CN109936277A - 转换器及其驱动及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种转换器，所述转换器包括：多个电感器，包括耦合到所述输出节点的第一电感器；以及多个功率通道，包括第一功率通道和第二功率通道，其中：所述第一功率通道包括第一电感器，所述第二功率通道包括第一电感器，以及所述第一功率通道具有比所述第二功率通道更高的功率效率。采用这种方式，可以选择具有更高转换效率的第一功率通道对输入电压进行转换，此外本发明中还设有第二功率通道，以在需要使用时，例如无需高效率转换时使用，使得转换器出高效率之外还具有其他功能和特性，从而扩大转换器的应用场景。

Description

转换器及其驱动及控制方法
技术领域
本发明涉及转换器技术领域，尤其涉及一种转换器及其驱动及控制方法。
背景技术
转换器(converter)可以将一个电压电平(例如输入电压Vin)转换为另一个电压电平(例如输出电压Vout)。转换器包括耦合到转换器的输出节点的多个电感器。转换效率由输出功率与总功率的比率确定，总功率包括输出功率和功率损耗，例如传导损耗，开关损耗和驱动损耗。传统的转换器为了提高转换效率会忽略转换器的一些其他特性，例如瞬态响应等。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种雷达模块，可以调整天线封装的辐射场型。
有鉴于此，本发明提供一种转换器及其驱动及控制方法，具有较高的转换效率并且功能更多。
根据本发明的第一方面，公开一种转换器，所述转换器包括：
多个电感器，包括耦合到输出节点的第一电感器；以及
多个功率通道，包括第一功率通道和第二功率通道，其中：
所述第一功率通道包括第一电感器，
所述第二功率通道包括第一电感器，以及
所述第一功率通道具有比所述第二功率通道更高的功率效率。
根据本发明的第二方面，公开一种转换器，所述转换器包括：
第一电感器，耦合到输出节点并具有电感值；
第一功率通道，包括所述第一电感器和与所述第一电感器串联连接的第二电感器，所述第二电感器具有电感值；以及
第二功率通道，包括所述第一电感器。
根据本发明的第三个方面，公开一种驱动及控制转换器的方法，所述方法包括：
测量转换器的负载状态；
确定负载状态是否大于阈值，并据此确定所述负载状态；以及
基于所确定的负载状态运行第一功率通道或第二功率通道，第一功率通道具有比第二功率通道更高的功率效率。
本发明提供的转换器由于包括多个功率通道，包括第一功率通道和第二功率通道，其中：所述第一功率通道包括第一电感器，所述第二功率通道包括第一电感器，以及所述第一功率通道具有比所述第二功率通道更高的功率效率。采用这种方式，可以选择具有更高转换效率的第一功率通道对输入电压进行转换，此外本发明中还设有第二功率通道，以在需要使用时，例如无需高效率转换时使用，使得转换器出高效率之外还具有其他功能和特性，从而扩大转换器的应用场景。
在阅读了随后以不同附图展示的优选实施例的详细说明之后，本发明的这些和其它目标对本领域普通技术人员来说无疑将变得明显。
附图说明
图1是示出根据本发明一些实施例的转换器的示意图；
图2是示出根据本发明一些实施例的驱动及控制图1的转换器的方法的流程图；
图3是示出根据本发明一些实施例，当负载电流(可以用ILoad表示)的期望转换速率(slew rate)为3A/μs时，图1的转换器和传统转换器之间输出电压(可以用Vout表示)和电感器电流(可以用IL表示)的瞬态响应(transient response)的对比时序图；
图4是示出根据本发明一些实施例的图1的转换器和传统转换器之间根据负载电流(ILoad)的效率曲线的对比示意图；
图5是示出根据本发明一些实施例的驱动及控制图1的转换器的方法的流程图；
图6是示出根据本发明一些实施例图1的转换器的瞬态响应的时序图；
图7是示出根据本发明又一些实施例，当负载电流(ILoad)的期望速率为3A/μs时，图1的转换器与常规转换器之间的输出电压(Vout)和电感器电流(IL)的瞬态响应的对比时序图；
图8是示出根据本发明又一些实施例的驱动及控制图1的转换器的方法的流程图；
图9A是示出根据本发明一些实施例的当高效功率通道作为能量源(energysource)时，图1的转换器的示意图；
图9B是示出根据本发明一些实施例的当快速功率通道用作能量源时，图1的转换器的示意图；
图10是示出根据本发明一些实施例，经过图1的转换器的快速功率通道的电流(可以用ICH2表示)，图1的转换器的输出电压(Vout)，图1的晶体管A和晶体管B之间连接节点的电压(可以用LX1表示)，图1的晶体管C和晶体管D之间连接节点的电压(可以用LX2表示)，经过图1的转换器的电感器L1的电感器电流(可以用IL1表示)，经过图1的转换器的电感器L2的电感器电流(可以用IL2表示)的时序图；
图11是示出根据本发明一些实施例的多相转换器的示意图。
具体实施方式
在说明书和随后的权利要求书中始终使用特定术语来指代特定组件。正如本领域技术人员所认识到的，制造商可以用不同的名称指代组件。本文件无意于区分那些名称不同但功能相同的组件。在以下的说明书和权利要求中，术语“包括”和“包括”被用于开放式类型，因此应当被解释为意味着“包括，但不限于...”。此外，术语“耦合”旨在表示间接或直接的电连接。因此，如果一个设备耦合到另一设备，则该连接可以是直接电连接，或者经由其它设备和连接的间接电连接。
以下描述是实施本发明的最佳设想方式。这一描述是为了说明本发明的一般原理而不是用来限制的本发明。本发明的范围通过所附权利要求书来确定。
下面将参考特定实施例并且参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，并且仅由权利要求限制。所描述的附图仅是示意性的而并非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可能被夸大，而不是按比例绘制。在本发明的实践中，尺寸和相对尺寸不对应于实际尺寸。
发明人已经认识并理解，在转换器的高功率效率和快速瞬态响应之间的需要有取舍。传统的转换器通过单个功率通道经由单个电感器向负载提供电流。电感越大，效率越高，而瞬态响应越慢；电感越小，瞬态响应越快，而效率越低。通常，先前技术中通过选择电感值以平衡转换器的功率效率性能和瞬态响应性能。
发明人还认识并理解，在不同的负载状态下，具有不同的电感值更好，因为这样可以根据需要改变电感值从而获取高效率或快速瞬态响应。转换器功率损耗的一个因素是电感器的电阻值，电感器具有两种类型的电阻值：AC电阻(ACR，Alternating CurrentResistance，交流电阻)值和DC电阻(DCR，Direct Current Resistance，直流电阻)值。当转换器的负载很小(即负载电流很小)时，开关元件(例如晶体管)的切换频率会主导转换效率，例如切换频率高时导致开关元件的开关损耗较大，从而降低了功率效率。在这种情况下，会要求电感器具有大的电感值以储存更多的能量，这样就可以减少开关元件的切换频率，降低开关损耗，从而获得更高的转换器效率。另一方面，当转换器的负载很大(即负载电流很大)时，由电感器的DCR值引起的功率损耗主导功率损耗。此时，会要求电感器具有小的电感值以减小流过电感器的电感器电流的平均值，减小传导损耗，从而获得更高的转换器效率。
发明人已经认识并理解，通过具有至少两个功率通道，转换器可以具有高效率和快速瞬态响应，转换器可以具有不同的功率转换效率和(瞬态)响应时间。在一些实施例中，转换器可以具有第一功率通道和第二功率通道，两者都包括耦合到输出节点的第一电感器(例如下述实施例中图1所示的第二电感器L2)。第一功率通道可以具有比第二功率通道更高的电力转换效率，因此可以称为高效功率通道。高效功率通道可包括与第一电感器串联连接的第二电感器(例如下述实施例中图1所示的第一电感器L1)。第二功率通道可以具有比第一功率通道更快的瞬态响应，因此可以称为快速功率通道。快速功率通道可以与高效功率通道共享至少第一电感器。在一些实施例中，快速功率通道可以不包括除第一电感器之外的电感器。这是因为，电感器的电流转换速率(即(VIN-Vout)/L，其中VIN为输入电压，Vout为输出电压，L为电感器的电感值)会影响转换器的瞬态响应。当输入电压Vin和输出电压Vout的差值相对恒定时，电感器的电感值L越大则瞬态响应慢速，电感器的电感值L越小则瞬态响应越快速。此外，本实施例中也可以使用其他储能元件或储能结构等代替电感器(例如第二电感器)，因此本发明中并不限于电感器的方式。
图1描绘了根据本发明一些实施例的转换器100。转换器100可以在输出节点102处将输入电压VIN转换为输出电压Vout以驱动负载，该负载可以耦合到输出节点102。负载的值可以根据例如由输出电压Vout驱动的***的运行(operation)模式而改变。例如，输出电压Vout可以驱动智能手机，智能手机可以在对应于重载负载状态的启动模式下运行，或者对应于轻负载状态的待机模式下运行。另外图1种负载处还具有电容Cout，Cout一端可以连接到输出节点102处，另一端例如可以接地。此外，图1中LX1为晶体管A和晶体管B之间连接节点的电压；LX2为晶体管C和晶体管D之间连接节点的电压。
转换器100可以包括第一功率通道104和第二功率通道106。第一功率通道可以包括晶体管A，B，第一电感器L1和与第一电感器L1串联的第二电感器L2。第二电感器L2可以耦合到输出节点102。第一电感器L1可以耦合到第二电感器L2，使得第一电感器L1经由第二电感器L2耦合到输出节点102。第二功率通道可包括晶体管C，D和第二电感器L2。晶体管C，D可以配置为类似于晶体管A，B，例如，具有相同的栅极长度和/或宽度。
第一电感器L1和第二电感器L2可以通过任何合适的方式实现，例如，第一电感器L1和第二电感器L2可以适应集成电路(IC，integrated circuit)的可用占用面积而设计。在一些实施例中，第一电感器L1和第二电感器L2可以形成为分离的(discrete)元件(例如为两个独立的电感器)。在一些实施例中，第一电感器L1和第二电感器L2可以是整合(integrated)电感器，例如芯片上螺旋电感器(on-chip spiral inductor)。在一些实施例中，第一电感器L1和第二电感器L2可以各自是单个电感器的一部分(例如一个电感器的两个部分)。
在一些实施例中，第一电感器L1可具有比第二电感器L2更大的电感(值)。在一些实施例中，第一电感器L1的电感(值)与第二电感器L2的电感(值)的比率可以大于1且小于10，例如大于2且小于8，包括例如大于3且小于5，例如4。然而，这些仅作为解释性的，因为在一些实施例中，第一电感器L1的电感(值)与第二电感器L2的电感(值)的比率可以在不同的范围内。
转换器100可包括第一驱动及控制电路108，第二驱动及控制电路110，以及控制第一驱动及控制电路108和第二驱动及控制电路110的控制回路电路112。第一驱动及控制电路108和第二驱动及控制电路110可以分别驱动及控制第一功率通道104和第二功率通道106。在一些实施例中，第一驱动及控制电路108和第二驱动及控制电路110可以是由第一功率通道104和第二功率通道106共享的一个驱动及控制电路。
在一些实施例中，第一驱动及控制电路108可以包括用于驱动第一功率通道104的驱动电路。第一驱动及控制电路108还可以包括控制电路，该控制电路可以用程序设计指令以控制第一功率通道104，例如，以第一开关频率在输入电压VIN和低电压(例如接地)之间切换。其中转换器100中所设的第一开关可以包括晶体管A和晶体管B，晶体管A和晶体管B可以同时断开，也可以一个接通而另一个断开。
在一些实施例中，第二驱动及控制电路110可以包括用于驱动第二功率通道106的驱动电路。第二驱动及控制电路110还可以包括控制电路，该控制电路可以用程序设计指令以控制第二功率通道106，例如，以第二开关频率在输入电压VIN和低电压(例如接地)之间切换。其中转换器100中所设的第二开关可以包括晶体管C和晶体管D，晶体管C和晶体管D可以同时断开，也可以一个接通而另一个断开。在一些实施例中，第二开关频率可以小于第一开关频率(例如如图5所示的方法500)。在一些实施例中，当转换器100在稳定状态下运行时，第二开关频率可以与第一开关频率相同(例如如图8所示的方法800)。
控制回路电路112可以通过例如将来自输出节点102的回馈(值)(例如输出电压Vout)与参考(值)(例如参考电压Vref)进行比较来控制第一驱动及控制电路108和第二驱动及控制电路110。比较结果可以指示由转换器100驱动的负载的大小和/或输出节点102的瞬态事件(transient event)。例如，当输出节点处的负载电流(或负载电压)的需求改变时(例如由转换器100驱动的***的运行模式改变而引起的)，可能发生瞬态事件。在一些实施例中，控制回路电路可以是控制电路或程序设计有用于控制第一驱动及控制电路108和第二驱动及控制电路110的指令的处理器。在一些实施例中，控制回路电路可以是控制电路或处理器。第一驱动及控制电路108和第二驱动及控制电路110可以是驱动电路，并且均没有控制电路；在这些场景中，控制回路电路112可以控制第一驱动及控制电路108(没有控制电路)和第二驱动及控制电路110(没有控制电路)，从而控制第一功率通道104和第二功率通道106。
当第一功率通道和第二功率通道中的任何一个启用时，转换器100可以用作降压转换器。在图1所示示例中，转换器100包括共享电感器L2的两个功率通道，然而，本申请不应限于共享一个电感器的两个功率通道。例如，为适应功率效率和瞬态响应的要求，转换器可以包括共享一个或多个电感器的任何合适数量的功率通道。例如，转换器可以包括共享一个电感器的三个功率通道，该电感器耦合到转换器的输出节点。此外图1中CH1可以代表第一通道，CH2可以代表第二通道，第一通道CH1可以包括第一驱动及控制电路108和第一开关，第二通道CH2可以包括第二驱动及控制电路110和第二开关。第一通道CH1可以还可以包括第一功率通道104，第二通道CH2还可以包括第二功率通道106。上述第一通道CH1和第二通道CH2仅是示意性说明。
图2是示出根据本发明一些实施例的驱动及控制转换器100(如图1所示)的方法200的流程图。方法200可以从测量(动作202)开始(例如测量负载电流或/和负载电压)，转换器100的负载状态例如由控制回路电路112确定。接着，该方法可以包括确定负载状态是否大于阈值(动作204)。如果确定负载状态大于阈值，则可以将负载状态视为重载状态。如果确定负载状态小于阈值，则可以将负载状态视为轻载状态。例如可以测量负载电流，若负载电流大于阈值，则为重载，否则为轻载。当然也可以测量复杂电压，以进行比较。在一些实施例中，阈值可以是阈值范围，或者配置为确定负载状态的类别(例如重载或轻载)的算法。本实施例中，可以设置为，例如，若负载102的电流值不超过额定电流值的20％(或15％，18％，25％，50％，66％，70％，85％，90％等)则为轻载，若负载102的电流值大于额定电流值的20％(或15％，18％，25％，50％，66％，70％，85％，90％等)则为重载；或者若负载102的电压值不超过额定电压值的20％(或15％，18％，25％，50％，66％，70％，85％，90％等)则为轻载，若负载102的电压值大于额定电压值的20％(或15％，18％，25％，50％，66％，70％，85％，90％等)则为重载；或者若负载102的功率值不超过额定功率值的20％20％(或15％，18％，25％，50％，66％，70％，85％，90％等)则为轻载，若负载102的功率值大于等于额定功率值的20％(或15％，18％，25％，50％，66％，70％，85％，90％等)则为重载。当然也可以是例如，若负载102的电流值不超过额定电流值的20％(或15％，18％，25％，50％等)则为轻载，若负载102的电流值大于额定电流值的60％(或70％，79％，90％等)则为重载，即阈值的范围可以是额定电流值的20％至60％。或者是使用其他方式或数值来判定轻载和重载，本发明中并不限定轻载和重载的判断方式，仅仅举例说明，可以根据设计需求或实际需求来划分轻载和重载。
方法200可以进一步包括，当确定负载状态为重载时，在第一预设时间将运行快速功率通道(例如第二功率通道106)(动作206)。其中第一预设时间可以是大于等于给定时间的一半的时间，例如第一预设时间是给定时间的50％，或70％，或90％，或任何合适的百分比，第一预设时间可以根据需要调整。给定时间可以是一个周期或其他设定的时间，第一预设时间可以等于给定时间，也就是说在给定时间内一直运行或启用快速功率通道。方法200可以包括，当负载状态确定为轻载时，在第二预设时间时间将运行高效功率通道(例如第一功率通道104)(动作208)。其中第二预设时间可以是大于等于给定时间的一半的时间，例如第二预设时间是给定时间的50％，70％，或90％，或任何合适的百分比，第二预设时间可以根据需要调整。给定时间可以是一个周期或其他设定的时间，第二预设时间可以等于给定时间，也就是说在给定时间内一直运行或启用高效功率通道。本实施例中在重载状态期间，可以运行快速功率通道，此时可以关闭高效功率通道，或者也可以不关于高效功率通道，而是在第一预设时间内启用高效功率通道，也就是在第一预设时间内，快速功率通道(例如第二功率通道106)与高效功率通道(例如第一功率通道104)可以同时启用或运行；此外，此时高效功率通道的启用或运行时间可称为第三预设时间，第三预设时间一般会小于给定时间的一半，例如为给定时间的49％，30％或10％等，当然第三预设时间可以等于零(此时也就是在第一预设时间内禁用高效功率通道)。在轻负载状态期间，可以运行高效功率通道，此时可以关闭快速功率通道，或者也可以不关于快速功率通道，而是在第二预设时间内启用快速功率通道，也就是在第二预设时间内，高效功率通道(例如第一功率通道104)与快速功率通道(例如第二功率通道106)可以同时启用或运行；此外，此时快速功率通道的启用或运行时间可称为第四预设时间，第四预设时间一般会小于给定时间的一半，例如为给定时间的49％，30％或10％等，当然第四预设时间可以等于零(此时也就是在第二预设时间内禁用快速功率通道)。本实施例中第一预设时间，第二预设时间，第三预设时间，第四预设时间的时长可以根据需要设置，本发明中并不做限制。
图3是示出根据本发明一些实施例，当负载电流(ILoad)的期望转换速率为3A/μs时，转换器100(如图1所示)和传统转换器之间输出电压(Vout)和电感器电流(IL)的瞬态响应的对比时序图。其中横坐标为时间(例如微秒μs)。在图3所示的示例中，传统转换器仅具有0.47μH(微亨)的单个电感器，该单个电感器一直在启用状态。另一方面，本发明中，转换器100具有0.47μH的第一电感器L1和0.22μH的第二电感器L2。转换器100可以由方法200(如图2所示)控制，方法200可以测量Iload(负载电流)以确定转换器100的负载状态。例如，可能确定在增加Iload之前负载状态很小(例如Iload很小)。例如当负载电流小于阈值，确定为轻载时，在这种情况下，根据前面的分析，可以启用高效功率通道(例如第一功率通道104)，同时可以禁用快速功率通道(例如第二功率通道106)。当Iload增加时，可以确定负载状态变大(例如Iload变大)。例如当负载电流大于阈值，确定为重载时，此时，可以启用具有比高效功率通道具有更快速瞬态响应的快速功率通道(例如第二功率通道106)。此时，图3的实施例中禁用了高效功率通道(例如第一功率通道104)，因此图3中第一电感器L1中的电流为零。当然也可以不禁用高效功率通道(例如第一功率通道104)，例如下述图7的实施例。因此，通过图3可以看到，转换器100可以比传统转换器更快地达到期望的Vout和IL，并且具有比传统转换器更少的过冲(overshoot)。当然图3所示的示例中对于输出电压Vout而言，由于禁用了高效功率通道(例如第一功率通道104)，因此输出电压Vout是通过快速功率通道(例如第二功率通道106)来提供的。上述电感值仅为举例说明，并非对本发明的限制。
图4是示出根据本发明一些实施例的转换器100(如图1所示)和传统转换器之间根据负载电流(ILoad)的效率曲线的比较的示意图。在图4所示的示例中，转换器100和传统转换器的配置类似于图3所示的示例。图4示出了转换器100在ILoad几乎从0.01A到5A的范围内，相比传统转换器，转换效率提高约1.5％(例如在峰值效率处相比较)。
在一些实施方案中，转化器可具有高于85％，高于88％或高于92％的峰值效率。在一些实施例中，转换器可具有快于-25mV，快于-20mV，或快于-15mV的AC瞬态响应。
图5是示出根据本发明一些实施例的驱动及控制转换器100(如图1所示)的方法500的流程图。方法500可以从由例如控制回路电路112检测瞬态事件是否发生开始(动作502)。方法500还可以包括：当检测到瞬态事件的发生时，与已经运行的高效功率通道(例如第一功率通道104)同步的启用快速功率通道(例如第二功率通道106)(动作504)。本实施例为针对当负载处于轻载状态时，负载转到重载状态时的示例。
图6是说明根据本发明一些实施例的由方法500控制的转换器100(如图1所示)的瞬态响应的时序图。图6中，例如上半图中，当负载为轻载时，启用高效功率通道，因此负载电流为高效功率通道电流。当负载变为重载时，输出的负载电流上升，这是因为如下半图所示，启用了快速功率通道，而同时没有禁用高效功率通道(也就说高效功率通道继续启用或运行)，因此高效功率通道电流与快速功率通道电流叠加后得到了输出负载电流。曲线602示出输出节点102处的输出负载电流(负载电流的变化)，输出负载电流可以包括高效功率通道电流(例如流过第一功率通道104的电流)和快速功率通道电流(例如流过第二功率通道106的电流)。在所示示例中，在检测到的瞬态事件604之前启用高效功率通道(此时例如负载为轻载)。在检测到瞬态事件604(例如负载增大，变为重载)时，启用快速功率通道以支持瞬态事件(此时高效功率通道继续启用或运行)。如曲线606所示，流过快速功率通道的电流有助于曲线602所示的总输出负载电流，从而应对重载状态。
图7是示出根据本发明又一些实施例，当负载电流(ILoad)的期望速率为3A/μs时，转换器100(如图1所示)与常规转换器之间的输出电压(Vout)和电感器电流(IL)的瞬态响应的对比时序图。其中横坐标为时间(例如微秒μs)。图7与图3的区别在于，在负载由轻载状态变为重载状态之后，高效功率通道并没有禁用，而是继续启用或运行(图3中变为重载之后，高效功率通道禁用了)，因此图7中第一电感器L1的电流并不为零。在所示的示例中，例如结合图1所示，转换器100具有0.47μH的L1和0.22μH的L2，并且可以由方法500控制。传统的转换器仅具有0.47μH的单个电感器。图7示出了转换器比传统转换器更快地达到期望的Vout和IL，并且具有比传统转换器更少的过冲。因此负载在由轻载状态变为重载状态时，高效功率通道可以不禁用，而是继续启用或运行。当然，当负载在由重载状态变为轻载状态时，快速功率通道也可以不禁用，而是继续启用或运行。
图8是示出根据本发明又一些实施例的驱动及控制转换器100(如图1所示)的方法800的流程图。方法800可以通过例如用180度相位差的信号驱动高效功率通道和快速功率通道来交织(interleave)高效功率通道(例如第一功率通道104)和快速功率通道(例如第二功率通道106)。
在一些实施例中，如图9B所示，方法800可以包括当快速功率通道充当能量源，并且高效功率通道充当电流槽(current sink)时的阶段I(动作802)，此时可以将晶体管B和晶体管C接通，而晶体管A和晶体管D断开，因此会有输入电压VIN输入到快速功率通道，而没有输入电压输入到高效功率通道，并且高效功率通道此时接到低电压(例如接地)，从而快速功率通道充当能量源，高效功率通道充当电流槽。此外经过快速功率通道的电流ICH2还经过电感器L2，输出至负载。对于这种情况，可以是在负载由轻载变为重载时，将高效功率通道的晶体管A断开，但是晶体管B不断开(继续接通)；并且接通快速功率通道的晶体管C，但是不接通晶体管D；此外图9B所示的示例也可以是在负载由重载变为轻载时使用。如图9A所示，当高效功率通道充当能量源，并且快速功率通道充当电流槽时，方法800还可以包括阶段II(动作804)，此时可以将晶体管A和晶体管D接通，而晶体管B和晶体管C断开，因此会有输入电压VIN输入到高效功率通道，而没有输入电压输入到快速功率通道，并且快速功率通道此时接到低电压(例如接地)，从而高效功率通道充当能量源，快速功率通道充当电流槽。此外经过高效功率通道的电流ICH1还经过电感器L1，输出至快速功率通道。此外负载电流也可以输至快速功率通道。对于这种情况，可以是在负载由重载变为轻载时，将高效功率通道的晶体管A不断开(继续接通)，但是晶体管B断开；并且接通快速功率通道的晶体管D，但是不接通晶体管C；此外图9A所示的示例也可以是在负载由轻载变为重载时使用。
发明人已经认识并理解，通过上述图9A和图9B所示的示例，高效功率通道和快速功率通道可以一起运行，从而当由方法800控制的转换器100(如图1所示)作为转换器100的快速功率通道时(此时例如图9B所示的高效功率通道的晶体管B接通)，可以具有比配置有单个功率通道的传统转换器更高的效率。同时，由方法800控制的控制器100作为转换器100的高效功率通道时(此时例如图9A所示的快速功率通道的晶体管D接通)，可以具有比配置有信号功率通道的传统转换器更快的瞬态响应。
图10是示出根据本发明一些实施例，经过转换器100的快速功率通道的电流(ICH2)，转换器100的输出电压(Vout)，转换器100的晶体管A和晶体管B之间连接节点的电压(LX1)，转换器100的晶体管C和晶体管D之间连接节点的电压(LX2)，经过转换器100的电感器L1的电感器电流(IL1)，经过转换器100的电感器L2的电感器电流(IL2)的时序图。在所示的示例中，在t1期间，快速功率通道充当能量源，并且高效功率通道充当电流槽，此时可以对应图9B所示的示例。在t2期间，高效功率通道充当能量源，并且快速功率通道充当电流槽，此时可以对应图9A所示的示例。
图11是示出根据一些实施例的多相转换器1100的示意图。转换器1100可以包括多个功率通道1112、1114、1116和1118，用于向输出节点1102提供输出电压Vout和/或输出负载电流ILoad。多个功率通道可以在不同的相位中运行。因此，转换器1100可以称为多相转换器。尽管图11中示出了四个功率通道，但是应当理解，多相转换器1100可以包括任何合适数量的功率通道，例如三个，五个或更多个。
多个功率通道1112-1118可各自具有耦合到输出节点1102的电感器，例如，电感器L2，L3，L4。虽然功率通道1114-1118可各自包括单个电感器，但功率通道1112可包括串联连接的两个电感器L1和L2。功率通道1112可以具有比功率通道1114更高的效率(例如功率通道1112包括额外的电感器或其他储能元件，储能结构等)，当在输出节点1102处发生瞬态事件时，功率通道1114可以具有比功率通道1112更短的响应时间。这是因为，根据上述分析可知，由于功率通道1114中仅具有电感值较小的电感器L2，因此功率导通1114中总的电感值小于功率通道1112，由于瞬态响应受到电流转换速率(即(VIN-Vout)/L)的影响，因此具有较小的电感值的功率通道1114的瞬态响应更快速，也即响应时间更短。在一些实施例中，功率通道1112与功率通道1114-1118相比可以具有最高效的功率通道。在那些情况下(功率通道1112具有最高效的功率通道)，电感器L3和L4中的每一个可以具有小于电感器L1和L2的电感值之和的电感值。此外，若电感器L2的电感值小于电感器L3的电感值，和电感器L4的电感值，那么功率通道1114在四个功率通道中则可以具有最快速的瞬态响应。
转换器1100可以包括多个驱动及控制电路1104、1106、1108和1110，以分别驱动及控制多个功率通道1112、1114、1116和1118。驱动及控制电路可以包括驱动电路以驱动相应的功率通道。驱动及控制电路还可以包括控制电路，该控制电路可以用程序设计指令以控制相应的功率通道以执行方法，例如，方法200，方法500或方法800。
转换器1100可以包括控制回路电路1120。控制回路电路1120可以通过例如比较来自输出节点1102的回馈(值)(例如输出电压Vout)与参考(值)(例如参考电压Vref)来控制驱动及控制电路1104-1110。比较结果可以指示由转换器1100驱动的负载的大小和/或输出节点1102处的瞬态事件。在一些实施例中，控制回路电路可以是控制电路或程序设计指令有用于控制驱动及控制电路1104-1110的处理器。
本文描述的装置和技术的各个方面可以单独使用，组合使用，或者在前面的描述中描述的实施例中没有特别讨论的各种布置中使用，因此在前面的描述中阐述的或在附图中示出的组件不限于本文描述的装置和技术应用的细节和布置。例如，一个实施例中描述的方面可以以任何方式与其他实施例中描述的组合。
术语“大约”，“基本上”和“大约”可以用于表示在一些实施方案中在目标值的±20％之内，在一些实施方案中在目标值的±10％之内，在一些实施方案中在目标值的±5％之内，在一些实施方案中在目标值的±2％之内。
在权利要求中使用诸如“第一”，“第二”，“第三”等的序数术语来修饰权利要求元素本身并不意味着一个该特征优先于另一特征的优先级，或者执行方法的动作的时间顺序，而是仅用作标记以将具有特定名称的一个特征与具有相同名称的另一个特征(但是用于使用序数术语)区分，以区分特征。
此外，这里使用的措辞和术语是出于描述的目的，而不应被视为限制。本文中“包括”，“包含”或“具有”，“含有”，“涉及”及其变化形式的使用旨在涵盖其后列出的特征及其等同物以及附加特征。
本领域的技术人员将容易地观察到，在保持本发明教导的同时，可以做出许多该装置和方法的修改和改变。因此，上述公开内容应被解释为仅由所附权利要求书的界限和范围所限制。

Claims (16)

1.一种转换器，其特征在于，所述转换器包括：
多个电感器，包括耦合到输出节点的第一电感器；以及
多个功率通道，包括第一功率通道和第二功率通道，其中：
所述第一功率通道包括第一电感器，
所述第二功率通道包括第一电感器，以及
所述第一功率通道具有比所述第二功率通道更高的功率效率。
2.如权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述第二功率通道具有比所述第一功率通道更快速的瞬态响应。
3.如权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述多个电感器还包括位于所述第一功率通道的第二电感器，所述第二电感器与所述第一电感器串联连接。
4.如权利要求1所述的转换器，其特征在于：
所述多个功率通道包括第三功率通道，
所述多个电感器包括耦合到所述输出节点的第三电感器；以及
所述第三功率通道包括所述第三电感器。
5.如权利要求4所述的转换器，其特征在于，所述第一功率通道具有比所述第三功率通道更高的功率效率。
6.如权利要求1所述的转换器，其特征在于，还包括：
多个驱动电路，用于驱动所述多个功率通道；以及
控制回路电路，用于控制所述多个驱动电路。
7.如权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述第一功率通道和所述第二功率通道由180度相位差的信号驱动。
8.如权利要求1所述的转换器，其特征在于：
所述第一功率通道包括第一晶体管和第二晶体管，其中所述第一晶体管与输入电压连接；所述第二功率通道包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管与输入电压连接；
所述转换器用于在发生瞬态事件时，接通第一晶体管和第四晶体管，并断开第二晶体管和第三晶体管，或者接通第二晶体管和第三晶体管，并断开第一晶体管和第四晶体管。
9.如权利要求1所述的转换器，其特征在于：
第一功率通道在第一预设时间用于第一负载状态，并且
第二功率通道在第二预设时间用于第二负载状态，第二负载状态比第一负载状态更重载。
10.如权利要求9所述的转换器，其特征在于：
对于第一负载状态，第二功率通道关闭或启用的时间为第三预设时间。
11.如权利要求9所述的转换器，其特征在于：
对于第二负载状态，第一功率通道关闭或启用的时间为第四预设时间。
12.一种转换器，其特征在于，所述转换器包括：
第一电感器，耦合到输出节点；
第一功率通道，包括所述第一电感器和与所述第一电感器串联连接的第二电感器；以及
第二功率通道，包括所述第一电感器。
13.如权利要求12所述的转换器，其特征在于，还包括：
第一驱动电路，用于驱动所述第一功率通道；
第二驱动电路，用于驱动所述第二功率通道；以及
控制回路电路，用于根据参考电压和所述输出节点的输出电压控制所述第一驱动电路和所述第二驱动电路。
14.如权利要求13所述的转换器，其特征在于，所述控制回路电路配置为确定所述输出节点处的负载状态，和/或在所述输出节点处发生的瞬态事件。
15.如权利要求12所述的转换器，其特征在于，所述第二电感器的电感值与所述第一电感器的电感值的比率大于2且小于8。
16.一种驱动及控制转换器的方法，其特征在于，所述方法包括：
测量转换器的负载状态；
确定负载状态是否大于阈值，并据此确定所述负载状态；以及
基于所确定的负载状态运行第一功率通道或第二功率通道，第一功率通道具有比第二功率通道更高的功率效率。
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