TW202029622A - 多通道功率系統及其相位移控制方法 - Google Patents

多通道功率系統及其相位移控制方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202029622A
TW202029622A TW108102471A TW108102471A TW202029622A TW 202029622 A TW202029622 A TW 202029622A TW 108102471 A TW108102471 A TW 108102471A TW 108102471 A TW108102471 A TW 108102471A TW 202029622 A TW202029622 A TW 202029622A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
converter
phase shift
pulse width
width modulation
clock signal
Prior art date
Application number
TW108102471A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI683510B (zh
Inventor
吳擇序
張雲江
陳富權
Original Assignee
茂達電子股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 茂達電子股份有限公司 filed Critical 茂達電子股份有限公司
Priority to TW108102471A priority Critical patent/TWI683510B/zh
Priority to CN201910100049.7A priority patent/CN111478580B/zh
Priority to US16/360,119 priority patent/US10637354B1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI683510B publication Critical patent/TWI683510B/zh
Publication of TW202029622A publication Critical patent/TW202029622A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00—Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08—Duration or width modulation ; Duty cycle modulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/007—Plural converter units in cascade
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0067—Converter structures employing plural converter units, other than for parallel operation of the units on a single load
    • H02M1/0077—Plural converter units whose outputs are connected in series
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本發明提供一種多通道功率系統及其相位移控制方法。多通道功率系統包含一或多個第一直流-直流轉換器以及一或多個第二直流-直流轉換器。第一直流-直流轉換器輸出具有第一默認頻率的第一脈寬調變訊號。第一直流-直流轉換器接收到參考時脈訊號時，輸出具有與參考時脈訊號相同頻率的第一脈寬調變訊號。第一直流-直流轉換器輸出相對於第一脈寬調變訊號具有設定相位移的相位移時脈訊號。第二直流-直流轉換器輸出具有第二默認頻率的第二脈寬調變訊號。第二直流-直流轉換器輸出具有相位移時脈訊號指示的設定相位移的第二脈寬調變訊號。

Description

多通道功率系統及其相位移控制方法
本發明是有關於一種多通道功率系統，且特別是有關於一種多通道功率系統及其相位移控制方法。
一般的電子裝置例如電腦等，需有功率轉換器提供電子裝置內部的各種電子元件運作所需的電源。一般來說，電子裝置中除了內建的電池外，功率轉換器是另一個重要的電源供應的來源。已知在設計功率轉換器時，需考慮電腦所可能耗費的最大功率，然後經由妥善的設計使得功率轉換器可以提供此最大功率，以確保電腦在任何情況下都可以正常運作。
然而，隨著電腦的中央處理器和其他各種電路元件的工作頻率愈來愈高，其所消耗的電源也愈來愈多。功率轉換器也就因此需在同一時段內提供很高的電力，在此情況下，供應電流可能過高導致功率轉換器產生高分貝的噪音。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種多通道功率系統，包含一或多個第一直流-直流轉換器以及一或多個第二直流-直流轉換器。各第一直流-直流轉換器配置以在未從外部接收到一參考時脈訊號時，輸出具有各第一直流-直流轉換器內定的第一默認頻率的第一脈寬調變訊號。各第一直流-直流轉換器配置以從外部接收到參考時脈訊號時，校準脈寬調變訊號的第一默認頻率為與參考時脈訊號相同的頻率。至少一第一直流-直流轉換器配置以依據第一脈寬調變訊號輸出一或多個相位移時脈訊號。各第二直流-直流轉換器連接其中一第一直流-直流轉換器，各第二直流-直流轉換器配置以在未從第一直流-直流轉換器接收到相位移時脈訊號時，輸出具有各第二直流-直流轉換器內定的第二默認頻率的第二脈寬調變訊號。各第二直流-直流轉換器配置以接收相位移時脈訊號時，依據相位移時脈訊號輸出相對於第一脈寬調變訊號具有設定相位移的第二脈寬調變訊號。
另外，本發明提供一種多通道功率系統的相位移控制方法，包含以下步驟：配置一或多個第一直流-直流轉換器以及一或多個第二直流-直流轉換器，各第二直流-直流轉換器連接其中一第一直流-直流轉換器；利用各第一直流-直流轉換器輸出具有第一直流-直流轉換器內定的第一默認頻率的第一脈寬調變訊號；利用各第二直流-直流轉換器輸出具有第二直流-直流轉換器內定的第二默認頻率的第二脈寬調變訊號；利用各第一直流-直流轉換器從外部接收參考時脈訊號；利用各第一直流-直流轉換器依據參考時脈訊號，校準第一脈寬調變訊號的第一默認頻率為與參考時脈訊號相同的頻率，以輸出第一脈寬調變訊號；利用第一直流-直流轉換器依據第一脈寬調變訊號輸出一或多個相位移時脈訊號；以及利用各第二直流-直流轉換器依據相位移時脈訊號，以輸出相對於第一脈寬調變訊號具有設定相位移的第二脈寬調變訊號。
如上所述，本發明提供一種多通道功率系統及其相位移控制方法，其包含的多個直流-直流轉換器可在不同時段依序提供多個脈寬調變訊號，特別是具有較大脈波寬度的多個脈寬調變訊號。在同一時間軸上，在不同時段依序提供的多個脈寬調變訊號未相互重疊。因此，本發明多通道功率系統不會因同時提供高電流/高電壓而產生高分貝的電磁干擾噪音。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所揭露有關本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所揭露的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件或者訊號，但這些元件或者訊號不應受這些術語的限制。這些術語第一要是用以區分一元件與另一元件，或者一訊號與另一訊號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
為了解釋清楚，在一些情況下，本技術可被呈現為包括包含功能塊的獨立功能塊，其包含裝置、裝置元件、軟體中實施的方法中的步驟或路由，或硬體及軟體的組合。
實施根據這些揭露方法的裝置可以包括硬體、韌體及/或軟體，且可以採取任何各種形體。這種形體的典型例子包括筆記型電腦、智慧型電話、小型個人電腦、個人數位助理等等。本文描述之功能也可以實施於週邊設備或內置卡。透過進一步舉例，這種功能也可以實施在不同晶片或在單個裝置上執行的不同程序的電路板。
該指令、用於傳送這樣的指令的介質、用於執行其的計算資源或用於支持這樣的計算資源的其他結構，係為用於提供在這些揭露中所述的功能的手段。
[第一實施例]
請參閱圖1，其是本發明第一實施例的多通道功率系統的方塊圖。如圖1所示，多通道功率系統包含多個例如三個第一直流-直流轉換器CON1~CON3以及一個第二直流-直流轉換器CON4。應理解，多通道功率系統所包含的直流-直流轉換器的數量和配置關係僅舉例說明，本發明不以此為限。
每個直流-直流轉換器CON1~CON4可具有輸入引腳VIN，配置以從外部電源電路例如變壓器、電池或外部通用序列匯流排(USB)等電子元件等接收直流電源。
另外，每個直流-直流轉換器CON1~CON4可具有輸入引腳SYNC。第一直流-直流轉換器CON1~CON3的輸入引腳SYNC可同步從外部時脈電路接收相同的時脈訊號，以同步觸發直流-直流轉換器CON1~CON3運作。值得注意的是，直流-直流轉換器CON4並非與第一直流-直流轉換器CON1~CON3接收相同的時脈訊號，而是通過引腳SYNC從直流-直流轉換器CON3接收相位移時脈訊號PHC1，使第二直流-直流轉換器CON4與第一直流-直流轉換器CON1~CON3可輸出相同頻率但不同相位的脈寬調變訊號。
每個直流-直流轉換器CON1~CON4可具有配置以輸出脈寬調變訊號的一或多個輸出引腳。舉例來說，第一直流-直流轉換器CON1的兩個輸出引腳LX1、LX2分別配置以依序或同時地輸出脈寬調變訊號PWM1、PWM2。第一直流-直流轉換器CON2的三個輸出引腳LX1、LX2、LX3分別配置以依序或同時地輸出脈寬調變訊號PWM3、PWM4、PWM5。第一直流-直流轉換器CON3的兩個輸出引腳LX1、LX2分別配置以依序或同時地輸出脈寬調變訊號PWM6、PWM7。
值得注意的是，第一直流-直流轉換器CON3可更包含輸出引腳ASP，配置以連接第二直流-直流轉換器CON4的輸入引腳SYNC。第一直流-直流轉換器CON3可通過引腳ASP輸出相位移時脈訊號PHC1至第二直流-直流轉換器CON4，以控制第二直流-直流轉換器CON4的運作例如輸出脈寬調變訊號PWM8、PWM9。
更具體地，第一直流-直流轉換器CON1~CON3可內設有相同或不同的第一默認頻率。當每個第一直流-直流轉換器CON1~CON3未從外部接收到參考時脈訊號CLK時，每個直流-直流轉換器CON1~CON3可輸出具有第一默認頻率的脈寬調變訊號PWM1~PWM7。
而當第二直流-直流轉換器CON4未從第一直流-直流轉換器CON3接收到相位移時脈訊號PHC1時，第二直流-直流轉換器CON4可輸出具有第二直流-直流轉換器CON4內定的第二默認頻率的脈寬調變訊號PWM8或PWM9。
相反地，當第一直流-直流轉換器CON1從外部接收到參考時脈訊號CLK時，第一直流-直流轉換器CON1校準具有第一直流-直流轉換器CON1內定的默認頻率的脈寬調變訊號PWM1或PWM2，以輸出具有與參考時脈訊號CLK相同的頻率的脈寬調變訊號PWM1或PWM2。
類似地，當第一直流-直流轉換器CON2從外部接收到參考時脈訊號CLK時，第一直流-直流轉換器CON2校準具有第一直流-直流轉換器CON2內定的默認頻率的脈寬調變訊號PWM3、PWM4或PWM5，以輸出具有與參考時脈訊號CLK相同的頻率的脈寬調變訊號PWM3、PWM4或PWM5。
類似地，當第一直流-直流轉換器CON3從外部接收到參考時脈訊號CLK時，第一直流-直流轉換器CON3校準具有第一直流-直流轉換器CON3內定的默認頻率的脈寬調變訊號PWM6或PWM7，以輸出具有與參考時脈訊號CLK相同的頻率的脈寬調變訊號PWM6或PWM7。
請一併參閱圖2，其是本發明第一實施例的多通道功率系統的波形圖。如圖2所示，當第一直流-直流轉換器CON1~CON3同步接收到參考時脈訊號CLK時，第一直流-直流轉換器CON1~CON3同步分別輸出具有不同脈波寬度的脈寬調變訊號PWM1、PWM3、PWM6。脈寬調變訊號PWM6具有大於脈寬調變訊號PWM1、PWM2的脈波寬度。替換地，第一直流-直流轉換器CON1~CON3可輸出具有相同脈波寬度的脈寬調變訊號PWM1、PWM3、PWM6。
值得注意的是，在本實施例中，如圖2所示，第二直流-直流轉換器CON4輸出的脈寬調變訊號PWM8與第一直流-直流轉換器CON3輸出的脈寬調變訊號PWM6具有相同脈波寬度。例如，每個脈寬調變訊號PWM6、PWM8的脈波寬度大於脈波寬度臨界值。舉例來說，脈寬調變訊號PWM6、PWM8皆用以提供大於電源門檻值的電源值例如5伏特電壓、4安培電流，在此僅舉例說明，本發明不以此為限。應理解，提供的電源值即供應的電量大小可取決於應用功率系統的不同電路元件或裝置的不同耗電量。
第二直流-直流轉換器CON4從第一直流-直流轉換器CON3接收相位移時脈訊號PHC1，而非從外部電路接收時脈訊號CLK。第二直流-直流轉換器CON4依據相位移時脈訊號PHC1輸出相對於脈寬調變訊號PWM6或PWM7具有設定相位移的脈寬調變訊號PWM8或PWM9。第二直流-直流轉換器CON4輸出的脈寬調變訊號PWM8或PWM9的頻率可與第一直流-直流轉換器CON3輸出的脈寬調變訊號PWM6或PWM7的頻率相同。
由於相位移時脈訊號PHC1相對於脈寬調變訊號PWM6具有設定相位移，第二直流-直流轉換器CON4以及第一直流-直流轉換器CON3在不同時段分別輸出脈寬調變訊號PWM6以及脈寬調變訊號PWM8。如圖2所示，在同一時間軸上，脈寬調變訊號PWM6以及脈寬調變訊號PWM8的兩個脈波相互錯開而未相互重疊。其結果為，多通道功率系統不會因在同一時段或同一時間點提供高電流/高電壓而產生電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)。
如圖2所示，當第一直流-直流轉換器CON1~CON3接收的時脈訊號CLK到達參考準位例如高準位時，分別同步輸出第一個脈寬調變訊號PWM1、PWM3、PWM6。相對地，第二直流-直流轉換器CON4在接收的相位移時脈訊號PHC1到達參考準位例如高準位時，輸出脈寬調變訊號PWM8。
進一步地，在輸出第一個脈寬調變訊號PWM1、PWM3、PWM6之後，每個直流-直流轉換器CON1~CON3可設定在不同時段依序透過其他輸出引腳輸出其他脈寬調變訊號。舉例來說，直流-直流轉換器CON1輸出的脈寬調變訊號PWM2相對於脈寬調變訊號PWM1具有180度的相位移，而直流-直流轉換器CON2輸出的脈寬調變訊號PWM4相對於脈寬調變訊號PWM3具有120度的相位移。
[第二實施例]
請參閱圖3和圖4，其分別是本發明第二實施例的多通道功率系統的方塊圖和波形圖。如圖3所示，多通道功率系統包含多個例如兩個第一直流-直流轉換器CON5、CON6以及多個例如三個第二直流-直流轉換器CON7~CON9。第二直流-直流轉換器CON7~CON9連接第一直流-直流轉換器CON6。
第一直流-直流轉換器CON5、CON6如圖3所示同步地從外部電路接收時脈訊號CLK，以如圖4所示同步地分別輸出具不同脈波寬度的脈寬調變訊號PWM1、PWM4。
另一方面，第一直流-直流轉換器CON6可依據其輸出的脈寬調變訊號PWM4的時間點和脈波寬度，以決定輸出至第二直流-直流轉換器CON7~CON9的相位移時脈訊號PHC2。
如圖4所示，第二直流-直流轉換器CON7~CON9依據相位移時脈訊號PHC2分別輸出的脈寬調變訊號PWM5~PWM7相對於第一直流-直流轉換器CON6輸出的脈寬調變訊號PWM4具有設定相位移例如180度。如此，多通道功率系統可避免在同一時段供應過高電量而產生電磁干擾。
[第三實施例]
請參閱圖5和圖6，其分別是本發明第三實施例的多通道功率系統的方塊圖和波形圖。如圖5所示，多通道功率系統包含一個第一直流-直流轉換器CON10以及多個例如三個第二直流-直流轉換器CON11~CON13。直流-直流轉換器CON10連接直流-直流轉換器CON11、CON12。直流-直流轉換器CON12連接直流-直流轉換器CON13。
當直流-直流轉換器CON10未從外部電路接收時脈訊號CLK，直流-直流轉換器CON10輸出具有直流-直流轉換器CON10內定的默認頻率的脈寬調變訊號PWM5。而當直流-直流轉換器CON10從外部電路接收時脈訊號CLK，並且時脈訊號CLK到達參考準位例如高準位時，直流-直流轉換器CON10則輸出具有與時脈訊號CLK相同頻率的脈寬調變訊號PWM5。
進一步地，直流-直流轉換器CON10輸出相對於脈寬調變訊號PWM5具有設定相位移例如45度的相位移時脈訊號PHC3至直流-直流轉換器CON11、CON12。如圖6所示，直流-直流轉換器CON11、CON12依據相位移時脈訊號PHC3，分別輸出相對於脈寬調變訊號PWM1具有設定相位移例如45度的脈寬調變訊號PWM1、PWM6。
進一步地，如圖5所示，直流-直流轉換器CON12輸出相對於脈寬調變訊號PWM6具有設定相位移例如90度的相位移時脈訊號PHC4至直流-直流轉換器CON13。如圖6所示，直流-直流轉換器CON13依據相位移時脈訊號PHC4，輸出相對於脈寬調變訊號PWM6具有設定相位移例如90度的脈寬調變訊號PWM4。
替換地，直流-直流轉換器CON10連接直流-直流轉換器CON13，以輸出相對於脈寬調變訊號PWM5具有設定相位移例如135度的相位移時脈訊號PHC3至直流-直流轉換器CON13。以此方式，亦可使直流-直流轉換器CON13輸出相對於脈寬調變訊號PWM6具有設定相位移例如90度的脈寬調變訊號PWM4。
請一併參閱圖7，其是本發明第三實施例的多通道功率系統的噪音頻譜測試圖。如圖7所示，直流-直流轉換器CON10、CON12、CON13在不同時段分別供應脈寬調變訊號PWM5、PWM6、PWM4，使得多通道功率系統產生的最大噪音分貝最大僅到達61.5dbuV，其音量低於分貝門檻值例如70 dbuV，在此僅舉例說明，本發明不以此為限。應理解，透過設定不同於上述舉例的設定相位移，使得多通道功率系統分別在不同時段供應低電源，則將噪音降至更低。
[第四實施例]
請參閱圖8，其是本發明第四實施例的多通道功率系統的第一直流-直流轉換器的方塊圖。如圖8所示，多通道功率系統的第一直流-直流轉換器CON14具有輸入引腳VIN、AONASP、SYNC以及輸出引腳LX、ASP。
直流-直流轉換器CON14可通過輸入引腳AONASP從外部電路接收默認頻率觸發訊號DFS1，以及通過輸入引腳SYNC從外部電路接收時脈訊號CLK。
當第一直流-直流轉換器CON14接收的默認頻率觸發訊號DFS1的波形到達參考準位例如高準位但未接收到參考時脈訊號CLK時，第一直流-直流轉換器CON14輸出具有第一直流-直流轉換器CON14內定的第一默認頻率以及相對於脈寬調變訊號PWM1具有設定相位移的相位移時脈訊號PHC5。
進一步地，當第一直流-直流轉換器CON14接收的默認頻率觸發訊號DFS1的波形維持在高準位或從低準位轉為高準位，並且接收到參考時脈訊號CLK時，第一直流-直流轉換器CON14可輸出具有與參考時脈訊號CLK相同頻率的相位移時脈訊號PHC5至第二直流-直流轉換器。
相反地，當第一直流-直流轉換器CON14接收的默認頻率觸發訊號DFS的波形未到達參考準位例如波形位於低準位或從高準位轉為低準位並且未接收到參考時脈訊號CLK時，第一直流-直流轉換器CON14不輸出任何相位移時脈訊號至第二直流-直流轉換器。
而當第一直流-直流轉換器CON14接收的默認頻率觸發訊號DFS1的波形未到達參考準位但接收到參考時脈訊號CLK時，第一直流-直流轉換器CON14輸出具有與參考時脈訊號CLK相同頻率以及相對於脈寬調變訊號PWM1具有設定相位移的相位移時脈訊號PHC5。
[第五實施例]
請參閱圖9，其是本發明第五實施例的多通道功率系統的第一直流-直流轉換器的方塊圖。如圖9所示，多通道功率系統的第一直流-直流轉換器CON15具有輸入引腳VIN、AONASP、SYNC以及輸出引腳LX、ASP。與第四實施例的第一直流-直流轉換器CON14不同之處在於，本實施例的第一直流-直流轉換器CON15進一步具有輸入引腳PHASE。以下針對差異特徵進行詳細描述。
第一直流-直流轉換器CON15通過輸入引腳PHASE從外部電路例如微處理器或主控制器等接收參考相位移訊號VREF。第一直流-直流轉換器CON15通過輸出引腳ASP依據參考相位移訊號VREF輸出具有與參考相位移訊號VREF相同相位的相位移時脈訊號PHC6。相位移時脈訊號PHC6相對於第一直流-直流轉換器CON15輸出的脈寬調變訊號PWM1具有參考相位移。
因此，從第一直流-直流轉換器CON15接收到相位移時脈訊號PHC6的第二直流-直流轉換器可在與第一直流-直流轉換器CON15輸出脈寬調變訊號PWM1不同的時段，輸出第二脈寬調變訊號。如此，可有效降低多通道功率系統運作產生的噪音。
[第六實施例]
請參閱圖10，其是本發明第六實施例的多通道功率系統的相位移控制方法的步驟流程圖。如圖10所示，本實施例的多通道功率系統的相位移控制方法包含以下步驟S1001~S1013。
在步驟S1001，配置一或多個第一直流-直流轉換器以及一或多個第二直流-直流轉換器。每個第二直流-直流轉換器連接其中一個第一直流-直流轉換器。
在步驟S1003，利用第一直流-直流轉換器輸出具有第一直流-直流轉換器內定的第一默認頻率的第一脈寬調變訊號。
在步驟S1005，利用第二直流-直流轉換器輸出具有第二直流-直流轉換器內定的第二默認頻率的第二脈寬調變訊號。
在步驟S1007，利用第一直流-直流轉換器從外部時脈電路接收參考時脈訊號。
在步驟S1009，利用第一直流-直流轉換器依據參考時脈訊號，校準第一脈寬調變訊號的第一默認頻率，以輸出具有與參考時脈訊號相同頻率的第一脈寬調變訊號。
在步驟S1011，利用第一直流-直流轉換器依據第一脈寬調變訊號輸出相對於第一脈寬調變訊號具有設定相位移的相位移時脈訊號。
在步驟S1013，利用第二直流-直流轉換器依據相位移時脈訊號，輸出相對於第一脈寬調變訊號具有設定相位移的第二脈寬調變訊號。
[第七實施例]
請參閱圖11，其是本發明第七實施例的多通道功率系統的相位移控制方法的步驟流程圖。如圖11所示，本實施例的多通道功率系統的相位移控制方法包含以下步驟S1101~S1125。
在步驟S1101，配置第一直流-直流轉換器以及第二直流-直流轉換器。每個第二直流-直流轉換器連接其中一個第一直流-直流轉換器。
在步驟S1103，利用第一直流-直流轉換器接收默認頻率觸發訊號。
在步驟S1105，判斷默認頻率觸發訊號是否到達參考準位例如高準位。若判斷默認頻率觸發訊號未到達參考準位時，接著執行步驟S1107。相反地，若判斷默認頻率觸發訊號已到達參考準位時，接著執行步驟S1117。
在步驟S1107，判斷第一直流-直流轉換器是否接收到參考時脈訊號。若第一直流-直流轉換器未接收到參考時脈訊號時，第一直流-直流轉換器輸出具有第一直流-直流轉換器內定的第一默認頻率的第一脈寬調變訊號。接著，在步驟S1109中，第一直流-直流轉換器不出相位移時脈訊號。因此，在步驟S1111，利用第二直流-直流轉換器輸出具有第二直流-直流轉換器內定的第二默認頻率的第二脈寬調變訊號。
相反地，若第一直流-直流轉換器已接收到參考時脈訊號時，第一直流-直流轉換器輸出具有與參考時脈訊號相同頻率的第一脈寬調變訊號，接著執行步驟S1113。在步驟S1113，利用第一直流-直流轉換器輸出具有與參考時脈訊號相同頻率以及相對於第一脈寬調變訊號具有設定相位移的相位移時脈訊號，接著執行步驟S1115。
在步驟S1115，利用第二直流-直流轉換器依據從第一直流-直流轉換器接收的相位移時脈訊號，輸出相對於第一直流-直流轉換器的第一脈寬調變訊號具有設定相位移的第二脈寬調變訊號。
在步驟S1117，判斷第一直流-直流轉換器是否接收到參考時脈訊號。若第一直流-直流轉換器未接收到參考時脈訊號時，第一直流-直流轉換器輸出具有第一直流-直流轉換器內定的第一默認頻率的第一脈寬調變訊號，接著執行步驟S1119。相反地，若第一直流-直流轉換器已接收到參考時脈訊號時，第一直流-直流轉換器輸出與參考時脈訊號的頻率相同的第一脈寬調變訊號，接著執行步驟S1123。
在步驟S1119，利用利用第一直流-直流轉換器輸出具有第一默認頻率以及相對於第一脈寬調變訊號具有設定相位移的相位移時脈訊號，接著執行步驟S1121。
在步驟S1121，利用第二直流-直流轉換器依據相位移時脈訊號以輸出第二脈寬調變訊號。此第二脈寬調變訊號相對於第一脈寬調變訊號具有設定相位移。
在步驟S1123，利用第一直流-直流轉換器輸出具有與時脈訊號相同的頻率以及相對於第一脈寬調變訊號具有設定相位移的相位移時脈訊號，接著執行步驟S1125。
在步驟S1125，利用第二直流-直流轉換器依據相位移時脈訊號輸出第二脈寬調變訊號。此第二脈寬調變訊號相對於第一脈寬調變訊號具有設定相位移。
[實施例的有益效果]
綜上所述，本發明提供一種多通道功率系統及其相位移控制方法，其包含的多個直流-直流轉換器可在不同時段依序提供多個脈寬調變訊號，特別是具有較大脈波寬度的多個脈寬調變訊號。在同一時間軸上，在不同時段依序提供的多個脈寬調變訊號未相互重疊。因此，本發明多通道功率系統不會因同時提供高電流/高電壓而產生高分貝的電磁干擾噪音。
最後須說明地是，於前述說明中，儘管已將本發明技術的概念以多個示例性實施例具體地示出與闡述，然而在此項技術的領域中具有通常知識者將理解，在不背離由以下申請專利範圍所界定的本發明技術的概念之範圍的條件下，可對其作出形式及細節上的各種變化。
CON1~CON15:直流-直流轉換器 VIN、SYNC、LX、LX1~LX3、ASP、AONASP:、PHASE:引腳 CLK:時脈訊號 PWM1~PWM9:脈寬調變訊號 PHC1~PHC6:相位移時脈訊號 DFS1、DFS2:默認頻率觸發訊號 VREFS:參考相位移訊號 S1001~S1013、S1101~S1125:步驟
圖1是本發明第一實施例的多通道功率系統的方塊圖。
圖2是本發明第一實施例的多通道功率系統的波形圖。
圖3是本發明第二實施例的多通道功率系統的方塊圖。
圖4是本發明第二實施例的多通道功率系統的波形圖。
圖5是本發明第三實施例的多通道功率系統的方塊圖。
圖6是本發明第三實施例的多通道功率系統的波形圖。
圖7是本發明第三實施例的多通道功率系統的噪音頻譜測試圖。
圖8是本發明第四實施例的多通道功率系統的第一直流-直流轉換器的方塊圖。
圖9是本發明第五實施例的多通道功率系統的第一直流-直流轉換器的方塊圖。
圖10是本發明第六實施例的多通道功率系統的相位移控制方法的步驟流程圖。
圖11是本發明第七實施例的多通道功率系統的相位移控制方法的步驟流程圖。
CON1~CON4:直流-直流轉換器
VIN、SYNC、LX1~LX3、ASP:引腳
CLK:時脈訊號
PWM1~PWM9:脈寬調變訊號
PHC1:相位移時脈訊號

Claims (10)

  1. 一種多通道功率系統，包含： 一或多個第一直流-直流轉換器，各該第一直流-直流轉換器配置以在未從外部接收到一參考時脈訊號時，輸出具有各該第一直流-直流轉換器內定的一第一默認頻率的一第一脈寬調變訊號，各該第一直流-直流轉換器配置以從外部接收到該參考時脈訊號時，校準該脈寬調變訊號的該第一默認頻率為與該參考時脈訊號相同的頻率，至少一該第一直流-直流轉換器配置以依據該第一脈寬調變訊號輸出一或多個相位移時脈訊號；以及 一或多個第二直流-直流轉換器，各該第二直流-直流轉換器連接其中一該第一直流-直流轉換器，各該第二直流-直流轉換器配置以在未從該第一直流-直流轉換器接收到一相位移時脈訊號時，輸出具有各該第二直流-直流轉換器內定的一第二默認頻率的一第二脈寬調變訊號，各該第二直流-直流轉換器配置以接收該相位移時脈訊號時，依據該相位移時脈訊號輸出相對於該第一脈寬調變訊號具有一設定相位移的該第二脈寬調變訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的多通道功率系統，其中當該第一直流-直流轉換器從外部接收的一默認頻率觸發訊號的波形到達一參考準位但未接收到該參考時脈訊號時，該第一直流-直流轉換器輸出具有該第一默認頻率以及相對於該第一脈寬調變訊號具有該設定相位移的該相位移時脈訊號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的多通道功率系統，其中當該第一直流-直流轉換器從外部接收的一默認頻率觸發訊號的波形到達一參考準位以及接收到該參考時脈訊號時，該第一直流-直流轉換器輸出具有與該參考時脈訊號相同的頻率以及相對於該第一脈寬調變訊號具有該設定相位移的該相位移時脈訊號。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的多通道功率系統，其中當該第一直流-直流轉換器從外部接收的一默認頻率觸發訊號的波形未到達一參考準位以及未接收到該參考時脈訊號時，該第一直流-直流轉換器不輸出該相位移時脈訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的多通道功率系統，其中當該第一直流-直流轉換器從外部接收的一默認頻率觸發訊號的波形未到達一參考準位但接收到該參考時脈訊號時，該第一直流-直流轉換器輸出具有與該參考時脈訊號相同的頻率以及相對於該第一脈寬調變訊號具有該設定相位移的該相位移時脈訊號。
  6. 一種多通道功率系統的相位移控制方法，包含以下步驟： 配置一或多個第一直流-直流轉換器以及一或多個第二直流-直流轉換器，各該第二直流-直流轉換器連接其中一該第一直流-直流轉換器； 利用各該第一直流-直流轉換器輸出具有該第一直流-直流轉換器內定的一第一默認頻率的一第一脈寬調變訊號； 利用各該第二直流-直流轉換器輸出具有該第二直流-直流轉換器內定的一第二默認頻率的一第二脈寬調變訊號； 利用各該第一直流-直流轉換器從外部接收一參考時脈訊號； 利用各該第一直流-直流轉換器依據該參考時脈訊號，校準該第一脈寬調變訊號的該第一默認頻率為與該參考時脈訊號相同的頻率，以輸出一第一脈寬調變訊號； 利用該第一直流-直流轉換器依據該第一脈寬調變訊號輸出一或多個相位移時脈訊號；以及 利用各該第二直流-直流轉換器依據該相位移時脈訊號，以輸出相對於該第一脈寬調變訊號具有一設定相位移的該第二脈寬調變訊號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的多通道功率系統的相位移控制方法，更包含以下步驟： 當該第一直流-直流轉換器從外部接收的一默認頻率觸發訊號的波形到達一參考準位但未接收到該參考時脈訊號時，利用該第一直流-直流轉換器輸出具有該第一默認頻率以及相對於該第一脈寬調變訊號具有該設定相位移的該相位移時脈訊號。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的多通道功率系統的相位移控制方法，更包含以下步驟： 當該第一直流-直流轉換器從外部接收的一默認頻率觸發訊號的波形到達一參考準位以及接收到該參考時脈訊號時，利用該第一直流-直流轉換器輸出具有與該參考時脈訊號相同的頻率以及相對於該第一脈寬調變訊號具有該設定相位移的該相位移時脈訊號。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的多通道功率系統的相位移控制方法，更包含以下步驟： 當該第一直流-直流轉換器從外部接收的一默認頻率觸發訊號的波形未到達一參考準位以及未接收到該參考時脈訊號時，利用該第一直流-直流轉換器不輸出該相位移時脈訊號。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的多通道功率系統的相位移控制方法，更包含以下步驟： 當該第一直流-直流轉換器從外部接收的一默認頻率觸發訊號的波形未到達一參考準位但接收到該參考時脈訊號時，利用該第一直流-直流轉換器輸出具有與該參考時脈訊號相同的頻率以及相對於該第一脈寬調變訊號具有該設定相位移的該相位移時脈訊號。
TW108102471A 2019-01-23 2019-01-23 多通道功率系統及其相位移控制方法 TWI683510B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108102471A TWI683510B (zh) 2019-01-23 2019-01-23 多通道功率系統及其相位移控制方法
CN201910100049.7A CN111478580B (zh) 2019-01-23 2019-01-31 多信道功率系统及其相位移控制方法
US16/360,119 US10637354B1 (en) 2019-01-23 2019-03-21 Multi-channel power system and method of controlling phase shift of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108102471A TWI683510B (zh) 2019-01-23 2019-01-23 多通道功率系統及其相位移控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI683510B TWI683510B (zh) 2020-01-21
TW202029622A true TW202029622A (zh) 2020-08-01

Family

ID=69942580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108102471A TWI683510B (zh) 2019-01-23 2019-01-23 多通道功率系統及其相位移控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10637354B1 (zh)
CN (1) CN111478580B (zh)
TW (1) TWI683510B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI715372B (zh) * 2019-12-25 2021-01-01 茂達電子股份有限公司 同步電源轉換器系統
TWI731804B (zh) * 2020-10-15 2021-06-21 茂達電子股份有限公司 電源轉換器、同步電源轉換器系統及判斷切換頻率的方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6819577B1 (en) * 2003-05-19 2004-11-16 Texas Instruments Incorporated Distributing clock and programming phase shift in multiphase parallelable converters
CN101369776B (zh) * 2007-08-13 2011-08-03 立锜科技股份有限公司 遮蔽切换噪声的切换式电压转换器及其方法
EP2136459A1 (en) * 2008-06-18 2009-12-23 Intégration Dolphin Inc. Charge pump circuit
CN101783581A (zh) * 2009-01-16 2010-07-21 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 多相驱动电路
TWI394026B (zh) * 2010-01-07 2013-04-21 Richtek Technology Corp 時脈產生器以及應用該時脈產生器的相位交錯時脈同步裝置及方法
TWI404338B (zh) * 2010-04-21 2013-08-01 Richtek Technology Corp 多通道調節器系統的相位交錯控制方法
JP5659575B2 (ja) * 2010-06-22 2015-01-28 株式会社リコー マルチフェーズ型コンバータ
US20150070940A1 (en) * 2013-09-09 2015-03-12 Renesas Electronics America Inc. Multi-phase transformer type dc-dc converter
CN104702102B (zh) * 2013-12-10 2018-04-27 展讯通信（上海）有限公司 Dcdc转换装置
JP6357773B2 (ja) * 2013-12-27 2018-07-18 株式会社リコー Ｄｃ／ｄｃコンバータ、スイッチング電源装置及び電子機器
US10270343B2 (en) * 2015-04-27 2019-04-23 Monolithic Power Systems, Inc. Multiphase power supply with constant on-time DC-DC converters
CN106059290B (zh) * 2016-08-02 2019-01-15 成都芯源系统有限公司 多通道直流-直流变换器及控制电路和方法
US9912240B1 (en) * 2016-10-07 2018-03-06 Monolithic Power Systems, Inc. Highly scalable multiphase power supply with constant on-time DC-DC converters
CN106787725B (zh) * 2016-12-30 2019-06-18 成都芯源系统有限公司 多相并联电源系统、单片开关集成电路及均流方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI683510B (zh) 2020-01-21
US10637354B1 (en) 2020-04-28
CN111478580A (zh) 2020-07-31
CN111478580B (zh) 2021-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9520765B2 (en) DC/DC converter, switching power supply device, and electronic apparatus,configured to include a phase detector and a phase holder
EP3014770B1 (en) Pulse width modular for voltage regulator
JP6214924B2 (ja) コントローラ及びコントローラを有するシステム
US9991788B2 (en) Power factor correction circuit for regulating operating frequency control circuit of power factor correction circuit and control method thereof, electronic apparatus, and power adapter
US9425690B2 (en) Current controlling mode direct current (DC)-DC converter
JP2014142819A (ja) 半導体装置
TWI683510B (zh) 多通道功率系統及其相位移控制方法
US9293989B2 (en) DC to DC buck converting controller with programmable on-time period unit
US8947148B2 (en) Hybrid analog/digital point-of-load controller
KR20140041108A (ko) 전원 공급 장치 및 히스테리시스 벅 컨버터
US9490701B2 (en) Techniques for reducing switching noise and improving transient response in voltage regulators
US9343917B2 (en) Control circuit for charging battery through programmable power supplier
JP6804454B2 (ja) パワーコンバータにおける高速モード遷移
EP3499696A1 (en) Switching power supply and method for operating a switched-mode power supply
US10063050B2 (en) Power supply system and power supply apparatus
US9086707B2 (en) System and method for modulating a duty cycle of a switching mode power supply
KR101477626B1 (ko) Dc-dc 컨버터용 소프트 스타트 장치
JP5764517B2 (ja) スイッチング電源装置及びそれを用いた電源システム
CN103809719B (zh) 电路板及用于电路板的电源管理系统
US9075590B2 (en) Voltage identification definition reference voltage generation circuit and boot voltage generating method thereof
US8994468B2 (en) Modulation method and control device having the same
Meha et al. Controlling DC Motor Speed using PWM from c# windows Application
TWM458032U (zh) 馬達控制裝置
EP4250564A1 (en) A controller for a power converter and a method of controlling a power converter
TWI540821B (zh) 功率輸出控制電路及其操作方法