CN110945768B - 电压调节器及操作其的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗尖峰脉冲电路或回溯，其可用于通过电压调节器减少或避免对瞬态过电压情况做出反应。除非过电压情况持续超过第一可编程数目个循环，否则所述电压调节器可延迟对所述过电压情况做出反应。

Description

电压调节器及操作其的方法

背景技术

本发明大体上涉及对集成电路的电力调节，且更特定来说，涉及电力调节电路的电压过冲响应。

一些电池供电装置(例如移动电话、智能电话及数字平板计算机)可包含强大处理器及可使用大量电力的其它电路。然而，通常，要求所述装置本身是小巧轻便的，这意味着较小的不太强大的电池。为了节省电池电量且增加电池寿命，可取决于操作情况而暂时关闭此类装置的电路的电源或向其提供减少的电力。

不幸的是，随着装置被使用，所述操作情况可能迅速地改变。因此，装置或装置部分使用的电力可能具有大且迅速的波动。此外，集成电路通常需要在操作期间提供特定参数内的电力。进一步令人困惑的是，在正常装置操作期间，可能存在所供应电压电平可能仅在各种电平附近振荡的情况。所有这些及更多问题可能会增加负责稳定地且恰当地调节到装置的电力的电压调节电路的设计及操作难度。

发明内容

根据本发明的方面的一些实施例可提供一种电压调节器，其包括：电压调节器的至少一个相，每一相包括串联耦合在较高电压与较低电压之间的高压侧开关及低压侧开关，其中输出电感器具有耦合到所述高压侧开关与所述低压侧开关之间的节点的第一端及耦合到负载的第二端，其中旁路开关与所述电感器并联；过电压比较器，其用于确定提供给负载的电压是否高于过电压阈值且基于所述确定的结果来提供过电压指标；抗尖峰脉冲电路，其用于通过从提供给所述负载的所述电压高于所述过电压阈值的所述过电压指标移除瞬态指示来提供平滑过电压指标；及控制器，其经配置以基于所述平滑过电压指标来操作每一相的所述高压侧开关、所述低压侧开关及所述旁路开关。在一些实施例中，所述控制器经配置以基于所述平滑过电压指标或所述电压指标来操作所述开关。

根据本发明的方面的其它实施例提供一种可用于操作多相DC-DC开关电压调节器的方法，所述多相DC-DC开关电压调节器具有并联耦合到输出电容器及负载的多个并联相，每一相包含串联耦合的高压侧开关及低压侧开关，其中电感器具有耦合到所述高压侧开关与所述低压侧开关之间的节点的第一端及与负载并联地耦合到输出电容器的第二端，且旁路开关经耦合在所述电感器的所述第一端与所述电感器的所述第二端之间，所述电感器、所述输出电容器与所述负载之间的节点处的电压是所述多相DC-DC开关电压调节器的输出电压，所述方法包括：确定所述输出电压超过过电压阈值达可编程数目个循环，所述可编程数目个循环是一或多个循环；响应于确定所述输出电压超过所述过电压阈值达所述可编程数目个多个循环，闭合第一多个相中的每一者的所述旁路开关。在一些实施例中，所述可编程数目个循环是至少多个循环。

在审阅本发明后，将更全面地理解本发明的这些及其它方面。

附图说明

图1是根据本发明的方面的电压调节电路及负载的部分的半示意性半框图。

图2是根据本发明的方面的进一步电压调节电路及负载的部分的半示意性半框图。

图3是根据本发明的方面的抗尖峰脉冲器的示意图。

图4是根据本发明的方面的具有电压调节器的单相的回溯操作的旁路开关控制的过程的流程图。

图5是根据本发明的方面的进一步过程的流程图。

图6提供与多相电压调节器的操作相关的曲线图，其中所述曲线图展示在负载电流下降之后的输出电压振荡。

图7提供与在负载介于电压调节器操作模式的负载范围之间的情况下的电压调节器的输出电压振荡相关的进一步曲线图。

图8提供说明根据本发明的方面的在负载电流下降之后的电压调节器的输出电压振荡的补偿方面的曲线图。

图9提供说明根据本发明的方面的在负载介于电压调节器操作模式的负载范围之间的情况下的电压调节器的输出电压振荡的补偿方面的进一步曲线图。

图10是展示在具有及没有回溯模式的情况下的输出电压纹波对负载电流的曲线图。

图11A及11B是展示在具有及没有回溯安全机制的情况下的负载相关瞬变的曲线图。

图12是用于确定要处于回溯模式的相数的电路的框图。

图13是根据本发明的方面的过程的流程图。

图14是用于实施图13的过程的低水平算法的实例过程的流程图。

具体实施方式

电压调节器可包含抗尖峰脉冲电路以从电压过冲信号移除电压过冲的瞬态指示。在一些实施例中，抗尖峰脉冲电路是可编程的以允许选择多个时间长度中的一者，小于所述时间长度的电压过冲被视为瞬态。

在一些实施例中，电压调节器仅在电压过冲状况持续达电压调节器的多个操作循环的情况下响应于所述状况。在一些实施例中，电压调节器包含旁路开关以选择性地耦合输出电感器的相对端来提供旁路模式，且电压调节器通过进入旁路模式来响应于电压过冲状况。在一些实施例中，电压调节器通过将高压侧开关及低压侧开关两者置于断开状态来响应于电压过冲状况。

在一些实施例中，电压调节器是多相电压调节器，其在首次出现电压过冲状况时将多相调节器中的第一相设置为旁路模式，但是保持其它相正常操作直到电压过冲状况存在达预定义时间段。然而，如果电压过冲状况持续达离散数目个操作循环，那么电压调节器将额外相且在一些实施例中将所有其余相设置为旁路模式。在一些实施例中，电压调节器如此做达至少预定义数目个循环。在一些实施例中，电压调节器在电压过冲状况减轻之后如此做达至少预定义数目个循环。

图1是根据本发明的方面的电压调节电路及负载的部分的半示意性半框图。在图1所说明的实施例中，电压调节电路是DC-DC开关转换器111。DC-DC开关转换器包含串联连接在较高电压源115a与较低电压源115b之间的高压侧开关113a及低压侧开关113b。在一些实施例中，较高电压源是电力供应源，且在一些实施例中，较低电压源是地面。控制器117命令高压侧开关及低压侧开关改变状态。在各种实施例中，控制器在正常模式下使用脉冲宽度调制及/或脉冲频率调制操作开关，其中通常在任何给定时间高压侧开关及低压侧开关中的仅一者闭合或在任何给定时间高压侧开关及低压侧开关中没有一个闭合。例如，控制器可呈处理器的形式，但是在许多情况下控制器是替代地或另外使用离散电路实施方案来实施。

输出电感器119具有耦合到高压侧开关与低压侧开关之间的节点的第一端。所述电感器的第二端与负载123并联地耦合到输出电容器121。此外，电压调节电路包含耦合输出电感器的第一端及第二端的旁路开关125。由控制器控制旁路开关，如高压侧开关及低压侧开关。在各种实施例中，控制器可在旁路模式下操作开关，在所述旁路模式下旁路开关闭合且高压侧开关及低压侧开关断开。

比较器127具有耦合到输出电感器的第二端的第一输入与耦合到参考电压的第二输入。第一输入提供供应给负载的电压的指示，所述电压可被视为电压调节电路的输出电压。在图1的实施例中，第一输入直接连接到输出电感器的第二端，且因此输出电压的指示是图1中的输出电压。然而，在各种实施例中，其它电路元件可经插入在输出电感器的第二端与第一输入之间，其中其它电路元件至少有时关于提供给比较器的第一输入的信号具有已知效应。在大多数实施例中，提供给第二输入的参考电压指示意在供应给负载的最大电压。因此，比较器的输出指示供应给负载的电压是否高于所要电压水平，这可被视为电压过冲状况，且比较器的输出可被视为电压过冲指标。

电压过冲指标经提供给抗尖峰脉冲电路129。抗尖峰脉冲电路(其可被称为抗尖峰脉冲器)通过移除暂时性电压过冲指示(例如持续不超过预定义时间段或在各种实施例中可编程时间段的电压过冲指示)来平滑化电压过冲指标。在一些实施例中，抗尖峰脉冲电路具有延迟线及逻辑元件以确定电压过冲指标是否指示大于所述时间段的电压过冲。抗尖峰脉冲电路的输出可被称为经平滑电压过冲信号(尽管在大多数实施例中仅对过冲指示进行平滑化)。

将经平滑电压过冲信号提供给控制器。在一些实施例中，尽管图1中未明确地说明，但是电压过冲指标也可例如直接地或通过抗尖峰脉冲电路提供给控制器。在各种实施例中，控制器使用经平滑电压过冲信号且在一些实施例中使用电压过冲信号来确定高压侧开关、低压侧开关及旁路开关的操作。在一些实施例中，在其中经平滑电压过冲信号指示电压过冲的时间段期间，控制器将高压侧开关及低压侧开关设置为关且将旁路开关设置为开。

图2是根据本发明的方面的另一电压调节电路及负载的部分的半示意性半框图。图2的实施例与图1的实施例类似，但是图2的实施例将多相电力提供给负载。因此，在图2所说明的实施例中，存在以DC-DC开关转换器211a到n的形式说明的多个电压调节电路。DC-DC开关转换器中的每一者包含串联连接在较高电压源215a与较低电压源215b之间的高压侧开关213a及低压侧开关213b(仅图2中所展示的第一DC-DC开关转换器211a具有参考数字)。在一些实施例中，较高电压源是电力供应源，且在一些实施例中，较低电压源是接地。控制器217命令高压侧开关及低压侧开关改变状态。在大多数实施例中，控制器在不同时间操作DC-DC开关转换器中的不同者的开关，使得例如所述转换器的操作可被视为在不同相下操作。在各种实施例中，控制器使用脉冲宽度调制及/或脉冲频率调制来操作开关，其中通常高压侧开关及低压侧开关中的仅一者在任何给定时间闭合或高压侧开关及低压侧开关中没有一个在任何给定时间闭合。例如，控制器可呈处理器的形式，但是在许多情况下控制器是替代地或另外使用离散电路器具来实施。

如在图2所说明的实施例中，对于每一开关转换器，输出电感器219具有耦合到高压侧开关与低压侧开关之间的节点的第一端。电感器的第二端与负载223并联地耦合到输出电容器221。另外，每一开关转换器包含耦合输出电感器的第一端及第二端的旁路开关225。由控制器控制旁路开关，如高压侧开关及低压侧开关。

正如图1的实施例，在图2所说明的实施例中，比较器227具有耦合到输出电感器的第二端的第一输入与耦合到参考电压的第二输入。第一输入提供供应给负载的电压的指示，所述电压可被视为电压调节电路的输出电压。同样正如与图1的实施例，在图2所说明的实施例中，第一输入直接连接到输出电感器的第二端，且因此输出电压的指示是图1中的输出电压。然而，在各种实施例中，其它电路元件可经插入在输出电感器的第二端与第一输入之间，其中其它电路元件至少有时关于提供给比较器的第一输入的信号具有已知效应。在大多数实施例中，提供给第二输入的参考电压指示意在供应给负载的最大电压。因此，比较器的输出指示供应给负载的电压是否高于所要电压水平，这可被视为电压过冲状况，且比较器的输出可被视为电压过冲指标。

将电压过冲指标提供给抗尖峰脉冲电路229。抗尖峰脉冲电路(其可被称为抗尖峰脉冲器)通过移除暂时性电压过冲指示(例如持续不超过预定义时间段或在各种实施例中可编程时间段的电压过冲指示)来平滑化电压过冲指标。在一些实施例中，抗尖峰脉冲电路具有延迟线及逻辑元件以确定电压过冲指标是否指示大于所述时间段的电压过冲。抗尖峰脉冲电路的输出可被称为平滑电压过冲信号(尽管在大多数实施例中仅对过冲指示进行平滑化)。

平滑电压过冲信号经提供给控制器。在一些实施例中，尽管图2中未明确地说明，但是电压过冲指标还可经提供给控制器。例如，电压过冲指标可直接提供给控制器，或由抗尖峰脉冲电路提供。在各种实施例中，控制器使用经平滑电压过冲信号，且在一些实施例中使用电压过冲信号来确定高压侧开关、低压侧开关及旁路开关的操作。在一些实施例中，控制器在其中经平滑过冲信号指示电压过冲的时间段期间针对各种相将高压侧开关及低压侧开关设置为关且将旁路开关设置为开。在一些实施例中，控制器每当电压过冲信号指示电压过冲时针对多个相中的一个相将高压侧开关及低压侧开关设置为关且将旁路开关设置为开，如果平滑电压过冲指标指示电压过冲那么针对进一步相将高压侧开关及低压侧开关设置为关且将旁路开关设置为开，且如果经平滑电压过冲指标指示电压过冲已持续达预定数目个循环那么针对额外相将高压侧开关及低压侧开关设置为关且将旁路开关设置为开。在一些此类实施例中，一旦电压过冲指标(或在一些实施例中平滑电压过冲指标)不再指示电压过冲，那么一个相可立即返回正常或非旁路操作模式。在此类实施例中，处于旁路模式的其它相可不返回到正常或非旁路模式，直到已经过预定义或可编程数目个进一步循环。

图3是根据本发明的方面的抗尖峰脉冲器的示意图。抗尖峰脉冲器包含一或多个系列的触发器311a到311g。为多相电压调节器的每一相提供一系列触发器；如果电压调节器仅具有单相，那么可仅提供一个系列的触发器。电压过冲信号PTOL是到所述系列的触发器的输入，其中电压过冲信号还在电压过冲信号变低时复位触发器。除所述系列中的最终触发器311g以外，所述触发器中的每一者将其输出提供给所述系列中的后续触发器。在一些实施例中，所述触发器中的每一者还将其输出提供给一或多个系列的AND门中的对应AND门313a到313g(尽管为图清楚起见在图3中展示仅一个系列的AND门)。除所述系列的第一AND门313a(其接收电压过冲信号作为输入)以外，AND门还接收所述系列中的先前AND门的输出作为输入。

触发器可例如使用300MHz时钟信号来时控，在各种实施例中所述时钟信号比用于时控电压过冲信号的系统时钟快三倍。因此，在一些实施例中，所述系列的触发器可被视为以超时钟速率时控。然而，在一些实施例中，所述系列的触发器可以系统时钟速率时控。

对于每一系列，还将AND门中的每一者的输出提供给多路复用器315，其中在一些实施例中为每一系列提供多路复用器。考虑到AND门的布置，来自特定AND门的高输出指示电压过冲指标为高，且已在预定数目个循环内为高，其中循环数目取决于所述锁存器中的哪一者将输出提供到特定AND门。因此，多路复用器提供指示电压过冲指标在其内为高的数个循环的信号作为其输出，其中所述循环数目取决于到多路复用器的选择器信号。

图4是根据本发明的方面的过程的流程图。所述过程意在仅是示范性的，且所述过程的一般概念可在各种实施例中以其它方式实施，且可考虑到在操作期间可能发生的各种情况。在一些实施例中，由电压调节电路执行所述过程。在一些实施例中，由图1或图2的电压调节电路执行所述过程。在一些实施例中，由用于图1或图2的电压调节电路的控制器执行所述过程。在一些实施例中，所述过程用于部分地控制DC-DC开关转换器的操作。在一些实施例中，DC-DC开关转换器包含用于耦合输出电感器的端的旁路开关，其中所述开关转换器具有其中高压侧开关及低压侧开关断开而旁路开关闭合的旁路模式。

图4的过程确定电压调节器的单相的旁路开关的状态，所述相在一些实施例中可为电压调节器的唯一相。如所说明，图4的实施例包含用于考虑到回溯模式是否有效来将旁路开关设置为开及关两者的操作。在一些实施例中，回溯模式可为可操作的或可用于开启或关闭旁路开关。

在框411中，所述过程确定提供给负载的电压是否高于电压阈值。电压阈值可为例如负载的所要操作电压，或高于负载的所要操作电压的设置量。在一些实施例中，例如由于动态电压缩放操作，负载的所要操作电压可随时间变动。

如果提供给负载的电压高于阈值电压，那么电压过冲指标可被视为设置成高，且所述过程前进到从框413开始的一连串操作。在框413中，所述过程复位OFF计数器(其适用于不存在过冲状况的情况且将在后文关于从框423开始的一连串操作进行论述)。在框415中，所述过程确定回溯模式是否有效，在单相调节器的情况下确定回溯模式针对所述单相调节器是否有效，或在多相调节器的情况下确定回溯模式针对所述调节器的特定相是否有效。在回溯模式下，所述过程延迟电压调节器的旁路开关的一些或所有操作。如果回溯模式是有效的，那么所述过程继续到框417。否则，所述过程转到框421。

在框417中，所述过程使ON计数器递增。在一些实施例中，ON计数器指示电压过冲指标大于阈值的时钟循环的数目。在框419中，所述过程确定ON计数器是否大于预定义数目，所述预定义数目可被视为目标循环数目或旁路开关的操作被延迟的循环数目。在图4中，预定义数目可为一，但是在各种实施例中，预定义数目可为不同预定义数目，且在一些实施例中预定义数目是可编程数目。

在各种实施例中，可不明确地实施或执行ON计数器及框419的比较。代替地，例如，所述过程可确定电压过冲指标是否已在数个循环内为高。例如，这可使用图3的实例抗尖峰脉冲电路或其它电路来实现。

如果ON计数器不大于预定义数目(或电压过冲指标尚未在必要数目个循环内为高)，那么所述过程返回。如果ON计数器大于预定义数目(或电压过冲指标在必要数目个循环内为高)，那么所述过程继续到框421。

在框421中，所述过程将电压调节器设置为旁路模式。在一些实施例中，电压调节器是多相电压调节器，且在框421中仅将多相电压调节器的单相设置为旁路模式，且可对于多相调节器的每一相单独地执行图4的过程。因此所述过程返回。

在框423中，所述过程复位ON计数器。在框425中，所述过程确定回溯模式是否有效，在单相调节器的情况下确定回溯模式针对所述单相调节器是否有效，或在多相调节器的情况下确定回溯模式针对所述调节器的特定相是否有效。在一些实施例中，回溯模式可单独地有效以将旁路开关设置为ON及将旁路开关设置为OFF。此外，在一些实施例中，可能不存在用于将旁路开关设置为OFF的回溯模式。如果回溯模式是有效的，那么所述过程继续到框427。否则，所述过程继续到框431。

在框427中，所述过程使OFF计数器递增。在一些实施例中，OFF计数器指示电压过冲指标小于或等于阈值的时钟循环数目。在框429中，所述过程确定OFF计数器是否大于预定义数目，所述预定义数目可被视为目标循环数目或旁路开关的操作被延迟的循环数目。在图4中，预定义数目可为一次，但是在各种实施例中，预定义数目可为不同预定义数目，且在一些实施例中预定义数目是可编程数目。

在各种实施例中，可不明确地实施或执行OFF计数器及框429的比较。代替地，例如，所述过程可确定电压过冲指标是否已在数个循环内为高。例如，这可使用图3的实例抗尖峰脉冲电路或其它电路来实现。

如果OFF计数器不大于预定义数目(或电压过冲指标尚未在必要数目个循环内为低)，那么所述过程返回。如果OFF计数器大于预定义数目(或者电压过冲指标已在必要数目个循环内为低)，那么所述过程继续到框431。

在框431中，所述过程关闭旁路模式。在一些实施例中，电压调节器是多相电压调节器，且在框431中仅将多相电压调节器的单相的旁路模式设置为旁路模式，且可对于多相调节器的每一相单独地执行图4的过程。因此所述过程返回。

图5是根据本发明的方面的过程的流程图。所述过程意在仅是示范性的，且所述过程的一般概念可在各种实施例中以其它方式实施，且可考虑到在操作期间可能发生的各种情况。在一些实施例中，由电压调节电路执行所述过程。在一些实施例中，由图2的电压调节电路执行所述过程。在一些实施例中，由用于图2的电压调节电路的控制器执行所述过程。在一些实施例中，所述过程用于部分地控制多相DC-DC开关转换器的操作。在一些实施例中，多相DC-DC开关转换器对于每一相包含用于耦合输出电感器的端的旁路开关，其中所述开关转换器具有其中高压侧开关及低压侧开关断开而旁路开关闭合的旁路模式。

在框511中，所述过程确定多相开关转换器的第一相的旁路开关的状态。在一些实施例中，所述过程基于开关转换器的输出电压是否高于阈值电压、第一相是否处于回溯模式(其可被视为抗尖峰脉冲模式)来确定第一相的旁路开关是应断开还是闭合，且如果是，那么确定自开关转换器的输出电压变得高于(或在一些实施例中低于)阈值电压起的时间范围。在一些实施例中，所述过程通过执行图4的过程的操作或其中一些操作来确定第一相的旁路开关的状态。例如，在一些实施例中，所述过程可对于第一相执行图4的过程的所有操作，而在其它实施例中回溯模式可能不适用于将旁路开关设置为关状态，且所述过程可不执行将旁路开关设置为关状态的回溯相关操作。

在框513中，所述过程确定多相开关转换器的第二相的旁路开关的状态。如在框511中，在一些实施例中，所述过程基于开关转换器的输出电压是否高于阈值电压、第二相是否处于回溯模式(其可被视为抗尖峰脉冲模式)来确定第二相的旁路开关是应断开还是闭合，且如果是，那么确定自开关转换器的输出电压变得高于(或在一些实施例中低于)阈值电压起的时间范围。同样如在框511中，在一些实施例中，所述过程通过执行图4的过程的操作或其中一些操作来确定第二相的旁路开关的状态。例如，在一些实施例中所述过程可对于第二相执行图4的过程的所有操作，而在其它实施例中回溯模式可能不适用于将旁路开关设置为关状态，且所述过程可不执行将旁路开关设置为关状态的回溯相关操作。

所述过程继续到确定多相开关转换器的每一其它相的旁路开关的状态，其对于n相多相开关转换器以在框515中确定第n相的旁路开关的状态结束。框515的操作如关于框511及513所论述那样，但是对于第n相进行。

此后，所述过程返回。

可考虑图6到9的曲线图来进一步理解与本发明的实施例相关的方面。

图6展示在没有回溯操作的情况下的多相电压调节器随时间变化的负载电流、调节器输出电压及相电流的图示。如曲线图中可见，所述调节器的输出电压在负载电流下降之后振荡。振荡部分地是由于随着在负载电流下降时输出电压增加到高于预定电平的各种相的旁路开关的操作。

图7展示负载电流、电压调节器输出电压及相电流，此时是在调节器在介于不同调节器模式的优化范围之间的范围中的负载下操作时的负载电流、电压调节器输出电压及相电流。在这种情况下，同时操作所有旁路开关维持输出电压振荡。

图8是图6的对应物，其展示实施旁路开关的回溯模式的电压调节器的操作结果。如图8中所展示，当使用回溯模式时减少输出电压振荡。

图9类似地展示利用回溯模式的图3的对应物。同样，使用回溯模式减少电压振荡。

图10展示在具有及没有用于操作电压调节器的旁路开关的回溯特征的情况下的输出电压纹波对负载电流。如图10中所指示，在较高负载电流下，当使用回溯特征时，减少电压输出纹波。然而，在较低负载电流下，电压输出纹波实际上可在使用回溯特征的情况下增加。因此，在一些实施例中且例如如关于图12到14所论述，在较轻负载状况下，可停用回溯特征或可将较少相置于回溯模式。

在停用回溯特征的情况下从较轻负载状况到较重负载状况的转变可能导致输出电压纹波增加。这在图11A的曲线图中展示，其中在负载电流突然增加之后输出电压发生大振荡。此类负载电流增加通常还导致输出电压下降情况。因此，在一些实施例中，提供例如如关于图12及13所论述的“安全”机制。“安全”机制在发生电压下降事件时将预定数目个相(例如，多相电压调节器的所有相)置于回溯模式。

一些实施例包含动态地确定要处于回溯模式的相数。例如，图12是用于确定要处于回溯模式的相数的电路的框图。

块1211是低通滤波器。低通滤波器接收指示DC-DC开关转换器或电压调节器的电压是否高于过电压阈值的信号。块1213也是低通滤波器或多个低通滤波器。块1213接收指示多个相中的每一相的旁路是否为开的信号。滤波器的输出通过多路复用器1215提供给逻辑块1217。在一些实施例中，多路复用器基于处于回溯模式的相数将滤波器的不同输出提供给逻辑块，在一些实施例中，滤波器的输出基于所述相中的任一者是否处于回溯模式来提供给逻辑块。逻辑块基于滤波来确定要处于回溯模式的相数。在图12的实施例中，进一步多路复用器将两个欠电压指标中的一者提供给逻辑块以供逻辑块在安全模式下使用。

图13是根据本发明的方面的过程的流程图。在一些实施例中，所述过程用于确定电压调节器的相是否应处于回溯模式。另外，所述过程可任选地包含安全操作，例如以将所有相置于回溯模式，且出于说明性目的在图13中说明任选安全操作。所述过程意在仅是示范性的，且所述过程的一般概念可在各种实施例中以其它方式实施，且可考虑到在操作期间可能发生的各种情况。在一些实施例中，由图12的块1217的电路执行所述过程。在一些实施例中，由电压调节电路执行所述过程。在一些实施例中，由图1或图2的电压调节电路执行所述过程。在一些实施例中，由用于图1或图2的电压调节电路的控制器执行所述过程。在一些实施例中，所述过程用于部分地控制多相DC-DC开关转换器的操作。在一些实施例中，多相DC-DC开关转换器对于每一相包含用于耦合输出电感器的端的旁路开关，其中所述开关转换器具有其中高压侧开关及低压侧开关断开而旁路开关闭合的旁路模式。在一些实施例中，开关转换器是单相开关转换器，其包含旁路开关。

在框1311中，所述过程确定是否应进行安全操作。在一些实施例中，如果电压调节器的输出电压下降到低于预定阈值，那么所述过程确定应进行安全操作。在一些实施例中，预定阈值是要求输出电压的参考电压水平减去容差电压。如果所述过程确定应进行安全操作，那么过程转到框1313，且将电压调节器的所有相置于回溯模式。否则，所述过程转到框1315。

在框1315a中，所述过程确定是否针对所述相中的任一者启用回溯模式。如果是，那么所述过程继续以确定多少相处于回溯模式，其在图13中被展示为框1315b到1315n的连续操作(对于具有n个相的开关转换器)。如果否，那么所述过程转到框1317a且执行操作以确定开关转换器的相是否被应置于回溯模式。出于说明性目的，框1317a的操作可被视为低水平算法0，其中0指示在进入所述框的操作时处于回溯模式的相数。

类似地，如果至少一个相已处于回溯模式，那么所述过程转到框1317b到1317n中的一者，其中基于接着处于回溯模式的相数来确定选定框。再次出于说明性目的，框1317b到1317n的操作可被视为低水平算法x，其中x指示在进入所述框的操作时处于回溯模式的相数。

在一些实施例中，低水平算法块取决于供应给负载的电流而开启或关闭各种相的回溯模式，其中例如对于较高电流电平较大数目个相处于回溯模式且对于较低电流电平较少数目个相处于回溯模式。在一些实施例中，取决于接着处于回溯模式的相数，较高电流电平及较低电流电平是不同的。在一些实施例中，低水平算法块基于用于将旁路开关置于ON状态(指示开关转换器的输出电压太高，取决于处于回溯模式的相范围直接或被延迟)的信号的平均值与预定阈值集的比较来确定要处于回溯模式的相数。在各种实施例中，取决于处于回溯模式的相数，预此后，所述过程返回。

定阈值集是不同的。

图14是用于实施图13的过程的低水平算法的实例过程的流程图。所述实例过程被标记为用作低水平算法0。然而，通过简单地将常数(例如，threshold_1ph_0)更改为另一相的常数(例如threshold_1ph_3，例如低水平算法3)，可将所述过程用于任何低水平算法。

在框1411中，所述过程比较回溯关的滤波回溯模式信号与第一阈值。如果回溯关的滤波回溯模式信号小于阈值，那么在框1413中将所有相的回溯模式设置为关。如果否，那么在框1415中对所启用第一相回溯的滤波回溯模式信号与第二阈值执行比较，且如果低于第二阈值，那么将第一相的回溯模式设置为启用。在一连串框1419…1423中对进一步滤波回溯模式信号进行类似比较，其中取决于哪个比较指示滤波信号值大于其对应阈值而增加被置于回溯模式的相数。

此后，所述过程返回。

尽管已关于各种实施例论述本发明，但是应认识到，本发明包括由本发明支持的新颖且非显而易见的权利要求。

Claims (6)

1.一种电压调节器，其包括：

电压调节器的至少一个相，每一相包括串联耦合在较高电压与较低电压之间的高压侧开关及低压侧开关，其中输出电感器具有耦合到所述高压侧开关与所述低压侧开关之间的节点的第一端及耦合到负载的第二端，其中旁路开关并联于所述输出电感器；

过电压比较器，其用于确定提供给负载的电压是否高于过电压阈值且基于所述确定的结果来提供过电压指标；

抗尖峰电路，其用于通过从提供给所述负载的所述电压高于所述过电压阈值的所述过电压指标移除瞬态指示来提供平滑过电压指标；及

控制器，其经配置以基于所述平滑过电压指标来操作每一相的所述高压侧开关、所述低压侧开关及所述旁路开关，

其中所述至少一个相包括并联耦合到所述负载的多个相，

其中所述控制器经配置以当所述过电压指标指示提供给所述负载的所述电压高于所述过电压阈值时断开所述多个相中的第一相的所述高压侧开关及所述低压侧开关且闭合所述旁路开关，且当所述平滑过电压指标指示提供给所述负载的所述电压高于所述过电压阈值时断开所述多个相中的至少一些其它相的所述高压侧开关及所述低压侧开关且闭合所述旁路开关，及

其中所述控制器进一步经配置以在所述过电压指标不再指示提供给所述负载的所述电压高于所述过电压阈值之后维持所述多个相中的所述至少一些其它相的所述高压侧开关及所述低压侧开关断开且所述旁路开关闭合达多次循环。

2.根据权利要求1所述的电压调节器，其中所述控制器经配置以当所述过电压指标指示提供给所述负载的所述电压不再高于所述过电压阈值时使所述多个相中的所述第一相的操作从旁路模式退出，且在所述平滑过电压指标不再指示提供给所述负载的所述电压高于所述过电压阈值之后使所述多个相中的所述至少一些其它相的操作从旁路模式退出达可编程循环次数。

3.根据权利要求1所述的电压调节器，其中所述抗尖峰电路包括按顺序布置的多个锁存器、按顺序布置的多个AND门及多路复用器，其中每一AND门接收所述多个锁存器中的对应一者的输出作为输入，且多路复用器接收所述多个AND门的输出作为输入。

4.一种可用于操作多相DC-DC开关电压调节器的方法，所述多相DC-DC开关电压调节器具有并联耦合到输出电容器及负载的多个并联相，每一相包含串联耦合的高压侧开关及低压侧开关，其中电感器具有耦合到所述高压侧开关与所述低压侧开关之间的节点的第一端及并联耦合到输出电容器及负载的第二端，且旁路开关耦合在所述电感器的所述第一端与所述电感器的所述第二端之间，所述电感器、所述输出电容器与所述负载之间的节点处的电压是所述多相DC-DC开关电压调节器的输出电压，所述方法包括：

确定所述输出电压超过过电压阈值达可编程循环次数，所述可编程循环次数是至少多次循环；

响应于确定所述输出电压超过所述过电压阈值达多次循环的所述可编程循环次数，闭合所述多个并联相中第一多个相中的每一相的所述旁路开关；

确定所述输出电压是否高于所述过电压阈值且基于所述确定的结果来提供过电压指标；

在所述过电压指标不再指示所述输出电压高于所述过电压阈值之后维持所述多个并联相中的不同于所述第一多个相的至少一些其它相的所述高压侧开关及所述低压侧开关断开且所述旁路开关闭合达多次循环。

5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：

确定所述输出电压超过所述过电压阈值达至少一次循环；

响应于确定所述输出电压超过所述过电压阈值达至少一次循环，闭合所述多个并联相中的至少一个相的所述旁路开关，所述至少一个相不是所述第一多个相中的相。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个相由一个相组成。

Images