多相开关变换器及其集成电路控制器件和控制方法与流程

1.本发明的实施例涉及电子电路，尤其涉及具有热均衡功能的多相开关变换器及其集成电路控制器件和控制方法。


背景技术：

2.多相开关变换器以其优越的性能，被广泛应用于高性能cpu电源的解决方案。多相开关变换器中各相开关电路的工作温度应当相等，任何一相开关电路的过热运行将会使开关变换器的运行不稳定，甚至导致整个开关变换器被关闭。
3.一般地，多相开关变换器通过均衡各相开关电路的输出电流来实现温度均衡的效果。理想情况下，各相开关电路的输出电流相等时，其功率损耗及其温升也应该相等。然而，在当今的应用环境中，cpu应用系统及其外围设备变得越来越复杂，而它们的电源传输要求也越来越复杂。为了满足更高的要求，多相开关变换器在控制电路的控制下不仅可以全相运行，还可以进行切相运行，例如以这样的方式操作：当负载改变时，其中第一相phase 1到第m相phase m处于功率运行时，第m 1相phase m 1到第n相phase n处于非功率运行的低功耗状态，其中m≥1，n≥m 1。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种多相开关变换器及其控制器和控制方法，以控制全相运行与切相运行自由切换下的热平衡。
5.根据本发明一实施例的一种用于多相开关变换器的集成电路控制器件，该多相开关变换器包括具有第一功率开关的第一开关电路和具有第二功率开关的第二开关电路，为负载提供输出电压，该集成电路控制器件包括第一引脚，接收表示第一功率开关温度的第一温度信号和表示第二功率开关温度的第二温度信号；第二引脚，接收表示流过第一功率开关电流的第一电流信号；第三引脚，接收表示流过第二功率开关电流的第二电流信号；比较电路，将代表多相开关变换器输出电压的反馈信号同参考电压相比较，提供比较信号；第一导通时长产生电路，提供控制第一功率开关导通时长的第一导通时长信号；第二导通时长产生电路，基于第一温度信号、第二温度信号、第一电流信号、第二电流信号以及第一导通时长信号，在输出端提供控制第二功率开关导通时长的第二导通时长信号；以及开关控制电路，耦接至比较电路、第一导通时长产生电路以及第二导通时长产生电路，基于比较信号，第一导通时长信号和第二导通时长信号，分别产生控制第一功率开关的第一控制信号和控制第二功率开关的第二控制信号。
6.根据本发明又一实施例的一种多相开关变换器，包括第一集成电路开关器件，具有第一引脚、第二引脚和第一功率开关，其中第一功率开关在第一集成电路开关器件被使能时将第一引脚耦接至第二引脚；第二集成电路开关器件，具有第一引脚、第二引脚和第二功率开关，其中第二功率开关用于在该第二集成电路开关器件被使能时将第二集成电路开关器件的第一引脚耦接至第二集成电路开关器件的第二引脚；以及如前所述的集成电路控
制器件。
7.根据本发明另一实施例的一种多相开关变换器的集成电路控制器件，该多相开关变换器包括具有第一功率开关的主开关电路和并联耦接的多个从开关电路，每个从开关电路具有一从功率开关，该集成电路控制器件包括：多个闭环增益电路，其中每个闭环增益电路接收代表相应从功率开关温度的从温度信号和代表第一功率开关温度的第一温度信号，对第一温度信号和相应的从温度信号的差值进行比例积分，分别提供相对应的增益；多个乘法电路，每个乘法电路将代表相应从开关电路电流的从电流信号与相应的增益相乘，在输出端提供相应的电流反馈信号；多个偏置电路，每个偏置电路对代表主开关电路电流的第一电流信号与相应的电流反馈信号的差值进行比例积分，提供相对应的偏置；多个偏置导通时长产生电路，每个偏置导通时长产生电路基于相对应的偏置，提供相对应的偏置导通时长信号；以及多个加法电路，每个加法电路将第一导通时长信号和相应的偏置导通时长信号相叠加，产生相对应的导通时长信号，以控制对应从功率开关的导通时长。
8.根据本发明再一实施例的一种多相开关变换器的控制方法，该多相开关变换器包括具有第一功率开关的主开关电路和多个并联耦接的从开关电路，每个从开关电路具有一从功率开关，该控制方法包括：接收代表相应从功率开关温度的从温度信号和代表第一功率开关温度的第一温度信号，对从温度信号与第一温度信号的差值进行比例积分，提供相应的增益；将代表相应从开关电路电流的从电流信号与增益相乘，提供相应的电流反馈信号；对电流反馈信号与第一电流信号的差值进行比例积分，提供相应的偏置；基于偏置提供相应的偏置导通时长信号；以及将偏置导通时长信号与第一导通时长信号相叠加，产生对应从功率开关的导通时长信号。
9.根据本发明的实施例，具有多个导通时长产生电路，为每个开关电路提供独立的导通时长，除了作为导通时长基准的第一导通时长产生电路外，其余每个导通时长产生电路均可提供一个温度闭环作为电流调节内环的外环，且该温度闭环通过改变闭环增益电路提供的增益来调节电流调节内环的电流反馈信号，使得温度外环在全相或切相运行时可选择地对电流调节内环起作用，以满足多相开关变换器满足不同功率需求的同时，精准实现功率运行和非功率运行自由切换下开关电路的热平衡。
附图说明
10.图1为根据本发明一实施例的多相开关变换器100的框图；
11.图2为根据本发明一实施例的多相开关变换器100a的电路原理图；
12.图3为根据本发明一实施例的开关控制电路109a的电路原理图；
13.图4为根据本发明一实施例的集成电路控制器件102b的电路原理图；
14.图5为根据本发明一实施例的第二闭环增益电路202b的电路原理图；
15.图6为根据本发明一实施例的第二偏置电路204b的电路原理图；
16.图7为根据本发明一实施例的保持信号产生电路218的电路原理图；
17.图8为根据本发明一实施例的控制多相开关变换器的集成电路控制器件102c的电路原理图；
18.图9为根据本发明一实施例的图8所示限幅电路217的电路原理图；
19.图10为根据本发明一实施例的多相开关变换器的控制方法900的流程图。
具体实施方式
20.下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是，不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
21.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称“元件”“连接到”或“耦接”到另一元件时，它可以是直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
22.图1为根据本发明一实施例的多相开关变换器100的框图。多相开关变换器100包括多相功率变换电路101和集成电路控制器件102。多相功率变换电路101可包括n 1个开关电路，其中n为大于或等于1的整数。在一个实施例中，多相功率变换电路101包括主开关电路和n个从开关电路。该n 1个开关电路的输入端接收输入电压vin，输出端耦接在一起，提供输出电压vout至负载。多相功率变换电路101中的开关电路可采用任何直流/直流或交流/直流变换拓扑结构，例如同步或非同步的升压、降压变换器，以及正激、反激变换器等等。
23.在图1所示的实施例中，多相功率变换电路101包括作为主开关电路的第一集成电路开关器件101-1和作为从开关电路的第二集成电路开关器件101-2与第三集成电路开关器件101-3。其中每一个集成电路开关器件都是单个的集成电路芯片。图1中的多相功率变换电路101包括3个集成电路开关器件101-1～101-3以构成3相开关变换器。可以理解，多相功率变换电路101还可以包括具有任何其他个数的集成电路开关器件，以形成任何其它相数的多相开关变换器。
24.每一个集成电路开关器件(例如101-1)具有多个引脚，该多个引脚包括接收输入电压vin的引脚vin、提供输出电压vout的引脚vout、报告电流信息的引脚cs、报告结温信息的引脚vtemp以及接收功率开关控制信号的pwm引脚。每个集成电路开关器件包括功率开关，该功率开关具有耦接至vin引脚的第一端和通过能量存储元件耦接至vout引脚的第二端，其中功率开关在第一集成电路开关器件被使能时通过储能元件将引脚vin连接至引脚vout。引脚cs用于报告电流信息，例如流过集成电路开关器件中储能元件的电流或流过功率开关的电流。引脚vtemp用于报告结温信息，例如集成电路开关器件的芯片温度或功率开关的温度。
25.在图1所示的实施例中，集成电路控制器件102具有多个引脚，该多个引脚包括接收结温信息的引脚tsens、接收电流信息的引脚cs1～cs3、引脚pwm1～pwm3以及输出电压检测引脚vosen。其中引脚tsens耦接至每个集成电路开关器件的vtemp引脚，以分时接收来自
多个集成电路开关器件的结温信息，并根据该结温信息提供表示各开关电路功率器件温度的温度信号，同时决定是否禁用相对应的集成电路开关器件，以及是否报告故障信息等。集成电路控制器件102的引脚cs1～cs3分别耦接至集成电路开关器件101-1～101-3的cs引脚，以分别接收代表流过集成电路开关器件中储能元件的电流或流过功率开关的电流信号。
26.图2为根据本发明一实施例的多相开关变换器100a的电路原理图。如图2所示，多相开关变换器100a包括多相功率变换电路101a和集成电路控制器件102a。在图2所示的实施例中，多相功率变换电路101a包括作为主开关电路的第一集成电路开关器件101a-1和作为从开关电路的第二集成电路开关器件101a-2与第三集成电路开关器件101a-3。可以理解，在其他实施例中，从开关电路可以包括更多集成电路开关器件，以构成任意相数的多相功率变换电路。
27.多个集成电路开关器件中的每一个具有相同的电路结构。在一个实施例中，每一个集成电路开关器件(例如101a-1)具有引脚vin、引脚vout、输出电流信息的引脚cs、输出结温信息的引脚vtemp以及接收控制信号的引脚pwm，同时还包括至少一个功率开关(例如高侧功率开关hs与低侧功率开关ls)、驱动该功率开关的驱动电路以及检测该功率开关温度的温度检测单元。该驱动电路可控地控制该功率开关的导通与关断。在一个实施例中，当集成电路开关器件被使能时，高侧功率开关hs将连接至vin引脚的输入电源，经电感器l，与连接至引脚vout的负载进行连通。温度检测单元用于检测集成电路开关器件的结温(例如功率开关的温度)，在vtemp引脚输出相应的的结温信息。在一个实施例中，该结温信息是与集成电路开关器件结温成正比的电压信号(e.g.,10mv/℃)。在另一个实施例中，该结温信息是与集成电路开关器件结温成正比的电压信号与结温检测偏置电压相叠加的和值信号。
28.在图2所示的实施例中，集成电路控制器件102a至少具有接收集成电路开关器件101a电流信息的引脚cs1～cs3、接收结温信息的引脚tsens、接收输出电压vout信息的引脚vosen、输出控制信号的引脚pwm1～pwm3，此外还包括电流信息单元103、温度信息单元104、比较电路105、第一导通时长产生电路106、第二导通时长产生电路107、第三导通时长产生电路108以及开关控制电路109。
29.集成电路控制器件102a的cs1～cs3引脚分别耦接至集成电路开关器件101a-1～101a-3的cs引脚，以分别接收来自集成电路开关器件的电流信息。电流信息单元103基于该电流信息在输出端提供代表流过对应功率开关电流的电流信号i1～i3和代表负载电流的负载电流信号isen。在一个实施例中，电流信息单元103对电流信号i1～i3进行加和、滤波和比例放大/缩小，从而获取负载电流信号isen。
30.集成电路控制器件102a的tsens引脚耦接至每个集成电路开关器件的vtemp引脚，以分时接收来自集成电路开关器件101a-1～101a-3的结温信息。温度信息单元104基于接收到的结温信息，提供代表各功率开关温度的温度信号t1～t3，同时根据该结温信息决定是否禁用相对应的集成电路开关器件，以及是否报告故障信息等。
31.在图2所示的实施例中，比较电路105耦接至引脚vosen以接收代表多相开关变换器101a输出电压vout的反馈信号，并将反馈信号与参考电压vref进行比较，产生比较信号set。第一导通时长产生电路106产生第一导通时长信号ton1，以控制第一集成电路开关器件101a-1在功率运行时其内部第一功率开关的第一导通时长。第一导通时长信号ton1可以
设定第一导通时长为恒定值，或是与输入电压vin和或输出电压vout有关的可变值。
32.第二导通时长产生电路107基于第一温度信号t1、第二温度信号t2、第一电流信号i1、第二电流信号i2以及第一导通时长信号ton1，在输出端提供第二导通时长信号ton2，以控制第二集成电路开关器件101a-2在功率运行时其内部第二功率开关的第二导通时长。相似地，第三导通时长产生电路108基于第一温度信号t1、第三温度信号t3、第一电流信号i1、第三电流信号i3以及第一导通时长信号ton1，在输出端提供第三导通时长信号ton3，以控制第三集成电路开关器件101a-3在功率运行时其内部第三功率开关的第三导通时长。开关控制电路109耦接至比较电路105、第一导通时长产生电路106、第二导通时长产生电路107以及第三导通时长产生电路108，基于比较信号set，第一导通时长信号ton1、第二导通时长信号ton2以及第三导通时长信号ton3，分别产生控制第一功率开关的第一控制信号pwm1、控制第二功率开关的第二控制信号pwm2以及控制第三功率开关的控制信号pwm3。
33.需要注意的是，虽然图2所示实施例中开关电路采用了同步降压拓扑，但这并不用于限制本发明，其它合适的直流-直流变换拓扑结构也同样适用
34.图3为根据本发明一实施例的开关控制电路109a的电路原理图。如图3所示，开关控制电路109a包括由开关s1～s3组成的分频单元191、以及子控制单元(例如192_1、192_2和192-3)。开关s1～s3的第一端连接在一起以接收比较信号set。子控制单元(192_1～192_3)均具有第一输入端、第二输入端和输出端，其中第一输入端分别耦接至开关s1～s3中对应开关的第二端以接收信号set1～set3，第二输入端分别耦接至导通时间产生电路105～108以接收导通长信号ton1～ton3，输出端耦接至对应集成电路开关原件(例如101a-1～101a-3)以提供控制信号pwm1～pwm3。开关s1～s3的导通与关断受当前进行功率运行的开关电路的数量及时序决定。当某一开关导通，比较信号set即被送入至对应子控制单元，以控制对应开关电路。比较信号set的脉冲会被依次提供至进行功率运行的集成电路开关器件(101a-1～101a-3)，用以导通其中对应的功率开关(例如hs)。该功率开关会在其导通时间达到其对应的导通时长后关断。
35.继续如图2所示，在控制信号pwm1～pwm3的控制下，进入功率运行的各开关电路会错相运行，其运行的相角为360度除以当前处于功率运行的开关电路的数量(即3)。
36.图2中的多相变换器100a包括3个集成电路变换器101a-1～101a-3以构成3相的开关变换器。可以理解，多相变换器100a还可以包括具有任何其他个数的集成电路开关器件，以形成任何其它相数的多相开关变换器。
37.在一个实施例中。多相变换器包括n 1个开关电路——主开关电路(例如101a-1)和n个从开关电路(例如101a-2～101a-n)。在其中一个实施例中，当多相开关变换器100a工作于切相模式，基于负载电流信号isen决定当前功率运行的开关电路的数量，使n个从开关电路可以根据负载电流的大小仅部分进行功率运行，剩余部分进行非功率运行。若负载电流瞬态上升，多相开关变换器将离开切相模式，集成电路控制器件102a使所有n 1个开关电路进入全相功率运行。
38.图4为根据本发明一实施例的集成电路控制器件102b的电路原理图。如图4所示，第二导通时长产生电路107b包括第二闭环增益电路202、第二乘法电路203、第二偏置电路204、第二偏置导通时长产生电路205以及第二加法电路206。
39.如图2所示，第二闭环增益电路202对第一温度信号t1和第二温度信号t2的差值进
行比例积分，提供第二增益i2_gain。第二乘法电路203将第二电流信号i2与第二增益i2_gain相乘，提供第二电流反馈信号i2_tune。第二偏置电路204对第一电流信号i1与第二电流反馈信号i2_tune的差值进行比例积分，提供第二偏置tune2。第二偏置导通时长产生电路205基于第二偏置tune2，提供第二偏置导通时长信号δton2。第二加法电路206将第一导通时长产生电路106提供的第一导通时长信号ton1和第二偏置导通时长信号δton2相叠加，提供第二导通时长信号ton2。
40.相似地，继续如图4所示，第三导通时长产生电路108b包括第三闭环增益电路302、第三乘法电路303、第三偏置电路304、第三偏置导通时长产生电路305以及第三加法电路306。第三闭环增益电路302对第一温度信号t1和第三温度信号t3的差值进行比例积分，提供第三增益i3_gain。第三乘法电路303将第三电流信号i3与第三增益i3_gain相乘，提供第三电流反馈信号i3_tune。第三偏置电路304对第一电流信号i1与第三电流反馈信号i3_tune的差值进行比例积分，提供第三偏置tune3。第三偏置导通时长产生电路305基于第三偏置tune3，提供第三偏置导通时长信号δton3。第三加法电路306将第一导通时长产生电路106提供的第一导通时长信号ton1和第三偏置导通时长信号δton3相叠加，提供第三导通时长信号ton3。
41.在其他实施例中，集成电路控制器件102a还可包括更多导通时长产生电路，每个从开关电路的导通时长产生电路均可以提供一个温度闭环作为电流调节内环的外环，且该温度闭环通过改变闭环增益电路提供的增益来调节电流调节内环的电流反馈信号，使得温度外环在全相或切相运行时可选择地对电流调节内环起作用，最终实现全相或切相运行自由切换下功率运行开关电路的均温控制。
42.图5为根据本发明一实施例的第二闭环增益电路202b的电路原理图。如图5所示，第二闭环增益电路202b包括减法器和比例积分调节器。减法器的第一输入端接收第二温度信号t2，第二输入端接收温度参考信号tref，在输出端提供温度差值。比例积分调节器pi在第一时钟信号clk的控制下对该温度差值进行比例积分运算，以产生第二增益数据存储在第二增益存储单元。在一个实施例中，温度参考信号tref为第一温度信号t1。作为要为比例积分调节器pi设置的比例系数kp和积分系数ki，可以通过多路选择器mux1和mux2分别接收不同工作模式下的不同可选数值。在一个实施例中，当模式信号ms为高电平，表示第二集成电路开关器件101a-2工作在第一工作模式kp1和ki1被选择用来设置比例积分调节器pi。当模式信号ms为低电平，表示第二集成电路开关器件101a-2工作在第二工作模式，kp2和ki2被选择用来设置比例积分调节器pi。
43.在极端状态下，当负载突然被撤掉时，如果集成电路控制器件102a依然根据各开关电路的温度来调节电流环路，将会引起电流的不匹配，同时造成不必要的功率损耗。为此，当多相开关变换器100a工作在切相模式时且第二集成电路开关器件101a-2被切相、从功率运行转换至非功率运行时，复位信号rst2有效(例如复位信号rst2变高)，存储第二增益存储单元的第二增益数据被复位为初始值。在本发明的实施例中，第二增益i2_gain的初始值为1。
44.图6为根据本发明一实施例的第二偏置电路204b的电路原理图。如图6所示，第二偏置电路204b包括减法器和比例积分调节器pi。减法器的第一输入端接收第二电流信号i2，第二输入端接收电流参考信号iref，在输出端提供电流差值。在一个实施例中，电流参
考信号iref为第一电流信号i1。比例积分调节器pi在第二时钟信号clk1的控制下对该电流差值进行比例积分运算，以产生第二偏置数据存储在第二偏置存储单元。在一个实施例中，第一时钟信号clk的频率小于第二时钟信号clk1的频率。作为要为比例积分调节器pi设置的比例系数kp和积分系数ki，可以通过多路选择器mux1和mux2分别接收不同工作模式下的不同可选数值。在一个实施例中，当模式信号ms为高电平，表示第二集成电路开关器件101a-2工作在第一工作模式，kp3和ki3被选择用来设置比例积分调节器pi。当模式信号ms为低电平，表示第二集成电路开关器件101a-2工作在第二工作模式，kp4和ki4被选择用来设置比例积分调节器pi。此外，当多相开关变换器100a工作在切相模式时且第二集成电路开关器件101a-2被切相、从功率运行转换至非功率运行时，复位信号rst2有效(例如复位信号rst2变高)，存储在第二偏置存储单元的第二偏置数据被复位为初始值。在本发明的实施例中，第二偏置tune2的初始值为0。
45.进一步地，第二偏置电路204b还接收一保持信号hold。其中在接收到有效的保持信号hold时，第二偏置存储单元保持上一时钟周期的第二偏置数据不变。
46.在一个实施例中，当图2所示的集成电路控制器件102a检测到负载电流突变、电压识别编码动态改变或功率运行的开关电路的数量发生改变时，保持信号hold有效，第二偏置存储单元保持上一时钟周期的第二偏置数据不变。在一个实施例中，图2所示的集成电路控制器件102a进一步包括保持信号产生电路218。图7为根据本发明一实施例的保持信号产生电路218的电路原理图。在图7所示的实施例中，保持信号产生电路218包括负载电流比较电路110、相数改变判断电路111、dvid检测电路112、负载瞬态检测电路113、或门电路or1以及单触发电路114。
47.负载电流比较电路110耦接至电流信息单元103，接收负载电流信号isen，并将其分别与多个阈值电压(例如阈值电压vth_1ph、vth_2ph、vth_3ph)相比较，产生电流比较信号(lis1、lis2和lis3)。在图7所示的实施例中，负载电流比较电路110包括滞环比较器cmp1～cmp3，其连接如图所示。滞环比较器cmp1～cmp3分别将负载电流信号isen与阈值电压vth_1ph、vth_2ph、vth_3ph进行比较，以决定三相变换器100a在切相模式下进行功率运行的开关电路的数量。具体工作情形为：当vth_3ph vhys《isen时，集成电路开关器件101a-1～101a-3均工作在电流连续模式；当vth_2ph vhys《isen≤vth_3ph时，集成电路开关器件101a～1～101a-2中的两相工作在电流连续模式；当vth_1ph vhys《isen≤vth_2ph时，集成电路开关器件101a～1～101a-2中的一相工作在电流连续模式；当isen≤vth_1ph时，集成电路开关器件101a～1～101a-2中的一相工作在电流断续模式。其中vhys为滞环电压。
48.相数改变判断电路111基于电流比较信号lis1～lis3决定当前进行功率运行的开关电路的数量，并判断该数量是否发生变化，在输出端输出相数调整信号ph_num。
49.在本发明的实施例中，多相变换器100a可根据cpu或gpu发送的电压识别编码(voltage identification code,vid)调节其提供的参考电压vref。当dvid检测电路112检测到电压识别编码发生改变时，产生高电平的动态电压识别编码信号dvid。
50.负载瞬态检测电路113耦接至比较电路103的输出端以接收比较信号set，将比较信号set的每个周期的周期长度与预设的时间阈值相比较，若连续多个周期内比较信号set的周期都小于下限时间阈值或连续多个周期内比较信号set的周期都大于上限时间阈值时，瞬态指示信号ltd变高，指示负载瞬态情况发生。
51.或门电路or1具有第一输入端、第二输入端、第三输入端和输出端，其中第一输入端耦接至相数改变判断电路111的输出端以接收相数调整信号ph_num，第二输入端耦接至dvid检测电路112的输出端以接收动态电压识别编码信号dvid，第三输入端耦接至负载瞬态检测电路113以接收瞬态指示信号ltd。在本发明的实施例中，当功率运行的开关电路的数量发生改变、电压识别编码发生改变或者负载瞬态情况发生时，单触发电路114被触发，输出单脉冲的hold信号，以使得图6所示的第二偏置存储单元保持上一时钟周期的第二偏置数据不变。
52.尽管前述的多相变换器都是以3相开关变换器的说明的，本领域的普通技术人员应当理解，任意相数的开关变换器及其集成电路控制器都可以采用本发明。
53.图8为根据本发明一实施例的控制多相开关变换器的集成电路控制器件102c的电路原理图。集成电路控制器件102c除包括前述的电流信息单元103、温度信息单元104、比较电路105、第一导通时长产生电路107外，还包括n个闭环增益电路212、n个乘法电路213、n个偏置电路214、n个偏置导通时长产生电路215、n个加法电路216以及开关控制电路。在下面的说明中，i是小于等于n且大于等于2的整数。
54.在图8所示的实施例中，n个闭环增益电路212中的每一个均具有第一输入端、第二输入端，其中第一输入端接收接收温度参考信号t_ref，第二输入端接收相应从开关电路的温度信号ti。每个闭环增益电路对温度信号ti和温度参考信号tref的差值进行比例积分，在输出端提供增益ii_gain。在一个实施例中，温度参考信号tref为第一温度信号t1。在一个实施例中，多个闭环增益电路212中的至少一个在第一时钟信号clk的控制下执行比例积分运算，以产生相应的增益数据存储在增益存储单元中。在另一个实施例中，当第i个开关电路从功率运行切换至非功率运行时，第i个开关电路所对应的复位信号rsti为高电平有效，第i个闭环增益电路的增益存储单元执行复位，将其增益数据被复位至第一值，例如1。
55.多个乘法电路213中的每一个将相应的电流信号ii与相应的增益ii_gain相乘，在输出端提供相应的电流反馈信号ii_tune。多个偏置电路214中的每一个偏置电路接收电流反馈信号ii_tune和电流参考信号iref，对电流反馈信号与电流参考信号的差值进行比例积分，以提供相应的偏置tunei。在一个实施例中，多个偏置电路214中的至少一个在第二时钟信号clk2的控制下执行比例积分运算，以产生相应的偏置数据存储在偏置存储单元中。在其中一个实施例中，第一时钟信号clk的频率小于第二时钟信号clk1的频率。在另一个实施例中，当第i个开关电路从功率运行切换至非功率运行时，第i个开关电路所对应的复位信号rsti为高电平有效，第i个偏置电路的偏置存储单元执行复位，将其偏置数据被复位至第二数值，例如0。在一个实施例中，当检测到负载电流突变、电压识别编码动态改变或功率运行的开关电路的数量发生改变时，保持信号hold有效，偏置存储单元执行偏置数据的保持功能，保持上一时钟周期的偏置数据不变。
56.多个偏置导通时长产生电路215中的每一个基于相应的偏置tunei，提供相应的偏置导通时长信号δtoni。多个加法电路216中的每一个将第一导通时长信号ton1分别叠加至偏置导通时长信号δtoni，产生多个导通时长信号toni，以分别控制多个从功率开关的导通时长。
57.进一步地，开关控制电路耦接至比较电路、第一导通时长产生电路、以及多个加法电路，基于比较信号set、第一导通时长信号ton1以及多个导通时长信号ton2～tonn，分别
产生第一控制信号pwm1和多个从功率开关的控制信号pwm2～pwmn，以控制主开关电路和多个从开关电路依次导通。
58.如果多相变换器100a的负载电流频繁突变，而不同开关电路的功率开关的导通时长会不可预期地过短或过长，从而引发某路开关电路过热，使得多相变换器的热平衡失败。为此，在图8所示的实施例中，集成电路控制器件102c进一步包括限幅电路217。
59.限幅电路217耦接至电流信息单元103，以接收与负载电流isen有关的电流信息。具体而言，限幅电路217接收负载电流标幺值istd、负载电流最大值imax以及增益系数a0以及偏置系数b0，将限幅电路217生成的范围limt输出到偏置导通时长产生电路215，使得偏置导通时长产生电路215产生的偏置导通时长信号的绝对值不大于限幅电路生成的范围limt，从而实现负载电流对从开关电路导通时长的限制和调节，最终对各路开关电路的热平衡控制实现优化。
60.图9为根据本发明一实施例的图8所示限幅电路217的电路原理图。限幅电路217产生的范围limt可以表示为：limt＝istd/imax*a0 b0。在图9所示的实施例中，限幅电路217由乘法器271和加法器272来实现。乘法器271接收负载电流标幺值istd、负载电流最大值imax的倒数以及增益系数a0，在输出端提供三者的乘积。加法器272将乘法器271的输出的乘积与偏置系数b0相叠加，在输出端提供范围limt，并提供至偏置导通时长产生电路215，以限制偏置导通时长产生电路215提供的偏置导通时长的绝对值不大于限幅电路217生成的范围limt。在一个实施例中，范围limt最小不小于偏置系数b0，最大不大于增益系数a0与偏置系数b0的和值。
61.图10为根据本发明一实施例的多相开关变换器的控制方法900的流程图，该多相开关变换器包括具有第一功率开关的主开关电路和多个并联耦接的从开关电路，每个从开关电路具有一从功率开关，该控制方法包括步骤901～905。
62.在步骤901，接收代表相应从功率开关温度的从温度信号和代表第一功率开关温度的第一温度信号，对从温度信号与第一温度信号的差值进行比例积分计算，提供相应的增益。在其中一个实施例中，在第一时钟信号的控制下对从温度信号与第一温度信号的差值进行比例积分计算，以产生相应的增益数据存储在增益存储单元中
63.在步骤902，将代表相应从开关电路电流的从电流信号与增益相乘，提供相应的电流反馈信号。在其中一个实施例中，在第二时钟信号的控制下对电流反馈信号与第一电流信号的差值进行比例积分运算，以产生相应的偏置数据存储在偏置存储单元中，其中第一时钟信号的频率小于第二时钟信号的频率。
64.在步骤903，对电流反馈信号与第一电流信号的差值进行比例积分，提供相应的偏置。
65.在步骤904，基于偏置提供相应的偏置导通时长信号。
66.在步骤905，将偏置导通时长信号与第一导通时长信号相叠加，产生对应从功率开关的导通时长信号。在一个实施例中，该控制方法进一步包括：将对应于非功率运行的从开关电路的增益数据复位到第一数值；以及将对应于非功率运行的从开关电路的偏置数据复位到第二数值。在一个实施例中，第一数值为1，第二数值为0。
67.在另一个实施例中，该控制方法还包括：当检测到负载电流突变、电压识别编码动态改变或功率运行的开关电路的数量发生改变时，保持上一时钟周期的偏置数据不变。
68.在再一个实施例中，基于负载电流标幺值、负载电流最大值、增益系数以及偏置系数提供第一范围，使得偏置导通时长的绝对值不大于第一范围。
69.虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。