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调压器的电流平衡、电流传感器和相位平衡的装置和方法制造方法及图纸

技术编号:15766669 阅读:206 留言:0更新日期:2017-07-06 12:42
本发明专利技术涉及调压器的电流平衡、电流传感器和相位平衡的装置和方法。描述的是电流平衡、电流感测和相位平衡、消除偏移、使用二进制编码输入(无需二进制至温度计解码器)的单调输出的数字至模拟电流变换器,用于调压器(VR)的补偿器等等的装置和方法。在一个实例中,装置包括:多个耦接至电容器和负载的电感器;多个电桥,每一个电桥均耦接至来自多个电感器的相应的电感器;以及多个电流传感器,每个电流传感器耦接至电桥,用来感测流经电桥的晶体管的电流。

Device and method for current balance of a voltage regulator, current sensor and phase balance

The present invention relates to a current balance of a voltage regulator, an apparatus and a method for balancing current sensors and phases. Describes the current balance, current sensing and phase balance, eliminate the offset, using the binary encoding input (without binary to thermometer decoder) the monotone output digital to analog converter for current, voltage regulator (VR) device and method of compensator etc.. In one instance, device includes a plurality of coupled to the capacitor and the inductor load; a plurality of bridge, each bridge is coupled to a plurality of inductors from corresponding inductors; and a plurality of current sensors, each current sensor is coupled to the bridge, the current flowing through the bridge to sense transistor.

【技术实现步骤摘要】
调压器的电流平衡、电流传感器和相位平衡的装置和方法本申请是申请日为2014年3月14日、专利技术名称为“调压器的电流平衡、电流传感器和相位平衡的装置和方法”的专利申请201410267109.1的分案申请。优先权主张本申请主张2013年3月15日提交的专利技术名称为“集成调压器”的美国临时申请61799833以及2013年5月31日提交的专利技术名称为“用于集成调压器的片上补偿器”的美国临时申请61829992的优先权权益,其全部内容以引用的方式并入本文。
技术介绍
DC-DC变换器典型地通过全波整流并滤波一个或多个时变信号来产生DC(直流)电压。由于全波整流过程中进行的开关,大量的电流通过大晶体管而以较快速度被频繁地反复“开关”。测量流经这些晶体管的电流通常有助于,例如,确定DC-DC变换器是否被装载,监测由开关引起的任何纹波电流,等等。附图说明本公开内容的实施例将从本公开内容下文中给出的具体实施方式和本公开内容的各种不同的实施例的附图中得到更加全面的理解,然而,其不应理解为将本公开内容限定为特定的实施例,而仅是用于解释和理解。图1是根据本公开内容的一个实施例的具有相位和电流平衡的调压器。图2是根据本公开内容的一个实施例的相位平衡电路。图3示出了根据本公开内容的一个实施例的电流感测的位置。图4是根据本公开内容的一个实施例的具有电桥和n型和p型电流传感器的电路。图5是根据本公开内容的一个实施例的n型和p型电流传感器的晶体管级结构。图6示出了根据一个实施例的差分浮动电流源。图7是根据本公开内容的一个实施例的用于差分浮动电流源的偏置电路。图8A-B是根据本公开内容的一个实施例的用于从电流传感器接收差分电流的低阻抗接收器。图9是根据本公开内容的一个实施例的具有接收器电路p型电流传感器的电路。图10是根据本公开内容的一个实施例的具有接收器电路和n型电流传感器的电路。图11是根据本公开内容的另一个实施例的具有n型和p型电流传感器的调压器的一部分电路。图12是根据本公开内容的另一个实施例的n型和p型电流传感器的晶体管级结构。图13是根据本公开内容的一个实施例的电流传感器接收器电路。图14是根据本公开内容的一个实施例的具有遥测技术(telemetry)和过电流保护驱动器的调压器电流传感器的高级别结构。图15是根据本公开内容的一个实施例的用于相位电流平均的电路。图16是根据本公开内容的一个实施例的具有偏移(offset)控制的相位平衡电路。图17是根据本公开内容的一个实施例的用于消除比较器和电流传感器失配的偏移的高级别结构。图18是根据本公开内容的一个实施例的用于消除比较器和电流传感器失配的偏移的方法流程图。图19是根据本公开内容的一个实施例的数字至模拟(DAC)电流变换器。图20是常规的3型补偿器。图21是根据本公开内容的一个实施例的差分3型补偿器。图22是根据本公开内容的一个实施例的差分3型补偿器的频率响应。图23是根据本公开内容的一个实施例的具有DFT(可测性设计)特征和结构图表的差分3型补偿器。图24是根据本公开内容的一个实施例的引导电桥(pilotbridge)。图25是根据本公开内容的一个实施例的具有差分3型补偿器的调压装置的一部分。图26是根据本公开内容的一个实施例的具有采用参考图1至25描述的一个或多个电路的智能设备或计算机系统或SoC(片上系统)。具体实施方式实施例描述了电流平衡、电流感测和相位平衡、消除偏移的装置和方法,具有使用二进制编码输入(无需二进制至温度计译码器)的单调输出的数字至模拟电流变换器,用于调压器(VR)的补偿器,等等。实施例具有许多技术效果,包括提高VR的可靠性,提高VR的效率,降低功率损耗等等。在以下的描述中,讨论许多细节,用来提供对本公开内容的实施例的更加全面的解释。然而,对所属领域技术人员来说,在不需要这些特定的细节的情况下,实现本公开内容的实施例将是显而易见的。在其它的实例中,以方块图形式示出众所周知的结构和设备,而非以细节的形式,为的是避免使本公开内容的实施例变得难以理解。应当注意,在实施例的相应附图中,用线条代表信号。一些线条可以粗一些,用来指示出更多组分信号路径;和/或在一个或多个端部具有箭头,用来指示主要信息的流向。所述指示并非意在限定。而是,与一个或多个典型的实施例一起使用的线条用来便于更加容易地理解电路或逻辑单元。任意代表的信号,如设计需求或偏好所要求的,可以实际上包括沿任一方向传输并采用任意合适的信号模式类型实现的一个或多个信号。贯穿说明书,以及在权利要求中,术语“连接”意味着在相连接的物体间直接电连接,无需任何其它中间设备。术语“耦接”意味着在相连接的物体间直接电连接,或通过一个或多个无源的或有源的中间设备间接连接。术语“电路”意味着被布置用来彼此协作以提供所需功能的一个或多个无源的和/或有源的部件。术语“信号”意味着至少一种电流信号、电压信号或数据/时钟信号。“一”和“该”的意思包括复数涵义。“在……内”的意思包括“在……内”和“在……上”。术语“缩放”通常是指将设计(原理图和布局)从一种工艺技术转换为另一种工艺技术。术语“缩放”通常还指在相同的技术节点内缩小布局和设备的尺寸。术语“缩放”还可以指相对于另一参数(例如电源电平)来调节(例如,减慢)信号频率。术语“基本上”、“接近”、“近似”、“附近”和“大约”,通常是指在目标值的+/-20%的范围内。除非另外规定,否则使用序数形容词“第一”、“第二”和“第三”等来描述共同的对象仅仅表示涉及相同对象的不同实例,而不是要暗示所描述的对象必须是在时间上或空间上采用给定的顺序、排序或任何其它的形式。出于实施例的目的,晶体管是金属氧化物半导体(MOS)晶体管,其包括漏极端子、源极端子、栅极端子和体端子。所述晶体管还包括三栅极晶体管和鳍式场效应晶体管,全包围栅圆柱形晶体管或其它实现晶体管功能的器件,例如碳纳米管或自旋电子器件。源极端子和漏极端子可以是相同的端子,并且在本文中可互换使用。本领域技术人员将意识到,可以在不脱离本专利技术范围的情况下使用其它晶体管,例如双极结型晶体管—BJTPNP/NPN、BiCMOS、CMOS、eFET等。术语“MN”表示N型晶体管(例如,NMOS、NPNBJT等),并且术语“MP”表示P型晶体管(例如,PMOS、PNPBJT等)。图1是根据本公开内容的一个实施例的具有相位和电流平衡的VR100。典型的VR会产生相位间不同的相电流。例如,一个相可以传输1A电流,并且另一相可以传输4A电流。该相电流失配使VR丧失了效率,并且还有助于相关输出电压中的电压误差。以下实施例至少解决以上问题。在一个实施例中,VR100包括:多个电桥1011-N(其中N大于一),脉宽调制器(PWM)102,和补偿器103。在该实例中,N=16。然而,实施例并不限于N=16。可以使用任意数字‘N’。在一个实施例中,多个电桥1011-N耦接至多个电感器L1-N,多个电感器L1-N又耦接至负载电容器(或去耦电容器)Cdecap,以及负载104。电容器的电压Vout是经调节的输出电压。在一个实施例中,补偿器103接收参考电压Vref和输出电压Vout(与Vsense相同),用来为PWM102产生修正的参考电压Vfb(反馈电压)。本文档来自技高网...
调压器的电流平衡、电流传感器和相位平衡的装置和方法

【技术保护点】
一种用于电压调节的装置,所述装置包括:输入供电节点;高侧开关,其耦接至所述输入供电节点;低侧开关,其与所述高侧开关串联耦接,使得具有用于耦接所述低侧开关和所述高侧开关的公共节点,其中所述公共节点耦接至电感器;以及电流传感器,其与所述高侧开关耦接并且还耦接至所述公共节点,其中所述电流传感器感测通过所述高侧开关的电流,其中所述电流传感器根据与所述公共节点相关联的电压状况来关断。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 61/799,833;2013.05.31 US 61/829,992;1.一种用于电压调节的装置,所述装置包括:输入供电节点;高侧开关,其耦接至所述输入供电节点;低侧开关,其与所述高侧开关串联耦接,使得具有用于耦接所述低侧开关和所述高侧开关的公共节点,其中所述公共节点耦接至电感器;以及电流传感器,其与所述高侧开关耦接并且还耦接至所述公共节点,其中所述电流传感器感测通过所述高侧开关的电流,其中所述电流传感器根据与所述公共节点相关联的电压状况来关断。2.如权利要求1所述的装置,其中所述电流传感器与所述高侧开关并联耦接。3.如权利要求1所述的装置,其中所述电流传感器包括电流镜。4.如权利要求1所述的装置,其中所述电流传感器关断以避免不正确的电流测量。5.如权利要求1所述的装置,其中当所述高侧开关导通时,所述电流传感器被接通。6.如权利要求1所述的装置,其中所述高侧开关包括p型晶体管,并且其中所述低侧开关包括n型晶体管。7.如权利要求1所述的装置,其中所述电感器耦接至电容器。8.如权利要求1所述的装置,其中所述电感器耦接至负载。9.如权利要求1所述的装置,包括第二电流传感器,其与所述低侧开关耦接并且还耦接至所述公共节点,其中所述第二电流传感器可操作地感测通过所述高侧开关的电流。10.如权利要求9所述的装置,其中所述第二电流传感器与所述低侧开关并联耦接。11.如权利要求1所述的装置,包括:第一驱动器,其耦接至所述高侧开关,其中所述第一驱动器接通和/或关断所述高侧开关的至少一个晶体管;以及第二驱动器,其耦接至所述低侧开关,其中所述第二驱动器接通和/或关断所述低侧开关的至少一个晶体管。12.如权利要求11所述的装置,包括脉宽调制器(PWM),其产生用于驱动所述第一驱动器和所述第二驱动器之一的信号。13.一种用于电压调节的装置,所述装置包括:输入供电节点;高侧开关,其耦接至所述输入供电节点;低侧开关,其与所述高侧开关串联耦接,使得具有用于耦接所述低侧开关和所述高侧开关的公共节点,其中所述公共节点耦接至电感器;电流传感器,其与所述高侧开关耦接并且还耦接至所述公共节点,其中所述电流传感器感测通过所述高侧开关的电流;以及电压指示电路,其耦接至所述公共节点,以根据与所述公共节点相关联的电压状况来关断所述电流传感器。14.如权利要求13所述的装置,其中所述电流传感器与所述高侧开关并联耦接。15.如权利要求13所述的装置,其中所述电流传感器包括电流镜。16.一种用于电压调节的装置,所述装置包括:第一DC-DC变换器,其耦接至负载,其中所述第一DC-DC变换器包括:输入供电节点;高侧开关,其耦接至所述输入供电节点;低侧开关,其与所述高侧开关串联耦接,使得具有用于耦接所述低侧开关和所述高侧开关的公共节点,其中所述公共节点耦接至电感器;以及电流传感器,其与所述高侧开关耦接并且还耦接至所述公共节点,其中所述电流传感器感测通过所述高侧开关的电流,其中所述电流传感器根据与所述公共节点相关联的电压状况来关断;第二DC-DC变换器,其耦接至所述负载,其中所述第二DC-DC变换器包括:输入供电节点;高侧开关,其耦接至所述输入供电节点;低侧开关,其与所述高侧开关串联耦接,使得具有用于耦接所述低侧开关和所述高侧开关的公共节点,其中所述公共节点耦接至电感器;以及电流传感器,其与所述高侧开关耦接并且还耦接至所述公共节点,其中所述电流传感器感测通过所述高侧开关的电流,其中所述第二DC-DC变换器的所述电流传感器根据与所述公共节点相关联的电压状况来关断。17.如权利要求16所述的装置,其中所述第一DC-DC变换器的所述电流传感器和所述第二DC-DC变换器的所述电流传感器与它们各自的高侧开关并联耦接。18.如权利要求16所述的装置,其中所述第一DC-DC变换器和所述第二DC-DC变换器耦接至同一电感器。19.如权利要求16所述的装置,其中...

【专利技术属性】
技术研发人员:G·施罗姆J·K·霍奇森A·利亚霍夫C·K·唐N·拉古拉曼N·纳塔拉詹F·帕耶S·萨曼R·S·文纳姆E·A·伯顿M·W·罗杰斯J·P·道格拉斯D·W·凯斯林G·L·贾诺普洛斯
申请(专利权)人:英特尔公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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