲器
50.17、27、37、47：电阻器
51.170：多工器
52.175：反相器
53.1n：驱动器
54.210：定电流源
55.220：模拟数字转换器
56.230：计数器
57.235：反相器
58.240：延迟单元
59.250：数字比较器
60.260：正反器
61.320：模拟数字转换器
62.335：正反器
63.360：缓冲器
64.370：多工器
65.503：控制电路
66.51：驱动器
67.55、65、75、85：控制电路
68.56：主从决定电路
69.560：脉冲混合器
70.57：同步电路
71.57’：同步电路
72.58：相使能电路
73.59：重置电路
74.59’：重置电路
75.60：脉宽调制计时电路
76.5n：控制电路
77.710、720：缓冲器
78.715、725：二极管
79.750：晶体管
80.90：导通时间计时电路
81.91：单发脉冲产生器
82.92：闩锁电路
83.93：与门
84.95：最小关断时间计时电路
85.99：负载
86.clk：时钟信号
87.cmp：比较信号
88.isum：负载电流
89.ix：相切相数
90.l：电感器
91.l1-ln：电感器
92.ms：主信号
93.mst：主电路
94.n_max：最大相数值
95.n0：功率级电路
96.nx：计数值
97.qh：高侧开关
98.ql：低侧开关
99.r#：重置端子
100.ramp：斜坡信号
101.rdy：就绪信号
102.rmc：组合斜坡信号
103.rsrn：反相重置控制信号
104.rst：重置信号
105.rst_c：重置控制信号
106.rst_c’：重置控制信号
107.s#：设置端子
108.s1-sn：从电路
109.set_n：相序号
110.spwm：脉宽调制控制信号
111.sw：切换节点信号
112.sw0-swn：切换节点信号
113.sx：同步产生信号
114.sync：同步信号
115.sync_c：同步控制信号
116.t0
’‑
t1’：时点
117.t0-t7：时点
118.ton：导通时段
119.va：放大信号
120.vfb：反馈电压
121.vh：高电压位准
122.vin：输入电压
123.vl：低电压位准
124.vo：输出电压
125.vref：参考电压
126.vst1-vstn：电压
127.vt1：临界电压
128.vth：阈值
129.y#：同步端子
具体实施方式
130.本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。
131.图2a显示根据本发明的一较佳实施例中，可堆叠多相电源转换器的示意图。可堆叠多相电源转换器102a包含功率级电路10、20、30、40，其彼此并联连接以产生一输出电源(例如对应于输出电压vo)给一负载99。在一实施例中，功率级电路10、20、30、40依交错相位方式操作。更具体地，功率级电路10、20、30、40用以切换电感器l1、l2、l3、ln以进行交错式
切换电源转换，其中n为大于1的整数。
132.在一实施例中，功率级电路为一降压转换器。然而，这并不旨在限制本发明的范围。功率级电路也可以是其他切换式电源转换器，例如升压、升降压、返驰式电源转换器。
133.可堆叠多相电源转换器还包含可堆叠控制电路15、25、35、45，用以分别控制相对应功率级电路10、20、30、40的开关。在一实施例中，可堆叠多相电源转换器还包含对应数量的驱动器16、26、36、46，其中每一个驱动器连接在相对应的控制电路与功率级电路之间并用以驱动所述开关。
134.在一实施例中，控制电路15、25、35、45中的每一者都可编程以作为一主电路或一从电路，并且交错相序号也是可编程的。请继续参照图2a，在一实施例中，控制电路15、25、35、45中的每一者包括用以设置相序号set_n的一设置端子s#。在一实施例中，与控制电路的定电流源协同运作的一电阻器用以决定控制电路的相序号set_n。电阻器17、27、37、47分别连接控制电路15、25、35、45以设置相对应控制电路的相序号set_n。相序号set_n是根据设置端子s#的电压位准所决定。在一实施例中，通过检测控制电路的设置端子s#上的电压(例如vst1、vst3、vst3、vst4)以决定相对应的相序号set_n。
135.在一实施例中，控制电路15的设置端子s#耦接于接地电位以将其相序号set_n设置为0(即电阻器17可以省略为短路)。在一实施例中，相序号set_n进一步决定控制电路操作为主电路或从电路。在一实施例中，控制电路15的设置端子s#接地以将其相序号set_n设置为0，以将控制电路15编程作为主电路进行操作。在一实施例中，电阻器27、37、47的电阻值r27、r37、r47的关系为r27《r34《r47，在此情况下，控制电路25、35、45的相序号set_n对应设置为1、2、3。在一实施例中，非0的相序号set_n也分别将控制电路25、35、45决定为从电路(于图2a中分别标示为s1、s2、sn)。
136.请继续参照图2a，在一实施例中，控制电路15、25、35、45中的每一者包括一同步端子y#，用以传输及接收一同步信号sync。
137.在一实施例中，所有同步端子(即控制电路15、25、35、45中的y#)连接在一起，或者从另一个角度来看是并联连接。在一实施例中，主电路(例如控制电路15)产生并通过相对应的同步端子y#传输同步信号sync。另一方面，从电路(例如控制电路25、35、45)用以通过相对应的同步端子y#接收同步信号sync。
138.请继续参照图2a，在一实施例中，控制电路15、25、35、45中的每一者包括一重置端子r#，用以传输及接收一重置信号rst。
139.在一实施例中，所有重置端子(即控制电路15、25、35、45中的r#)连接在一起，或者从另一个角度来看是并联连接。在一实施例中，主电路(例如控制电路15)产生并通过相对应的重置端子r#传输重置信号rst。另一方面，从电路(例如控制电路25、35、45)用以通过相对应的重置端子r#接收重置信号rst。
140.图2b显示根据本发明的另一较佳实施例中，可堆叠多相电源转换器的示意图。可堆叠多相电源转换器102b相似于可堆叠多相电源转换器102a，差别在于可堆叠多相电源转换器102b的控制电路中的设置端子s#被省略。在本实施例中，相序号set_n可以通过其他方式设置，例如预编程的一次或多次可编程存储电路，或数字通信接口(例如i2c)。
141.图2c显示可堆叠多相电源转换器的子转换器的更具体示意图。子转换器负责可堆叠多相电源转换器的其中一相的供电。如图2a所示，多个子转换器耦接以形成可堆叠多相
电源转换器。
142.在一实施例中，控制电路(例如5n)整合于一集成电路中。在一实施例中，控制电路5n及驱动器(例如1n)可以被整合于一集成电路102c1中。在一实施例中，控制电路5n、驱动器1n及功率级电路(例如n0)可以被整合于一集成电路中102c2。在一实施例中，控制电路5n的同步端子y#对应于所述集成电路的一同步引脚。
143.图3显示根据本发明的一较佳实施例(图2a)中，控制电路的具体方块图。在本实施例中，控制电路503包括一主从决定电路56、一同步电路57、一相使能电路58、一重置电路59以及一脉宽调制计时电路60。
144.主从决定电路56是根据控制电路503的设置端子s#上的电压vstn以产生一主信号ms，其中主信号ms用以指示控制电路503为主电路或从电路。在一实施例中，主信号ms为使能状态示意对应的控制电路503设置为主电路。重置电路59根据重置信号rst产生一重置控制信号rst_c，其中当控制电路503用以作为主电路时(例如由主信号ms的使能状态所指示，以下相同)，重置电路59通过重置端子r#产生重置信号rst。当控制电路503用以作为从电路时(例如由主信号ms的禁止状态所指示，以下相同)，重置电路59通过重置端子r#接收重置信号rst。
145.同步电路57根据同步信号sync产生一同步控制信号sync_c。当控制电路503用以作为主电路时，同步电路57通过同步端子y#产生同步信号sync。当控制电路503用以作为从电路时，同步电路57通过同步端子y#接收同步信号sync。
146.相使能电路58根据重置控制信号rst_c、设置端子s#上的电压vstn、同步控制信号sync_c以及主信号ms产生一就绪信号rdy。脉宽调制计时电路60根据同步控制信号sync_c以及主信号ms产生一脉宽调制控制信号spwm。控制器1n根据脉宽调制控制信号spwm驱动高侧开关qh以及低侧开关ql。
147.图4显示根据本发明的一较佳实施例中，对应于图2a所显示的可堆叠4相电源转换器的波形。在一实施例中，同步信号sync包括用以于控制电路中被连续计数为一计数值nx的多个脉冲。在一实施例中，当计数值nx相关于相序号set_n时，各控制电路使能相对应的功率级电路产生输出电源给负载99。举例来说，在一较佳实施例中，当计数值nx等于相序号set_n时，各控制电路使能相对应的功率级电路产生输出电源给负载99。
148.在本实施例中，重置信号rst用以于每一个多相周期中重置并启动计数值nx的计数，这确保了根据本发明的可堆叠多相电源转换器具有稳固的配置与操作。
149.请继续参照图4，在一具体实施例中，当计数值nx相关于(例如等于)相序号set_n时，使能就绪信号rdy，并且当就绪信号rdy使能时，控制电路使能相对应的功率级电路产生输出电源给负载99。
150.在本实施例中，控制电路15、25、35、45的相序号set_n分别被设置为0、1、2、3。请继续参照图4，以下将解释可堆叠多相电源转换器102a的操作流程。
151.时点t0：产生同步信号sync以及重置信号rst(例如由控制电路15产生)，控制电路15、25、35、45中的每一者的计数值nx被重置为0。
152.时点t1：由于计数值nx为0且等于控制电路15的相序号set_n，同步信号sync的下降缘触发控制电路15以使能功率级电路10产生输出电源给负载99，例如通过控制功率级电路10的高侧开关为导通，使得切换节点信号sw0被控制为输入电压vin并持续一个导通时段
ton。同时，同步信号sync的下降缘将计数值nx增加至1。需注意的是，导通时段ton是由脉宽调制计时电路60所决定。
153.时点t2：同步信号sync的上升缘闩锁就绪信号rdy的状态。因为控制电路25的相序号set_n被设置为1，控制电路25的就绪信号rdy被使能。
154.时点t3：同步信号sync的下降缘触发控制电路25(计数值nx为1)以使能功率级电路20产生输出电源给负载99，例如通过控制功率级电路20的高侧开关为导通，使得切换节点信号sw1被控制为输入电压vin并持续一个导通时段ton。同时，同步信号sync的下降缘将计数值nx增加至2。
155.时点t4：同步信号sync的上升缘闩锁就绪信号rdy的状态。因为控制电路35的相序号set_n被设置为2，控制电路35的就绪信号rdy被使能。
156.时点t5：同步信号sync的下降缘触发控制电路35(计数值nx为2)以使能功率级电路30产生输出电源给负载99，例如通过控制功率级电路30的高侧开关为导通，使得切换节点信号sw2被控制为输入电压vin并持续一个导通时段ton。同时，同步信号sync的下降缘将计数值nx增加至3。
157.时点t6：同步信号sync的上升缘闩锁就绪信号rdy的状态。因为控制电路45的相序号set_n被设置为3，控制电路45的就绪信号rdy被使能。
158.时点t7：同步信号sync的下降缘触发控制电路45(计数值nx为3)以使能功率级电路40产生输出电源给负载99，例如通过控制功率级电路40的高侧开关为导通，使得切换节点信号sw3被控制为输入电压vin并持续一个导通时段ton。同时，同步信号sync的下降缘将计数值nx增加至4。
159.当计数值nx等于或高于一最大值时产生重置信号rst。在本实施例中，最大值为4。因此，当计数值nx为4时(例如于时点t0’)，重置信号rst于同步信号sync的上升缘被触发以重置计数器。
160.虽然同步信号sync与重置信号rst是同时产生的，但在一实施例中，重置信号rst的脉宽短于同步信号sync的脉宽。
161.在一实施例中，重置信号rst还于计数值nx到达一相切相数ix时产生。相切相数ix随着负载99的负载电流isum增加而增加。以图4所示的4相电源转换器为例，当负载电流isum降低至一定程度时，相切相数ix从4(此为4相电源转换器的最大相数值)减少至3。在这种情况下，第四相子转换器(即控制电路45及功率级电路40)被遮蔽(shed)并停止切换，第一相子转换器(即控制电路15及功率级电路10)、第二相子转换器(即控制电路25与功率级电路20)以及第三相子转换器(即控制电路35与功率级电路30)保持运作并切换以产生输出电源给负载。根据负载电流isum的位准，相切相数ix可进一步减少至2或1。
162.采用根据本发明的可堆叠控制电路所耦接而成的可堆叠多相电源转换器中的总相数值(最大相数)可以为任意的正整数。图5显示根据本发明的一较佳实施例中，采用本发明的可堆叠控制电路所组成的一个8相电源转换器的切换波形。8相电源转换器采用8个控制电路，其配置类似于图2中的n＝8的情况，以控制相对应数量的功率级电路产生输出电源给负载。需注意的是，多个不同相的开关的导通时段可以不重叠(例如图4所示的切换节点信号sw0至sw3)或重叠(例如图5所示的切换节点信号sw0至sw7)，这是根据输出电源的反馈控制回路以及相对应的控制电路与功率级电路所决定的。
163.在一实施例中，可堆叠多相电源转换器(例如图2a、图2b中的102a、102b)为一固定导通时间(constant on-time，cot)电源转换器。多相固定导通时间电源转换器(例如图2a中的102a)响应于同步信号sync的脉冲而触发固定导通时间电源转换器中的固定导通时间。更具体地，在一实施例中，每一相对应的子转换器中(即控制电路与相对应的功率级电路协同运作)为固定导通时间电源转换器，并响应于同步信号sync中与相序号set_n相关且相对应的脉冲而触发(例如相对应的功率级电路的高侧开关使其导通固定导通时间)。
164.图6显示根据本发明的一较佳实施例中，可堆叠多相电源转换器的子转换器106及脉宽调制计时电路60的示意图。控制电路的脉宽调制计时电路60用以控制功率级电路50。在一实施例中，脉宽调制计时电路60包括一导通时间计时电路90、一单发脉冲产生器91、一闩锁电路92、一与门93以及一最小关断时间计时电路95。
165.于脉宽调制控制信号spwm被触发时(例如用于控制高侧开关qh导通及控制低侧开关ql关断)，导通时间计时电路90控制切换节点信号sw的导通时段ton(例如图4所示的切换节点信号sw0)。在一实施例中，导通时段ton随着可堆叠多相电源转换器的输入电压vin增加而减少。在一实施例中，导通时段ton随着负载99的输出电流增加而增加，以进一步改善负载瞬时响应。最小关断时间计时电路95为脉宽调制控制信号spwm(即切换节点信号sw)提供一最小关断时间。当就绪信号rdy被使能，同步控制信号sync_c通过单发脉冲产生器91导通高侧开关qh。同步控制信号sync_c是根据同步信号sync所相对应的脉冲的下降缘而产生。
166.图7显示根据本发明的一较佳实施例中，用以产生同步信号sync的同步电路的示意图。电阻器141、142配置为一分压器，用以根据输出电源(例如输出电压vo)产生一反馈电压vfb。误差放大器130(例如一转导放大器)用以放大一参考电压vref与反馈电压vfb之间的差值而产生一放大信号va。反馈电压vfb与一斜坡信号ramp相加以产生一组合斜坡信号rmc。一比较器150用以比较组合斜坡信号rmc与放大信号va而产生一比较信号cmp。在一实施例中，斜坡信号ramp是根据负载电流isum而产生，其中负载电流isum为可堆叠多相电源转换器中所有相的电感器电流的总和。
167.比较信号cmp触发单发脉冲产生器155产生一同步产生信号sx。同步产生信号sx由缓冲器160所缓冲。
168.主从决定电路56包括一比较器180，用以于设置端子s#的电压低于一临界电压vt1(例如0.5伏特)时产生主信号ms。当控制电路用以作为主电路时，主信号ms使能缓冲器160通过同步端子y#产生同步信号sync。同步产生信号sx的脉宽决定了同步信号sync的脉宽。
169.多工器170用以根据主信号ms的控制而选择同步信号sync或同步产生信号sx以产生同步控制信号sync_c及时钟信号clk。当控制电路用以作为从电路时，多工器170通过同步端子y#选择同步信号sync以产生同步控制信号sync_c及时钟信号clk。时钟信号clk相关于同步信号sync的上升缘。于一观点中，时钟信号clk与同步信号sync相同。在一实施例中，当控制电路用以作为主电路时，多工器170选择同步产生信号sx以于同步端子y#上产生同步控制信号sync_c及时钟信号clk。
170.图8显示根据本发明的一较佳实施例中，用以产生就绪信号rdy的相使能电路58的示意图。在一实施例中，定电流源210输出一定电流(例如50微安培)至设置端子s#。所述定电流通过设置端子s#流经电阻器(例如10千欧姆至80千欧姆)产生电压vstn(例如0.5伏特
至4伏特)，用以设置相序号set_n。模拟数字转换器220连接设置端子s#，用以转换电压vstn而产生相序号set_n(例如0至7，如图5的实施例所示)。计数器230是根据例如同步控制信号sync_c(例如上升缘)而产生计数值nx。计数器230由一重置控制信号rst_c而重置。重置控制信号rst_c是根据重置信号rst而产生。在一实施例中，还配置一反相器235以产生一反相重置控制信号rstn以重置计数器230。计数值nx与相序号set_n由一数字比较器250(例如一反互斥或门)所比较，以判断计数值nx是否到达相序号set_n。正反器260用以根据数字比较器250的比较结果，于计数值nx到达相序号set_n时产生就绪信号rdy。正反器260的状态由时钟信号clk触发及闩锁。在一实施例中，时钟信号clk被一延迟单元240延迟后用以触发正反器260。于一观点中，就绪信号rdy使能相对应的功率级电路以产生输出电源。
171.图9显示根据本发明的一较佳实施例中，用以产生重置信号rst的重置电路59的示意图。模拟数字转换器320用以将负载电流isum转换为相切相数ix。计数值nx与相切相数ix通过一数字比较器330(例如一反互斥或门)以比较，进而判断计数值nx是否到达相切相数ix。在本实施例中，数字比较器330的输出连接至正反器335，当计数值nx到达相切相数ix时产生重置信号rst。
172.请继续参照图9，当计数值nx到达计数值nx的一最大相数值n_max时，还配置比较电路310以设置正反器335产生重置信号rst。举例来说，于一4相电源转换器中，最大相数值n_max为4且相切相数ix可以为4、3、2或1。于一8相电源转换器中，最大相数值n_max为8且相切相数ix可以为1至8中的任意一个整数。
173.正反器335的输出受时钟信号clk同步以触发单发脉冲产生器350产生重置产生信号rx。主信号ms用以根据重置产生信号rx以使能缓冲器360输出重置信号rst。多工器370根据主信号ms的控制而选择重置信号rst或重置产生信号rx以产生重置控制信号rst_c。当控制电路用以作为从电路时，多工器370选择通过重置端子r#所接收的重置信号rst以产生重置控制信号rst_c。另一方面，当控制电路用以作为主电路时，多工器370选择重置产生信号rx以于重置端子r#上产生重置控制信号rst_c。
174.图10显示根据本发明的另一较佳实施例中，可堆叠多相电源转换器的示意图。图10中的可堆叠多相电源转换器110类似于图2b中的可堆叠多相电源转换器102b，不同之处在于可堆叠多相电源转换器110的控制电路55、65、75、85不包括专用的重置端子。在本实施例中，重置控制信号rst_c’是根据同步信号sync而产生。重置控制信号rst_c’用以于每一个多相周期中重置并启动计数值的计数，实现了与前述实施例中重置信号rst及相对应的重置控制信号rst_c的相同操作(例如图3、图8)。
175.图11显示根据本发明的一较佳实施例中，对应于图10所显示的控制电路的4相切换波形的示意图。在本实施例中，同步信号sync包括多个脉冲以于控制电路中接续产生计数值nx。当计数值nx与相序号set_n相关时(例如彼此相等时，亦即就绪信号rdy被使能)，相对应的可堆叠功率级电路被使能以产生输出电源给负载99。在本实施例中，重置控制信号rst_c’(在本实施例中也可视为重置信号)用以重置并启动计数值nx的计数。如图11所示，在本实施例中，同步信号sync的高电压位准脉冲(例如具有高电压位准vh)用以作为重置信号。同步信号sync的其他脉冲处于低电压位准vl。于一观点中，本实施例中的重置信号被调制或混合于同步信号sync的脉冲中。当同步信号sync的电压位准高于一阈值vth时，产生重置控制信号rst_c’。
176.图12显示根据本发明对应图10及图11的一较佳实施例中，用以产生混合了重置信号的同步信号sync的同步电路57’的示意图。同步电路57’的操作类似于图7所示的同步电路57的操作。在本实施例中，同步电路57’还包括一脉冲混合器560，用以通过将同步产生信号sx与重置产生信号rx相加以产生同步信号sync，使得本实施例中的重置信号被调制或混合于同步信号sync的脉冲中。
177.图13显示根据本发明对应图10、图11及图12的一较佳实施例中，用以产生重置控制信号rst_c’的重置电路59’。重置电路59’的操作类似于图9所示的重置电路59的操作。在本实施例中，重置电路59’还包括一比较器680，用以于控制电路用以作为从电路时，接收同步信号sync而产生重置控制信号rst_c’。当同步信号sync的电压位准高于阈值vth时，产生重置控制信号rst_c’。
178.图14显示根据本发明对应图10、图11及图12的一较佳实施例中，同步电路57’的脉冲混合器560的示意图。
179.在一实施例中，当控制电路用以作为主电路时，主信号ms使能缓冲器710、720且晶体管750被导通以提供一电阻负载来偏置由二极管715、725所组成的多工器，其中晶体管750的导通电阻可以设置为足够高以保持同步信号sync的脉冲电压位准的高精准度。缓冲器710接收重置产生信号rx以产生同步信号sync的高位准脉冲。缓冲器720接收同步产生信号sx以产生同步信号sync的低位准脉冲。二极管715、725用以作为一多工器，其中所述多工器自动选择缓冲器710、720的缓冲器输出中具有较高电压者，以产生同步信号sync。在一实施例中，缓冲器710的电源(对应高电压位准vh)高于缓冲器720的电源(对应低电压位准vl)。
180.另一方面，当控制电路用以作为从电路时，主信号ms禁止缓冲器710、720且晶体管750被关断，使得脉冲混合器560中用以产生同步信号sync的端子处于一高阻抗状态。
181.以上已针对较佳实施例来说明本发明，但以上所述者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。

技术特征：
1.一种控制电路，用以控制一可堆叠多相电源转换器，其中该可堆叠多相电源转换器包括多个功率级电路以及相对应数量的多个控制电路，其中该些功率级电路彼此并联耦接以产生一输出电源给一负载，其中各该功率级电路包括至少一开关，用以控制对应的一电感器，其中各该控制电路耦接相对应的各该功率级电路，该控制电路包含：一同步端子；一同步信号，连接于该些控制电路对应的该些同步端子，该些同步端子彼此并联耦接，其中该同步信号包括多个脉冲，该多个脉冲用以被连续计数为一计数值；以及一重置信号，用以重置并启动该计数值的计数；其中该控制电路还包括一相序号，其中当该计数值相关于该相序号时，该控制电路使能相对应的该功率级电路产生该输出电源。2.如权利要求1所述的控制电路，其中，还包含一设置端子，用以设置该相序号，其中该相序号是根据该设置端子的一电气参数字准所决定。3.如权利要求1所述的控制电路，其中，该控制电路还根据该相序号以决定操作为一主电路或一从电路；其中该主电路通过该同步端子产生该同步信号，该从电路用以通过该同步端子接收该同步信号；其中该主电路产生该重置信号，该从电路用以接收该重置信号。4.如权利要求1所述的控制电路，其中，还包含一计数器，用以对该同步信号的该些脉冲连续计数以产生该计数值；其中当该计数值到达一最大值时产生该重置信号。5.如权利要求1所述的控制电路，其中，当该计数值到达一相切相数时产生该重置信号，其中该相切相数随着该负载的电流增加而增加。6.如权利要求3所述的控制电路，其中，该控制电路还包含：一同步电路，用以于该控制电路作为该主电路时通过该同步端子产生该同步信号，并于该控制电路作为该从电路时通过该同步端子接收该同步信号。7.如权利要求3所述的控制电路，其中，该控制电路还包含：一重置端子，其中该重置信号连接该些控制电路所对应的该些重置端子，该些重置端子彼此并联耦接；以及一重置电路，用以于该控制电路作为该主电路时通过该重置端子产生该重置信号，并于该控制电路作为该从电路时接收该重置信号。8.如权利要求7所述的控制电路，其中，该重置信号的脉宽短于该同步信号的脉宽。9.如权利要求1所述的控制电路，其中，该同步信号中具有一较高电压位准的脉冲用以作为该重置信号。10.如权利要求1所述的控制电路，其中，该功率级电路为一固定导通时间电源转换器；该固定导通时间电源转换器响应于该同步信号的脉冲而触发。11.如权利要求1所述的控制电路，其中，该控制电路还包含通过该设置端子耦接一电阻器的一定电流源，其中该相序号是根据该设置端子的电压位准所决定。12.如权利要求1所述的控制电路，其中，该控制电路配置为一集成电路且该同步端子对应于该集成电路的一同步引脚。13.一种用以控制一可堆叠多相电源转换器的方法，其中，该可堆叠多相电源转换器包
括多个功率级电路以及相对应数量的多个控制器，其中该些功率级电路彼此并联耦接以产生一输出电源给一负载，其中各该功率级电路包括至少一开关，用以控制对应的一电感器，其中各该控制器耦接相对应的各该功率级电路，该方法包含：产生一同步信号，该同步信号于未采用菊链组态的前提下与该可堆叠多相电源转换器的该些控制器并联连接；以及根据该同步信号而产生一重置信号；其中各该控制器包括一相序号，其中该同步信号包括多个脉冲，该多个脉冲用以被连续计数为一计数值，其中当该计数值相关于该相序号时，该控制器使能相对应的该可堆叠多相电源转换器产生该输出电源至该负载，其中该重置信号用以重置并启动该计数值的计数。14.如权利要求13所述的方法，其中，该同步信号中具有一较高电压位准的脉冲用以作为该重置信号。15.如权利要求13所述的方法，其中，还包含：通过一设置端子产生该相序号，其中该相序号是根据该设置端子的电压位准所决定。16.如权利要求13所述的方法，其中，该相序号还用以决定该控制器为一主控制器或一从控制器，其中该主控制器用以产生该同步信号，其中该从控制器用以接收该同步信号。17.如权利要求13所述的方法，其中，当该计数值到达一最大值时使能该重置信号。18.如权利要求13所述的方法，其中，当该计数值到达一相切相数时使能该重置信号，其中该相切相数是根据该负载的电流而决定，并随着该负载的电流增加而增加。19.如权利要求13所述的方法，其中，该可堆叠多相电源转换器为一固定导通时间电源转换器，其中该固定导通时间电源转换器响应于该同步信号的脉冲而触发。

技术总结
一种适用于可堆叠多相电源转换器的控制电路与方法。用以控制可堆叠多相电源转换器的控制电路包括：一同步端子；与多个控制电路的多个同步端子并联连接的一同步信号，其中该同步信号包括多个脉冲，该多个脉冲用以被连续计数为一计数值；以及一重置信号，用以重置并启动该计数值的计数；其中该控制电路还包括一相序号，其中当该计数值相关于该相序号时，该控制电路使能相对应的该功率级电路产生该输出电源。电源。电源。


技术研发人员：杨大勇 吴纬权 杨智皓 黄柄境 方立文
受保护的技术使用者：立锜科技股份有限公司
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/7/26