CN101567627B - 电源模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电源模块，包括电感电路、开关电路、检测驱动电路以及控制器。电感电路具有电感以及电压反馈线路，该电压反馈线路反馈电感的端电压。开关电路电性连接电感电路以驱动电感电路。检测驱动电路电性连接开关电路以及电压反馈线路，该检测驱动电路依据电感的端电压控制开关电路并产生电流反馈信号。控制器电性连接检测驱动电路，该控制器依据电流反馈信号控制检测驱动电路。

Description

电源模块

技术领域

本发明涉及一种电源模块，且特别是涉及一种主机板的电源模块。

背景技术

一般而言，切换式电源模块包括输入整流与滤波电路、高频直流变换器、输出滤波网络以及脉冲宽度调制电路。交流输入电压经过整流及滤波电路，可以获得近似直流的电压，之后由直流转换器将该直流电压转换为接近方波的电压信号。转换后的方波信号可由一变压器将其电压准位调整至所需的准位，然后再经滤波整流为一输出直流电压。

由于电源模块本身必须有良好的稳压率，需要时时检测输出电压是否稳定，因此需要将输出电压反馈至控制器，由控制器判断该一输出电压是否符合预期，并据以调整。控制器具有一脉冲宽度调制电路，该一脉冲宽度调制电路会比较所述输出电压以及一参考电压来调整脉冲宽度调制信号的导通周期(Duty)，进而调整输出电压。

然而在该传统电源模块当中，通常需要将大量的线路反馈至控制器以监测输出电压，此举将造成主机板的线路布局过于复杂，延长了主机板的生产时间；此外为了容纳这些复杂的反馈线路，必须增加主机板的空间来布局这些线路，造成该种主机板无法适用于小型计算机装置。

因此需要一种新的电源模块，能够简化反馈线路来简化电路布局程序以及电路面积。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电源模块，能够简化复杂的反馈线路，减少电路面积并减少电路布局所使用到的金属层层数。

本发明另一目的在于提供一种电源模块，能够简化电路布局程序，提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明提出一种电源模块，包括一电感电路、一开关电路、一检测驱动电路以及一控制器。电感电路具有一电感以及一电压反馈线路，所述电压反馈线路反馈电感的一端电压。开关电路电性连接电感电路以驱动电感电路。检测驱动电路电性连接开关电路以及电压反馈线路，该检测驱动电路依据电感的端电压控制开关电路并产生一电流反馈信号。控制器电性连接检测驱动电路，该控制器依据电流反馈信号控制检测驱动电路。

为了实现上述目的，本发明还提出一种电源模块，包括多个电感电路、多个开关电路、多个检测驱动电路以及一控制器。各个电感电路具有一电感以及一电压反馈线路，各个电感电路的电压反馈线路反馈各个电感的一端电压，其中各个电感的电流具有不同相位。开关电路驱动所述电感电路。检测驱动电路电性连接开关电路以及电压反馈线路。各检测驱动电路依据各电感的端电压控制各开关电路并产生电流反馈信号。控制器则依据电流反馈信号控制检测驱动电路。

根据上述，电源模块的多条反馈线路分别反馈至各检测驱动电路而非直接反馈至控制器，故控制器仅需接收一电流反馈信号，因而能够简化反馈至控制器的线路，进而减少电路面积以及减少电路布局所使用到的金属层层数。

附图说明

为使本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的详细说明如下：

图1是本发明一实施例的电源模块方块图；

图2是本发明另一实施例的电源模块方块图。

【主要组件符号说明】

101：控制器                103：检测驱动电路

105：开关电路              107：电感电路

109：电压反馈线路          111：电流反馈信号

113：脉冲宽度调制信号

115：脉冲宽度调制电路

117：模拟数字转换器        119：保护电路

121：数字电流信号        201：控制器

203：检测驱动电路        205：开关电路

207：电感电路            209：电压反馈线路

211：电流反馈信号        223：场效应晶体管

225：场效应晶体管        Hgate：电压输出端

Lgate：电压输出端        PWM：脉冲信号接收端

Ishare：电流反馈端       VDET1：电压检测端

VDET2：电压检测端

具体实施方式

以下实施例的电源模块，能够简化复杂的反馈线路，减少电路面积并减少电路布局所使用到的金属层层数。

请参照图1，其示出了本发明一实施例的电源模块方块图。电源模块包括电感电路107、开关电路105、检测驱动电路103以及控制器101。电感电路107具有电感以及电压反馈(feedback)线路109，所述电压反馈线路109用来反馈电感电路107的电感端电压。开关电路105电性连接电感电路107以驱动电感电路107。检测驱动电路103电性连接开关电路105以及电压反馈线路109，该检测驱动电路103依据电感电路107的电感端电压来控制开关电路105，并产生电流反馈信号111。控制器101电性连接检测驱动电路103，该控制器101依据电流反馈信号111控制检测驱动电路103。

由于电压反馈线路109并非直接反馈至控制器101，而是先行反馈至各检测驱动电路103，如此一来，控制器101仅需接收一条电流反馈信号111，因而能够简化反馈至控制器101的线路，进而减少整体电路面积，并减少电路布局所使用到的金属层层数。

控制器101包括模拟数字转换器117以及脉冲宽度调制电路115。模拟数字转换器117将模拟形式的电流反馈信号111转换为数字电流信号121。脉冲宽度调制电路115(PWM)会将数字电流信号121的振幅数据转换成脉冲宽度，也就是说脉冲宽度调制电路115会依据数字电流信号121的振幅来调整脉冲宽度调制信号113的脉冲宽度，并以该脉冲宽度调制信号113控制检测驱动电路103。脉冲宽度调制电路115通常使用一比较器来比较数字电流信号121以及一参考信号，并依据比较结果产生脉冲宽度调制信号113。

控制器101还包含一保护电路119，该一保护电路119侦测电流反馈信号111以及脉冲宽度调制信号113的数值是否符合预期。举例来说，保护电路119会侦测电流反馈信号111以及脉冲宽度调制信号113的电压值以及温度，当电压值以及温度正常时，保护电路119会输出一正常工作信号，告知电源模块可继续执行工作。若电压值以及温度不正常，则输出一异常工作信号，告知电源模块有电压或温度超过额定范围，使电源模块停止工作。

请参照图2，其示出了本发明另一实施例的电源模块方块图。电源模块包括电感电路207、开关电路205、检测驱动电路203以及控制器201。

电感电路207具有电感L、电阻RB、电容CB以及电压反馈线路209，其中各个电感L的电流具有不同相位。电阻RB电性连接电感L，电容CB的两端分别电性连接电阻RB以及电感L。电压反馈线路209则反馈电容CB两端的压降至检测驱动电路203的电压检测端VDET1、VDET2。当电感L、电容CB以及电阻RB的阻抗值达成匹配(L/DCR＝RB×CB，DRC为电感L的直流电阻值)，电容CB两端压降会等于电感L上的压降，因此电压反馈线路209实际上反馈了电感L端电压至检测驱动电路203。

检测驱动电路203电性连接开关电路205以及电压反馈线路209，为了平衡各电感L的电流，检测驱动电路203会依据侦测到的电感L端电压(即电容CB两端压降，代表电感L的电流大小)来控制开关电路205并产生电流反馈信号211反馈至控制器201的电流反馈端Ishare，使控制器201能够得知目前电感L的电流大小。控制器201则可据电流反馈信号211来产生脉冲宽度调制信号，并将脉冲宽度调制信号由控制器201的PWM1或PWM2信号输出端输出至检测驱动电路203的脉冲信号接收端PWM，以进一步调整电感L的电流大小。

由于电压反馈线路209将电感L端电压先行反馈至各检测驱动电路203，再由各检测驱动电路203根据该电感L端电压产生电流反馈信号211，然后才将该一电流反馈信号211反馈至控制器201，因此控制器201仅需接收一条电流反馈信号211，因而能够简化反馈至控制器201的线路，进而减少整体电路面积，并减少电路布局所使用到的金属层层数。控制器201则能够依据该电流反馈信号211，透过各检测驱动电路203以及开关电路205，再次平衡各电感L的电流。

开关电路205电性连接电感电路207以驱动电感电路207。该开关电路205包含场效应晶体管223、225。场效应晶体管223的栅极电性连接检测驱动电路203的电压输出端Hgate，场效应晶体管223的一源极电性连接一电压源VDD。场效应晶体管225的栅极电性连接检测驱动电路203的电压输出端Lgate，场效应晶体管225的源极接地。场效应晶体管223和225的漏极电性连接该电感L。检测驱动电路203会依据所侦测到的电感端电压来导通/关闭场效应晶体管223、225，对电感L充放电来调整电感L的电流，以此平衡各电感间的电流。

综上所述，由于电压反馈线路将电感端电压先行反馈至各检测驱动电路，再由各检测驱动电路产生电流反馈信号，并将该一电流反馈信号反馈至控制器，控制器仅需接收一条电流反馈信号，因而能够简化反馈至控制器的线路，进而减少整体电路面积，并减少电路布局所使用到的金属层层数。

此外，由于控制器仅需接收一条电流反馈信号，不再需要加法器来加总各电流反馈信号，因此简化了控制器的电路复杂度。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电源模块，其特征在于，包含：

一电感电路，具有一电感以及一电压反馈线路，该电压反馈线路反馈该电感的一端电压；

一开关电路，电性连接该电感电路以驱动该电感电路；

一检测驱动电路，电性连接该开关电路以及该电压反馈线路，该检测驱动电路依据该电感的该端电压控制该开关电路并产生一电流反馈信号；以及

一控制器，电性连接该检测驱动电路，该控制器依据该电流反馈信号控制该检测驱动电路。

2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，该电感电路还包含：

一电阻，电性连接该电感；以及

一电容，该电容的两端分别电性连接该电阻以及该电感，该电压反馈线路则反馈该电容的压降。

3.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，该控制器包含一模拟数字转换器，用以将该电流反馈信号转换为一数字电流信号。

4.根据权利要求3所述的电源模块，其特征在于，该控制器还包含一脉冲宽度调制电路，该脉冲宽度调制电路依据该数字电流信号调整一脉冲宽度调制信号的脉冲宽度。

5.根据权利要求4所述的电源模块，其特征在于，该控制器还包含一保护电路，用以侦测该数字电流信号以及该脉冲宽度调制信号的电压值以及温度是否符合预期。

6.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于，该开关电路包含一场效应晶体管，该场效应晶体管的一栅极电性连接该检测驱动电路，该场效应晶体管的一漏极电性连接该电感。

7.一种电源模块，其特征在于，包含：

多个电感电路，各个电感电路具有一电感以及一电压反馈线路，各个电感电路的该电压反馈线路反馈各个电感的一端电压，其中各电感的电流具有不同相位；

多个开关电路，以驱动所述电感电路；

多个检测驱动电路，电性连接所述开关电路以及所述电压反馈线路，所述检测驱动电路依据所述电感的所述端电压控制所述开关电路，每个检测驱动电路依据所述端电压产生一电流反馈信号；以及

一控制器，依据该电流反馈信号控制所述检测驱动电路。

8.根据权利要求7所述的电源模块，其特征在于，各个电感电路还包含：

一电阻，电性连接该电感；以及

一电容，该电容的两端分别电性连接该电阻以及该电感，该电压反馈线路则反馈该电容的压降。

9.根据权利要求7所述的电源模块，其特征在于，该控制器包含一模拟数字转换器，用以将该电流反馈信号转换为一数字电流信号。

10.根据权利要求9所述的电源模块，其特征在于，该控制器还包含一脉冲宽度调制电路，用以依据该数字电流信号调整一脉冲宽度调制信号的脉冲宽度。

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