被配置为控制输入电压的电压调节器系统技术方案

电压调节器系统部分地包括调节器，其包括输入端和输出端，其中调节器被配置为在输入端处从适配器接收输入电压并在输出端处提供输出电压，其中调节器包括在对应于第一转换因子的第一转换模式下进行操作的至少一个开关电容调节器。电压调节器系统还包括控制器，其被配置为控制调节器的操作，其中控制器被配置为确定调节器的转换比何时大于第一转换因子，并且作为响应，向适配器发送请求来减少输入电压。

Voltage regulator system configured to control input voltage

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】被配置为控制输入电压的电压调节器系统相关申请的交叉引用本申请要求2016年9月26日提交的美国临时专利申请号62/399,588的权益，其通过在本文中引用其整体而并入于此。
技术介绍
迫切需要减小电子系统的尺寸。尺寸减小在其中空间是奇缺的移动电子器件中是特别期望的，但在大数据中心中放置的服务器中也是期望的，这是因为将尽可能多的服务器挤进尺寸固定的不动产是很重要的。电子系统中的一些最大组件是电压调节器(也称为功率调节器)。电压调节器通常包括大量庞大的片外组件以向集成芯片(包括处理器、存储器设备(例如，动态随机存取存储器(DRAM))、射频(RF)芯片、WiFi组合芯片、以及功率放大器)递送电压。因此，希望减小电子系统中的电压调节器的尺寸。电压调节器包括半导体芯片，诸如DC-DC调节器芯片，其每个都从电源(例如，电池)向输出负载递送功率。输出负载可以包括电子设备中的各种集成芯片(例如，应用处理器、DRAM、NAND闪存等)。为了高效地递送功率，电压调节器可以使用“降压(buck)”拓扑。这种调节器可以称为降压调节器(也称为降压转换器)。降压调节器使用电感器将电荷从电源传输到输出负载。降压调节器可以使用功率开关来快速地将电感器连接到多个电压/从多个电压断开(每次在不同的时间点)，从而提供作为多个电压的加权平均值的输出电压。降压调节器可以通过控制电感器连接到多个电压中的每一个的时间量来调节输出电压。不幸的是，降压调节器不适用于高度集成的电子系统。降压调节器的转换效率取决于其电感器的尺寸，特别是当功率转换比高时以及当其输出负载所消耗的电流量高时。由于电感器可以占用大面积且体积庞大地集成在裸片(die)上或封装上，因此现有的降压调节器通常使用大量的片外电感器组件。该策略通常需要印刷电路板(现有降压调节器及其对应的片外电感器组件位于其上)上的大面积，这继而增加了印刷电路板所在的电子设备的尺寸。随着移动的片上系统(SoC)变得更复杂并且需要由其电压调节器递送越来越多数量的电压域，这一挑战更加严峻。此外，降压调节器不太适合于对电池的高速充电。高速充电通常需要使用高输入电压。使用高输入电压继而需要降压调节器提供高电压转换比(VIN/VOUT)，以将高输入电压(VIN)转换为适合电池的输出电压(VOUT)。不幸的是，在高电压转换比下，当与其它类型的电压调节器相比时，降压调节器的效率相对较低，至少部分是因为降压调节器通过散热浪费了大量功率。降压调节器散发的热量可能会升高电子系统内设备的操作温度，这可能导致故障。因此，降压调节器不太适合对电池的高速充电。代替降压调节器，高速充电系统可以使用开关电容器调节器来为电池充电。已知开关电容器调节器即使在高电压转换比下也是高效的，只要电压转换比是整数即可。不幸的是，现有的充电系统不包括用于将开关电容器调节器的转换比保持在整数的机构，并因此，在操作条件下不能保持开关电容器调节器的高效率。因此，强烈需要提供一种能够在高输入比输出转换比下保持高效率的充电系统。
技术实现思路
所公开主题的一些实施例包括电压调节器系统。电压调节器系统部分地包括调节器，调节器包括输入端和输出端，其中调节器被配置为在输入端处从适配器接收输入电压并在输出端处提供输出电压，其中调节器包括至少一个开关电容器调节器，其被配置为以对应于第一转换因子的至少第一转换模式进行操作。电压调节器系统还包括控制器，其被配置为控制调节器的操作，其中控制器被配置为确定调节器的转换比何时大于第一转换因子，并且作为响应，向适配器发送请求来减少输入电压。在一些实施例中，至少一个开关电容器调节器包括可重新配置的开关电容器调节器，其能够以多个转换模式的一个转换模式进行操作，其中转换模式中的每个与唯一的转换因子相关联。在一些实施例中，转换模式中的每个与唯一的整数转换因子相关联。在一些实施例中，至少一个开关电容器调节器是能够以多个转换模式进行操作的混合调节器的一部分，其中转换模式中的每个与唯一的转换因子相关联。在一些实施例中，混合调节器还包括开关电感器调节器。在一些实施例中，转换模式中的一个转换模式与非整数转换因子相关联。在一些实施例中，调节器的输出端被耦合到电池以向电池提供输出电压。在一些实施例中，控制器被配置为接收用于增加对电池的充电速度的指令。在一些实施例中，用于增加对电池的充电速度的指令包括用于增加调节器的输出电流的指令。在一些实施例中，响应于接收到用于增加充电速度的指令，控制器还被配置为将调节器重新配置为以与第二转换因子相关联的第二转换模式进行操作，其中第二转换因子大于第一个转换因子。在一些实施例中，控制器还被配置为请求适配器增加在调节器的输入端处接收到的输入电压。在一些实施例中，控制器被配置为请求适配器增加在调节器的输入端处接收到的输入电压，直到转换比大于转换模式的第二转换因子为止。在一些实施例中，电压调节器系统是移动设备的一部分。在一些实施例中，电压调节器系统被实施为单个集成芯片。在一些实施例中，控制器被配置为通过有线接口向适配器发送请求。在一些实施例中，有线接口包括通用串行总线(USB)C型接口。在一些实施例中，控制器被配置为通过调制在输入端处接收到的输入电压而向适配器发送请求。附图说明当结合以下附图考虑时，参考对所公开主题的以下详细描述，可以更全面地理解所公开主题的各种目的、特征和优点，在附图中相同的附图标记表示相同的元件。图1描绘了现有技术中已知的用于移动设备的典型充电系统的框图的示例。图2说明了根据一些实施例的示出了可以用于操作电压调节器系统的过程的示例的流程图的示例。图3A-3B说明了根据一些实施例的示出了电压调节器系统的操作的曲线图的示例。图4A-4B说明了根据一些实施例的示出了具有非理想因素(non-ideality)的电压调节器系统的操作的曲线图的示例。图5说明了根据一些实施例的示出了具有非理想因素的开关电容器(SC)调节器的效率曲线的曲线图的示例。图6说明了根据一些实施例的示出了可重新配置的SC调节器在两个转换模式下的效率曲线的曲线图的示例。图7说明了根据一些实施例的示出了混合调节器在三个转换模式下的效率曲线的曲线图的示例。图8示出了根据一些实施例的说明了可以用于对具有可重新配置的SC调节器或混合调节器的电压调节器系统进行操作的过程的示例的流程图的示例。图9示出了根据一些实施例的说明了可以用于操作电压调节器系统中的控制器的过程的示例的详细流程图的示例。图10示出了根据一些实施例的移动设备的充电系统的框图的示例。具体实施方式在以下描述中，阐述了关于可以根据所公开的主题来实施的装置、系统和方法以及这种装置、系统和方法可以操作所处的环境的示例的许多具体细节，以便提供对所公开的主题的彻底理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可以在没有这种具体细节的情况下实践所公开的主题，并且没有详细描述本领域公知的某些特征以避免使所公开的主题复杂化。另外，将理解的是，下面提供的示例是出于说明目的，并且预期的是，存在所公开主题的范围内的与所提供的示例不同的其它装置、系统和方法。快速电池充电是移动设备的重要特征。图1描绘了移动设备的典型充电系统的示例。充电系统包括移动设备102，其尤其包括调节器104和电池106。调节器104被配置为向电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压调节器系统，包括：调节器，该调节器具有输入端和输出端，其中，所述调节器被配置为在所述输入端处从适配器接收输入电压并且在所述输出端处提供输出电压，其中，所述调节器包括至少一个开关电容器调节器，其被配置为在对应于第一转换因子的至少第一转换模式下进行操作；和控制器，该控制器被配置为控制所述调节器的操作，其中，所述控制器被配置为确定所述调节器的转换比何时大于所述第一转换因子，并且作为响应，向所述适配器发送请求来减少所述输入电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.26 US 62/399,5881.一种电压调节器系统，包括：调节器，该调节器具有输入端和输出端，其中，所述调节器被配置为在所述输入端处从适配器接收输入电压并且在所述输出端处提供输出电压，其中，所述调节器包括至少一个开关电容器调节器，其被配置为在对应于第一转换因子的至少第一转换模式下进行操作；和控制器，该控制器被配置为控制所述调节器的操作，其中，所述控制器被配置为确定所述调节器的转换比何时大于所述第一转换因子，并且作为响应，向所述适配器发送请求来减少所述输入电压。2.根据权利要求1所述的电压调节器系统，其中，所述至少一个开关电容器调节器包括可重新配置的开关电容器调节器，其能够在多个转换模式下进行操作，其中，所述多个转换模式中的每个转换模式与唯一的转换因子相关联。3.根据权利要求2所述的电压调节器系统，其中，所述多个转换模式中的每个转换模式与唯一的整数转换因子相关联。4.根据权利要求2所述的电压调节器系统，其中，所述多个转换模式中的一个转换模式与非整数转换因子相关联。5.根据权利要求1所述的电压调节器系统，其中，所述至少一个开关电容器调节器是能够在多个转换模式下进行操作的混合调节器的一部分，其中，所述多个转换模式中的每个转换模式与唯一的转换因子相关联。6.根据权利要求5所述的电压调节器系统，其中，所述混合调节器还包括开关电感器调节器。7.根据权利要求1所述的电压调节器系统，其中，所述调节器的输出端被耦合到电池以...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·梅尔盖，阿尔贝托·亚历桑德罗·安吉洛·普盖利，托马斯·李，李志鹏，汉斯·梅瓦特，约翰·克劳斯利，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