在均流中增加和移除相制造技术

一种分布式功率管理系统可以包括数字通信总线和多个POL(负载点)调节器，这多个POL调节器耦合到该通信总线并且被配置成均流配置，其中这多个POL调节器的每个POL调节器具有各自的电流输出级，各输出级耦合到公共负载并且被配置成生成各自的输出电流。每个POL调节器在均流配置中可以具有各自的相，并且每个POL调节器可以根据对应于该总线的总线通信协议在该总线上传送和接收信息。每个POL调节器可以按照该系统的要求通过顺序地控制一对栅极信号的脉冲宽度来自动地增加或移除其相，这对栅极信号被配置成分别控制POL调节器的输出级中的高侧场效应晶体管(FET)和低侧FET。

【技术实现步骤摘要】
在均流中增加和移除相本申请是申请日为2009年7月20日、申请号200910173352.6、名称为“在均流中增加和移除相”的申请的分案申请。【附图说明】在结合附图阅读时通过参考下面的详细描述可以更加充分地理解本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点，附图中:图1不出了分布式电源架构(DPA)系统的一个实施例；图2示出了其中微控制器通过I2C总线与POL转换器装置进行通信的系统的一个实施例；图3示出了其中DC-DC电压转换器以点对点配置互联，并由中央供电控制器控制以执行特定功能的系统的一个实施例；图4示出了复杂的DC电源系统中需要的通用功能被组合到单个控制器中的系统的一个实施例；图5示出了 POL调节器系统的一个实施例，POL调节器被配置为通过通信总线彼此通信；图6示出了通常被称作“降压调节器”的电源调节器的一个实施例；图7示出了根据图5的DPA系统的一个实施例的均流配置的一个实施例；图8示出了图解其中两个POL装置各自的负载线具有相同斜率的理想情况的电压-电流示图；图9示出了图解其中从装置的下降(droop)电阻高于主装置的下降电阻的情况的电压-电流示图；图10示出了图解其中从装置的下降电阻低于主装置的下降电阻的情况的电压-电流示图；图11示出了图解用于二阶均流的负载线的电压-电流示图；图12示出了图解负载变化的情况下用于二阶均流的负载线的电压-电流示图；图13示出了控制图表，该图表包括根据一个实施例的用于电流平衡从装置的一阶控制反馈路径；图14示出了信号图表，该图表示出了均流配置中的两个调节器在正常调节期间的栅极信号和输出电流；图15示出了信号图表，该图表示出了均流配置中的两个调节器的栅极信号和输出电流，其中第二调节器在所编程数目的开关周期内缓慢减小其GL脉冲(GL2)的宽度直到其被消除，且该调节器异步地切换；图16示出了信号图表，该图表示出了图15中的栅极信号和输出电流，其中第二调节器通过在所编程数目的开关周期内减小GH脉冲的宽度来削减其GH信号(GH2)直到其被消除；图17示出了用于减小或释放同步FET栅极脉冲的宽度的调制电路的一个实施例的控制图表；图18示出了信号图表，该图表示出了单个调节器的栅极信号和输出电流以说明调制电路可如何操作以削弱栅极低脉冲，其中最小脉冲宽度编程为零或非零；图19示出了用于执行栅极驱动信号路径间的均衡控制的电路的一个实施例；图20示出了信号图表，该图表示出了在可编程数目的开关周期上将同步栅极驱动调制成零宽度占空比的过程中，均流配置中的两个调节器的栅极信号和输出电流；图21示出了信号图表，该图表示出了在可编程数目的开关周期上将同步栅极驱动调制成全(D)宽度占空比的过程中，均流配置中的两个调节器的栅极信号和输出电流；图22示出了表格，该表格强调了一种可被定义用于均流编程的一种可能样本数据结构；图23示出了在通信总线上调节器之间的通信的示例，其中通信总线上的命令可定义事件动作；图24示出了流程图，该流程图示出了当增加相时，用于POL装置在均流组中配置自身的方法的一个实施例；图25示出了流程图，该流程图示出了当移除相时，用于POL装置在均流组中配置自身的方法的一个实施例；图26示出了用于均流组中四个POL装置的栅极信号，其中每一相与一组栅极信号相关联，第三和第四相被移除，并且第二相将其自身重新分配至与第一 POL装置不同的偏移量;图27示出了用于均流组中的四个POL装置的栅极信号，其中每一相与一组栅极信号相关联，增加了第二和第三相，并且第四相将其自身重新分配至与第一 POL装置不同的偏移量;图28示出了主装置的输出电压斜坡和成员/从装置的输出电压斜坡，其中成员装置的斜坡明显比主装置的斜坡更早开始；图29是图28中的主装置的负载线与从装置的负载线之间的更加理想的负载线关系，其中电流比图28所示的实施例更加平衡；图30示出了信号图表，该图表示出了用于主装置和从装置的栅极信号，其中硬件触发机制使得这些装置开始使输出电压倾斜；图31示出了信号图表，该图表示出了用于主装置和从装置的栅极信号，其中GH占空比延时，并且延迟的GH信号在输出级中被复制为GL信号；以及图32示出了信号图表，该图表示出了用于均流配置中的两个调节器的栅极信号和输出电流，其中从装置释放GL占空比以获得为GH信号的逆的GL信号；虽然本专利技术可以有各种改变和替代形式，但其特定实施例在附图中借助于示例示出，并将在本文中进行详细描述。然而，应当理解，附图以及对其进行的详细描述并非旨在将本专利技术限定于所披露的特定形式，相反本专利技术将覆盖落入权利要求书限定的本专利技术的精神和范围内的所有改变、等效方案和替代方式。注意，标题仅仅是为了便于行文结构的目的，而并非意味着用于限制或理解说明书或权利要求。此外，还注意本申请全文中使用的措辞“可以”表示的是许可的意思(亦即具有可能，能够)，而非强制意义(亦即必须)。【具体实施方式】电源设计已经成为一项严峻而困难的任务。高电流/低电压集成电路需要一种纯净而稳定的DC电源。这种电源必须能够递送非常快速的瞬态电流。到达这些负载的电子路径还必须具有低电阻和低电感(1.5V的电源将以60安培在25mQ的电阻上完全下降)。传统地，DC电源被设计成将AC线电压转换成一个或多个DC输出，这些DC输出将通过系统被路由至负载点。为了降低在系统周围分布高电流信号的有害效应，已经采取了一种以适度的电压和电流电平来分配功率的可选方法。不是在中心位置将AC电源电压电平转换为各种负载所需要的DC电压电平，而是通常将AC电源电压转换为一种“合理的” DC电压，并将其路由至“负载点”(POL)，在那里“合理的”DC电压被就地转换为所需要的低电压。这种技术被称作“分布式电源架构”或DPA，并在图1中示出。如图1的PDA系统200中所示，交流-直流电压转换器202可产生中间直流电压Vx，该中间直流电压Vx可被路由至单个的本地直流-直流转换器204、206、208和210，它们依次可分别向其对应的POL提供所需的DC电压V1、V2、V3和V4。使用DPA可以减小误差，因为高电流信号的行进距离被最小化，从而降低了 IXR(电阻性)以及L di / dt(电感性)误差。应当注意的是这里使用的术语“P0L转换器”和“DC-DC转换器”是可以互换的，并且应当理解通常在DPA系统中，电源是通过DC-DC转换器供应给各POL的。在许多功率分配系统中，只在系统周围将功率分配给多个POL通常是不够的。复杂的电子系统通常还要被监视和控制以确保最大程度的可靠性和性能。以下列举了 DPA系统中通常实现的更重要功能(电源特征)中的一些。供电棑序现代电子系统可包含许多1C，并且每个IC可具有多种电源电压需求。例如，核心逻辑可能需要一种电压而I / 0可能需要一种不同电压。这通常导致需要设定单个芯片上各电压被施加的顺序以及向系统中的多个芯片加电的顺序。斜坡控制有时，有必要控制转换器的DC输出电压从其初始值倾斜到额定值的速率。这样做可有助于管理热交换(hot-swap)事件、排序需求或者满足负载的需求。跟踪很多时候希望使一个或多个转换器的输出跟随或反映系统中一个或多个其它转换器的输出。例如，跟踪一种特定的电压水平可包括将跟踪转换器或装置的电压水平设定成被跟本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在均流中增加和移除相的系统，所述系统包括：通信总线；以及耦合到所述通信总线并且配置为均流配置的多个POL(负载点)调节器，其中所述多个POL调节器中的每个POL调节器具有各自的输出级，所述输出级耦合到公共负载并且配置成生成各自的输出电流，其中每个POL调节器在所述均流配置中具有各自的相，其中每个POL调节器被配置成根据对应于所述总线的总线通信协议在所述总线上传送和接收信息；其中每个POL调节器被配置成根据所述系统的要求自动增加和移除其相，其中所述POL调节器增加和移除其相包括所述POL调节器在各自的可编程数目的开关周期中顺序地操纵一对相应栅极信号中的每一个的各自脉冲宽度，所述栅极信号分别控制所述POL调节器的输出级中的高侧场效应晶体管(FET)和低侧FET。

【技术特征摘要】
2008.07.18 US 61/082,025;2009.07.19 US 12/505,4931.一种用于在均流中增加和移除相的系统，所述系统包括: 通信总线；以及 耦合到所述通信总线并且配置为均流配置的多个POL (负载点)调节器，其中所述多个POL调节器中的每个POL调节器具有各自的输出级，所述输出级耦合到公共负载并且配置成生成各自的输出电流，其中每个POL调节器在所述均流配置中具有各自的相，其中每个POL调节器被配置成根据对应于所述总线的总线通信协议在所述总线上传送和接收信息； 其中每个POL调节器被配置成根据所述系统的要求自动增加和移除其相，其中所述POL调节器增加和移除其相包括所述POL调节器在各自的可编程数目的开关周期中顺序地操纵一对相应栅极信号中的每一个的各自脉冲宽度，所述栅极信号分别控制所述POL调节器的输出级中的高侧场效应晶体管(FET)和低侧FET。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每个POL调节器被配置成响应于从所述多个POL调节器中的一个或多个其他POL调节器接收到监视信息而自动增加和移除其相，其中所述监视信息指示所述POL调节器应移除其相。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每个POL调节器被配置成: 当自动地增加其相时，在相应的可编程第一数目的开关周期中系统地将控制所述高侧FET的相应栅极信号调制到指定的最大宽度占空比；以及 当自动移除其相时，在相应的可编程第二数目的开关周期中系统地将控制所述高侧FET的相应栅极信号调制到零宽度占空比。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每个POL调节器被配置独立于控制所述POL调节器的输出级中的高侧FET的相应栅极信号，对控制所述POL调节器的输出级中的低侧FET的相应栅极信号进行控制。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每个POL调节器包括配置成控制何时开启所述POL调节器的输出级中的高侧FET和低侧FET的电路元件； 其中所述电路元件被同步，以与控制低侧FET的相应栅极信号分离地缩放控制高侧FET的相应栅极信号。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每个POL调节器被配置成根据所述系统的要求自动增加和移除其相，而不导致所述POL调节器的输出级提供的输出电压上的瞬态。7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每个POL调节器被配置成响应于自动检测负载状况，根据所述系统的要求自动增加和移除其相。8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每个POL调节器被配置成通过在相应可编程数目的开关周期上顺序地移除控制所述POL调节器的高侧FET的相应栅极信号的脉冲和控制所述POL调节器的低侧FET的相应栅极信号的脉冲来移除其相。9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，每个POL调节器被配置成当移除相时，调节包括在包含所述POL调节器的输出级的反馈环路中的误差路径以消除干扰占空比扰动。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，在调节其误差路径时，每个POL调节器被配置成削弱馈送到积分器的误差信号，所述积分器包含在所述POL的反馈环路中。11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，每个POL调节器被配置成当增加相时，使用其积分器的最后状态作为所述POL调节器的相应栅极信号的起始操作占空比。12.如权利要求11所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·E·海涅曼，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：