用于具有動態瞬態優化的電壓調節的方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了用于具有動態瞬態優化的電壓調節的方法和裝置。根據本發明專利技術的各種方面的電壓調節器中的動態瞬態優化的方法和裝置可以包括轉換檢測器，其被配置成將輸出電壓誤差與幅度閾值進行比較。所述電壓調節器可以進一步包括頻率檢測器和響應電路，所述頻率檢測器被配置成測量幅度閾值被超出的頻率并且將該頻率與頻率閾值進行比較，所述響應電路被配置成根據頻率閾值與幅度閾值被超出的頻率之間的比較來激活響應。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電路，尤其涉及電壓調節器。
技術介紹
通常需要穩壓電源或電壓調節器(voltage regulator)向微電子器件提供電壓和電流供應。所述調節器被設計成以規定的電流、電壓、以及功率效率從主電源向電負載遞送電力。由于其高效率、高電流容量、以及拓撲靈活性，也被稱作降壓(buck)調節器的開關功率變換器(SPC)是常用的電壓調節器。另外，它們可以被設計成提供由諸如微處理器、微控制器、存儲器件等等之類的器件所需的非常精確的電壓和電流特性。新興前沿技術的微處理器的功率要求已經變得非常難以滿足。隨著微處理器的速度和集成的增加，對于功率調節系統的要求提高。特別是，隨著門數的增加，功率調節電流 要求提高，操作電壓降低，并且瞬態事件(例如在負載處相對較大的電壓尖峰或下降)通常在大小和頻率方面都增加。一些新興的微處理器預期以小于I. 3伏特且大于100安培來運行。利用下降(step-down)多相(multi-phase)降壓變換器的SPC已經是滿足微處理器的低電壓和高電流要求的優選拓撲。隨著日益復雜的功率調節拓撲的出現，特別是在多相設計中用于功率變換器控制的數字技術能夠提高精度并且減少系統的總部件數量，同時還通過數字可編程反饋控制來支持相同功率系統中的多個應用。現有的反饋控制從負載以及從各個輸出相位取得電壓和電流測量。反饋信息已經被用來調整占空比，即由多相降壓調節器系統的每個相位所產生的脈沖的寬度，以使供應的電壓和電流處在由微處理器制造商所規定的負載線容差內。這樣的多相脈沖寬度調制(PWM)電壓調節器系統已經被用在多種環境和應用中。通過快速地激活多個相位以(按照情況要求)向負載灌(source)更多電流或從負載拉(sink)更多電流從而臨時地取代通常較慢的總體電壓調節器系統響應，主動瞬態響應(ATR)已經被用于針對在負載處快速變化的功率要求的高頻響應。ATR使電壓調節器系統能夠被設計成具有較低的總體輸出電容，同時保持等同的動態性能。ATR電路包括窗口比較器，其將在負載處的輸出供應電壓與如由規定的負載線所確定的基準電壓進行比較。只要輸出電壓保持在高于或低于規定的負載線的規定的容差范圍(即窗口)內，ATR電路就不向PWM提供輸入信號，所述PWM繼續以常規方式向負載提供電力。另一方面，電壓一處于“窗口”之外，ATR電路就向PWM發信號通知以修改其操作。例如，如果電壓下降到規定的電壓范圍以下，則多相系統中所有的低側電力開關都被關斷，并且然后在短延遲之后，所有的高側電力開關都被接通，從而使得正常交錯的感應器充電并行地進行。
技術實現思路
根據本專利技術的各種方面的電壓調節器中的動態瞬態優化的方法和裝置可以包括轉換檢測器，其被配置成將輸出電壓誤差與幅度閾值進行比較。所述電壓調節器可以進一步包括頻率檢測器和響應電路，所述頻率檢測器被配置成測量幅度閾值被超出的頻率并且將該頻率與頻率閾值進行比較，所述響應電路被配置成根據頻率閾值與幅度閾值被超出的頻率之間的比較來激活響應。附圖說明當結合下面的說明性附圖考慮時，通過參照詳細描述和權利要求可以得到對本專利技術更全面的理解。在下面的附圖中，相同的附圖標記指代貫穿附圖的類似的元件和步驟。圖I是電壓調節器的示意圖。圖2是顯示動態瞬態優化的一種方法的框圖。圖3是顯示動態瞬態優化的另一方法的框圖。圖4是動態瞬態檢測電路的示意圖。 圖5是轉換檢測器的示意圖。圖6是頻率檢測器的示意圖。圖7是具有用于動態瞬態檢測電路的輸入的電壓調節器的實施例的示意圖。圖8是多閾值多響應動態瞬態檢測電路的示意圖。附圖中的元件和步驟出于簡單和清楚的目的而被示出，并且不一定根據任何特定序列來呈現。例如，在附圖中示出可以同時執行的或者以不同順序執行的步驟以幫助增進對本專利技術實施例的理解。具體實施例方式可以按照功能塊部件和各種處理步驟來描述本專利技術。這樣的功能塊可以通過被配置成執行規定的功能并實現各種結果的任何數量的硬件或軟件部件來實現。例如，本專利技術可以采用可以以任何適當的方式實施的各種集成部件和電子器件，例如集成電路、邏輯陣列、處理器、晶體管、電阻器、電容器、感應器等等。另外，本專利技術可以結合任何數量的變換器和/或調節器應用來實踐，并且所描述的系統僅僅是本專利技術的示例性應用。此外，本專利技術可以采用任何數量的常規技術以用于調節功率、修改波形、驅動電壓開關、控制驅動器、對信號進行濾波等等。本專利技術的各種代表性實施可以結合電源來實施。例如，參照圖1，電壓調節器100可以驅動功率級以對負載進行供電(功率級和負載被共同稱為元件112)。控制器100利用諸如PWM信號之類的一個或多個控制信號來驅動功率級以控制對負載的供電。控制器100可以接收反饋信號，例如表示供應給負載的電壓和電流的輸出電壓信號和輸出電流信號。控制器100可以相應地調整供應給負載的電壓和電流。所述負載可以包括需要在快速變化的功率要求期間調節和保持的非常精確的功率的微電子部件，例如微處理器。控制器100可以以任何合適的方式來實施以控制供應給負載的電力。例如，本示例性實施例的控制器100包括跟蹤和保持電路102、第一加法器104、電壓模數轉換器(AIC) 106、比例-積分-微分(PID)濾波器108、以及PWM 110。跟蹤和保持電路102可以對輸出電壓反饋信號的電壓進行采樣，并且在特定持續時間內將值保持在恒定水平。第一加法器104將跟蹤和保持電路102的輸出與目標電壓相加以確定任何電壓輸出誤差的大小，其被電壓ADC 106轉換為數字信號。經轉換的數字信號被提供給PID濾波器108以對信號進行濾波或補償，所述信號然后被提供給PWM IlO0 PWM 110調整提供給功率級的一個或多個相位的信號的占空比以調制遞送給負載的電力。電流反饋信號經由電流感測(sense) 128被遞送,所述電流感測128感測遞送至負載的電流并且提供對應信號。感測到的電流信號可以被電流ADC 126數字化并且被提供給通道電流124。所述通道電流將針對各種相位的電流信號傳送至AVP電路122，所述AVP電路122可以根據預定的負載線來調整基準電壓，所述預定的負載線例如是由負載的制造商所提供的負載線。第二加法器120將AVP電路122的輸出與電壓識別碼(VID)相加，所述VID可以包括由處理器或其他負載所提供的基準電壓規范。例如，所述VID可以包括由微處理器制造商所提供的描述特定功率要求的數字編號，所述特定功率要求特別是設定點，即在最小電流的初始負載線電壓。VID DAC 118將數字結果轉換為模擬電壓以提供針對控制器100的基準電壓。電流平衡114可以平衡在所啟用的相位之間的電流，并且峰值脈沖電流限制116可以限制由任何特定相位所遞送的峰值電流。ATR電路130通過激活多個相位以(按照情況要求)向負載供應更多電流或從負載排出更多電流而對在負載處快速變化的功率要求 提供快速響應。控制器100的各種元件可以包括用于執行各種功能的常規元件，并且可以利用任何適當的技術和配置來實施各種功能中的一種或多種。在一些情況下，在調節器的輸出處由于負載電流的變化而會以非常快的速度發生電壓瞬態。隨著這些電壓瞬態的頻率增加，電壓調節器可能變得越來越難以進行適當響應。結果是，電壓瞬態之間的響應時間的滯后會導致電壓調節器的響應惡化瞬態。另本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，包括：測量電壓誤差；在所述電壓誤差超出幅度閾值時生成偏移信號；測量所述偏移信號的頻率；以及在所述頻率超出頻率閾值的情況下提供校正動作。

【技術特征摘要】
2011.03.11 US 13/046,6031.一種在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，包括 測量電壓誤差； 在所述電壓誤差超出幅度閾值時生成偏移信號； 測量所述偏移信號的頻率；以及 在所述頻率超出頻率閾值的情況下提供校正動作。2.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，在所述電壓誤差超出幅度閾值時生成偏移信號包括在所述電壓誤差處于電壓窗口之外時生成偏移信號。3.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，在所述頻率超出頻率閾值的情況下提供校正動作包括在所述頻率處于頻率窗口內的情況下提供校正動作。4.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，所述幅度閾值是可編程的。5.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，所述頻率閾值是可編程的。6.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，在所述電壓誤差超出幅度閾值時輸出信號包括 在所述電壓誤差超過第一幅度閾值的情況下輸出第一閾值超出信號；以及 在所述電壓誤差超過第二幅度閾值的情況下輸出第二閾值超出信號。7.如權利要求6所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，測量所述信號的頻率包括 測量所述第一閾值超出信號的第一頻率；以及 測量所述第二閾值超出信號的第二頻率。8.如權利要求7所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，在所述頻率超出頻率閾值的情況下提供校正動作包括 在所述第一頻率超出第一頻率閾值的情況下提供第一校正動作；以及 在所述第二頻率超出第二頻率閾值的情況下提供第二校正動作。9.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，在所述電壓誤差超出幅度閾值時生成偏移信號，其中所述偏移信號指示所述電壓誤差。10.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，提供校正動作包括禁用非線性響應電路。11.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，提供校正動作包括通過改變補償器增益響應來降低回路增益。12.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，提供校正動作包括通過改變AVP下降來修改輸出阻抗。13.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，提供校正動作包括通過改變回路帶寬來修改輸出阻抗。14.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，提供校正動作包括修改控制回路以實現動態特性包括修改電流平衡。15.如權利要求I所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，提供校正動作包括添加輸出偏移。16.一種在電壓調節器中進了動態瞬態優化的方法，包括 向功率級提供脈沖寬度調制信號； 從所述功率級提供電流； 測量輸出電壓； 計算電壓誤差，其中計算所述電壓誤差包括計算所述輸出電壓和目標電壓之間的差； 根據所述電壓誤差來調整所述脈沖寬度調制信號； 在所述電壓誤差超出幅度閾值時生成偏移信號； 測量所述偏移信號的頻率；以及 在所述頻率超出頻率閾值的情況下提供校正動作。17.如權利要求16所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，在所述電壓誤差超出幅度閾值時生成偏移信號包括在所述電壓誤差處于電壓窗口之外時生成偏移信號。18.如權利要求16所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，在所述頻率超出頻率閾值的情況下提供校正動作包括在所述頻率處于頻率窗口內的情況下提供校正動作。19.如權利要求16所述的在電壓調節器中進行動態瞬態優化的方法，其中，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：A·巴巴扎德，郭晶虹，吳文添，R·皮爾森，S·索特韋爾，湯徹明，
申請(專利權)人：英飛凌科技奧地利有限公司，
類型：發明
國別省市：