電壓調節(jié)裝置、電壓調節(jié)器和包括電壓調節(jié)裝置或電壓調節(jié)器的系統(tǒng)制造方法及圖紙

描述了一種電壓調節(jié)裝置，包括：低側開關，其耦合至用于提供調節(jié)后的供電電壓的輸出節(jié)點；以及第一驅動器，其被操作用于當輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使低側開關關斷。也描述了一種電壓調節(jié)器，包括：信號發(fā)生器，其產生脈寬調制（PWM）信號；橋，其具有耦合至輸出節(jié)點的低側開關，所述輸出節(jié)點用于根據PWM信號提供調節(jié)后的供電電壓；第一驅動器，被操作用于當所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側開關關斷；以及橋控制器，其用于向所述第一驅動器提供控制信號。所述電壓調節(jié)器可以在沒有二極管鉗位的情況下操作，并且其操作是自定時的。所述電壓調節(jié)器還提供了針對制程變異的耐受性。還描述了一種包括電壓調節(jié)裝置或電壓調節(jié)器的系統(tǒng)，包括存儲器，無線接口，處理器，和上述電壓調節(jié)裝置或電壓調節(jié)器。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
電壓調節(jié)裝置、電壓調節(jié)器和包括電壓調節(jié)裝置或電壓調節(jié)器的系統(tǒng)
本申請涉及電壓調節(jié)器的
。
技術介紹
電壓調節(jié)器(VR)用來向電路提供調節(jié)后的電壓。分立的VR包括諸如肖特基二極管鉗位之類的二極管鉗位(diode clamp)。然而，這些二極管鉗位受困于可靠性問題。此夕卜，這樣的分立VR可能不容易在與處理器相同的管芯上實施。
技術實現(xiàn)思路
在一實施例中，提出了一種電壓調節(jié)裝置，包括:低側開關，其耦合至用于提供調節(jié)后的供電電壓的輸出節(jié)點；以及第一驅動器，其被操作用于當所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側開關關斷。在一實施例中，提出了一種電壓調節(jié)器，包括:信號發(fā)生器，其用于產生脈寬調制(PWM)信號；橋，其具有耦合至輸出節(jié)點的低側開關，所述輸出節(jié)點用于根據所述PWM信號提供調節(jié)后的供電電壓；第一驅動器，其被操作用于當所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側開關關斷；以及橋控制器，其用于向所述第一驅動器提供控制信號。在一實施例中，提出了一種包括電壓調節(jié)裝置的系統(tǒng)，包括:存儲器；無線接口 ；以及處理器，所述處理器能夠經由所述無線接口直接或間接與另一設備進行通信，所述處理器包括根據權利要求1-17中的任一項所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述處理器包括多個硬件處理核心，并且其中，至少一個硬件處理核心耦合至存儲器。在一實施例中，提出了一種電壓調節(jié)裝置，包括:用于激活預充電電路以對用于驅動電壓調節(jié)器的低側開關器件的節(jié)點進行預充電的模塊；以及用于當耦合至所述低側開關器件的輸出節(jié)點從輸入供電電壓電平轉變?yōu)樗鲚斎牍╇婋妷弘娖降囊话肱c地電位之間的供電電壓電平時導通所述低側開關器件的模塊。在一實施例中，提出了一種電壓調節(jié)器，包括:低側開關，其耦合至輸出節(jié)點和第一供應電壓；高側開關，其耦合至所述輸出節(jié)點和第二供應電壓，所述第二供應電壓高于所述第一供應電壓；以及電感器，其具有耦合至所述輸出節(jié)點的第一端和耦合至電容器的第二端，其中，所述低側開關被操作用于通過來自所述電感器的反向電流提升所述輸出節(jié)點上的電壓，并且其中，所述高側開關被操作用于對提升后的輸出電壓節(jié)點進行充電。在一實施例中，提出了一種包括電壓調節(jié)器的系統(tǒng)，包括:存儲器；無線接口 ；以及處理器，所述處理器能夠經由所述無線接口直接或間接與另一設備進行通信，所述處理器包括根據權利要求18-22中的任一項所述的電壓調節(jié)器。在一實施例中，提出了一種包括電壓調節(jié)器的系統(tǒng)，包括:存儲器；無線接口 ；以及處理器，所述處理器能夠經由所述無線接口直接或間接與另一設備進行通信，所述處理器包括根據權利要求30-33中的任一項所述的電壓調節(jié)器。在一實施例中，提出了一種包括電壓調節(jié)裝置的系統(tǒng)，包括:存儲器；無線接口 ；以及處理器，所述處理器能夠經由所述無線接口直接或間接與另一設備進行通信，所述處理器包括根據權利要求24-29中的任一項所述的電壓調節(jié)裝置。【附圖說明】根據以下給出的詳細的描述以及本公開的各個實施例的附圖，將更全面地理解本公開的實施例，然而，該各個實施例不應當被理解為將本公開限制到該具體實施例，而僅用于解釋和理解的目的。圖1是根據本公開的一個實施例的具有集成的開關電壓調節(jié)器的處理器的高層體系結構。圖2是根據本公開的一個實施例的開關電壓調節(jié)器的功率轉換器的高層體系結構。圖3是根據本公開的一個實施例的具有低側和高側橋(或開關)以及對應的橋驅動器的開關電壓調節(jié)器的一部分。圖4是根據本公開的一個實施例的用于驅動低側橋開關的N型橋驅動器。圖5是根據本公開的一個實施例的用于驅動高側橋開關的P型橋驅動器。圖6是根據本公開的一個實施例的用于關斷N型橋驅動器的N型橋驅動器的釋放電路(release circuit)。圖7是根據本公開的一個實施例的N型橋驅動器的下降沿預充電電路。圖8是根據本公開的一個實施例的N型橋驅動器的上升沿預充電電路。圖9A示出了說明根據本公開的一個實施例的開關電壓調節(jié)器的各個節(jié)點的操作的波形。圖9B是說明根據本公開的一個實施例的開關電壓調節(jié)器的各個節(jié)點的操作的波形圖。圖10是根據本公開的一個實施例的包括具有完全集成的開關電壓調節(jié)器的處理器的智能設備的系統(tǒng)級圖示。圖11是根據本公開的另一個實施例的具有低側開關和高側開關以及相應驅動器的開關電壓調節(jié)器的一部分。【具體實施方式】分立的電壓調節(jié)器(VR)包括諸如肖特基二極管鉗位之類的二極管鉗位。然而，這些二極管鉗位受困于可靠性問題。此外，這樣的分立VR不容易在與處理器相同的管芯上實施。因為當前可用于VR的VR控制器電路、驅動器電路和功率晶體管或者橋模塊被限制在幾MHz(遠低于100MHz)的頻率，所以面臨的挑戰(zhàn)是在高頻率(例如100MHz)下操作常規(guī)的VR0本文中公開的是根據一個實施例的用于開關電壓調節(jié)器的橋驅動器。在一個實施例中，在具有處理器的同一半導體管芯上實施該開關電壓調節(jié)器。橋驅動器接收被調制的輸入信號(例如脈寬調制(PWM)信號)，并且驅動具有低側開關和高側開關的橋以產生用于負載(例如處理器核心)的調節(jié)后的電力供應。在本文中討論的實施例中，橋驅動器包括N型驅動器和P型驅動器以分別驅動低側開關和高側開關。在一個實施例中，低側開關和高側開關耦合至輸出節(jié)點，所述輸出節(jié)點耦合至電感器，其中，N型驅動器和P型驅動器是自定時的(self-timed)以驅動它們對應的低側橋開關和高側橋開關，使得從電感器至低側開關的反向電流用來首先對輸出節(jié)點進行充電以降低由低側開關消耗的功率。在這樣的實施例中，將來自電感器的磁能轉換為電能以在將P型驅動器導通而對輸出節(jié)點進行完全充電之前及時地對輸出節(jié)點進行預充電。在一個實施例中，自定時的電路包括低側開關、高側開關以及對應的耦合至低側開關和高側開關的橋驅動器，形成穩(wěn)定的控制回路，所述控制回路對耦合至電感器的負載中的制程變異和電流變異較不敏感。在本文中討論的實施例中，橋驅動器用于對它們相應的低側開關和高側開關進行軟切換和/或硬切換。本文中的術語“軟切換”通常指的是在低側開關或高側開關中的其它橋開關關斷或導通之前將低側開關或高側開關中的一個切換為導通或關斷。在軟切換期間，反向電感器電流用來對耦合至電感器的輸出節(jié)點進行預充電，使得低側開關或高側開關可以比所需要的更晚地導通，由此節(jié)省功率消耗。本文中的術語“硬切換”通常指的是使低側開關或高側開關導通或關斷，而不管橋輸出節(jié)點是否已 經被預充電。硬切換通常在負載電流為高(例如為正常的負載電流的兩倍)時被使能。不以任何方式限制以上的技術效果。其它的技術效果也由本文中討論的實施例預期到。在以下的描述中，討論了很多細節(jié)以提供對本公開內容的實施例的更透徹的解釋。然而，對本領域技術人員而言，顯而易見的是，本公開內容的實施例可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐。在其它的實例中，公知的結構和設備以框圖形式示出，而非詳細示出，以避免使本公開的實施例晦澀。應當注意的是，在實施例的對應附圖中，信號用線表示。一些線可以是更粗的，以表示更多組分的信號路徑，和/或在一端或多端處具有箭頭，以表示主要信息流向。這樣的表示并非旨在限制。相反，結合一個或多個示例性的實施例使用所述線以方便更容易地理解電路或邏輯單元。如通過設計需要或優(yōu)選來指示的任何表示的信號實際上可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電壓調節(jié)裝置，包括：?低側開關，其耦合至用于提供調節(jié)后的供電電壓的輸出節(jié)點；以及?第一驅動器，其被操作用于當所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側開關關斷。

【技術特征摘要】
2012.06.27 US 13/534,7801.一種電壓調節(jié)裝置，包括: 低側開關，其耦合至用于提供調節(jié)后的供電電壓的輸出節(jié)點；以及 第一驅動器，其被操作用于當所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側開關關斷。2.根據權利要求1所述的電壓調節(jié)裝置，進一步包括: 高側開關，其耦合至所述輸出節(jié)點；以及 第二驅動器，其被操作用于當所述輸出節(jié)點達到第二晶體管閾值電壓時或當控制信號使所述高側開關導通時使所述高側開關導通。3.根據權利要求2所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述高側開關包括共源共柵器件，所述共源共柵器件包括耦合至所述輸出節(jié)點的第一 P型晶體管，以及第二 P型晶體管，其中，通過所述第二驅動器根據將所述第一P型晶體管耦合至所述第二P型晶體管的節(jié)點上的電壓電平來驅動所述第二 P型晶體管。4.根據權利要求3所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述第二晶體管閾值電壓對應于所述第一P型晶體管的閾值電壓。5.根據權利要求1所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述第一驅動器被操作用于當所述輸出節(jié)點基本上接近于零 伏特時使所述低側開關導通。6.根據權利要求1所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述低側開關包括共源共柵器件，所述共源共柵器件包括耦合至所述輸出節(jié)點的第一 η型晶體管，以及第二 η型晶體管，其中，通過所述第一驅動器根據將所述第一η型晶體管耦合至所述第二η型晶體管的節(jié)點上的電壓電平來驅動所述第二 η型晶體管。7.根據權利要求6所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述第一晶體管閾值電壓對應于所述第一η型晶體管的閾值電壓。8.根據權利要求1所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述第一驅動器包括零電壓捕獲電路，所述零電壓捕獲電路被操作用于間接感測所述輸出節(jié)點上的電壓以導通所述低側開關。9.根據權利要求1所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述第一驅動器包括釋放電路，所述釋放電路被操作用于間接感測所述輸出節(jié)點上的電壓以關斷所述低側開關。10.根據權利要求1所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述第一驅動器包括預充電電路以對驅動所述低側開關的節(jié)點進行預充電。11.根據權利要求10所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述預充電電路被操作用于使驅動所述低側開關的所述節(jié)點上的電壓上升至或基本上保持恒定為地與所述低側開關的晶體管的閾值電壓之間的電壓。12.根據權利要求10所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述第一驅動器包括終止預充電電路以用于終止所述預充電電路的操作。13.根據權利要求2所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述第二驅動器包括預充電電路以對驅動所述高側開關的節(jié)點進行預充電。14.根據權利要求13所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述預充電電路用于使驅動所述高側開關的所述節(jié)點上的電壓下降至或基本上保持恒定為電源與所述高側開關的晶體管的閾值電壓之間的電壓。15.根據權利要求13所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述第二驅動器包括終止預充電電路以終止所述預充電電路的操作。16.根據權利要求1所述的電壓調節(jié)裝置，其中，所述輸出節(jié)點耦合至電感器的一端，所述電感器具有耦合至電容器的另一端。17.根據權利要求16所述的電壓調節(jié)裝置，其中，耦合至所述電容器的所述另一端向電路提供調節(jié)后的供電電壓。18.—種電壓調節(jié)器,包括: 信號發(fā)生器，其用于產生脈寬調制(PWM)信號； 橋，其具有耦合至輸出節(jié)點的低側開關，所述輸出節(jié)點用于根據所述PWM信號提供調節(jié)后的供電電壓； 第一驅動器，其被操作用于當所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側開關關斷；以及 橋控制器，其用于向所述第一驅動器提供控制信號。19.根據權利要求18所述的電壓調節(jié)器，其中，所述橋包括耦合至所述輸出節(jié)點的高側開關。20.根據權利要求19所述的電壓調...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：G·施羅姆，M·S·米爾施泰因，A·利亞霍夫，
申請(專利權)人：英特爾公司，
類型：新型
國別省市：美國;US