TWI451683B - 交換式電源控制裝置及其控制方法 - Google Patents
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Description
本揭示內容是有關於一種控制電源穩定技術,且特別是有關於一種交換式電源控制裝置及其控制電源穩定方法。
交換式電源由於具有輸出電流大且效率高之優點,在許多電腦系統中已被廣為採用。隨著半導體元件技術的進步,電腦系統的元件如中央處理器(central processing unit;CPU)、晶片組(chipset)等的操作頻率及動態負載電流(load transient current)增快許多,因此對電源供應器的要求也日趨嚴格。除了必需具有高效率外,電源供應器對瞬間的負載變化也要能快速地反應。
舉例來說,在多相數電源的裝置如顯示卡或主機板在超頻的極限下,負載的變化將十分劇烈。當電源供應器連接的負載由輕載狀態轉換為重載狀態時,將汲取大量電流而導致電壓產生下衝尖波(undershoot)。電源的不穩定將容易使得相對應的負載受到損壞。
因此,本案在提供一種交換式電源控制裝置,適用於多個電源裝置,包含:波寬調變控制模組、多個展相驅動模組以及偵測模組構成。波寬調變控制模組產生多個原生相位波寬調變訊號給對應的多個展相驅動模組。當偵測模組檢測到電源裝置的一輸出電壓位於一安全範圍,展相驅動模組分別產生不同相的多個展相波寬調變訊號到對應的電源裝置,當偵測模組偵測到輸出電壓位於安全範圍之外,偵測模組控制展相驅動模組分別產生同相致能的展相波寬調變訊號到電源裝置。
本案提供一種電源控制方法,應用於一交換式電源控制裝置與多個電源裝置,交換式電源控制裝置具有一波寬調變控制模組與多個展相驅動模組,波寬調變控制模組產生多個原生相位波寬調變訊號到對應的多個展相驅動模組,電源控制方法包含:偵測電源裝置的之一輸出電壓是否位於一安全範圍;當輸出電壓位於安全範圍,展相驅動模組分別產生不同相之多個展相波寬調變訊號,並分別輸出展相波寬調變訊號至對應的電源裝置;當輸出電壓位於安全範圍之外時,等展相驅動模組分別產生同相致能的展相波寬調變訊號到電源裝置。
應用本揭示內容之優點係在於藉由控制波寬調變控制模組的多個原生相位波寬調變訊號同步致能,使展相波寬調變訊號同相致能來輸出,因此所有電源裝置的輸出電壓進行補償,減少下衝尖波情況,而輕易地達到上述之目的。
請參照第1圖。第1圖為本案一實施例的一種交換式電源控制裝置之方塊圖。交換式電源控制裝置1,包含:波寬調變控制模組10、複數展相驅動模組12以及偵測模組14。
波寬調變控制模組10產生多個原生相位波寬調變訊號。於本實施例中,波寬調變控制模組10為一個原生四相控制模組,產生四個不同相的原生相位波寬調變訊號PWMA、PWMB、PWMC及PWMD。於其他實施例中,波寬調變控制模組10可為八相或是其他相數的控制模組,以產生不同相數的波寬調變訊號。
四個原生相位波寬調變訊號PWMA、PWMB、PWMC及PWMD分別對應傳送至四個展相驅動模組12。於此一實施例中,展相驅動模組12可根據原生相位波寬調變訊號PWMA、PWMB、PWMC及PWMD產生兩個展相波寬調變訊號,當然也可控制產生多個展相波寬調變訊號,例如四個或八個等。於本實施例中,四個展相驅動模組12將產生八個展相波寬調變訊號PWM1-PWM8。展相波寬調變訊號PWM1-PWM8將進一步傳送至電源裝置16,以使電源裝置16在適當的時間啟動提供電源訊號至負載(未繪示)。
請同時參照第2圖。第2圖為本案的一實施例中展相驅動模組詳細之方塊圖。展相驅動模組12包含:展相元件20、第一選擇器22及第二選擇器24。
展相元件20輸入端接收第1圖中的波寬調變控制模組10所產生原生相位波寬調變訊號其中之一(例如在此為PWMA)。原生相位波寬調變訊號PWMA經展相元件20後,再經二個選擇器22及24,產生不同相之二展相波寬調變訊號PWM1及PWM2。並將二展相波寬調變訊號PWM1及PWM2輸出到第1圖中的兩個電源裝置16。需注意的是,於第2圖中所繪示的展相元件20以及選擇器22及24僅為一實施例,於其他實施例中亦可採用其他的展相技術或其他的選擇器實現,而不為本揭示內容圖示繪示所限。
其中,第1圖中的偵測模組14可接收電源裝置16所輸出的電源訊號的輸出電壓Vo,並進行判斷輸出電壓Vo是否位於安全範圍中。於不同實施例中,此安全範圍之設定可視情形調整。並且,安全範圍可依據是否小於一特定值亦或是否下降超過一特定比例來設定。
當輸出電壓Vo位於安全範圍時,偵測模組14將控制二選擇器22及24所產生兩個不同相的展相波寬調變訊號PWM1及PWM2,並傳送至電源裝置16,使電源裝置16據以開啟或關閉以提供電源訊號。
然而,當電源裝置16所連接的負載產生變化,例如由輕載狀態轉換為重載狀態時,負載量的增加將使得電壓及電流急遽地下降,而容易產生下衝尖波的情形(參考第3圖虛線)。此時電源訊號的變化將使偵測模組14偵測到輸出電壓Vo小於安全範圍。
於本實施例中,當偵測模組14判斷輸出電壓Vo小於安全範圍時,偵測模組14將產生補償致能訊號11,以控制波寬調變控制模組10的原生相位波寬調變訊號PWMA、PWMB、PWMC及PWMD同步致能,並使同步致能PWMA、PWMB、PWMC及PWMD傳送至展相驅動模組12。偵測模組14進一步傳送補償致能訊號11至展相驅動模組12內部的二選擇器22及24(參考第2圖),以控制選擇器22及24輸出同相致能的展相波寬調變訊號。
請參照第3圖。第3圖為本揭示內容一實施例中,輸出電壓Vo、負載量L以及展相波寬調變訊號PWM1-PWM8的波形圖。
在輸出電壓Vo位於安全範圍時,展相波寬調變訊號PWM1-PWM8將由於展相機制而相錯開,於不同的時間開啟不同電源裝置16。然而當負載量L突然升高時,輸出電壓Vo將驟降。輸出電壓Vo曲線中以虛線所繪製的為未設置補償機制的交換式電源控制裝置所產生,輸出電壓Vo將產生較大幅度的下衝尖波。
以實線所繪製的為由本案具補償機制的交換式電源控制裝置所產生,在偵測模組14偵測到輸出電壓Vo小於安全範圍時,偵測模組產生一補償致能訊號11至多個展相驅動模組12與波寬調變控制模組10,將使得多個展相驅動模組12輸出的展相波寬調變訊號同相致能,因此將使展相波寬調變訊號PWM1-PWM8同相致能來輸出,以使所有電源裝置16的輸出電壓Vo進行補償,因此輸出電壓Vo的下衝尖波將如第3圖實線所示,相較於虛線的下衝尖波有明顯地改善。
請同時參照第4圖、第5圖及第6圖。第4圖為本案的另一實施例中交換式電源控制裝置之方塊圖。第5圖為本案實施例中展相驅動模組詳細之方塊圖。第6圖為本案實施例中波寬調變控制模組產生的原生相位波寬調變訊號PWMA以及展相驅動模組輸出展相驅動模組輸出之展相波寬調變訊號PWM1及PWM2之波形圖。
第4圖與第1圖類似因此不再就相同之部份贅述。其相異之處在本實施例中的偵測模組44直接連接到波寬調變控制模組40,而不用連接到展相驅動模組42,因此在偵測到輸出電壓Vo小於安全範圍時,偵測模組44送出一補償致能訊號47至波寬調變控制模組40,將使波寬調變控制模組40產生一電源驅動訊號(如第6圖)並傳送至展相驅動模組42,且電源驅動訊號具有異於原生相位波寬調變訊號PWMA、PWMB、PWMC及PWMB之高準位及低準位之電位。
於本實施例中,第5圖中的展相驅動模組42將包含一個致能模組50,以偵測電源驅動訊號的產生。當電源驅動訊號產生時,致能模組50將進而控制選擇器52及54,以使選擇器52及54輸出端輸出同相致能的展相波寬調變訊號(如第6圖的PWM1及PWM2),達到同步開啟電源裝置16以補償輕載轉換為重載時產生的電壓急降現象。
請參照第7圖。第7圖為本案實施例一種電源控制方法的流程圖。此電源控制方法700可應用於如第1圖所示之交換式電源控制裝置1或第4圖所示之交換式電源控制裝置41中。
於步驟701,由交換式電源控制裝置1之波寬調變控制模組12產生原生相位波寬調變訊號PWMA、PWMB、PWMC及PWMB,並輸出到對應的多個展相驅動模組12。
於步驟702,判斷輸出電壓Vo是否位於安全範圍。
於步驟703,當輸出電壓Vo位於安全範圍時,多個展相驅動模組12分別根據原生相位波寬調變訊號PWMA、PWMB、PWMC及PWMB,產生不同相之多個展相波寬調變訊號PWM1-PWM8。
並於步驟704時,將多個展相波寬調變訊號PWM1-PWM8輸出至電源裝置16。
於步驟705,當輸出電壓位於安全範圍之外時,例如小於安全範圍,展相驅動模組12將同相致能的展相波寬調變訊號PWM1-PWM8的同步輸出電源驅動訊號至電源裝置16。
雖然本揭示內容已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本揭示內容,任何熟習此技藝者,在不脫離本揭示內容之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本揭示內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1、41...交換式電源控制裝置
10、40...波寬調變控制模組
11、47...補償致能訊號
12、42...展相驅動模組
14、44...偵測模組
16、46...電源裝置
20、56...展相元件
22、24、52、54...選擇器
700...電源控制方法
701-705...步驟
為讓本揭示內容之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂,所附圖式之說明如下:
第1圖為本案一實施例的一種交換式電源控制裝置之方塊圖;
第2圖為本案實施例中展相驅動模組詳細之方塊圖;
第3圖為本案實施例中,輸出電壓、負載量以及展相波寬調變訊號的波形圖。
第4圖為本案另一實施例中交換式電源控制裝置之方塊圖;
第5圖為本案一實施例中展相驅動模組更詳細之方塊圖;
第6圖為本案一實施例中,波寬調變控制模組所產生的原生相位波寬調變訊號以及展相驅動模組的輸出端所輸出之展相波寬調變訊號波形圖;
第7圖為本案實施例中的一種電源控制方法之流程圖。
11...補償致能訊號
12...展相驅動模組
20...展相元件
22、24...選擇器
Claims (16)
- 一種交換式電源控制裝置,適用於多個電源裝置,包含:一波寬調變控制模組,用以產生多個原生相位波寬調變訊號;多個展相驅動模組,對應接收該些原生相位波寬調變訊號,其中該些展相驅動模組的任一個,包含:一展相元件,接收該些原生相位波寬調變訊號;多個選擇器,分別連接該展相元件,並分別輸出展相波寬調變訊號;以及一偵測模組,當該偵測模組檢測到該些電源裝置的一輸出電壓位於一安全範圍,該些展相驅動模組分別產生不同相的多個展相波寬調變訊號到對應的該些電源裝置;當該偵測模組偵測到該輸出電壓位於該安全範圍之外,該偵測模組控制該些展相驅動模組分別產生同相致能的該些展相波寬調變訊號到該些電源裝置。
- 如請求項1所述之交換式電源控制裝置,其中該偵測模組偵測到該輸出電壓位於該安全範圍外時,係由一輕載狀態轉換為一重載狀態,使得該輸出電壓小於該安全範圍。
- 如請求項2所述之交換式電源控制裝置,其中該輸出電壓小於該安全範圍時,該偵測模組產生一補償致能訊號至該些展相驅動模組與波寬調變控制模組,使該些展相驅動模組產生同相致能的該些展相波寬調變訊號。
- 如請求項2所述之交換式電源控制裝置,其中該輸出電壓小於該安全範圍時,該偵測模組產生一補償致能訊 號至該波寬調變控制模組,以使該些展相驅動模組產生同相致能的該些展相波寬調變訊號。
- 如請求項4所述之交換式電源控制裝置,其中該偵測模組產生該補償致能訊號至該波寬調變控制模組後,該波寬調變控制模組產生一電源驅動訊號至該些展相驅動模組,且該電源驅動訊號具有異於該些原生相位波寬調變訊號之一高準位及一低準位的一電位。
- 如請求項1所述之交換式電源控制裝置,其中該些展相驅動模組分別產生多個展相波寬調變訊號係為產生兩個展相波寬調變訊號。
- 如請求項7所述之交換式電源控制裝置,其中該些展相驅動模組的任一個,包含:一展相元件,接收該些原生相位波寬調變訊號;一第一選擇器,連接該展相元件,輸出一第一展相波寬調變訊號;以及一第二選擇器,連接該展相元件,輸出一第二展相波寬調變訊號。
- 如請求項8所述之交換式電源控制裝置,其中該些展相驅動模組的任一個,更包含:一致能模組,連接該波寬調變控制模組、該第一選擇器以及該第二選擇器。
- 如請求項1所述之交換式電源控制裝置,其中該偵測模組偵測到該輸出電壓位於該安全範圍之外,該偵測模組控制該些原生相位波寬調變訊號為同相致能狀態。
- 一種電源控制方法,應用於一交換式電源控制裝置 與多個電源裝置,該交換式電源控制裝置具有一波寬調變控制模組與多個展相驅動模組,其中該些展相驅動模組的任一個,包含:一展相元件,接收原生相位波寬調變訊號;多個選擇器,分別連接該展相元件,並分別輸出展相波寬調變訊號,該波寬調變控制模組產生多個原生相位波寬調變訊號到對應的該些展相驅動模組,該電源控制方法包含:偵測該些電源裝置的之一輸出電壓是否位於一安全範圍;當該輸出電壓位於該安全範圍,該些展相驅動模組分別產生不同相之多個展相波寬調變訊號,並分別輸出該些展相波寬調變訊號至對應的該些電源裝置;當該輸出電壓位於該安全範圍之外時,該些展相驅動模組分別產生同相致能的該些展相波寬調變訊號到該些電源裝置。
- 如請求項10所述之電源控制方法,其中該輸出電壓位於該安全範圍外時,係由一輕載狀態轉換為一重載狀態,使得該輸出電壓小於該安全範圍。
- 如請求項11所述之電源控制方法,其中當該輸出電壓小於該安全範圍時,更包含一步驟:產生一補償致能訊號至該些展相驅動模組與波寬調變控制模組,以使該些展相驅動模組產生同相致能的該些展相波寬調變訊號。
- 如請求項11所述之電源控制方法,當該輸出電壓小於該安全範圍時,更包含一步驟:產生一補償致能訊號至該波寬調變控制模組,以使該些 展相驅動模組產生同相致能的該些展相波寬調變訊號。
- 如請求項13所述之電源控制方法,當產生該補償致能訊號至該波寬調變控制模組後,該波寬調變控制模組產生一電源驅動訊號並傳送至該等展相驅動模組,且該電源驅動訊號具有異於該些原生相位波寬調變訊號之一高準位及一低準位之一電位。
- 如請求項10所述之電源控制方法,其中該些展相驅動模組分別產生多個展相波寬調變訊號係為產生兩個展相波寬調變訊號。
- 如請求項10所述之電源控制方法,其中偵測到該輸出電壓位於該安全範圍之外,控制該些原生相位波寬調變訊號為一同相致能狀態。
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