[发明专利]多相开关变换器及其控制电路

说明书

本申请公开了一种多相开关变换器及其控制电路，包括连接为菊花链架构的多个控制电路，其中控制电路被配置为在接收到预备态输入信号时工作于预备状态，并在预备状态接收到来自通信总线的时钟信号时产生预备态输出信号以及控制对应开关电路的开关控制信号。多个控制电路之间仅传递预备态信号，控制电路启动的信号由上位控制器生成的时钟信号参与，因此上位控制器对所有的单元的控制过程中不必实时跟踪当前单元的位置，可以大大简化上位控制器的设计，降低电路成本。

技术领域

本发明涉及电源技术领域，更具体地，涉及一种多相开关变换器及其控制电路。

背景技术

物联网(IoT)云端服务规模的指数级增长推动了数据中心、网络和电信设备的显著进步，同时持续增加的数据和信息对数据中心的服务器的处理效率提出了新的挑战，因此如何高效地为这些设备供电和散热，同时将用电量降到最低，成为现有的电源技术领域的重要课题。

多相开关变换器是将多个开关电路并联，并把开关调制过程分配到不同的相来实现对电源的调整控制的技术。多相电源中的相与相之间的PWM(pulse width modulation，脉宽调制)信号可以相同或者错开一定的相位，使得输出和输入看到的波动频率是每一相中的开关频率与相数的乘积，从而可以减少滤波电容的需要和降低对输入的电流冲击，同时可以加快对负载变化的响应。多相开关变换器以其优越的性能，被广泛应用于高性能CPU的电源解决方案。

对于采用单个控制器的多相开关变换器而言，如果负载电流需求增大，控制电路变换器的相数需随之增加，相应地，控制器的逻辑、电路、控制电路结构与尺寸也需随之进行调整，控制电路这无疑极大地增加了系统的开发难度与整体成本。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种多相开关变换器及其控制电路。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种多相开关变换器，包括：多个并联耦接的开关电路，其中每个开关电路均具有耦接至输入电压的输入端和耦接至负载以提供输出电压的输出端；以及连接为菊花链架构的多个控制电路，分别耦接至所述多个开关电路，其中，每个控制电路均具有第一端、第二端与第三端，其中第一端耦接至前一控制电路的第二端以接收预备态输入信号，第二端耦接至后一控制电路的第一端以提供预备态输出信号，第三端耦接至通信总线以接收时钟信号，其中，每个控制电路被配置为在接收到所述预备态输入信号时工作于预备状态，并在所述预备状态接收到所述时钟信号时产生预备态输出信号以及控制对应开关电路的开关控制信号。

可选的，所述多个控制电路中的第一个控制电路的第一端以及所述多个控制电路中的最后一个控制电路的第二端耦接至环回连线上，以将所述多个控制电路构成一个循环链。

可选的，所述开关控制信号具有高电平状态、低电平状态以及中间电平状态，对应的开关电路能够响应于所述开关控制信号的上述三种状态执行包括导通上管、导通下管以及处于高阻状态的动作。

可选的，所述预备态输入信号包括接通预备态输入信号和续流预备态输入信号。

可选的，所述预备态输出信号包括接通预备态输出信号和续流预备态输出信号。

可选的，所述时钟信号包括接通时钟信号和续流时钟信号。

可选的，每个控制电路包括：配置寄存器，用于配置对应的控制电路是否参与循环链、是否为第一个控制电路以及是否为最后一个控制电路。

可选的，每个控制电路包括：复位控制模块，用于经所述通信总线向上位控制器传递状态反馈信号，所述上位控制器根据所述状态反馈信号判断循环链中是否仅有一个控制电路处于预备状态，其中，当所述循环链中没有或超过一个控制电路处于预备状态时，所述复位控制模块经所述通信总线接收来自所述上位控制器的复位信号，执行电路复位。