專利名稱：具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器方面的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著中央處理器(CPU)運算速度日漸提升的趨勢，該中央處理器所需要的電流也愈來愈大。為符合這項需求，目前對于供電給該中央處理器的核心電源電路的設(shè)計，通常采用多相式的直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，其基本架構(gòu)大約如圖2所示。
在圖2中顯示的是一種四相的直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，其包括一四相PWM控制器9，四個驅(qū)動器8連接該四相PWM控制器9，四個輸出級電路7分別一對一地連接該些驅(qū)動器8，一輸入端70連接前述的每一個輸出級電路7供引入一輸入電源Vin，一輸出端71連接前述的每一個輸出級電路7供引出一輸出電源Vout供應(yīng)給一負載，即CPU6，以及一電壓監(jiān)測器5橋接在該輸出端71與該四相PWM控制器9的間。其中，每一輸出級電路7都包括由一高側(cè)電子開關(guān)(MOSFET晶體管)及一低側(cè)電子開關(guān)(MOSFET晶體管)所串聯(lián)組成的一高速切換開關(guān)對72，一抗流圈73一端連接該高速切換開關(guān)對72的串聯(lián)點，一電阻器74一端連接該抗流圈73的另一端，以及一電容器75一端連接該電阻器74的另一端，另一端接地。
這種四相的直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，主要是利用該四相PWM控制器9驅(qū)使每一驅(qū)動器8控制每一輸出級電路7的運作，以使該輸入電源Vin被每一輸出級電路7調(diào)整成符合該CPU6需求的該輸出電源Vout。更詳細地說，該輸出電源Vout除了供電給該CPU6使其維持正常運作的外，并通過通過該電壓監(jiān)測器5反饋給該四相PWM控制器9，使得該四相PWM控制器9根據(jù)該輸出電源Vout的電壓值產(chǎn)生四個不同相位的PWM控制信號分別輸入相對應(yīng)的驅(qū)動器8。每一驅(qū)動器8分別根據(jù)所收到PWM控制信號產(chǎn)生相對應(yīng)的一切換控制信號分別輸入相對應(yīng)的高速切換開關(guān)對72，使得每一高速切換開關(guān)對72的高、低側(cè)電子開關(guān)在所接收的切換控制信號的控制下進行高速的輪流開啟動作，利用該高、低側(cè)電子開關(guān)的輪流開啟，使得該輸入電源Vin能夠通過該抗流圈73及該電阻器74對該電容器75充電，以形成該輸出電源Vout。由于任一時間點都有其中一輸出級電路7如前述般地運作，因此，該輸出電源Vout一直穩(wěn)定地維持在一個符合該CPU 6需求的電位上。
在臺灣I233996、I232630、I228860、I232022、591867、595077、538586號專利案及其引用的先前技術(shù)中，亦揭露有相同或類似上述直流至直流電源轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)。無論如何，這些先前技術(shù)并沒有教導如何在不增加直流至直流電源轉(zhuǎn)換器的相數(shù)的條件下，使該直流至直流電源轉(zhuǎn)換器供應(yīng)更大的電流。更詳而言之，一旦確定該直流至直流電源轉(zhuǎn)換器的相數(shù)，也就決定供給該負載的最大電流而無法再提高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，其包括一主要模塊及一擴充模塊，該主要模塊包括一n相PWM控制電路及n個輸出級電路。該擴充模塊包括n個擴充電路是一對一地并聯(lián)該些輸出級電路。其中該些輸出級電路是在該n相PWM控制電路的控制下將一輸入電源調(diào)整成符合一負載需求的一輸出電源。
每一擴充電路可以是只由一個電子開關(guān)所構(gòu)成，或是由一電子開關(guān)對所組成，或是完全與相并聯(lián)的輸出級電路相同。
無論如何，由于每一擴充電路與相并聯(lián)的輸出級電路都會在該n相PWM控制電路的控制下同步運作，因此，從該輸入電源所輸入的電流將由每一擴充電路與相并聯(lián)的輸出級電路共同分擔。此意味著，相對于過去沒有擴充電路的情形，每一擴充電路與相并聯(lián)的輸出級電路將可以共同負荷更大的電流。因此，當該負載需要被供應(yīng)更大的電流時，只要提升該輸入電源所輸入的電流即可，完全不需要增加相數(shù)。
圖1，是顯示本發(fā)明較佳實施例的方塊圖。
圖2，是顯示現(xiàn)有技術(shù)的直流至直流電源轉(zhuǎn)換器的方塊圖。
具體實施例方式
在圖1中是顯示一種具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器的方塊圖，用以說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及訴求效益。更詳而言之，該具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器包括一主要模塊1及一擴充模塊2。該主要模塊1包括一n相PWM控制電路10，以及n個輸出級電路11。該n相PWM控制電路10包括一n相PWM控制器101、n個驅(qū)動器102、及一電壓監(jiān)測器103，唯此部份的結(jié)構(gòu)及動作原理是與先前技術(shù)所述的四相PWM控制器9、驅(qū)動器8、及電壓監(jiān)測器5相同，容不贅述。
無論如何，該些輸出級電路11是分別地連接該n相PWM控制電路10，也就是一個輸出級電路11連接一個驅(qū)動器102，并在該n相PWM控制電路10的控制下，也就是在該些驅(qū)動器102的控制下，將一輸入電源Vin調(diào)整成符合一CPU3需求的一輸出電源Vout。
該擴充模塊2包括n個擴充電路20，它們一對一地并聯(lián)該些輸出級電路11。該些擴充電路20是在該n相PWM控制電路10的控制下，也就是在該些驅(qū)動器102的控制下，與相并聯(lián)的輸出級電路的共同分擔該輸入電源Vin所輸入的電流。
由于每一輸出級電路11的結(jié)構(gòu)與動作原理完全相同于先前技術(shù)所述的輸出級電路7，亦即，每一輸出級電路11均包括由一高側(cè)電子開關(guān)及一低側(cè)電子開關(guān)串聯(lián)組成的一高速切換開關(guān)對，一抗流圈的一端連接該高、低側(cè)電子開關(guān)的串接點，一電阻器的一端連接該抗流圈的另一端，以及一電容器的一端接地，另一端連接該電阻器的另一端。因此，每一擴充電路20的具體構(gòu)成可以是隨后所述的幾種實施例的任一者。
第一實施例是每一擴充電路20僅由一個電子開關(guān)所構(gòu)成，此電子開關(guān)并聯(lián)于相對應(yīng)的輸出級電路11的高側(cè)電子開關(guān)。
第二實施例是每一擴充電路20同樣是僅由一個電子開關(guān)所構(gòu)成，唯此電子開關(guān)并聯(lián)于相對應(yīng)的輸出級電路11的低側(cè)電子開關(guān)。
第三實施例是每一擴充電路20是由兩個電子開關(guān)組成一電子開關(guān)對，此一電子開關(guān)對并聯(lián)于相對應(yīng)的輸出級電路11的高速切換開關(guān)對，且相同于該高速切換開關(guān)對。
第四實施例是每一擴充電路20是相同于相并聯(lián)的輸出級電路11。
由于每一擴充電路20是并聯(lián)相對應(yīng)的輸出級電路11而同樣受該n相PWM控制電路10的控制，因此，每一擴充電路20都會與相并聯(lián)的輸出級電路11同步運作。例如，在該第一實施例中的電子開關(guān)會與高側(cè)電子開關(guān)同步開啟。在該第二實施例中的電子開關(guān)會與低側(cè)電子開關(guān)同步開啟。在該第三實施例中的電子開關(guān)對會與高速切換開關(guān)對同步開啟。在該第四實施例中的擴充電路20的高速切換開關(guān)對，會與輸出級電路11的高速切換開關(guān)對同步開啟。此意味著，該輸入電源Vin所輸入的電流都會分別流經(jīng)該擴充電路20及相并聯(lián)的輸出級電路11再匯流至該CPU3。
從上述的說明中可以了解到每一擴充電路(20)都提供一個分流作用，藉以降低流經(jīng)該輸出級電路(11)的電流，此一結(jié)果將使由該輸出級電路(11)中的高側(cè)電子開關(guān)及低側(cè)電子開關(guān)的導通狀態(tài)電阻(Rdson)所引起的損耗及發(fā)熱，以及由該輸出級電路(11)中的抗流圈的線圈阻抗(DRC)所引起生的損耗及發(fā)熱，都可以大幅降低。
從另一個角度來看，相對于過去沒有擴充電路20的情形而言，本發(fā)明的每一輸出級電路11與相并聯(lián)的擴充電路20顯然可以共同負荷更大的電流。這表示，當該CPU3需要被供應(yīng)更大的電流時，本發(fā)明可以在不增加相數(shù)的情況下，加大該輸入電源Vin所輸入的電流，以供應(yīng)更大的電流給該CPU3。
此外，只要使該擴充模塊2具有“連接”及“被連接”的功能，就可以再并聯(lián)其它的擴充模塊2。理論上，并聯(lián)愈多的擴充模塊2，上述的損耗及發(fā)熱將降得愈低，且上述的輸入電源Vin所輸入的電流將提升得愈高。
無論如何，任何人都可以從上述例子的說明中獲得足夠教導，并據(jù)而了解到本發(fā)明確實具有產(chǎn)業(yè)上的利用性及進步性，且本發(fā)明在同一領(lǐng)域中均未見有相同或類似技術(shù)揭露在先而具足有新穎性，是本發(fā)明確已符合發(fā)明專利要件，爰依法提出申請。
權(quán)利要求
1.一種具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，包括一主要模塊及一擴充模塊，該主要模塊包括一n相PWM控制電路，以及n個輸出級電路是個別地連接該n相PWM控制電路，該擴充模塊包括n個擴充電路是一對一地并聯(lián)該些輸出級電路，其中，該些輸出級電路是在該n相PWM控制電路的控制下將一輸入電源調(diào)整成一輸出電源，該些擴充電路是在該n相PWM控制電路的控制下與相并聯(lián)的輸出級電路的共同分擔該輸入電源所輸入的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，其中每一輸出級電路包括一高速切換開關(guān)對，包括一高側(cè)電子開關(guān)及一低側(cè)電子開關(guān)，此二者是相串聯(lián)，并在該n相PWM控制電路的控制下輪流開啟；一抗流圈，是一端連接該高、低側(cè)電子開關(guān)的串聯(lián)點；一電阻器，是一端連接該抗流圈的另一端；以及一電容器，是一端連接該電阻器的另一端，另一端接地。
3.如權(quán)利要求2所述的具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，其中每一擴充電路包括一電子開關(guān)，是并聯(lián)于該高側(cè)電子開關(guān)而與其同步開啟。
4.如權(quán)利要求2所述的具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，其中每一擴充電路包括一電子開關(guān)，是并聯(lián)于該低側(cè)電子開關(guān)而與其同步開啟。
5.如權(quán)利要求2所述的具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，其中每一擴充電路包括一電子開關(guān)對，是并聯(lián)于該高速切換開關(guān)對，且相同于該高速切換開關(guān)對。
6.如權(quán)利要求2所述的具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，其中每一擴充電路是相同于相并聯(lián)的輸出級電路。
全文摘要
本發(fā)明是一種具擴充電路的多相直流至直流電源轉(zhuǎn)換器，其包括一主要模塊及一擴充模塊。該主要模塊包括一n相PWM控制電路及n個輸出級電路，且該些輸出級電路是在該n相PWM控制電路的控制下將一輸入電源調(diào)整成一輸出電源。該擴充模塊包括n個擴充電路是一對一地并聯(lián)該些輸出級電路，且該些擴充電路是在該n相PWM控制電路的控制下與相并聯(lián)的輸出級電路的共同分擔該輸入電源所輸入的電流。
文檔編號H02M3/155GK1988342SQ200510132049
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者廖哲賢 申請人:技嘉科技股份有限公司