CN107528472A - 用于中间电压控制的一调节多级切换式电源转换器 - Google Patents

用于中间电压控制的一调节多级切换式电源转换器 Download PDF

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Abstract

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。

Description

用于中间电压控制的一调节多级切换式电源转换器
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VOUT幅度的参考电压VREF的误差放大器25，误差放大器25的输出误差电压VEA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VRAMP，比较器30的输出是指示误差电压VEA大于参考电压VREF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VSET，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MP、MN形成切换部分15，SMPC 5的输入电压VIN应用于开关晶体管MP的源极，开关晶体管MN的源极连接到接地参考电压源，开关晶体管MP、MN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MP的栅极，数据输出应用到n型开关晶体管MN的栅极，控制部分10形成一用于控制开关晶体管MP、MN的开关时间的脉宽调制器，接着，开关晶体管MP、MN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VOUT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。
设计SMPC的多相位方法也提供了封装优势，每一转换器传送总输出功率的1/n，以减少多相位SMPC的每一相位中采用的电感物理尺寸和电感。此外，每一相位中的开关晶体管只需要处理总功率的1/n，这将内部电源扩散到多个电源器件，以简化了多相位SMPC的热管理。
对于多相位SMPC的每一相位使用相同类型的电感可以在更好的瞬态响应、更小的纹波和更少的谐波噪声方面，具有最大限度提高所有相位的性能，这可能不是在效率方面的最佳解决方案，特别是需要在宽范围负载条件提高效率的情况下，对于每一相位具有相同组件的多相位SMPC的较小电感，较小值的电感提供良好的瞬态响应。然而，在轻负载条件下，较小电感具有较高的交流损耗，此外，如果多相位SMPC中的一或多个相位具有较大的电感值，它将具有低的交流损耗，其在轻负载条件下提供更高的效率。
发明内容
本发明的一目的是提供用于多相位、多级切换式电源转换器系统中操作一多级切换式电源转换器的方法和电路，以用于控制远程相位，并允许它们独立于多级切换式电源转换器的初级相位，同时正确调节整个多相位、多级切换式电源转换器(switch modepower converter，SMPC)系统。
本发明的另一目的是提供方法和电路，通过多级SMPC的一初级开发的中间电压，以控制最终级相位的一输出电压。
此外，本发明的另一个目的是提供方法和电路，用于一多级SMPC的初级开发的一中间电压，作为最终级相位输入电压。
此外，本发明的另一个目的是提供方法及电路，用于控制中间电压，使多级SMPC的最终级相位，提供一总负载电流的正确部分。
为了完成这些目的中的至少一个，一多相、多级SMPC系统具有至少一单级SMPC电路和至少一多级SMPC电路，至少一多级SMPC电路包括一初级SMPC电路和多级SMPC电路的至少一次级，至少一初级SMPC电路接近在至少一单级多相位SMPC电路，至少一次级SMPC电路远程设置在至少一初级SMPC电路，并且靠近多相、多级SMPC系统的电子负载，在各种实施例中，至少一初级SMPC电路和至少一单级多相SMPC电路并列设置在如一电源管理电路的一第一功能单元中，至少一次级SMPC电路位于一如系统功能单元的远程第二功能单元，以靠近一电子系统的功能电路。
至少一初级SMPC电路将输入电压转换为多相、多级SMPC系统间电压，其传输到至少一次级SMPC电路，至少一次级SMPC电路进一步将中间电压转换为应用在电子负载的输出电压，中间电压应用在一电压调节器，其将中间电压变换为接近于输出电压的位准，以对至少一次级SMPC电路作为一参考电压电路时，以决定在至少一次级SMPC电路的切换特性。
多相、多级SMPC系统具有一电源控制电路，其直接连接到至少一单级SMPC电路和至少一多级SMPC电路的至少一初级。电源控制电路是为将一参考位准传送到至少一单级SMPC电路和至少一多级SMPC电路的至少一初级。参考可以是参考电压、参考电流或参考位准的数字表示，在各种实施例中，至少一单级SMPC电路和至少一多级SMPC电路的至少一初级具有一数字转模拟转换器，用于将参考位准的数字表示转换为参考电压或用于控制脉宽调制器的一参考电流，进而在至少一单级SMPC电路和至少一多级SMPC电路的至少一初级中控制切换电路的切换时机，至少一单级产生输出电压以操作电子负载的电路。
在各种实施例中，至少一初级SMPC电路的输出连接至一用中间电压移除噪声的滤波器，此外，至少一次级SMPC电路停止切换部分的操作，当负载电流接近零位准时。当至少一次级SMPC电路在负载电流接近零位准时停止切换操作，至少一单级SMPC电路提供负载电流至负载。在一些实施例中，至少一单级相位SMPC电路用于操作连续电流操作模式以切换到不连续操作模式。在其它实施例中，至少一初级SMPC电路具有非常大的直流增益，以确保静态中间电压一直是正确的，并且不会随着至少一次级SMPC电路输出的负载电流突然增加而下降。
在各种实施例中，至少一次级SMPC电路用于产生一小偏移电压，其是加到变换的中间电压并且比较输出电压，将偏移变换的中间电压与输出电压进行比较，防止一使能电路启用其使能信号，以防止远程相位在低负载下切换。
当比较表明负载电流正在减小时，至少一次级SMPC电路被停止，至少一单级SMPC电路再正确地调节输出电压，当负载电流增加时，至少一单级SMPC电路则增加负载电流，直到比较表明负载电流急剧增加到高负载状态，并且至少一次级SMPC电路启用。
在一些实施例中，直接连接到至少一单级SMPC电路和至少一单级SMPC电路的一第一控制电路的电源控制电路具有第一电流监测器，其感测至少一单级SMPC电路的输出电流，感测电流的位准自第一电流监测器传送到至少一初级SMPC电路的第二控制电路的输入。至少一初级SMPC电路具有第二电流监测器，其感测至少一初级SMPC电路输出的电流，第二电流监测器的输出连接到变换电路以接收来自第二电流监测器的感测电流，自第二监测器的感测电流通过变换电路变换为相等于至少一次级SMPC电路的输出电流，变换的感测电流应用于第二控制电路的输入，以与至少一单级SMPC电路的感测电流进行比较。
至少一初级SMPC电路的输出电流监测以控制远程至少一次级SMPC电路的输出电流，以相对于至少一单级SMPC电路的输出电流。如果至少一次级SMPC电路和至少一单级SMPC电路相比会提供过多的电流，至少一初级SMPC电路是稍微降低中间电压，以使远程至少一次级SMPC电路调节到略低的电压，这使得至少一次级SMPC电路减小其输出电流。如果远程至少一次级SMPC电路提供过小的电流，相较于当下的至少一单级SMPC电路，至少一次级相位SMPC电路是用于稍微增加中间电压，以增加至少一次级SMPC电路的输出电流。
至少一初级SMPC电路的输出电流监测，以控制远程至少一次级SMPC电路的输出电流，以相对于至少一单级SMPC电路的输出电流。如果至少一次级SMPC电路和至少一单级SMPC电路相比，会提供过多的电流，至少一初级SMPC电路是稍微降低中间电压，以使远程至少一次级SMPC电路调节到略低的电压，这使得至少一次级SMPC电路减小其输出电流。如果远程至少一次级SMPC电路提供过小的电流，相较于当下的至少一单级SMPC电路，至少一次级阶段SMPC电路是稍微增加中间电压，以增加至少一次级SMPC电路的输出电流。
在各种实施例中实现这些目的之一，用于操作多相、多级SMPC系统的方法，开始于启用一主电源以提供电源至包含多相、多级SMPC系统的电子装置的第一封装部件。因此，应用于第一封装部件的电源是应用到至少一单级SMPC电路和多级SMPC电路的至少一单级。负载电流被启用，并且应用于负载的电压被调节，并且负载是被验证且正确地操作。监测负载电流以确定其是否增加或减少，如果电流正在减小，则中间电压降低，使得当变换或分压的中间电压和至少一次级SMPC电路的输出电压比较时，至少一次级SMPC电路是会被停止。
在一些实施例中，至少一次级SMPC电路具有一偏移电压产生器，其被加入至中间电压，以与至少一次级SMPC电路的输出电压比较，在其它实施例中，为了控制至少一次级SMPC电路的启用和停止，对中间电压本身进行调整以做比较。
当至少一次级SMPC电路被停止时，至少一单级SMPC电路开始以不连续电流模式运作，并且如果存在多单级SMPC电路，每一单级SMPC电路随着电流减少而减小。
如果确定电流增加，至少一单级SMPC电路会增加其电流，或者在多单级SMPC电路中开始增加相位，直到所有相位被启用。此时，至少一初级SMPC电路的中间电压增加，转换中间电压是通过偏移电压偏移，由至少一次级SMPC电路的偏移电压产生器，或直接由至少一初级SMPC电路增加到中间电压上，与至少一次级相位的输出电压比较，当比较表明多相、多级SMPC系统负载电流增加时，至少一次级SMPC电路被启用，并且根据至少一初级SMPC电路调节的中间电压开始调节其输出电压。
附图说明
图1为现有技术的降压SMPC的示意图。
图2为相关技术的多相、多级SMPC的示意图。
图3为本发明的电子装置的方块示意图。
图4为本发明的多相多级SMPC系统并入在图3的电子设备中的示意图。
图5a～图5d为图4的多相、多级SMPC与具单级SMPC电路和初级SMPC电路贡献的跨导电压和电流位准的曲线图。
图6为本发明图3的配电系统中的多相、多级SMPC系统的第二实施例的示意图，如图3所示。
图7a～图7d为本发明图6的多相、多级SMPC与自单级SMPC电路和初级SMPC电路的贡献的跨导电压和电流位准的曲线图。
图8为本发明多相、多级SMPC系统的动作方法的流程图。
附图标记说明：5-SMPC；10-控制部分；15-切换部分；20-滤波器部分；25-误差放大器；VEA-输出误差电压；30-比较器；(-)-异相输入；(+)-同相输入；35-斜坡产生器；VRAMP-斜坡电压信号；VREF-参考电压；40-设置重置闩；(R)-重置输入端；Q、Q-数据输出；MP、MN-开关晶体管；VIN-输入电压；CL-负载电容；L-电感；50-负载；VOUT-输出电压；100-系统电源管理单元；110-电源控制电路；115a…115n-相位；10-控制电路；L11…L1n-电感；130-电子负载；105-系统功能单元；120-初级SMPC电路；125a…125n-相位；L21-电感；L31…L3n-电感；135-通信链路；200-主电源；205-电源管理电路；215-单级相位；225、230-互连；235-功能单元；245-电子负载；VIM-中间电压；220-初级相位；240-次级相位；255-电阻分压器；VREF-分数电压；210-电源控制电路；250-数字转模拟转换器；VREF1、VREF2-参考电压；217-误差放大器；270-传感器；218-控制电路；VFBM-主反馈电压；219-切换部分；222-误差放大器；223-控制电路；224-切换部分；IL-电感电流；CFIM-滤波电容；255-中间电压变换电路；R1、R2-电阻；VFBI-中间反馈电压；264-误差放大器；VREF3-第三参考电压；275-传感器；266-控制电路；VFB2-次级反馈电压；CL-负载电容；260-偏移电压源；264-比较器；262-放大器；VOFFSET-偏移参考电压；268-切换部分；τ0、τ1-时间；IMAX-PMU、IMAX-2ND-最大电流；IMAX-最大电流；315-单级相位；320-初级相位；340-次级相位；310-电源控制电路；317-控制电路；370-传感器；317-切换部分；319-电流监测器；VMON1、VMON2-电流感测信号；321-控制电路；322-切换部分；323-电流监测器；324-变换电路；IPMU-输出电流；VFB-反馈电压；I2ND-输出电流。
具体实施方式
本发明详细地公开了一多相、多级SMPC系统，多级相位中的至少一是单一单级SMPC电路，而其它相位是二级SMPC电路。单级SMPC电路在电源管理控制单元中实例化，多级SMPC电路的至少一级初级SMPC电路在电源管理控制单元中类似地被实例化，至少一次级SMPC电路在至少一个系统功能单元中被实例化。在具有多个功能单元的实施例中，次级SMPC电路分开设置功能单元以向每个功能单元的功能电路供电。电源管理控制单元和系统功能单元可以是单独的物理封装，集成电路芯片甚或是单系统芯片的分开的区域。多级相位的初级SMPC电路使用局部控制回路进行控制，次级SMPC电路使用自己的独立控制回路进行控制。
多相、多级SMPC系统的功能如下：在非常低的负载下，单级相位独立地以连续导通模式(continuous conduction mode，CCM)或不连续导通模式(discontinuous conductionmode，DCM)独立工作，以提供电流给至少一个功能单元的负载。在低负载条件下，远程的次级相位是被停止并且不会切换，当初级在接近静态模式下工作，保持提供一中间电压至次级相位。当负载增加时，单级相位开始增加其电流以提供给负载，并在连续电流模式下工作。一旦负载电流达到临界值，则次级相位是被启用。随着总负载电流的增加，次级相位供应的负载电流增加，所有相位的附载电流相对于彼此是被良好地控制，使得电流在所有相位中上升，并且所有相位在同一时间达到最大输出电流。
在操作模式需要宽范围的系统中包括“睡眠”(Sleep)模式，希望混合具有不同电感值，尺寸和类型的电感，如相关前案申请(RAA)049所述。
RAA 089提供了一多相、多级SMPC(降压，升压或降压─升压)，多相SMPC被构造成使一些相位，如单级操作，通过直接将电源电压调降到输出电压，并且其它相位在两级(或多级)配置中工作，以调节至一中间电压，然后再降到输出电压。多相SMPC的单级相位在低负载时的低切换频率下运作，与多级相位在高负载时高切换频率下运作。
控制多相、多级SMPC系统的各个相位，如果使用单一电源管理控制电路控制所有相位，则容易实现，电源管理控制电路控制每一相位，因此具有各相位状态的知识，以提供必要的控制信号。图2是一多相、多级SMPC的示意图，其中多级相位的级别是物理分离在单独的功能单元。多相、多级SMPC具有一系统电源管理单元100，其包含多相、多级SMPC的单级相位及初级相位，系统电源管理单元100具有一电源控制电路110，其用于提供控制信号给至少一单级SMPC电路相位115a…115n，单级相位115a…115n是由脉宽调制电路组成相似于图1的控制电路10及图1的切换电路15，每一单级相位115a…115n中具有一电感L11…L1n，其中单级相位115a…115n的输出连接至相关联的电感L11…L1n的第一端，电感L11…L1n的第二端连接至负载电容CL的第一端和电子负载130的第一端，负载电容CL和电子负载130的第二端连接至接地参考电压源，负载电容器CL和电子负载130安装在系统功能单元105，其与系统电源管理控制器物理分离，系统电源管理控制单元100和系统功能单元105是可以单独的物理封装，集成电路芯片甚或是单系统芯片的分开的区域。
电源控制电路110提供控制信号至多级SMPC电路的至少一初级SMPC电路120，多级SMPC电路包括至少一初级SMPC电路120和远程的次级SMPC电路的多相位125a…125n，远程的次级SMPC电路相位125a…125n也安装在系统功能单元105上，多级SMPC电路的初级SMPC电路120构成脉宽调制电路，类似于图1的控制电路10和图1的切换电路15，多级的初级SMPC 120的输出连接至相关电感L21的第一端，电感L21的第二端连接到系统电源管理控制单元100的输出端，系统电源管理控制单元100又连接到系统功能单元105的输入端，从而连接到远程次级SMPC电路相位125a…125n的输入端。
多级SMPC电路的远程次级SMPC电路相位125a…125n的多相位是由脉宽调制电路组成，相似于图1的控制电路10和图1的切换电路15，多级SMPC电路的远程次级SMPC电路相位125a…125n的多相位输出端连接至相关电感L31…L3n的第一端，相关电感L31…L3n的第二端连接至负载电容CL的第一端和电子负载130的第一端，以向电子负载130提供输出电压VOUT。
电源单元110连接至电源系统管理控制单元100的一或多输出端，用于连接到一通信链路135，其连接至一系统功能单元105的输入端的通信链路，从而连接到远程次级SMPC电路相位125a…125n的输入端，次级SMPC电路相位125a…125n物理上靠近电子负载130。
图2的多相、多级SMPC的问题之一是远程次级SMPC电路相位125a…125n的控制，单级SMPC电路相位115a…115n、初级SMPC电路相位120及远程次级SMPC电路相位125a…125n，需要通过电源控制电路100作为控制的一部分进行控制，以完全控制多相、多级SMPC系统，对所有相位115a…115n、125a…125n使用相同的控制信号，这样可以最大限度地提高效率。然而，这需要两个物理封装100、105间的显著互连信号，并且包含单级SMPC电路相位115a…115n，初级SMPC电路相位120和远程次级SMPC电路相位。
具有用于单级SMPC电路相位115a…115n、初级SMPC电路相位120和远程次级SMPC电路相位125a…125n的多个位置，将互联机路复杂化以连接在电源管理控制电路和单级相位与初级相位和次级相位间的每一控制信号。这一点尤其如此，如果次级相位分布在多个系统功能单元105上，并且控制信号现在必须传输在多个通信链路135。为了最小化控制信号并有效地消除通信链路135，本发明通过控制初级相位和次级相位间的中间电压来最小化控制布线问题。
图3是本发明一电子设备的方块示意图，电子设备具有如电池或与公用电源连接的主电源200，主电源200提供电压和电流至电源管理电路205，电源管理电路205具有一电源控制电路，其提供控制信号用于控制SMPC电路的单级相位215和SMPC电路的多级相位的初级相位220。SMPC电路的单级相位215是复数降压SMPC，如图1所示，升压SMPC电路、降压─升压SMPC或其它已知的SMPC。SMPC电路的单级相位215是为低负载电流要求提供低电流，并可根据需要在CCM模式或DCM模式运作。
SMPC电路的多级相位的初级相位220是类似降压SMPC，如图1所示，升压SMPC电路，降压─升压SMPC或其它已知的SMPC，SMPC电路的多级相位的初级相位220是提供高电流至一高负载电流，SMPC电路的多级相位的初级相位220是以较高的切换频率运作，并且具有比SMPC电路的单级相位215更小的组件封装，以使物理封装更经济。
SMPC电路的单级相位215和SMPC电路的初级相位220的输出互连225、230连接到电子系统的功能单元235，功能单元235具有与SMPC电路的初级相位220的输出连接至负载电容CL和功能系统电子负载245的SMPC电路的次级相位240。当电子负载245运作在低负载状态时，SMPC电路的单级相位215在CCM模式或DCM模式的低负载状态，随着电子负载245的负载电流增加，SMPC电路的单级相位215增加其输出电流，直到达到临界值，此时次级相位是被启用，SMPC电路的初级相位220和次级相位240开始提供高电流位准至电子附载245，为了向次级相位240提供必要的控制，初级相位220改变初级相位240输出端的中间电压VIM位准。
次级相位240远程位于系统功能单元235上调节，以固定到中间电压VIM的固定分数。因此，为了简单的例子，假设远程次级相位调节到中间电压VIM的一半，然后将多相、多级SMPC系统设定为0.8V，初级相位220将中间电压VIM调节到1.6V，次级相位具有一电阻分压器255(在下文中描述)，其具有一输入端连接以接收中间电压VIM，并且电阻分压器255的中点端提供一分数电压VREF3以与输出电压VOUT相比，这将导致多相、多级SMPC系统调节到一半的供应电压根据需要设为0.8V，以这种方式，控制每一次级相位240的输出电压的调节，以匹配初级相位215的输出电压VOUT位准。
图4是一多相、多级SMPC系统并入本发明如图3所示的电子设备，电源管理单元205具有连接到SMPC的单级相位215和多级相位的初级相位220的电源控制电路210，多级SMPC的形成是由至少一初级相位220连接至安装于系统功能单元235上的至少一次级相位240，次级相位240可以是多个相位，并且具有有效形成树状结构的附加级别，单级相位215被示为一个级别，但也可以是多个级别，级别的数量理论上没有限制，实际上每个级别都会削弱效率，所以二级别是潜在的最大数量的级数，所示的结构只是用于简单的说明。
电源控制电路210连接至数字转模拟转换器(digital-to-analog converter)250，其分别提供参考电压VREF1、VREF2给多级相位的单级相位215和初级相为220，通过数字转模拟转换器250提供参考电压VREF1至单级相位215以应用在一误差放大器217，误差放大器217从传感器270接收一主反馈电压VFBM，传感器270监测多相、多级SMPC系统的输出电压VOUT，单级相位215的输出通过互连225以连接至电子负载245的电压供应输入端，主反馈电压VFBM表示输出电压VOUT的位准，误差放大器217的输出端是应用在控制电路218的误差信号，控制电路218的一第二输入端是来自电源控制电路210的第一模式控制信号，误差信号和第一模式控制信号产生栅极信号，以在CCM模式或DCM模式下控制电感电流的切换部分219的开关晶体管MP、MN。
由数字转模拟转换器250提供至初级相位220的参考电压VREF2是被应用在到误差放大器222，误差放大器222直接从输出端和互连230接收中间反馈电压VFBIM，并指示通过初级相位产生的中间电压VIM的位准，初级相位的输出端通过互连连接至系统功能单元235中的次级相位240，误差放大器222的输出是应用到控制电路223的误差信号，控制电路218的一第二输入是自电源控制电路210的一第二模式控制信号，控制电路218是为组合误差信号和第二模式控制信号以产生用于切换部分224的开关晶体管MP、MN的栅极信号，用于控制通过电感L的电感电流IL，电感L的第二端连接至滤波电容CFIM的第一端，用于过滤高频分量的切换信号噪声，滤波电容CFIM的第二端连接至接地参考电压源，电感L的第二端和滤波电容CFIM的第一端的接点连接至系统功能单元235的输入端并连接到切换部分268和中间电压变换电路255以提供过滤的中间电压VIM。
中间电压变换电路255是由电阻R1、R2形成的一分压器，中间反馈电压VFBIM应用到电阻R1的第一端及电阻R1的第二端，以连接至第二电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接至接地参考电压源。
电阻R1、R2的共同连接是连接至误差放大器264的一第一端，用于提供形成第三参考电压VREF3的变换的中间电压，误差放大器264的第二端接收自传感器275的次级反馈电压VFB2，传感器275监测负载电容CL和电子负载245的输入端的输出电压VOUT，误差放大器264的输出应用于控制电路266的输入。
电阻R1、R2的共同连接是连接至一偏移电压源260的第一端，偏移电压源260的第二端连接至比较器264的第一输入端，比较器264的第二输入端连接以从传感器275接收一次级反馈电压VFB2，比较器264的输出端连接至控制电路266的第二输入端，偏移电压源与第三参考电压VREF3组合以产生一偏移参考电压VOFFSET，将偏移参考电压VOFFSET与次级反馈电压VFB2比较，以确定输出电压VOUT何时降低到次级相位，将被停止或输出电压VOUT增加的电压位准，使得次级相位被启用。
比较器264和放大器262在多相、多级SMPC系统的输出电压VOUT接收传感器275的次级反馈电压VFB2，这是与多相、多级SMPC系统的电压VOUT位准直接相关的一电压信号，在一些实施例中，输出电流可以由传感器275感测为反馈信号，这在此领域中是已知且不被讨论的。
如果比较器264的输出指示负载电流已经减小到超过临界值，则控制电路266是被去停止切换部分268的开关晶体管MP、MN，如果比较器264的输出指示负载电流增加超过临界值，并且开关晶体管MP、MN被停止，则控制控制电路266根据自控制电路266的脉宽调制控制信号导通开关晶体管MP、MN，以控制输出电压VOUT以提供电感电流IL至负载电容CL和电子负载245于次级相位240的有效期间中。
当次级相位240供电至电子负载245时，如果初级相位220具有有限的输出阻抗，则中间电压VIM将会下降，为了防止初级相位220输出的电压下降，初级相位具有非常高的积分控制系统的直流增益，以确保静态中间电压保持其正确的电压位准，通过用中间滤波电容VIM进行滤波，可以去除任何短暂的下射和过射。
如果使用具有一有限输出阻抗的比例控制系统控制单级相位215，则输出电压与负载成正比，为了利用这一特性的优点，次级相位240提供小的偏移电压源260，以确保在多相、多级SMPC系统处于低负载状态时，次级相位240是不切换。
这种初级相位和次级相位的结构会做正确调节，当电子负载235正在吸收低负载电流时，初级相位220在目标中间电压VIM调节，而远程次级相位240则不切换，随着电子负载245所需的负载电流增加，多相、多级SMPC系统的输出电压VOUT降低，使得比较器264启用切换电路以导通远程次级相位240，随着电子负载245所要求的负载电流进一步增加，输出电压VOUT继续进一步降低，并且所有单级相位215、初级相位220和次级相位240都通过电感L将其输出电流一起增加。
图5a-5d是电压水平和电流位准的曲线图，其示出了图4的多相、多级SMPC的跨导与来自单级相位215、初级相位220的贡献，参考图5a，当电子负载245下沉的负载电流为最小时，输出电压VOUT从时间τ0开始，以开始目标参考电压VREF1。当电子负载245需要更多的负载电流时，输出电压VOUT降低，直到在时间τ0达到偏移临界电压VOFFSET，在时间τ0中，次级相位240启用，次级相位的输出电流IL从零位准开始增加，在时间τ1前，负载电流由电源管理单元205的单级相位215供电。在时间τ1后，电子负载245的负载电流IOUT是来自单级相位215和次级相位240的电感电流IL的加总。
偏移临界电压VOFFSET是应用在比较器264的偏移电压源264的电压位准，其控制次级相位240的切换部分268的启用和停止，中间电压VIM是初级相位220的输出电压，以及是偏移临界电压VOFFSET的固定倍数，在如图所示，中间电压VIM是偏移临界电压VOFFSET的两倍。
来自单级相位215和次级相位240的电感电流IL各自上升，直到它们达到各自的最大电流IMAX-PMU、IMAX-2ND，然后到电子负载245的负载电流IL是处其最大电流IMAX，如多相、多级SMPC所描述的，单级相位215和次级相位240都不使用控制回路中的一积分器，初级相位220确实利用一积分器以确保中间电压VIM可以用于控制，因此，多相、多级SMPC具有有限的输出阻抗，及输出电压随着负载电流的增加而下降。
图6是一多相、多级SMPC的配电系统的第二实施例并入本发明如图3所示的示意图，电源管理单元205具有连接至SMPC的单级相位315和多级相位的初级相位320的电源控制电路210，多级SMPC是通过连接至安装在系统功能单元235上的至少一次级相位340的至少一初级相位320所形成，次级相位340可以是多相位，并具有有效形成树状结构的附加级别，单级相位315被示为一个级别，但也可以是多个级别，所示的结构只是用于简单的说明。
电源控制电路310是为提供参考电压VREF1 317并连接至单级相位315的控制电路317，控制电路317接收主反馈电压VFBM自传感器370，传感器370监测多相、多级SMPC系统的输出电压VOUT，单级相位315的输出通过互连225连接至电子负载245的电压供应输入，主反馈电压VFBM是表示输出电压VOUT的位准。控制电路317的输出是用在CCM模式或DCM模式下，以控制电感电流的切换部分219的开关晶体管MP、MN的栅极信号，切换部分317的输出是通过互连225连接至电子负载245的电压供应输入，以提供负载电流。电流监测器319感测电感电流IL正在传输至电子负载245，电流感测信号VMON1是传输至控制电路317，控制电路317自电流感测信号VMON1确定单级相位是否应在CCM模式或DCM模式下运作，并相应控制栅极信号到切换部分219。
感测信号VMON1是应用在多级相位的初级相位320的控制电路321的输入，控制电路321的输出连接至切换部分322以控制开关晶体管MP、MN的启用和停止，切换部分的输出电流通过电流监测器323监视，及电流感测信号VMON2是初级相位320的输出电流的一估计值，电流感测信号VMON2是应用在变换电路324，其是为将自初级相位320的输出电流的值和次级相位340的输入电流的值转换成约次级相位340的输出电流的值，变换后的电流感测信号VMON2是应用在控制电路321的第二输入。
比较第一电流感测信号VMOM1和变换后的电流感测信号VMON2，并且比较用于调节单级相位315的相对输出电流和次级相位340的输出电流，使得它们可以良好地控制。在一些实施例中，将变换后的电流感测信号VMON2与临界静态电流值进行比较，以确定次级相位340是启用或停止。
切换部分322通过电流监测器323以传输电感电流IL至初级相位320的输出端，以应用在中间电压VIM用于过滤高频分量的滤波电容CFIM，中间电压VIM通过互连230传输至系统功能单元235的次级相位340的输入端，次级相位240的输入端连接一中间电压变换电路255以提供过滤后的中间电压VIM。
中间电压变换电路255是通过电阻R1、R2构成的一分压器，中间反馈电压VFBIM应用在电阻R1的第一端及电阻R2的第二端，以连接第二电阻R2的第一端，电阻R2的第二端连接至接地参考电压源。
电阻R1、R2的共同连接是连接至误差放大器264的第一端，用于提供所形成第三参考电压VREF3的一变换后的中间电压，误差放大器264的第二端接收自传感器275的一次级反馈电压VFB2，传感器275监测负载电容CL和电子负载245的输入端的输出电压，误差放大器264的输出是应用在控制电路266的输入。
电阻R1、R2的共同连接是连接至偏移电压源260的一第一端，偏移电压源260的第二端连接至比较器264的第一输入端，比较器264的第二输入端是连接以自传感器275接收一次级反馈电压VFB2，比较器264的输出连接至控制电路266的第二输入，偏移电压源与第三参考电压VREF3组合以产生一偏移参考电压VOFFSET，将偏移参考电压VOFFSET与次级反馈电压VFB2比较，以确定输出电压VOUT何时已经降低至次级相位，将停止或输出电压VOUT增加的一电压位准，以启用次级相位。
如果比较器264的输出指示负载电流已经减小超过临界值，则控制控制电路266停止切换部分268的开关晶体管MP、MN，如果比较器264的输出指示负载电流增加超过临界值，并且开关晶体管MP、MN停止，则控制控制电路266根据自控制电路266的脉宽调制控制信号导通开关晶体管MP、MN，以控制输出电压VOUT提供电感电流IL至负载电容CL及电子负载245于次级相位的有效周期。
如上所述，必须防止次级相位340在低负载电流下切换，在一些实施例中，偏移电压VOFFSET增加至中间电压，而不是作为偏移电压源260于远程次级相位中，偏移电压VOFFSET的位准是由电源控制电路210通过偏移控制互连360所控制。如上所述，用中间电压所要求的电流监测器323监测初级相位的输出电流，以确定次级相位340是开启或停止，当多相、多级SMPC提供一低负载电流至电子负载245时，电源控制电路210指示初级相位以减小中间电压VIM，直到次级相位340停止切换，当次级相位340停止切换时，电流监测器323通过一负载电流的降低以供应到次级相位340，以检测到切换的停止。
在一些实施例中，使用具有积分功能的高直流增益回路以调节单级相位315和次级相位340，以确保零直流输出阻抗，当次级相位340的负载电流增加时，中间电压VIM必须被控制为线性上升。在其它实施例中，使用一有限输出阻抗以控制单级相位315和次级相位340，在这种情况下，当目标电压增加时，单级相位315和次级相位340的输出电流将会增加，使得多相、多级SMPC将具有零功效直流输出阻抗。
图7a-7d是电压水平和电流位准的曲线图，其示出了图6的多相、多级SMPC的跨导与来自单级相位315和初级相位320的贡献，单级相位315和初级相位320各自具有一做为积分器的反馈回路，以确保多相、多级SMPC具有零功效直流输出阻抗，零功效直流输出阻抗设置在静态输出电压VOUT总是相等于目标参考电压VREF3，如图7a所示。次级相位340并没有一积分器于其控制反馈回路中，现在目标偏移临界电压VOFFSET的控制，随着单级相位315和初级相位320的输出电流IPMU的上升而上升，目标偏移临界电压VOFFSET的增加是为了让电源控制电路210造成初级相位320增加中间电压VIM的结果，以迫使中间电压VIM为目标偏移临界电压VOFFSET的固定倍数。
参照图7a，当电子负载245下降的负载电流处于最小，如图7b所示时，输出电压VOUT开始于目标参考电压VREF1，当电子负载245需要更多的负载电流时，偏移临界电压VOFFSET升高直到达成输出电压VOUT的位准在时间τ1。在时间τ1当偏移临界电压VOFFSET是大于次级相位240的反馈电压VFB的适当位准时，次级相位340被启用，并且次级相位340的输出电流I2ND从零位准开始增加。在时间τ1之前，负载电流通过电源管理单元205的单级相位315供电。在时间τ1之后，电子负载245的负载电流IOUT是来自单级相位315和次级相位340的电感电流IL加总。
偏移临界电压VOFFSET是应用在控制次级相位240的切换部分268的启用和停止的比较器264，中间电压VIM是初级相位220的输出电压，并且是偏移临界电压VOFFSET的固定倍数。
来自单级相位215和次级相位240的电感电流IL各自上升直到它们达成各自的最大电流IMAX-PMU、IMAX-2ND，然后到电子负载245的负载电流IOUT处在其最大电流IMAX，当输出电流IOUT增加时，多相、多级SMPC的输出电压VOUT保持固定，由于多相、多级SMPC的输出电压VOUT保持固定，所以中间电压VIM降低，然后偏移临界电压VOFFSET降低。
多相、多级SMPC控制回路中的积分器比较了多相、多级SMPC的参考电压VREF1和实际输出电压VOUT间的差异。然后，随着时间的推移以积分此误差，并根据需要移动中间电压VIM，以将此误差减小为零。如果输出电压VOUT过低，控制环路将增加中间电压VIM的振幅幅度，多相、多级SMPC将通过增加输出电压VOUT进行响应，进而降低多相、多级SMPC输出的电压误差，此过程将继续执行此操作，直到误差为零。在非常高的负载下，多相、多级SMPC无法继续正确调节，以及中间电压VIM可能会饱和，在这种情况下，输出电压VOUT将随着负载的增加而开始下降。
图8是表示多相多、级SMPC系统的动作方法的流程图，多相、多级SMPC系统通过形成(Box 500)单级SMPC电路相位，并且被置于一电子设备的一第一封装部件上，其中单级相位连接至负载电容和组装在一第二封装部件上的一电子负载，通过形成(Box 500)多级SMPC的初级SMPC电路相位并置于第一封装部件上，进一步构成了多相、多级SMPC系统。通过形成(Box 500)多级SMPC的次级SMPC电路相位并置于第二封装部件上，仍进一步构成了多相、多级SMPC系统。初级相位的输出通过从第一封装部件至第二封装部件的互连，而连接至次级相位，次级相位的输出通过第二封装部件上的互连以连接至负载电容和电子负载。
第一封装部件和第二封装部件可以是分离和离散的电路板，或者，第一封装部件和第二封装部件可以是安装在共同载体(芯片封装或电路板)上的分离和离散的集成电路。此外，第一封装部件和第二封装部件可以是集成电路的分离功能部分，第一封装部件从第二封装部件远程设置上和功能控制电源分配至第二封装部件以用于功能电子电路。
多相、多级SMPC系统的操作，开始于开启(Box 515)一主电源，以向包含多相、多级SMPC系统的电子设备的第一封装部件供电，应用在第一封装部件的电源，因此以应用在单级相位和单级相位。负载电流被启用，并且应用在电子负载的电压是可调节，并且负载被验证(Box 520)为操作正确。监测(Box 525)负载电流以确定其是否增加或减少，如果电流正在减小，则来自初级相位的一中间电压降低，使得当变换或分离中间电压与次级相位的输出电压比较时，次级相位可以被停止(Box 530)。
在一些实施例中，次级相位具有一偏移电压产生器，其被增加至中间电压以用于与次级相位的输出电压比较，在其它实施例中，调整中间电压本身以进行比较，以用于控制次级相位的开启和停止。
当次级相位被停止时，提供(Box 535)负载电流是通过在CCM模式运作的单级相位提供，随着负载电流持续下降，单级相位流失(Box 535)，直到一单级相位运作在DCM模式。
如果电流确定增加，则单级相位增加输出电流，或在复数单级相位开始增加相位的情况下，直到所有相位被启用以操作在CCM模式(Box 540)，此时，初级相位的中间电压正在增加，转换后的中间电压通过一偏移电压偏移，作为次级相位中的偏移电压产生器或通过初级相位直接增加至中间电压的结果，与次级相位的输出电压比较，当比较表明对电子负载的负载电流正在增加时，次级相位是被启用(Box 545)，并且根据通过初级相位和输出滤波电容调节(Box550)和过滤(Box 555)的中间电压，以开始调节输出电压。
对电子负载的负载电流进行连续监测(Box 525)，以增加或减少，并且多相、多级切换式电源系统的相位是使用中间电压，以控制次级相位的输出电压，并将输入电压提供至次级相位，控制中间电压，使得次级相位输出总负载电流的正确部分，即使多相、多级SMPC系统的输出电压保持在目标电压。
虽然本发明已经具体示出和描述了参考其优选实施例，本领域技术人员将可以理解，并在不超出本发明的精神和范围的情况下，可以对形式和细节进行各种改变。

Claims (51)

1.一种多相、多级SMPC系统，其特征在于，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，其将该多相、多级SMPC系统的一输入电压转换为该多相、多级SMPC系统的一输出电压，并且连接至一电子负载电路，以传输该输出电压至该电子负载电路；以及
至少一多级相位SMPC电路，包含：
至少一初级相位SMPC电路，其将该多相、多级SMPC系统的一输入电压转换为一中间电压；及
至少一于该多级SMPC电路的次级相位，其连接该至少一初级相位SMPC电路以接收该中间电压，并且转换该中间电压为该多相、多级SMPC系统的一输出电压，其中该多级SMPC电路的该至少一次级相位包含：
一电压调节器，其将该中间电压转换为接近该输出电压的位准，以作为该次级的参考电压，以决定该次级SMPC电路的切换特性。
2.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一初级相位SMPC电路靠近该至少一单级多相位SMPC电路。
3.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该多级SMPC电路的该至少一次级相位在远程设置在该至少一初级SMPC电路，并且靠近该电子负载电路于该多相、多级SMPC系统中。
4.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一初级相位SMPC电路及该至少一单级多相位SMPC电路并列在一电子系统的第一功能单元中。
5.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一次级相位SMPC电路位于一远程第二功能单元中，以靠近该电子负载电路的该多个功能电路。
6.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，更包含一电源控制电路，其直接连接该至少一单级相位SMPC电路及至少一多级SMPC电路的该至少一初级相位，并将一参考的位准传输至该至少一单级相位SMPC电路及该至少一初级相位。
7.根据权利要求6所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该参考是为参考电压、参考电流或一参考位准的数字表示。
8.根据权利要求7所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一单级SMPC电路及该至少一初级相位各自更包含一数字转模拟转换器，其将该参考位准的该数字表示转换成一参考电压或一参考电流，以控制一脉宽调制器，进而在该至少一单级相位SMPC电路及该至少一初级相位的一切换电路切换时机。
9.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一初级相位的输出连接至一滤波器以除去该中间电压的噪声。
10.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，当该负载电流接近该中间电压所示的零位准时，该至少一次级相位是用于该至少一次级相位的一切换部的停止操作。
11.根据权利要求10所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一次级相位当该负载电流接近零位准时停止切换的操作，该至少一单级相位SMPC电路提供该负载电流至该负载。
12.根据权利要求11所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一单级相位SMPC电路将连续电流模式的操作切换至不连续模式的操作。
13.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一初级相位用于具有非常大的直流增益以确保该中间电压是正确的，并且不能够因该至少一次级相位输出的该负载电流的突然增加而下降。
14.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一次级相位产生一小偏移电压，以增加至该中间电压并比较该输出电压。
15.根据权利要求14所述的相、多级SMPC系统，其特征在于，当增加至该中间电压的该小偏移电压及该输出电压的比较表现该负载电流正在减小时，该至少一次级相位被停止，并且该至少一单级SMPC电路是正确调节该输出电压。
16.根据权利要求15所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，当该负载电流增加，该至少一单级SMPC电路提供更高的该负载电流，直到该比较表示该负载电流急剧增加至一高负载状态，并且该至少一次级相位被启用。
17.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一单级SMPC电路包含用于感测该至少一单级相位SMPC电路的该输出电流的一第一电流监测器，并且用于产生一感测单级输出电流信号，其自该第一电流监测器传输一输入从该至少一初级相位。
18.根据权利要求17所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，至少一初级相位更包含：
一第二电流监测器，其感测该至少一初级输出的该电流，以产生一感测电流信号；
一变换电路，其信号连接该第二电流监测器输出，以接收该感测电流信号，并且该转换电路将该感测电流信号变换为一变换感测初级输出电流信号指示等于接近该至少一次级相位的该输出电流的电流位准；及
一控制电路，其信号连接该第一电流监测器以接收该感测单级输出电流信号、并信号连接该变换电路以接收该变换感测初级输出电流信号，该控制电路是比较感测该单级输出电流信号及该变换感测初级输出电流信号，以用于控制该至少一次级相位的该输出电流关于该至少一单级相位SMPC电路的该输出电流。
19.根据权利要求18所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，当该至少一次级相位提供太多电流相较于该至少一单级相位SMPC电路时，该至少一初级相位减小该中间电压，以使该至少一次级相位调节至一较低电压，并使该至少一次级相位减少其输出电流。
20.根据权利要求19所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，当该至少一次级相位提供太少电流相较于该至少一单级相位SMPC电路时，该至少一初级相位增加该中间电压，以使该至少一次级相位调节至一较高电压，以使该至少一次级相位增加其输出电流。
21.根据权利要求20所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，当该中间电压的该负载电流降低到一位准时，其指示该至少一次级相位的该负载电流已达到一临界电流位准使该至少一次级相位必须被禁用，该至少一初级相位降低该中间电压的该位准，使得当该变换中间电压位准及该输出电压位准比较时，该至少一次级相位被停止，并且该至少一单级相位SMPC电路维持该多相、多级SMPC系统的该输出电压的调节。
22.根据权利要求21所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，当该中间电压的该负载电流增加到一位准时，其指示该至少一次级相位的该负载电流已达到一临界电流位准使该至少一次级相位必须被启用，指示所述至少一个次级相位必须被启用的临界电流位准时，该至少一初级相位增加该中间电压的该位准，使得当该变换中间电压位准及该输出电压位准比较时，该至少一次级相位被启用，并且该至少一单级相位SMPC电路维持该多相、多级SMPC系统的该输出电压的调节。
23.根据权利要求1所述的多相、多级SMPC系统，其特征在于，该至少一初级相位SMPC电路是用于监测及控制该中间电压，使得该多级SMPC电路的该至少一次级相位的一负载电流是该总负载电流的正确部分。
24.一种电子装置，其特征在于，包含：
一电子负载电路，其设置在至少一第一封装部件上；
一多相、多级SMPC系统，其设置在一第二封装部件及该至少一第一封装部件上，该多相、多级SMPC系统包含：
至少一单级相位SMPC电路，其设置在该第二封装部件上及将该多相、多级SMPC系统的一输入电压转换为该多相、多级SMPC系统的一输出电压，并且连接至一电子负载电路，以传输该输出电压至该电子负载电路；以及
至少一多级相位SMPC电路，包含：
至少一初级相位SMPC电路，其设置在该第二封装部件上及将该多相、多级SMPC系统的一输入电压转换为一中间电压；及
至少一于该多级SMPC电路的次级相位，其连接该至少一初级相位SMPC电路以接收该中间电压，并且设于该至少一第一封装部件上及转换该中间电压为该多相、多级SMPC系统的一输出电压，其中该多级切换式电源供应电路的该至少一次级包含：
一电压调节器，其将该中间电压转换为接近该输出电压的位准，以作为该次级的参考电压，以决定该次级SMPC电路的切换特性。
25.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该至少一初级相位SMPC电路靠近该至少一单级多相位SMPC电路。
26.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该至少一次级相位在该多级SMPC电路远程设置在该至少一初级SMPC电路，并且靠近该电子负载电路于该多相、多级SMPC系统中。
27.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该多相、多级SMPC系统更包含一电源控制电路，其直接连接该至少一单级相位SMPC电路及至少一多级SMPC电路的该至少一初级相位，并将一参考的位准传输至该至少一单级相位SMPC电路及该至少一初级相位。
28.根据权利要求27所述的电子装置，其特征在于，该参考是为参考电压、参考电流或一参考位准的数字表示。
29.根据权利要求28所述的电子装置，其特征在于，该至少一单级SMPC电路及该至少一初级相位各自更包含一数字转模拟转换器，其是将该参考位准的该数字表示转换成一参考电压或一参考电流，以控制一脉宽调制器，进而在该至少一单级相位SMPC电路及该至少一初级相位的一切换电路切换时机。
30.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该至少一初级相位的输出连接至一滤波器以除去该中间电压的噪声。
31.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，当该负载电流接近该中间电压所示的零位准时，该至少一次级相位停止操作。
32.根据权利要求31所述的电子装置，其特征在于，该至少一次级相位当该负载电流接近零位准时停止切换的操作，该至少一单级相位SMPC电路提供该负载电流至该电子负载电路。
33.根据权利要求32所述的电子装置，其特征在于，该至少一单级相位SMPC电路将连续电流模式操作切换至不连续模式操作。
34.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该初级相位是用于具有非常大的直流增益以确保该中间电压是正确的，并且不会因该至少一次级相位输出的该负载电流的突然增加而下降。
35.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该至少一次级相位产生一小偏移电压，以增加至该中间电压并比较该输出电压。
36.根据权利要求35所述的电子装置，其特征在于，当增加至该中间电压的该小偏移电压及该输出电压的比较表现该负载电流正在减小时，该至少一次级相位被停止，并且该至少一单级SMPC电路是正确地调节该输出电压。
37.根据权利要求36所述的电子装置，其特征在于，当该负载电流增加，该至少一单级SMPC电路提供更高的该负载电流，直到该比较表示该负载电流是急剧增加至一高负载状态，并且该至少一次级相位被启用。
38.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该至少一单级SMPC电路包含用于感测该至少一单级相位SMPC电路的该输出电流的一第一电流监测器，并且用于产生一感测单级输出电流信号，其自该第一电流监测器传输一输入从该至少一初级相位。
39.根据权利要求38所述的电子装置，其特征在于，该至少一初级相位更包含：
一第二电流监测器，其感测该至少一初级输出的该电流，以产生一感测电流信号；
一变换电路，其信号连接该第二电流监测器输出，以接收该感测电流信号，并且该转换电路将该感测电流信号变换为一变换感测初级输出电流信号指示等于接近该至少一次级相位的该输出电流的电流位准；及
一控制电路，其信号连接该第一电流监测器以接收该感测单级输出电流信号、并信号连接该变换电路以接收该变换感测初级输出电流信号，该控制电路是比较感测该单级输出电流信号及该变换感测初级输出电流信号，以用于控制该至少一次级相位的该输出电流关于该至少一单级相位SMPC电路的该输出电流。
40.根据权利要求39所述的电子装置，其特征在于，当该至少一次级相位提供太多电流相较于该至少一单级相位SMPC电路时，该至少一初级相位减小该中间电压，以使该至少一次级相位调节至一较低电压，并使该至少一次级相位减少其输出电流。
41.根据权利要求40所述的电子装置，其特征在于，当该至少一次级相位提供太少电流相较于该至少一单级相位SMPC电路时，该至少一初级相位增加该中间电压，以使该至少一次级相位调节至一较高电压，以使该至少一次级相位增加其输出电流。
42.根据权利要求41所述的电子装置，其特征在于，当该中间电压的该负载电流降低到一位准时，其指示该至少一次级相位的该负载电流已达到一临界电流位准使该至少一次级相位必须被禁用，该至少一初级相位降低该中间电压的该位准，使得当该变换中间电压位准及该输出电压位准比较时，该至少一次级相位是被停止，并且该至少一单级相位SMPC电路是维持该多相、多级SMPC系统的该输出电压的调节。
43.根据权利要求42所述的电子装置，其特征在于，当该中间电压的该负载电流增加到一位准时，其指示该至少一次级相位的该负载电流已达到一临界电流位准使该至少一次级相位必须被启用，该至少一初级相位增加该中间电压的该位准，使得当该变换中间电压位准及该输出电压位准比较时，该至少一次级相位被启用，并且该至少一单级相位SMPC电路维持该多相、多级SMPC系统的该输出电压的调节。
44.根据权利要求24所述的电子装置，其特征在于，该至少一初级相位SMPC电路是用于监测及控制该中间电压，使得该多级SMPC电路的该至少一次级相位的一负载电流是该总负载电流的正确部分。
45.一种多相、多级SMPC系统的操作方法，其特征在于，包含以下步骤：
启用一主要电源以提供电源至一包含多相、多级SMPC系统的电子装置的一第一封装体中，使得该电源是供应于至少一单级相位切换式电源电路及一多级切换式电源电路的至少一初级相位中；
施加该至少一单级相位切换式电源电路的一输出电压至该电子装置的一第二封装体及安装于该第二封装体的一电子负载电路中；
启用该电子负载电路以吸收一负载电流；
施加该至少一初级相位切换式电源电路的一输出电压至安装该电子装置的该第二封装体上的至少一次级相位切换式电源电路中；
施加该至少一次级相位切换式电源电路的一输出电压至该电子负载电路中；
调节一电压以施加至该电子负载电路中；
确认该电子负载电路的运作正常性；
监测该电子负载电路的该负载电流，以决定该负载电流是否增加或减少；
当该电子负载电路监测该负载电流时，表示该电子负载电路的该负载电流减小：
当比较表明该多级切换式电源电路的该至少一次级相位的负载电流减小时，停止该至少一次级相位；以及
当该电子负载电路监测该负载电流时，表示该负载电流增加：
当比较表明该多相、多级SMPC系统的该负载电流增加时，启用该多级切换式电源电路的该至少一次级相位，以及根据该多级切换式电源电路的该至少一初级相位调节该中间电压，调节该多相、多级SMPC系统的该输出电压。
46.根据权利要求45所述的多相、多级SMPC系统的操作方法，其特征在于，监测该电子负载电路更包括增加一偏移电压至该中间电压，以与该多级切换式电源电路的该至少一次级相位的该输出电压比较，用于控制该多级切换式电源电路的该次级相位的启用及停止。
47.根据权利要求45所述的多相、多级SMPC系统的操作方法，其特征在于，监测该电子负载电路更包括通过该多级切换式电源电路的该初级相位抵销该中间电压，用于控制该多级切换式电源电路的该次级相位的启用及停止。
48.根据权利要求45所述的多相、多级SMPC系统的操作方法，其特征在于，停止该至少一次级相位更包括当该电流减小时，分离多单级切换式电源转换器电路相位的每一该单级相位。
49.根据权利要求48所述的多相、多级SMPC系统的操作方法，其特征在于，当该电子负载电路的该负载电流确定为增加时，随着该电子负载电路的该负载电流增加，增加该多单级切换式电源转换器电路相位的一单级相位，直到所有相位皆被启用。
50.根据权利要求48所述的多相、多级SMPC系统的操作方法，其特征在于，当该多级切换式电源电路的该至少一初级相位的该中间电压增加时，更包括以下步骤：
通过一偏移电压偏移变换后的该中间电压；
将偏移、变换的该中间电压与该多级切换式电源电路的该至少一次级相位的该输出电压比较；
启用该多级切换式电源电路的该至少一次级相位；以及
通过该多级切换式电源电路的该至少一初级相位调节该中间电压，以调节该多级切换式电源电路的该至少一次级相位的输出电压。
51.根据权利要求48所述的多相、多级SMPC系统的操作方法，其特征在于，偏移变换的该中间电压更包括通过该多级切换式电源电路的该至少一初级相位以增加该中间电压的该偏移电压。
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