TWI614980B - 多相電源控制器、多相電源控制裝置與多相電源控制器的操作方法 - Google Patents

多相電源控制器、多相電源控制裝置與多相電源控制器的操作方法 Download PDF

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Abstract

一種多相電源控制器，適於操作N個電源通道，且連接M個驅動器與外部系統。所述M個驅動器分別具有一致能接腳，且多相電源控制器包含電源狀態接腳與M個控制接腳。電源狀態接腳耦接每一個驅動器的致能接腳與外部系統。所述M個控制接腳耦接所述M個驅動器。在多相電源控制器的電源啟動期間，多相電源控制器操作的電源通道數少於N。在電源啟動期間之後，多相電源控制器透過電源狀態接腳致能所述M個驅動器與透過電源狀態接腳通知外部系統一電源啟動程序完成。

Description

多相電源控制器、多相電源控制裝置與多相電源控制器的操作方法
本發明是有關於一種電源轉換技術，且特別是有關於一種多相電源控制器、多相電源控制裝置與多相電源控制器的操作方法。
一般而言，多相式電源轉換裝置(multi-phase power conversion device)中具有一多相電源控制器，以藉此控制裝置內部多個驅動器與多個電源輸出級的操作。現有的多相電源控制器往往必須因應多個驅動器的控制需求，額外設置驅動致能接腳用以致能多個驅動器，且多相電源控制器還會設置一電源狀態接腳來通知外部系統多相電源控制器的供電狀態正常與否。此種作法往往會導致多相電源控制器的接腳數過多，進而增加多相電源控制器的製造成本。
本發明提供一種多相電源控制器、多相電源控制裝置與多相電源控制器的操作方法，可利用電源狀態接腳來致能多個驅動器，有助於減少多相電源控制器的接腳數與降低製造成本。
本發明的多相電源控制器，適於操作N個電源通道，且連接M個驅動器與外部系統，其中所述M個驅動器均具有一致能接腳，且多相電源控制器包含電源狀態接腳與M個控制接腳。N大於M，且M為大於或是等於1的整數。電源狀態接腳耦接每一個驅動器的致能接腳與外部系統。所述M個控制接腳耦接所述M個驅動器。在多相電源控制器的電源啟動期間，多相電源控制器操作的電源通道數少於N。在電源啟動期間之後，多相電源控制器透過電源狀態接腳致能所述M個驅動器與透過電源狀態接腳通知外部系統一電源啟動程序完成。
本發明的多相電源控制裝置，具有N個電源通道，並連接外部系統，且多相電源控制裝置包含M個驅動器以及多相電源控制器，其中N大於M，且M為大於或是等於1的整數。多相電源控制器包括電源狀態接腳。電源狀態接腳耦接每個驅動器的致能接腳與外部系統。在多相電源控制器的電源啟動期間，多相電源控制器操作的電源通道數少於N。在電源啟動期間之後，多相電源控制器透過電源狀態接腳致能所述M個驅動器與透過電源狀態接腳通知外部系統一電源啟動程序完成。
本發明的多相電源控制器的操作方法，其中多相電源控制器適於操作N個電源通道，多相電源控制器的電源狀態接腳耦接外部系統以及M個驅動器的M個致能接腳，且所述操作方法包括下列步驟。在一電源啟動期間，多相電源控制器操作的一電源通道數少於N，其中N大於M，且M為大於或是等於1的整數。在電源啟動期間之後，透過電源狀態接腳致能所述M個驅動器，並透過電源狀態接腳通知外部系統一電源啟動程序完成。
基於上述，本發明之多相電源控制器在電源啟動期間所操作的電源通道數少於最大可操作的電源通道數N，且多相電源控制器可在電源啟動期間之後，利用電源狀態接腳致能多個驅動器。藉此，有助於降低多相電源控制器的接腳數與製造成本。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是依據本發明一實施例之多相電源控制裝置的方塊示意圖。如圖1所示，多相電源控制裝置100包括M個驅動器111~11M、N個電源輸出級101~10N以及多相電源控制器120，其中M為大於或是等於1的整數，N為整數且N大於M。此外，多相電源控制裝置100具有N個電源通道131~13N，以對應N個電源輸出級101~10N。具體而言，多相電源控制裝置100可例如是具有N個相位的多相式電源轉換裝置(multi-phase power conversion device)，以將輸入電壓VIN轉換成輸出電壓VO。換言之，多相電源控制器120適於操作N個電源通道131~13N，亦即多相電源控制器120的最大工作相位數為N。
多相電源控制器120包括電源狀態接腳121，且驅動器111~11M分別具有一致能接腳，例如：M個驅動器111~11M包括M個致能接腳141~14M。電源狀態接腳121耦接M個致能接腳141~14M與外部系統150。在多相電源控制器120的電源啟動期間，多相電源控制器120操作的電源通道數小於N。舉例來說，在電源啟動期間，多相電源控制器120所操作的電源通道數可等於或少於(N-M)個。
多相電源控制器120在電源啟動期間，控制耦接電源通道131的電源輸出級101，此時電源狀態接腳121尚未致能M個驅動器111~11M。此時，多相電源控制裝置100將可透過電源輸出級101使輸出電壓VO逐漸上升。輸出電壓VO可回授至多相電源控制器120，多相電源控制器120會判別輸出電壓VO是否上升至目標準位。當輸出電壓VO上升至目標準位時，多相電源控制器120將結束電源啟動期間。換言之，在電源啟動期間，多相電源控制裝置100中被致能的相位數小於最大工作相位數。
在電源啟動期間之後，多相電源控制器120透過電源狀態接腳121致能M個驅動器111~11M，且多相電源控制器120透過電源狀態接腳121通知外部系統150一電源啟動程序已完成。換言之，多相電源控制器120可利用電源狀態接腳121來控制M個驅動器111~11M。與現有技術相比，多相電源控制器120將無須針對M個驅動器111~11M設置專用的致能接腳，從而降低多相電源控制器120的接腳數與製造成本。此外，在電源啟動期間，多相電源控制器120更可利用未使用的電源通道來執行功能設定操作，可更進一步地降低多相電源控制器120的接腳數與製造成本。
為了使本領域具有通常知識者能更了解本發明，圖2是依據本發明另一實施例之多相電源控制裝置的方塊示意圖，圖3是依據本發明一實施例之多相電源控制器的操作方法流程圖，圖4是依據本發明一實施例之多相電源控制裝置的時序圖，且以下將參照圖2至圖4列舉多相電源控制裝置的細部操作。
如圖2所示，多相電源控制器120包括耦接M個驅動器111~11M的M個控制接腳211~21M以及直接耦接電源輸出級101的控制接腳221與222，以藉此操作N個電源通道131~13N。多相電源控制器120更包括控制器230、驅動器240以及致能接腳250。其中，驅動器240耦接在控制器230以及控制接腳221~222之間，且控制器230耦接電源狀態接腳121以及M個控制接腳211~21M。
M個控制接腳211~21M耦接M個外部參數設定單元261~26M，其中每個外部參數設定單元261~26M可為一電阻。所述N個電源輸出級101~10N耦接N個電源通道131~13N，且N個電源輸出級101~10N具有相似或是相同的電路結構。以電源輸出級10N為例來看，電源輸出級10N耦接電源通道13N，並包括輸出級電路201以及阻抗電路202。輸出級電路201包括串聯在輸入電壓VIN與接地端之間的上橋開關SW21與下橋開關SW22。阻抗電路202包括電感L2與電容C2。
在操作上，多相電源控制器120可響應於來自致能接腳250的致能訊號EN2而開始運作。如圖4所示，多相電源控制器120在一開始運作時將進入一電源啟動期間T41，且電源啟動期間T41包括軟啟動期間T42。其中控制器230可在電源啟動期間T41的初期執行初始化程序，之後在軟啟動期間T42執行軟啟動操作，以提升輸出電壓VO。
參照圖3及圖4，如步驟S310所示，在電源啟動期間T41，多相電源控制器120操作的電源通道數小於N。外部電阻270的第一端接收參考電壓VR，且外部電阻270的第二端透過電源狀態接腳121耦接多相電源控制器120中的一內部開關(未繪示)。在電源啟動期間T41，控制器230會導通上述內部開關，以將外部電阻270的第二端下拉至接地端。藉此，電源狀態訊號S2將可維持在第一準位LV41(即接地電壓)，從而將M個驅動器111~11M維持在禁能狀態。
如步驟S320所示，在電源啟動期間T41中的軟啟動期間T42，控制器230可降低電源輸出級101~10N所產生之輸出電壓VO的迴轉率(slew rate)，亦即電壓-時間曲線斜率，以延長軟啟動期間T42的時間，並降低工作相的湧浪電流。如此在軟啟動期間T42，多相電源控制裝置100可使用較少的電源通道進行軟啟動。換言之，在軟啟動期間T42，多相電源控制裝置100只利用部分的相位(例如，電源輸出級101)將輸出電壓VO逐漸提升至目標準位LV43。
如步驟S330所示，在電源啟動期間T41中的軟啟動期間T42，亦即在軟啟動模式下，控制器230可透過M個外部參數設定單元261~26M來設定多個參數。在軟啟動期間T42，多相電源控制器120可將設定電流IR分別傳送至M個外部參數設定單元261~26M。外部參數設定單元261將可響應於設定電流產生設定電壓，進而致使控制器230可響應於設定電壓來設定參數。外部參數設定單元262可響應於設定電流產生另一設定電壓，進而致使控制器230可響應於另一設定電壓來設定另一參數。以此類推，其餘之參數設定單元的操作亦同。
當多相電源控制裝置100的輸出電壓VO上升至目標準 位LV43時，多相電源控制器120將結束電源啟動期間T41，並進入正常操作期間T43，亦即正常操作模式。如步驟S340所示，在電源啟動期間T41之後，亦即在正常操作期間T43中，多相電源控制器120會透過電源狀態接腳121致能M個驅動器111~11M，並透過電源狀態接腳121通知外部系統150一電源啟動程序已完成，亦即通知外部系統150輸出電壓VO已上升至目標準位LV43。
當電源啟動程序完成時，亦即當輸出電壓VO上升至目標準位LV43時，控制器230將切斷(turn off)電源狀態接腳121所耦接的內部開關，以將電源狀態訊號S2上拉至第二準位LV42(即參考電壓VR)。藉此，M個驅動器111~11M將可響應於具有第二準位LV42的電源狀態訊號S2，亦即電源良好(power good)訊號，切換至致能狀態。在正常操作期間T43中，控制器230除了持續產生脈寬調變訊號PU21以外，更產生脈寬調變訊號PU22~PU2N。多相電源控制器120透過M個控制接腳211~21M將脈寬調變訊號PU22~PU2N傳送至M個驅動器111~11M。
在正常操作期間T43下，M個驅動器111~11M將可響應於脈寬調變訊號PU22~PU2N驅動電源輸出級102~10N。以電源輸出級10N為例，驅動器11M可響應於脈寬調變訊號PU2N產生多個驅動訊號。輸出級電路201會依據驅動訊號來切換上橋開關SW21與下橋開關SW22的導通狀態。隨著上橋開關SW21與下橋開關SW22之導通狀態的改變，流經電感L2的電流將產生相應的改變，且電容C2也會產生相應的充電或是放電。輸入電壓VIN將可透過輸出級電路201與阻抗電路202轉換成輸出電壓VO。在正常操作期間T43下，多相電源控制裝置100將可利用全部的相位(例如，電源輸出級101~10N)將輸出電壓VO維持在目標準位LV43。
在另一實施例中，驅動器240也可設置在多相電源控制器120的外部。此時多相電源控制器120可透過控制接腳221與222來控制設置在外部的驅動器240，例如：多相電源控制器120可透過控制接腳221傳送脈寬調變訊號PU21至設置在外部的驅動器240，並可透過控制接腳222傳送用以控制驅動器240的致能訊號。
總而言之，多相電源控制器120可透過M個驅動器111~11M，來控制N個電源輸出級101~10N所產生的輸出電壓VO。當輸出電壓VO上升至目標準位LV43時，亦即當電源啟動程序完成時，多相電源控制器120將從軟啟動期間T42切換至正常操作期間T43，並可透過電源狀態接腳121通知外部系統150。在軟啟動期間T42，多相電源控制器120可利用電源狀態接腳121禁能M個驅動器111~11M，以利用部分的相位或是電源輸出級將輸出電壓VO提升至目標準位LV43。在正常操作期間T43，多相電源控制器120可利用電源狀態接腳121致能M個驅動器111~11M，以利用全部的相位或是電源輸出級將輸出電壓VO維持在目標準位LV43。
綜上所述，本發明之多相電源控制器可利用電源狀態接腳來控制M個驅動器。與現有技術相較之下，本發明之多相電源控制器將無須針對M個驅動器設置專用的致能接腳，有助於降低多相電源控制器的接腳數與製造成本。此外，在電源啟動期間，多相電源控制器更可利用未使用的電源通道來執行功能設定操作，可以更進一步地降低多相電源控制器的接腳數與製造成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧多相電源控制裝置
111~11M‧‧‧驅動器
120‧‧‧多相電源控制器
121‧‧‧電源狀態接腳
131~13N‧‧‧電源通道
141~14M‧‧‧致能接腳
150‧‧‧外部系統
101~10N‧‧‧電源輸出級
VIN‧‧‧輸入電壓
VO‧‧‧輸出電壓
211~21M、221、222‧‧‧控制接腳
230‧‧‧控制器
240‧‧‧驅動器
250‧‧‧致能接腳
261~26M‧‧‧外部參數設定單元
270‧‧‧外部電阻
IR‧‧‧設定電流
PU21~PU2N‧‧‧脈寬調變訊號
S2‧‧‧電源狀態訊號
VR‧‧‧參考電壓
201‧‧‧輸出級電路
202‧‧‧阻抗電路
SW21‧‧‧上橋開關
SW22‧‧‧下橋開關
L2‧‧‧電感
C2‧‧‧電容
S310~S340‧‧‧圖3實施例中的各步驟
T41‧‧‧電源啟動期間
T42‧‧‧軟啟動期間
T43‧‧‧正常操作期間
LV41‧‧‧第一準位
LV42‧‧‧第二準位
LV43‧‧‧目標準位
圖1是依據本發明一實施例之多相電源控制裝置的方塊示意圖。 圖2是依據本發明另一實施例之多相電源控制裝置的方塊示意圖。 圖3是依據本發明一實施例之多相電源控制器的操作方法流程圖。 圖4是依據本發明一實施例之多相電源控制裝置的時序圖。
100‧‧‧多相電源控制裝置
111~11M‧‧‧驅動器
120‧‧‧多相電源控制器
121‧‧‧電源狀態接腳
131~13N‧‧‧電源通道
141~14M‧‧‧致能接腳
150‧‧‧外部系統
101~10N‧‧‧電源輸出級
VO‧‧‧輸出電壓
VIN‧‧‧輸入電壓

Claims (11)

  1. 一種多相電源控制器，適於操作N個電源通道，且連接M個驅動器與一外部系統，其中所述M個驅動器分別具有一致能接腳，該多相電源控制器包含： 一電源狀態接腳，耦接每一個驅動器的該致能接腳與該外部系統；以及 M個控制接腳，耦接所述M個驅動器，其中N大於M，且M為大於或是等於1的整數； 其中在該多相電源控制器的一電源啟動期間，該多相電源控制器操作的一電源通道數少於N，在該電源啟動期間之後，則該多相電源控制器透過該電源狀態接腳致能所述M個驅動器與透過該電源狀態接腳通知該外部系統一電源啟動程序完成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的多相電源控制器，其中在該多相電源控制器的該電源啟動期間，該多相電源控制器操作的該電源通道數為(N-M)個。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的多相電源控制器，其中所述M個控制接腳更耦接M個外部參數設定單元，其中在該電源啟動期間中的一軟啟動期間，該多相電源控制器透過所述M個外部參數設定單元進行多個參數設定。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的多相電源控制器，其中當該多相電源控制器致能所述M個驅動器之後，該多相電源控制器透過所述M個控制接腳提供多個脈寬調變訊號至所述M個驅動器。
  5. 一種多相電源控制裝置，具有N個電源通道，並連接一外部系統，該多相電源控制裝置包含： M個驅動器，分別具有一致能接腳，其中N大於M，且M為大於或是等於1的整數；以及 一多相電源控制器，包含： 一電源狀態接腳，耦接每一個驅動器的該致能接腳與該外部系統； 其中在該多相電源控制器的一電源啟動期間，該多相電源控制器操作的一電源通道數少於N，在該電源啟動期間之後，則該多相電源控制器透過該電源狀態接腳致能所述M個驅動器與透過該電源狀態接腳通知該外部系統一電源啟動程序完成。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的多相電源控制裝置，其中在該多相電源控制器的該電源啟動期間，該多相電源控制器操作的該電源通道數為(N-M)個。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的多相電源控制裝置，其中該多相電源控制器還包括M個控制接腳，所述M個控制接腳連接M個外部參數設定單元與所述M個驅動器，其中在該電源啟動期間中的一軟啟動期間，該多相電源控制器透過所述M個外部參數設定單元進行多個參數設定。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的多相電源控制裝置，其中該多相電源控制器還包括多個控制接腳，其中當該多相電源控制器致能所述M個驅動器之後，該多相電源控制器透過所述M個控制接腳提供多個脈寬調變訊號至所述M個驅動器。
  9. 一種多相電源控制器的操作方法，其中該多相電源控制器適於操作N個電源通道，該多相電源控制器的一電源狀態接腳耦接一外部系統以及M個驅動器的M個致能接腳，該操作方法包括： 在一電源啟動期間，該多相電源控制器操作的一電源通道數少於N，其中N大於M，且M為大於或是等於1的整數；以及 在該電源啟動期間之後，透過該電源狀態接腳致能所述M個驅動器，並透過該電源狀態接腳通知該外部系統一電源啟動程序完成。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的操作方法，其中該多相電源控制器的M個控制接腳連接M個外部參數設定單元，且該操作方法更包括： 在該電源啟動期間中的一軟啟動期間，透過所述M個外部參數設定單元設定多個參數。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的操作方法，更包括： 在該電源啟動期間中的一軟啟動期間，降低所述N個電源通道所產生之一輸出電壓的迴轉率，以延長該軟啟動期間的時間。
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