CN111669035A - 多相功率处理电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多相功率处理电路及其控制方法，能够利用所述多相控制器的使能引脚、PWM引脚以及温度指示引脚这三类引脚中的至少两类引脚，使得多相控制器和各个功率处理电路之间进行数据交换，且数据交换的内容包括但不限于：功率处理电路的相位序号，过流保护点，过流保护模式，过温保护模式，电流采样增益，电流采样偏置，温度采样增益，温度采样偏置，驱动速度，等等。由此能够提高系统灵活性和安全性。

Description

多相功率处理电路及其控制方法
技术领域
本发明涉及功率处理电路技术领域，特别涉及一种多相功率处理电路及其控制方法。
背景技术
在大电流或大功率应用场合，供电电路一般采取多相并联技术来实现，请参考图1，整个供电电路主要由一个多相控制器加上N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N组成，其中N≥2，多相控制器通过N路PMW(脉冲宽度调制)信号PMW1～PMWN，分别向各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N发送PWM信号，相与相之间的PMW信号可以同相或者错开一定相位，图2中示出了PMW1～PMWN的相位依次错开的情况。
现有的供电电路存在以下缺陷：
1、功率处理电路Powerstage IC通常多采用DrMOS芯片，其一般为一颗单晶的或多颗晶片合封的芯片，即将MOS管桥臂和驱动IC集成在一起的芯片。该DrMOS芯片的配置管脚相对较少，一般无法调节其过流保护点、过流保护模式、电流增益、开关速度等参数，灵活性不高。
2、多相控制器的管脚有限，其跟各功率处理电路PowerstageIC之间的信号连接线总数很少，一般情况下，多相控制器为每个相位PowerstageIC提供的信号连接线包括：一根PWM线和与其他相位的Powerstage IC共享的TSENS(温度指示)线和EN(使能)线。这导致多相控制器很难监控到每个功率处理电路Powerstage IC的工作状态，例如每个相位的功率处理电路的工作是否触发保护以及在触发保护时具体触发了哪种保护模式等等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多相功率处理电路及其控制方法，能够在多相控制器芯片的管脚有限的情况下，实现对各相功率处理电路的参数的主动配置和主动读取。
为了实现上述目的，本发明提供一种多相功率处理电路，所述多相功率处理电路包括多相控制器，所述多项控制器包括PWM引脚、使能引脚和温度指示引脚三类引脚，且所述多相控制器包括多个所述PWM引脚；所述多相功率处理电路还包括多个功率处理电路，每一所述功率处理电路与所述多相控制器的一个PWM引脚对应地耦接，每一所述功率处理电路与所述多相控制器的使能引脚耦接，每一所述功率处理电路与所述多相控制器的温度值指示引脚耦接，其中，所述多相控制器利用所述三类引脚中的至少两类引脚和各个功率处理电路之间进行数据交换。
可选地，利用所述多相控制器将所述使能引脚的信号配置成用于表示工作模式的第一态和用于表示第一数据模式的第二态，还包括：
控制所述使能引脚的信号进入第二态，所述功率处理电路进入第一数据模式；
在所述第一配置模式下，将所述三类引脚中的一类配置成时钟总线，传送一时钟信号，将所述三类引脚中的另一类配置成数据总线，在所述多相控制器和各功率处理电路之间传送数据。
可选地，所述第一态为低电平或高电平，所述第二态为中间电平，且所述低电平的值低于所述高电平的值，所述中间电平的值不同于所述低电平或所述高电平的值。
可选地，利用所述多相控制器将所述温度指示引脚的信号配置成用于表示工作模式的第三态和用于表示第二数据模式的第四态，还包括：
控制所述温度指示引脚的信号进入第四态，所述功率处理电路进入第二数据模式；
在所述第二数据模式下，将所述三类引脚中的一类配置成时钟总线，传送一时钟信号，将所述三类引脚中的另一类配置成数据总线，在所述多相控制器和各功率处理电路之间传送数据。
可选地，所述第三态为低电平或高电平，所述第四态为中间电平，且所述低电平的值低于所述高电平的值，所述中间电平的值不同于所述低电平或所述高电平的值。
可选地，所述数据包括任一功率处理电路的相位序号、过流保护点、过流保护模式、过温保护模式、电流采样增益、电流采样偏置、温度采样增益、温度采样偏置和驱动速度中的至少一种。
可选地，所述多相控制器根据所述交换的数据对各功率处理电路进行参数配置。
可选地，所述多相控制器从各功率处理电路获取所述交换的数据。
可选地，所述表示第一数据模式的第二态为持续一预设时间的中间电平。
可选地，所述表示第二数据模式的第四态为持续一预设时间的中间电平。
基于同一发明构思，本发明还提供一种多相控制器的控制方法，被配置为以模拟方式和/或数字方式控制本发明所述的多相功率处理电路。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
能够利用所述多相控制器的使能引脚、PWM引脚以及温度指示引脚这三类引脚中的两类引脚，将选择的两类引脚配置成通用的时钟总线和数据总线，以此来和各相功率处理电路进行数据交换，且数据交换的内容包括但不限于：相位序号，过流保护点，过流保护模式，过温保护模式，电流采样增益，电流采样偏置，温度采样增益，温度采样偏置，驱动速度，等等。由此能够提高系统配置的灵活性和工作安全性。
附图说明
图1是现有的应用多相并联技术的供电电路的结构示意图。
图2是图1所示的供电电路中的PWM1～PWMN信号的波形示意图。
图3是本发明一实施例中多相控制器和各相功率处理电路的连接示意图。
图4是图3所示的电路连接结构下的一种信号波形示意图。
图5是图3所示的电路连接结构下的另一种信号波形示意图。
图6是本发明另一实施例中多相控制器和各相功率处理电路的连接示意图。
图7是图6所示的电路连接结构下的一种信号波形示意图。
图8是本发明另一实施例中多相控制器和各相功率处理电路的连接示意图。
图9是图8所示的电路连接结构下的一种信号波形示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的技术方案作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。本文中“和/或”的含义是二选一或者两者兼具。
作为一种示例，请参考图3，多相控制器U0具有PWM引脚、使能引脚EN和温度指示引脚TSENS三类引脚(未图示)，多相控制器U0具有N个PWM引脚PWM1～PWMN、一个使能引脚EN和一个温度指示引脚TSENS，N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N的PWM引脚通过相应的信号线一一对应地连接到多相控制器U0的PWM引脚PWM1～PWMN，即功率处理电路Powerstage IC1连接多相控制器U0的引脚PWM1，功率处理电路Powerstage IC2连接多相控制器U0的引脚PWM2，……功率处理电路Powerstage ICN连接多相控制器U0的引脚PWMN，同时N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N共同连接到使能引脚EN上，其中PWM引脚的数量N不小于2。此外，功率处理电路Powerstage IC1串联一电感L1，功率处理电路Powerstage IC2还串联一电感L2，依次类推，Powerstage IC N串联一电感LN，且N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N所串联的电感L1～LN的另一端并接到同一输出电容C的一端上，输出电容C的另一端接地。其中电感L1～LN和输出电容C均可以是分立的电感元件和电容器，也可以是集成电路的等效电路元件。本示例中实现多相控制器U0和N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N之间数据交换的具体过程包括:
S1.1.1，利用所述多相控制器U0将所述使能引脚EN的信号配置成用于表示工作模式的第一态或用于表示第一数据模式的第二态，其中第一态例如是低电平或者高电平，第二态例如是中间电平，低电平的值低于所述高电平的值，所述中间电平的值不同于所述低电平和所述高电平。具体的，参考图4或图5，当所述多相控制器U0将所述使能引脚EN的信号配置成中间电平，则所述N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N接收到进入第一数据模式的信号。在另一实施例中，所述多相控制器U0将所述使能引脚EN的信号配置成中间电平并维持一段预设的时间，则所述N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N接收到进入第一数据模式的信号，这样可以避免信号受到干扰而产生误操作。
S1.1.2，所述N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N进入第一数据模式，在具体实施时，可以采用以下两种方式来配置第一数据模式：
第一种方式，请参考图4，设置所述使能引脚EN为时钟总线，传送由数字逻辑“0”和“1”组成的时钟信号CLK，将各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N所连接的PWM引脚PWM1～PWMN配置成数据总线DATA，进而多相控制器U0和各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N进行数据交换。具体而言，所述使能引脚EN的高电平对应数字逻辑“1”，中间电平对应数字逻辑“0”；
第二种方式，请参考图5，设置所述使能引脚EN为时钟总线，传送由数字逻辑“0”和“1”组成的时钟信号CLK，将各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N所连接的PWM引脚PWM1～PWMN配置成数据总线DATA，进而多相控制器U0和各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N进行数据交换。具体而言，所述使能引脚EN的高电平对应数字逻辑“1”，低电平对应数字逻辑“0”。
上述示例中，PWM1～PWMN引脚及其所连接的信号线作为数据总线使用，对应的功率处理电路接收到数据总线上的数字信号后，经过内部DAC(数模转换)电路(未示出)转化为模拟信号，控制其工作状态；或数字总线上的数字信号经过DAC电路处理，再传送给对应的功率处理电路。反之，多相控制器从任一功率处理电路读取数据时，也有类似的两种方式。由此可根据客户和具体应用的需要来配置各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N的工作模式、检测各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N的工作状态。其中，交换的数据包括但不限于各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N的相位序号、过流保护点、过流保护模式、过温保护模式、电流采样增益、电流采样偏置、温度采样增益、温度采样偏置和驱动速度中的至少一种。
本示例的多相功率处理电路，能通过配置使能引脚EN来触发第一数据模式，且能进一步采用使能引脚EN做时钟总线，采用PWM1-PWMN引脚作为数据总线，因此可以与各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N进行数据交换，例如不同的相位序号(地址)，灵活性较高。
作为另一示例，请参考图6，多相控制器U0具有PWM引脚、使能引脚EN(未图示)和温度指示引脚TSENS三类引脚，多相控制器U0具有N个PWM引脚PWM1～PWMN、一个使能引脚EN和一个温度指示引脚TSENS，N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N的PWM引脚通过相应的信号线一一对应地连接到多相控制器U0的PWM引脚PWM1～PWMN，同时N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N共同连接到温度指示引脚TSENS上，其中PWM引脚的数量N不小于2。此外，功率处理电路Powerstage IC1串联一电感L1，功率处理电路Powerstage IC2还串联一电感L2，依次类推，Powerstage IC N串联一电感LN，且N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N所串联的电感L1～LN的另一端并接到同一输出电容C的一端上，输出电容C的另一端接地。其中电感L1～LN和输出电容C均可以是分立的电感线圈和电容器，也可以是集成电路的等效电路元件。本示例中实现多相控制器U0和N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N之间数据交换的具体过程包括:
S1.2.1，利用所述多相控制器U0将所述温度指示引脚TSENS的信号配置成用于表示工作模式的第三态和用于表示第二数据模式的第四态。其中第三态例如是低电平或者高电平，第四态例如是中间电平，低电平的值低于所述高电平的值，所述中间电平的值不同于所述低电平和所述高电平。
具体的，参考图7，当所述多相控制器U0将所述温度指示引脚TSENS的信号配置成中间电平，则所述N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N接收到进入第二数据模式的信号。在另一实施例中，所述多相控制器U0将所述温度指示引脚TSENS的信号配置成中间电平并维持一段预设的时间，则所述N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N接收到进入第二数据模式的信号，这样可以避免信号受到干扰而产生误操作。
S1.2.2，所述N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N进入第二数据模式，在具体实施例时，可以采用如图4～图5和S1.1.2中的类似的两种方式来配置第二数据模式，设置所述温度指示引脚TSENS为时钟总线，将各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N所连接的PWM引脚PWM1～PWMN配置成数据总线DATA，进而多相控制器U0和各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N进行数据交换。对应的功率处理电路接收到数据总线上的数字信号后，经过内部DAC电路(未示出)转化为模拟信号，控制其工作状态；或数字总线上的数字信号经过DAC电路处理，再传送给功率处理电路。反之，多相控制器从功率处理电路读取数据时，也有类似的两种方式。在此不再赘述。
本示例的多相功率处理电路，能通过配置温度指示引脚TSENS来触发第二数据模式，且能够进一步采用温度指示引脚TSENS做时钟总线，采用PWM1-PWMN引脚作为数据总线，因此可以与各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N进行数据交换，例如不同的相位序号(地址)，灵活性较高。
作为又一示例，请参考图8，利用所述多相控制器U0将使能引脚EN配置成用于表示工作模式的第一态或用于表示第一数据模式的第二态。具体如何设置使能引脚EN的第一态和第二态可以参考上文的步骤S1.1.1中的内容记载，在此不再赘述。
在本示例中，所述N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N接收到进入第一数据模式的信号并进入第一数据模式，设置所述使能引脚EN为时钟总线CLK，温度指示引脚TSENS配置成数据总线DATA，进而多相控制器U0与各相功率处理电路PowerstageIC1～Powerstage IC N进行数据交换，如图9所示。类似的，将温度指示引脚TSENS配置成时钟总线CLK，将使能引脚EN配置成数据总线DATA，也可实现同样的功能。其中，与各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N进行交换的数据包括但不限于相位序号、过流保护点、过流保护模式、过温保护模式、电流采样增益、电流采样偏置、温度采样增益、温度采样偏置和驱动速度中的至少一种。
作为又一示例，利用所述多相控制器U0将温度指示引脚TSENS配置成用于表示工作模式的第三态或用于表示第二数据模式的第四态。具体如何设置温度指示引脚TSENS的第三态和第四态可以参考上文的步骤S1.1.1中的内容记载，在此不再赘述。
在本示例中，所述N相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N接收到进入第一数据模式的信号并进入第一数据模式，设置所述使能引脚EN为时钟总线CLK，温度指示引脚TSENS配置成数据总线DATA，进而多相控制器U0与各相功率处理电路PowerstageIC1～Powerstage IC N进行数据交换，如图9所示。类似的，将温度指示引脚TSENS配置成时钟总线CLK，将使能引脚EN配置成数据总线DATA，也可实现同样的功能。
上述两示例的多相功率处理电路的控制方法，能通过使能引脚EN和/或温度指示引脚TSENS来触发数据模式，且能进一步采用使能引脚EN和温度指示引脚TSENS中的一个做为时钟总线，另一个做为数据总线，进而能够为各相功率处理电路Powerstage IC1～Powerstage IC N进行灵活、快速的配置，以及数据采集
基于同一发明构思，本发明一实施例还提供一种多相功率处理电路的控制方法，被配置为实现上述各示例中所述的多相功率处理电路内的数据交换。
综上所述，本发明的技术方案，能够利用所述多相控制器的使能引脚、PWM引脚以及温度指示引脚这三类引脚中的至少两类引脚，使得多相控制器和各个功率处理电路之间进行数据交换，且数据交换的内容包括但不限于：功率处理电路的相位序号，过流保护点，过流保护模式，过温保护模式，电流采样增益，电流采样偏置，温度采样增益，温度采样偏置，驱动速度，等等。由此能够提高系统灵活性和安全性。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (11)

1.一种多相功率处理电路，其特征在于，包括：
多相控制器，所述多项控制器包括PWM引脚、使能引脚和温度指示引脚三类引脚，且所述多相控制器包括多个所述PWM引脚；
多个功率处理电路，每一所述功率处理电路与所述多相控制器的一个PWM引脚对应地耦接，每一所述功率处理电路与所述多相控制器的使能引脚耦接，每一所述功率处理电路与所述多相控制器的温度值指示引脚耦接，其中，所述多相控制器利用所述三类引脚中的至少两类引脚，和各个功率处理电路之间进行数据交换。
2.如权利要求1所述的多相功率处理电路，其特征在于，利用所述多相控制器将所述使能引脚的信号配置成用于表示工作模式的第一态或用于表示第一数据模式的第二态，还包括：
控制所述使能引脚的信号进入第二态，所述功率处理电路进入第一数据模式；
在所述第一数据模式下，将所述三类引脚中的一类配置成时钟总线，传送一时钟信号，将所述三类引脚中的另一类配置成数据总线，在所述多相控制器和各功率处理电路之间交换数据。
3.如权利要求2所述的多相功率处理电路，其特征在于，所述第一态为低电平或高电平，所述第二态为中间电平，且所述低电平的值低于所述高电平的值，所述中间电平的值不同于所述低电平或所述高电平的值。
4.如权利要求1所述的多相功率处理电路，其特征在于，利用所述多相控制器将所述温度指示引脚的信号配置成用于表示工作模式的第三态或用于表示第二数据模式的第四态，还包括：
控制所述温度指示引脚的信号进入第四态，所述功率处理电路进入第二数据模式；
在所述第二数据模式下，将所述三类引脚中的一类配置成时钟总线，传送一时钟信号，将所述三类引脚中的另一类配置成数据总线，在所述多相控制器和各功率处理电路之间交换数据。
5.如权利要求4所述的多相功率处理电路，其特征在于，所述第三态为低电平或高电平，所述第四态为中间电平，且所述低电平的值低于所述高电平的值，所述中间电平的值不同于所述低电平或所述高电平的值。
6.如权利要求1所述的多相功率处理电路，其特征在于，所述数据包括任一功率处理电路的相位序号、过流保护点、过流保护模式、过温保护模式、电流采样增益、电流采样偏置、温度采样增益、温度采样偏置和驱动速度中的至少一种。
7.如权利要求6所述的多相功率处理电路，其特征在于，所述多相控制器根据所述交换的数据对各功率处理电路进行参数配置。
8.如权利要求6所述的多相功率处理电路，其特征在于，所述多相控制器从各功率处理电路获取所述交换的数据。
9.如权利要求2所述的多相功率处理电路，其特征在于，所述表示第一数据模式的第二态为持续一预设时间的中间电平。
10.如权利要求4所述的多相功率处理电路，其特征在于，所述表示第二数据模式的第四态为持续一预设时间的中间电平。
11.一种多相功率处理电路的控制方法，其特征在于，用于权利要求1～10中任一项所述的多相功率处理电路。
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