双向电压定位电路、电压转换器及其电源装置

申请号 CN201410078841.4 申请日 2014-03-05 公开(公告)号 CN104035467B 公开(公告)日 2017-06-30
申请人 三星电子株式会社; 发明人 文诚佑; 高命龙; 高裕锡; 琴东震; 刘玄旭; 柳华烈;
摘要 公开了一种双向 电压 定位 电路 、电压转换器及其电源装置。双向电压定位电路包括电压 电流 转换器、 电流镜 电路和 开关 。电压电流转换器将感测电压转换成第一电流,基于流经在开关 节点 与 输出节点 之间连接的输出线圈的电流来感测所述感测电压。电流镜电路反射第一电流以产生第二电流和第三电流,第二电流是第一电流的N倍,第三电流是第一电流的M倍,N和M是大于零的实数。开关响应于开关控制 信号 来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个,输出节点的 输出电压 在反馈节点被划分。
权利要求

1.一种双向电压定位电路,包括:
电压电流转换器,被配置为将感测电压转换成第一电流,所述感测电压基于在开关节点输出节点之间连接的输出线圈中的电流被感测;
电流镜电路,被配置为反射第一电流以产生第二电流和第三电流,第二电流是第一电流的N倍,第三电流是第一电流的M倍,N和M是大于零的实数;
开关,被配置为响应于开关控制信号来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个,输出节点的输出电压在反馈节点被划分,
其中,根据连接到输出节点的负载的特性来向反馈节点选择性提供第二电流和第三电流中的一个。
2.根据权利要求1所述的双向电压定位电路,其中,输出线圈包括输出线圈的电感和与电感串联的直流电阻器。
3.根据权利要求2所述的双向电压定位电路,其中,输出的感测电压与直流电阻器两端之间的电压对应。
4.根据权利要求1所述的双向电压定位电路,其中,电压电流转换器包括:
运算放大器,与输出线圈并联,所述运算放大器具有连接到在感测电阻器和感测电容器之间的第一输入节点的第一输入端,所述感测电阻器和感测电容器在开关节点和输出节点之间彼此串联;
N沟道金属-化物半导体NMOS晶体管,具有:漏极,连接到电流镜电路;源极,连接到运算放大器的第二输入端;栅极,连接到运算放大器的输出端;
衰减电阻器,在NMOS晶体管的源极与输出节点之间连接。
5.根据权利要求1所述的双向电压定位电路,其中,第一电流与由衰减电阻器的电阻划分的感测电压的值对应。
6.根据权利要求1所述的双向电压定位电路,其中,电流镜电路包括:
第一P沟道金属-氧化物半导体PMOS晶体管,在电源电压和电压电流转换器之间连接;
第二PMOS晶体管,在电源电压和开关之间连接,所述第二PMOS晶体管与第一PMOS晶体管构成第一电流镜;
第三PMOS晶体管,与电源电压连接,所述第三PMOS晶体管与第一PMOS晶体管构成第二电流镜;
第一N沟道金属-氧化物半导体NMOS晶体管,在第三PMOS晶体管与地电压之间连接;
第二NMOS晶体管,在开关与地电压之间连接,所述第二NMOS晶体管与第一NMOS晶体管构成第三电流镜。
7.根据权利要求6所述的双向电压定位电路,其中,第二PMOS晶体管的尺寸是第一PMOS晶体管的尺寸的N倍,第三PMOS晶体管的尺寸是第一PMOS晶体管的尺寸的M倍,第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管具有彼此相同的尺寸。
8.根据权利要求7所述的双向电压定位电路,其中,向在第二PMOS晶体管的漏极的开关提供第二电流,向在第二NMOS晶体管的漏极的开关提供第三电流。
9.根据权利要求6所述的双向电压定位电路,其中,电流镜电路还包括被配置为过滤开关噪声的滤波器单元,滤波器单元在第一PMOS晶体管与第二PMOS晶体管之间连接。
10.根据权利要求9所述的双向电压定位电路,其中,输出电压由在输出节点和地电压之间串联的第一电阻器和第二电阻器划分,第一电阻器和第二电阻器在反馈节点相互连接,并向反馈节点选择性提供第二电流和第三电流中的一个。
11.根据权利要求10所述的双向电压定位电路,其中,当输出电压的电平随着流入负载的负载电流增加而减少时,向反馈节点提供第二电流。
12.根据权利要求10所述的双向电压定位电路,其中,当输出电压的电平随着流入负载的负载电流增加而增加时,向反馈节点提供第三电流。
13.一种电压转换器,包括:
电流传感器,被配置为感测流经在开关节点与输出节点之间连接的输出线圈的电流以基于感测的电流来提供感测电压;
双向电压定位电路,被配置为产生第二电流和第三电流以根据连接到输出节点的负载的特性来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个,输出节点的输出电压在反馈节点被划分,第二电流和第三电流是第一电流的实数倍,第一电流基于感测电压被转换;
开关控制电路,被配置为基于反馈电压和参考电压来产生第一驱动控制信号和第二驱动控制信号,反馈电压通过划分输出电压而被获得;
开关装置单元,被配置为响应于第一驱动控制信号和第二驱动控制信号在输出线圈中对输入电源电压充电或者使输出线圈放电,其中,双向电压定位电路包括:
电压电流转换器,被配置为将感测电压转换成第一电流;
电流镜电路,被配置为反射第一电流以产生第二电流和第三电流,第二电流是第一电流的N倍,第三电流是第一电流的M倍,N和M是大于零的实数;
开关,被配置为响应于开关控制信号来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个。
14.根据权利要求13所述的电压转换器,其中,开关控制电路包括:
比较器,被配置为比较反馈电压与参考电压以输出误差电压;
振荡器,被配置为产生时钟脉冲;
触发器,被配置为基于误差电压和时钟脉冲来提供输出信号
驱动控制单元,被配置为根据触发器的输出信号来确定第一驱动控制信号和第二驱动控制信号中的至少一个的开关时序。
15.根据权利要求14所述的电压转换器,其中,触发器包括RS触发器,所述RS触发器具有被配置为接收时钟脉冲的置位端和被配置为接收误差电压的复位端。
16.根据权利要求13所述的电压转换器,其中,开关控制电路包括:
比较器,被配置为比较反馈电压与参考电压以输出误差电压;
振荡器,被配置为产生三波信号;
脉冲宽度调制比较器,被配置为比较误差电压与三角波信号以输出脉冲信号;
驱动控制单元,被配置为根据脉冲信号确定第一驱动控制信号和第二驱动控制信号中的至少一个的开关时序。
17.根据权利要求13所述的电压转换器,其中,开关装置包括:
第一开关装置,被配置为响应于第一驱动控制信号在输出线圈中对输入电源电压充电;
第二开关装置,被配置为响应于第二驱动控制信号使输出线圈放电。
18.根据权利要求17所述的电压转换器,其中,第一开关装置和第二开关装置被彼此互补地开启/关闭。
19.根据权利要求17所述的电压转换器,其中,第一开关装置包括P沟道金属-氧化物半导体PMOS晶体管,所述PMOS晶体管具有:源极,被配置为接收输入电源电压;栅极,被配置为接收第一驱动控制信号;漏极,被配置为连接到开关节点,并且所述第二开关装置包括N沟道金属-氧化物半导体NMOS晶体管,所述NMOS晶体管具有:漏极,连接到开关节点;栅极,被配置为接收第二驱动控制信号;源极,连接到地电压。
20.根据权利要求13所述的电压转换器,还包括:
反馈单元,所述反馈单元包括在输出节点和地电压之间串联的第一电阻器和第二电阻器,反馈单元被配置为将输出电压划分为反馈电压。
21.根据权利要求20所述的电压转换器,其中,双向电压定位电路根据连接到输出节点的负载的特性来选择性提供第二电流和第三电流中的一个,第一电阻器和第二电阻器在反馈节点相互连接。
22.一种用于稳压器的电压定位系统,所述稳压器具有连接到开关装置的输入和连接到负载的输出,所述电压定位系统包括:
电流传感器,连接在开关装置和输出之间,所述电流传感器被配置为感测稳压器的输出电流,并且被配置为基于感测的输出电流来产生第一电压;
双向电压定位电路,被配置为基于第一电压和负载的特性来向反馈节点提供反馈电压的不同的电平,输出节点的输出电压在反馈节点被划分。
23.根据权利要求22所述的电压定位系统,其中,双向电压定位电路包括:
电压电流转换器,被配置为将感测电压转换成第一电流;
第一电流镜,被配置为将第一电流反射到第二电流;
第二电流镜,被配置为将第一电流反射到第三电流;
开关,被配置为根据基于负载的特性确定的开关控制信号来向反馈节点选择性提供第二电流和第三电流中的一个。
24.根据权利要求23所述的电压定位系统,其中,当向反馈节点提供第二电流时,响应于流入负载的负载电流的增加而减少输出电压的电平。
25.根据权利要求23所述的电压定位系统,其中,当向反馈节点提供第三电流时,响应于流入负载的负载电流的增加而增加输出电压的电平。
26.根据权利要求23所述的电压定位系统,其中,基于反馈电压和参考电压来控制开关装置。

说明书全文

双向电压定位电路、电压转换器及其电源装置

[0001] 本申请要求于2013年03月05日提交到韩国知识产权局的第10-2013-0023121号韩国专利申请的优先权,其公开通过引用完整地包含于此。

技术领域

[0002] 与示例性实施例一致的设备和方法通常涉及一种电源装置,更具体地讲,涉及一种双向电压定位电路、电压转换器及其电源装置。

背景技术

[0003] 通常,需要电源装置来提供用于电子装置的操作的电压。电源装置中的一种类型为电压转换器,它的一种示例为直流-直流(DC-DC)转换器。DC-DC转换器用于许多类型的电子装置以提供稳定的电源电压。脉冲宽度调制(PWM)已经成为一种广泛使用的技术,用于通过凭借DC-DC转换器的电感器调整电流来控制DC-DC转换器。发明内容
[0004] 示例性实施例可以解决至少一个上述的问题和/或没有在上面描述的其他缺点。此外,示例性实施例不需要克服以上所述的缺点,示例性实施例可以不克服以上所述的任何问题。
[0005] 一个或更多个示例性实施例提供了一种能够增强电压并减少电压转换器的噪声的双向电压定位电路(BVPC)。
[0006] 一个或更多个示例性实施例提供了一种包括BVPC的电压转换器。
[0007] 一个或更多个示例性实施例提供了一种包括电压转换器的电源装置。
[0008] 根据示例性实施例的一方面,BVPC包括电压电流转换器、电流镜电路和开关。电压电流转换器将感测电压转换成第一电流,基于流经在开关节点输出节点之间连接的输出线圈的电流来感测所述感测电压。电流镜电路反射第一电流以产生第二电流和第三电流,第二电流是第一电流的N倍,第三电流是第一电流的M倍,N和M是大于零的实数。开关响应于开关控制信号来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个,输出节点的输出电压在反馈节点被划分。
[0009] 在实施例中,输出线圈可包括输出线圈的电感和与电感串联的直流(DC)电阻器。
[0010] 在实施例中,电压电流转换器可包括:与输出线圈并联的运算放大器,具有连接到在感测电阻器和感测电容器之间的第一输入节点的第一输入端,所述感测电阻器和感测电容器在开关节点和输出节点之间彼此串联;N沟道金属-化物半导体(NMOS)晶体管具有连接到电流镜电路的漏极、连接到运算放大器的第二输入端的源极和连接到运算放大器的输出端的栅极;衰减电阻器,在NMOS晶体管的源极与输出节点之间连接。
[0011] 第一电流与由衰减电阻器的电阻划分的感测电压的值对应。
[0012] 在实施例中,电流镜电路可包括:第一PMOS晶体管,在电源电压和电压电流转换器之间连接;第二PMOS晶体管,在电源电压和开关之间连接,所述第二PMOS晶体管与第一PMOS晶体管构成第一电流镜;第三PMOS晶体管,与电源电压连接,所述第三PMOS晶体管与第一PMOS晶体管构成第二电流镜;第一NMOS晶体管,在第三PMOS晶体管与地电压之间连接;第二NMOS晶体管,在开关与地电压之间连接。第二NMOS晶体管可以与第一NMOS晶体管构成第三电流镜。
[0013] 第二PMOS晶体管的尺寸可以是第一PMOS晶体管的尺寸的N倍,第三PMOS晶体管的尺寸可以是第一PMOS晶体管的尺寸的M倍,第一NMOS晶体管和第二NMOS晶体管可具有彼此相同的尺寸。
[0014] 可以向在第二PMOS晶体管的漏极的开关提供第二电流,可以向在第二NMOS晶体管的漏极的开关提供第三电流。
[0015] 电流镜电路还可以包括过滤开关噪声的滤波器单元,滤波器单元可在第一PMOS晶体管与第二PMOS晶体管之间连接。
[0016] 在实施例中,可根据连接到输出节点的负载的特性来向反馈节点选择性提供第二电流和第三电流中的一个。
[0017] 输出电压可由在输出节点和地电压之间串联的第一电阻器和第二电阻器来划分,第一电阻器和第二电阻器可在反馈节点相互连接,可以向反馈节点选择性提供第二电流和第三电流中的一个。
[0018] 当输出电压的电平随着流入负载的负载电流增加而减少时,可以向反馈节点提供第二电流。
[0019] 当输出电压的电平随着流入负载的负载电流增加而增加时,可以向反馈节点提供第三电流。
[0020] 根据示例性实施例的另一方面,电压转换器包括电流传感器、BVPC、开关控制电路和开关装置单元。电流传感器感测流经在开关节点与输出节点之间连接的输出线圈的电流以基于感测的电流来提供感测电压。BVPC产生第二电流和第三电流以根据连接到输出节点的负载的特性来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个,输出节点的输出电压在反馈节点被划分,第二电流和第三电流是第一电流的实数倍,并基于感测电压转换第一电流。开关控制电路基于反馈电压和参考电压来产生第一驱动控制信号和第二驱动控制信号,反馈电压通过划分输出电压而被获得。开关装置单元响应于第一驱动控制信号和第二驱动控制信号在输出线圈中对输入电源电压充电或者使输出线圈放电。BVPC包括电压电流转换器、电流镜电路和开关。电压电流转换器将感测电压转换成第一电流。电流镜电路反射第一电流以产生第二电流和第三电流,第二电流是第一电流的N倍,第三电流是第一电流的M倍,N和M是大于零的实数。开关响应于开关控制信号来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个。
[0021] 在实施例中,开关控制电路可包括:比较器,比较反馈电压与参考电压以输出误差电压;振荡器,产生时钟脉冲;触发器,基于误差电压和时钟脉冲来提供输出信号;驱动控制单元,根据触发器的输出信号来确定第一驱动控制信号和第二驱动控制信号中的至少一个的开关时序。
[0022] 触发器可包括RS触发器,所述RS触发器具有接收时钟脉冲的置位端和接收误差电压的复位端。
[0023] 在实施例中,开关控制电路可包括:比较器,比较反馈电压与参考电压以输出误差电压;振荡器,产生三波信号;脉冲宽度调制比较器,比较误差电压与三角波信号以输出脉冲信号;驱动控制单元,根据脉冲信号确定第一驱动控制信号和第二驱动控制信号中的至少一个的开关时序。
[0024] 在实施例中,开关装置可包括第一开关装置和第二开关装置,所述第一开关装置响应于第一驱动控制信号在输出线圈中对输入电源电压充电,所述第二开关装置响应于第二驱动控制信号使输出线圈放电。
[0025] 第一开关装置和第二开关装置被彼此互补地开启/关闭。
[0026] 第一开关装置可包括PMOS晶体管,所述PMOS晶体管具有:源极,接收输入电源电压;栅极,接收第一驱动控制信号;漏极,连接到开关节点。第二开关装置可包括NMOS晶体管,所述NMOS晶体管具有:漏极,连接到开关节点;栅极,被配置为接收第二驱动控制信号;源极,连接到地电压。
[0027] 在实施例中,电压转换器还可以包括反馈单元,所述反馈单元包括在输出节点和地电压之间串联的第一电阻器和第二电阻器,反馈单元可将输出电压划分为反馈电压。
[0028] 第一电阻器和第二电阻器在反馈节点相互连接,输出电压在反馈节点以第一电阻器和第二电阻器的比例划分。
[0029] BVPC可根据连接到输出节点的负载的特性来选择性提供第二电流和第三电流中的一个,第一电阻器和第二电阻器在反馈节点相互连接。
[0030] 还是根据其他示例性实施例的一方面,电源装置包括电压转换器和负载。电压转换器产生根据连接到输出节点的负载的特性来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个,并响应于基于反馈节点的反馈电压与参考电压之差而分别具有开关时序的第一驱动控制信号和第二驱动控制信号在输出线圈中对输入电源电压充电或者使输出线圈放电,输出节点的输出电压在反馈节点被划分,第二电流和第三电流是第一电流的实数倍,并将基于感测电压转换第一电流。负载连接到输出节点,根据负载的特性来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个。
[0031] 在实施例中,当负载为低压差(LDO)稳压器时,可以向反馈节点提供第三电流,电源转换器可响应于流入LDO稳压器内的负载电流的增加而增加输出电压的电平。
[0032] 还是根据其他示例性实施例的一方面,电源装置包括子稳压器和低压差(LDO)稳压器。子稳压器将输入电源电压转换成第一输出电压。LDO稳压器在其输入端接收第一输出电压,将输入电压转换成具有规律的电平的第二输出电压,并在输出节点输出第二输出电压。子稳压器随着流入LDO稳压器内的输出电流的增加而增加第一输出电压的电平。
[0033] 还是根据其他示例性实施例的一方面,用于稳压器的电压定位系统包括电流传感器和双向电压定位电路(BVPC),所述稳压器具有连接到开关装置的输入和连接到负载的输出。电流传感器在开关装置和输出之间连接,并感测稳压器的输出电流,并基于感测的输出电流来产生第一电压。BVPC基于第一电压和负载的特性来向反馈节点提供反馈电压的不同的电平,输出节点的输出电压在反馈节点被划分。
[0034] 还是根据其他示例性实施例的一方面,一种具有不同电压定位模式的电压稳压器,所述电压稳压器包括:子稳压器阶段,被配置为接收与电压稳压器的电压定位模式对应的信息,并且被配置为将输入电源电压转换成与电压定位模式对应的第一电压,并且子稳压器阶段被配置为基于第一电压来输出第二电压。在第一电压定位模式下,第一电压的电平随着电压稳压器中的输出电流的增加而增加,在第二电压定位模式下,第一电压的电平随着电压稳压器中的输出电流的增加而减少。附图说明
[0035] 通过参照附图对特定实施例进行描述,以上和/或其他方面将会变得清楚,其中:
[0036] 图1是示出根据示例性实施例的包括双向电压定位电路(BVPC)的电压转换器的输出电路的框图
[0037] 图2示出在图1中的输出电路中的输出线圈和电流传感器的示例;
[0038] 图3是示出根据示例性实施例的图1中的电压电流转换单元的示例的电路图;
[0039] 图4是示出根据示例性实施例的图1中的电流镜单元的示例的电路图;
[0040] 图5是示出包括图1的BVPC的电压转换器的输出电路的电路图;
[0041] 图6A是示出相关领域中的电压定位方案的波形
[0042] 图6B和图6C是示出根据示例性实施例的电压定位方案的波形;
[0043] 图7是示出根据示例性实施例的包括BVPC的电压转换器的框图;
[0044] 图8示出根据示例性实施例的图7中的开关控制电路的示例;
[0045] 图9是示出图8中的开关控制电路中的各种信号的时序图;
[0046] 图10示出根据另一示例性实施例的图7中的开关控制电路的示例;
[0047] 图11是示出图10中的开关控制电路中的各种信号的时序图;
[0048] 图12是示出根据示例性实施例的电源装置的框图;
[0049] 图13是示出根据示例性实施例的电源管理装置的框图;
[0050] 图14是示出根据示例性实施例的电源管理系统的框图;
[0051] 图15是示出根据另一示例性实施例的电源管理系统的框图;
[0052] 图16是示出根据示例性实施例的包括图7中的电压转换器的电源管理集成电路(IC)的框图;
[0053] 图17是示出根据示例性实施例的包括图7中的电压转换器的电子装置的示例的框图;
[0054] 图18是示出根据示例性实施例的包括图7中的电压转换器的电子装置的示例的框图;
[0055] 图19是示出根据示例性实施例的包括图7中的电压转换器的电子装置的示例的框图;
[0056] 图20是示出根据示例性实施例的移动系统的框图;
[0057] 图21是示出根据示例性实施例的计算系统的框图。

具体实施方式

[0058] 将参照示出示例性实施例的附图更充分地描述各种示例性实施例。然而,本公开可以以不同的形式来体现,且将不应该被解释为局限于在这里所阐述的示例性实施例。相反,提供这些示例性实施例使得本公开将是彻底和完全的,并将本公开的范围充分传达给本领域的技术人员。贯穿本申请,相同的标号指的是相同的元件。
[0059] 将会理解的是,尽管在这里可使用术语第一、第二等来描述各种元件,但是这些元件不应该受这些术语的限制。这些术语用来将一个元件与另一个元件区分开来。例如,在不脱离本发明构思的情况下,第一元件可被称作第二元件,并且,类似地,第二元件可被称作第一元件。如在这里使用的,术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项的任意组合和所有组合。
[0060] 将会理解的是,当元件被称作“连接到”或“结合到”另一元件时,该元件可直接连接或结合到另一元件,或者可以存在中间元件。相反,当元件被称作“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时,不存在中间元件。应该以相同的方式解释用来描述元素之间的关系的其他词汇(例如,“在…之间”与“直接在…之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
[0061] 这里使用的术语是为了描述特定实施例的目的,而不是旨在限制本发明构思。如这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也旨在包括复数形式。还应理解的是,当在这里使用术语“包含”和/或“包括”时,说明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件,但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件。
[0062] 除非另有定义,否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。还将理解的是,除非这里明确定义,否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与相关领域的环境中的它们的意思一致的意思,而将不以理想的或者过于正式的含义来解释它们。
[0063] 以下,将参照附图详细地描述示例性实施例。
[0064] 图1是示出根据示例性实施例的包括双向电压定位电路(BVPC)的电压转换器的输出电路的框图。
[0065] 参照图1,电压转换器的输出电路10包括:与输出线圈Lout20并联的电流传感器30、反馈单元40和BVPC100。为了说明的便利性在图1中示出负载50,然而,输出电路10可以不包括负载50。
[0066] 电流传感器30在开关节点SW和输出节点NO之间与输出线圈20并联。电容器C1、反馈单元40和负载50可在输出节点NO和地电压GND之间并联。反馈单元40包括在输出节点NO和地电压GND之间串联的第一电阻器R1和第二电阻器R2,第一电阻器R1和第二电阻器R2在反馈节点FN相互连接,输出电压Vout在反馈节点FN以第一电阻器R1和第二电阻器R2的比例被划分。
[0067] BVPC100包括电压电流转换单元110(例如,电流转换器)、电流镜单元120(例如,电流镜电路)和开关单元140。BVPC100还可以包括开关信号发生器150。电压电流转换单元110将在电流传感器30中感测的感测电压Vc转换成第一电流Id。电流镜单元120反射第一电流Id以产生第二电流Ip和第三电流In。第二电流Ip可以是第一电流Id的实数倍,第三电流In可以是第一电流Id的实数倍。开关单元140可通过使用开关141响应于根据负载50的种类(或特性)的开关控制信号来选择性提供第二电流Ip和第三电流In中的一个。开关信号发生器150可基于指示负载50的种类(或特性)的负载信息LIN向开关单元140提供开关控制信号。电流传感器30感测流经输出线圈20的电流IL以基于感测的电流IL来提供感测电压Vc。
[0068] 图2示出在图1中的输出电路中的输出线圈和电流传感器的示例。
[0069] 参照图2,输出线圈20可包括在开关节点SW和输出节点NO之间串联的电感L和直流(DC)电阻器DCR。例如,在实践中,所有的电感器都包括作为围绕磁性材料或空气的导线(诸如)的绕组。这种导线具有导致分布式电阻的单位长度电阻,可以测量这种分布式电阻作为电感器的DC电阻。实用性电感器的相当好的模型将分布式绕组电阻集中成单个元件DCR,该单个元件DCR与理想电感串联。
[0070] 电流传感器30可包括在开关节点SW和输出节点NO之间串联的感测电阻器Rs和感测电容器Cs。感测电阻器Rs和感测电容器Cs在第一节点N1相互连接。流经输出线圈20的电感器电流IL不流入电流传感器30。因此,可以在s域中如以下等式1表示感测电容器Cs两端的感测电压Vc。
[0071] [等式1]
[0072]
[0073] 当极点和零点匹配等式1时,即,当
[0074] 时,
[0075] 可以如以下等式2表示感测电压Vc。
[0076] [等式2]
[0077] Vc=iLDCR
[0078] 感测电压Vc成为输出线圈20的DC电阻器DCR的两端之间的电压。因此,可以准确地测量输出线圈20的电感器电流IL。
[0079] 图3是示出根据示例性实施例的图1中的电压电流转换单元的示例的电路图。
[0080] 参照图3,电压电流转换单元110包括运算放大器111、N沟道金属-氧化物半导体(NMOS)晶体管113和衰减电阻器Rd。运算放大器111具有连接到第一节点N1的第一(或正)输入端、在NMOS晶体管113的源极连接到衰减电阻器Rd的第二(或负)输入端及连接到NMOS晶体管113的栅极的输出端。NMOS晶体管113具有连接到第三节点N3的漏极,所述衰减电阻器Rd在NMOS晶体管113的源极和第二节点N2之间连接。考虑到运算放大器111的虚短路,可通过衰减电阻器Rd如以下等式3将感测电压Vc转换成第一电流Id。
[0081] [等式3]
[0082] Id=Vc/Rd
[0083] 图4是示出根据示例性实施例的图1中的电流镜单元的示例的电路图。
[0084] 参照图4,电流镜单元120包括第一P沟道金属氧化物半导体(PMOS)晶体管121、第二PMOS晶体管122、第三PMOS晶体管123、第一NMOS晶体管124、第二NMOS晶体管125和滤波器单元130。
[0085] 第一PMOS晶体管121在电源电压VDD与图3中示出的第三节点N3之间连接。第一PMOS晶体管121具有连接到电源电压VDD的源极、连接到第三节点N3的漏极及连接到滤波器单元130和漏极的栅极。第二PMOS晶体管122在电源电压VDD与第五节点N5之间连接。第二PMOS晶体管122具有连接到电源电压VDD的源极、连接到第五节点N5的漏极及连接到滤波器单元130和漏极的栅极。第二PMOS晶体管122与第一PMOS晶体管121一起构成第一电流镜,第二PMOS晶体管122的尺寸是第一PMOS晶体管121的尺寸的N倍,其中,N是大于0的实数。因此,可以在第二PMOS晶体管122的漏极提供为第一电流Id N倍的第二电流Ip。
[0086] 第三PMOS晶体管123在电源电压VDD与第一NMOS晶体管124之间连接。第三PMOS晶体管123具有连接到电源电压VDD的源极、连接到第一NMOS晶体管124的漏极及连接到滤波器单元130的栅极。第三PMOS晶体管123与第一PMOS晶体管121一起构成第二电流镜,第三PMOS晶体管123的尺寸是第一PMOS晶体管121的尺寸的M倍,其中,M是大于0的实数。因此,可以在第三PMOS晶体管123的漏极提供为第一电流Id M倍的第三电流In。
[0087] 第一NMOS晶体管124在第三PMOS晶体管123与地电压GND之间连接。第一NMOS晶体管124具有连接到第三PMOS晶体管123的漏极、连接到地电压GND的源极及连接到漏极的栅极。第二NMOS晶体管125在第六节点N6与地电压GND之间连接。第二NMOS晶体管125具有连接到第六节点N6的漏极、连接到地电压GND的源极及连接到漏极的栅极。第二NMOS晶体管125与第一NMOS晶体管124一起构成第三电流镜。第二NMOS晶体管125具有与第一NMOS晶体管124基本相同的尺寸,在第二NMOS晶体管125的漏极提供第三电流In。
[0088] 滤波器单元130在第一PMOS晶体管121和第二PMOS晶体管122之间连接。滤波器单元130包括电阻器Rf和电容器Cf,电阻器Rf在第一PMOS晶体管121的栅极和第四节点N4之间连接,电容器Cf在第四节点N4和地电压GND之间连接。因此,滤波器单元130可对第一PMOS晶体管121的栅极电压进行低通滤波。
[0089] 图5是示出包括图1的BVPC的电压转换器的输出电路的电路图。
[0090] 以下,将参照图1至图5描述对输出电路10的操作。
[0091] 如参照图2至图4的描述,如由等式3所表示,将感测电压Vc转换成第一电流Id。此外,第二PMOS晶体管122的尺寸是第一PMOS晶体管121的尺寸的N倍,第三PMOS晶体管123的尺寸是第一PMOS晶体管121的尺寸的M倍,因此Ip=N*Id并且In=M*Id。因此,当开关141根据连接到输出节点NO的负载50的特性连接到第五节点N5时,第二电流Ip在第二电阻器R2中导致降压,合成输出电压Vout_p可由以下等式4来表示。
[0092] [等式4]
[0093]
[0094] 如由等式4所表示,当开关141连接到第五节点N5时,随着负载电流ILOAD的增加,输出电压Vout可能会下降。
[0095] 此外,当开关141根据连接到输出节点NO的负载50的特性连接到第六节点N6时,第三电流In在第一电阻器R1中导致降压,合成输出电压Vout_n可由以下等式5来表示。
[0096] [等式5]
[0097]
[0098] 如由等式5所表示,当开关141连接到第六节点N6时,随着负载电流ILOAD的增加,输出电压Vout可能会增加。
[0099] 因此,可通过调节针对第一电流Id的N和M的比例及R1和R2的比例来获得针对输出电压Vout所需的降压或者所需的升压。
[0100] 图6A是示出相关领域中的电压定位方案的波形。
[0101] 图6B和图6C是示出根据示例性实施例的电压定位方案的波形。
[0102] 参照图6A,在相关领域中的电压定位方案中,输出电压Vout具有当负载电流ILOAD转换时在最大值Vmax和最小值Vmin之间的开关噪声。
[0103] 参照图6B,根据图5的BVPC,在没有开关噪声的情况下,当负载电流ILOAD转换时输出电压Vout沿着与在最大值Vmax和最小值Vmin之间的负载电流ILOAD相反的方向稳定地转换。
[0104] 参照图6C,根据图5的BVPC,在没有开关噪声的情况下,当负载电流ILOAD转换时输出电压Vout沿着与在最大值Vmax和最小值Vmin之间的负载电流ILOAD相同的方向稳定地转换。
[0105] 图7是示出根据示例性实施例的包括BVPC的电压转换器的框图。
[0106] 参照图7,电压转换器200包括开关控制电路300、开关装置单元220和输出电路210。输出电路210可包括输出线圈20、电流传感器30、反馈单元40和BVPC100。在图7中,为了说明的便利性而示出负载50,然而,输出电路210可以不包括负载50。此外,平滑电容器C1在输出节点NO与地电压GND之间连接。
[0107] 输出线圈20在开关节点SW和输出节点NO之间连接,输出线圈20对输入电源电压Vin充电或者使充电的电压放电。电流传感器30与输出线圈20在开关节点SW和输出节点NO之间并联。电流传感器30感测流经输出线圈20的电感器电流IL,并基于感测的电流来输出感测电压Vc。BVPC100产生第二电流Ip和第三电流In以根据连接到输出节点NO的负载50的特性来向反馈节点FN提供第二电流Ip和第三电流In中的一个。输出节点NO的输出电压Vout在反馈节点FN被划分,第二电流Ip和第三电流In是第一电流Id的实数倍,并基于感测电压Vc转换第一电流Id。
[0108] 反馈单元40包括在输出节点NO和地电压GND之间串联的第一电阻器R1和第二电阻器R2,第一电阻器R1和第二电阻器R2在反馈节点FN相互连接。输出电压Vout在反馈节点FN以第一电阻器R1和第二电阻器R2的比例划分。反馈单元40向开关控制电路300提供反馈电压VFB。虽然在图7中,向开关控制电路300提供参考电压VREF,但是可以在特定示例性实施例中的开关控制电路300中产生参考电压VREF。
[0109] 开关控制电路300比较反馈电压VFB与参考电压VREF以产生用于控制输出线圈20的充电和/或放电的第一驱动控制信号GP1和第二驱动控制信号GP2。开关装置单元220响应于第一驱动控制信号GP1和第二驱动控制信号GP2在输出线圈20中充电输入电源电压Vin或者使输出线圈20放电。
[0110] 开关装置单元220包括在输入电源电压Vin和地电压GND之间串联的第一开关装置221和第二开关装置223。第一开关装置221响应于第一驱动控制信号GP1在输出线圈20中对输入电源电压Vin充电。第二开关装置223响应于第二驱动控制信号GP2使输出线圈20放电。
第一开关装置221包括PMOS晶体管,所述PMOS晶体管具有:源极,接收输入电源电压Vin;栅极,接收第一驱动控制信号GP1;漏极,连接到开关节点SW。第二开关装置223包括NMOS晶体管,所述NMOS晶体管具有:漏极,连接到开关节点SW;栅极,接收第二驱动控制信号GP2;源极,连接到地电压GND。在特定示例性实施例中,第一开关装置221可包括NMOS晶体管,第二开关装置223可包括PMOS晶体管。
[0111] 图8示出根据示例性实施例的图7中的开关控制电路的示例。
[0112] 参照图8,开关控制电路300a包括比较器311、振荡器OSC312、触发器313和驱动控制单元314。
[0113] 比较器311比较反馈电压VFB与参考电压VREF以根据比较结果输出误差电压VER。当参考电压VREF等于或大于反馈电压VFB时,比较器311可比较器可以以高电平输出误差电压VER。振荡器OSC312产生具有预定的频率和相对窄的脉冲宽度的时钟脉冲CLK。触发器313接收误差电压VER和时钟脉冲CLK,并向驱动控制单元314提供输出信号Q。驱动控制单元314根据触发器313的输出信号Q来确定第一驱动控制信号GP1和第二驱动控制信号GP2的开/关时序。触发器313可用RS触发器来实现,所述RS触发器具有接收时钟脉冲CLK的置位端S和接收误差电压VER的复位端R。
[0114] 驱动控制单元314可产生具有死区时间(dead time)的第一驱动控制信号GP1和第二驱动控制信号GP2,所述死区时间用于防止第一开关装置221和第二开关装置223同时开启并导致直通电流。比较器311可具有滞后性质,从而当噪声进入反馈电压VFB时可防止比较器311错误地改变。
[0115] 图9是示出图8中的开关控制电路中的各种信号的时序图。
[0116] 以下,将参照图7至图9描述对图7中的电压转换器的操作。
[0117] 在图9中,Vref表示在反馈电压VFB与参考电压VREF相同的情况下的输出电压Vout的电势。
[0118] 在图7中的电压转换器200中,当输出电压Vout低于Vref'时,即,在时间段T1期间反馈电压VFB低于参考电压VREF,从比较器311输出的误差电压VER处于低电平。在时间段T1期间,触发器313的输出信号Q处于高电平,驱动控制单元314分别输出开启第一开关装置221的第一驱动控制信号GP1和关闭第二开关装置223的第二驱动控制信号GP2。
[0119] 结果,在时间段T1期间,输出电压Vout逐渐增加,在反馈节点FN的电压也相应地增加。当输出电压Vout变得等于或高于Vref'时,误差电压VER从低电平变为高电平以复位触发器313,在t1时刻触发器313的输出信号Q变为低电平。然后,驱动控制单元314分别输出关闭第一开关装置221的第一驱动控制信号GP1和开启第二开关装置223的第二驱动控制信号GP2。
[0120] 时钟脉冲CLK被周期性地输入到触发器313的置位端S。当在t2时刻时钟脉冲CLK被输入到触发器313的置位端S时,置位触发器313,输出信号Q变为高电平。然后,再次,驱动控制单元314分别输出开启第一开关装置221的第一驱动控制信号GP1和关闭第二开关装置223的第二驱动控制信号GP2。因此,电感器电流IL的量变得大于流经负载50的负载电流ILOAD的量,因此输出电压Vout再次增加。
[0121] 当输出电压Vout变得等于或高于Vref'时,误差电压VER从低电平变为高电平以复位触发器313,在t3时刻输出信号Q变为低电平。然后,驱动控制单元314分别输出关闭第一开关装置221的第一驱动控制信号GP1和开启第二开关装置223的第二驱动控制信号GP2。在开关控制电路300a重复以上所述操作的同时,可根据连接到输出节点NO的负载50将第二电流Ip和第三电流In施加到反馈节点FN。因此,根据等式4或等式5,随着负载电流ILOAD增加,电压转换器200可根据连接到输出节点NO的负载50来减少或增加输出电压Vout的电平。
[0122] 图10示出根据另一示例性实施例的图7中的开关控制电路的示例。
[0123] 参照图10,开关控制电路300b包括比较器321、振荡器OSC322、脉冲宽度调制(PWM)比较器323和驱动控制单元324。
[0124] 比较器321比较反馈电压VFB与参考电压VREF以根据比较结果输出误差电压VER。当参考电压VREF等于或大于反馈电压VFB时,比较器321可以以高电平输出误差电压VER。振荡器OSC322产生具有预定的频率的三角波信号TW。PWM比较器323比较误差电压VER与三角波信号TW并根据比较结果产生将被输出到驱动控制单元324的脉冲信号SPW。驱动控制单元
324确定第一驱动控制信号GP1和第二驱动控制信号GP2的开/关时序。具体地讲,驱动控制单元324可根据脉冲信号SPW来确定第一驱动控制信号GP1和第二驱动控制信号GP2的开/关时序。
[0125] 驱动控制单元324可生产具有死区时间的第一驱动控制信号GP1和第二驱动控制信号GP2,所述死区时间用于防止第一开关装置221和第二开关装置223同时开启并导致直通电流。比较器321可具有滞后性质,从而当噪声进入反馈电压VFB时可防止比较器321错误地改变。
[0126] 图11是示出图10中的开关控制电路中的各种信号的时序图。
[0127] 以下,将参照图7、图10和图11描述对图7中的电压转换器的操作。
[0128] 在图11中,Vref'表示在反馈电压VFB与参考电压VREF相同的情况下的输出电压Vout的电势。
[0129] 在图7中的电压转换器200中,当在时间段T1'期间输出电压Vout低于Vref'时,即,反馈电压VFB低于参考电压VREF,从比较器321输出的误差电压VER处于低电平。在时间段T1'期间,脉冲信号SPW处于低电平,驱动控制单元324分别输出开启第一开关装置221的第一驱动控制信号GP1和关闭第二开关装置223的第二驱动控制信号GP2。
[0130] 结果,在时间段T1'期间,输出电压Vout逐渐增加,在反馈节点FN的电压也相应地增加。当误差电压VER变得高于三角波信号TW时,PWM比较器323输出处于高电平的脉冲信号SPW。当在t1'时刻与t2'时刻之间脉冲信号SPW变为高电平并维持在高电平时,驱动控制单元324分别输出关闭第一开关装置221的第一驱动控制信号GP1和开启第二开关装置223的第二驱动控制信号GP2。此外,当在t2'时刻与t3'时刻之间脉冲信号SPW变为低电平并维持在低电平时,驱动控制单元324分别输出开启第一开关装置221的第一驱动控制信号GP1和关闭第二开关装置223的第二驱动控制信号GP2。
[0131] 在开关控制电路300b重复以上所述操作的同时,可根据连接到输出节点NO的负载50将第二电流Ip和第三电流In施加到反馈节点FN。因此,根据等式4或等式5,随着负载电流ILOAD增加,电压转换器200可根据连接到输出节点NO的负载50来减少或增加输出电压Vout的电平。在示例性实施例中,当负载50为应用处理器时,根据等式4,电压转换器200可随着负载电流ILOAD增加而减少输出电压Vout的电平。在另一示例性实施例中,当负载50为低压差(LDO)稳压器时,根据等式5,电压转换器200可随着负载电流ILOAD增加而增加输出电压Vout的电平。因此,电压转换器200可根据负载50的特性适应性地执行双向电压定位操作。
此外,第一开关装置221和第二开关装置223被彼此互补地开启/关闭。
[0132] 图12是示出根据示例性实施例的电源装置的框图。
[0133] 参照图12,电源装置400包括电压转换器200和作为负载运行的LDO稳压器410。
[0134] 电压转换器200可采用与图7中的电压转换器200实质上相同的配置。因此,电压转换器200可包括开关控制电路300、开关装置单元220和输出电路210。输出电路210可包括输出线圈20、电流传感器30、反馈单元40和BVPC100。如参照图7的描述,电压转换器200产生第二电流Ip和第三电流In以根据连接到输出节点NO的负载50的特性来向反馈节点FN提供第二电流Ip和第三电流In中的一个。输出节点NO的输出电压Vout在反馈节点FN被划分,第二电流Ip和第三电流In是第一电流Id的实数倍,并基于感测电压Vc转换第一电流Id。即,电压转换器200将输入电源电压Vin转换成具有规律的电平的第一输出电压Vout1,并向负载410提供第一输出电压Vout1。电压转换器200可被称为子稳压器。
[0135] 在图12中,负载410可用LDO稳压器410来实现。当负载410用LDO稳压器410来实现时,电压转换器200向反馈节点FN提供第三电流In,根据等式5,电压转换器200可随着负载电流ILOAD增加而增加输出电压Vout的电平。
[0136] LDO稳压器410包括运算放大器411、PMOS晶体管412和分压单元413。分压单元413包括在PMOS晶体管412和地电压GND之间串联的可变电阻器RL和第三电阻器R3。可变电阻器RL和第三电阻器R3在连接节点彼此串联。即,向实际负载提供输出电压Vout2。由于当负载410为LDO稳压器时电压转换器200执行负电压定位操作,子稳压器200可随着负载电流增加而增加第一输出电压Vout1的电平。
[0137] 运算放大器411具有接收参考电压VREF的第二(或负)输入端、连接到连接节点的第一(或正)输入端、连接到PMOS晶体管412的栅极的输出端。在分压单元413的连接节点提供第二输出电压Vout2。
[0138] 在图12中,电压转换器200用作LDO稳压器的子稳压器,电压转换器200可随着流入LDO稳压器410的负载电流(或输出电流)增加而增加第一输出电压Vout1的电平。
[0139] 图13是示出根据示例性实施例的电源管理装置的框图。
[0140] 参照图13,电源管理装置500包括参考电压发生器510、复位信号发生器520和电压转换器530。参考电压发生器510基于电源启用信号PEN来产生参考电压VREF。虽然没有在图13中示出,参考电压发生器510可用用作分压器的电阻器来实现,以产生参考电压VREF。在需要更稳定的参考电压的情况下,参考电压发生器510可用带隙参考电压电路来实现。如本领域普通技术人员所知,带隙参考电压电路可提供对温度变化不敏感的稳定的参考电压。
带隙参考电压电路包括启动电路、至少一个晶体管和至少一个电阻器等。
[0141] 复位信号发生器520基于电源启用信号PEN和参考电压VREF来产生复位信号RST。虽然没有在图13中示出,复位信号发生器520可包括复位启用单元、复位禁用单元和存单元。复位启用单元基于电源启用信号PEN来产生复位启用信号。复位禁用单元基于参考电压VREF和复位启用信号来产生复位禁用信号。锁存单元基于复位启用信号和复位禁用信号来产生复位信号RST。
[0142] 如参照图7的描述,电压转换器530产生第二电流Ip和第三电流In以根据连接到输出节点NO的负载50的特性来向反馈节点FN提供第二电流Ip和第三电流In中的一个。输出节点NO的输出电压Vout在反馈节点FN被划分,第二电流Ip和第三电流In是第一电流Id的实数倍,并基于在线圈20中感测的感测电压Vc转换第一电流Id。电压转换器530可响应于基于反馈节点FN的反馈电压VFB与参考电压VREF之差的第一驱动控制信号GP1和第二驱动控制信号GP2在输出线圈20中对输入电源电压Vin充电或者使输出线圈20放电。根据等式4或等式5,随着负载电流ILOAD增加,电压转换器530可根据连接到输出节点NO的负载50来减少或增加输出电压Vout的电平。
[0143] 电压转换器530包括开关控制单元531、开关装置单元532和输出电路533。开关控制单元531、开关装置单元532和输出电路533可分别与图7中的开关控制单元300、开关装置单元220和输出电路210具有实质上相同的体系结构和操作。
[0144] 图14是示出根据示例性实施例的电源管理系统的框图。
[0145] 参照图14,电源管理系统600包括电源管理装置620和多个集成电路630a,630b,...,630n。电源管理装置620和多个集成电路630a,630b,...,630n可形成于印刷电路板(PCB)610上。
[0146] 电源管理装置620可具有与图13的电源管理装置500的配置实质上相同的配置,例如,电源管理装置620基于输入电源电压Vin来产生根据负载而增加或减少电平的输出电压Vout,并基于电源启用信号PEN来产生复位信号RST。
[0147] 集成电路630a,630b,...,630n基于复位信号RST来维持复位状态直到输出电源电压Vout达到稳定状态。在输出电源电压Vout达到稳定状态之后,集成电路630a,630b,...,630n可基于输出电源电压Vout来被运行和驱动。作为负载运行的电路630a,630b,...,630n中的每个可根据等式4和等式5来选择输出电压的电平中的一个,并且可基于选择的输出电压来被驱动。
[0148] 图15是示出根据另一示例性实施例的电源管理系统的框图。
[0149] 参照图15,电源管理系统650包括片上系统(SoC)660和滤波器670。SoC660包括电源管理装置662和功能664。
[0150] 例如,电源管理装置662可具有与图13的电源管理装置500的配置实质上相同的配置。电源管理装置662基于输入电源电压Vin来产生根据负载而增加或减少电平的输出电压Vout,并基于电源启用信号PEN来产生复位信号RST。包括在电源管理装置662中的电压转换器可具有与参照图7所描述的配置实质上相同的配置,并产生第二电流Ip和第三电流In以根据连接到输出节点NO的负载50的特性来向反馈节点FN提供第二电流Ip和第三电流In中的一个。输出节点NO的输出电压Vout在反馈节点FN被划分,第二电流Ip和第三电流In是第一电流Id的实数倍,并基于感测电压Vc转换第一电流Id。因此,电源管理装置662可产生根据功能块664的特性而增加或减少电平的输出电流。
[0151] 滤波器670可作为具有电感器LS和电容器CS的低通滤波器来实现。稳定的输出电压Vout基于流经电感器LS的输出电流来感应。
[0152] 功能块664基于复位信号RST来维持复位状态直到输出电源电压Vout达到稳定状态。在输出电源电压Vout达到稳定状态之后,功能块664可基于输出电源电压Vout来被运行和驱动。
[0153] 虽然图15示出包括设置在SoC660外部的滤波器670的电源管理系统650的示例,可选择地,可将滤波器670设置在SoC660内。
[0154] 图16是示出根据示例性实施例的包括图7的电压转换器的电源管理集成电路(IC)的框图。
[0155] 参照图16,电源管理IC700是用于管理电的集成电路。电源管理IC700用于电子装置,诸如移动电话、便携式多媒体播放器(PMP)等。
[0156] 电源管理IC700包括至少一个稳压器(例如,第一稳压器710或第二稳压器720)。第一稳压器710和/或第二稳压器720向电子装置(未示出)的组件供电。第一稳压器710和/或第二稳压器720可包括图7的电压转换器200。第一稳压器710可以是线性稳压器,第二稳压器720可以是电压转换器200。因此,第二稳压器720可根据连接到输出节点的负载的特性来执行增加或减少输出电压的电平的双向电压定位操作。
[0157] 根据示例性实施例,电源管理IC700可包括各种组件,例如,电池充电器730、发光二极管(LED)驱动器740、电压检测器750或控制器760。
[0158] 电池充电器730可在控制器760的控制下对电池(未示出)充电。LED驱动器740可在控制器760的控制下运行电子装置的LED(未示出)。电压检测器750是能够检测电子装置的电压的传感器。控制器760还可以控制第一稳压器710和第二稳压器720的运行。
[0159] 图17是示出根据示例性实施例的包括图7的电压转换器的电子装置的示例的框图。
[0160] 参照图17,电子装置800(例如,蜂窝式电话、智能电话或平板个人计算机(PC))包括电源管理IC700和电池770。从电池770向电源管理IC700供电,并且电源管理IC700被配置为管理处理器810、无线收发器820、显示器830、存储器840或输入装置850的电力。电源管理IC700包括图7的电压转换器200。因此,电源管理IC700可根据连接到输出节点的负载的特性来执行增加或减少输出电压的电平的双向电压定位操作。
[0161] 无线收发器820可通过天线ANT来发送或接收无线电信号。例如,无线收发器820可将通过天线ANT来接收的无线电信号转换成通过处理器810来处理的信号。因此,处理器810可处理从无线电收发机820输出的信号,并将被处理的信号存储到存储器840或者通过显示器830显示被处理的信号。
[0162] 无线收发器820可将从处理器810输出的信号转换成无线电信号,并通过天线ANT将转换的无线电信号输出到外部。输入装置850是能够接收用于控制处理器810的操作的控制信号的输入或者通过处理器810来处理的数据的装置,并且可被实现为例如定位装置(诸如,触摸板、计算机鼠标、键板或键盘)。
[0163] 处理器810可控制显示器830显示从存储器840输出的数据、从无线收发器820输出的无线电信号或者从输入装置850接收的数据。
[0164] 图18是示出根据示例性实施例的包括图7的电压转换器的电子装置的示例的框图。
[0165] 参照图18,电子装置900可被实现为个人计算机(PC)、平板计算机、上网本、电子阅读器、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器或者MP4播放器,电子装置900可包括电源管理IC700和电池770。
[0166] 从电池770向电源管理IC700供电,并且电源管理IC700可管理处理器910、输入装置920、存储器930或显示器940的电力。电源管理IC700可包括图7中的电压转换器200。因此,电源管理IC700可根据连接到输出节点的负载的特性来执行增加或减少输出电压的电平的双向电压定位操作。
[0167] 电子装置900可包括用于控制电子装置的通用操作的处理器910。处理器910可根据从输入装置920产生的输入信号通过显示器940来显示被存储到存储器930的数据。例如,输入装置920可被实现为定位装置(诸如,触摸板、计算机鼠标、键板或键盘)。
[0168] 图19是示出根据示例性实施例的包括图7的电压转换器的电子装置的示例的框图。
[0169] 参照图19,电子装置1000可被实现为数码相机并且包括电源管理IC700和电池770。
[0170] 从电池770向电源管理IC700供电,并且电源管理IC700可管理处理器1010、图像传感器1020、存储器1040或显示器1030的电力。电源管理IC700可包括图7中的电压转换器200。因此,电源管理IC700可根据连接到输出节点的负载的特性来执行增加或减少输出电压的电平的双向电压定位操作。
[0171] 电子装置1000的图像传感器1020可将光信号转换成数字信号,并且可在控制器1010的控制下将转换的数字信号存储到存储器1040或者通过显示器130来显示。此外,存储到存储器1040的数字信号可在控制器1010的控制下通过显示器1030来显示。
[0172] 图20是示出根据示例性实施例的移动系统的框图。
[0173] 参照图20,移动系统1100包括应用处理器(AP)1110、连接单元1120、易失性存储器(VM)装置1130、非易失性存储器(NVM)装置1140、用户接口1150和电源1160。根据各种示例性实施例,移动系统1100可以是任何移动系统,诸如,移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、数码相机、便携式游戏机、音乐播放器、便携式摄像机、视频播放器、导航系统等。
[0174] 应用处理器1110可执行应用程序,诸如web浏览器、游戏应用程序、视频播放器等。在特定示例性实施例中,应用处理器1110可包括单核或多核。例如,应用处理器1110可以是多核处理器,诸如双核处理器、四核处理器、六核处理器等。应用处理器1110可包括电源管理装置(PMD)1111。电源管理装置1111基于输入的电源电压来产生根据负载的特性的输出电压,电源管理装置1111包括图7中的电压转换器200。电压转换器产生根据连接到输出节点的负载的特性来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个。电压转换器响应于基于反馈节点的反馈电压与参考电压之差的第一驱动控制信号和第二驱动控制信号在输出线圈中对输入电源电压充电或者可使输出线圈放电。根据各种示例性实施例,应用处理器
1110可与内部和/或外部高速缓冲存储器结合。
[0175] 连接单元1120可执行与外部装置(未示出)的有线或无线通信。例如,连接单元1120可执行以太网通信、近场通信(NFC)、无线电射频识别(RFID)通信、移动远程通信、记忆卡通信、通用串行总线(USB)通信等。在特定的示例性实施例中,连接单元1120可包括支持通信的基带芯片集,诸如,全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、宽带码分多址(WCDMA)、高速下行/上行分组接入(HSxPA)等。
[0176] 易失性存储器装置1130可存储由应用处理器1110处理的数据,或者可作为工作存储器来运行。例如,易失性存储器装置1130可以是动态随机存取存储器,诸如,双数据速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、低功率双数据速率(LPDDR)SDRAM、图形双倍数据速率(GDDR)SDRAM、总线式动态随机存取存储器(RDRAM)等,或者可以是任何需要刷新操作的易失性存储器装置。易失性存储器装置1130可包括存储器核以具有开放式位线结构,并且还可降低位线BL和互补位线BLB的电压,或者可在电荷共享之前针对位线BL和互补位线BLB执行升压操作,以使位线BL和互补位线BLB之间的电压差增加更多。因此,位线读出放大器可以更稳定执行读出操作。
[0177] 非易失性存储器装置1140可存储用于引导移动系统1100的引导图像。例如,非易失性存储器装置1140可以是电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、相变随机存取存储器(PRAM)、电阻随机存取存储器(RRAM)、纳米浮栅存储器(NFGM)、聚合物随机存取存储器(PoRAM)、磁性随机存取存储器(MRAM)、电随机存取存储器(FRAM)等。
[0178] 用户接口1150可包括至少一个输入装置(诸如键盘、触摸屏等)和至少一个输出装置(诸如扬声器、显示装置等)。电源1160可向移动系统1100供电。在特定的示例性实施例中,移动系统1100还可以包括相机图像处理器(CIS)和/或存储装置,诸如记忆卡、固态硬盘(SSD)、硬盘驱动器(HDD)、CD-ROM等。
[0179] 在特定的示例性实施例中,移动系统1100和/或移动系统1100的组件可以以各种方式封装,诸如层叠封装(Package on Packages:PoPs)、球栅阵列(BGAs)、芯片级封装(CSPs)、塑料有引线芯片载体(PLCC)、塑料双列直插式封装(PDIP)、小片叠片包装(Die in Waffle Pack)、小片叠片形式(Die inWafer Form)、板上芯片封装(COB)、陶瓷双列直插式封装(CERDIP)、塑料公制四方扁平封装(MQFP)、薄型四方扁平封装(TQFP)、小外形集成电路(SOIC)、收缩小外形封装(SSOP)、薄型小外形封装(TSOP)、系统封装(SIP)、多芯片封装(MCP)、晶圆级制备封装(WFP)、晶圆级堆叠工艺封装(WSP)等。
[0180] 图21是示出根据示例性实施例的计算系统的框图。
[0181] 参照图21,计算系统1200包括处理器1210、输入/输出集线器(IOH)1220、输入/输出控制器集线器(ICH)1230、至少一个存储器模块1240和显卡1250。在特定的示例性实施例中,计算系统1200可以是个人计算机(PC)、服务器计算机、工作站、笔记本计算机、移动电话、智能电话、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、数码相机、数字电视、机顶盒、音乐播放器、便携式游戏机、导航系统等。
[0182] 处理器1210可以执行各种计算功能,诸如执行用于执行特定的计算或任务的特定的软件。例如,处理器1210可以是微处理器、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器等。处理器1210可包括电源管理装置(PMD)1211。电源管理装置1211可基于输入的电源电压来产生根据负载的特性的输出电压,电源管理装置1211包括图7中的电压转换器200。电压转换器产生根据连接到输出节点的负载的特性来向反馈节点提供第二电流和第三电流中的一个。电压转换器可响应于基于反馈节点的反馈电压与参考电压之差的第一驱动控制信号和第二驱动控制信号在输出线圈中对输入电源电压充电或者可使输出线圈放电。在特定的示例性实施例中,处理器1210可包括单核或多核。例如,处理器1210可以是多核处理器,诸如双核处理器、四核处理器、六核处理器等。虽然图21示出计算系统1200包括一个处理器1212,但是在特定的示例性实施例中,计算系统1200可包括多个处理器。处理器1210可包括内部和/或外部高速缓冲存储器。
[0183] 处理器1210可包括用于存储器模块1240的操作的控制存储控制器(未示出)。包括在处理器1210中的存储控制器可以被称为集成存储控制器(IMC)。存储控制器可包括这里所描述的示例性实施例的一个或更多个中的结构和/或执行方法。存储控制器和存储器模块1240之间的存储器接口(未示出)可用包括多个信号线的单信道来实现,或者可用多信道来实现,所述多信道中的每个可与至少一个存储器模块1240结合。在特定的示例性实施例中,存储控制器可位于可被称为控制器集线器(MCH)的输入/输出集线器1220内。
[0184] 输入/输出集线器1220可管理处理器1210和装置(诸如显卡1250)之间的数据传输。输入/输出集线器1220可通过各种接口(未示出)结合到处理器1210。例如,处理器1210和输入/输出集线器1220之间的接口可以是前端总线(FSB)、系统总线、超传输(HyperTransport)、闪电数据传输(LDT)、快速通道互联(QPI)、通用系统接口(CSI)等。虽然图21示出计算系统1200包括一个输入/输出集线器1220,但是在特定的示例性实施例中,计算系统1200可包括多个输入/输出集线器1220。输入/输出集线器1220可提供各种与装置的接口。例如,输入/输出集线器1220可提供加速图形端口(AGP)接口、总线和接口标准(PCIe)、通信流体系结构(CSA)接口等。
[0185] 显卡1250可通过AGP或PCIe结合到输入/输出集线器1220。显卡1250可控制用于显示图像的显示装置(未示出)。显卡1250可包括用于处理图像数据的内部处理器(未示出)和内部存储装置(未示出)。在特定的示例性实施例中,输入/输出集线器1220可包括与显卡1250一起或代替显卡1250的内部图形装置(未示出)。包括在输入/输出集线器1220中的图形装置可被称为集成显卡。此外,包括内部存储控制器和内部图形装置的输入/输出集线器
1220可被称为图形和存储控制器集线器(GMCH)。
[0186] 输入/输出控制器集线器1230可执行数据缓冲和接口仲裁以有效地运作各种系统接口。输入/输出控制器集线器1230可通过内部总线(诸如直接媒体接口(DMI)、集线器接口、企业南桥芯片(ESI)、PCIe等)结合到输入/输出集线器1220。输入/输出控制器集线器1230可提供各种与外围装置的接口。例如,输入/输出控制器集线器1230可提供通用串行总线(USB)端口、串行高级技术附件(SATA)端口、通用输入/输出(GPIO)、低引脚数(LPC)总线、串行外围接口(SPI)、PCI、PCIe等。
[0187] 在特定的示例性实施例中,处理器1210、输入/输出集线器1220和输入/输出控制器集线器1230可以实现为单独的芯片集或单独的集成电路。在其他示例性实施例中,处理器1210、输入/输出集线器1220和输入/输出控制器集线器1230中的至少两个可以实现为单独的芯片集。
[0188] 如上所述,根据示例性实施例,由于BVPC可选择性提供根据连接到输出节点的负载的特性而增加或减少电平的输出电压,可以减少开关噪声,可以增强电压转换器和电源装置的性能。
[0189] 上面的示例性实施例可应用于需要稳定电源电压的集成电路和/或电子系统。例如上面的示例性实施例可应用于电源管理装置、电源管理系统、应用处理器、微处理器、CPU、特定用途集成电路(ASIC)、移动SoC、多媒体SoC和智能卡等。
[0190] 虽然已经参照示例性实施例描述了本发明构思,但对于本领域的技术人员很明显的是,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,可进行各种变动和修改。因此,应该理解,上面的实施例不是限制性的,而是说明性的。
QQ群二维码
意见反馈