TW201435535A - 多相位電流停駐切換式穩壓器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供用於在一負載上調節電壓的系統及方法。一目標電流已經獲得並且將該目標電流提供給一負載所需的一些穩壓器相位，已經根據該穩壓器相位的效率特性計算出來。該等穩壓器相位設置成提供該目標電流給該負載。一多相位電力轉換裝置包含至少兩個穩壓器相位以及一個多相位控制單元。該多相位控制單元設置成獲取該目標電流、根據該穩壓器相位的效率特性，計算將該目標電流提供給該負載所需要的該穩壓器相位數，以及設置該穩壓器相位將該目標電流提供給該負載。

Description

多相位電流停駐切換式穩壓器
本發明係關於穩壓器電路，尤其係關於多相位穩壓器電路。
例如運用在高效能數位系統內的微處理器以及圖形處理器這類傳統裝置可隨著處理工作負載，而有不同的電流需求。例如：一邏輯區塊在停滯之後重新啟動時，或一新要求起始一大型計算，例如產生新影像時，電流需求會急遽增加。相反地，一邏輯區塊變成閒置時，電流需求會急遽下降。當電流需求提高並且無法獲得足夠電源時，則提供給該裝置的供應電壓會掉落低於一關鍵電壓位準，可能導致該裝置無法正常運作。當電流需求降低並且提供給該裝置的供應電壓高於一關鍵電壓位準，則該裝置內的電路無法正常運作並且甚至遭摧毀。
一傳統多相位切換式穩壓器為介於一電源供應與一裝置之間的電力轉換裝置，提供電流給該裝置並且回應電流需求變化，以維持供應電壓位準。不過，傳統多相位切換式穩壓器依賴大型電感器來轉換電壓，並且該大型電感器限制傳統多相位切換式穩壓器迅速回應電流需求劇烈變化(即是瞬態電流)之能力。傳統多相位切換式穩壓器的典型30A相位可使用0.5μH電感器進行電壓轉換。該電流回應受限於di/dt=V/L，這用於V=11V(將12V輸入降低至1V供應電壓位準)並且L=0.5μH給予22Aμs。將提供給一裝置的電流增加10A需要至少500ns。此外，脈衝寬度調變切換操作的同步會將該傳統多相位切換式穩壓器的電流反應時間增加幾微秒。該裝置的時脈週期小於該電流反應時間時，則該裝置無法正常運作。500MHz時脈的週期為2ns，如此在500ns電流反應時間期間，可發生數百個時脈週期。
因此，對於改善先前技術所伴隨電壓位準穩壓及/或其他議題有所需求。
本發明提供用於在一負載上調節電壓的系統及方法。一目標電流已經獲得並且將該目標電流提供給一負載所需的一些穩壓器相位，已經根據該穩壓器相位的效率特性計算出來。該等穩壓器相位設置成提供該目標電流給該負載。一多相位電力轉換裝置包含至少兩個穩壓器相位以及一個多相位控制單元。該多相位控制單元設置成獲取該目標電流、根據該穩壓器相位的效率特性，計算將該目標電流提供給該負載所需要的該穩壓器相位數，以及設置該穩壓器相位將該目標電流提供給該負載。
100‧‧‧電力轉換系統
120‧‧‧電力轉換裝置
108‧‧‧電源
110‧‧‧負載
105‧‧‧控制器
165‧‧‧控制器
170‧‧‧負載
160‧‧‧電力轉換系統
180‧‧‧電力轉換裝置
125‧‧‧多相位控制單元
150‧‧‧多相位切換式穩壓器
130‧‧‧流程圖
200‧‧‧圖表
220‧‧‧圖表
240‧‧‧圖表
260‧‧‧圖表
300‧‧‧電力轉換系統
302‧‧‧電流停駐切換式穩壓器
305‧‧‧上游控制器
310‧‧‧下游控制器
330‧‧‧流程圖
410‧‧‧比較器
412‧‧‧比較器
405‧‧‧電流控制單元
420‧‧‧工作係數測量單元
415‧‧‧觸發器
425‧‧‧震盪器
422‧‧‧電流測量單元
500‧‧‧系統
580‧‧‧電路
570‧‧‧封裝
575‧‧‧晶粒
600‧‧‧示範系統
601‧‧‧中央處理器
602‧‧‧通訊匯流排
604‧‧‧主記憶體
606‧‧‧圖形處理器
608‧‧‧顯示器
612‧‧‧輸入裝置
610‧‧‧次要儲存裝置
第一A圖根據一個具體實施例，例示包含一電力轉換裝置實施當成具有單一電感器的一電流停駐切換式穩壓器之一電力轉換系統；第一B圖根據一個具體實施例，例示具有一分離式電感器的電流停駐切換式穩壓器；第一C圖根據一個具體實施例，例示包含多個電力轉換裝置的多相位切換式穩壓器；第一D圖根據一個具體實施例，例示用於設置一多相位切換式穩壓器的方法流程圖；第二A圖根據一個具體實施例，例示一切換式穩壓器的單一相位關於相位電流的效率圖；第二B圖根據一個具體實施例，例示根據每一相位電流應該啟用的啟動相位最佳數量之圖表；第二C圖根據一個具體實施例，例示最佳啟動相位數量對上總電流之圖表；第二D圖根據一個具體實施例，例示啟動相位關於總電流之效率圖；第三A圖根據一個具體實施例，例示一電流停駐切換式穩壓器；第三B圖根據一個具體實施例，例示控制提供給第三A圖內所示該電流停駐切換式穩壓器負載的電流部分之波形； 第三C圖根據一個具體實施例，例示用於設置一多相位切換式穩壓器之內該等下游控制器的不同電壓範圍；第三D圖根據一個具體實施例，例示用於使用一多相位切換式穩壓器調節提供給一負載的該電壓位準之另一個方法流程圖；第四A圖根據一個具體實施例，例示第三A圖內所示該電流停駐切換式穩壓器的一上游控制器；第四B圖根據一個具體實施例，例示第三A圖內所示該電流停駐切換式穩壓器的另一上游控制器；第五圖根據一個具體實施例，例示一系統內該電流停駐切換式穩壓器之圖式；以及第六圖說明其中可實施許多先前具體實施例的許多架構和/或功能性之示範系統。
一電力轉換裝置提供所要的輸出電壓位準至一負載，例如一裝置。該電力轉換裝置將接收自電源(例如電池或主電源供應器)的電力轉換成提供給該負載之一供應電壓位準。一電感器用來將額外電流傳遞給該負載，並且使用切換機構調變流過該電感器的平均電流，來調節該輸出電壓位準。一電容器耦合在該負載與接地之間，用來儲存任何過多的電流(提供通過該電感器的電流與傳遞給該負載的電流間之差異)。
第一A圖根據一個具體實施例，例示包含一電力轉換裝置120實施當成具有單一電感器L1的一電流停駐切換式穩壓器之一電力轉換系統100。電力轉換裝置120可為多相位切換式穩壓器的一個相位，如第一C圖內所示。電力轉換裝置120設置成利用轉換接收自電源108的電力，在負載110上提供一所要的輸出電壓位準(VL)。電力轉換裝置120包含一電流控制機構以及一電壓控制機構。該電流控制機構耦合至電源108和控制器105，並且可操作來控制流過電感器L1的電流IL1之平均，並且確定提供最小電流通過一多相位切換式穩壓器的多個相位。例如所例示，該電流控制機構可包含一或多個第一切換機構M1以及一或多個第二切換機構M2。該等切換機構M1和M2每一都可包含例如N型功率MOSFET(金屬氧化物 半導體場效電晶體)及/或其他切換機構。雖然為了容易了解而例示單一切換機構M1和M2，不過吾人將了解，複數個切換機構M1和M2可並聯來提高電流容量，降低導通損失等等。
控制器105設置成供應一或多個控制信號給該等切換機構M1和M2，例如：控制器105可設置成產生脈衝寬度調變(PWM，pulse width modulation)信號或脈衝頻率調變(PFM，pulse frequency modulation)信號、脈衝寬度調變與脈衝頻率調變的組合及/或不同控制信號，以根據一工作係數選擇性啟動該等切換機構M1和M2。不管該特定組態，控制器105設置成提供控制信號，如此不會同時啟用(即是開啟)該等切換機構M1和M2。換言之，一次只啟動一個切換機構M1和M2。同時啟動切換機構M1和M2會在電源108的供應與接地之間提供一直接路徑，如此可能損壞電力轉換裝置120及/或負載110，並且/或導致非所要的高用電量。
相較於傳統電力轉換裝置，電力轉換裝置120包含該電壓控制機構加上該電流控制機構。該電壓控制機構耦合在該電流控制機構(在電感器L1的下游端)與負載110之間，並且可操作來控制該VL。該電流控制機構設置成產生電流IL1，其「停駐」在該電感器L1之內。該電壓控制機構可操作來控制傳遞給電容器C1的該電感器電流IL1之量。如此，該電壓控制機構包含一或多個切換機構M3以及一或多個切換機構M4。該等切換機構M3和M4每一都可包含例如N型平面MOSFET(金屬氧化物半導體場效電晶體)及/或其他切換機構。雖然為了容易了解而例示單一切換機構M3和M4，不過吾人將了解，複數個切換機構M3和M4可並聯來提高電流容量，降低導通損失等等。
一傳統電力轉換裝置並不包含該等切換機構M3和M4，如此電感器L1應直接耦合至電容器C1和負載110。流過電感器L1並且未由負載110消耗掉的任何過多電流都累積在電容器C1上，並且負載110所消耗超出電感器L1所提供電流的任何電流都源自於電容器C1。電感器L1抵抗電流變化，藉此避免負載110的電流需求增加時，電感器L1內儲存的能量一次全部釋放至負載110。電感器的這項特性，搭配電容器C1的儲存容量，可讓VL在穩態操作期間足夠穩定(即是負載110的電流需求相對恆等 時)。然而，除其他因素以外，根據電感器L1的大小、電容器C1的大小以及/或控制器105的切換頻率，在VL內會有些「突波」。一般來說，隨著電感器L1的大小增加，穩態操作期間(即是負載110上的大約恆等電流需求)的輸出突波等比例減少。因此，電感器L1的大小可調整成足夠大，以便提供不會變動超出負載110所要供應電壓範圍之外。不過，如先前所解釋，一傳統電力轉換裝置通常無法足夠迅速反應負載110對於電流需求的變化。降低VL上突波所需較大的L1感應係數會增加反應時間，在負載110的電流需求改變時產生將大偏壓。包含在該電力轉換裝置120內的該電壓控制機構可有更快的反應時間，來改變負載110的電流需求，不用縮小電感器L1的大小，而可能導致VL上該電壓突波增加。
相較於該等切換機構M1和M2，通過該等切換機構M3和M4的電壓大體上小於通過該電感器L1的壓降。例如：該電感器L1下游上供應的電壓大體上等於負載110上的輸出電壓。相較於該等切換機構M1和M2，因為該等切換機構M3和M4切換較低電壓，所以該等切換機構M3和M4可由較低電壓裝置建構，例如「平面」金屬氧化物半導體電晶體。相較於較高電壓裝置，例如功率金屬氧化物半導體場效電晶體，較低電壓裝置通常可用較高頻率切換。因此，相較於該等切換機構M1和M2，可降低該等切換機構M3和M4切換時的功率耗損。因此切換機構M3和M4可用大體上比切換機構M1和M2還要高的頻率切換。
切換機構M3和M4可併入積體電路內，相較於使用分散組件，藉此潛在減少佔用的空間及/或降低成本。例如：該等切換機構M3和M4可實現在與負載110相同的積體電路上、可與負載110一起整合在相同封裝的個別晶粒上或可整合在個別封裝上。該等切換機構M3和M4可在典型積體電路製程中實現為標準電壓「核心」電晶體，或者該等切換機構M3和M4可在典型積體電路製程中實現為較高電壓厚氧化物輸入輸出電晶體。在較佳具體實施例內，該切換機構M4為一P型平面金屬氧化物半導體電晶體，並且該切換機構M3為一N型平面金屬氧化物半導體電晶體。不過任一位精通技術人士將了解，在不背離本發明領域之下，兩種金屬氧化物半導體電晶體都可用於具備適當閘道驅動電路的兩種切換機構。
控制器105可另設置成供應一或多個控制信號給該電壓控制機構，例如：控制器105可設置成提供控制信號給該等切換機構M3和M4。隨著該等控制信號提供給該等切換機構M1和M2，提供給該等切換機構M3和M4的該等控制信號可運用脈衝寬度調變、脈衝頻率調變、Bang-Bang控制及/或任何其他合適的控制標準，以便選擇性啟動該切換機構M3或該切換機構M4。在某些具體實施例內，耦合至該等切換機構M3和M4的該等控制信號可至少部分與耦合至該等切換機構M1和M2的該等控制信號同步。在另一個具體實施例內，耦合至該等切換機構M3和M4的該等控制信號可與耦合至該等切換機構M1和M2的該等控制信號不同步。進一步，可用和耦合至該等切換機構M1和M2的該等控制信號不同之頻率，提供耦合至該等切換機構M3和M4的該等控制信號。
不管耦合至該等切換機構M3和M4的該等控制信號之特定組態，控制器105可設置成選擇性啟用該切換機構M3並且停用該切換機構M4，停止電流IL1流向負載110。尤其是，利用啟用該切換機構M3並且停用該切換機構M4，流過電感器L1的瞬間感應電流IL1透過該切換機構M3引導至接地，而非傳遞至電容器C1。相反地，利用啟用該切換機構M4並且停用該切換機構M3，大體上流過電感器L1的所有瞬間感應電流IL1(較低的電晶體傳導損失、電感器繞組阻抗等等)都提供給電容器C1。
控制器105可使用脈衝寬度調變或脈衝頻率調變切換該電壓控制機構，或可使用一Bang-Bang技術。在這兩種情況下，該工作係數(DF，duty factor)決定平均供應給該電容器C1的該部分感應電流IL1。該工作係數的範圍從0-100%，其中0%對應至該切換機構M4已經停用(即是關閉)並且該切換機構M3已經啟用的狀態，而100%對應至該切換機構M4已經啟用並且該切換機構M3已經停用的狀態。改變該工作係數就會改變該電容器C1的充電/放電時機-較高工作係數增加流向該電容器C1和負載110的電流。
該電容器C1將透過該切換機構M4提供的該方波供應電流平順化，以產生提供給負載110的ILoad。該ILoad根據該工作係數以及該感應電流IL1提供給負載110，如下所示：ILoad=DF x IL1。使用該等切換機構 M1和M2時，提供控制信號給該等切換機構M3和M4，如此不會同時啟用該等切換機構M3和M4，以避免在負載110與接地之間提供直接路徑(即是短路通過該電容器C1)。
在穩態操作期間，該切換機構M3已經停用並且該切換機構M4已經啟用，如此大體上將所有感應電流IL1都提供給負載110當成ILoad。該等切換機構M1和M2選擇性啟用(「已切換」)，以便控制感應電流IL1，藉此控制VL。在此方式中，若提供給負載110(VL)的電壓恆等，則透過該切換機構M4提供的該電流大體上等於感應電流IL1。
總結來說，該電流控制機構設置成產生電流IL1，其「停駐」在該電感器L1之內並且由該電壓控制機構計量輸出至負載110。因為供應至該等切換機構M3和M4的該電壓位準並不高(即是負載110的該供應電壓)，該等切換機構M3和M4可實施成為快速、低價的平面電晶體，並且可以非常高的頻率來操作(例如300MHz)，對於負載110上瞬間電流產生非常快速的反應。負載110上的電流需求改變時(即是非穩態操作)，該電壓控制機構的該等切換機構M3和M4可受控制，利用增加或減少計量輸出至負載110的電流IL1量，快速回應電流需求的改變。一般而言，由於使用不同種類的切換機構，所以該電流控制機構的該切換頻率要比該電壓控制機構的該切換頻率慢。
電力轉換裝置120內一集總元件CP代表電感器L1下游側上的寄生靜電容量。每次該等切換機構M3和M4切換後，該寄生靜電容量CP會充電至該負載電壓VL(切換機構M4已經啟用時)，然後放電至接地(該切換機構M3已經啟用時)。如此，該等切換機構M3和M4的每一切換循環時，的能量EP會因為該寄生靜電容量CP充電與放電而消耗殆盡。
在電力轉換裝置120的典型具體實施例中，電感器L1為一表面固定0.5uH 30A電感器、該等切換機構M3和M4位於該封裝上並且該電容器C1為晶片上與封裝上旁通靜電容量。電容器CP包含電感器L1與該等切換機構M3和M4之間的穿孔、機板線路以及封裝線路之靜電容量。在典型應用當中，該靜電容量CP總共最多500pF。若CP=500pF並且 VL=1V，則EP為500pJ。在300MHz的切換頻率上，充電與放電CP會消耗150mW。電力轉換裝置120的該電流控制機構與該電壓控制機構依照穩壓器的複數個相位之一者設置時，EP針對累加寄生靜電容量所消耗的總能量，由相位數縮放。
此切換功率隨著該等切換機構M3和M4的該切換頻率(f s )提高而增加。吾人應該想要以高頻率切換該切換機構M3和M4，將以下所賦予的C1所需大小降至最低：
其中DF為該切換機構M4的工作係數，並且V R 為VL的突波電壓。
例如具有30A的相位電流、300MHz的頻率以及20mV的突波電壓時，則所需靜電容量C1為每相位5uF。C1通常分散通過該封裝上許多較小電容器，賦予低串聯電感並且提供一平阻抗作為該切換頻率的函數。提高該切換頻率會降低C1的所需大小，但是要付出提高切換功率EP的代價。
例如電力轉換裝置120這類電流停駐切換式穩壓器的一項優點為C1是所需的唯一濾波靜電容量。相較之下，不含該等切換機構M3和M4的傳統電力轉換裝置依賴大型(數百μF)濾波靜電容量，來濾除該低頻(通常為300kHz)突波。
第一A圖內所示電源108、控制器105、該等切換裝置M1和M2以及電感器L1的組態通常稱為「降壓」轉換器。雖然電力轉換裝置120描述於此降壓轉換器的上下文之間，不過精通技術人士將了解，所描述用來調節提供給一負載110的電壓之該技術可套用至其他「切換模式」電力轉換電路，包含但不受限於一轉送轉換器、半橋接轉換器、全橋接轉換器、回掃轉換器及/或這些的變體。
第一B圖根據一個具體實施例，例示包含一電力轉換裝置180實施當成具有一分離式電感器的一電流停駐切換式穩壓器之一電力轉換系統160。相較於第一A圖內所示的電力轉換裝置120，電力轉換裝置 180包含一第一電感器L11，其與一第二電感器L2串聯形成一分離式電感器。分離該電感器可降低第一電感器L11下游側上寄生靜電容量CPA造成的損失。
電力轉換裝置180可為多相位切換式穩壓器的一個相位。電力轉換裝置180設置成利用轉換接收自電源108的電力，在負載170上提供一所要的輸出電壓位準(VL)。電力轉換裝置180包含一電流控制機構以及一電壓控制機構。該電流控制機構耦合至電源108，並且控制器165可設置成用和控制器105相同的方式產生控制信號，並且可操作來控制流過電感器L11的電流IL11以及流過電感器L2的電流IL2之平均。例如例示，該等切換機構M11和M12經過設置，並且可分別用和前述切換機構M1和M2相同的方式來操作。類似地，該等切換機構M13和M14經過設置，並且可分別用和前述切換機構M3和M4相同的方式來操作。該電容器C11執行與電容器C1大體上相同的功能。
使用兩種不同的電感器L11和L2形成一分離式電感器來降低切換能量，如此該寄生靜電容量的降壓落在該電感器L11與L2之間，顯示為第一寄生靜電容量CPA。在一個具體實施例內，L11為印刷電路板上一0.5μH 30A第一電感器(例如一分散式組件)，並且該第二電感器L2為包圍負載170的該封裝內之1nH電感器。該第一寄生靜電容量CPA包含該第一電感器L11與該第二電感器L2之間的穿孔、機板線路以及封裝線路之靜電容量。該第一寄生靜電容量CPA大約是490pF。該第二寄生靜電容量CPB主要由該等切換機構M13和M14的汲極靜電容量構成，並且大約是10pF。若CPB=10pF並且VL=1V，則EP為10pJ並且在500MHz的切換頻率上，充電與放電CPB會消耗5mW。
500MHz的切換頻率允許使用0.5μF電容器(在某些具體實施例內實施成較小電容器的分散式陣列)，用於該電容器C11。利用將鐵珠整合至攜帶電流IL2的線路或焊墊四周，或利用在距離該接地迴路適當距離之處簡單佈置一線路(讓該第二電感器L2成為一平面空氣核心電感器)，如此就可形成第二電感器L2的1nH電感係數。由L2以及該第一寄生靜電容量CPA形成的諧振電路之共振頻率為fr=230MHz。如此，當該等切換機構 M13和M14的切換頻率比fr還要高時，該第一寄生靜電容量CPA的靜電容量可與該切換節點VL有效分隔。因為該第一寄生靜電容量CPA位於該第一電感器L11與該第二電感器L2之間，因此CPA受隔離並且無損失。任何過多電流都會儲存在該第一電感器L11與該第二電感器L2所形成的該分離式電感器內。
第一C圖根據一個具體實施例，例示包含多相位控制單元125和電力轉換裝置120的多相位切換式穩壓器150。第一B圖內顯示的電力轉換裝置180可取代第一C圖內顯示的一或多個電力轉換裝置120。每一電力轉換裝置120都是一八相位切換式穩壓器的一個相位。在一個具體實施例內，每一電力轉換裝置120都設置成利用轉換接收自電源108的電力，在負載110上提供一所要的輸出電壓位準(VL)給該等八相位當中一個相位。顯示成多相位控制單元125的單一控制器可用來控制每一電力轉換裝置120。多相位控制單元125設置成從每一電力轉換裝置120之內專屬控制器105接收資訊，並且將每一控制器105設置成產生提供給負載110的總電流。
不同電力轉換裝置120可共用單一濾波電容器C1，或濾波電容器的並聯組合，而不是在每一電力轉換裝置120內包含一濾波電容器C1。此外，一或多個電力轉換裝置120可用具有分離式電感器的一電流停駐切換式穩壓器或傳統電力轉換裝置取代。
在任何時間點上，多相位控制單元125具有遞送給負載110所需的一目標上游電流ITU。多相位切換式穩壓器150的差異相位(即是電力轉換裝置120)設置成產生大約ITU的總電流。每一相位內一或多個該等電流控制機構設置成產生至少一部分該電流ITU，如此已啟用相位(IU)的組合耗電量大約是該電流ITU。
例如：當ITU=100安培，並且每一相位都可設置成產生IL1=30安培，則四個不同相位都已啟動。尤其是，電力轉換裝置120(0)、120(1)和120(2)之內的該等電流控制機構每一者都設置成產生IL1=30安培，並且電力轉換裝置120(0)、120(1)和120(2)之內的切換機構M4設置成提供該30安培給負載110。三個相位總共提供100安培當中的90安培。第四相位， 電力轉換裝置120(3)設置成產生剩餘的10安培。電力轉換裝置120(3)可設置成產生IL1=30安培，並且電壓控制機構可設置成利用交替啟用與停用該等切換機構M3和M4，提供IL1的30安培當中之10安培當成ILoad。多相位控制單元125可關閉剩餘的電力轉換裝置120(4)至120(7)。
將該等電壓控制機構相位當中的三個設置成「啟動」(即是啟用該切換機構M4並且停用該切換機構M3)，改善因為切換減少造成多相位切換式穩壓器150效率之損失。該已啟動相位當中只有一個電壓控制機構設置成切換來提供該剩餘電流。電力轉換裝置120的電流產生效率根據所產生不同的電流IP量而變，因此為了有效傳遞該目標電流ITU，已經啟動的相位數取決於該等相位的效率特性。在先前的範例中，相較於產生小於或大於30安培的較低效率，該等相位在IL1=30安培時可用95%的峰值效率操作。
該等相位內二或多個該等電流控制機構可交錯啟動，讓IU在上游切換循環期間(即是該等切換機構M1和M2交替啟用與停用期間的循環)的所有時間點上都高於ITU。多相位控制單元125設置成使用電流模式控制，將該等已啟動相位設置成每一都傳遞IPmax的峰值電流，其中
該每一相位電流IP都為總目標電流ITU的1/N。為了計算超過一個已啟用相位循環的該峰值電流，IP乘上1+R/N，其中R為一個相位的突波電流(單位安培)。多相位已經啟動來產生IU時，因為該等相位以交替方式產生電流IP，所以該有效突波降低N倍。換言之，利用將每一啟用相位產生的該電流IP交錯，產生組合電流IU。
第一D圖根據一個具體實施例，例示用於設置一多相位切換式穩壓器150的方法流程圖130。在步驟135上，多相位切換式穩壓器150接收一目標電流ITU。在步驟140上，多相位切換穩壓器150計算將該目標電流提供給負載110所需的相位數。在一個具體實施例內，根據該等相位的功率轉換效率特性，計算啟用相位(N)的數量。在步驟145上，N個相位(即是至少一個相位)設置成將該目標電流提供給負載110。
此時將公佈有關許多選擇架構和功能，如此可依照使用者意願實施或不實施前述結構之更多說明資訊。吾人應該特別注意，下列資訊僅供說明，不應解釋為以任何方式進行限制。下列任何功能都可在排除或不排除所說明其他功能之下選擇性併入。
第二A圖根據一個具體實施例，例示用於一切換式穩壓器，例如電力轉換裝置120或180，關於相位電流I P (即是該相位提供的電流ILoad)的單一相位之功率轉換效率e(I P )之圖表200。在低電流上，固定負擔造成低效率。在高電流上，傳導損失增加，效率降低。針對圖表200內顯示的特定曲線，功率轉換效率存10安培的相位電流I P 之下達到最高90%。
若N相位啟動每一承載電流I P ，則只要時，額 外相位就應充能，讓該功率轉換效率最大化。在一個具體實施例內，多相位控制單元125設置成計算啟動相位的數量N，將功率轉換效率最佳化。此外，每一啟動相位提供電流I P 至負載110的開始時間可以交錯360度/N，讓突波最小。
第二B圖根據一個具體實施例，例示根據每一相位電流I P 應該啟用的啟動相位最佳數量(N)之圖表220。將單一相位的啟動最佳化，直到該相位電流到達大約16安培。然後啟動第二相位，如此兩個相位每一個產生8安培(即是總共16安培)。隨著電流需求增加，這兩相位升高以產生更多電流，直到該兩相位中每一個的I P 都達到13.6安培。I P 到達13.6安培時，啟動第三相位，如此三個相位每一個都產生大約9.1安培(即是總共27.3安培)。I P 到達12.6安培時，啟動第四相位，如此四個相位每一個都產生大約9.45安培(即是總共37.8安培)。I P 到達12.4安培時，啟動第五相位，如此五個相位每一個都產生大約9.9安培(即是總共49.6安培)。隨著電流需求增加，啟動額外相位以符合需求，讓功率轉換效率最佳化。類似地，隨著電流需求下降，根據每一相位電流I P 關閉相位，讓功率轉換效率最佳化。
第二C圖根據一個具體實施例，例示將功率轉換效率最佳化的最佳啟動相位數量N對上已啟動相位組合耗電量IU之圖表240。在一個具體實施例內，多相位控制單元125使用考慮到突波而運用查找表調整過之圖表240，計算用於ITU的啟動相位數量N，根據ITU回傳N。在替代具 體實施例內，利用執行一坡度搜尋，執行一相位的最佳數量N。多相位控制單元125利用啟動N個相位之下測量該功率轉換效率，然後將該已啟動相位數量加一或減一，再次測量該功率轉換效率，以執行該坡度搜尋。多相位控制單元125使用具有較高功率轉換效率的已啟動相位組態。
第二D圖根據一個具體實施例，例示啟動相位N關於總電流IU的功率轉換效率之圖表260。圖表260產生在沿著顯示總電流IU的每一點上何時啟動最佳相位數量N。在一個具體實施例內，多相位控制單元125設置成追蹤已經啟動或關閉的相位之瞬間反應，並且命令其他已啟動相位隨時將總電流IU維持高於目標電流ITU。
下游控制
操作期間，從該等相位(即是電力轉換裝置120)的組合耗電量IU、該測量的下游工作係數(DDF，downstream duty factor)以及利用多相位控制單元125獲得的該目標工作係數DT當中獲取ITU。IP和下游工作係數為該等相位所提供，當成輸入至多相位控制單元125的測量數量。利用多相位控制單元125使用該每一相位下游工作係數以及IU值，計算出該組合的下游工作係數以及IU。功率管理軟體可提供該目標工作係數DT，當成至多相位切換式穩壓器150的輸入。在預期負載110對於電流需求提高之前，可命令低DT。當負載110的功率消耗在穩定狀態或預期下降時，則使用DT接近體。
第三A圖根據一個具體實施例，例示電力轉換系統300之內多相位切換式穩壓器150的一相位、一電流停駐切換式穩壓器302。多相位控制單元125提供一目標電流(IT)以及一工作係數控制(DFC，duty factor control)，指定一目標工作係數當成至每一相位內上游控制器305的輸入。多相位控制單元125也提供一啟動信號(未顯示)給每一相位，以個別啟動和關閉每一相位。
上游控制器305設置成產生信號耦合至該等切換機構M1和M2的閘極，用於啟用與停用該切換機構M1和M2。該切換機構M1已經啟用時，該電流源(即是電感器L1或L11)耦合至電源108，並且該切換機構M2已經停用時，則該電流源與該散電器解除耦合或隔離。該切換機構M2 已經啟用時，該電流源耦合至散電器，並且該切換機構M1已經停用時，則該電流源與電源108解除耦合或隔離。上游控制器305啟用與停用該等切換機構M1和M2，來產生該電流IL1或IL11。
因為多個電壓控制機構設置成在不同相位上操作來調節VL時，如結合第一C圖所描述，上游控制器305調節該等相位電流的總和而非下游電壓位準，所以上游控制器305可設置成執行電流模式控制。而在某些具體實施例內，上游控制器305可設置成調節絕對感應電流IL1或IL11，在某些情況下，調節負載110或170所消耗的少量感應電流IL1或IL11是可行的。
上游控制器305接收來自下游控制器310的一信號D。該信號D控制該電壓控制機構的操作，並且對應至下游控制器310的該工作係數。尤其是，該信號D控制提供給負載110或170的電流部分，因此對應至負載110或170所消耗的少量電流IL1或IL11。當D為高位準時，啟用切換機構M4將電感器L1的下游側耦合至負載110。
在一個具體實施例內，下游控制器310為一Bang-Bang控制電路，設置成將負載110上的電壓位準VL維持在最低電壓位準(Vmin)與最高電壓位準(Vmax)之間一指定電壓範圍內。例如：VL的標稱電壓位準指定為1伏特和20mV突波時，Vmin指定為0.99V並且Vmax指定為1.01V。多電流停駐切換式穩壓器302用於一多相位切換式穩壓器時，例如第一C圖內顯示的多相位切換式穩壓器150，可由多相位控制單元125將不同電壓範圍規定給每一相位。
下游控制器310設置成產生信號耦合至該等切換機構M3和M4的閘極，用於啟用與停用該切換機構M3和M4。該切換機構M3已經啟用時，該電流源(即是電感器L1)耦合至該散電器(即是接地)，並且該切換機構M3已經停用時，則該電流源與該散電器解除耦合或隔離。該切換機構M4已經啟用時，該電流源耦合至負載110，並且該切換機構M4已經停用時，則該電流源與負載110解除耦合或隔離。
如第三A圖內所示，在一個具體實施例內，該切換機構M3為一N型平面金屬氧化物半導體電晶體，並且該切換機構M4為一P型平 面金屬氧化物半導體電晶體。下游控制器310產生的該等信號設置成避免該等切換機構M3和M4的汲極上有重疊電流以及過電壓。尤其是，一次只啟動該等切換機構M3和M4之一者。
該切換機構M3在該切換機構M4已經啟用之前已經停用，以確定兩切換機構M3和M4都已經停用時的一「死區時間」。該等切換機構M3和M4的汲極之寄生靜電容量會在該死區時間期間由該電流IL1充電，並且在該電壓通過該寄生靜電容量達到VL時該切換機構M4已經啟用，如此電流不會從負載110流到該電感器L1。該切換機構M3已經停用與該切換機構M4已經啟用時之間的該死區時間受控制，允許在該切換機構M4啟用之前，該電感器L1將該切換機構M4的汲極充電至VL。該死區時間也確定該切換機構M4已經啟用時該切換機構M3已經停用，以避免來自負載110的擊穿電流通過該等切換機構M3和M4至接地。
類似地，該切換機構M4已經停用與該切換機構M3已經啟用時之間的該死區時間受控制，避免在該切換機構M3啟用之前，IL1將該切換機構M4的汲極充電過高。該切換機構M4已經停用與該切換機構M3已經啟用時之間的該死區時間也確定，該切換機構M3已經啟用時該切換機構M4已經停用，以避免來自負載110的擊穿電流通過該等切換機構M4和M3至接地。
電力一開始供應至電力轉換系統300時，VL為零並且需要數奈秒讓該電容器C1充電至Vmin與Vmax之間的電壓。在上游控制器305開始產生該電流IL1之前，下游控制器310可設置成使用在開機時開啟的輔助供應電壓VST來操作。該電流源開機時，該切換機構M4已經啟用來對C1充電。在一個具體實施例內，該輔助供應電壓並未用於下游控制器310，並且下游控制器310設置成停用該切換機構M3並且啟用該切換機構M4，直到VL到達Vmax為止。
第三B圖根據一個具體實施例，例示該等第一和第二信號的波形，其控制提供給第三A圖內所示該電流停駐切換式穩壓器302的負載110之部分感應電流IL1。在一個具體實施例內，該非重疊啟用信號包含一第一信號與一第二信號。該第一信號控制(即是啟用與停用)該切換機構 M4，並且該第二信號控制該切換機構M3。該切換機構M4為一P型金屬氧化物半導體電晶體時，則該第一信號的反轉版本耦合至該P型金屬氧化物半導體電晶體的該閘極。為了了解第三B圖內所示的波形315，顯示該反轉的第一信號。當該第一信號的反轉版本為高信號，則該切換機構M4已經啟用，並且當該第一信號的反轉版本為低信號，則該切換機構M4已經停用。類似地，當該第二信號為高信號，則該切換機構M3已經啟用，並且當該第二信號為低信號，則該切換機構M3已經停用。
個別延遲可用於一第一信號，其啟用該切換機構M3，以及一第二信號，其啟用該切換機構M4。更進一步，一差異延遲可用於該第一及/或該第二信號的一上升轉變，然後用於一下降轉變。該等延遲在兩切換機構M3和M4都已經停用(即是該反轉第一信號與該第二信號都為負)並且該電流源已經與該負載解除耦合並且與該散電器解除耦合時，控制該死區時間的週期。該切換機構M3已經停用與該切換機構M4已經啟用時之間一「啟用」死區時間的週期，會與該切換機構M4已經停用與該切換機構M3已經啟用時之間一「停用」死區時間的週期不同。
該「停用」死區時間發生在該第一信號停用該切換機構M4，並且該第二信號啟用該切換機構M3時之間。該「啟用」死區時間發生在該第二信號停用該切換機構M3，並且該第一信號啟用該切換機構M4時之間。在該停用與該啟用死區時間期間，該切換機構M3和M4已經停用(即是當該反轉第一信號與該第二信號都為負時)。因此，該電流源與該散電器和該負載解除耦合。該啟用死區時間會比該停用死區時間還要長，以便用電流IL1對該電流源與該電壓控制機構之間該等切換機構M3和M4的該等汲極上之該寄生靜電容量充電。該切換機構M4為一N型金屬氧化物半導體電晶體時，則該第一信號的反轉版本耦合至該切換機構M4的該閘極。
如同先前搭配第三A圖之解釋，上游控制器305可設置成根據負載110所消耗的感應電流IL1數量，這對應至下游控制器310所產生該信號D的工作係數，以控制該電流控制機構。因此，提供該信號D當成輸入至上游控制器305。上游控制器305可包含一工作係數測量單元，其設置成使用該信號D測量該工作係數，以產生下游工作係數。在一個具體實 施例內，下游控制器310設置成產生下游工作係數給至上游控制器305的輸出。由上游控制器305(請參閱第三A圖)提供給多相位控制單元125的該輸出信號下游工作係數為該信號D之已測量工作係數。
上游控制器305可由多相位控制單元125設置成提供電流IL1的保留量，其大於負載110所消耗的電流。例如：利用將IL1維持在10安培的目標電流IT上，假設負載110消耗的電流為8安培，則可提供20%的保留。對應至該目標電流的一工作係數控制可由多相位控制單元125輸出至上游控制器305。下游工作係數(即是該信號D的已測量下游工作係數)提高以回應負載110較高的電流需求，並且當下游工作係數高於工作係數控制，則在下游控制器310上使用較低工作係數(即是接近工作係數控制的工作係數)，提高IL1來提供電流至負載110。類似地，下游工作係數降低以回應負載110較低的電流需求，並且當下游工作係數低於工作係數控制，則使用接近工作係數控制的一工作係數，降低IL1來提供電流至負載110。在一個具體實施例內，工作係數控制根據與負載110相關聯的一處理工作負載而變。例如：就在初始重工作負載之前，工作係數控制降低以提高電流。當使用一目標電流來控制該電流產生時，該目標電流可就在初始重工作負載之前提高。上游控制器305可設置成評估該電流ILoad，如結合第四B圖之說明。
如先前結合第一C圖的解釋，多相位控制單元125可設置成藉由將某些相位設置成總是開啟、將其他相位設置成總是關閉，並且將最少量的相位設置成切換該等切換機構M3和M4，將切換能量最小化。由上游控制器305提供一電流IL1的一啟動相位可為以下三種狀態之一者：開啟、關閉或切換。在一個具體實施例內，設置成總是開啟的相位數量計算如下：Non=IU/IPmax，切換相位的數量為Nsw=IU/IPmin-Non，剩餘的相位為關閉，Noff=N-Non-Nsw。該最大與最小相位電流可從ITU計算得出：IPmin= ITU/N並且如先前所述。
第三C圖根據一個具體實施例，例示用於設置多相位切換式穩壓器150之內下游控制器310的不同電壓範圍。多相位切換式穩壓器150的每一相位內之下游控制器310可為一Bang-Bang控制電路，其由多相 位控制單元125設置，具有Vmin和Vmax所指定不同的電壓範圍。為了反應載入瞬間電流，若VLoad>Vhi則關閉總是開啟相位，並且在VLoad<Vnom時再次開啟。若VLoad<Vlow則開啟總是關閉相位，並且在VLoad>Vnom時再次關閉。因此，總是開啟相位的Vmax和Vmin為Vhi和Vnom，並且總是關閉相位的Vmax和Vmin為Vnom和Vlow。
切換相位i在VLoad<Vlow_biasedi時開啟，其中Vlow_biasedi=Vlow+Vg+Vi，並且在VLoad>Vhi_biasedi時關閉，其中Vhi_biasedi=Vhi-Vg+Vi。小防護帶Vg設置在切換限制Vhi_biasedi和Vlow_biasedi與硬限制Vhi和Vlow之間，除非是極端情況，否則避免切換該總是開啟以及總是關閉相位。為了交錯該等相位的切換，在限制電壓Vmin與Vmax內加入控制該等切換相位的一每一相位交錯電壓Vi。這讓具有Vi的切換相位偏高到足以開啟，並且讓具有Vi的切換相位偏低至足以關閉。例如：當Vhi_biased1>VLoad>Vhi_biased0時，該切換相位Vi=1開啟並且該切換相位Vi=0則關閉。該等切換相位的Vmax和Vmin為Vhi_biasedi和Vlow_biasedi。在一個具體實施例內，Vi為零均值的三角波，頻率等於該切換頻率、360i/Nsw的相位並且振幅為Vhi-Vlow的一小部分。該切換頻率利用測量相位0最後循環的週期來評估。
多相位控制單元125設定該最小電流目標ITU，以維持一保留電流Ih高出該目前的負載電流ITU=ILoad+Ih。該負載電流ILoad從每一相位的瞬間電流IP乘上該相位的工作係數：下游工作係數，來評估。
多相位控制單元125維持每一相位i的該瞬間電流IP之運行評估，該評估可為接收自上游控制器305的IP之實際測量，或可利用切換點之間的補插來計算。
在一個具體實施例內，利用多相位控制單元125測量負載電壓VLoad的偏差，來評估該負載電流ILoad。在任何時間點上，多相位控制單元125使用ILoad來計算N，並且將IT之值以及工作係數控制提供給該等相位。
第三D圖根據一個具體實施例，例示用於使用一多相位切 換式穩壓器調節一負載上該電壓的另一個方法流程圖300。在步驟135上，多相位切換式穩壓器150接收一目標電流ITU。在步驟140上，多相位切換穩壓器150根據該等相位的一功率轉換效率特性，計算將該目標電流提供給負載110所需的相位數。
在步驟335上，N個相位(即是至少一個相位)內的該等電流控制機構設置成利用將該輸入IT和工作係數控制提供給每一相位，來將該目標電流提供給負載110。上游控制器305根據該輸入IT，設置該等電流控制機構產生通過該等電感器L1的該電流IL1。
在步驟340上，下游控制器310設置該電壓控制機構提供一部分電流給負載110，以調節負載110上的電壓位準VL。多相位控制單元125可將Vmin和Vmax值提供給每一相位，或可由根據每一相位是否由多相位控制單元125設置成總是開啟、總是關閉或切換之每一相位，來決定該等Vmin和Vmax值。
每一該等相位都執行步驟345、350、355及/或360，以調節負載110上的該電壓。在步驟345上，下游控制器310決定VL是否大於Vmax，並且若是，則在步驟350上，該電壓控制機構切換成解除該電流源與負載110之耦合，並且將該電流源(即是該電感器L1)耦合至一散電器(即是接地)，以將IL1的較少部分提供給負載110來降低VL。在步驟350之後，該下游控制器回到步驟345。
在步驟345上，若VL並未大於Vmax，則在步驟355上，下游控制器310決定VL是否小於Vmin。若VL小於Vmax，則在步驟360上，該下游控制器設置該電壓控制機構將該電流源耦合至負載110，並且解除該電流源與該散電器的耦合，以提供較大部分的IL1給負載110來提高VL。在步驟360之後，下游控制器310回到步驟345。否則，當VL並未大於Vmax並且不小於Vmin時(即是VL在Vmin與Vmax界定的範圍之內)，則該下游控制器回到步驟345。當該目標電流改變時，多相位控制單元125從步驟135開始重複該方法。
上游控制器
第四A圖根據一個具體實施例，例示第三A圖內所示電流 停駐切換式穩壓器302的上游控制器305。上游控制器305設置當成一脈衝寬度調變控制器，其設置成將下游工作係數維持在一工作係數指令(DFC，duty-factor command)所規定的該工作係數之上。工作係數指令應該夠低，讓下游工作係數在整個上游控制器305的週期內(即是脈衝寬度調變頻率的週期)都維持在目標範圍內。
一震盪器425以該脈衝寬度調變頻率(通常為300kHz)設定一設定重設觸發器415，並且由比較器410重設，指出該下游工作係數何時低於工作係數指令。觸發器415的Q輸出驅動一電流控制單元405，產生啟用信號給該電流控制機構的該等切換機構M1和M2。在一個具體實施例內，電流控制單元405為半橋驅動器。當該R輸入為低位準並且震盪器425的輸出為高位準時，該Q輸出為高位準。直到該R輸出為高位準之前，該Q輸出都將維持在高位準。只要該R輸出為高位準(下游工作係數下降低於工作係數指令)，則該Q輸出會變成低位準。當Q為高位準時，電流控制單元405啟用該切換機構M1並且停用該切換機構M2，以提高該電流IL1。當Q為低位準時，電流控制單元405停用該切換機構M1並且啟用該切換機構M2，以降低該電流IL1。電流控制單元405所產生的該等啟用信號應該沒有重疊，如此電源108的輸出不會與接地短路。已經提供給該切換機構M1的該啟用信號可設置成實施一Bootstrap電源供應器，以產生高於電源108上該電壓(例如12V)的閘極驅動。
第四B圖根據一個具體實施例，例示電流停駐切換式穩壓器302的上游控制器305之另一種版本。一電流測量單元422設置成將提供給負載110的該電流部分，就是電流ILoad，除以下游工作係數，來計算該電流IL1。一比較器412設置成將該計算電流與接收自多相位控制器125或由一電流指令(CC，current command)指定的一目標電流IT做比較。該計算電流大於該目標電流時，重設為高位準，以降低產生的電流IL1。
在另一個具體實施例內，電流測量單元422可設置成直接測量IL1，並且省略工作係數測量單元420。比較器412應設置成將該測量的IL1與該目標電流做比較。該測量的電流IL1大於該目標電流時，重設為高位準，以降低產生的電流IL1。
第五圖根據一個具體實施例，例示包含一電流停駐切換式穩壓器的一系統500。系統500內的該電流停駐切換式穩壓器可為第一C圖內所示的多相位切換式穩壓器150。多相位控制單元125耦合至多個相位，其中每一個都包含一上游相位與一下游相位。
電源108耦合至每一上游相位內的該等電流控制機構。每一上游相位內的電感器L1都耦合至一個下游相位。在替代具體實施例內，該等上游相位每一個都包含電感器L11和L2。該等N個已經啟動的上游控制器305由多相位控制單元125設置成產生一電流通過該電感器L1。下游控制器310可由多相位控制單元125設置成為總是開啟、總是關閉或切換，以調節該負載上，即是電路580，上的該電壓位準。在一個具體實施例內，下游控制器310每個都由多相位控制單元125設置成將電路580內的該電壓位準維持在由Vmin與Vmax界定的預定範圍之內。
該電感器L1定位在包覆電路580的封裝570之外。一第二電感器L2(未顯示)可定位在封裝570之內，相較於該第一寄生靜電容量CPA，如結合第一B圖所描述，降低該第二寄生靜電容量CPB。該第二電感器L2、該等切換機構M3和M4(或M13和M14)以及該電容器C1(或C11)都可製造成為包含電路580的晶粒575之一部分。在一個具體實施例內，該第二電感器L2為一平面空氣核心電感器，並且該等切換機構M3和M4(或M13和M14)為平面金屬氧化物半導體電晶體。雖然第五圖內顯示具有單一電感器的該電流停駐切換式穩壓器之單一相位，不過可實施具有分離式電感器的該電流停駐切換式穩壓器之一或多個多相位。另外，一或多個電流停駐切換式穩壓器(含或不含一分離式電感器)的組合可搭配一或多個傳統電力轉換裝置使用，以提供電力給電路580。
第六圖說明其中可實施許多先前具體實施例的許多架構和/或功能性之示範系統600。如所示，提供的系統600包含至少一個中央處理器601，其連接至通訊匯流排602。通訊匯流排602可使用任何合適的通訊協定來實施，例如PCI(週邊組件互連)、PCI-Express、AGP(加速圖形連接埠)、HyperTransport或任何其他匯流排或點對點通訊協定。系統600也包含主記憶體604。控制邏輯(軟體)以及資料都儲存在主記憶體604內，此記 憶體可採用隨機存取記憶體(RAM)。
系統600也包含輸入裝置612、一圖形處理器606以及一顯示器608，即是一傳統CRT(陰極射線管)、LCD(液晶顯示器)、LED(發光二極體)、電漿顯示器等等。使用者輸入可從輸入裝置612接收，例如鍵盤、滑鼠、觸控板、麥克風等等。在一個具體實施例中，圖形處理器606可包含複數個著色(Shader)模組以及一個光柵化(Rasterization)模組等等。每一前述模組都適合在單一半導體平台上形成圖形處理單元(GPU，graphics processing unit)。
在本說明當中，單一半導體平台可稱為單體半導體式積體電路或晶片。吾人應該注意，單一半導體平台一詞也表示多晶片模組，其具備提高的連線性來模擬晶片上運算，並且運用傳統中央處理單元(CPU)和匯流排做大幅改善。當然，依照使用者的意願，許多模組也可分開或與半導體平台進行許多結合。第五圖內顯示的一或多個系統500可合併成系統600，以提供電力給一或多個晶片。
系統600也包含次要儲存裝置610。次要儲存裝置610包含例如：硬碟機以及/或可移除式儲存裝置，像是軟碟機、磁帶機、光碟機、數位多功能光碟(DVD)機、記錄裝置、萬用序列匯流排(USB)快閃記憶體。可移除式儲存裝置用已知的方式讀寫可移除式儲存單元。電腦程式(或電腦控制邏輯)可儲存在主記憶體604以及/或次要儲存裝置610內，這種電腦程式在執行時可讓系統600執行許多功能。主記憶體604、儲存裝置610及/或任何其他儲存裝置都可為電腦可讀取媒體的範例。
在一個具體實施例內，許多附圖的架構以及/或功能性都可在由中央處理器601、圖形處理器606、積體電路(未顯示，可具有至少部分中央處理器601和圖形處理器606的能力)、晶片組(即是設計來執行相關功能的積體電路群組)以及/或其他任何積體電路所構成結構內實施。
仍舊是，許多附圖的架構以及/或功能性都可在一般電腦系統、電路板系統、娛樂專用遊戲控制台系統、應用專屬系統以及/或其他任何所要系統的範圍內實施。例如：系統600可為桌上型電腦、膝上型電腦、伺服器、工作站、遊戲主機、嵌入式系統及/或其他任何邏輯形式。仍舊是， 系統600可為許多其他裝置的形式，包含但不受限於個人數位助理(PDA)裝置、行動電話裝置、電視等等。
進一步，雖然未顯示，系統600可連結至網路(例如通訊網路、區域網路(LAN)、無線網路、廣域網路(WAN)，像是網際網路、點對點網路、有線電視網路等等)用來通訊。
當上面已經說明許多具體實施例時，必須了解到它們係僅藉由範例來呈現，並非構成限制。因此，較佳具體實施例之廣度及範疇並不侷限於上述任何示範性具體實施例，而應僅根據以下的申請專利範圍及其等效內容來定義。

Claims (20)

  1. 一種方法，包含：獲得一目標電流；根據該穩壓器相位的一效率特性，計算將該目標電流提供給一負載所需的穩壓器相位數量；以及設置該等穩壓器相位，以提供該目標電流給該負載。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中一第一穩壓器相位設置成將一第一電流源耦合至該負載，以提供該目標電流的一第一部分。
  3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中一第二穩壓器相位設置成將一第二電流源耦合以及解除耦合至該負載，以提供該目標電流的剩餘部分。
  4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該第二穩壓器相位在該負載上一輸出電壓位準小於一最小電壓位準時，將該負載耦合至該第二電流源，並且在該負載上該輸出電壓位準大於一最大電壓位準時，解除該負載與該第二電流源的耦合。
  5. 如申請專利範圍第3項之方法，其中一第三穩壓器相位設置成解除一第三電流源與該負載的耦合。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該第三穩壓器相位另設置成只有在該負載上的該輸出電壓位準小於比該最小電壓位準還小的一第二最小電壓位準時，將該第三電流源耦合至該負載。
  7. 如申請專利範圍第3項之方法，其中使用一每一相位交錯電壓來計算該最小電壓位準以及該最大電壓位準。
  8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該每一相位交錯電壓為一三角波。
  9. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該第一穩壓器相位另設置成只有在該負載上一輸出電壓位準大於一最大電壓位準時，解除該第一電流源與該負載的耦合，並且該第二穩壓器相位設置成只有在該負載上該輸出電壓位準小於比該最大電壓位準還要小的一最小電壓位準時，將一第二電流源耦合至該負載。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中根據一處理工作負載來設定該目標電流。
  11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中提供該目標電流所需的該穩壓器相位數量之該計算包含使用該目標電流取用一查找表。
  12. 如申請專利範圍第1項之方法，其中提供該目標電流所需的該穩壓器相位數量之該計算包含執行一坡度搜尋。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該目標電流大於調節該負載上一輸出電壓位準所需的一平均電流。
  14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電流的產生包含根據該目標電流以及該穩壓器相位的數量，交替啟用一第一切換機構，將該電流源耦合至一電源，同時停用一第二切換機構，解除該電流源與一散電器的耦合，然後根據該目標電流以及該穩壓器相位的數量，停用該第一切換機構，解除該電流源與該電源的耦合，同時啟用該第二切換機構，將該電流源耦合至該散電器。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該電流源包含耦合在一電壓控制機構與一電流控制機構之間的一電感器。
  16. 一種多相位電力轉換裝置，包含：至少兩穩壓器相位；以及一多相位控制單元，其設置成：獲得一目標電流；根據該穩壓器相位的一效率特性，計算將該目標電流提供給一負載所需的該穩壓器相位數量；以及設置該等穩壓器相位，以提供該目標電流給該負載。
  17. 如申請專利範圍第16項之多相位電力轉換裝置，其中該穩壓器相位的一第一穩壓器相位設置成將一第一電流源耦合至該負載，以提供該目標電流的一第一部分。
  18. 如申請專利範圍第17項之多相位電力轉換裝置，其中該穩壓器相位的一第二穩壓器相位設置成將一第二電流源耦合以及解除耦合至該負載，以提供該目標電流的一剩餘部分。
  19. 如申請專利範圍第18項之多相位電力轉換裝置，其中該第二穩壓器相位在該負載上一輸出電壓位準小於一最小電壓位準時，將該負載耦合 至該第二電流源，並且在該負載上該輸出電壓位準大於一最大電壓位準時，解除該負載與該第二電流源的耦合。
  20. 如申請專利範圍第19項之多相位電力轉換裝置，其中該穩壓器相位的一第三穩壓器相位設置成解除一第三電流源與該負載的耦合。
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