DE-102025142871-A1 - MEHRPHASENSTEUERUNG MIT ULTRALEICHTLAST-AUSSTIEG

Abstract

Es wird eine Mehrphasensteuerung offenbart. Die Mehrphasensteuerung schließt eine Strommodusregelschaltung und einen Impulsverteiler ein, der konfiguriert ist, um einen ersten Satz von Impulsen an eine erste Leistungsstufe und einen zweiten Satz von Impulsen an eine zweite Leistungsstufe zu verteilen und den zweiten Satz von Impulsen an die zweite Leistungsstufe basierend auf der Lastbedingung selektiv zu aktivieren oder zu deaktivieren. Die Mehrphasensteuerung schließt ferner eine Strommessschaltung ein, die so gekoppelt ist, dass sie eine Vielzahl von Stromüberwachungssignalen von der Vielzahl von Leistungsstufen empfängt, und konfiguriert ist, um der Strommodusregelschaltung basierend auf der Vielzahl von Stromüberwachungssignalen ein Summierungssignal bereitzustellen und für eine Ersetzungsperiode nach einer Wiederaufnahme des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe ein erstes Stromüberwachungssignal von der ersten Leistungsstufe anstelle eines zweiten Stromüberwachungssignals von der zweiten Leistungsstufe zu verwenden.

Inventors

• Liam Hanmore
• Adrian WARD
• David Kieran Stack

Assignees

• SEMICONDUCTOR COMPONENTS INDUSTRIES, LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251020

Priority Date

20251010

Claims (20)

1. Mehrphasensteuerung für ein Spannungsreglermodul, umfassend: eine Strommodusregelschaltung, die konfiguriert ist, um ein PWM-Steuersignal basierend auf einer Lastbedingung des Spannungsreglermoduls zu erzeugen; einen Impulsverteiler, der so gekoppelt ist, dass er das PWM-Steuersignal von der Strommodusregelschaltung empfängt, und konfiguriert ist zum: Verteilen von Impulsen an eine Vielzahl von Leistungsstufen, einschließlich eines ersten Satzes von Impulsen an eine erste Leistungsstufe und eines zweiten Satzes von Impulsen an eine zweite Leistungsstufe; und selektiven Aktivieren oder Deaktivieren des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe basierend auf der Lastbedingung des Spannungsreglermoduls; und eine Strommessschaltung, die so gekoppelt ist, dass sie eine Vielzahl von Stromüberwachungssignalen von der Vielzahl von Leistungsstufen empfängt, und konfiguriert ist zum: Bereitstellen eines Summierungssignals an die Strommodusregelschaltung basierend auf der Vielzahl von Stromüberwachungssignalen; und Verwenden eines ersten Stromüberwachungssignals von der ersten Leistungsstufe anstelle eines zweiten Stromüberwachungssignals von der zweiten Leistungsstufe für eine Ersetzungsperiode nach einer Wiederaufnahme des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe nach einer Impulssperrperiode.
2. Mehrphasensteuerung nach Anspruch 1 , wobei die Strommessschaltung konfiguriert ist, um nach Abschluss der Ersetzungsperiode die Verwendung des zweiten Stromüberwachungssignals zur Erzeugung des Summierungssignals wiederaufzunehmen.
3. Mehrphasensteuerung nach Anspruch 1 , wobei die Ersetzungsperiode in einem Bereich von 2,5 bis 6,0 µs liegt.
4. Mehrphasensteuerung nach Anspruch 3 , wobei die Ersetzungsperiode programmierbar ist.
5. Mehrphasensteuerung nach Anspruch 1 , wobei die Strommessschaltung so gekoppelt ist, dass sie eine Anzahl N an Stromüberwachungssignalen von einer entsprechenden Anzahl N an Leistungsstufen empfängt, und wobei die Anzahl N im Bereich von 2 bis 48 liegt.
6. Mehrphasensteuerung nach Anspruch 1 , wobei die Strommessschaltung Folgendes einschließt: eine Summierungsschaltung, die konfiguriert ist, um das Summierungssignal basierend auf einer Vielzahl von Kanalsignalen zu erzeugen, die der Vielzahl von Stromüberwachungssignalen entsprechen; einen ersten Kanal, der konfiguriert ist, um der Summierungsschaltung basierend auf dem ersten Stromüberwachungssignal von der ersten Leistungsstufe ein erstes Kanalsignal bereitzustellen; einen zweiten Kanal, der konfiguriert ist, um, wenn er aktiviert ist, der Summierungsschaltung basierend auf einem ausgewählten Signal von dem ersten Stromüberwachungssignal von der ersten Leistungsstufe und dem zweiten Stromüberwachungssignal von der zweiten Leistungsstufe ein zweites Kanalsignal bereitzustellen; und eine Umleitungssteuerung, die konfiguriert ist zum: Deaktivieren des zweiten Kanals als Reaktion auf ein Anhalten des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe; Aktivieren des zweiten Kanals als Reaktion auf die Wiederaufnahme des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe; Anweisen des zweiten Kanals, das erste Stromüberwachungssignal für die Ersetzungsperiode auszuwählen, die nach der Wiederaufnahme des zweiten Satzes von Impulsen eintritt; und Anweisen des zweiten Kanals, nach Ablauf der Ersetzungsperiode das zweite Stromüberwachungssignal auszuwählen.
7. Mehrphasensteuerung nach Anspruch 6 , wobei die Umleitungssteuerung konfiguriert ist, um den zweiten Kanal anzuweisen, das erste Stromüberwachungssignal nach einer Warteperiode auszuwählen, die auf das Anhalten des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe folgt.
8. Mehrphasensteuerung nach Anspruch 6 , wobei: der erste Kanal der Strommessschaltung Folgendes einschließt: einen ersten Widerstand, der konfiguriert ist, um das erste Stromüberwachungssignal in ein erstes Spannungssignal umzuwandeln; und einen ersten Transkonduktanzverstärker, der konfiguriert ist, um der Summierungsschaltung basierend auf dem ersten Spannungssignal das erste Kanalsignal bereitzustellen; und der zweite Kanal der Strommessschaltung Folgendes einschließt: einen zweiten Widerstand, der konfiguriert ist, um das zweite Stromüberwachungssignal in ein zweites Spannungssignal umzuwandeln; einen Multiplexer, der so gekoppelt ist, dass er als Reaktion auf die Umleitungssteuerung eines von dem ersten Spannungssignal und dem zweiten Spannungssignal übergibt; und einen zweiten Transkonduktanzverstärker, der konfiguriert ist, um der Summierungsschaltung basierend auf einem Multiplexerausgang das zweite Kanalsignal bereitzustellen.
9. Spannungsreglermodul, umfassend: eine Vielzahl von Leistungsstufen, die jeweils Folgendes einschließen: einen High-Side-Schalttransistor; einen Low-Side-Schalttransistor; und eine Stromüberwachungsschaltung, die konfiguriert ist, um ein Stromüberwachungssignal bereitzustellen, das einen Gesamtstrom durch den High-Side-Schalttransistor und den Low-Side-Schalttransistor darstellt; und eine Mehrphasensteuerung, die Folgendes einschließt: eine Strommodusregelschaltung, die konfiguriert ist, um ein PWM-Steuersignal basierend auf einer Lastbedingung des Spannungsreglermoduls zu erzeugen; einen Impulsverteiler, der so gekoppelt ist, dass er das PWM-Steuersignal von der Strommodusregelschaltung empfängt, und konfiguriert ist zum: Verteilen von Impulsen an die Vielzahl von Leistungsstufen, einschließlich eines ersten Satzes von Impulsen an eine erste Leistungsstufe und eines zweiten Satzes von Impulsen an eine zweite Leistungsstufe; und selektiven Aktivieren oder Deaktivieren des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe basierend auf der Lastbedingung des Spannungsreglermoduls; und eine Strommessschaltung, die so gekoppelt ist, dass sie eine Vielzahl von Stromüberwachungssignalen von der Vielzahl von Leistungsstufen empfängt, und konfiguriert ist zum: Bereitstellen eines Summierungssignals an die Strommodusregelschaltung basierend auf der Vielzahl von Stromüberwachungssignalen; und Verwenden eines ersten Stromüberwachungssignals von der ersten Leistungsstufe anstelle eines zweiten Stromüberwachungssignals von der zweiten Leistungsstufe für eine Ersetzungsperiode nach einer Wiederaufnahme des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe nach einer Impulssperrperiode.
10. Spannungsreglermodul nach Anspruch 9 , wobei die Strommessschaltung ferner konfiguriert ist, um nach Abschluss der Ersetzungsperiode die Verwendung des zweiten Stromüberwachungssignals zur Erzeugung des Summierungssignals wiederaufzunehmen.
11. Spannungsreglermodul nach Anspruch 9 , wobei die Ersetzungsperiode in einem Bereich von 2,5 bis 6,0 µs liegt.
12. Spannungsreglermodul nach Anspruch 11 , wobei die Ersetzungsperiode programmierbar ist.
13. Spannungsreglermodul nach Anspruch 9 , wobei die Strommessschaltung so gekoppelt ist, dass sie eine Anzahl N an Stromüberwachungssignalen von einer entsprechenden Anzahl N an Leistungsstufen empfängt, und wobei die Anzahl N im Bereich von 2 bis 48 liegt.
14. Spannungsreglermodul nach Anspruch 9 , wobei die Strommessschaltung Folgendes einschließt: eine Summierungsschaltung, die konfiguriert ist, um das Summierungssignal basierend auf einer Vielzahl von Kanalsignalen zu erzeugen, die der Vielzahl von Stromüberwachungssignalen entsprechen; einen ersten Kanal, der konfiguriert ist, um der Summierungsschaltung basierend auf dem ersten Stromüberwachungssignal von der ersten Leistungsstufe ein erstes Kanalsignal bereitzustellen; einen zweiten Kanal, der konfiguriert ist, um, wenn er aktiviert ist, der Summierungsschaltung basierend auf einem ausgewählten Signal von dem ersten Stromüberwachungssignal von der ersten Leistungsstufe und dem zweiten Stromüberwachungssignal von der zweiten Leistungsstufe ein zweites Kanalsignal bereitzustellen; und eine Umleitungssteuerung, die konfiguriert ist zum: Deaktivieren des zweiten Kanals als Reaktion auf ein Anhalten des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe; Aktivieren des zweiten Kanals als Reaktion auf die Wiederaufnahme des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe; Anweisen des zweiten Kanals, das erste Stromüberwachungssignal für die Ersetzungsperiode auszuwählen, die nach der Wiederaufnahme des zweiten Satzes von Impulsen eintritt; und Anweisen des zweiten Kanals, nach Ablauf der Ersetzungsperiode das zweite Stromüberwachungssignal auszuwählen.
15. Spannungsreglermodul nach Anspruch 14 , wobei die Umleitungssteuerung konfiguriert ist, um den zweiten Kanal anzuweisen, das erste Stromüberwachungssignal nach einer Warteperiode auszuwählen, die auf das Anhalten des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe folgt.
16. Spannungsreglermodul nach Anspruch 15 , wobei: die Stromüberwachungsschaltung der zweiten Leistungsstufe konfiguriert ist, um als Reaktion darauf, dass die zweite Leistungsstufe den zweiten Satz von Impulsen für eine Verzögerungsperiode nicht empfängt, in einen Ruhezustand zu wechseln; und die Warteperiode für eine Anweisung an den zweiten Kanal, das erste Stromüberwachungssignal auszuwählen, kürzer ist als die Verzögerungsperiode für den Wechsel der Stromüberwachungsschaltung in den Ruhezustand.
17. Spannungsreglermodul nach Anspruch 14 , wobei: der erste Kanal der Strommessschaltung Folgendes einschließt: einen ersten Widerstand, der konfiguriert ist, um das erste Stromüberwachungssignal in ein erstes Spannungssignal umzuwandeln; und einen ersten Transkonduktanzverstärker, der konfiguriert ist, um der Summierungsschaltung basierend auf dem ersten Spannungssignal das erste Kanalsignal bereitzustellen; und der zweite Kanal der Strommessschaltung Folgendes einschließt: einen zweiten Widerstand, der konfiguriert ist, um das zweite Stromüberwachungssignal in ein zweites Spannungssignal umzuwandeln; einen Multiplexer, der so gekoppelt ist, dass er als Reaktion auf die Umleitungssteuerung eines von dem ersten Spannungssignal und dem zweiten Spannungssignal übergibt; und einen zweiten Transkonduktanzverstärker, der konfiguriert ist, um der Summierungsschaltung basierend auf einem Multiplexerausgang das zweite Kanalsignal bereitzustellen.
18. Verfahren zum Betreiben einer Mehrphasensteuerung für ein Spannungsreglermodul, umfassend: Erzeugen eines PWM-Steuersignals mit einer Strommodusregelschaltung basierend auf einer Lastbedingung des Spannungsreglermoduls; Verteilen von Impulsen basierend auf dem PWM-Steuersignal an eine Vielzahl von Leistungsstufen, einschließlich eines ersten Satzes von Impulsen an eine erste Leistungsstufe und eines zweiten Satzes von Impulsen an eine zweite Leistungsstufe; selektives Aktivieren und Deaktivieren des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe basierend auf der Lastbedingung des Spannungsreglermoduls; Empfangen einer Vielzahl von Stromüberwachungssignalen von der Vielzahl von Leistungsstufen; Erzeugen eines Summierungssignals basierend auf der Vielzahl von Stromüberwachungssignalen; Verwenden eines ersten Stromüberwachungssignals von der ersten Leistungsstufe anstelle eines zweiten Stromüberwachungssignals von der zweiten Leistungsstufe zum Erzeugen des Summierungssignals für eine Ersetzungsperiode als Reaktion auf eine Wiederaufnahme des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe nach einer Sperrperiode für den zweiten Satz von Impulsen; und Bereitstellen des Summierungssignals an die Strommodusregelschaltung zur Regelung des Spannungsreglermoduls.
19. Verfahren nach Anspruch 18 , ferner umfassend das Wiederaufnehmen der Verwendung des zweiten Stromüberwachungssignals zur Erzeugung des Summierungssignals nach der Ersetzungsperiode, die auf die Wiederaufnahme des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe folgt.
20. Verfahren nach Anspruch 18 , wobei die Ersetzungsperiode in einem Bereich von 2,5 bis 6,0 µs liegt.

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen Patentanmeldung Nr. 63/717600, eingereicht am 7. November 2024, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. TECHNISCHES GEBIET Die Offenbarung bezieht sich allgemein auf Mehrphasen-Spannungsreglermodule und insbesondere auf ein System und ein Verfahren zum Ermöglichen des Ein- und Ausstiegs in den/aus dem Ultraleichtlastmodus für ein Mehrphasen-Spannungsreglermodul. STAND DER TECHNIK Auf dem Gebiet der Elektronik können Spannungsreglermodule verwendet werden, um einen Prozessor in einer Rechenvorrichtung wie einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Notebook-Computer, einem Tablet oder einem Smartphone mit Strom zu versorgen. In den letzten Jahren haben Regierungsbehörden überall auf der Welt strenge Regeln und Vorschriften zum Stromverbrauch solcher Vorrichtungen erlassen und tun dies auch weiterhin. Zum Beispiel müssen gemäß der Verordnung (EU) Nr. 617/2013 der Kommission für Desktop- und Notebook-Computer über einen Energiesparmodus verfügen, der automatisch aktiviert werden kann, zum Beispiel der Ruhezustand nach fünfzehn Minuten Inaktivität, oder sofort durch den Endbenutzer aktiviert werden kann. Bei Anschluss an das Stromnetz sollte der Stromverbrauch im Energiesparmodus 0,5 W nicht überschreiten. Aufgrund solcher Regeln und Vorschriften hinsichtlich des Stromverbrauchs von Rechenvorrichtungen können Systemdesigner solcher Rechenvorrichtungen die Anforderung festlegen, dass die darin enthaltenen Spannungsreglermodule verschiedene Ruhe- und Energiesparzustände berücksichtigen. Ferner muss das Spannungsreglermodul selbst effizient bleiben und darf unter Leichtlastbedingungen nur wenig Strom verbrauchen. Die Erfinder verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung haben erkannt, dass verschiedene Komponenten innerhalb eines Spannungsreglermoduls unter Leichtlastbedingungen deaktiviert werden können, um den Stromverbrauch des Spannungsreglermoduls selbst unter Leichtlastbedingungen zu reduzieren. Die Erfinder verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung haben auch erkannt, dass das Deaktivieren bestimmter Komponenten innerhalb eines Spannungsreglermoduls beim Ausstieg aus einem Zustand mit leichter oder ultraleichter Last zu Problemen mit der Reaktionszeit und/oder Stabilität führen kann. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können eines oder mehrerer dieser Probleme beheben. KURZDARSTELLUNG Die hierin enthaltenen Beispiele ermöglichen eine Mehrphasensteuerung für ein Spannungsreglermodul, die einen schnellen und stabilen Ausstieg aus dem Leichtlastbetrieb ermöglicht. Gemäß einer Ausführungsform schließt eine Mehrphasensteuerung eine Strommodusregelschaltung, die konfiguriert ist, um ein PWM-Steuersignal basierend auf einer Lastbedingung des Spannungsreglermoduls zu erzeugen, einen Impulsverteiler, der so gekoppelt ist, dass er das PWM-Steuersignal von der Strommodusregelschaltung empfängt, und konfiguriert ist, um (i) Impulse an eine Vielzahl von Leistungsstufen zu verteilen, einschließlich eines ersten Satzes von Impulsen an eine erste Leistungsstufe und eines zweiten Satzes von Impulsen an eine zweite Leistungsstufe, und (ii) den zweiten Satz von Impulsen an die zweite Leistungsstufe basierend auf der Lastbedingung des Spannungsreglermoduls selektiv zu aktivieren und zu deaktivieren, und eine Strommessschaltung ein, die so gekoppelt ist, dass sie eine Vielzahl von Stromüberwachungssignalen von der Vielzahl von Leistungsstufen empfängt, und konfiguriert ist, um (i) der Strommodusregelschaltung basierend auf der Vielzahl von Stromüberwachungssignalen ein Summierungssignal bereitzustellen und (ii) nach einer Wiederaufnahme des zweiten Satzes von Impulsen an die zweite Leistungsstufe nach einer Impulssperrperiode ein erstes Stromüberwachungssignal von der ersten Leistungsstufe anstelle eines zweiten Stromüberwachungssignals von der zweiten Leistungsstufe für eine Ersetzungsperiode zu verwenden. In einigen Ausführungsformen ist die Strommessschaltung konfiguriert, um nach Abschluss der Ersetzungsperiode die Verwendung des zweiten Stromüberwachungssignals zur Erzeugung des Summierungssignals wiederaufzunehmen. In der gleichen oder in anderen Ausführungsformen liegt die Ersetzungsperiode in einem Bereich von 2,5 bis 6,0 µs. In der gleichen oder in anderen Ausführungsformen ist die Ersetzungsperiode programmierbar. In der gleichen oder in anderen Ausführungsformen ist die Strommessschaltung so gekoppelt, dass sie eine Anzahl N an Stromüberwachungssignalen von einer entsprechenden Anzahl N an Leistungsstufen empfängt, und wobei die Anzahl N im Bereich von 2 bis 48 liegt. In der gleichen oder in anderen Ausführungsformen schließt die Strommessschaltung eine Summierungsschaltung, die konfiguriert ist, um das Summierungssignal basierend auf einer Vielzahl von Kanalsignalen zu erzeugen, die der Vielzahl von Stromüberwachungssignalen entsprechen, einen ersten Kanal, der konfiguriert ist, u