带有相削减的多相DC-DC转换器及其子单元和方法技术

一种可操作为主控装置或从属装置的局部控制单元包括：存储器，存储器指示转换器子单元是被启用还是被停用；以及启用；唤醒输出；通信链路输入接口和通信链路输出接口，通信链路输入接口和所述通信链路输出接口被配置成接收和发送主控/从属信息；以及另外的通信链路输入接口和另外的通信链路输出接口，另外的通信链路输入接口和另外的通信链路输出接口被配置成实现与其它启用的转换器子单元的电流平衡和相位交错；响应于相应局部输出电流高于第一阈值，向下一个转换器子单元发送唤醒请求；并且响应于局部控制单元是从属子单元；相应局部输出电流低于第二阈值，以及接收指示下一个启用的子单元是主控子单元的主控/从属信息，停用自身。停用自身。停用自身。

【技术实现步骤摘要】
带有相削减的多相DC
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DC转换器及其子单元和方法


[0001]本公开涉及多相DC
‑
DC转换器、其转换器子单元、其局部控制单元和其操作方法。

技术介绍

[0002]众所周知的是，DC
‑
DC功率转换器(也被称为DC
‑
DC转换器)的效率可随着所产生的输出电流而显著变化，并且如果电流过低或过高，那么效率下降。为了提高低功率下的效率，DC
‑
DC转换器的控制器可被布置成在低功率模式下操作：技术人员将熟悉此类模式。为了提高效率，还已知将多个功率转换器组合为子单元。由于常规上在不同相操作每个转换器子单元，因此这种多个转换器的布置通常被称为多相DC
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DC转换器。还已知取决于所需功率输出停用转换器中的一或多个转换器，以便在广泛的操作输出范围内维持高效率。
[0003]此多相DC
‑
DC转换器的操作效率的示例曲线在图1a中示出。随着输出电流如x轴或横坐标上所示变化，操作效率示出在y轴或纵坐标上。单独的曲线110、120、
…
、150示出当在正常功率模式中操作1个、2个、
…
及至多5个转换器子单元时的操作效率特性。通过根据需要启用或停用单独的子单元，使得每个子单元提供在可接受的最小值与可接受的最大值之间的范围内的输出电流，操作效率可保持为高，如实线170所示出。
[0004]常规地，此类多相DC
‑
DC转换器借助于中央控制器控制，所述中央控制器将控制信息提供到单独转换器子单元中的每一个转换器子单元。然而，对于一些应用，例如当子单元的数目非常高或集中式控制器由于容错原因而未被授权时，可能需要分布控制，并且最近提出了这样做的至少一种方式。在此情形下，在没有中央控制器的情况下确定应何时和如何启用或停用单独转换器子单元可能具有挑战性。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术的第一方面，公开了一种局部控制单元，所述局部控制单元被配置成用于多相DC
‑
DC转换器的转换器子单元中，所述多相DC
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DC转换器包括并联布置的多个转换器子单元，每个转换器子单元具有相应电感器、相应开关单元和相应局部控制单元，所述局部控制单元被布置成逻辑菊花链，所述局部控制单元包括：状态指示器，所述状态指示器指示所述转换器子单元是可操作为主控(M)子单元还是可操作为从属(S)子单元；存储器，所述存储器被指定以指示所述转换器子单元是被启用还是被停用；启用输入，所述启用输入被配置成接收启用请求；唤醒输出，所述唤醒输出被配置成发送唤醒请求；通信链路输入接口和通信链路输出接口，所述通信链路输入接口和所述通信链路输出接口分别被配置成接收和发送主控/从属信息；以及另外的通信链路输入接口和另外的通信链路输出接口，所述另外的通信链路输入接口和所述另外的通信链路输出接口被配置成实现或管理与其它启用的转换器子单元的电流平衡和相位交错；并且适用于并被配置成：响应于相应局部输出电流高于第一阈值，发送请求启用下一个转换器子单元的唤醒请求；并且响应于(a)所述状态指示器指示所述局部控制单元可操作为从属子单元；(b)所述相应局部输出电流低于第二阈值，以及(c)接收指示所述菊花链中的下一个启用的子单元是主控子单元的主控/从属
信息，停用自身。所述启用请求可通常对应于从前一个局部控制单元发送的唤醒请求；可替换的是，所述启用请求可来自启动信号或全局唤醒请求。因此，每个转换器子单元借助于其相应的局部控制单元受到局部控制。这不仅通常包括在转换器子单元之间的电流平衡，而且包括关于在不需要中央控制器的情况下局部确定是启用还是停用所述转换器子单元的决策。
[0006]局部控制单元可由此仅依赖于从所述局部控制单元在所述菊花链中的相邻局部控制单元提供的信息而确定所述局部控制单元是否应停用自身以便减少多相DC
‑
DC转换器的总相数。
[0007]在一或多个实施例中，所述局部控制单元另外适用于并被配置成：响应于(a)所述状态指示器指示所述局部控制单元可操作为主控子单元；(b)所述相应局部输出电流低于所述第二阈值，以及(c)接收指示所述菊花链中的所述下一个启用的子单元是所述主控子单元的主控/从属信息，进入低功率控制模式；并且响应于(a)所述状态指示器指示所述局部控制单元可操作为所述主控子单元，(b)所述相应局部输出电流高于所述第一阈值，以及(d)所述局部控制单元处于所述低功率控制模式，进入正常控制模式。由此，在局部控制单元为唯一操作转换器子单元并且正常操作会使输出电流和效率过低的情况下，可启用局部控制单元通过功率模式进入低。
[0008]在一或多个实施例中，所述低功率控制模式包括其中低功率控制模式包括以下模式中的一个模式：迟滞控制模式，例如脉冲频率调制(PFM)、自动脉冲跳过(APS)；或线性调节模式，例如低压降输出(LDO)。应注意，这些仅为例子，并且技术人员将熟悉根据本公开促进的各种低功率控制模式。
[0009]在一或多个实施例中，所述局部控制单元另外被配置成在所述局部控制单元停用自身之后在可编程延迟结束时连接通信链路输入接口和通信链路输出接口，以使主控/从属信息通过。这可帮助实现多于一个相的有序削减。
[0010]在一或多个实施例中，所述局部控制单元另外包括：全局唤醒输出，所述全局唤醒输出被配置成将全局启用请求传输到所述DC
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DC转换器中的所有其它转换器子单元；以及启动输入，所述启动输入被配置成接收所述全局启用请求。由此，可实现快速启动具有满电流容量的多相DC
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DC转换器。
[0011]在一或多个实施例中，通信链路接口和另外的通信链路接口被布置为到共同并行总线或到单独并行总线的接口。在其它实施例中，所述通信链路接口和所述另外的通信接口被布置为到共同串行总线的接口。如从阅读下文的详细描述将了解，所述通信链路是并行并且类似的实施例特别易于实现。然而，在一些实施例中，可适合于包括使用串行通信链路的数字控制。
[0012]在一或多个实施例中，所述局部控制单元另外包括来自比较器的输入，所述比较器被配置成确定电流输出是否大于第三预定阈值(Iinrush)，并且被配置成响应于指示所述输出电流高于所述第三预定阈值的信号而广播通用唤醒信号。由此，可在涌入电流(inrush current)事件中实现快速启动具有满电流容量的多相DC
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DC转换器。
[0013]根据本公开的另一方面，提供一种用于多相DC
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DC转换器的控制器，所述控制器包括如上文所描述的多个局部控制单元，所述局部控制单元逻辑上被布置成菊花链。在一或多个实施例中，所述多个局部控制单元是相同的。在此类实施例中，可在操作控制器之前的
某一时间确定要充当主控控制器的控制器。在其它实施例中，所述控制器中的一个控制器被预配置为所述主控控制器。
[0014]根据本公开的又一方面，提供一种包括此类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种局部控制单元，其特征在于，所述局部控制单元被配置成用于多相DC
‑
DC转换器的转换器子单元中，所述多相DC
‑
DC转换器包括并联布置的多个转换器子单元，每个转换器子单元具有相应电感器、相应开关单元和相应局部控制单元，所述局部控制单元被布置成逻辑菊花链，所述局部控制单元包括：状态指示器，所述状态指示器指示所述转换器子单元是可操作为主控(M)子单元还是可操作为从属(S)子单元；第二指示器，所述第二指示器指示所述转换器子单元是被启用还是被停用；启用输入，所述启用输入被配置成接收启用请求；唤醒输出，所述唤醒输出被配置成发送唤醒请求；通信链路输入接口和通信链路输出接口，所述通信链路输入接口和所述通信链路输出接口分别被配置成接收和发送主控/从属信息；以及另外的通信链路输入接口和另外的通信链路输出接口，所述另外的通信链路输入接口和所述另外的通信链路输出接口被配置成实现与其它启用的转换器子单元的电流平衡和相位交错；并且适用于并被配置成：响应于相应局部输出电流高于第一阈值，发送请求启用下一个转换器子单元的唤醒请求；并且响应于(a)所述状态指示器指示所述局部控制单元可操作为从属子单元；(b)所述相应局部输出电流低于第二阈值，以及(c)接收指示所述菊花链中的下一个启用的子单元是主控子单元的主控/从属信息，停用自身。2.根据权利要求1所述的局部控制单元，其特征在于，所述局部控制单元另外适用于并被配置成：响应于(a)所述状态指示器指示所述局部控制单元可操作为主控子单元；(b)所述相应局部输出电流低于所述第二阈值，以及(c)接收指示所述菊花链中的所述下一个启用的子单元是所述主控子单元的主控/从属信息，进入低功率控制模式；并且响应于(a)所述状态指示器指示所述局部控制单元可操作为所述主控子单元，(b)所述相应局部输出电流高于所述第一阈值，以及(d)所述局部控制单元处于所述低功率控制模式，进入正常控制模式。3.根据权利要求1或2所述的局部控制单元，其特征在于，另外被配置成在所述局部控制单元停用自身之后在可编程延迟结束时连接通信链路输入接口通信链路输出接口，以使主控/从属信息通过。4.根据权利要求1或2所述所述的局部控制单元，其特征在于，另外包括：全局唤醒输出，所述全局唤醒输出被配置成将全局启用请求传输到所述DC
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DC转换器中的所有其它转换器子单元；以及启动输入，所述启动输入被配置成接收全局启用请求。5.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢瓦克，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：