稳压技术制造技术

本文所描述的各实施方式针对具有多个级的设备。所述设备可以包括：第一级，所述第一级将电源域中的模拟电压信号转换为数字编码信号。所述设备可以包括：第二级，所述第二级生成所述数字编码信号的导数，基于所述数字编码信号的导数检测所述模拟电压信号的事件，以及基于所述事件导出控制信号。所述设备可以包括：第三级，所述第三级基于所述控制信号将电流注入到与所述模拟电压信号相关联的所述电源域中或从所述电源域吸收电流。中或从所述电源域吸收电流。中或从所述电源域吸收电流。

【技术实现步骤摘要】
稳压技术


[0001]本公开涉及一种稳压技术。

技术介绍

[0002]本部分旨在提供与理解本文所描述的各种技术有关的信息。正如本部分的标题所暗示的，这是对相关技术的讨论，而绝不暗示它是现有技术。通常，相关技术可以被认为是现有技术或者可以不被认为是现有技术。因此，应该理解的是：本部分中的任何陈述应按照这种方式解读，而不是对现有技术的任何承认。
[0003]在传统设计中，更高的集成度的出现以增加的峰值电流、更快的时钟和更低的电源电压为代价。峰值电流的增加和更快的时钟引起AC电源噪声，从而对CPU性能和鲁棒性造成威胁。因此，存在对于减少由于更高的峰值电流和更快的时钟而导致的AC电源噪声的需求。

技术实现思路

[0004]本公开要求保护一种设备，包括：第一级，所述第一级将电源域中的模拟电压信号转换为数字编码信号；第二级，所述第二级生成所述数字编码信号的导数，基于所述数字编码信号的导数检测所述模拟电压信号的事件，以及基于所述事件导出控制信号；以及第三级，所述第三级基于所述控制信号将电流注入到与所述模拟电压信号相关联的所述电源域中或从所述电源域吸收电流。
附图说明
[0005]本文参考附图描述各种技术的实施方式。然而，应当理解，附图仅示出了本文所描述的各种实施方式，并不意味着限制本文所描述的各种技术的实施例。
[0006]图1示出根据本文所描述的各种实施方式的稳压电路的示意图。
[0007]图2A-图2B示出根据本文所描述的各实施方式的转换器电路的不同示意图。
[0008]图3示出根据本文所描述的各实施方式的用于稳定电源域中的电压的方法的处理流程示意图。
具体实施方式
[0009]本文所描述的各实施方式是指用于提供在各种低功率电源领域应用中的稳压方案和技术的集成电路(IC)。例如，本文所描述的各种方案和技术提供一种系统，所述系统被配置为，基于以下来稳定电力域中的电源电压(Vdd_core)：电压监测器，所述电压监测器感测电源电压(Vdd_core)；控制器，所述控制器从电压所述电压监测器或传感器接收数字信息，并且基于电源电压(Vdd_core)域随时间的变化来控制被注入到待被稳定的电力域中的电流量。在一些实例中，本文所描述的各种方案和技术被配置为，使用由电压监测器或传感器测量的电压的导数或平均值来确定用于将电流注入到电源电压(Vdd_core)域中或从电
源电压(Vdd_core)域吸收电流的校正电流量。而且，在一些实例中，本文所描述的各种方案和技术可以使用内部电流源来提供校正电流，所述校正电流由内部电路提供，所述内部电路与在其他外部电源的操作期间的电流瞬变部分或完全隔离。
[0010]在一些实施方式中，本文所描述的各种方案和技术减少了由于更高的峰值电流和更快的时钟而引起的di/dt所导致的AC电源噪声。可以将用于芯片上系统(SOC)的一些配电网络(PDN)一阶建模为分布式LC(电感器电容器)网络，并且在这些网络中，可能存在一旦被di/dt事件激励就可能导致大的正弦振荡的谐振频率。这些电力域病原体(pathogen)可能会降低定时余量并且导致CPU故障。因此，本文所描述的各种方案和技术通过以下来减少在Vdd_core域上生成的AC信号噪声：通过在di/dt事件期间为CPU提供替代的电流源来防止或至少抑制LC电流变化，。
[0011]在本文中将参考图1-图3详细地描述稳压方案和技术的各实施方式。
[0012]图1示出根据本文所描述的各实施方式的稳压电路100的示意图。在一些实例中，稳压电路100可以被实现为具有各种电路组件的系统或设备中的集成电路(IC)，所述各种电路组件被布置和耦合在一起以作为提供物理电路设计和相关结构的部件的集合或组合。而且，在一些实例中，设计、提供和构建稳压电路100的方法可以涉及使用本文所描述的各种电路组件，从而实现稳压方案和与其相关联的技术。在各实例中，稳压电路100可以被实现为具有用于各种电子、移动和物联网(IoT)应用(包括低功率传感器节点)的各种类型的嵌入式系统的集成电路(IC)。
[0013]如图1所示，稳压电路100可以包括多个电源域，包括例如高电压域(Vhv)和核心电压域(Vdd_core)。高电压域(Vhv)可以大于辅助电压(Vaux)，使得Vhv＞Vaux，并且辅助电压(Vaux)可以大于核心电压域(Vdd_core)，使得Vaux＞Vdd_core。核心电压域(Vdd_core)可能波动，从而相对于核心电压域(Vdd_core)的标称电压电平出现各种类型的事件，例如峰值事件、过零事件和谷值事件。
[0014]在一些实施方式中，如图所示，辅助电压生成器(Vaux_Gen)108可以耦合在高电压域(Vhv)和辅助电压(Vaux)之间。可以在核心电源电压线120上提供核心电压域(Vdd_core)，可以在Vhv电源线122上提供高电压域(Vhv)，并且可以在Vaux电源线124上提供辅助电压(Vaux)。Vaux可以在内部生成。在一些实例中，稳压电路100可以耦合在辅助电压(Vaux)和核心电压域(Vdd_core)之间。
[0015]稳压电路100可以包括第一级102A，其接收电压信号(例如，对电压感测信号进行感测)并且将电源域(例如，Vdd_core)中的已感测的电压信号(例如，电压感测)转换为数字信号，该数字信号可以指数字编码信号(ds)。而且，第一级102A可以包括监测器110，其可以被称为电压监测器，并且电压信号(例如，电压感测)可以指模拟电压信号。第一级102A可以包括模数转换器(ADC)，其感测电源域(例如，Vdd_core)中的模拟电压信号(例如，电压感测)，将该模拟电压信号(例如，电压感测)转换为数字编码信号(ds)，以及将该数字编码信号(ds)提供给第二级102B。因此，在一些实例中，已感测的电压信号(例如，电压感测)是指在电源电压线120上提供的电源域中的模拟电压信号(例如，Vdd_core)，而数字信号(ds)是指在电源域(例如，Vdd_core)中的模拟电压信号的数字表示，其中，该数字表示是指数字编码信号。
[0016]稳压电路100可以包括第二级102B，其生成数字编码信号(ds)的导数(drv)或平均
值(avg)，并且基于数字编码信号(ds)的导数(drv)或平均值(avg)来检测模拟电压信号(例如，电压感测)的事件，并且基于该事件导出控制信号(cs)。第二级102B可以包括促进器112和控制器114，其中，促进器112可以包括导数生成器和/或平均值生成器，并且控制器114可以包括数字控制器。在一些实例中，导数生成器可以从ADC接收数字编码信号(ds)，并且生成数字编码信号(ds)的导数(drv)。平均值生成器可以从ADC接收数字编码信号(ds)，并且生成数字编码信号(ds)的平均值(avg)。而且，数字控制器可以从导数生成器接收数字编码信号(ds)的导数(drv)，基于导数(drv)检测模拟电压信号(例如，电压感测)的事件，并且基于该事件导出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，包括：第一级，所述第一级将电源域中的模拟电压信号转换为数字编码信号；第二级，所述第二级生成所述数字编码信号的导数，基于所述数字编码信号的导数检测所述模拟电压信号的事件，以及基于所述事件导出控制信号；以及第三级，所述第三级基于所述控制信号将电流注入到与所述模拟电压信号相关联的所述电源域中或从所述电源域吸收电流。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一级包括：模数转换器ADC，所述模数转换器感测所述电源域中的模拟电压信号，将所述模拟电压信号转换为所述数字编码信号，以及将所述数字编码信号提供给所述第二级。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第二级包括：导数生成器，所述导数生成器从所述ADC接收所述数字编码信号并且生成所述数字编码信号的导数。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第二级包括：数字控制器，所述数字控制器从所述导数生成器接收所述数字编码信号的导数，基于所述导数检测所述模拟电压信号的事件，以及基于所述事件导出所述控制信号。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述第三级包括：基于电流的数模转换器iDAC，所述数模转换器从所述数字控制器接收所述控制信号，并且将电流注入到与所述模拟电压信号相关联的所述电源域中的电源电压线上或从所述电源电压线吸收电流。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二级确定所述数字编码信号的导数的模值，从而检测所述模拟电压信号的事件。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述事件是指所述模拟电压信号的过零事件、峰值事件和谷值事件中的至少一项。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第三级从所述电源域吸收电流以抑制所述模拟电压信号的过冲。9.根据权利要求1所述的设备，其中：所述模拟电压信号在所述电源域中的电源电压线上提供，所述事件是指所述数字编码信号的斜率或模值的显著变化，并且所述数字编码信号的斜率的显著变化是指涉及电流幅度的实质变化的极大量值的事件。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二级或所述第三级被配置为将所述电源域与更高电压的电源隔离。11.一种系统，包括：监测器，所述监测器感测电源域中的电压信号并且提供所述电压信号的数字信号；促进器，所述促进器从电压监测器接收所述数字信号并且生成所述数字信号的平均值；控制器，所述控制器从所述促进器接收所述数字信号的平均值，基于所述数字信号的平均值检测所述电压信号的显著事件，以及基于所述显著事件来导出控制信号；以及转换器，所述转换器从所述控制器接收所述控制信号，以及基于所述控制信号将电流注入到所述电源域中的电源电压线上或从所述电源电压线吸收电流。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述电压信号是在所述电源电压线上提供的所
述电源域中的模拟电压信号，其中，所述数字信号是指所述电源域中的所述模拟电压信号的数字表示，并且其中，所述数字表示包括数字编码信号。13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述监测器是指模数转换器ADC，其中，所述ADC感测所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂尔达，
申请(专利权)人：ARM有限公司，
类型：发明
国别省市：