TW202032908A - 多相dc-dc電源轉換器及其驅動方法 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種多相DC-DC電源轉換器，其包括誤差放大器、比較器、相位選擇電路、多個相電路及PFM/PWM邏輯控制電路。多個相電路各與多相DC-DC電源轉換器之相位相關聯，各包括導通時脈產生電路、第一開關電晶體、第二開關電晶體、輸出電感、過零點偵測電路及控制邏輯。PFM/PWM邏輯控制電路響應於PFM控制訊號及與該些開關訊號相關聯之控制訊號，以分別輸出至少一第一PFM控制訊號及至少一第二PFM控制訊號至該些相電路中的至少一第一相電路及至少一第二相電路。在輕負載或無負載狀態下，PFM/PWM邏輯控制電路進入第一階段、第二階段及第三階段。

Description

多相DC-DC電源轉換器及其驅動方法
本發明涉及一種多相DC-DC電源轉換器，特別是涉及一種用於改善輕負載或無負載時，由PFM模式進入PWM模式時產生的壓降的多相DC-DC電源轉換器。
習知的電子系統利用多個直流-直流轉換器，將主母線電壓從電源供電系統轉換成驅動這些積體電路所需的一或多個電壓。開關穩壓器，也稱為直流-直流轉換器，用於將輸入電壓源轉換成在電子系統中積體電路適合的電壓級別上所需的輸出電壓。
大多數情況下，使用脈寬調變(PWM)開關穩壓器為數位核心電路供電。另一方面，在操作的待機模式下，I/O介面電路保持接通。因此，I/O介面電路要求電源可以為正常負載和輕負載傳遞高效率。為了滿足省電的要求，待機模式下，I/O介面電路的電源必須在輕負載環境下具有高效率。大多數情況下，脈頻調變(PFM)開關穩壓器適用於高效率輕負載操作。
其中，在輕負載環境下，當電路要從PFM模式進入PWM模式，一般會將過零點偵測電路關閉，並使下橋電路導通進入PWM模式。然而，這會造成輸出電壓產生壓降，並且壓降幅度會視迴路反應速度而決定 。
故，如何通過電路設計的改良，來改善輕負載或無負載時產生的壓降，來克服上述的缺陷，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。
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用於改善輕負載或無負載時產生的壓降的多相DC-DC電源轉換器。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種多相DC-DC電源轉換器，其包括誤差放大器、比較器、相位選擇電路、多個相電路及PFM/PWM邏輯控制電路。誤差放大器接收參考電壓及來自輸出電壓節點的回饋電壓，並將回饋電壓與參考電壓之差值訊號放大，以輸出誤差訊號。比較器接收並比較誤差訊號及鋸齒波訊號，以產生比較輸出訊號。相位選擇電路經配置以將比較輸出訊號拆分為多個相位訊號。多個相電路各與多相DC-DC電源轉換器之相位相關聯，各包括導通時脈產生電路、第一開關電晶體、第二開關電晶體、輸出電感、過零點偵測電路及控制邏輯。導通時脈產生電路響應於該些相位訊號的其中之一以產生導通時脈訊號，第一開關電晶體響應於開關訊號且連接於輸入電壓節點及相位節點之間。第二開關電晶體響應於開關訊號且連接於相位節點及接地節點之間。輸出電感連接於輸出電壓節點及相位節點之間。過零點偵測電路，用於響應於PFM開啟訊號，以偵測相位節點是否通過電壓零點，以產生過零點偵測訊號。控制邏輯響應於導通時脈訊號及過零點偵測訊號，以產生該些開關訊號。PFM/PWM邏輯控制電路響應於PFM控制訊號及與該些開關訊號相關聯之控制訊號，以分別輸出至少一第一PFM控制訊號及至少一第二PFM控制訊號至該些相電路中的至少一第一相電路及至少一第二相電路。其中，在輕負載或無負載狀態下，PFM/PWM邏輯控制電路進入第一階段、第二階段及第三階段，在第一階段中，至少一第一相電路係在PFM模式下運作，且至少一第二相電路係交錯在PFM模式及PWM模式下運作。在第二階段中，至少一第一相電路係在PFM模式下運作，且至少一第二相電路係在PWM模式下運作。在第三階段中，至少一第一相電路係在PWM模式下運作，且至少一第二相電路係在PWM模式下運作。
本發明採用的另一技術方案在於，提供一種多相DC-DC電源轉換器的驅動方法，其包括：配置誤差放大器接收參考電壓及來自輸出電壓節點的回饋電壓，並將回饋電壓與參考電壓之差值訊號放大，以輸出誤差訊號；配置比較器接收並比較誤差訊號及鋸齒波訊號，以產生比較輸出訊號；配置相位選擇電路，經配置以將比較輸出訊號拆分為多個相位訊號；配置多個相電路，各與多相DC-DC電源轉換器之一相位相關聯，其中該些相電路各包括：導通時脈產生電路，響應於該些相位訊號的其中之一以產生導通時脈訊號；第一開關電晶體，響應於開關訊號且連接於輸入電壓節點及相位節點之間；第二開關電晶體，響應於開關訊號且連接於相位節點及接地節點之間；輸出電感，連接於輸出電壓節點及相位節點之間；過零點偵測電路，用於響應於PFM開啟訊號，以偵測相位節點是否通過電壓零點，以產生過零點偵測訊號；及控制邏輯，響應於導通時脈訊號及過零點偵測訊號，以產生該些開關訊號；配置PFM/PWM邏輯控制電路，響應於PFM控制訊號及與該些開關訊號相關聯之一控制訊號，以分別輸出至少一第一PFM控制訊號及至少一第二PFM控制訊號至該些相電路中的至少一第一相電路及至少一第二相電路；以及在輕負載或無負載狀態下，配置PFM/PWM邏輯控制電路經配置以進入第一階段、第二階段及第三階段，其中，在第一階段中，至少一第一相電路係在PFM模式下運作，且至少一第二相電路係交錯在PFM模式及PWM模式下運作，其中在第二階段中，至少一第一相電路係在PFM模式下運作，且至少一第二相電路係在PWM模式下運作，其中在第三階段中，至少一第一相電路係在PWM模式下運作，且至少一第二相電路係在PWM模式下運作。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的多相DC-DC電源轉換器及其驅動方法，其能通過三階段調控相電路切換PWM模式/PFM模式的時間點，來大幅改善輕負載或無負載時產生的壓降。
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公開有關“多相DC-DC電源轉換器及其驅動方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開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，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。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。
參閱圖1所示，其為本發明實施例的多相DC-DC電源轉換器的電路圖。本發明一實施例提供一種多相DC-DC電源轉換器1，其包括誤差放大器EA、比較器CMP、相位選擇電路PS、多個相電路及PFM/PWM邏輯控制電路PFMLC。
誤差放大器EA，接收參考電壓VREF及來自輸出電壓節點No的回饋電壓，即輸出電壓VOUT，並將輸出電壓VOUT與參考電壓VREF之差值訊號放大，以輸出誤差訊號EA0。
比較器CMP，接收並將誤差訊號EA0與鋸齒波訊號SLOPE進行比較，以產生比較輸出訊號CPOUT。舉例而言，當誤差訊號EA0之電位大於鋸齒波訊號SLOPE時，輸出高電位，例如1，當誤差訊號EA0之電位小於鋸齒波訊號SLOPE時，輸出低電位，例如0，如此將可產生一時脈訊號，可作為PWM控制訊號。
相位選擇電路PS，經配置以將比較輸出訊號CPOUT拆分為多個相位訊號，例如第一相位訊號CP1及第二相位訊號CP2。在多相電源轉換器中，由於各相互相交錯，可減少輸入及輸出紋波電流，還能夠減少印刷電路板或特定組件上的熱點。實際上，多相電源轉換器可讓開關電晶體及電感的電流功耗降低了一半，且相交錯還可以降低傳導損耗。
多個相電路，例如第一相電路10及第二相電路11，各與多相DC-DC電源轉換器1的一個相位相關聯。以本實施例，多相DC-DC電源轉換器1為二相直流電源轉換器，因此具有兩個相電路。其中，第一相電路100包括導通時脈產生電路OTG1、第一開關電晶體T11、第二開關電晶體T12、輸出電感L1、過零點偵測電路ZCD1及控制邏輯LC1。
導通時脈產生電路OTG1響應於第一相位訊號CP1，對應產生導通時脈訊號Ton1。第一開關電晶體T11連接於輸入電壓節點Ni及相位節點LX1之間，響應於來自控制邏輯LC1的開關訊號來決定其導通狀態。第二開關電晶體T12連接於相位節點LX1及接地節點PGND之間，同樣響應於來自控制邏輯LC1的開關訊號來決定其導通狀態。輸出電感L1連接於輸出電壓節點No及相位節點LX1之間。
過零點偵測電路ZCD1，用於響應於PFM開啟訊號PFMEN，以偵測相位節點LX1的電流是否通過電流零點，以產生過零點偵測訊號ZC1。詳細而言，過零電偵測電路ZCD1監測相位節點LX1的電壓，並將其與接地節點PGND的電壓相比較，以確認是否通過電流零點，所產生的過零點偵測訊號ZC1將可用於使相電路進入PFM模式。
控制邏輯LC1，響應於導通時脈訊號Ton1及過零點偵測訊號ZC1，以產生該些開關訊號決定第一開關電晶體T11及第二開關電晶體T12的導通狀態。換言之，第一開關電晶體T11及第二開關電晶體T12串聯在輸入電壓Vin和地電壓之間。第一開關電晶體T11及第二開關電晶體T12可選擇接通和斷開，以便在相位節點LX1處產生開關輸出電壓。開關輸出電壓直接耦合到LC濾波電路上，LC濾波電路含有一個輸出電感L1及輸出電容Cout，在輸出電壓節點No處產生輸出電壓VOUT，具有基本恆定的幅值。然後，可以利用輸出電壓VOUT驅動負載。
另一方面，第二相電路11包括導通時脈產生電路OTG2、第一開關電晶體T21、第二開關電晶體T22、輸出電感L2、過零點偵測電路ZCD2及控制邏輯LC2。其配置基本上與第一相電路10的各組件類似，故省略重複描述。其中，導通時脈產生電路OTG2響應於第二相位訊號CP2，對應產生導通時脈訊號Ton2。第一開關電晶體T21連接於輸入電壓節點Ni2及相位節點LX2之間，第二開關電晶體T22連接於相位節點LX2及接地節點PGND之間，第一開關電晶體T21及第二開關電晶體T22接收來自控制邏輯電路LC2的多個開關訊號來決定導通狀態。
類似的，輸出電感L2連接於輸出電壓節點No及相位節點LX2之間，而過零點偵測電路ZCD2，用於響應於PFM開啟訊號PFMEN，以偵測相位節點LX2的電流是否通過電流零點，以產生過零點偵測訊號ZC2。詳細而言，過零電偵測電路ZCD2監測相位節點LX2的電壓，並將其與接地節點PGND的電壓相比較，以確認是否通過電流零點，所產生的過零點偵測訊號ZC2將可用於使相電路進入PFM模式。
多相DC-DC電源轉換器1還包括PFM/PWM邏輯控制電路PFMLC，其響應於PFM控制訊號PFMEN及與該些開關訊號相關聯之控制訊號，例如，比較輸出訊號CPOUT，以分別輸出第一PFM控制訊號PFMEN1及第二PFM控制訊號PFMEN2至第一相電路10及第二相電路11。舉例來說，可將多個相電路劃分為多個第一相電路10及多個第二相電路11，並分別通過多個第一PFM控制訊號PFMEN1及多個第二PFM控制訊號PFMEN2來控制其操作在PFM模式或PWM模式。更進一步，任何帶有比較輸出訊號CPOUT資訊的訊號，均可作為觸發訊號，例如第一PFM控制訊號PFMEN1及第二PFM控制訊號PFMEN2，而並非限於上述實施方式。
其中，在輕載或無載狀態下，例如輸出電壓節點No並未連接於負載，或連接於小負載的情況下，PFM/PWM邏輯控制電路PFMLC具有三階段控制。詳細而言，請參考圖2及圖3，其分別為根據本發明實施例的PFM/PWM邏輯控制電路運作在第一階段的訊號時序圖及PFM/PWM邏輯控制電路運作在第一階段至第三階段的訊號時序圖。如圖所示，PFM/PWM邏輯控制電路將進入第一階段T1、第二階段T2及第三階段T3。
在第一階段T1中，第一相電路10係在PFM模式下運作，且第二相電路11係交錯在PFM模式及PWM模式下運作。在第二階段T2中，第一相電路10在PFM模式下運作，且第二相電路11係在PWM模式下運作。在第三階段T3中，第一相電路10係在PWM模式下運作，且第二相電路11係在PWM模式下運作。
當輸出電壓節點No並未連接於負載時，首先進入第一階段T1，PFM開啟訊號PFMEN以低電位輸入PFM/PWM邏輯控制電路PFMLC，PFM/PWM邏輯控制電路PFMLC產生高電位的第一PFM控制訊號PFMEN1，並利用比較輸出訊號CPOUT產生高低電位交錯的第二PFM控制訊號PFMEN2，換言之，當比較輸出訊號CPOUT出現第一支高電位訊號時，第一相電路10此時進入PFM模式，而低電位的第二PFM控制訊號PFMEN2使第二相電路11先進入PWM模式，第二相電路11開始漏電，直到比較輸出訊號CPOUT出現第二支高電位訊號時，響應比較輸出訊號CPOUT，產生高電位的第二PFM控制訊號PFMEN2強制啟動過零點偵測電路ZCD2進行過零點偵測，使第二相電路11進入PFM模式，使電感電流IL2歸零。
因此，交錯進出PWM模式及PFM模式的第二相電路11使電感電流IL2維持在較小的負電感電流。此時，第一相電路10進入PFM模式，使得輸出電壓VOUT產生壓降，然而，由於第二相電路11進出PWM模式及PFM模式，將電感電流IL2維持在較小的負電感電流可有效抑制輸出電壓VOUT的降幅。如圖3所示，通過採用本發明的多相DC-DC電源轉換器，其輸出電壓VOUT相較於現有多相DC-DC電源轉換器的輸出電壓VOUT’，於相同電路條件下，無載時的從PFM模式進入PWM模式，其降幅約差了|1.1312-1.7022|=0.571V，明確可有效抑制輸出電壓VOUT的降幅。
在第一階段T1開始後經過第一預定時間後，電感電流IL1及IL2將會穩定，進入第二階段T2，PFM/PWM邏輯控制電路PFMLC產生低電位的第二PFM控制訊號PFMEN2，使第二相電路11進入PWM模式，而第一相電路10維持在PFM模式，此時輸出電壓VOUT會由先前的壓降逐漸回穩，在第一階段T1開始後經過第二預定時間後，進入第三階段T3。
在第三階段T3中，PFM/PWM邏輯控制電路PFMLC產生低電位的第一PFM控制訊號PFMEN1，使第一相電路10進入PWM模式，此時電感電流IL1及IL2會再次彙整，使輸出電壓VOUT再次產生壓降，但此降幅將低於前次壓降產生的降幅。在此階段下，第一相電路10及第二相電路11均進入PWM模式，此時輸出電壓VOUT亦會由先前的壓降逐漸回穩。
請參考圖4，其為本發明實施例的PFM/PWM邏輯控制電路的電路圖。如圖所示，為了達成上述控制機制，PFM/PWM邏輯控制電路PFMLC包括延遲電路DL及計數器電路CT。延遲電路DL響應於PFM控制訊號PFMEN，將PFM控制訊號PFMEN以前述的第二預定時間進行延遲，以產生第一PFM控制訊號PFMEN1，如前所述，第一PFM控制訊號PFMEN1於第一階段T1及第二階段T2均為高電位，直到第一階段T1開始後經過第二預定時間則進入第三階段T3，第一PFM控制訊號PFMEN1轉為低電位。此第二預定時間需要通過對電路運作進行模擬，判斷輸出電壓VOUT回復穩定的時間點，藉此設計此第二預定時間。
另一方面，PFM/PWM邏輯控制電路PFMLC還包括計數器電路CT，其響應於PFM控制訊號PFMEN及與開關訊號相關聯之控制訊號，來產生第二PFM控制訊號PFMEN2。其中，與該些開關訊號相關聯之控制訊號可包括比較輸出訊號CPOUT、該誤差訊號EA0、第一相位訊號CP1及第二相位訊號CP2的至少其中之一。以本實施例而言，採用比較輸出訊號CPOUT做為控制訊號。此處，如前所述，在第一階段T1中，第二PFM控制訊號PFMEN2需要產生高低電位交錯訊號，使第二相電路11交錯在PWM模式及PFM模式切換，而進入第二階段T2後，則轉換為低電位使第二相電路11維持在PWM模式。
其中，此第二預定時間需要通過對電路運作進行模擬，判斷第一相電路10及第二相電路11的電感電流IL1及IL2回復穩定的時間點，藉此設計此第一預定時間，並且，第二預定時間須大於第一預定時間。因此，以下提供用於產生第二PFM控制訊號PFMEN2的一示例。
請參考圖5所示，其為本發明實施例的計數器電路的電路圖。如圖所示，計數器電路CT可包括多個D型正反器DFF1、DFF2、…、DFFn、SR閂鎖SR及及閘ANDG。其中，D型正反器DFF1、DFF2、…、DFFn的數量可用於決定第二預定時間，其中，D型正反器DFF1的時脈端CLK接收比較輸出訊號CPOUT，重置端R接收PFM控制訊號PFMEN，第一輸出端Q產生輸出訊號Q1，輸入端D與第二輸出端QB耦接，並向D型正反器DFF2的時脈端CLK輸出反相訊號Q1B。類似的，多個D型正反器DFF2、…、DFFn亦於第一輸出端Q產生輸出訊號Q2、Q3、…、Qn，且於第二輸出端QB產生反相訊號Q2B、Q3B、…、QnB。
此處，依據所選擇的第一預定時間，可選擇輸出訊號Q1、Q2、…、Qn的其中之一輸入SR閂鎖SR的設定端S，並將PFM控制訊號PFMEN輸入SR閂鎖SR的重置端R，並分別於其第一輸出端Q及第二輸出端QB輸出第一閂鎖訊號Qn_latch及第二閂鎖訊號QBn_latch。由於PFM控制訊號PFMEN均為低電位，當所選擇的輸出訊號，例如輸出訊號Qn為高電位時，第二閂鎖訊號QBn_latch將為低電位，當輸出訊號Qn為低電位時，回授會讓第二閂鎖訊號QBn_latch維持在低電位。
另外，計數器電路CT還包括及閘ANDG，其分別接收第二閂鎖訊號QBn_latch及反相訊號Q1B，並對應產生第二PFM控制訊號PFMEN2。
請參閱圖6所示，本發明另一實施例提供一種多相DC-DC電源轉換器的驅動方法。在本實施例中，驅動方法適用於圖1至圖5所示的實施例，但不限於此。多相DC-DC電源轉換器的驅動方法至少包括下列幾個步驟：
步驟S100：配置誤差放大器接收參考電壓及來自輸出電壓節點的回饋電壓，並將回饋電壓與參考電壓之差值訊號放大，以輸出誤差訊號。
步驟S101：配置比較器接收並比較誤差訊號及鋸齒波訊號，以產生比較輸出訊號；
步驟S102：配置相位選擇電路，以將比較輸出訊號拆分為多個相位訊號；
步驟S103：配置多個相電路，各與該多相DC-DC電源轉換器之一相位相關聯，其中，該些相電路各包括導通時脈產生電路、第一開關電晶體、第二開關電晶體、輸出電感、過零點偵測電路及控制邏輯。上述組件均已在上文的實施例中描述，故省略重複敘述。
步驟S104：配置一PFM/PWM邏輯控制電路，響應於一PFM控制訊號及與該些開關訊號相關聯之一控制訊號，以分別輸出至少一第一PFM控制訊號及至少一第二PFM控制訊號至該些相電路中的至少一第一相電路及至少一第二相電路；以及
步驟S105：在輕負載或無負載狀態下，配置該PFM/PWM邏輯控制電路以進入第一階段、第二階段及第三階段。
其中，在第一階段中，第一相電路係在PFM模式下運作，且第二相電路係交錯在PFM模式及PWM模式下運作，在第二階段中，第一相電路係在PFM模式下運作，且第二相電路係在PWM模式下運作，在第三階段中，第一相電路係在PWM模式下運作，且第二相電路係在PWM模式下運作。
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的多相DC-DC電源轉換器及其驅動方法，其能通過三階段調控相電路切換PWM模式/PFM模式的時間點，來大幅改善輕負載或無負載時產生的壓降。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
1:多相DC-DC電源轉換器 EA:誤差放大器 CMP:比較器 PSPFM/PWM:相位選擇電路 PFMLC:邏輯控制電路 VREF:參考電壓 No:輸出電壓節點 VOUT、VOUT’:輸出電壓 EA0:誤差訊號 SLOPE:鋸齒波訊號 CPOUT:比較輸出訊號 CP1:第一相位訊號 CP2:第二相位訊號 10:第一相電路 11:第二相電路 OTG1、OTG2:導通時脈產生電路 T11、T21:第一開關電晶體 T12、T22:第二開關電晶體 L1、L2:輸出電感 ZCD1、ZCD2:過零點偵測電路 Ni1、Ni2:輸入電壓節點 Ton1:導通時脈訊號 LC1、LC2:控制邏輯 LX1、LX2:相位節點 ZC1、ZC2:過零點偵測訊號 PGNDPFM:接地節點 PFMEN:開啟訊號 PFMEN1:第一PFM控制訊號 PFMEN2:第二PFM控制訊號 Cout:輸出電容 T1:第一階段 T2:第二階段 T3:第三階段 IL1、IL2:電感電流 DL:延遲電路 CT:計數器電路 DFF1、DFF2、DFF3、…、DFFn:D型正反器 SR:SR閂鎖 S:設定端 ANDG:及閘 CLK:時脈端 R:重置端 D:輸入端 Q:第一輸出端 QB:第二輸出端 Q1、Q2、Q3、…、Qn:輸出訊號 Q1B、Q2B、Q3B…、QnB:反相訊號 Qn_latch:第一閂鎖訊號 QBn_latch:第二閂鎖訊號 Vin:輸入電壓
圖1為本發明實施例的多相DC-DC電源轉換器的電路圖。
圖2為本發明實施例的PFM/PWM邏輯控制電路運作在第一階段的訊號時序圖。
圖3為本發明實施例的PFM/PWM邏輯控制電路運作在第一階段至第三階段的訊號時序圖。
圖4為本發明實施例的PFM/PWM邏輯控制電路的電路圖。
圖5為本發明實施例的計數器電路的電路圖。
圖6為本發明實施例的多相DC-DC電源轉換器的驅動方法的流程圖。
1:多相DC-DC電源轉換器
EA:誤差放大器
CMP:比較器
PS:相位選擇電路
PFMLC:PFM/PWM邏輯控制電路
VREF:參考電壓
No:輸出電壓節點
VOUT:輸出電壓
EA0:誤差訊號
SLOPE:鋸齒波訊號
CPOUT:比較輸出訊號
CP1:第一相位訊號
CP2:第二相位訊號
10:第一相電路
11:第二相電路
OTG1、OTG2:導通時脈產生電路
T11、T21:第一開關電晶體
T12、T22:第二開關電晶體
L1、L2:輸出電感
ZCD1、ZCD2:過零點偵測電路
Ni1、Ni2:輸入電壓節點
Ton1:導通時脈訊號
LC1、LC2:控制邏輯
LX1、LX2:相位節點
ZC1、ZC2:過零點偵測訊號
PGND:接地節點
PFMEN:PFM開啟訊號
PFMEN1:第一PFM控制訊號
PFMEN2:第二PFM控制訊號
Cout:輸出電容
IL1、IL2:電感電流
Vin:輸入電壓

Claims (9)

  1. 一種多相DC-DC電源轉換器，其包括： 一誤差放大器，接收一參考電壓及來自一輸出電壓節點的一回饋電壓，並將該回饋電壓與該參考電壓之一差值訊號放大，以輸出一誤差訊號； 一比較器，接收並比較該誤差訊號及一鋸齒波訊號，以產生一比較輸出訊號； 一相位選擇電路，經配置以將該比較輸出訊號拆分為多個相位訊號； 多個相電路，各與該多相DC-DC電源轉換器之一相位相關聯，各包括： 一導通時脈產生電路，響應於該些相位訊號的其中之一以產生一導通時脈訊號； 一第一開關電晶體，響應於開關訊號且連接於一輸入電壓節點及一相位節點之間； 一第二開關電晶體，響應於開關訊號且連接於該相位節點及一接地節點之間； 一輸出電感，連接於該輸出電壓節點及該相位節點之間； 一過零點偵測電路，用於響應於一PFM開啟訊號，以偵測該相位節點是否通過電壓零點，以產生一過零點偵測訊號；及 一控制邏輯，響應於該導通時脈訊號及該過零點偵測訊號，以產生該些開關訊號； 一PFM/PWM邏輯控制電路，響應於一PFM控制訊號及與該些開關訊號相關聯之一控制訊號，以分別輸出至少一第一PFM控制訊號及至少一第二PFM控制訊號至該些相電路中的至少一第一相電路及至少一第二相電路， 其中在一輕負載或一無負載狀態下，該PFM/PWM邏輯控制電路進入一第一階段、一第二階段及一第三階段，在該第一階段中，該至少一第一相電路係在PFM模式下運作，且該至少一第二相電路係交錯在PFM模式及PWM模式下運作， 其中在該第二階段中，該至少一第一相電路係在PFM模式下運作，且該至少一第二相電路係在PWM模式下運作， 其中在該第三階段中，該至少一第一相電路係在PWM模式下運作，且該至少一第二相電路係在PWM模式下運作。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的多相DC-DC電源轉換器，其中該第一階段開始後經過一第一預定時間後，進入該第二階段，且該第一預定時間係由該至少一第一相電路及該至少一第二相電路的電感電流決定。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的多相DC-DC電源轉換器，其中該第一階段開始後經過一第二預定時間後，進入該第三階段，且該第二預定時間係由該輸出節點的電壓決定。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的多相DC-DC電源轉換器，其中該PFM/PWM邏輯控制電路包括： 一延遲電路，響應於該PFM控制訊號，該延遲電路將該PFM控制訊號進行延遲該第一預定時間以產生該至少一第一PFM控制訊號；以及 一計數器電路，響應於該PFM控制訊號及與該些開關訊號相關聯之該控制訊號，該計數器電路產生該至少一第二PFM控制訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的多相DC-DC電源轉換器，其中該計數器電路包括多個D型正反器、一SR閂鎖及一及閘。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的多相DC-DC電源轉換器，其中該些D型正反器的數量用於決定該第二預定時間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的多相DC-DC電源轉換器，其中與該些開關訊號相關聯之該控制訊號包括該比較輸出訊號、該誤差訊號、該第一相位訊號及該第二相位訊號的至少其中之一。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的多相DC-DC電源轉換器，其中在該第一階段中，該至少一第二相電路係先進入PWM模式，再進入PFM模式。
  9. 一種多相DC-DC電源轉換器的驅動方法，其包括： 配置一誤差放大器接收一參考電壓及來自一輸出電壓節點的一回饋電壓，並將該回饋電壓與該參考電壓之一差值訊號放大，以輸出一誤差訊號； 配置一比較器接收並比較該誤差訊號及一鋸齒波訊號，以產生一比較輸出訊號； 配置一相位選擇電路，經配置以將該比較輸出訊號拆分為多個相位訊號； 配置多個相電路，各與該多相DC-DC電源轉換器之一相位相關聯，其中該些相電路各包括： 一導通時脈產生電路，響應於該些相位訊號的其中之一以產生一導通時脈訊號； 一第一開關電晶體，響應於開關訊號且連接於一輸入電壓節點及一相位節點之間； 一第二開關電晶體，響應於開關訊號且連接於該相位節點及一接地節點之間； 一輸出電感，連接於該輸出電壓節點及該相位節點之間； 一過零點偵測電路，用於響應於一PFM開啟訊號，以偵測該相位節點是否通過電壓零點，以產生一過零點偵測訊號；及 一控制邏輯，響應於該導通時脈訊號及該過零點偵測訊號，以產生該些開關訊號； 配置一PFM/PWM邏輯控制電路，響應於一PFM控制訊號及與該些開關訊號相關聯之一控制訊號，以分別輸出至少一第一PFM控制訊號及至少一第二PFM控制訊號至該些相電路中的至少一第一相電路及至少一第二相電路；以及 在一輕負載或一無負載狀態下，配置該PFM/PWM邏輯控制電路以進入一第一階段、一第二階段及一第三階段， 其中，在該第一階段中，該至少一第一相電路係在PFM模式下運作，且該至少一第二相電路係交錯在PFM模式及PWM模式下運作， 其中在該第二階段中，該至少一第一相電路係在PFM模式下運作，且該至少一第二相電路係在PWM模式下運作， 其中在該第三階段中，該至少一第一相電路係在PWM模式下運作，且該至少一第二相電路係在PWM模式下運作。
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