[发明专利]用于中间电压控制的一调节多级切换式电源转换器

说明书

本发明公开了一种多相、多级SMPC系统、一种电子装置以及一种多相、多级SMPC系统的操作方法，其中，该多相、多级切换式电源转换器系统包含至少一单级相位SMPC电路，其将输入电压转换成输出电压以应用在电子负载电路及至少一多级相位SMPC电路，至少一多级相位SMPC电路具有至少一初级相位SMPC电路以产生、监测及控制中间电压，并且至少一次级相位SMPC电路将中间电压转换成输出电压，至少一次级相位具有一电压调节器转换中间电压为一参考电压以接近输出电压的位准，至少一初级相位SMPC电路监测及控制中间电压，以迫使至少一次级相位使其输出电流成为总负载电流的正确部分。

技术领域

本发明涉及一般的切换式电源转换器，具体地，本发明涉及多相、多级切换式电源转换器，更具体地，本发明涉及通过中间电压控制，以在多相、多级切换式电源转换器中，用于调节一多级切换式电源转换器。

背景技术

切换式电源转换器在低功率电子设备中具有重要作用，以将一输入电源从第一电压位准转换为第二电压位准。一种典型的切换式电源转换器(switch mode powerconverter，SMPC)是为一直流对直流切换式转换器，其通过暂时存储电源在一磁性部件(例如一电感或变压器)或电容电路(例如电容切换电路)中以将第一电压位准转换为第二电压位准，然后将不同电压的电源释放。图1是为说明基本SMPC基本结构的现有技术的降压SMPC5的示意图，降压SMPC 5的示意图具有三个部分，一个控制部分10、一个切换部分15及一个滤波器部分20。控制部分具有一接收表示输出电压V_OUT幅度的参考电压V_REF的误差放大器25，误差放大器25的输出误差电压V_EA被施加至比较器30的一异相输入(-)，比较器30的同相输入(+)接收自一斜坡产生器35的一斜坡电压信号V_RAMP，比较器30的输出是指示误差电压V_EA大于参考电压V_REF的一数字逻辑信号，比较器30输出的数字信号应用在设置重置闩40的重置输入端，重置输入端(R)将停止数据输出Q设为逻辑状态0，并将启用数据输出设为逻辑状态1，设置重置闩40的设置输入端(S)接收一时钟信号V_SET，设置输入端(S)启用数据输出Q为逻辑状态1，并停止数据输出为逻辑状态0。

开关晶体管M_P、M_N形成切换部分15，SMPC 5的输入电压V_IN应用于开关晶体管M_P的源极，开关晶体管M_N的源极连接到接地参考电压源，开关晶体管M_P、M_N的汲极连接在一起并连接到电感L的第一端，电感L的第二端连接到负载电容CL的第一端子和电子负载电路50的第一输入端，负载电容的第二端和负载连接至接地参考电压源。

数据输出Q应用到p型开关晶体管M_P的栅极，数据输出应用到n型开关晶体管M_N的栅极，控制部分10形成一用于控制开关晶体管M_P、M_N的开关时间的脉宽调制器，接着，开关晶体管M_P、M_N控制流过电感L的电感电流IL至负载电容CL以及降压SMPC 5输出端的负载50，电感L和电容CL形成降压SMPC 5的滤波器部分20，滤波器部分20移除了降压SMPC 5的输出电压V_OUT的任何切换噪声。

现代集成电路需要更高的电流和更低的电压，一多相位SMPC响应这个要求，多相位SMPC采用两个或更多个相同交错转换器连接，使得它们的输出是多相SMPC的每一相位的输出总和，每一多相位的历史具有一共同切换频率工作的一时钟信号。然而，每一相位的时钟移位，使得转换切换以共同控制电路控制的定期间隔发生，控制电路交错每一转换器的切换时间，使每一多相SMPC切换间的相位角为360°/n，其中n是多相位SMPC相数。并联多相位SMPC的输出，使得有效输出纹波频率是n×f，其中f是每一转换器的工作频率。这提供比提供等效电流和电压的一单相位SMPC具更好的动态性和明显更小的去耦电容。