[发明专利]电源装置

说明书

相关申请的交叉引用

通过引用将2010年10月6日提交的日本专利申请No.2010-226395包括说明书、附图和摘要的全部公开引入在此。

技术领域

本发明涉及电源装置和在应用到例如将高压转换为低压的多相(multiphase)型开关电源装置时有效的技术。

背景技术

专利文献1中已经描述了例如如下的半导体装置，其中功率MOSFET、用于驱动该功率MOSFET的驱动电路、和用于将开关控制信号传送到该驱动电路的控制电路被安装在一个封装中(参见图1和2)。该半导体装置能够进行多相操作(参见图15)。

专利文献2中已经描述了多相型DC/DC转换器装置，其中多个转换器控制IC被分别用于以彼此不同的相为负载提供电力(参见图1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.2008-17620

专利文献2：日本专利特开2006-50891

发明内容

以例如个人电脑(以下称为PC)等为代表的各种电子设备和电气设备相应配备有从被用作商业电源的AC电压(比如，100V等)产生期望的DC电压(12V、5V、3.3V等)的AC/DC转换器(比如，ATX电源)。笔记本PC等由电池以特定值的DC电压供电。PC等中使用的各种半导体部件需要稳定的电源电压，以及根据具体情况需要多个电源电压值。出于这个原因，AC/DC转换器或电池产生的电压被通过步降型非绝缘DC/DC转换器(反向转换器(back converter))转换为预定电压(比如，1.0V等)和的稳定电压，该预定电压和稳定电压反过来又被提供给各个半导体部件。它们通常被称为“POL(负载点)转换器”或类似物。在PC的情况下，例如，它们被安装在诸如主板的PCB(印刷电路板)上的各个电路单元(CPU(中央处理单元)等)附近。近年来，出于各半导体部件的电流、快速响应和稳定性的增强以及电压的降低及其速度加快的需求，这样的POL转换器不断发展。为了满足这个需求，如专利文献1和2等中所示的，使用其中电荷被提供到与多个电感器分别不同相的公共电容器的多相技术是有用的。使用多相技术，原则上，波纹电压(ripple voltage)随着相数增加而降低，负载电流的量被从每个电感分散和提供。为此，由于每个电感的值可以被降低，因此多相技术轻松应对电流的增加并且使得高速响应的实现成为可能。然而，担心的是，当使用多相技术时，构成POL转换器的部件数量将增加，部件之间的布线也将增多。这时出现了例如下面的问题。

首先，随着布线数量的增加，布线图案的布局变得复杂。这阻碍了各种电子设备和电气设备的微型化的实现。其次，PCB上电源平面(比如，接地电源电压GND、输出电源节点VO)的面积受限于布线数量的增加。这时，因为电源平面(典型地，Cu布线)的电阻值增加，出现了功率转换效率的降低。进一步地，由于辐射图案的面积的减少，产生的热量将增加。第三，由于多个布线图案在PCB上平行排列，出现了诸如布线相互串扰等的噪声。

另外，近些年来，作为POL转换器的电源的供给对象的各种电路单元(CPU等)类型增多，它们的技术规格也变得多样化。具体来说，需要针对每一个以CPU为代表的各种电路单元(诸如，GPU(图形处理单元)、存储器等)中的每一个来设置POL转换器。在为每一个不同的电路单元提供的POL转换器中，存在要产生的电源电压值不同的情况，以及随着功耗不同最优相数和开关频率等不同的情况。取决于电路单元的类型，还有这样一种情况：为了实现整个系统的节能，需要这样按照每个电路单元的操作情况(功耗的时序变化)来适当地改变POL转换器的相数的功能。还考虑了根据电路单元的多样性开发和应用具有专用于这些电路单元的规格的POL转换器。然而，优选地，一种类型的POL转换器会使得整个系统设计更容易并实现成本降低。

图16(a)和16(b)所示为在本发明的前提下讨论的电源装置，其中图16(a)为其配置示例的示意图，而图16(b)为图16(a)中的驱动单元DRIC’的内部配置示例的示意图。图16(a)所示的电源装置包括PWM(脉宽调制)控制单元PWMCTLU、多个(这里是6个)驱动单元DRIC’[1]-DRIC’[6]、多个电感器L[1]-L[6]、电阻器R[1]-R[6]和电容器C[1]-C[6]。这些部件被适当地安装在，例如，同一个PCB上。