CN105874692A - 电压供给电路及其控制方法 - Google Patents

电压供给电路及其控制方法 Download PDF

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Abstract

提供一种电压供给电路。该电压供给电路能够操作在第一模式上，以及在输出节点(NOUT)上产生负载电流(IL)。该电压供给电路包括多个电感(11A、11B、11C、11D)和多个驱动电路(10A、10B、10C、10D)。该多个电感耦接于输出节点。每个电感具有电感值。该多个驱动电路分别耦接于该多个电感。该多个电感中的第一电感的电感值大于其它电感的电感值。

Description

电压供给电路及其控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年1月14日递交的申请号为61/927,155的美国临时案的优先权，在此合并参考该申请案的内容。
技术领域
本发明涉及一种电压供给电路(voltage supply circuit)，以及更特别地，涉及一种在较少负载状态下具有增强效率的多相电压供给电路。
背景技术
在多相电压供应者中，存在一些耦接于该电压供应者的输出节点的电感。电感的数量是根据该电压供应者的负载确定的。然而，该电压供应者的功率损耗的其中一个因素是电感的电阻值。对于一电感，存在两种不同类型的电阻值：交流电阻(AC resistance，ACR)和直流电阻(DC resistance，DCR)。因此，在多相电压供应者中，如何适当地设置电感的电感值以提高效率是一个重要的课题。
发明内容
因此，通过在不同的负载状态中使能不同的电感，提供一种增强效率的电压供给电路是可取的。
提供一种电压供给电路的示例性实施例。该电压供给电路能够操作在第一模式上，以及在输出节点上产生负载电流。该电压供给电路包括多个电感和多个驱动电路。该多个电感耦接于输出节点。每个电感具有电感值。该多个驱动电路分别耦接于该多个电感。该多个电感中的第一电感的电感值大于其它电感的电感值。
在一实施例中，对于每个驱动电路，当所述驱动电路被使能时，所述驱动电路产生驱动电压至相应的电感。在所述多个驱动电路中，第一驱动电路耦接于所述第一电感。当所述电压供给电路操作在所述第一模式时，仅所述第一驱动电路被使能，以产生所述驱动电压至所述第一电感。
在另一实施例中，当所述电压供给电路操作在第二模式时，所述多个驱动电路的至少两个驱动电路被使能，以产生驱动电压至相应的电感。
提供一种用于电压供给电路的控制方法的另一示例性实施例。所述电压供给电路在所述电压供给电路的输出节点上产生负载电流。所述电压供给电路包括耦接于所述输出节点的多个电感。所述控制方法包括以下步骤：当所述负载电流的值小于第一阈值时，控制所述电压供给电路产生第一驱动电压至所述多个电感中的第一电感；以及当所述负载电流的值大于所述第一阈值且小于第二阈值时，控制所述电压供给电路产生所述第一驱动电压至所述第一电感以及产生第二驱动电压至所述多个电感中的第二电感。所述第一电感的电感值大于所述第二电感的电感值。
在一实施例中，所述控制方法还包括：当所述负载电流的值大于所述第二阈值且小于第三阈值时，控制所述电压供给电路产生所述第一驱动电压至所述第一电感、产生所述第二驱动电压至所述第二电感，以及产生第三驱动电压至所述多个电感中的第三电感。所述第一电感的电感值大于所述第三电感的电感值。
详细的描述将参考附图在下面的实施例中给出。
附图说明
通过阅读后续的详细描述以及参考附图所给的示例，可以更全面地理解本发明，其中：
图1示出了一种电压供给电路的示例性实施例；
图2示出了有效电感的数量和不同模式之间的关系，图1中的电压供给电路根据负载电流操作在该不同模式上；
图3示出了效率和图1的电压供给电路的负载电流之间的关系的曲线的示例性实施例；
图4示出了一种控制方法的示例性实施例。
具体实施方式
以下描述为本发明实施的较佳实施例，此描述用于说明本发明的一般原则的目的，而不应当视为具有限制意义。本发明的范围应当参考所附的权利要求确定。
在图1所示的电压供给电路的示例性实施例中，电压供给电路1包括多个驱动电路(driver circuit)10和多个电感(inductor)11。在本实施例中，举例来说，有四个驱动电路10A-10D和四个电感11A-11D。参考图1，驱动电路10A-10D分别耦接于电感11A-11D，以及，全部的电感11A-11D耦接于电压供给电路1的输出节点NOUT。根据电压供给电路1的结构，具有用于提供输出电压VOUT/负载电流IL至输出节点NOUT的四条路径，以及，该四条路径分别操作在四种不同的相位中。因此，电压供给电路1被称为多相电压供给电路。
当驱动电路被使能(enable)时，每个驱动电路产生驱动电压至相应的电感。接收驱动电压的电感的情形表示该电感是有效的(valid)。在本实施例中，同时被使能的驱动电路的数量是根据负载电流IL确定的，负载电流IL与电压供给电路1的负载状态有关。负载电流IL与电压供给电路1的负载状态成比例。换句话说，有效电感的数量是根据负载电流IL确定的。当电感接收相应的驱动电压时，产生电感电流。图2示出了有效电感的数量和不同模式之间的关系，电压供给电路1在不同的负载电流IL中操作在该不同模式上。参考图2，为了使得电压供给电路1操作在不同的模式上，三个阈值VTH1-VTH3可用于负载电流IL，其中，VTH1＜VTH2＜VTH3。当负载电流IL小于阈值VTH1时(第一模式M20)，有效电感的数量等于1(如电感11A)。换言之，驱动电路10A-10D中仅一个驱动电路被使能，以产生驱动电压V10A至相应的电感11A。当驱动电流IL小于阈值VTH2且大于阈值VTH1时(第二模式M21)，有效电感的数量等于2(如电感11A和11B)。换言之，驱动电感10A-10D中的两个驱动电路被使能，以分别产生驱动电压V10A和V10B至相应的电感11A和11B。当负载电流IL小于阈值VTH3且大于阈值VTH2时(第三模式M22)，有效电感的数量等于3(如电感11A-11C)。换言之，驱动电路10A-10D中的三个驱动电路被使能，以分别产生驱动电压V10A-V10C至相应的电感11A-11C。当负载电流IL大于阈值VTH3时(第四模式M23)，有效电感的数量等于4(如电感11A-11D)。换言之，全部的驱动电路10A-10D被使能，以分别产生驱动电压V10A-V10D至相应的电感11A-11D。
电感11A-11D中的每个具有两种不同的电阻值：交流电阻(ACR)值和直流电阻(DCR)值。这两个电阻值都会影响电压供给电路1的效率。对于每个电感，当电压供给电路1的负载是小的时(即负载电流是小的)，电感的交流电阻(ACR)值引起的功率损耗在电压供给电路1的功率损耗中占主导地位。在该情形中，电感可以具有较大的电感值，以减小流经该电感的电感电流上的纹波，从而为电压供给电路获得更高的效率。在另一情形中，当负载是大的时(即负载电流较大)，电感的直流电阻(DCR)值引起的功率损耗在所述功率损耗中占主导地位。此时，电感可以具有较小的电感值，以减小流经电感的电感电流的平均值，从而为电压供给电路获得更高的效率。因此，在本实施例的电压供给电路1中，电感11A-11D被设置为特定的电感值，以提高效率。
根据以上描述，当负载电流IL是小的时，仅电感11A是有效的。为了提高效率，电感11A的电感值大于其它电感11B-11D的电感值，从而由电感11A的交流电阻(ACR)值引起的功率损耗被减小。当负载电流IL小于阈值VTH1时，具有较大电感值的电感11A是有效的，以提高效率。当负载电流IL大于阈值VTH1时，大部分的电感11A-11D(不包括电感11A)具有较小的电感值，因此，由这些电感的直流电阻(DCR)值引起的功率损耗被减小，从而提高效率。在此情形中，由于至少两个电感是有效的，因此，从流经该至少两个电感的电感电流获得的负载电流IL对于负载是足够的。
图3示出了效率和负载电流IL之间的关系的曲线的示例性实施例。如图3所示，通过电感11A-11D的不平衡电感值，电压供给电路1在模式M20-M23上具有增强的效率。
图4示出了一种控制方法的示例性实施例。在下文中，将参考图1、图2和图4来描述该控制方法。首先，通过确定负载电流IL获得电压供给电路1的负载状态(步骤S40)。当确定出负载电流IL小于阈值VTH1时，电压供给电路1进入第一模式M20，以及，控制电压供给电路1仅使能驱动电路10A，以给电感11A产生驱动电压V10A，电感11A比其它电感11B-11D具有更大的电感值(步骤S41)。当确定出负载电流IL小于阈值VTH2且大于阈值VTH1时，电压供给电路1进入第二模式M21，以及，控制电压供给电路1使能驱动电路10A和10B，以分别产生驱动电压V10A和V10B至电感11A和11B(步骤S42)。
当确定出负载电流IL小于阈值VTH3且大于阈值VTH2时，电压供给电路1进入第三模式M22，以及，控制电压供给电路1使能驱动电路10A-10V，以分别给电感11A-11C产生驱动电压V10A-V10C(步骤S43)。当确定出负载电流IL大于阈值VTH3时，电压供给电路1进入第四模式M23，以及，控制电压供给电路1使能全部的驱动电路10A-10D，以分别产生驱动电压V10A-V10D至电感11A-11D(步骤S44)。
根据该控制方法的实施例，当电压供给电路1的负载是较小的时，具有较大电感值的电感是有效的，这可以减少功率损耗，从而由于交流电阻(ACR)值引起的功率损耗减少，提高了电压供给电路1的效率。当电压供给电路1的负载(电流IL)是较大的时，大部分的有效电感具有较小的电感值，这可以减少功率损耗，从而，由于有效电感的直流电阻(DCR)值引起的功率损耗减少，提高了电压供给电路1的效率。因此，电压供给电路1在每一种模式M20-M23下均具有较好的效率。
虽然本发明已经通过示例的方式以及依据优选实施例进行了描述，但是，应当理解的是，本发明并不限于公开的实施例。相反，它旨在覆盖各种变型和类似的结构(如对于本领域技术人员将是显而易见的)。因此，所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释，以涵盖所有的这些变型和类似的结构。

Claims (10)

1.一种电压供给电路，操作在第一模式下，以及在输出节点上产生负载电流，所述电压供给电路包括：
耦接于所述输出节点的多个电感，每个电感具有电感值；以及
多个驱动电路，分别耦接于所述多个电感；
其中，所述多个电感中的第一电感的电感值大于其它电感的电感值。
2.如权利要求1所述的电压供给电路，其特征在于，对于每个驱动电路，当所述驱动电路被使能时，所述驱动电路产生驱动电压至相应的电感；
其中，在所述多个驱动电路中，第一驱动电路耦接于所述第一电感；以及，当所述电压供给电路操作在所述第一模式时，仅所述第一驱动电路被使能，以产生所述驱动电压至所述第一电感。
3.如权利要求2所述的电压供给电路，其特征在于，当所述电压供给电路操作在第二模式时，所述多个驱动电路的至少两个驱动电路被使能，以产生驱动电压至相应的电感。
4.如权利要求3所述的电压供给电路，其特征在于，在所述第一模式下产生的所述负载电流的值小于在所述第二模式下的所述负载电流的值。
5.如权利要求3所述的电压供给电路，其特征在于，在所述第二模式下被使能的所述至少两个驱动电路包括所述第一电感。
6.如权利要求2所述的电压供给电路，其特征在于，当所述负载电流的值小于阈值时，所述电压供给电路操作在所述第一模式下。
7.如权利要求1所述的电压供给电路，其特征在于，不包括所述第一电感的所述多个电感的电感值是相等的。
8.一种用于电压供给电路的控制方法，所述电压供给电路在所述电压供给电路的输出节点上产生负载电流，其特征在于，所述电压供给电路包括耦接于所述输出节点的多个电感，以及，所述控制方法包括：
确定所述负载电流的值；
当所述负载电流的值小于第一阈值时，控制所述电压供给电路产生第一驱动电压至所述多个电感中的第一电感；以及，
当所述负载电流的值大于所述第一阈值且小于第二阈值时，控制所述电压供给电路产生所述第一驱动电压至所述第一电感以及产生第二驱动电压至所述多个电感中的第二电感；
所述第一电感的电感值大于所述第二电感的电感值。
9.如权利要求8所述的控制方法，还包括：
当所述负载电流的值大于所述第二阈值且小于第三阈值时，控制所述电压供给电路产生所述第一驱动电压至所述第一电感、产生所述第二驱动电压至所述第二电感，以及产生第三驱动电压至所述多个电感中的第三电感；
其中，所述第一电感的电感值大于所述第三电感的电感值。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述第二电感和所述第三电感的电感值是相等的。
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