CN100517929C - 具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器，其包括一主要模块及一扩充模块。该主要模块包括一n相PWM控制电路及n个输出级电路，且该些输出级电路是在该n相PWM控制电路的控制下将一输入电源调整成一输出电源。该扩充模块包括n个扩充电路是一对一地并联该些输出级电路，且该些扩充电路是在该n相PWM控制电路的控制下与相并联的输出级电路的共同分担该输入电源所输入的电流。
Description
技术领域
本发明是涉及多相直流至直流电源转换器方面的技术。
背景技术
随着中央处理器(CPU)运算速度日渐提升的趋势，该中央处理器所需要的电流也愈来愈大。为符合这项需求，目前对于供电给该中央处理器的核心电源电路的设计，通常采用多相式的直流至直流电源转换器，其基本架构大约如图2所示。
在图2中显示的是一种四相的直流至直流电源转换器，其包括一四相PWM控制器9，四个驱动器8连接该四相PWM控制器9，四个输出级电路7分别一对一地连接该些驱动器8，一输入端70连接前述的每一个输出级电路7供引入一输入电源Vin，一输出端71连接前述的每一个输出级电路7供引出一输出电源Vout供应给一负载，即CPU 6，以及一电压监测器5桥接在该输出端71与该四相PWM控制器9的间。其中，每一输出级电路7都包括由一高侧电子开关(MOSFET晶体管)及一低侧电子开关(MOSFET晶体管)所串联组成的一高速切换开关对72，一抗流圈73一端连接该高速切换开关对72的串联点，一电阻器74一端连接该抗流圈73的另一端，以及一电容器75一端连接该电阻器74的另一端，另一端接地。
这种四相的直流至直流电源转换器，主要是利用该四相PWM控制器9驱使每一驱动器8控制每一输出级电路7的运作，以使该输入电源Vin被每一输出级电路7调整成符合该CPU 6需求的该输出电源Vout。更详细地说，该输出电源Vout除了供电给该CPU 6使其维持正常运作的外，并通过通过该电压监测器5反馈给该四相PWM控制器9，使得该四相PWM控制器9根据该输出电源Vout的电压值产生四个不同相位的PWM控制信号分别输入相对应的驱动器8。每一驱动器8分别根据所收到PWM控制信号产生相对应的一切换控制信号分别输入相对应的高速切换开关对72，使得每一高速切换开关对72的高、低侧电子开关在所接收的切换控制信号的控制下进行高速的轮流开启动作，利用该高、低侧电子开关的轮流开启，使得该输入电源Vin能够通过该抗流圈73及该电阻器74对该电容器75充电，以形成该输出电源Vout。由于任一时间点都有其中一输出级电路7如前述般地运作，因此，该输出电源Vout一直稳定地维持在一个符合该CPU 6需求的电位上。
在台湾I233996、I232630、I228860、I232022、591867、595077、538586号专利案及其引用的先前技术中，亦揭露有相同或类似上述直流至直流电源转换器的架构。无论如何，这些先前技术并没有教导如何在不增加直流至直流电源转换器的相数的条件下，使该直流至直流电源转换器供应更大的电流。更详而言之，一旦确定该直流至直流电源转换器的相数，也就决定供给该负载的最大电流而无法再提高。
发明内容
本发明是一种具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器，其包括一主要模块及一扩充模块，该主要模块包括一n相PWM控制电路及n个输出级电路。该扩充模块包括n个扩充电路是一对一地并联该些输出级电路。其中：
该些输出级电路是在该n相PWM控制电路的控制下将一输入电源调整成符合一负载需求的一输出电源。
每一扩充电路可以是只由一个电子开关所构成，或是由一电子开关对所组成，或是完全与相并联的输出级电路相同。
无论如何，由于每一扩充电路与相并联的输出级电路都会在该n相PWM控制电路的控制下同步运作，因此，从该输入电源所输入的电流将由每一扩充电路与相并联的输出级电路共同分担。此意味着，相对于过去没有扩充电路的情形，每一扩充电路与相并联的输出级电路将可以共同负荷更大的电流。因此，当该负载需要被供应更大的电流时，只要提升该输入电源所输入的电流即可，完全不需要增加相数。
附图说明
图1，是显示本发明较佳实施例的方块图。
图2，是显示现有技术的直流至直流电源转换器的方块图。
具体实施方式
在图1中是显示一种具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器的方块图，用以说明本发明的技术内容及诉求效益。更详而言之，该具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器包括一主要模块1及一扩充模块2。该主要模块1包括一n相PWM控制电路10，以及n个输出级电路11。该n相PWM控制电路10包括一n相PWM控制器101、n个驱动器102、及一电压监测器103，唯此部份的结构及动作原理是与先前技术所述的四相PWM控制器9、驱动器8、及电压监测器5相同，容不赘述。
无论如何，该些输出级电路11是分别地连接该n相PWM控制电路10，也就是一个输出级电路11连接一个驱动器102，并在该n相PWM控制电路10的控制下，也就是在该些驱动器102的控制下，将一输入电源Vin调整成符合一CPU 3需求的一输出电源Vout。
该扩充模块2包括n个扩充电路20，它们一对一地并联该些输出级电路11。该些扩充电路20是在该n相PWM控制电路10的控制下，也就是在该些驱动器102的控制下，与相并联的输出级电路的共同分担该输入电源Vin所输入的电流。
由于每一输出级电路11的结构与动作原理完全相同于先前技术所述的输出级电路7，亦即，每一输出级电路11均包括由一高侧电子开关及一低侧电子开关串联组成的一高速切换开关对，一抗流圈的一端连接该高、低侧电子开关的串接点，一电阻器的一端连接该抗流圈的另一端，以及一电容器的一端接地，另一端连接该电阻器的另一端。因此，每一扩充电路20的具体构成可以是随后所述的几种实施例的任一者。
第一实施例是每一扩充电路20仅由一个电子开关所构成，此电子开关并联于相对应的输出级电路11的高侧电子开关。
第二实施例是每一扩充电路20同样是仅由一个电子开关所构成，唯此电子开关并联于相对应的输出级电路11的低侧电子开关。
第三实施例是每一扩充电路20是由两个电子开关组成一电子开关对，此一电子开关对并联于相对应的输出级电路11的高速切换开关对，且相同于该高速切换开关对。
第四实施例是每一扩充电路20是相同于相并联的输出级电路11。
由于每一扩充电路20是并联相对应的输出级电路11而同样受该n相PWM控制电路10的控制，因此，每一扩充电路20都会与相并联的输出级电路11同步运作。例如，在该第一实施例中的电子开关会与高侧电子开关同步开启。在该第二实施例中的电子开关会与低侧电子开关同步开启。在该第三实施例中的电子开关对会与高速切换开关对同步开启。在该第四实施例中的扩充电路20的高速切换开关对，会与输出级电路11的高速切换开关对同步开启。此意味着，该输入电源Vin所输入的电流都会分别流经该扩充电路20及相并联的输出级电路11再汇流至该CPU 3。
从上述的说明中可以了解到每一扩充电路(20)都提供一个分流作用，藉以降低流经该输出级电路(11)的电流，此一结果将使由该输出级电路(11)中的高侧电子开关及低侧电子开关的导通状态电阻(Rdson)所引起的损耗及发热，以及由该输出级电路(11)中的抗流圈的线圈阻抗(DRC)所引起生的损耗及发热，都可以大幅降低。
从另一个角度来看，相对于过去没有扩充电路20的情形而言，本发明的每一输出级电路11与相并联的扩充电路20显然可以共同负荷更大的电流。这表示，当该CPU 3需要被供应更大的电流时，本发明可以在不增加相数的情况下，加大该输入电源Vin所输入的电流，以供应更大的电流给该CPU 3。
此外，只要使该扩充模块2具有“连接”及“被连接”的功能，就可以再并联其它的扩充模块2。理论上，并联愈多的扩充模块2，上述的损耗及发热将降得愈低，且上述的输入电源Vin所输入的电流将提升得愈高。
无论如何，任何人都可以从上述例子的说明中获得足够教导，并据而了解到本发明确实具有产业上的利用性及进步性，且本发明在同一领域中均未见有相同或类似技术揭露在先而具足有新颖性，是本发明确已符合发明专利要件，爰依法提出申请。
Claims (6)
1、一种具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器，包括一主要模块及一扩充模块，该主要模块包括一n相PWM控制电路，以及n个输出级电路，该n个输出级电路分别连接该n相PWM控制电路，该扩充模块包括n个扩充电路，该n个扩充电路一对一地并联该些输出级电路，其中，该些输出级电路在该n相PWM控制电路的控制下将一输入电源调整成一输出电源，该些扩充电路在该n相PWM控制电路的控制下，与相并联的输出级电路共同分担该输入电源所输入的电流。
2、如权利要求1所述的具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器，其中每一输出级电路包括：
一高速切换开关对，包括一高侧电子开关及一低侧电子开关，此二者相串联，该串联支路的一端连接该输入电源，另一端接地，该高侧电子开关及该低侧电子开关的控制端经由一个驱动器连接该n相PWM控制电路，并在该n相PWM控制电路的控制下轮流开启；
一抗流圈，一端连接该高、低侧电子开关的串联点；
一电阻器，一端连接该抗流圈的另一端；以及
一电容器，一端连接该电阻器的另一端，另一端接地。
3、如权利要求2所述的具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器，其中每一扩充电路包括：
一电子开关，并联于该高侧电子开关而与其同步开启。
4、如权利要求2所述的具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器，其中每一扩充电路包括：
一电子开关，并联于该低侧电子开关而与其同步开启。
5、如权利要求2所述的具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器，其中每一扩充电路包括：
一电子开关对，并联于该高速切换开关对，且相同于该高速切换开关对。
6、如权利要求2所述的具有扩充电路的多相直流至直流电源转换器，其中每一扩充电路相同于相并联的输出级电路。
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