本公开示出了一种混合式调节器拓扑结构，其能够更容易地被集成并且能够甚至利用小电感器维持在宽输出和输入电压范围上的高效率。所述混合式调节器拓扑结构能够包括两种类型的调节器：快速开关电感型调节器和将输入电压划分成输入电压的M/N分数的降压调节器。所述混合式调节器拓扑结构的所公开的实施例能够通过限制在快速开关电感型调节器中的开关上摇摆的电压来减少快速开关电感型调节器的电容性损耗。所述混合式调节器拓扑结构的所公开的实施例能够通过以高切换频率操作快速开关电感型调节器并且利用流过电感器的少量电流来减少快速开关电感型调节器的电阻器电阻性损耗。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请的交叉引用 本申请基于35U.S.C.§119(e)要求于2013年4月11日提交的题为"SYSTEMS AND MET册DS FOR providing A HYBRID VOLTAGE REGULATO护的美国临时申请No.61/810,998的 较早申请日的权益，通过引用方式将其全部内容并入本文。 陶]关于联邦政府资助的研究或开发的声明 本专利技术利用基于由国家科学基金会(NSF)批准的1248828的政府支持进行。政府具 有本专利技术的某些权利。
本公开设及。
技术介绍
存在减小电子系统的尺寸的强烈需求。尺寸减小在空间宝贵的移动电子设备中尤 其是期望的，但是在被放置在大数据中屯、中的服务器中也是期望的，因为在固定房产中塞 进尽可能多的服务器是重要的。 电子系统中的最大部件之一包括电压调节器(有时还被称为功率调节器）。电压 (或功率)调节器被设计用于将源电压信号的源电压转换为目标电压，使得目标电压能够服 务电压/功率调节器的输出负载。功率调节器常常包括大量笨重的片外部件W将电压递送 到集成忍片，包括处理器、存储装置（例如，动态读取存取存储器(DRAM)、射频(RF)忍片、 WiFi复合忍片和功率放大器。因此，期望减小电子系统中的电压调节器的尺寸。[000引功率调节器包括诸如DC-DC调节器忍片的半导体忍片，其将来自电源（例如电池） 的功率递送到输出负载。输出负载能够包括电子设备中的各种集成忍片（例如，应用处理 器、DRAM、NAND闪速存储器）。为了高效递送功率，电压调节器能够使用"buck"拓扑结构。运 样的调节器被称为buck调节器。Buck调节器使用电感器将电荷从电源转移到输出负载。 buck调节器能够使用功率开关来将电感器连接到多个电压中一个/与多个电压中的一个断 开连接，由此提供为多个电压的加权平均的输出电压。Buck调节器能够通过控制电感器禪 合到多个电压中的一个的时间量来调节输出电压。 遗憾的是，buck调节器不适合于高度集成的电子系统。buck调节器的转换效率取 决于电感器的尺寸，尤其是当功率转换比率很高时并且当由输出负载消耗的电流量很高 时。因为电感器能够占据很大面积并且对于集成在管忍上或封装上而言是笨重的，所W现 有的buck调节器常常使用大量片外电感器部件。该策略常常需要印刷电路板上的很大面 积，运转而增大了电子设备的尺寸。随着移动片上系统(SoC)变得越来越复杂并且需要越来 越多数量的电压域要由电压调节器递送，该挑战被加重。
技术实现思路
所公开的主题的一些实施例包括一种电压调节器。所述电压调节器被配置为接收 第一电压信号并且至少部分基于所述第一电压信号来提供最终电压信号。所述电压调节器 包括:快速开关电感型调节器，其具有被配置为接收第一电压信号的第一输入端、被配置为 接收第二电压信号的第二输入端W及被配置为至少部分基于所述第一电压信号和所述第 二电压信号来提供中间电压信号的输出端；降压调节器，其包括禪合到所述快速开关电感 型调节器的所述输出端的输入端、输出端W及多个电容器，其中，所述降压调节器被配置为 在所述降压调节器的所述输入端处接收来自所述快速开关电感型调节器的所述输出端的 所述中间电压信号并且使用所述多个电容器的预定配置来向所述降压调节器的所述输出 端提供所述最终电压信号；W及电平移位调节器，其包括输入端、输出端、快速电容器W及 多个开关，其中，所述电平移位调节器被配置为在所述电平移位调节器的所述输入端处接 收所述降压调节器的所述最终电压信号并且在所述电平移位调节器的所述输出端处提供 所述第二电压信号，所述第二电压信号是基于所述降压调节器的所述最终电压信号的。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述电平移位调节器能够被配置为改 变所述多个开关的配置W设置所述快速电容器与所述快速开关电感型调节器的所述第一 输入端和所述第二输入端并联。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述电平移位调节器能够被配置为改 变所述多个开关的配置W设置所述快速电容器与所述降压调节器的所述输出端和接地点 并联。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述快速开关电感型调节器能够包括 具有在100皮亨利和1微亨利的范围内的电感的电感器。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述降压调节器中的所述多个电感器 中的至少一个能够使用动态随机存取存储器(DRAM)制造工艺来制造。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述快速开关电感型调节器能够包括 被配置为W时间交错的方式并行操作的多个调节器。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述快速开关电感型调节器能够被配 置为W第一切换频率操作，并且所述降压调节器能够被配置为W第二切换频率操作。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述电压调节器还能够包括被配置为 调节所述降压调节器的所述最终电压信号的第一控制回路和被配置为调节所述快速开关 电感型调节器的所述中间电压信号的第二控制回路。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述第一控制回路能够被配置为操作 所述降压调节器W在输出节点处提供所述中间电压信号的分数，使得所述降压调节器W提 供高转换效率的配置操作。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述第一控制回路能够被配置为操作 所述降压调节器W使所述降压调节器的所述最终电压信号处在目标输出电压的预定误差 范围内。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述快速开关电感型调节器和所述降 压调节器，不包括所述快速开关电感型调节器，能够被设置在单个管忍中。 在本文公开的电压调节器的一些实施例中，所述电感器能够被设置作为封装上或 板上的分立部件。 所公开的主题的一些实施例包括一种电子系统。所述电子系统能够包括本文公开 的电压调节器的一些实施例。所述电子系统还能够包括目标负载系统，所述目标负载系统 禪合到所述电压调节器，其中，所述电压调节器中的所述降压调节器的所述输出端禪合到 所述目标负载系统。 在本文公开的电子系统的一些实施例中，所述目标负载系统能够包括电池，并且 所述电压调节器被配置为接收来自通用串行总线的电力线的所述第一电压信号并将所述 最终电压信号提供到所述电池。 在本文公开的电子系统的一些实施例中，所述目标负载系统能够包括片上系统 (SoC)，并且所述SoC和所述电压调节器能够被封装在单个SoC封装中。 在本文公开的电子系统的一些实施例中，所述目标负载系统能够包括片上系统 (SoC),并且所述SoC和所述电压调节器能够被设置在印刷电路板(PCB)中。 所公开的主题的一些实施例包括一种电子系统。所述电子系统能够包括本文公开 的电压调节器的实施例，其中，所述电压调节器被配置为W反向方向操作，在所述反向方向 中，所述电压调节器中的所述降压调节器的所述输出端禪合到输入电压源，并且所述快速 开关电感型调节器的所述第一输入端禪合到所述电压调节器的目标负载。 在本文公开的电子系统的一些实施例中，W反向方向操作所述电压调节器的所述 电子系统能够被配置为将所述电压调节器操作为升压调节器。 在本文公开的电子系统的一些实施例中，所述降压调节器的所述输出端能够禪合 到电池，并且所述快速开关电感型调节器的所述第一输入端能够禪本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电压调节器，其被配置为接收第一电压信号并且至少部分基于所述第一电压信号来提供最终电压信号，所述电压调节器包括：快速开关电感型调节器，其具有被配置为接收第一电压信号的第一输入端、被配置为接收第二电压信号的第二输入端以及被配置为至少部分基于所述第一电压信号和所述第二电压信号来提供中间电压信号的输出端；降压调节器，其包括耦合到所述快速开关电感型调节器的所述输出端的输入端、输出端以及多个电容器，其中，所述降压调节器被配置为在所述降压调节器的所述输入端处接收来自所述快速开关电感型调节器的所述输出端的所述中间电压信号并且使用所述多个电容器的预定配置来向所述降压调节器的所述输出端提供所述最终电压信号；以及电平移位调节器，其包括输入端、输出端、快速电容器以及多个开关，其中，所述电平移位调节器被配置为在所述电平移位调节器的所述输入端处接收所述降压调节器的所述最终电压信号并且在所述电平移位调节器的所述输出端处提供所述第二电压信号，所述第二电压信号是基于所述降压调节器的所述最终电压信号的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：汉福·勒，约翰·克罗斯利，金元英，
申请(专利权)人：莱恩半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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