專利名稱：在均流中增加和移除相的制作方法
在均流中增加和移除相


在結(jié)合附圖閱讀時(shí)M參考下面的詳細(xì)描述可以更加充分地理解本發(fā)明的
上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中
圖1示出了分布式電源架構(gòu)(DPA)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；
圖2示出了其中微控制器M3112C總線與POL轉(zhuǎn)換器體進(jìn)纟彌信的系統(tǒng)
的一個(gè)實(shí)施例；
圖3示出了其中DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置互聯(lián)，并由中刺共電控制 器控制以執(zhí)行特定功能的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；
圖4示出了錢的DC電源系統(tǒng)中需要的通用功能被組合到單個(gè)控制器中 的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例；
圖5示出了 POL調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，POL調(diào)節(jié)^I皮配置為MM信 總線彼ltbl信；
圖6示出了通常被稱作"降壓調(diào)節(jié)器"的電源調(diào)節(jié)器的一個(gè)實(shí)施例； 圖7示出了根據(jù)圖5的DPA系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的均流配置的一個(gè)實(shí)施例； 圖8示出了圖角棋中兩個(gè)POL裝置各自的負(fù)載線具有相同斜率的理想情況 的電壓-電流示圖9示出了圖角棋中從裝置的下降(dmop)電阻高于主裝置的下降電阻的 情況的電壓-電te圖10示出了圖| 中從裝置的下降電阻低于主 的下降電阻的情況的電 壓-電流示圖11示出了圖解用于二階均流的負(fù)載線的電壓-電^^圖12示出了圖解負(fù)載變化盼瞎況下用于二階均流的負(fù)載線的電壓-電流示
圖13示出了控制圖表，該圖表包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于電流平衡從， 的一階控制反饋路徑；
圖14示出了信號(hào)圖表，該圖表示出了均流配置中的兩個(gè)調(diào)節(jié)器在正常調(diào)節(jié)
3期間的柵極信號(hào)和輸出電流；
圖15示出了信號(hào)圖表，該圖表示出了均流配置中的兩個(gè)調(diào)節(jié)器的柵極信號(hào) 和輸出電流，其中第二調(diào)節(jié)驗(yàn)所編程數(shù)目的開關(guān)周期內(nèi)緩漫減小其GL脈沖 (GL2)的寬度直到期皮消除，且該調(diào)節(jié)觀步地切換；
圖16示出了信號(hào)圖表，該圖表示出了圖15中的柵極信號(hào)和輸出電流，其 中第二調(diào)節(jié)器通過在所編程數(shù)目的開關(guān)周期內(nèi)減小GH脈沖的寬度來削減其 GH信號(hào)(GH2)直到其被消除；
圖17示出了用于減小或釋放同步FET柵極脈沖的寬度的調(diào)制電路的一個(gè)實(shí) 施例的控制圖表；
圖18示出了信號(hào)圖表，該圖表示出了單個(gè)調(diào)節(jié)器的柵極信號(hào)和輸出電流以 說明調(diào)制電路可如何操作以削弱柵極低脈沖，其中最小脈沖寬度編程為零或非 零；
圖19示出了用于執(zhí)行柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)路徑間的均衡控制的電路的一個(gè)實(shí)施
例；
圖20示出了信號(hào)圖表，該圖表示出了在可編程數(shù)目的開關(guān)周期上將同步柵 極驅(qū)動(dòng)調(diào)制成零寬度占空比的過程中，均流配置中的兩個(gè)調(diào)節(jié)器的柵極信號(hào)和 輸出電流；
圖21示出了信號(hào)圖表，該圖表示出了在可編程數(shù)目的開關(guān)周期上將同步柵 極驅(qū)動(dòng)調(diào)制成全(D)寬度占空比的過程中，均流配置中的兩個(gè)調(diào)節(jié)器的柵極信 號(hào)和輸出電流；
圖22示出了表格，該表格強(qiáng)調(diào)了一種可被定義用于均流編程的一種可能樣 本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
圖23示出了在通信總線上調(diào)節(jié)器之間的通信的示例，其中通信總線上的命 令可定義事件動(dòng)作；
圖24示出了流程圖，該流程圖示出了當(dāng)增加相時(shí)，用于POL裝置在均流 組中配置自身的方法的一個(gè)實(shí)施例；
圖25示出了流程圖，該流程圖示出了當(dāng)移除相時(shí)，用于POL體在均流 組中配置自身的方法的一個(gè)實(shí)施例；
圖26示出了用于均流組中四個(gè)POL裝置的柵極信號(hào)，其中每一相與一組 柵極信號(hào)相關(guān)聯(lián)，第三和第四相被移除，并且第二相將其自身重新分配至與第一POL裝置不同的偏移量；
圖27示出了用于均流組中的四個(gè)POL裝置的柵極信號(hào)，其中每一相與一 組柵極信號(hào)相關(guān)聯(lián)，增加了第:^卩第三相，并且第四相將其自身重新分配至與 第一 POL裝置不同的偏移量；
圖28示出了主，的輸出電壓斜坡和成員/從裝置的輸出電壓斜坡，其中成 員體的斜坡明顯比主體的斜坡更早開始；
圖29是圖28中的主裝置的負(fù)載線與從體的負(fù)載線之間的更加理想的負(fù) 載線關(guān)系，其中電流比圖28所示的實(shí)施例更加平衡；
圖30示出了信號(hào)圖表，該圖表示出了用于主裝置和從裝置的柵極信號(hào)，其 中硬件觸發(fā)機(jī)制使得這些，開始4M出電壓傾斜；
圖31示出了信號(hào)圖表，該圖表示出了用于主裝置和從裝置的柵極信號(hào)，其 中GH占空比延時(shí)，并且延遲的GH信號(hào)在輸出級(jí)中被復(fù)制為GL信號(hào)；以及
圖32示出了信號(hào)圖表，該圖表示出了用于均流配置中的兩個(gè)調(diào)節(jié)器的柵極 信號(hào)和輸出電流，其中從^S釋放GL占空比以獲得為GH信號(hào)的逆的GL信號(hào);
雖然本發(fā)明可以有各種改變和替代形式，但其特定實(shí)施例在附圖中借助于 示例示出，并將在本文中進(jìn)行詳細(xì)描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，附圖以皿其進(jìn)行 的詳細(xì)描述并非旨在將本發(fā)明限定于所披露的特定形式，相反本發(fā)明將覆蓋落 入權(quán)禾頓求書限定的本發(fā)明的樹申和范圍內(nèi)的所有改變、等效方案和替代方式。 注意，標(biāo)題僅僅是為了便于行文結(jié)構(gòu)的目的，而并非意味著用于限制或理解說 明書或權(quán)利要求。此外，還注意本申請全文中使用的措辭"可以"表示的是許 可的意思(亦即具有可能，會(huì)嫩)，而非強(qiáng)制意義(亦即必須)。
具體實(shí)施例方式
電源設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一項(xiàng)嚴(yán)峻而困難的任務(wù)。高電淑低電壓集成電路需要一 種純凈而穩(wěn)定的DC電源。這種電源必須會(huì),鵬非常個(gè)魏的瞬態(tài)電流。至噠 這些負(fù)載的電子路^^必須具剤氐電阻和低電感(1.5V的電源將以60安培在 25mH的電ffiJ:完全下降)。傳統(tǒng)地，DC電源被設(shè)計(jì)劇每AC線電壓轉(zhuǎn)換成一 個(gè)或多個(gè)DC輸出，這些DC輸出將通過系統(tǒng)被路由至負(fù)載點(diǎn)。為了斷氐在系 統(tǒng)周圍分布高電流信號(hào)的有害效應(yīng)，已鄉(xiāng)M取了一種以適度的電壓和電流電平 來分配功率的可選方法。不是在中'lM立置將AC電源電壓電平轉(zhuǎn)換為各種負(fù)載
5所需要的DC電壓電平，而魏常將AC電源電壓轉(zhuǎn)換為一種"合理的"DC電 壓，并將其路由至"負(fù)載點(diǎn)"(POL)，在那里"合理的"DC電壓彬就地轉(zhuǎn)換為 所需要的低電壓。這種技術(shù)被稱作"分布式電源架構(gòu)"或DPA，并在圖1中示 出。如圖1的PDA系統(tǒng)200中所示，交流-直流電壓轉(zhuǎn)換器202可產(chǎn)生中間直 流電壓Vx，該中間直流電壓Vx可被路由至單個(gè)的本地直流-直流轉(zhuǎn)換器204、 206、 208和210，它們依次可分另響其對(duì)應(yīng)的POL鵬所需的DC電壓V1、 V2、 V3和V4。 j頓DPA可以減小體，因?yàn)楦唠娏餍盘?hào)的t娜巨離被最小化， 從而降低了IXR (電阻性)以及Ldi/dt (電感性)誤差。應(yīng)當(dāng)注意的是這里使 用的術(shù)語"POL轉(zhuǎn)換器"和"DC-DC轉(zhuǎn)換器"是可以互換的，并且應(yīng)當(dāng)理解通 常在DPA系統(tǒng)中，電源;1M DC-DC轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給各POL的。
在許多功率分配系統(tǒng)中，只在系統(tǒng)周圍將功率分配給多個(gè)POL通常是不夠 的。復(fù)雜的電子系統(tǒng)通常還要被監(jiān)視和控制以確保最大程度的可靠性和性能。 以下列舉了 DPA系統(tǒng)中通常實(shí)現(xiàn)的更重要功能(電源特征)中的一些。
供電排序
現(xiàn)代電子系統(tǒng)可包含許多IC，并且齡IC可具有多種電源電壓需求。例如， 楊。、邏輯可能需要一種電壓而I/O可能需要一種不同電壓。皿常導(dǎo)致需要設(shè)定 單個(gè)芯片上各電壓ltt加的",以及向系統(tǒng)中的多個(gè)芯片加電柳醉。
斜坡控制
有時(shí)，有必^$制轉(zhuǎn)換器的DC輸出電壓從其初始值傾斜到額定值的速率。 這樣做可有助于管理熱交換(hot-sw叩)事件、排序需棘者滿足負(fù)載的需求。 鵬
很多時(shí)候希望使一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器的輸出跟隨或反映系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)其 它轉(zhuǎn)換器的輸出。例如，跟蹤一種特定的電壓水平可包括將足販f轉(zhuǎn)換器或裝置 的電壓水平設(shè)定成*頗艮蹤轉(zhuǎn)換器或裝置的電壓水平，并且當(dāng)任何時(shí)候郷l^裝 置的電壓7K平發(fā)生變化時(shí)，改^^^裝置的電壓水平以與l^跟宗裝置的電壓水 平相匹配。有些情況下，S!Si裝置和被足l^裝置的電壓水平可能并不相同；被 跟蹤電壓水平的變化將簡單地被反映到足跟宗裝置的電壓輸出上。例如，如果被 跟蹤電壓增加了 0.2V，那么l 跟,電壓也將增力口 0.2V。
相控制
DC電壓通常以線性調(diào)節(jié)和DC-DC轉(zhuǎn)換這兩種方式中的一種方式逐步降
6低。DC-DC轉(zhuǎn)換器可通m輸入電壓進(jìn)行脈寬調(diào)制(PWM)以皿輸出迸行 無源滄波棘步降低DC電壓。PWM信號(hào)的占空比娥約等于輸出電壓與輸入 電壓的比率除以轉(zhuǎn)換器的效率。例如，對(duì)于合需輸出為1,2V、輸入為12V的理 想DC-DC轉(zhuǎn)換器，其占空比將為10%。在大電流應(yīng)用中，通常希望迫使各個(gè) DC-DC轉(zhuǎn)換器對(duì)其時(shí)鐘周期的不同"相"進(jìn)行采樣。也就是說，為了防1 統(tǒng) 中的DC-DC轉(zhuǎn)換，卩對(duì)時(shí)鐘周期的第一個(gè)10%進(jìn)行采樣， 一個(gè)轉(zhuǎn)換器可對(duì)時(shí)鐘 周期的第一個(gè)10%采樣，而下一個(gè)轉(zhuǎn)換器可對(duì)時(shí)鐘周期的不同10%采樣，依此 類推。這樣通常降低了噪聲和改善了瞬態(tài)響應(yīng)。這種技術(shù)還MiS用于電機(jī)控制， 并且常被實(shí)現(xiàn)來控制系統(tǒng)中的多個(gè)贈(zèng)幾。具有交錯(cuò)相的PWM控制的i^腿常 ^i共降低的聲學(xué)噪聲。 均流
除了迫使DC-DC轉(zhuǎn)換器對(duì)開關(guān)時(shí)鐘的交錯(cuò)相采樣外，有時(shí)還希望迫使兩個(gè) 或多個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)換器每個(gè)都會(huì)腿送均等份額的負(fù)載電流。這種方法改善了大電流 應(yīng)用中的噪聲和瞬態(tài)響應(yīng)。
開關(guān)時(shí)鐘的同步
通常希望使系統(tǒng)中的多個(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率彼此同步或與其它系 統(tǒng)時(shí)鐘同步。通常這樣做來降低將時(shí)鐘或其諧波與重要的系統(tǒng)時(shí)鐘混頻的可能 性。這在通信應(yīng)用中有難別的意義。
還有一些功率系統(tǒng)可能需要的其它功能。例如，溫度測量的單個(gè)點(diǎn)，柵極 的開/關(guān)狀態(tài)以及振蕩或許也是感興趣的。
為了滿足對(duì)更多功率和更密集系統(tǒng)的需要以及由此帶來的重新分配問題， 許多現(xiàn)在的功率分配方案開始在單1^f裝內(nèi)提供多種解決方案或功能。通常這 些功能中的每一種功能都需要系統(tǒng)中的單獨(dú)配置。也就是說，每種功能需要其 自己的互連網(wǎng)絡(luò)將POL轉(zhuǎn)換器連接在一起。該互連網(wǎng)絡(luò)可實(shí)ll^，輯， 于控制POL轉(zhuǎn)換器以便在系^ig行期間育,成功執(zhí)行該特定功能的所需要的。 這些功能中的許多功能包括模擬信號(hào)控制，其需要對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)線，其中POL 轉(zhuǎn)換器以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置互聯(lián)。這些信號(hào)的路由通常很困難，同時(shí)各種POL轉(zhuǎn)換器 之間禾口/或POL轉(zhuǎn)換器與系統(tǒng)的任何其它元件之間沒有自起真正的通信。
為了在系統(tǒng)級(jí)將這些功能中的全部或大多數(shù)連接在一起， 一種方法已在負(fù) i責(zé)控制各個(gè)POL變換器的控制IC中實(shí)現(xiàn)這些功能。 一些功能還可被編程至微控制器中，該離制器可通過fC (IC間通信)總線與相連的POL轉(zhuǎn)換器通信 從而協(xié)調(diào)對(duì)系統(tǒng)中所有POL轉(zhuǎn)換器的控制。圖2示出了基于I2C的系統(tǒng)的示例。 如圖2所示，微控制器302可耦合至POL轉(zhuǎn)換器(也被稱作POL調(diào)節(jié)器)320、 322、 324和326，其中各裝置之間的連接表示12<:總線。圖2所示配置通常不適 于主動(dòng)控制，并且主要可用于狀態(tài)監(jiān)視，其中POL轉(zhuǎn)換器320、 322、 324和326 可向微控制器302錢回狀割言號(hào)，微控制器302進(jìn)而可基于從各個(gè)POL轉(zhuǎn)換 器接收的狀劍言息向各POL轉(zhuǎn)換器發(fā)送簡單的控審瞻號(hào)。 一般而言，,制器 302 —次檢査一個(gè)POL轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)中需要更多效式實(shí)時(shí)通信時(shí)， 這可被視為是一，點(diǎn)。
圖3示出了在DPA系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的單個(gè)功能的一個(gè)示例。通常，電源控制器 350 (提供對(duì)執(zhí)行該功能的控制)與DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器352、 354、 356和358 以如圖所示的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置連接。電源控制器350通過專線耦合到旨DC-DC轉(zhuǎn) 換器，(通?！额D模擬線路來實(shí)現(xiàn)大多數(shù)功能)，更具體地^I，路372和362 耦合到轉(zhuǎn)換器352， M線路374和364耦合到轉(zhuǎn)換器354，通過線路376和366 耦合到轉(zhuǎn)換器356，以及通過線路378和368耦合到轉(zhuǎn)換器358。輸入電源電壓 V駄360耦合到旨DC-DC轉(zhuǎn)換器，JJS而對(duì)于一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的POL， DC-DC轉(zhuǎn)換器352可以產(chǎn)生DC輸出電壓370， DC-DC轉(zhuǎn)換器354可以產(chǎn)生 DC輸出電壓372， DC-DC轉(zhuǎn)換器356可以產(chǎn)生DC輸出電壓374，以及DC-DC 轉(zhuǎn)換器358可以產(chǎn)生DC輸出電壓376。
在各種實(shí)施例中，復(fù)雜的DC功率系統(tǒng)中所需要的公共功能可以組合到單 個(gè)控制器中而不是被當(dāng)作分開的IC功能。如圖4所示，管理功能1到N的控制 器502可通過數(shù)字總線504被耦合到POL調(diào)節(jié)器1到M(作為示例被示為POL 調(diào)節(jié)器510、512和514)。數(shù)字總線504可以是使通信所需線路減少的串行總線。 在圖4所示配置中，通過將轉(zhuǎn)換器510、 512和514與控制器502都耦合到串行 數(shù)字總線504，使得轉(zhuǎn)換器510、 512和514與控制器502之間的實(shí)時(shí)通信成為 可能。然而，當(dāng)執(zhí)行共享的功^^能時(shí)，該系統(tǒng)可能J脆要依就所齡的POL 調(diào)節(jié)器執(zhí)行中心控制，從耐蹄U了齡POL調(diào)節(jié)器的響應(yīng)時(shí)間。
在一組實(shí)施例中，！頓混合信號(hào)IC技術(shù)的面向系統(tǒng)的解決方案可將每個(gè)功 能的一個(gè)單元分配給單個(gè)負(fù)載點(diǎn)(POL) IC或POL調(diào)節(jié)器。在這些實(shí)施例中， 一個(gè)DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器、 一個(gè)電源排序單元、 一個(gè)負(fù)載監(jiān)視單元以及多種其它
8功率管理功能(例如以上討論的功能)的一個(gè)對(duì)應(yīng)單元可合并到單個(gè)POL調(diào)節(jié)器中，如圖5所示。 一種真正面向系統(tǒng)的解決方案可通過倉辦與其它POL調(diào)節(jié)器、和/或與可te控制IC通信的POL調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)。如圖5示出的實(shí)施例所示，POL調(diào)節(jié)器602、 604和606各自被分配功能l-N，并經(jīng)由串行數(shù)字總線610耦合在一起?？偩€610可比fC總線更簡單并且可樹共更多控制和信令，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋能力?？偩€610還可允i梅個(gè)POL調(diào)節(jié)器耦合到主控制IC (MCIC)800，體擻皮此船，使得所有系統(tǒng)級(jí)功能得以配置、控制和監(jiān)視從而提供簡單靈活的結(jié)果。雖然圖5示出MCIC800耦合到總線610，然而MCIC800是可選的，且替代實(shí)施例可省略MCIC 800，而只包括耦合到總線610的POL調(diào)節(jié)器，且所有需要的功能可由單個(gè)POL調(diào)節(jié)器來控制，或者各種功率管理功能可由一起運(yùn)行的一組POL調(diào)節(jié)器集中進(jìn)行控制。
如圖5所示，本發(fā)明的實(shí)施例衝共了一種用于設(shè)計(jì)DPA系統(tǒng)的模i刺七方法，其提供系統(tǒng)級(jí)功能而不需要系統(tǒng)為了可能需要的每個(gè)期望功能而進(jìn)行單獨(dú)和分開地配置。旨POL調(diào)節(jié)皿^^A系^t前可以被^^配置，并且可操作以通過訪問總線610上的實(shí)時(shí)反饋信息以^M:與其它POL調(diào)節(jié)器進(jìn)《Til信來實(shí)!^f有必需的功能。這代表了主動(dòng)控制，而不是簡單的狀態(tài)監(jiān)視。
開關(guān)功率調(diào)節(jié)器通常使用兩個(gè)或多個(gè)功率晶體管將能量從一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換為另一個(gè)電壓。通常被稱作"降壓調(diào)節(jié)器"的這種功率調(diào)節(jié)器150調(diào)節(jié)器的一個(gè)常見的例子在圖6中示出。降壓調(diào)節(jié)器150通常切換一對(duì)功率晶體管、高側(cè)(HS )FET 138和低側(cè)(LS) FET140以在其公共節(jié)點(diǎn)SW處產(chǎn)生方波。所產(chǎn)生的方波可以通過使用由電感器142和電容器144構(gòu)成的LC電路進(jìn)行平整以產(chǎn)生合需的電壓V輸出。由iM^放大器146、比例積分微分(PID)濾波器132、脈寬調(diào)制器(P麗)134以及輸出控制電路136構(gòu)成的控制環(huán)路可被隨用于控帝U輸出方波的占空比，以及由jt啦制所產(chǎn)生的V鵬值。這里^頓的HSFET138被稱作控制FET， LS FET140被稱作同步FET，而從輸出控制電路136到HS FET 138的信號(hào)被稱作POL調(diào)節(jié)器的(輸出)控制信號(hào)。在典型的POL轉(zhuǎn)換器中，控審瞻號(hào)的占空比(D)可被定義為合需的輸出電壓(V輸出)除以輸入電壓(V駄)。因此，控制FET可在占空比所定義的持續(xù)期間開通，相反同步FET在被定義為l-D的開關(guān)周期持續(xù)期間開通，這里D為控制FET的占空比(如前所述)。
在一組實(shí)施例中，POL調(diào)節(jié)器可被配置為負(fù)載或POL、 DC/DC轉(zhuǎn)換器的多相點(diǎn)，在多相配置中運(yùn)行以升高系統(tǒng)可用的總電流。這種配置中可能產(chǎn)生的一個(gè)問題是電流平衡，當(dāng)提供大電流時(shí)可能需要執(zhí)行電流平衡以保持穩(wěn)定性。大多數(shù)當(dāng)今的解決方案沒有提供通過使用低寬帶算M平衡電流的手段，并且通常也不提供通過調(diào)節(jié)數(shù)控反饋環(huán)路中的目標(biāo)電壓來平衡負(fù)載線電流的方法。在一組實(shí)施例中，可通過使用匹配的人工線電阻(下降電阻)的主動(dòng)低帶寬均流算法來執(zhí)行電流平衡，與此同時(shí)在穩(wěn)態(tài)禾呦態(tài)瞬態(tài)期間保持多個(gè)環(huán)路的穩(wěn)定性下降。各裝置間的數(shù)字通信可艦均流算法，其中數(shù)字總線可以是單線路總線、并行總線或時(shí)鐘和 總線。主動(dòng)的下降均流
通過均衡負(fù)載點(diǎn)供電的分布式功率與單負(fù)載點(diǎn)供電或POL調(diào)節(jié)器相比有很多引人注目的優(yōu)勢。分布式或均M過在大范圍輸出電流上具有更好的效率、冗余的可靠性以及分布式散熱而可被用于滿足與低電壓應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的日益增長的電流需求。圖7示出了根據(jù)圖5中DPA系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的均流配置的一個(gè)示例。POL轉(zhuǎn)換器102、 104和106 (代表第一、第二和第NPOL調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)換器)可耦合到數(shù)字通信總線120，它們各自的經(jīng)調(diào)節(jié)電壓輸出艦各自的電麟103、105和107以及電容器110被均衡以在電阻112表示的負(fù)載處^j共單個(gè)電壓。應(yīng)當(dāng)注意的是雖然圖7中輸出級(jí)(HS FET和LS FET晶體管對(duì))被示為位于各自POL轉(zhuǎn)換器的外部，但是在圖6中，輸出級(jí)卻被指示為POL調(diào)節(jié)器的一部分，從而最好地突出了不同實(shí)施例的某，定特征。還應(yīng)當(dāng)注意的是雖然輸出級(jí)是POL轉(zhuǎn)換器的一個(gè)功能部分，但是當(dāng)POL轉(zhuǎn)換器例如被配置在集成電路(IC)上時(shí)，控制電路和輸出級(jí)可以被配置在同一 IC上，也可不配置在同一IC上。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解本文披露的POL轉(zhuǎn)換器的各種例示說明旨在將與本文闡述的均流原理一致的所有可能的實(shí)現(xiàn)具體化。
在一組實(shí)施例中， 一種低帶寬、多階數(shù)控環(huán)路可被配置用于通過將從裝置(POL調(diào)節(jié)器作為數(shù)字通信總線上的從^git行)的負(fù)載線與主裝置(POL調(diào)節(jié)器作為數(shù)字通信總線上的主，運(yùn)行)對(duì)準(zhǔn)來平衡各裝置輸出間的不均衡。然而， 一階數(shù)控環(huán)路可能就足夠了。自確定或?qū)ｉT的主POL調(diào)節(jié)器(例如POL調(diào)節(jié)器104)可將其感則至啲輸出電流數(shù)字化，并將指示該電流值的信息通過數(shù)字通信總線120傳送給傳統(tǒng)主-從配置中該組的所有從POL調(diào)節(jié)器(例如POL調(diào)節(jié)器102和106)。所有的從，可以根據(jù)主裝置的輸出電流值與相應(yīng)從裝置輸出電流值之間的差棘調(diào)整它們各自的控制FET的占空比，從而有效地增大或減小它們的輸出電壓。用于微調(diào)輸出電壓的實(shí)施例可以通過調(diào)ffitf端誤差放大器(調(diào)節(jié)器150中的放大器146)中的目標(biāo)電壓(調(diào)節(jié)器150中的Vref)來實(shí)現(xiàn)。用于微調(diào)輸出電壓的其他實(shí)施例可以通過縮放占空比來實(shí)現(xiàn)，而縮放占空比通常M校正控制、搶波器(132，位于調(diào)節(jié)器150中)的抽頭或者通過調(diào)整對(duì)占空比控制模決(134，位于調(diào)節(jié)器150中)的控制數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。主裝置可以主動(dòng)iW過例如I2C、 SM總線或其它一些通信總線(圖7配置中的120)的通信總線發(fā)送指示其電流值的信息，而從裝置可使用該信息來微調(diào)它們的被編程的參考電壓，從而平衡系統(tǒng)中每1^置的電流負(fù)載。主裝置可繼續(xù)發(fā)送該信息直到故障發(fā)生，它的相下跌或其通信接口失敗，在該點(diǎn)處，組內(nèi)的其他從裝置可裁定新的主裝置。成員電流(亦即均流組中POL調(diào)節(jié)器的單個(gè)電流)可由此得以平衡，例如為平均成員負(fù)載電流的5%，并具有16Hz的更新帶寬。
如圖6戶標(biāo)例的，pol調(diào)節(jié)器可以j頓反饋控制;^fea于輸入電壓的分
數(shù)或占空比算法產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)輸出電壓。為了滿足系皿大負(fù)載電流的需要，可
以實(shí)施一種新的均流方法。pol調(diào)節(jié)器間的均流可以m相對(duì)于專用的主裝置
電流調(diào)整從裝置的負(fù)載線來實(shí)現(xiàn)。負(fù)載線算法可以實(shí)現(xiàn)在POL調(diào)節(jié)器的輸出電壓路徑中增加在本文中被稱作"下降電阻"的人工線路電阻，以控制負(fù)載線曲線(亦即輸出電壓-負(fù)載電流)的斜率，校準(zhǔn)各裝置與其功率鏈之間的物理寄生不匹配，這可能是由于過程和MS變化以及印刷電路板(PCB)的布局差異而引起的。
圖8示出了一種理想情況，其中兩個(gè)POL裝置各自的負(fù)載線(222和224)
具有相同的斜率。在一組實(shí)施例中，均流操作可以被配置成通過相對(duì)于主裝置的電流微調(diào)從裝置的輸出電壓以使從參考電壓(例如POL裝置102的參考電壓，POL裝置102可作為從POL轉(zhuǎn)換器運(yùn)行)朝著主參考電壓(例如POL裝置104的參考電壓，POL體104作為主POL轉(zhuǎn)換器運(yùn)行)增大。這可以有效減小/消除相關(guān)POL體各自電離電齢間的間隙。如果主裝置的電流高于所檢測到的從裝置的電流負(fù)載，那么從裝置可以增加(向上微調(diào))它的輸出電壓，其可以導(dǎo)致主裝置的電感器電流下降而從裝置的電感器電流增加。相反的操作也是成立的。也就是說，如果從裝置的參考電壓的截點(diǎn)高于主裝置的參考電壓的截點(diǎn)，男卩么可以減小從裝置的參考電壓的截點(diǎn)以消除電感器電^t間的間隙，
ii并使輸出電壓下降。
在一組實(shí)施例中， 一種算法可操作以使用積分器，通過主動(dòng)校準(zhǔn)各裝置之間的不匹配來使從裝置相對(duì)于主裝置的輸出電壓主動(dòng)地平衡它們各自的輸出電壓。該算法可不限于通過設(shè)備具有相同下降電阻進(jìn)行的均流，并且可被配置為根據(jù)裝置的下降電阻、裝置的負(fù)載電流以及被傳輸?shù)闹餮b置的負(fù)載電流值將每
個(gè)裝置的輸出電壓適配到最為^s的工作點(diǎn)上。例如，從裝置的下降電阻可以
高于主裝置的下降電阻值，如圖9所示(負(fù)載線382、 384和386)，或者它也可以低于主裝置的下降電阻值，如圖10所示(負(fù)載線442、 444和446)。如上面提到的，可以i!3S縮放至輸出濾波器的控制FET的柵極信號(hào)的周期占空比來實(shí)IM輸出電壓的調(diào)節(jié)。對(duì)占空比的縮放可以采用多種方式來實(shí)現(xiàn)(這在上面也提到了)，以全面減小鵬加控制環(huán)路中的^i言號(hào)(例如體放大器146的輸出，如圖6所示)或者控審杯路的結(jié)果(例如輸出控制136麟的控制信號(hào)，如圖6所示)。該算法可以適于控制在物mi:可包括在均流配置中的任意數(shù)量的
裝置間的均流。均流還可被應(yīng)用于二階校正，其中從裝置下降電阻適于尋找最佳負(fù)載線斜率以與主裝置的曲線相匹配。二階均流的示例的負(fù)載線在附圖11和12中示出。圖11示出了二階均流的負(fù)載線462、 464和466，圖12示出了負(fù)載不同的二PMl流的負(fù)載線472、 474和476。
在一個(gè)實(shí)施例中，平衡算法可以通過信號(hào)處理來實(shí)現(xiàn)，以允許主裝置在低得多的帶寬時(shí)^lf它的電流值。附圖13示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于電流平衡從裝置的一階控制反饋路徑。雖然附圖13僅示出了一階控制機(jī)制，但是取決于該系統(tǒng)和所需要的ra時(shí)間也可以實(shí)現(xiàn)二階、三階和更高階的控制環(huán)路。圖13的控制反饋路徑可以用以下等式表示
「輸出=+ 「微調(diào)(")=F< +及下降* G主裝置一 J成員)*《s + Fwi (" 一 0
在一個(gè)封閉的數(shù)字系統(tǒng)中，如果IK樣的數(shù)據(jù)信號(hào)的最高頻率不小于奈奎斯特速率，則可能發(fā)生混淆。然而，采樣速率可能是不確定的，因?yàn)槊總€(gè)電流采樣可能不會(huì)被立即傳送或接收。采樣速率的不確定性可能斷氐采樣過程中拍頻的確定性，并可表現(xiàn)為輸出電壓的隨機(jī)不穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)施例中，該算法還可被配置成用來控制振蕩器的頻率，由此在裝置處理器之間傳播處理速率的不確定性，造成非關(guān)聯(lián)。此外，由于裝置可以具有內(nèi)部裝置振蕩器，所以可能因裝置處理和溫度差異以及制造而進(jìn)一步降低關(guān)聯(lián)性。此外，通信總線上的通
12信還可使均流采樣速率抖動(dòng)。
該算法可操作以將i^信號(hào)(例如圖16中的誤差放大器146的輸出)衰減指定的增益因子K驗(yàn)(圖13中的454)乘以下降電阻(附圖13中的452)，例如
其通常為1.25mV/A，當(dāng)然它也可以取其它值。下降電阻可操作以校準(zhǔn)主從能量級(jí)與反饋感測路徑之間的任何物理板布線不匹配。為了保持穩(wěn)定性以及降低積分器(圖13中的45S)過沖，可以指定或編程最大校正值~~^人裝置可以借助于該最大校正f魏限制針均流周期內(nèi)它們各自的輸出電壓調(diào)節(jié)量。
各實(shí)施例可以在假定有理想負(fù)載線斜率的情況下進(jìn)行配置。然而，如上所述(例如參見附圖9和10)，從裝置的負(fù)載線電阻可能與主，的電阻不相等。該均流算法的各種實(shí)施例仍可以根據(jù)所確定的方f辣恰當(dāng)?shù)仄胶怆娏?。?dāng)輸出電流變化時(shí)，該算法可能隨著時(shí)間更加活躍，這是因?yàn)閮蓷l負(fù)載線在電感器電流相等的點(diǎn)處^X。這還可以在裝置對(duì)過程、電壓和，進(jìn)行平衡時(shí)實(shí)現(xiàn)。
可以斷正特定電流平衡帶寬(例如16Hz)足以保持穩(wěn)定性，并且可以指定所3^I信速率以確保均流成員裝置的負(fù)載之間的差異小于總負(fù)載的指定的、可接受的比例(例如5%)。
均流配置禾頓程可以通過串行通信或通過弓腳帶設(shè)置和電阻器來實(shí)現(xiàn)(在引腳帶設(shè)置中，可將引腳耦合到對(duì)應(yīng)于在邏輯"l"的電壓水平或?qū)?yīng)于邏輯"0"的電壓水平，以有效 進(jìn)行編程)。均衡組可以支g限數(shù)量的裝置成員，但是組內(nèi)成員裝置(成員POL調(diào)節(jié)器)的實(shí)際數(shù)量調(diào)節(jié)器可以被指定為設(shè)定值，例如16，這樣可以^t單位周期上進(jìn)行相擴(kuò)展或在同組成員的切換之間有360°/16=22.5°的度數(shù)間隔。在某些實(shí)施例中，均流組的各成員可以用人工交錯(cuò)分布或者繞著單位相圓自發(fā)分布，以分散開關(guān)效IW輸入電壓的影響。這在圖14中示出，圖14示出了正常調(diào)節(jié)期間的均流，其中GH表示至控制FET的控制信號(hào)，而GL表示至同步FET的、該控制信號(hào)的卑W馬。方波622和624表示第一 POL驢各自的柵極信號(hào)，而#波626和628則標(biāo)第二 POL體各自的柵極信號(hào)。第一 POL裝置的輸出電流630和第二 POL裝置的輸出電流632在均流配置中被組合以獲得負(fù)載電流634。
此外，當(dāng)輸出電流增加時(shí)，下降的量一輸出電壓偏離預(yù)期設(shè)定點(diǎn)水平的量~~^J以是下降電阻乘以輸出負(fù)載電流的函數(shù)。因此，當(dāng)輸出負(fù)載電流增加 時(shí)，被調(diào)節(jié)的電壓可能下降。然而，主裝置可命令均流組內(nèi)的所有從裝置根據(jù) 檢測到的輸出電流同時(shí)微調(diào)它們各自的輸出電壓。由于主裝置可以擁有關(guān)于均 流組中活躍裝置的數(shù)量、它的輸出負(fù)載電流以及下降電阻的信息，所以它(主
裝置)可以在通信總線上i妙;f有從裝置同步以界定它們各自的輸出電壓設(shè)定點(diǎn)， 從而將負(fù)載電流和下降電阻對(duì)被調(diào)節(jié)電壓水平的影響降到最小。
此外，控制環(huán)路可用在每個(gè)成員裝置中以作為組同時(shí)響應(yīng)瞬態(tài)事件，即使 成員的電壓控制環(huán)路是相交錯(cuò)的亦然，從而允許增強(qiáng)的瞬態(tài)響應(yīng)。雖然前面用 于均流的被動(dòng)下降均衡方法既簡單又便宜，但是前述方法通常需要一些形式的 手工校正(例如微調(diào)裝置的輸出電壓)。與之相反，本發(fā)明提出的主動(dòng)下降均流 的各種實(shí)施例可以M只使用單條總線和單個(gè)相應(yīng)的總線協(xié)議的全數(shù)字通信技 術(shù)來實(shí)現(xiàn)，由此提高了長期可靠性。
增加和移除均流組中的相
當(dāng)在多相配置中運(yùn)行多個(gè)POL裝置以增加系統(tǒng)可用的總電流時(shí)，或許有必
要對(duì)均流組適當(dāng)增加或移除一些相。由于某些系統(tǒng)需要而增加相或移除相可能
發(fā)生也可能不發(fā)生，但活躍相(活躍POL調(diào)節(jié)器)的Mffi常取決于均流組在
某些輸出負(fù)載級(jí)的效率或故障情況。為了避免犧牲多相電源系統(tǒng)的效率，在不
引起輸出電壓擾動(dòng)的情況下增加和移除一些相(均流組中增加或移除POL調(diào)節(jié)
器)或許是有益的。在大多數(shù)當(dāng)今的實(shí)現(xiàn)中，調(diào)整均流組中所有成員各自的控
制FET的導(dǎo)通時(shí)間來增加或移除相。
在一組實(shí)施例中，可以在不與其它裝置通信或不了解其它裝置的情況下， 縮放將鵬流組增加或移除的體的柵極信號(hào)。如前面提至啲(參照圖6)，控 制FET可在占空比定義的持續(xù)時(shí)間內(nèi)是導(dǎo)通的，相反同步FET可在D'-l-D定 義的開關(guān)周期的持續(xù)時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，其中D為控制FET的占空比。雖然D'通常 僅是柵極-高信號(hào)的逆，但是在增加和移除相時(shí)，D'可以獨(dú)忍腿行控制。因此， 至同步FET的信號(hào)在本文中被稱作柵極-低信號(hào)。在一組實(shí)施例中，硬件電路/ 元件可被配置用于控制該控制FET信號(hào)的導(dǎo)通時(shí)間和同步FET信號(hào)的導(dǎo)通時(shí) 間。這些硬件電路/元件可被同步以同時(shí)地或^^蟲地縮放這兩個(gè)柵極信號(hào)(控制 信號(hào)和至同步FET的信號(hào))。在一組實(shí)施例中，可在不引起輸出電壓瞬變的情況
14下增加和移除均流組的一些相。在檢測負(fù)載狀況(例如輕載)的基礎(chǔ)上，可以 增加或移除相而不擾動(dòng)輸出電壓。均離且可以自發(fā)地檢測負(fù)載狀況(例如輕載)， 或者主處理器可以提供指示負(fù)載狀況的控制信號(hào)或通信。然而，均流組中的裝 置如何確定為何需要增加或是移除該裝置可能是其本身不會(huì)影響增加或移除相 的方式。
在一組實(shí)施例中，電路可被配置用于根據(jù)至少兩種用于無縫地增加和移除
POL調(diào)節(jié)器的均流組中的一些相的方法運(yùn)行而不擾動(dòng)均流組中任何裝置(POL 調(diào)節(jié)器)的輸出電壓。當(dāng)均流組中的一個(gè)成員通過瞬間消除柵極-高信號(hào)和柵極-低信號(hào)而完全移除它對(duì)輸出電壓的貢獻(xiàn)時(shí)，通常會(huì)引起輸出電壓的瞬變。瞬間 移除成員裝置的柵極-高信號(hào)因此類似于加載瞎況(負(fù)載增加；亦即輸出端負(fù)載 已增加)可引起輸出電壓的瞬變，其中輸出電壓將振蕩升高。這種情況可能發(fā) 生是因?yàn)殡姼衅?參照圖6和7，例如分別是電感器142和103、 105、 107)的 電荷必須船。相反，如果成員裝置瞬間除去它的柵極-低信號(hào)，那么其電麟 電流將尋找不同的返回路徑，且該瞬變可表現(xiàn)為卸載狀況(負(fù)載減?。灰嗉摧?出端負(fù)載已降低)。瞬變可以是自感應(yīng)的，或者系統(tǒng)可以花幾個(gè)開關(guān)周期來恢復(fù)。
均流組可以交錯(cuò)分布活躍裝置的成相，這可以有效i"W過活躍裝置的數(shù)量 來增加開關(guān)頻率，同時(shí)降低輸出紋波。如前面所提至啲，圖14示出了正常調(diào)節(jié) 期間均流的信號(hào)示圖，其中雙相均流組(兩個(gè)POL調(diào)節(jié)器一起運(yùn)行)的電流信 號(hào)的相相差180度。在一組實(shí)施例中，均流組的一個(gè)成員，可以在可編禾徵 目的開關(guān)周期上依次移除它的GL (柵極-低)和GH (柵極-高)脈沖。這可使 得系統(tǒng)能在平均數(shù)量的周期ll^瞬變做出有利地回應(yīng)，而不依靠該裝置如何決 定是否應(yīng)當(dāng)增加或移除它均流組的相貢獻(xiàn)。例如，在某些膚況下，POL體可 以包括執(zhí)1彌程指令(例如固件)的控制單元(例如微處理器)，且雜制單元 可以,A^卜部主機(jī)接iBcm信脈沖或分組，或者該P(yáng)OL驢自身可以確定可增加或 者移除相。在其它情況下，POL裝置可以不包括這樣的控制單元，而^1過其 它方式，例如作為一個(gè)離散有狀態(tài)機(jī)(FSM)來實(shí)現(xiàn)增加或移除相的決定。
在一組實(shí)施例中，可以通ai^地操縱柵極信號(hào)(亦即GL和GH信號(hào)) 的脈寬來指示POL體中執(zhí)行指令(例如固件)的控制單元(例如微處理器) 或者POL裝置中的離散FSM增加或移除相。為了增加或移除相，該裝置可以 故意地和系統(tǒng)地開通或關(guān)斷它的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)以避免向系統(tǒng)弓l入瞬變。例如，可以通過將同步柵極驅(qū)動(dòng)在可編程數(shù)目的開關(guān)周期上調(diào)制成0寬度占空比來實(shí)
現(xiàn)移除相，以及通過將同步柵極驅(qū)動(dòng)在可編程數(shù)目的開關(guān)周期上調(diào)制成具有預(yù) 定或預(yù)期寬度(例如由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)決定)的占空比來實(shí)現(xiàn)增加相。
當(dāng)移除相時(shí)，POL裝置可以調(diào)節(jié)或不調(diào)節(jié)誤差路徑以消除樹可干擾占空比 擾動(dòng)。該裝置可以肖U弱麟至囀換器的積分器(例如圖6中的PID、搶波器132) 的誤差信號(hào)，且它還可以凍結(jié)積分器的當(dāng)前狀態(tài)。該P(yáng)OL體可以在可編程數(shù) 目的開關(guān)周期上緩慢地減小它的GL脈沖的寬度直到其被消除，且該裝置異步 地切換，如圖15所示，其中一個(gè)POL體(該情況下為POL體2)的GL 信號(hào)被逐步消除。隨著GL2被最終消除，第二POL裝置的輸出電流Iu不斷變 化，還影響了總電流Io。同一POL體隨后可通過在可編禾徴目的開關(guān)周期上 減小GH脈沖的寬度來削弱它的GH信號(hào)直到其被消除，如圖16所示。隨著 GH2被最終消除，第二POL驢的輸出電流lL2最終也被減小為零，使得總電 流Ic^販宗第一 POL裝置的輸出電流Iu 。
當(dāng)增加相時(shí)，該裝置可以使用積分器的最后狀態(tài)作為起始操作占空比。該 裝置可以對(duì)輸出電壓采樣和用當(dāng)前感測至啲輸出電壓來預(yù)偏置設(shè)定點(diǎn)電壓以實(shí) 現(xiàn)零誤差itA積分器。積分器可以根據(jù)該感測到的輸出電壓進(jìn)行初始化以獲得 初始占空比值V i/V 。該裝置然后可以通過例如在可編程數(shù)目的開關(guān)周期上 從零到全比例地穩(wěn)步爬升到最大允許脈沖來釋放GH脈沖。該，隨后可以在 GL調(diào)制電路中使積分器反向并有效地在可編禾徵目的開關(guān)周期上釋放GL脈 沖，隨后釋放積分器以允許該體調(diào)節(jié)輸出電壓。
圖17示出了用于斷氐或釋放同步FET柵極脈沖或GL的寬度的可能電路的 一個(gè)實(shí)施例的控制圖表。該電路可以基于有界的一卩欣限沖激響應(yīng)(HR)濾波 器696。輸入誤差 1以編程在故障轉(zhuǎn)換表694中，作為圖17所示UCF的欠流 故障、圖17所示OCF的過流故障、或者圖17所示皿-OCF-啟用和設(shè)置-UCF-啟用的來自控制器(例如微處理器)的控制。在一組實(shí)施例中，^AER、搶波器 696的m^輸入(EIN)可被定義為有符號(hào)的兩比#€，并且可以通過復(fù)用器654 根據(jù)1M^源選擇信，fi^擇。積分器的回轉(zhuǎn)可由第一增益因子Kl 658控制。 系統(tǒng)的穩(wěn)定性可取決于K1的值，雜某些實(shí)施例中可定義為8比特徵。增益 因子K1可用于確定調(diào)制調(diào)整的步幅、積分器回轉(zhuǎn)及頻率。由于輸入的范圍可從 -1到1 (在有符號(hào)的兩比,直的情況下~~當(dāng)體值被定義為不同的比特長度
16時(shí)，范圍可能相應(yīng)地不同)，因此可以消除對(duì)乘法器的需要，因?yàn)?、搶波積分器可
以基于皿輸入以Kl估值的幅度遞增或遞減。積分器(664)還可以被配置成 無符號(hào)和單極的，因?yàn)镚L可以導(dǎo)通或關(guān)斷(如通過復(fù)用器668選擇的)，并且 微器可能不期望有瞬變。
GL積分器的增益(Kgl)可以通過等式1定義，其中X是積分器的運(yùn)行總 和，N是使積分器飽和或關(guān)斷GL所需要的開關(guān)周期的總數(shù)量-
在求解該積分時(shí)，KoL可以根據(jù)所需時(shí)間^達(dá)，以移除GL (移除GL可 以作為命令通^M信總線進(jìn)纟fa信，例如圖7中的總線120)，且該切換率-
從該式中可以得出:
如圖18所示，GL調(diào)制電路可以運(yùn)行用于削弱柵極-低脈沖(1102)(與對(duì) 應(yīng)的GH脈沖/信號(hào)1104 —起示出)，其中最小脈沖寬度可以編程為0或非0。 圖18還提供了相計(jì)數(shù)器信號(hào)(1106)的一種可能波形，其可以M3i減電路698 (圖17)產(chǎn)生。陰影區(qū)域示出了可能的調(diào)制范圍。
在另一組實(shí)施例中，可通過同0 作兩個(gè)柵極信號(hào)(GH和GL)的脈沖寬 度來指^ii行固件或離散狀態(tài)機(jī)的微處理器增加^除相。為了增加或移除相， 該，可以有效地導(dǎo)通或關(guān)斷它的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)避免了向系統(tǒng)弓l入瞬變。 該功能可以通過一電路來實(shí)現(xiàn)，該電路可選通向±/向下計(jì)數(shù)器并同時(shí)縮放到典 型的轉(zhuǎn)換器輸出(例如圖6和7示出的轉(zhuǎn)換器實(shí)施例的輸出級(jí))的柵極驅(qū)動(dòng)信 號(hào)。圖19示出了用于在柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)路徑間執(zhí)行共同控制的電路的一個(gè)實(shí)施例。 當(dāng)移除相時(shí)，該裝置可以將誤差信號(hào)驅(qū)動(dòng)為零，其可以有效地凍結(jié)積分器 (DPWM802)的狀態(tài)，且該裝置可以儲(chǔ)存積分器的狀態(tài)。當(dāng)增加相時(shí)，該,
為了算出這個(gè)總和，可以將等式1轉(zhuǎn)換j^f只分的形式: (2) k+dFl。
17可以使用積分器的最后狀態(tài)作為起始運(yùn)行占空比。可選擇地，該裝置可以采樣 輸出電壓，且它可以用當(dāng)前感測到的輸出電壓來預(yù)偏置設(shè)定點(diǎn)電壓，從而實(shí)現(xiàn)
零誤差進(jìn)入積分器。該積分器可以根據(jù)感測到的電壓被初始化從而獲得初始占
空比值V輸^/V,。該^a隨后可通過允許計(jì)數(shù)器(808)向上計(jì)fC^P放GH和 GL脈沖。該計(jì)數(shù)器值可用于在可編程數(shù)目的開關(guān)周期上/，輯上釋放占空比脈 沖。該驢可以隨后釋放該積分器以使該體能調(diào)節(jié)輸出電壓。
縮放計(jì)數(shù)器808可以向J^向下計(jì)數(shù)到N，也可以從N向iV向下計(jì)數(shù)，且當(dāng) 前計(jì)數(shù)作為N (806)的分?jǐn)?shù)可以產(chǎn)^f放因子KD，其可用于改變GH信號(hào)的 有效占空比?？s放計(jì)數(shù)器808和HR搶波器810都可以接收指示是否增加或移除 相的信息的控制信號(hào)(增力P/移除)。肌搶波器810的輸出可以與計(jì)數(shù)器808的 當(dāng)前計(jì)數(shù)值比較(fOT比較器816)，從而劍共縮放因子KD，，其可以用于在與 (AND)門814中與經(jīng)修改的GH信號(hào)組合以產(chǎn)生修改后的GL信號(hào)(脈沖)。 如所指示的，當(dāng)IIR滄波器的輸出大于或等于計(jì)數(shù)器值的時(shí)候，GL可被保持為 零(0x0)，否則在與縮放因子KD，對(duì)應(yīng)的持續(xù)時(shí)間上，它將是GH的逆。
圖20示出了一個(gè)圖表，該圖表示出了在可編f徵目的開關(guān)周期上將同步柵 極驅(qū)動(dòng)調(diào)制為0寬度占空比的過程。如圖20所示，GH和GL可以被同時(shí)調(diào)制 以最終達(dá)到O值，也就是說，沒有脈沖!鵬送至受影響的POL調(diào)節(jié)器(該瞎況 下為調(diào)節(jié)器2)的輸出級(jí)。陰影區(qū)^^相應(yīng)信號(hào)的經(jīng)縮放初始寬度。類似地， 圖21示出了一圖表，該圖表示出了在可編，，目的開關(guān)周期上將同步柵極驅(qū)動(dòng) 調(diào)制為全(D)寬度占空比的過程。如圖21所示，GH和GL可以被同時(shí)調(diào)制 以最終超,值，也就是說，沒有脈沖IM^至受影響的POL調(diào)節(jié)器(該情況 下為調(diào)節(jié)器2)的輸出級(jí)。
均流組的智能管理
還可以設(shè)計(jì)一個(gè)或多個(gè)其它算S6S—步改善均流組的性能。該(些)算 飽括如下這些
1. 偽無主的主-從形式的電流平衡配置，其中倘若當(dāng)前主裝置出于任何原因 退出調(diào)節(jié)，則所有成員裝置自發(fā)地裁定一個(gè)新的主裝置指派。
2. 基于系統(tǒng)參數(shù)級(jí)改善效率，例如占空比或輸出電流。該改善可以包括自 i發(fā)地增加和移除相的方法以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)開關(guān)頻率的方法。3. iKl基于活躍成員的數(shù)量將繞著單位圓均勻間隔的所有成員相重新分布 的方法，將開關(guān)損耗和輸出紋波最小化。
4. 故障瞎況終止后自發(fā)地恢復(fù)單個(gè)成員。
如前戶;M，可以實(shí)施，算法以通過數(shù)字總線(例如圖7中的總線120)執(zhí) 行,流組的管理。
當(dāng)今的系統(tǒng)不提供勝于裝置-，通信方法的用于對(duì)指定的主，進(jìn)行自發(fā) 重新分布的手段，如果任何裝置故障，這種方法允許系統(tǒng)保持穩(wěn)定和活躍。然 而，在對(duì)組內(nèi)成員相排列相對(duì)彼lt戰(zhàn)行重新分布時(shí)以及調(diào)節(jié)均流組的性能時(shí)，
響應(yīng)于讀取系統(tǒng)參數(shù)自發(fā)地增加或移除相存在很多益處。
POL ， /調(diào)節(jié)器的均流組可以通過很多方式來酉fig。圖22示出強(qiáng)調(diào)一種 可能的樣本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的表，該樣本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可被定義用于均流編程。通艦信 總線對(duì)勝算法的隨可取決于編程唯一的裝置f斜只符，比如ID或地址，其可 在通信總線協(xié)議中使用。在示出的示例中，可以定義5比特均流組ID或地址。 當(dāng)然比特的數(shù)目可以取決于組內(nèi)POL裝置的數(shù)目，并且可以大于5比特或小于 5比特。另外，組內(nèi)裝置的數(shù)目、組內(nèi)的位置或l醉編號(hào)都可以被指定。此外， 動(dòng)作還可以通過總線來傳達(dá)，比如增加/移除相、從故障中自發(fā)恢復(fù)以及啟動(dòng) 均流算法。
圖23示出通信1300的一個(gè)示例，其中命令1302可以定義事件動(dòng)作，比如 移除/增加相，ID 1304可以，該均流組的唯Hfi只符，比如地址或ID，并 且裝置位置/狀態(tài)1306可以把該^^置與皿態(tài)相關(guān)聯(lián)，例如裝置移除相。 在這個(gè)實(shí)施例中，第一 (或初始的)主裝置的指定可以由用戶決定，例如對(duì)具 有唯一位置的裝置進(jìn)行編程。比如，如果在均流配置中配置有四個(gè)裝置，那么 位置為0的裝置可以被指定為初始的主裝置，而編程為1、 2、 3的^g初始可 為從裝置。在一組實(shí)施例中，POL體可能是弓胸帶f離的，并且在操作期間 它們可以從其通信地址推斷出他們的位置，例如具有總線(比如SM總線) 地址空間的地址0x20的裝置可以如該低位比特定義的譯為位置O。 一旦已申明 了新的主裝置，那么該新的主裝置可以向所有的活躍成員請求信號(hào)，其中該信 號(hào)可指示由于新配置導(dǎo)致的各成員的相移量。通過發(fā)送新相，該主裝置可以計(jì) 算各成員應(yīng)當(dāng)為什么相并與接收到的信息進(jìn)行比較。另外，相的傳輸也可以表 示成員們認(rèn)識(shí)到并認(rèn)同該組。
19在一組實(shí)施例中，可以配置無主算M管理均流組成員之間的均流通信， 并且還實(shí)現(xiàn)均流組內(nèi)的故障管理和故障反應(yīng)。在一組實(shí)施例中，均流組可以配 置有多個(gè)裝置，這些裝置可被編程以使得一個(gè)裝置被指定為均流組中的初始主 裝置，而其他裝置被指定為初始從(或成員)裝置。在另一組實(shí)施例中，這些
裝置可以被編程以使得該組可以自發(fā)指定主裝置。該主裝置可以通M信總線
(例如I2C、 SM總線或者一些其他的通信總線)主動(dòng)傳送指示當(dāng)前的傲狀態(tài)的 第一信息，其中成員/從裝置i頓該信息來調(diào)整他們的GH控制信號(hào)的占空比 值以平衡系統(tǒng)中各個(gè)裝置的電流負(fù)載。該主裝置可以繼續(xù)傳送第一信息直到發(fā) 生故障、其相被移除或者其通信接口失敗，在這時(shí)該組中的從成員可以裁定出 新的主裝置。
因此偽無主的主-從算法可以被定義為這樣的算法，其操作以在包括多個(gè)裝 置的^g-裝置系統(tǒng)中指定至少一個(gè)裝置作為默認(rèn)的主裝置，并且指定其他的裝 置作為該主裝置的默認(rèn)從裝置。該偽無主方面是指系統(tǒng)的這樣一種能力，在指 定的默認(rèn)主裝置停ih^作用的情況下通過裁定(即根據(jù)包括優(yōu)先級(jí)信息的某種 準(zhǔn)則進(jìn)行指定)新主裝置的能力，該系統(tǒng)總是包括至少一個(gè)被指定為主裝置的 裝置，而無需任何從裝置在總線上明確地要求變成主裝置。在一個(gè)實(shí)施例中， 均流組的所有成員裝置都用狀態(tài)向量鄉(xiāng)l^該組其他成員的狀態(tài)。該向量可以 用于例如根據(jù)最低的有效位置或其它的編址方案足跟宗當(dāng)前主裝置(例如其可為 默認(rèn)的主裝置)。此外，系統(tǒng)的默認(rèn)主裝置可以被定義為最低的編程位置(即該 裝置在均流組的裝置中具有最低的裝置ID)。
均流組的M成員可以具有初始配置(即均流組的MPOL裝置成員可在 運(yùn)行之前被配置)。M成員可以配置有均流組ID (再次參看圖22和23)，其 可以允許多個(gè)組使用同一條通信總線。此外，均流組的各成員可以配置有(或 可以存儲(chǔ))指示該均流組中配置的裝置數(shù)目的信息、和指示該裝置在該組內(nèi)擁 有的唯一位置的信息。在電壓/電流調(diào)整期間，各成員可以在該通信總線上保
持足跟鋪多少成員活躍地均流該輸出電壓，以及明H^a是現(xiàn)在指定的主^s。
將其自身添加到該組或者退出該組的任何裝置都可以通過該數(shù)據(jù)總線傳遞它的 組ID、它的當(dāng)前狀態(tài)(添加或退出)以及它的位置。
圖24示出流程圖，示出了用于POL ，在增加相時(shí)在均流組內(nèi)配置自己 的方法的一個(gè)實(shí)施例，即當(dāng)POL調(diào)節(jié)lll皮啟動(dòng)/被激活以在均流配置中^f共額外
20的電流時(shí)。所有連接到通信總線的體者阿以通過將接收至啲組ID與它們已編 程的組ID進(jìn)行比^確定所傳送分組是否與它們相關(guān)(2402)。換句話說，各 裝置可以首先確定它是否為所傳送分組的預(yù)計(jì)到達(dá)的均流組的部分。如果ID匹 配，那么接收裝置可以評(píng)估在分組中傳送的組成員的狀態(tài)。如果該裝置是將其 自身添加到該組，那么可比樹體(2404)。如果接收到的<體低于接收驢的 編程位置(g卩，如果接收到的信息指示的位置低于接收裝置的編程位置)，那么 接收裝置可以消次)將其自身配置為從體(2408)。如雜收到的j體高于 該編樹體，接收驢就可能不需要重新配置其自身(2406)。接收體然后可 以設(shè)置/清除裝置向量中相應(yīng)的位置比特以指示與接收到的位置相對(duì)應(yīng)的裝置 已經(jīng)被添加到該均流組(2410)，并且如果該分組是在正常運(yùn)行期間被接收到的 則繼續(xù)正常運(yùn)行(2412)，或者如果該均流組剛被加電則開始運(yùn)行(2412)。如 果接收體的裝置位置在所有活躍驢中是最低的，貝咜可以將其自身配置為主 裝置而一杯重新配置它自身(在2406中)。
圖25示出了圖解一種方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖，該方法用于POL體 在移除相時(shí)在均流組內(nèi)配置他們自己，即當(dāng)POL調(diào)節(jié)器將被禁用/去激活而不 在均流配置中提供成員電流時(shí)。又一次，連接到通信總線的所有裝置都可以通 過比較接收到的組DD與它們的編程組ID來確定所傳送的分組是否是與它們有 關(guān)(2502)。如果所傳送分組中接收到的(狀態(tài))信息指示該皿者正在移除它 的相，那么接收裝置可以首先設(shè)置/清除它的裝置向量中與發(fā)送裝置相對(duì)應(yīng)的 比特來指示與接收到的位置相對(duì)應(yīng)的裝置已經(jīng)退出(2504)。接收裝置可以隨后 確定它(該接收，)當(dāng)前是否為活躍的并且作為主^SM行(2506)，并且如 果是這樣，它可以繼續(xù)正常運(yùn)行(2518)。如果接收裝置確定它當(dāng)前為活躍的且 不是主裝置，那么它隨后可以比較該接收到的位置是否低于接收裝置的編程位 置(2508)，并且如果是這樣，接收裝置可以繼續(xù)正常運(yùn)行(2518)。否則，接 收裝置可以解析裝置向量(2510)來確定它自己在全部的活躍裝置中的位置 (2512)。
如果接收裝置確定它的位置在所有活躍裝置中不是最低的，它可能將其自 身(再次)配置(或如果它已經(jīng)是，繼續(xù)保持)為從裝置。然而，如果接收裝 置在該點(diǎn)確定它的位置在所有活躍裝置當(dāng)中是最低的，那么它可以將其自身重 新配置為主裝置(2514)，然后重新開始正常運(yùn)行(2518)。總的說來，如果接
21收到的位置指示當(dāng)前的主裝置已經(jīng)退出，那么次低位置的成員可以承擔(dān)主裝置
職責(zé)。還應(yīng)該注意到，圖24和25的流程針對(duì)裝置之間由均流組內(nèi)一1^置ID 相對(duì)于另一1^置ID的相對(duì) 確定的優(yōu)先級(jí)。i!f盾這里公開的運(yùn)行原則的同 時(shí)，在增加/移除相時(shí)，可以根據(jù)不同于相對(duì)位置的招可指定或預(yù)定或可編程標(biāo) 準(zhǔn)來同樣地確定裝離當(dāng)將其自身(再次)配置為主驢還^;人體。
還可以改善均流配置的效率。例如，該均流組還可以被配置為自發(fā)檢測輕 負(fù)載，或者主處理機(jī)(中鵬制器)可以提供輕負(fù)載控制信號(hào)或通信?？赏ㄟ^ 一個(gè)或多個(gè)下列動(dòng)作來恢復(fù)均流組的效率在輕輸出負(fù)載時(shí)移除相和/或減小開 關(guān)頻率，移除相至少可以通過兩種方式提高效率。首先，移除相可以提高其余 的活躍成員提供的電流，這可以將它們的效率曲線調(diào)高，從而提高該組的累積 效率。其次，移除相可以減少該系統(tǒng)的有效開關(guān)率，這可以減少/最小化由于切 換FET通斷的速率(即由于FET開通和關(guān)斷的速率)弓胞的損失。簡單地減小 該開關(guān)頻率也可以因此使FET開通和關(guān)iM率弓l起的損失最小化。
通過讀取參數(shù)信息(即指示某些參數(shù)的信息)，比如占空比和/或輸出電流， 均流組的主裝置可以確定是否要嘗試通過調(diào)整均流組的活躍成員的數(shù)目來提高 效率，或者上調(diào)還是下調(diào)開關(guān)頻率。就ffc前指出的那樣，理想地，該占空比 可以對(duì)應(yīng)于輸入電壓除以期望的輸出電壓。具有測量其占空比或以某種方式鑒 別其占空比的能力的裝置也許倉^智能地確定其系統(tǒng)的明陛部分應(yīng)當(dāng)最優(yōu)化。 如果測量到的占空比大于理想占空比，夷卩么負(fù)載可能高于不連續(xù)區(qū)域，這里不 連續(xù)區(qū)域指的是輸出負(fù)載電流紋波可能穿越零邊界的區(qū)域。因此，如果該測量 到的均流組當(dāng)前主裝置的占空比小于指定(期望或理想)的值，那么該主裝置 可以調(diào)整該系統(tǒng)的開關(guān)頻率或活躍成員的數(shù)目以力圖提高組效率。開關(guān)頻率的 調(diào)整可以根據(jù)搜索算M執(zhí)行，比如逐次逼近寄存器(SAR)程序。該調(diào)整過 程可以延續(xù)直到該占空比和/或輸出電纟I^，續(xù)，或#^過占空比和/或輸出電 流的指定閾值，并且均流組的主POL調(diào)節(jié)器開始^^率增益調(diào)整反向。在一組
實(shí)施例中，可以通過增加和移除相禾n/或斷氐組成員間的共享時(shí)幹源的頻率來提
高效率。時(shí)鐘源可以是或不是源自成員裝置中的一個(gè)。然而，時(shí)ft源可以通過 某種形式的控制來調(diào)節(jié)，例如通過M通信總線(例如圖7中的總線120)。
均流系統(tǒng)中的性能增益一例如較高的有效開關(guān)速率、最小化的輸出紋波、 以及高效地從總線電源汲取電流一可以通過繞單位圓平均分布各相來實(shí)現(xiàn)。例如，具有指定數(shù)量裝置(例如四個(gè)裝置)的系統(tǒng)可以將每條置的成相定位
成偏移相同量(例如就四，來說是90度)。在一組實(shí)施例中，各相可以基于 任何給定時(shí)間活躍成員的數(shù)目自發(fā)地分布在均流組中。因?yàn)槌蓡TPOL裝置可以 添加或移除，并且成員裝置可能出于各種可能原因而經(jīng)歷故障狀況，因此其余 活躍裝置可被酉墮成自發(fā)地重新分布它們的相分布。
均流組的所有成員都可以經(jīng)由狀態(tài)向量彩艮蹤該組其他成員的狀態(tài)。該狀 態(tài)向量可被配置為存儲(chǔ)信息，該信息根據(jù)特定規(guī)范指示該成員裝置應(yīng)當(dāng)衝盾什 么樣的相移。例如，最低編號(hào)的裝置(即該裝置與其ft^S相比具有最低的ID
編號(hào))可能為o度偏移，而其^^a可基于相對(duì)位置(相對(duì)于其他裝置)、活躍
驢的總數(shù)目以及基于裝置硬件能力的一些量化禾號(hào)而交錯(cuò)分布。圖26示出了 均流組中四個(gè)裝置的柵極信號(hào)，其中每一相都與跟隨有相編號(hào)(M)的一組柵 極信號(hào)GH和GL相關(guān)聯(lián)，分別標(biāo)弓I為柵極信號(hào)GH1-GH4和GL1-GH4。所有 的相最初繞著單位圓偏移90度。相1可以位于0度，相2可以位于90度，相3 可以位于180度并且相4可以位于270度。當(dāng)相3和相4被移除(無論因?yàn)槭?么原因)時(shí)，其可能使相2將其成相從與相1偏離90度重新分布至U與相1偏離 180度，如圖26所示。圖27也示出了與圖26所示類似的用于均流組中四條 置的柵極信號(hào)。在這種情況下，相2和相3可以被增加回系統(tǒng)，并且結(jié)果使得 相4可以將其自身從180度偏移量重新分布到270度偏移量。
該均流組還可以以多種方式被配置用于組內(nèi)或較大系統(tǒng)內(nèi)的故障管理。在 一個(gè)實(shí)施例中，該均流組可以配置為"最后，者情景"。也就是說，當(dāng)均流組 內(nèi)單個(gè)POL裝置經(jīng)歷故障情況時(shí)，它可能不會(huì)導(dǎo)M個(gè)均流組iaA故障狀況， 而是該單^置可簡單地退出該配置。在另一個(gè)實(shí)施例中，均流組可被配置為 當(dāng)單條置經(jīng)歷故障瞎況時(shí)集體SA故障瞎況。在最后幸存者配置中， 一裝置 可以配置為根據(jù)一組指定情況斷電，比如鵬或其它的系統(tǒng)異常。在那種情況 下，該裝置可以從該均流組移除它本身就像它是移除的相。這樣，該故障裝置 不會(huì)弓胞輸出電壓的瞬變。經(jīng)歷故障瞎況的裝置可以將移除相事fH專送給該組 的其他均流成員，并且所有成員可以相對(duì)于該故障裝置更新它們的狀態(tài)向量。 然而， 一旦該故障已經(jīng)被清除，該裝置可以被添加回該系統(tǒng)。這可以由單^ 置自發(fā)執(zhí)行或由主裝置請求執(zhí)行。如果成員添力倒或退出該組，該組的其余成 員可以根據(jù)狀態(tài)向量重新對(duì)準(zhǔn)它們的相偏移。適當(dāng){頃余4均流車》的方法
在一組實(shí)施例中，所有成員裝置的輸出電壓的斜坡可以在獨(dú)立應(yīng)用中和跟
蹤應(yīng)用中被同步，同時(shí)減少回流電流。再次，酉擅在成員poL裝置之間的數(shù)字
通信總線可以用刺腿POL裝置和均流組的智能管理。在一個(gè)實(shí)施例中，由如 圖17和19所示的調(diào)制電路戶標(biāo)，在傾斜之前可以通過根據(jù)驢-裝置通信方法 將斜坡的起始同步，同時(shí)還根據(jù)控制FET信號(hào)的占空比傾斜同步FET的占空比， 來減小回流電流。這些電路還能夠用于同步所有成員裝置的斜坡以避免輸出電 壓波動(dòng)，并且織軍存在于大多數(shù)均流系統(tǒng)中的大規(guī)?；亓麟娏?。
均衡配置中單個(gè)相電流可以由該轉(zhuǎn)換器的負(fù)載電壓和負(fù)載線的交叉點(diǎn)確 定。在軟起動(dòng)時(shí)期，每個(gè)轉(zhuǎn)換器的負(fù)載線可以低起動(dòng)并且向最后負(fù)載線位置移 動(dòng)。在一些POL裝置內(nèi)，例如基于微處理器的體，可能有處理延遲，其可以 表示為察覺到的每個(gè)裝置的輸出電壓斜坡開始之間的時(shí)差，其可以表現(xiàn)為多個(gè) 負(fù)載線中的顯著差異。因?yàn)楦餮b置連接到同一負(fù)載(借助于該均流配置，例如 參見圖7，其中共同的負(fù)載例示為電阻器112)，這可能導(dǎo)te裝置禾喊員/從 裝置的負(fù)載線間的顯著差異，直到達(dá)到斜坡的末端。
圖28示出兩^if坡主裝置的輸出電ffi!4坡和成員/從裝置的輸出電ffil斗 坡，其中成員裝置的斜坡顯著地早于主裝置的斜坡開始。為了便于理解，在圖 28中僅示出了一個(gè)從裝置的斜坡。示圖2800圖示了相對(duì)于時(shí)間標(biāo)繪的輸出電 壓，而示圖2802圖示了相對(duì)于輸出電流和總負(fù)載電流標(biāo)繪的輸出電壓。在時(shí)間 點(diǎn)"t"，成員負(fù)載線比主裝置負(fù)載線更接近于最后的負(fù)載線輸出電壓值(以水平
線表示)。這可能導(dǎo)致在成員/從^s電流和主^a電流t間明顯不匹配。事實(shí)上，
如示圖2802所示，當(dāng)成員/從體電流為正(降壓模式)時(shí)，該系統(tǒng)行為可以 反映主裝置電流為負(fù)(升壓模式)。示圖2802中水平線g時(shí)刻"t"時(shí)的負(fù)載 電壓。
因?yàn)樨?fù)載電流是來自兩個(gè)轉(zhuǎn)換器的電流的總和，所以如果一個(gè)轉(zhuǎn)換器吸收 電流，那么另一個(gè)(多個(gè))轉(zhuǎn)換器可以被要求輸出比負(fù)載實(shí)際上需要的更多的 電流。圖29圖示了主裝置負(fù)載線和從裝置負(fù)載線之間更合需的負(fù)載線關(guān)系，在 這里電流更為平衡。示圖2900圖示了相對(duì)于時(shí)間標(biāo)繪的輸出電壓，而示圖2902 圖示了相對(duì)于輸出電流和總負(fù)載電流標(biāo)繪的輸出電壓。多個(gè)均流裝置的斜坡可以配置有許多額外的設(shè)置以緩減回流電流的量。如圖29所示，在時(shí)間"t"，成 員負(fù)載線和主裝置負(fù)載線距離最終負(fù)載線輸出電壓值(以水平線表示)有幾乎 相同的距離。這可以顯著地^>和/或除去在成員/從,電流和主裝置電^tt 間任何顯著的不匹配。如示圖2902所示，該系統(tǒng)行為可以反^i裝置電流和成 員/從裝置電流兩者都為正(降壓模式)。示圖2902中的7K平線再次表示時(shí)間 "t"的負(fù)載電壓。
正如前面提到的那樣，為了獲得圖29中示出的期望的結(jié)果，斜坡開始B寸序 可以通過在數(shù)字通信總線上通信來同步，而同步FET的控制信號(hào)的脈沖寬度可 以在傾斜期間調(diào)整。當(dāng)均流組中所有成員的斜坡開始的時(shí)序同步時(shí)，可以再次 使用主從類型配置。 一裝置可以初始被酉虔為主裝置(例如如上所述)，并且所 有其他成員可以被配置為主裝置的從裝置。 一旦均流組的所有成員發(fā)出和檢測 到系統(tǒng)啟動(dòng)，從POL裝置可以設(shè)置開始傾斜所必需的全部硬件，并且可以在空 閑模式下等待直到該主裝置傳送開始斜坡分組。 一旦超出從發(fā)出系統(tǒng)啟動(dòng)到斜
坡的期望開始所需的特定時(shí)段，該主裝置可以通aa信總線向均流組的所有成
員傳送第二分組，使成員開始傾斜它們各自的輸出電壓。第二分組可以作用于 硬件觸發(fā)機(jī)制以允許該裝置開始傾斜輸出電壓，如圖30所示。如圖30所示， 第一組柵極信號(hào)GH1和GL1可以對(duì)應(yīng)于主裝置，而第二組柵極信號(hào)GH2和 GL2可以對(duì)應(yīng)于從裝置。還應(yīng)注意到，因?yàn)樵撝餮b置同時(shí)也是均流組的成員， 它也同樣可響應(yīng)于第二分組而開始慨斜它自己的輸出電壓。在圖30所示的例子 中，主^g和從^g彼此異相180度ite行。
另外，可綱流組內(nèi)各體的相應(yīng)各GL信號(hào)4頓調(diào)制電路(例如圖17所 示的調(diào)制電路)，以3M^可能多地M^系統(tǒng)中的回流電^^幫助傾斜均流組內(nèi) 各裝置的相應(yīng)輸出電壓。GL的調(diào)制可以減少可能存在于具有配置成均流組的眾 多控制器的功率級(jí)濾波器內(nèi)的大輸出電流，該均流組以輕微失配的控制器FET 占空比來驅(qū)動(dòng)許多FET。 GL的占空比可以確定可經(jīng)由同步FET放電到地的電 流量o
該調(diào)制電路可以用多種方式配置。在一個(gè)實(shí)施例中，均流組的成員裝置可 以配置對(duì)應(yīng)于中間水平、過流7jC平和欠、^7jC平的電流閾值(即用于輸出電流的 閾值)。如果超皿些閾值中的任何一個(gè)，該調(diào)制電路可使同步FET的占空比抖 動(dòng)。通過使同步FET的占空比抖動(dòng)，成員體可以限制艦電繊放電的電流
25量。同時(shí)，高側(cè)FET的占空比可以延時(shí)，并在輸出時(shí)被復(fù)制為同步FET的脈沖 寬度，如圖31所示。這可以將經(jīng)過電繊放電的電流量限制為通過均、M中各 成員的電，流至輸出端的電流量。此外，最小的低側(cè)占空比可以被編程用于 傾斜過程的搟賣期，如圖18先前示出的那樣(同時(shí)參考上文的附加說明)。最 后，配置在POL調(diào)節(jié)器內(nèi)的控制器(比如微控制器或微處理器)可以用于基于 例如占空比或輸出電流等系統(tǒng)參數(shù)來確定同步(低側(cè))FET必需的占空比。
調(diào)制頓各17可以被編程以將GL脈沖完全調(diào)翻離開，或者可調(diào)整最小脈 沖寬度，如圖18所示。在某些瞎況下，該功率系統(tǒng)可以不以異步模式運(yùn)行。用 于調(diào)制的可能范圍可以定義在最小脈沖寬度設(shè)置到GH的上升沿之間。然而該 有效調(diào)制范圍可以是該GL脈沖自身的占空比。 一旦已經(jīng)達(dá)到期望的輸出電壓 并且傳送了信號(hào)或分組以指示均流組可以運(yùn)行，則該裝置可以開始釋放低側(cè) FET占空比使其為高側(cè)FET占空比的預(yù)期逆或D'=l-D，其中D=V鯽/ V , 圖32示出柵極信號(hào)和輸出電流波形，圖示了從體怎樣釋放低側(cè)FET占空比以 獲得高側(cè)FET占空比的預(yù)期逆。
可使用電路(例如圖19所示的一個(gè)電路)來同時(shí)地操作高側(cè)和低側(cè)FET 柵極信號(hào)的脈沖寬度。正如前面關(guān)于圖19的實(shí)施例駄的，這可通31M向上 計(jì)數(shù)器并且同時(shí)縮放到典型的升壓轉(zhuǎn)換器輸出濾波器(例如圖6和7所示的輸 出級(jí))的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)來完成。
雖然在上面已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了該實(shí)施例，但也可能有期tM本。對(duì)本 領(lǐng)域技術(shù)人員來說，只要理解了上述公開內(nèi)容，許多的變化和修改將變徵艮明 顯。所附權(quán)利要求旨在被解釋為涵蓋所有這些變化和修改。注意，這里使用的 章節(jié)標(biāo)題僅用于行文結(jié)構(gòu)的目的，并不意tt對(duì)這里的說明或所附的權(quán)利要求 進(jìn)行限制。
2權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括通信總線；以及耦合到所述通信總線并且配置為均流配置的多個(gè)POL(負(fù)載點(diǎn))調(diào)節(jié)器，其中所述多個(gè)POL調(diào)節(jié)器中的每個(gè)POL調(diào)節(jié)器具有各自的輸出級(jí)，所述輸出級(jí)耦合到公共負(fù)載并且配置成生成各自的輸出電流，其中每個(gè)POL調(diào)節(jié)器在所述均流配置中具有各自的相，其中每個(gè)POL調(diào)節(jié)器被配置成根據(jù)對(duì)應(yīng)于所述總線的總線通信協(xié)議在所述總線上傳送和接收信息；其中每個(gè)POL調(diào)節(jié)器被配置成根據(jù)所述系統(tǒng)的要求通過順序地操縱一對(duì)柵極信號(hào)的脈沖寬度來自動(dòng)增加和移除其相，所述柵極信號(hào)被配置成分別控制所述POL調(diào)節(jié)器的輸出級(jí)中的高側(cè)場效應(yīng)晶體管(FET)和低側(cè)FET。
2. 如權(quán)利要求l戶脫的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)POL調(diào)節(jié)m皮配置成響應(yīng) 于從戶，多個(gè)POL調(diào)節(jié)器中的一個(gè)或多個(gè)其他POL調(diào)節(jié)器接收到監(jiān)視信息而 自動(dòng)增加和移除其相，其中所，視信息指示戶;MPOL調(diào)節(jié)器應(yīng)移除其相。
3. 如權(quán)利要求l戶脫的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)POL調(diào)節(jié)^l皮配置成通過在可編禾iic目的開關(guān)周期中系統(tǒng)艦^制戶;M高側(cè)FET的柵極信號(hào)調(diào)帝瞎時(shí)旨定的最大寬度占空比來自動(dòng)地增加其棍以及通過在可編，Mf[目的開關(guān)周期中系統(tǒng)鵬^制戶;f^高側(cè)FET的柵極信號(hào)調(diào)制到零寬度占空比來自動(dòng)移除其相。
全文摘要
一種分布式功率管理系統(tǒng)可以包括數(shù)字通信總線和多個(gè)POL(負(fù)載點(diǎn))調(diào)節(jié)器，這多個(gè)POL調(diào)節(jié)器耦合到該通信總線并且被配置成均流配置，其中這多個(gè)POL調(diào)節(jié)器的每個(gè)POL調(diào)節(jié)器具有各自的電流輸出級(jí)，各輸出級(jí)耦合到公共負(fù)載并且被配置成生成各自的輸出電流。每個(gè)POL調(diào)節(jié)器在均流配置中可以具有各自的相，并且每個(gè)POL調(diào)節(jié)器可以根據(jù)對(duì)應(yīng)于該總線的總線通信協(xié)議在該總線上傳送和接收信息。每個(gè)POL調(diào)節(jié)器可以按照該系統(tǒng)的要求通過順序地控制一對(duì)柵極信號(hào)的脈沖寬度來自動(dòng)地增加或移除其相，這對(duì)柵極信號(hào)被配置成分別控制POL調(diào)節(jié)器的輸出級(jí)中的高側(cè)場效應(yīng)晶體管(FET)和低側(cè)FET。
文檔編號(hào)H02M3/156GK101686012SQ20091017335
公開日2010年3月31日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者D·E·海涅曼 申請人:英特賽爾美國股份有限公司