電壓供給電路及其控制方法
【專利摘要】提供一種電壓供給電路。該電壓供給電路能夠操作在第一模式上，以及在輸出節(jié)點(NOUT)上產(chǎn)生負載電流(IL)。該電壓供給電路包括多個電感(11A、11B、11C、11D)和多個驅(qū)動電路(10A、10B、10C、10D)。該多個電感耦接于輸出節(jié)點。每個電感具有電感值。該多個驅(qū)動電路分別耦接于該多個電感。該多個電感中的第一電感的電感值大于其它電感的電感值。
【專利說明】電壓供給電路及其控制方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年I月14日遞交的申請?zhí)枮?1/927，155的美國臨時案的優(yōu)先權(quán)，在此合并參考該申請案的內(nèi)容。
技術(shù)領域
[0003]本發(fā)明涉及一種電壓供給電路(voltage supply circuit)，以及更特別地，涉及一種在較少負載狀態(tài)下具有增強效率的多相電壓供給電路。
【背景技術(shù)】
[0004]在多相電壓供應者中，存在一些耦接于該電壓供應者的輸出節(jié)點的電感。電感的數(shù)量是根據(jù)該電壓供應者的負載確定的。然而，該電壓供應者的功率損耗的其中一個因素是電感的電阻值。對于一電感，存在兩種不同類型的電阻值:交流電阻(AC resistance ,ACR)和直流電阻(DC resistance，DCR)。因此，在多相電壓供應者中，如何適當?shù)卦O置電感的電感值以提高效率是一個重要的課題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]因此，通過在不同的負載狀態(tài)中使能不同的電感，提供一種增強效率的電壓供給電路是可取的。
[0006]提供一種電壓供給電路的示例性實施例。該電壓供給電路能夠操作在第一模式上，以及在輸出節(jié)點上產(chǎn)生負載電流。該電壓供給電路包括多個電感和多個驅(qū)動電路。該多個電感耦接于輸出節(jié)點。每個電感具有電感值。該多個驅(qū)動電路分別耦接于該多個電感。該多個電感中的第一電感的電感值大于其它電感的電感值。
[0007]在一實施例中，對于每個驅(qū)動電路，當所述驅(qū)動電路被使能時，所述驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動電壓至相應的電感。在所述多個驅(qū)動電路中，第一驅(qū)動電路耦接于所述第一電感。當所述電壓供給電路操作在所述第一模式時，僅所述第一驅(qū)動電路被使能，以產(chǎn)生所述驅(qū)動電壓至所述第一電感。
[0008]在另一實施例中，當所述電壓供給電路操作在第二模式時，所述多個驅(qū)動電路的至少兩個驅(qū)動電路被使能，以產(chǎn)生驅(qū)動電壓至相應的電感。
[0009]提供一種用于電壓供給電路的控制方法的另一示例性實施例。所述電壓供給電路在所述電壓供給電路的輸出節(jié)點上產(chǎn)生負載電流。所述電壓供給電路包括耦接于所述輸出節(jié)點的多個電感。所述控制方法包括以下步驟:當所述負載電流的值小于第一閾值時，控制所述電壓供給電路產(chǎn)生第一驅(qū)動電壓至所述多個電感中的第一電感；以及當所述負載電流的值大于所述第一閾值且小于第二閾值時，控制所述電壓供給電路產(chǎn)生所述第一驅(qū)動電壓至所述第一電感以及產(chǎn)生第二驅(qū)動電壓至所述多個電感中的第二電感。所述第一電感的電感值大于所述第二電感的電感值。
[0010]在一實施例中，所述控制方法還包括:當所述負載電流的值大于所述第二閾值且小于第三閾值時，控制所述電壓供給電路產(chǎn)生所述第一驅(qū)動電壓至所述第一電感、產(chǎn)生所述第二驅(qū)動電壓至所述第二電感，以及產(chǎn)生第三驅(qū)動電壓至所述多個電感中的第三電感。所述第一電感的電感值大于所述第三電感的電感值。
[0011]詳細的描述將參考附圖在下面的實施例中給出。
【附圖說明】
[0012]通過閱讀后續(xù)的詳細描述以及參考附圖所給的示例，可以更全面地理解本發(fā)明，其中:
[0013]圖1示出了一種電壓供給電路的示例性實施例；
[0014]圖2示出了有效電感的數(shù)量和不同模式之間的關系，圖1中的電壓供給電路根據(jù)負載電流操作在該不同模式上；
[0015]圖3示出了效率和圖1的電壓供給電路的負載電流之間的關系的曲線的示例性實施例；
[0016]圖4示出了一種控制方法的示例性實施例。
【具體實施方式】
[0017]以下描述為本發(fā)明實施的較佳實施例，此描述用于說明本發(fā)明的一般原則的目的，而不應當視為具有限制意義。本發(fā)明的范圍應當參考所附的權(quán)利要求確定。
[0018]在圖1所示的電壓供給電路的示例性實施例中，電壓供給電路I包括多個驅(qū)動電路(driver circuit) 10和多個電感(inductor) 11。在本實施例中，舉例來說，有四個驅(qū)動電路10A-10D和四個電感11A-11D。參考圖1，驅(qū)動電路10A-10D分別耦接于電感11A-11D，以及，全部的電感11A-1ID耦接于電壓供給電路I的輸出節(jié)點NOUT。根據(jù)電壓供給電路I的結(jié)構(gòu)，具有用于提供輸出電壓VOUT/負載電流IL至輸出節(jié)點NOUT的四條路徑，以及，該四條路徑分別操作在四種不同的相位中。因此，電壓供給電路I被稱為多相電壓供給電路。
[0019]當驅(qū)動電路被使能(enable)時，每個驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動電壓至相應的電感。接收驅(qū)動電壓的電感的情形表示該電感是有效的(valid)。在本實施例中，同時被使能的驅(qū)動電路的數(shù)量是根據(jù)負載電流IL確定的，負載電流IL與電壓供給電路I的負載狀態(tài)有關。負載電流IL與電壓供給電路I的負載狀態(tài)成比例。換句話說，有效電感的數(shù)量是根據(jù)負載電流IL確定的。當電感接收相應的驅(qū)動電壓時，產(chǎn)生電感電流。圖2示出了有效電感的數(shù)量和不同模式之間的關系，電壓供給電路I在不同的負載電流IL中操作在該不同模式上。參考圖2，為了使得電壓供給電路I操作在不同的模式上，三個閾值VTHl -VTH3可用于負載電流IL，其中，VTHI < VTH2 < VTH3。當負載電流IL小于閾值VTHI時(第一模式M2 O)，有效電感的數(shù)量等于I(如電感11A)。換言之，驅(qū)動電路10A-10D中僅一個驅(qū)動電路被使能，以產(chǎn)生驅(qū)動電壓VlOA至相應的電感11A。當驅(qū)動電流IL小于閾值VTH2且大于閾值VTHl時(第二模式M21)，有效電感的數(shù)量等于2(如電感IlA和11B)。換言之，驅(qū)動電感10A-10D中的兩個驅(qū)動電路被使能，以分別產(chǎn)生驅(qū)動電壓VlOA和VlOB至相應的電感IlA和11B。當負載電流IL小于閾值VTH3且大于閾值VTH2時(第三模式M22)，有效電感的數(shù)量等于3(如電感11A-11C)。換言之，驅(qū)動電路1A-1OD中的三個驅(qū)動電路被使能，以分別產(chǎn)生驅(qū)動電壓V10A-V10C至相應的電感11A-11C。當負載電流IL大于閾值VTH3時(第四模式M23)，有效電感的數(shù)量等于4(如電感11A-11D)。換言之，全部的驅(qū)動電路10A-10D被使能，以分別產(chǎn)生驅(qū)動電壓V10A-V10D至相應的電感IlA-1lD0
[0020]電感11A-1ID中的每個具有兩種不同的電阻值:交流電阻(ACR)值和直流電阻(DCR)值。這兩個電阻值都會影響電壓供給電路I的效率。對于每個電感，當電壓供給電路I的負載是小的時(即負載電流是小的)，電感的交流電阻(ACR)值引起的功率損耗在電壓供給電路I的功率損耗中占主導地位。在該情形中，電感可以具有較大的電感值，以減小流經(jīng)該電感的電感電流上的紋波，從而為電壓供給電路獲得更高的效率。在另一情形中，當負載是大的時(即負載電流較大)，電感的直流電阻(DCR)值引起的功率損耗在所述功率損耗中占主導地位。此時，電感可以具有較小的電感值，以減小流經(jīng)電感的電感電流的平均值，從而為電壓供給電路獲得更高的效率。因此，在本實施例的電壓供給電路I中，電感11A-1ID被設置為特定的電感值，以提高效率。
[0021]根據(jù)以上描述，當負載電流IL是小的時，僅電感IlA是有效的。為了提高效率，電感IIA的電感值大于其它電感IIB-1ID的電感值，從而由電感IIA的交流電阻(ACR)值引起的功率損耗被減小。當負載電流IL小于閾值VTHl時，具有較大電感值的電感IlA是有效的，以提高效率。當負載電流IL大于閾值VTHl時，大部分的電感11A-11D(不包括電感11A)具有較小的電感值，因此，由這些電感的直流電阻(DCR)值引起的功率損耗被減小，從而提高效率。在此情形中，由于至少兩個電感是有效的，因此，從流經(jīng)該至少兩個電感的電感電流獲得的負載電流IL對于負載是足夠的。
[0022]圖3示出了效率和負載電流IL之間的關系的曲線的示例性實施例。如圖3所示，通過電感IIA-1ID的不平衡電感值，電壓供給電路I在模式M20-M23上具有增強的效率。
[0023]圖4示出了一種控制方法的示例性實施例。在下文中，將參考圖1、圖2和圖4來描述該控制方法。首先，通過確定負載電流IL獲得電壓供給電路I的負載狀態(tài)(步驟S40)。當確定出負載電流IL小于閾值VTHl時，電壓供給電路I進入第一模式M20，以及，控制電壓供給電路I僅使能驅(qū)動電路10A，以給電感IlA產(chǎn)生驅(qū)動電壓V10A，電感IlA比其它電感11B-11D具有更大的電感值(步驟S41)。當確定出負載電流IL小于閾值VTH2且大于閾值VTHl時，電壓供給電路I進入第二模式M21，以及，控制電壓供給電路I使能驅(qū)動電路1A和10B，以分別產(chǎn)生驅(qū)動電壓VlOA和VlOB至電感IlA和IlB(步驟S42)。
[0024]當確定出負載電流IL小于閾值VTH3且大于閾值VTH2時，電壓供給電路I進入第三模式M22，以及，控制電壓供給電路I使能驅(qū)動電路1A-1OV，以分別給電感11A-1IC產(chǎn)生驅(qū)動電壓V10A-V10C(步驟S43)。當確定出負載電流IL大于閾值VTH3時，電壓供給電路I進入第四模式M23，以及，控制電壓供給電路I使能全部的驅(qū)動電路10A-10D，以分別產(chǎn)生驅(qū)動電壓V10A-V10D 至電感 11A-11D(步驟 S44)。
[0025]根據(jù)該控制方法的實施例，當電壓供給電路I的負載是較小的時，具有較大電感值的電感是有效的，這可以減少功率損耗，從而由于交流電阻(ACR)值引起的功率損耗減少，提高了電壓供給電路I的效率。當電壓供給電路I的負載(電流IL)是較大的時，大部分的有效電感具有較小的電感值，這可以減少功率損耗，從而，由于有效電感的直流電阻(DCR)值引起的功率損耗減少，提高了電壓供給電路I的效率。因此，電壓供給電路I在每一種模式M20-M23下均具有較好的效率。
[0026]雖然本發(fā)明已經(jīng)通過示例的方式以及依據(jù)優(yōu)選實施例進行了描述，但是，應當理解的是，本發(fā)明并不限于公開的實施例。相反，它旨在覆蓋各種變型和類似的結(jié)構(gòu)(如對于本領域技術(shù)人員將是顯而易見的)。因此，所附權(quán)利要求的范圍應被賦予最寬的解釋，以涵蓋所有的這些變型和類似的結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1.一種電壓供給電路，操作在第一模式下，以及在輸出節(jié)點上產(chǎn)生負載電流，所述電壓供給電路包括: 耦接于所述輸出節(jié)點的多個電感，每個電感具有電感值；以及 多個驅(qū)動電路，分別耦接于所述多個電感； 其中，所述多個電感中的第一電感的電感值大于其它電感的電感值。2.如權(quán)利要求1所述的電壓供給電路，其特征在于，對于每個驅(qū)動電路，當所述驅(qū)動電路被使能時，所述驅(qū)動電路產(chǎn)生驅(qū)動電壓至相應的電感； 其中，在所述多個驅(qū)動電路中，第一驅(qū)動電路耦接于所述第一電感；以及，當所述電壓供給電路操作在所述第一模式時，僅所述第一驅(qū)動電路被使能，以產(chǎn)生所述驅(qū)動電壓至所述第一電感。3.如權(quán)利要求2所述的電壓供給電路，其特征在于，當所述電壓供給電路操作在第二模式時，所述多個驅(qū)動電路的至少兩個驅(qū)動電路被使能，以產(chǎn)生驅(qū)動電壓至相應的電感。4.如權(quán)利要求3所述的電壓供給電路，其特征在于，在所述第一模式下產(chǎn)生的所述負載電流的值小于在所述第二模式下的所述負載電流的值。5.如權(quán)利要求3所述的電壓供給電路，其特征在于，在所述第二模式下被使能的所述至少兩個驅(qū)動電路包括所述第一電感。6.如權(quán)利要求2所述的電壓供給電路，其特征在于，當所述負載電流的值小于閾值時，所述電壓供給電路操作在所述第一模式下。7.如權(quán)利要求1所述的電壓供給電路，其特征在于，不包括所述第一電感的所述多個電感的電感值是相等的。8.—種用于電壓供給電路的控制方法，所述電壓供給電路在所述電壓供給電路的輸出節(jié)點上產(chǎn)生負載電流，其特征在于，所述電壓供給電路包括耦接于所述輸出節(jié)點的多個電感，以及，所述控制方法包括: 確定所述負載電流的值； 當所述負載電流的值小于第一閾值時，控制所述電壓供給電路產(chǎn)生第一驅(qū)動電壓至所述多個電感中的第一電感;以及， 當所述負載電流的值大于所述第一閾值且小于第二閾值時，控制所述電壓供給電路產(chǎn)生所述第一驅(qū)動電壓至所述第一電感以及產(chǎn)生第二驅(qū)動電壓至所述多個電感中的第二電感； 所述第一電感的電感值大于所述第二電感的電感值。9.如權(quán)利要求8所述的控制方法，還包括: 當所述負載電流的值大于所述第二閾值且小于第三閾值時，控制所述電壓供給電路產(chǎn)生所述第一驅(qū)動電壓至所述第一電感、產(chǎn)生所述第二驅(qū)動電壓至所述第二電感，以及產(chǎn)生第三驅(qū)動電壓至所述多個電感中的第三電感； 其中，所述第一電感的電感值大于所述第三電感的電感值。10.如權(quán)利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述第二電感和所述第三電感的電感值是相等的。
【文檔編號】H02M1/16GK105874692SQ201580003731
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年1月14日
【發(fā)明人】管建葳, 徐研訓, 陳敦士
【申請人】聯(lián)發(fā)科技股份有限公司