CN102904424B - 具有提高的轻负载效率的开关调节器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有提高的轻负载效率的开关调节器。一种开关调节器，包括多相转换器，其具有多个主相，它们被配置为将电源电压转换成较低电压，以施加到不同负载状态下的电子设备。该开关调节器还包括辅助相，其被配置成在轻负载状态期间以脉冲频率调制模式操作，以使得在轻负载状态期间，至少通过该辅助相为电子设备供应功率。

Description

具有提高的轻负载效率的开关调节器

技术领域

本申请涉及一种开关调节器，尤其是在轻负载状态下高效的开关调节器。

背景技术

诸如CPU(中央处理单元)、DSP(数字信号处理器)、和微处理器之类的处理器，以及其它电子设备需要准确的电压供给，其在受到快速瞬变时能够供应大量电流，并且能够保持严格的电压调节。多相、高频降压转换器能够为这样的电子设备供应高电流、高准确度的功率。功率供应效率，即输送到负载的输出功率与由输入电压所供应的输入功率的比值，对于电源组件的能量效率和温度管理这二者而言都是关键的性能参数。通常，系统既关注最大负载处的效率，也关注通常发生在最大负载的约20-50％处的最大效率。

在轻负载状态下，负载进入低活动状态，并且电流降低到小于最大负载时的约5％。这种轻负载下的效率显著低于最大效率，并且随着负载电流的进一步减小而继续降低。轻负载状态下的效率逐渐成为更大的关注点，因为传统系统不是针对轻负载状态进行优化的，并且使用模型表明大量计算资源大多数时间是闲置的。这对于服务器(其中数据中心的热管理在操作成本中是关键考虑因素)以及台式和笔记本计算机及便携式电子设备(其中电池寿命和安静操作受到高度重视)这二者而言都是有问题的。

用于功率转换器的传统控制器使用这样的控制方案，其允许开关调节器从CCM(连续电流模式)无缝切换到DCM/PFM(非连续电流模式/脉冲频率调制)操作。然而，由于支持高电流多相操作所需的大功率组件(如，驱动器和功率晶体管)和低值电感，开关调节器的轻负载效率受到限制。例如，多相高频降压转换器适用于在最大负载状态下给诸如处理器之类的电子设备供应功率，但是如果保持多相CCM操作，则轻负载时的效率很差。如果使用减相来禁用

(deactivate)除转换器的单个相外的所有相，多相转换器在轻负载状态下能够以提高的效率操作，并且该相在PFM(脉冲频率调制)控制下以DCM操作。然而，即使使用单个相，在非常低的负载电流下的PFM的效率也变坏，这是因为功率级组件(如，驱动器和晶体管)通常很大，具有高寄生电容，并且电感太低，不足以支持电子设备的高电流和瞬变需求。

发明内容

根据此处描述的实施例，提供了辅助低功率相。该辅助相是针对轻负载操作而优化，并被设计成使得开关调节器能够从多相操作无缝切换到轻负载状态下的辅助相活动的操作。在最大或瞬变负载状态下，辅助相可以保持活动，或者可以被禁用。

根据开关调节器的一个实施例，调节器包括多相降压转换器，其具有多个主相，它们被配置为将电源电压转换成较低电压以施加到不同负载状态下的电子设备。该开关调节器还包括辅助相，其被配置成在轻负载状态期间以脉冲频率调制模式操作，以使得在轻负载状态期间，至少通过该辅助相为电子设备供应功率。

根据电源电路的一个实施例，该电源电路包括多相转换器、辅助相和控制器。该多相转换器具有多个主相，它们耦合到第一电源电压，并被配置为将第一电源电压转换为较低电压以施加于不同负载状态下的电子设备。辅助相耦合到比第一电源电压低的第二电源电压，并被配置为在轻负载状态期间以脉冲频率调制模式操作，以使得在轻负载状态期间，至少通过该辅助相为电子设备供应功率。控制器可操作以控制多相转换器和辅助相的操作，控制器和辅助相被集成在相同管芯(die)上，并被耦合到相同的电源电压。

根据操作开关调节器的方法的一个实施例，该方法包括：控制多相转换器的多个主相，以使得施加到多个主相的电源电压被转换成较低电压，以施加到不同负载状态下的电子设备；以及，在轻负载状态期间以脉冲频率调制模式操作辅助相，以使得在轻负载状态期间，至少通过该辅助相为电子设备供应功率。

在阅读下面的详细说明的基础上，以及在参见附图的基础上，本领域技术人员将认识到其它的特征和优势。

附图说明

附图的元件不一定互相成比例绘制。相似的参考标记指示相应的类似部件。各种说明的实施例的特征可被结合，除非它们互相排斥。实施例被描述在附图中并且被详细描述在随后的说明书中。

图1图示了包括多相降压转换器和用于轻负载操作的辅助相的开关调节器的框图；

图2图示了与图1的辅助相的操作相关联的状态图；

图3图示了与图1的辅助相的操作相关联的输出波形图；

图4图示了图1的辅助相的框图；

图5图示了与图1的开关调节器的操作相关联的波形图。

具体实施方式

图1图示了开关调节器100的实施例。开关调节器100包括控制器110，多相降压转换器120，和辅助低功率相130。控制器110控制多相转换器120和辅助相130的操作。多相降压转换器120包括多个主相122、124、126，它们被配置为将输入电压Vdd2转换成较低电压，以施加到不同负载状态下的电子设备。电子设备在图1中示意地图示为容性负载。为了易于说明，多相降压转换器120被示出为具有三个主相122，124，126，但是可以包括任何数量的主相。辅助相130以脉冲频率调制(PFM)模式进行操作，以将小量输出电流输送到轻负载状态下的电子设备(例如输出电流通常低于1A)，这样做时增加开关调节器100在轻负载状态下的轻负载效率。这样，在轻负载状态下，至少通过辅助相130向电子设备供应功率。

辅助低功率相130在任何调节模式，如PWM(脉冲宽度调制)，PFM，可变频率，滞后，电压模式，电流模式等与多相转换器120的操作兼容。例如，辅助相130可与多相降压转换器120的一个或多个主相122，124，126的PWM

(CCM)或PFM(DCM)操作并联(独立)操作。由于其PFM操作模式，辅助相130电流受限。由于高输出电感LAP，高输出电容和低输出电流，辅助相130具有小纹波。由于辅助相130，开关调节器100在轻负载状态下高效运行。

开关调节器100具有两个不同类型的功率级。第一类型的功率级包括与多相降压转换器120的相应主相122，124，126相关联的功率级123，125，127，其在相对高的电压Vdd2，如9至21V下操作。每个降压转换器功率级123/125/127由在控制器100控制下的相应驱动器级123/125/127驱动。因而通过将各栅极输入信号GHn/GLn驱动到相应的功率级，降压转换器功率级123，125，127能够以任何CCM或DCM模式操作。

第二类型的功率级包括与辅助低功率相130相关联的功率级132。辅助相功率级132具有比主功率级123，125，127低的输入电压Vdd1，如3.3V至5V。辅助相功率级132使轻负载状态下的功率损耗最小。在一个实施例中，辅助相功率级132包括耦合到较低电源电压Vdd1的高边FET(场效应晶体管)HS_AP，和耦合到地或其它低电位的低边FETLS_AP。

包括在辅助相功率级132中的FET是较低电压的FET，其比包括在与多相降压转换器120的主相122，124，126相关联的功率级123，125，127中的较高电压FETHSn/LSn占用更小的物理区域。辅助相FETHS_AP/LS_AP也具有更高的品质因数，具有低RDSon(漏源接通阻抗)，低Qg(栅电容)，以及低Qd(漏电容)，导致低导电性和开关损耗，以及更高的效率。此外，耦合到辅助相130的输出的电感器L_AP占用比耦合到主降压转换器相122，124，126的输出的电感器L_MPn更少的物理区域，因为L_AP具有显著更小的饱和电流值，如，在10X小的数量级。同样，辅助相电感器L_AP比主降压转换器相122，124，126的电感器L_MPn具有更高的电感。例如，主相电感器L_MPn可能在pH范围中，而辅助相电感器L_AP可能在nH范围中。在一个实施例中，控制器110和辅助相功率级132被集成在相同管芯上，并被耦合到相同的电源电压(如，Vdd1)。根据这个实施例，控制器电源被用来产生更低的dl/dt，并允许在辅助相130的输出处使用与主降压转换器相122，124，126的电感器L_MPn相比物理体积更小、更低值的电感器L_AP。

在操作过程中，多相降压转换器120能够以各种模式操作。在最大或瞬变负载状态期间，多相转换器120的所有主相122，124，126能够以CCM模式操作，从而能够通过控制相应的栅极输入GHn/GLn高效地输送满功率到电子设备。随着负载功率的降低，主相能够被相继地禁用，或者与其他并行地被禁用，直到多相降压转换器120的仅单个主相是活动的，并以CCM模式操作，例如，图1中所示的第三主相126。负载状态的进一步降低能够导致控制器110将单个活动主相126从CCM转变到PFM模式(DCM)。在轻负载状态期间，辅助相130也是活动的，并在PFM模式下输送有限量的电流到负载。如果辅助相130能够供应总的输出电流给负载，则多相降压转换器120的所有主相122，124，126能够被禁用，以进一步提高开关调节器100的效率。用来激活/禁用多相降压转换器120的不同相和辅助相130的阈值可基于感测的负载电压或电流。在每种情况下，辅助相130以PFM模式操作。

图2图示了表示辅助低功率相130在PFM模式的不同操作状态的状态图。PFM是一种用于通过调制开关脉冲输出频率同时保持脉冲宽度相对恒定来稳定输出电压的控制方法，如图3中所示。当施加到负载的输出电压(或电流)降到低于预定义阈值电压(或电流)时，为辅助相130发起新的PFM脉冲。在第一状态200，对于每个新产生的PFM脉冲，辅助相130的高边开关HS_AP首先被接通，并且低边开关LS_AP在一时间段t(HS)内仍然关断。在第二状态210，高边开关HS_AP，被关断，并且低边开关LS_AP在第二时间段t(LS)内被接通。在第三状态220，开关HS_AP和LS_AP都被关断，以使得辅助相130在第三时间段t(HiZ)内进入HiZ阻抗输出状态。这种PFM控制导致辅助相电感器L_AP中的电流从零斜线上升(ramp)到最大值(i_MAX)，然后回到零，并保持在零直到新的PFM脉冲产生。

用于辅助相130的大输出电容和低电感器电流(IL_AP)限制如图3中所示的输出电压纹波。当开关调节器100没有将负载耦合到电源电压(即，当HS开关被关断，且LS开关被接通)时，出现所谓的“死区”。当PFM脉冲在输出电压(Vout)中导致高于用于产生新PFM脉冲的预定义阈值的纹波时，这样的死区出现。随后该纹波衰减到该阈值，然后其触发新的PFM脉冲发生，即所谓的“谷控制”。辅助相130可被设计用于PFM模式中的最大峰值电流(i_MAX)和最大效率，以便限制输出电压纹波。在一个实施例中，在PFM脉冲之后，高边开关HS_AP接通(且低边开关LS_AP关断)的时间量t(HS)由公式(1)给定：

$t_{\mathrm{on}}=i_{\max }\·\frac{L_{\mathrm{AP}}}{(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{out}})}---\left(1\right)$

其中L_AP是耦合到辅助相130的输出的电感器的电感，V_in是辅助相输入电压(如，图1中的Vdd1)，且V_out是施加到负载的辅助相输出电压。

高边开关HS_AP被关断后低边开关LS_AP接通的时间量t(LS)由给定的公式(2)计算：

$t_{\mathrm{off}}=i_{\max }\·\frac{L_{\mathrm{AP}}}{V_{\mathrm{out}}}=t_{\mathrm{on}}\·\frac{(V_{\mathrm{in}}-V_{\mathrm{out}})}{V_{\mathrm{out}}}---\left(2\right)$

在高边开关HS_AP响应于新的PFM脉冲而被允许再次接通之前，高边和低边开关LS_AP和HS_AP保持在HiZ阻抗状态的时间量t(HiZ)通过以下方式来确定：设置电压纹波的谷等于阈值电压(Vthresh)并调节输出，以使得辅助相130的输出电流(iout)等于负载电流(iload)，由公式(3)给出：

$i_{\mathrm{out}}=\frac{i_{\max }}{2}\·\frac{t_{\mathrm{on}}+t_{\mathrm{off}}}{t_{\mathrm{on}}+t_{\mathrm{off}}+t_{\mathrm{hiz}}}---\left(3\right)$

当Vout降到低于Vthresh时，新的PFM脉冲产生。然而，高边开关HS_AP不从HiZ阻抗状态220转变到接通状态200，直到最小时间段THIZ_min满足在其中开关HS_AP和LS_AP都保持在HiZ状态，而不管新的PFM脉冲是否已经产生。这确保辅助相130的正确PFM操作。

辅助相130的接通时间t(HS)和关断时间t(LS)可基于如公式(1-3)给定的输入和输出电压和辅助相电感值来计算，从而电感器L_AP中的最大峰值电流(i_MAX)是固定的。将辅助相130的阈值电压(或电流)设置得稍高于多相降压转换器120的阈值电压(或电流)确保辅助相130在足够低的负载值下支持电子设备的输出电流。多相转换器120可以在这种低负载值下被禁用，以进一步提高调节器的效率，在这些条件下该效率仅依赖于辅助相130。可替换地，在轻负载状态下，多相转换器120的一个或多个主相122，124，126能够保持活动。

图4图示了辅助低功率相130的一个实施例。根据这个实施例，辅助相130包括驱动器级140，其具有相应的驱动器142，144，用于驱动辅助相功率级132的高边和低边开关HS_AP和LS_AP。辅助相130还包括比较器150和PFM控制器160，其控制辅助相130的PFM操作。比较器150和/或PFM控制器160可被集成在相同管芯上，作为开关调节器100的主控制器110，或者可被提供在一个或多个独立的管芯上。

比较器150确定所感测的输出电压(Vsen)是否降到低于预定义阈值

(Vthresh)，如果是这样，则在它的输出产生PFM控制脉冲。PFM控制器160包括状态机162，其响应于在比较器150的输出处产生的新PFM控制脉冲而实施图2的状态图。PFM控制器160还包括计数器164，用来确保图2中的第一状态200的时间段t(HS)，第二状态210的时间段t(LS)，和第三状态220的时间段t(HiZ)被准确地遵守。PFM控制器160进一步包括监视器166，用于确定处于PFM模式的辅助相130的输出(Vsen)在预定义间隔是否违反特定的负载标准，如果这样，则产生一个信号(监视)以指示多相降压转换器120的主相122，124，126中的一个或多个之前被禁用的主相将被激活，以帮助所述辅助相130。也就是说，监视器166确定处于PFM模式的辅助相130是否能够在某个间隔维持负载电流。在一个实施例中，监视器166监视时间段t(HiZ)，其指示高边和低边开关HS_AP和LS_AP将在HiZ状态220维持多长时间，并确定，在高边开关HS_AP被允许进入接通状态200之前，最小时间段THIZ_min是否满足，而不管新的PFM脉冲是否已经产生。

与辅助相130的操作相关联的各种参数，如Vthresh，t(HS)，t(LS)，t(HiZ)，THIZ_min，等是可编程的，例如通过开关调节器100或其它设备的主控制器110，其中其它设备例如由到PFM控制器160的CONFIG输入所指示的处理器。而且，可以通过某一其他设备(例如负载设备)就辅助相130何时应是活动的，来对PFM控制器160进行指示。例如，处理器通常指示调节器100关于处理器的不同功率模式。因此调节器100通过调节输出功率等级来响应，如此处先前已经描述的。如此，响应于从其它设备如处理器接收的输入，在PFM模式下辅助相130可被激活和/或禁用，而不管实际的负载状态。

在一个实施例中，开关调节器100的PFM控制器160或主控制器110具有功率状态管理器170，其确定辅助相130的当前操作状态。这可以响应于PFM控制器160的监视器166所输出的信号(监视)来确定，或者基于外部功率控制命令(PS)来确定，其中外部功率控制命令是由功率状态管理器170例如从处理器接收的。作为响应，功率状态管理器170发送模式信息(模式)给PFM控制器160，其确定辅助相130的操作模式，如此处先前已经描述的。开关调节器100的PFM控制器160或主控制器110还可具有故障处理器172，用于处理调节器故障，和/或遥测单元174，用于远程测量并报告关于开关调节器100的信息。PFM控制器160使用的配置信息(CONFIG)可存储在存储器180中，其中存储器180被包括在开关调节器100中，或者与开关调节器100相关联。

图5图示了根据一个实施例的开关调节器100的输出电压，以及多相降压转换器120和辅助相130的相电流。图5包括标记“输出电压”的上部图，其示出开关调节器100的输出电压，以及标记“相电流”的下部图，其示出在不同负载状态下，降压转换器120的一个主相的输出电流I(P1)，和辅助相130的输出电流I(Aux)。根据这个实施例，多相降压转换器120的所有相122，124，126在最大负载状态期间以PWMCCM操作。这种操作模式对应于图5的上部图中最左边的标记“PWM”的区域，以及图5的下部图中的标记“L1”的区域。在这种状态中辅助相130可以是活动的，或者被禁用，如图5的下部图的区域“L1”中所示。

响应于负载电流的降低，降压转换器主相122，124，126的不同相被禁用，直到主相122/124/126中的单个主相保持激活。降低的负载电流由图5的下部图中从区域“L1”到区域“L2”的I(P1)中的下降表示。在区域“L2”中，在PFM模式下辅助相也是活动的，如I(AuX)中的尖峰所表示。如果负载电流变得足够低，降压转换器120的剩余单个活动相以PFMDCM操作，而不是以PWMCCM操作。在由图5的下部图中的区域“L2”表示的轻负载状态下，多相降压转换器120的单个主相和辅助相130都以PFM模式向负载提供电流。这种操作模式对应于图5的上部图中的标记“PFM”的区域。

响应于负载状态的进一步降低，如图5的下部图中的标记“L3”的区域所指示，施加到降压转换器120的单个活动主相和辅助相130的各PFM脉冲进一步被间隔开，以适应降低的负载电流。总之，如此处先前已经描述的，响应于负载电流或负载电压降到低于预定义阈值，PFM脉冲被施加到辅助相130。产生用于辅助相130的新PFM脉冲的阈值高于产生用于降压转换器120的剩余活动主相的新PFM脉冲所需的阈值，从而确保不同负载状态之间的无缝转变。

如图5的下部图中的“L4”至“L6”标记的区域所示，负载电流能够降低到这样的低值，即只有辅助相130保持活动以提供负载电流。在这种轻负载状态下，降压转换器120的最后保持活动的主相被禁用，这通过区域“L4”至“L6”中I(P1)等于零而表示在图5的下部图中。在这些轻负载状态期间，施加到辅助相130的PFM脉冲甚至被进一步间隔开，这致使I(AuX)的电流脉冲相应地进一步被间隔开。如此处先前已经描述的，当如图5的上部图中所示的输出电压降到低于阈值时，每个后续的PFM脉冲被产生。当负载电流降低到零达足够长的时间段时，辅助相130可以被禁用，例如，当在轻负载状态期间输出电压没有降到低于阈值时。

如图5的下部图中的“L7”标记的区域所示，由于负载处的某一活动，负载电流最终增大。这继而使主降压转换器相122，124，126的一个或多个被再次激活，如在PWM模式，如由图5的上部图中的最右侧区域所示。图5的下部图示出辅助相130在这种PFM降压转换器模式中保持可操作(活动)，仅向总负载电流贡献少量电流。可选地，当负载不运行在轻负载状态时，辅助相130可以被禁用。在一个实施例中，辅助相130响应于来自电子设备如处理器的命令而被禁用，该命令指示辅助相130将被禁用。在另一个实施例中，辅助相130响应于负载状态的增大被禁用，如图5的下部图中的从区域“L6”至“L7”的转变所表示的。

术语如“第一”、“第二”等被用来描述各种元件、区域、部分等，并不意在进行限制。类似的术语在整个说明书中指示类似的元件。

如此处使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”等是开放式术语，其指示所述元件或特征的存在，但是不排除另外的元件或特征。词语“一”、“一个”或“这个”旨在包括多个以及单个，除非上下文清楚地表示其他情况。

将理解此处描述的各种实施例的特征可相互结合，除非另外有具体指示。

虽然此处说明和描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，多种可替换的和/或等价的实施方式可用来代替所示和所描述的具体实施例。本申请旨在覆盖此处讨论的具体实施例的任何适配或变型。因此，本发明仅由权利要求及其等价形式限制。

Claims (29)

1.一种开关调节器，包括：

多相降压转换器，其包括多个主相，被配置为将电源电压转换成较低电压以施加到不同负载状态下的电子设备；以及

辅助相，其被配置成在轻负载状态期间以脉冲频率调制模式操作，以使得在轻负载状态期间，至少通过该辅助相为电子设备供应功率，

其中所述开关调节器具有两个不同类型的功率级，第一类型的功率级包括与多相降压转换器的相应主相相关联的主功率级，并且第二类型的功率级包括与辅助相相关联的辅助功率级，辅助功率级具有比主功率级低的输入电压。

2.根据权利要求1的开关调节器，其中辅助相和多相降压转换器的多个主相包括场效应晶体管，每个具有栅极驱动电压和栅极电容，并且其中辅助相比多相降压转换器的多个主相具有更低的栅极驱动电压和更低的栅极电容。

3.根据权利要求1的开关调节器，其中辅助相和多相降压转换器的多个主相中的每个具有耦合到电感器的输出，并且其中耦合到辅助相的输出的电感器比耦合到主相的输出的电感器具有更大的电感和更低的饱和电流。

4.根据权利要求1的开关调节器，进一步包括控制器，其能操作以控制多相降压转换器和辅助相，其中控制器耦合到电源电压，该电源电压低于耦合到多相降压转换器的多个主相的电源电压，并且辅助相与控制器耦合到相同的电源电压。

5.根据权利要求4的开关调节器，其中控制器和辅助相被集成在相同管芯上。

6.根据权利要求1的开关调节器，其中在轻负载状态期间，多相降压转换器的单个主相在连续电流模式或非连续电流模式下被激活，并且其他主相被禁用。

7.根据权利要求6的开关调节器，其中多相降压转换器的单个主相被配置为响应于负载状态的降低而从连续电流模式转变到非连续电流模式，并且辅助相保持以脉冲频率调制模式操作。

8.根据权利要求1的开关调节器，其中辅助相被配置为响应于来自电子设备的指示辅助相将被禁用的命令而被禁用。

9.根据权利要求1的开关调节器，其中辅助相被配置为响应于负载状态的增大而被禁用。

10.根据权利要求1的开关调节器，其中辅助相被配置为保持以脉冲频率调制模式操作，而不管多相降压转换器有多少个主相被激活。

11.根据权利要求1的开关调节器，其中响应于负载电流或负载电压降到低于阈值，脉冲频率调制脉冲被施加到辅助相。

12.根据权利要求11的开关调节器，其中脉冲频率调制脉冲在第一时间段内接通，且在第二时间段内关断，以使得耦合到辅助相的输出的电感器中的电流在第二时间段结束时达到零。

13.根据权利要求11的开关调节器，其中响应于负载电流或负载电压降到低于阈值，脉冲频率调制脉冲仅被施加到多相降压转换器的单个主相，并且其中，脉冲频率调制脉冲被施加到辅助相的阈值高于脉冲频率调制脉冲被施加到多相降压转换器的单个主相的阈值。

14.根据权利要求11的开关调节器，其中辅助相包括高边开关和低边开关，并且其中两个开关都被配置为在负载电流或负载电压降到低于相应的阈值后保持在高阻抗关断状态，直到在高边开关被接通之前耦合到辅助相的输出的电感器中的至少电流达到零。

15.根据权利要求14的开关调节器，其中阈值是电压阈值。

16.根据权利要求1的开关调节器，进一步包括监视器，其能操作以确定处于脉冲频率调制模式的辅助相的输出在预定义间隔是否违反负载标准，并且如果处于脉冲频率调制模式的辅助相的输出在预定义间隔违反负载标准，则产生信号以指示多相降压转换器的主相中的一个或多个之前被禁用的主相将被激活。

17.一种电源电路，包括：

多相转换器，其包括耦合到第一电源电压的多个主相，并被配置为将第一电源电压转换为较低电压以施加到不同负载状态下的电子设备；

辅助相，其耦合到比第一电源电压低的第二电源电压，并被配置为在轻负载状态期间操作，以使得在轻负载状态期间，至少通过该辅助相为电子设备供应功率；以及

控制器，其能操作以控制多相转换器和辅助相的操作，所述控制器和辅助相被集成在相同管芯上。

18.根据权利要求17的电源电路，其中辅助相被配置为在轻负载状态期间以脉冲频率调制模式操作。

19.根据权利要求17的电源电路，其中辅助相和控制器被耦合到相同的电源电压。

20.一种操作开关调节器的方法，包括：

控制多相转换器的多个主相，以使得施加到多个主相的电源电压被转换成较低电压以施加到不同负载状态下的电子设备；以及

在轻负载状态期间以脉冲频率调制模式操作辅助相，以使得在轻负载状态期间，至少通过该辅助相为电子设备供应功率，

其中所述开关调节器具有两个不同类型的功率级，第一类型的功率级包括与多相转换器的相应主相相关联的主功率级，并且第二类型的功率级包括与辅助相相关联的辅助功率级，辅助功率级具有比主功率级低的输入电压。

21.根据权利要求20的方法，包括在轻负载状态期间，以连续电流模式或非连续电流模式使能多相转换器的单个主相，并且禁能其他主相。

22.根据权利要求21的方法，包括响应于负载状态的降低，将多相转换器的单个主相从连续电流模式切换到非连续电流模式，同时将辅助相保持在脉冲频率调制模式。

23.根据权利要求20的方法，包括响应于来自电子设备的指示辅助相将被禁用的命令而禁能该辅助相。

24.根据权利要求20的方法，包括响应于负载状态的增大而禁能辅助相。

25.根据权利要求20的方法，包括将辅助相保持在脉冲频率调制模式，而不管多相转换器有多少个主相被激活。

26.根据权利要求20的方法，包括响应于负载电流或负载电压降到低于阈值，而将脉冲频率调制脉冲施加到辅助相。

27.根据权利要求26的方法，包括响应于负载电流或负载电压降到低于阈值，而将脉冲频率调制脉冲仅施加到多相转换器的单个主相，并且其中，脉冲频率调制脉冲被施加到辅助相的阈值高于脉冲频率调制脉冲被施加到多相转换器的单个主相的阈值。

28.根据权利要求26的方法，包括在负载电流或负载电压降到低于阈值后将辅助相的高边开关和低边开关保持在高阻抗关断状态，直到在高边开关被接通之前耦合到辅助相的输出的电感器中的至少电流达到零。

29.根据权利要求20的方法，进一步包括，确定处于脉冲频率调制模式的辅助相的输出在预定义的间隔是否违反负载标准，并且如果处于脉冲频率调制模式的辅助相的输出在预定义的间隔违反负载标准，则使能多相转换器的主相中的一个或多个之前被禁用的主相。