用于电供应电路中的电压控制的差分感测

申请号 CN201210085514.2 申请日 2012-03-28 公开(公告)号 CN102710119A 公开(公告)日 2012-10-03
申请人 飞兆半导体公司; 发明人 赵斌; 杰克·科尼什; 维克托·李;
摘要 本 发明 提供用于电 力 供应 电路 中的 电压 控制的差分感测的方法及设备。在一个一般方面中,一种设备可包括: 控制器 ;及电力级,其耦合到所述控制器且经配置以耦合到电源。所述电力级经配置以响应于所述控制器而将 输出电压 递送到负载模 块 。所述设备还包括参考电压电路,所述参考电压电路耦合到所述控制器且经配置以接地到与所述负载模块相关联的不同于第二接地电压的第一接地电压。
权利要求

1.一种设备,其包含:
级,其经配置以耦合到电源及控制器
参考电压电路,其耦合到所述控制器且经配置以接地到与负载模相关联的不同于第二接地电压的第一接地电压;及
所述控制器,其经配置以基于基于输出电压而产生的第一反馈信号与基于所述输出电压与所述第一接地电压之间的电压而产生的第二反馈信号的组合而触发所述电力级将所述输出电压递送到所述负载模块。
2.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一反馈信号为经放大纹波信号。
3.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一反馈信号包括交流电AC分量。
4.根据权利要求1所述的设备,其中所述第二反馈信号具有在时间上与所述第一反馈信号的纹波分量对应且与所述第一反馈信号的所述纹波分量相比经衰减的纹波分量。
5.根据权利要求1所述的设备,其中所述第二反馈信号经由开关耦合到所述负载模块的多个负载装置。
6.根据权利要求1所述的设备,其进一步包含:
滞后比较器,其包括在所述控制器中,所述滞后比较器经配置以基于滞后电压范围而触发所述电力级进行将电力递送到所述负载模块或中断到所述负载模块的电力中的至少一者。
7.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一接地电压是来自所述负载模块的在所述负载模块的封装内部的一部分,且所述第二接地电压为在所述负载模块的所述封装外部的接地电压。
8.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一接地电压与所述第二接地电压相差跨越所述负载模块的封装的一部分的电压降。
9.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一接地电压经配置以响应于穿过所述负载模块的电流的改变而相对于第二接地电压变化。
10.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一接地电压与所述第二接地电压之间的差响应于穿过所述负载模块的负载电流改变而改变。
11.根据权利要求1所述的设备,其中所述第二接地电压为所述参考电压电路的全局接地电压且所述第一接地电压为所述参考电压电路的局部接地电压。
12.根据权利要求1所述的设备,其中电力供应电路为直流电DC电压转换器。
13.一种设备,其包含:
控制器,其包括滞后比较器;
电力级,其耦合到所述控制器且经配置以耦合到电源,所述电力级经配置以响应于所述控制器而将输出电压递送到负载模块;及
参考电压电路,其耦合到所述控制器且经配置以接地到与所述负载模块相关联的不同于第二接地电压的第一接地电压。
14.根据权利要求13所述的设备,其中所述控制器中所包括的所述滞后比较器经配置以产生经放大反馈信号,所述电力级经配置以基于由所述滞后比较器产生的所述经放大反馈信号而递送所述输出电压。
15.根据权利要求13所述的设备,其中所述第一接地电压是来自所述负载模块的在所述负载模块的封装内部的一部分,且所述第二接地电压为在所述负载模块的所述封装外部的接地电压。
16.根据权利要求13所述的设备,其中所述第一接地电压与所述第二接地电压相差跨越所述负载模块的封装的一部分的电压降。
17.根据权利要求13所述的设备,其中所述第一接地电压经配置以响应于穿过所述负载模块的电流的改变而相对于第二接地电压变化。
18.根据权利要求13所述的设备,其中所述参考电压电路经配置以产生参考电压,所述控制器经配置以基于由所述参考电压电路产生的所述参考电压且基于具有高于所述第一接地电压的电压的反馈信号来控制经由所述电力级提供的所述输出电压,所述反馈信号耦合到所述负载模块中所包括的多个开关。
19.根据权利要求13所述的设备,其中所述第一接地电压与所述第二接地电压之间的差响应于穿过所述负载模块的负载电流改变而改变。
20.一种电力供应电路,其包含:
电力级,其经配置以耦合到负载模块且经配置以耦合到第一接地电压;
参考电压电路,其经配置以耦合到响应于穿过所述负载模块的电流而相对于第一接地电压变化的第二接地电压,所述参考电压电路经配置以基于所述第二接地电压而产生参考电压;及
控制器,其耦合到所述电力级且耦合到所述参考电压电路,所述控制器经配置以基于来自所述负载模块中所包括的多个负载装置的电力侧的反馈信号、所述参考电压及纹波信号的组合而触发所述电力级将输出电压递送到所述负载模块。
21.根据权利要求20所述的电力供应电路,其中所述纹波信号为经放大纹波信号,所述电力供应电路进一步包含:
输出级,其耦合到所述电力级;及
纹波反馈电路,其经配置以基于所述输出电压且基于所述输出电压与所述电力级之间的电压而产生所述经放大纹波信号。
22.根据权利要求20所述的电力供应电路,其中所述参考电压是基于与所述第二接地电压相关联的板电阻来校准的。
23.根据权利要求20所述的电力供应电路,其中所述电力供应电路为直流电DC电压转换器。
24.根据权利要求20所述的电力供应电路,其中所述第一接地电压与所述第二接地电压相差跨越所述负载模块的封装的一部分的至少一电压降。
25.一种方法,其包含:
从在负载模块的封装内部的第一位置接收第一电压,所述第一电压不同于所述负载模块的接地电压;
从在所述负载模块的所述封装内部的第二位置接收第二电压,所述第二电压不同于所述负载模块的所述接地电压;
基于所述第一电压而产生参考电压;
基于与所述负载模块的输出电压相关联的反馈信号而产生纹波信号;及基于所述参考电压、所述纹波信号及所述第二电压而产生所述负载模块的所述输出电压。
26.根据权利要求25所述的方法,其中所述纹波信号充当交流电AC反馈信号,所述第二电压充当直流电DC反馈信号。
27.根据权利要求25所述的方法,其中使用参考电压电路来产生所述参考电压,所述第一电压充当所述参考电压电路的接地电压。
28.根据权利要求25所述的方法,其中所述第一电压充当参考电压电路的接地电压,所述方法进一步包含:
响应于穿过所述负载模块的电流的增加而相对于所述负载模块的所述接地电压增加所述参考电压,所述参考电压电路的所述接地电压高于所述负载模块的所述接地电压。
29.根据权利要求25所述的方法,其中所述第一电压与所述第二电压之间的差小于所述输出电压与所述接地电压之间的差。

说明书全文

用于电供应电路中的电压控制的差分感测

[0001] 相关申请案交叉参考
[0002] 本申请案请求对在2011年3月28提出申请且标题为“用于电力供应中的电压控制的差分感测(Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply)”的第61/468,224号美国临时专利申请案的优先权及权益,且请求对在2011年4月7日提出申请且标题为“用于电力供应中的电压控制的差分感测(Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply)”的第61/472,980号美国临时专利申请案的优先权及权益,两个申请案均以全文引用的方式并入本文中。
[0003] 本申请案还请求对在2011年8月24日提出申请且标题为“用于电力供应中的电压控制的差分感测(Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply)”的第13/216,522号美国非临时专利申请案的优先权及权益,此美国非临时专利申请案又请求对在2011年3月28日提出申请且标题为“用于电力供应中的电压控制的差分感测(Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply)”的第61/468,224号美国临时专利申请案的优先权及权益,且请求对在2011年4月7日提出申请且标题为“用于电力供应中的电压控制的差分感测(Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply)”的第61/472,980号美国临时专利申请案的优先权及权益。所有这些专利申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

[0004] 本说明涉及用于电力供应电路中的电压控制的差分感测。

背景技术

[0005] 一些已知电力供应电路(例如,直流电(DC)/DC转换器,例如降压转换器)可经配置以调节供应到负载模输出电压。由于与印刷电路板(PCB)及/或负载模块内的实际半导体晶体管装置周围的封装相关联的寄生电压降,提供到负载模块的电压可不同于提供到负载模块内的半导体装置的电压。尽管可使用各种技术(例如,错误校正反馈环路)及/或额外组件来校正寄生电压降,但使用这些技术及/或额外组件的缺点(例如,增加的电力消耗、控制环路不稳定等)在一些应用中是不期望的。此外,这些已知解决方案中的一些解决方案不能够在负载电流中存在相对宽广的变化的情况下提供跨越负载模块中所包括的半导体装置的所期望平的电压控制。因此,需要用以解决目前技术的不足且提供其它新颖及创新特征的系统、方法及设备。发明内容
[0006] 在一个一般方面中,一种设备可包括:电力级,其经配置以耦合到电源;及参考电压电路,其耦合到控制器且经配置以接地到与负载模块相关联的不同于第二接地电压的第一接地电压。所述设备还可包括耦合到所述电力级且耦合到所述参考电压电路的控制器,其中所述控制器经配置以基于基于输出电压而产生的第一反馈信号与基于所述输出电压与所述第一接地电压之间的电压而产生的第二反馈信号的组合而触发所述电力级将所述输出电压递送到负载模块。
[0007] 在另一一般方面中,一种设备可包括:控制器,其包括滞后比较器;及电力级,其耦合到所述控制器且经配置以耦合到电源。所述电力级经配置以响应于所述控制器而将输出电压递送到负载模块。所述设备还包括参考电压电路,所述参考电压电路耦合到所述控制器且经配置以接地到与所述负载模块相关联的不同于第二接地电压的第一接地电压。
[0008] 在另一一般方面中,一种电力供应电路可包括电力级,所述电力级经配置以耦合到负载模块且经配置以耦合到第一接地电压。所述设备可包括参考电压电路,所述参考电压电路经配置以耦合到响应于穿过所述负载模块的电流而相对于第一接地电压变化(例如,移动、浮动)的第二接地电压。所述参考电压电路可经配置以基于所述第二接地电压而产生参考电压。所述电力供应电路还可包括控制器,所述控制器耦合到所述电力级且耦合到所述参考电压电路。所述控制器可经配置以基于来自所述负载模块中所包括的多个负载装置的电力侧的反馈信号、参考电压及纹波信号的组合而触发所述电力级将输出电压递送到所述负载模块。
[0009] 在又一一般方面中,一种方法可包括从在负载模块的封装内部的第一位置接收第一电压,其中所述第一电压不同于所述负载模块的接地电压。所述方法可包括从在所述负载模块的所述封装内部的第二位置接收第二电压,其中所述第二电压不同于所述负载模块的所述接地电压。此外,所述方法可包括基于所述第一电压而产生参考电压,及基于所述参考电压及所述第二电压而产生所述负载模块的输出电压。
[0010] 在再一一般方面中,一种设备可包括电力级,所述电力级经配置以耦合到电源。所述设备可包括参考电压电路,所述参考电压电路耦合到控制器且经配置以接地到与所述负载模块相关联的不同于第二接地电压的第一接地电压。所述设备还可包括控制器,所述控制器耦合到所述电力级且耦合到所述参考电压电路。所述控制器可经配置以基于基于输出电压而产生的第一反馈信号与基于所述输出电压与所述第一接地电压之间的电压而产生的第二反馈信号的组合而触发所述电力级将所述输出电压递送到负载模块。
[0011] 在附图及下文说明中阐述一个或一个以上实施方案的细节。从所述说明及图式且从权利要求书将明了其它特征。

附图说明

[0012] 图1是图解说明经配置以将电力从电源递送到负载模块的电力供应电路的图示。
[0013] 图2A是图解说明图1中所展示的电力供应电路内的电压的曲线图。
[0014] 图2B是图解说明穿过图1中所展示的负载模块的负载电流的曲线图。
[0015] 图2C是相对于图1中所展示的全局接地电压及参考接地电压来图解说明参考电压的曲线图。
[0016] 图3是图解说明根据一实施例的电力供应电路的操作的流程图
[0017] 图4是图解说明经配置以将电力从电源递送到负载模块的另一电力供应电路的图示。
[0018] 图5是图解说明具有相对低的信噪比的反馈信号的曲线图。
[0019] 图6是图解说明具有相对高的信噪比的经放大反馈信号的曲线图。
[0020] 图7是图解说明经配置以将电力从电源递送到负载模块的又一电力供应电路的图示。

具体实施方式

[0021] 图1是图解说明经配置以将电力从电源150递送到负载模块130(也可称作工作装置)的电力供应电路120的图示。电力供应电路120包括参考电压电路122(例如,带隙参考电路)、控制器124及电力级126。电力供应电路120经配置以基于参考电压12且基于反馈信号14(与反馈控制环路相关联且由一个或一个以上反馈电压界定)来管理(例如,控制、调节)递送到负载模块130的输出电压16。
[0022] 特定来说,电力供应电路120中所包括的控制器124可经配置以触发电力级126将电力从电源150递送到负载模块130或中断从电源150到负载模块130的电力递送。在一些实施例中,控制器124可包括比较器(例如,误差比较器)及/或其它电路。举例来说,控制器124可经配置以在反馈信号14(例如,界定反馈信号的电压)相对于参考电压12减小指定量(例如,减小阈值量以上)时触发电力级126从电源150递送电力。类似地,控制器124可经配置以在反馈信号14相对于参考电压12增加指定量(例如,增加阈值量以上)时触发电力级126中断从电源150递送的电力。
[0023] 如图1中所展示,参考电压电路122经配置以基于接地电压G2而产生参考电压12。接地电压G2不同于接地电压G1,接地电压G1是用于电力供应电路120、负载模块130及电源150的组件中的至少一些组件的接地电压。在一些实施例中,由于接地电压G2充当参考电压电路122的接地电压,因此接地电压G2可称作参考接地电压(或称作感测接地或局部接地电压)。在一些实施例中,接地电压G1可称作全局接地电压。
[0024] 如图1中所展示,参考接地电压G2是来自在负载模块130内部且极接近于负载装置136的位置(例如,节点)而非耦合到全局接地电压G1。负载装置136可包括许多不同类型的装置,例如半导体装置,包括晶体管、电阻器、电感器、电容器及/或等等。由于参考电压12由参考电压电路122基于参考接地电压G2(其极接近于负载装置136)而产生,因此电力供应电路120可比在参考电压12由参考电压电路122基于全局接地电压G1(其不如此靠近于负载装置136)而产生的情况下更准确地管理递送到负载模块130内的负载装置136的电力。
[0025] 特定来说,参考接地电压G2是来自极接近于负载装置136的位置(例如,节点)且不受与负载模块130的封装(例如,迹线、线接合件、连接器等)相关联的寄生电阻(其由寄生封装电阻器RP2表示)及/或板电阻(例如,印刷电路板迹线)(其由寄生板电阻器RB2表示)影响(例如,实质上不受其影响)。因此,参考接地电压G2是来自安置于负载装置136与寄生封装电阻器RP2之间的位置。在此实施例中,耦合参考接地电压G2的位置可称作内部接地VSS(或称作负载装置接地VSS),且可来自负载装置136(或负载模块130)的接地侧。
[0026] 类似地,如图1中所展示,反馈信号14是来自在负载模块130内部的位置(而非耦合到或极接近于输出电压16)。由于反馈信号14极接近于负载装置136,因此电力供应电路120可比在反馈信号14基于输出电压16(其不如此靠近于负载装置136)的情况下更准确地管理递送到负载模块130内的负载装置136的电力。特定来说,反馈信号14是来自极接近于负载装置136的位置且不受与负载模块130的封装(例如,迹线、线接合件、连接器等)相关联的寄生电阻(其由寄生封装电阻器RP1表示)及/或板电阻(例如,印刷电路板迹线)(其由寄生板电阻器RB1表示)影响(例如,实质上不受其影响)。因此,反馈信号14是来自安置于负载装置136与寄生封装电阻器RP1之间的位置。在此实施例中,耦合反馈信号14的位置可称作内部供应电压VDD(或称作负载装置供应电压VDD),且可在负载装置136(或负载模块130)的电力供应侧上。
[0027] 在负载模块130的操作期间汲取穿过负载模块130(例如,由其消耗)的负载电流10可基于负载模块130的处理而变化。举例来说,当负载模块130忙于密集的信号处理(例如,数据处理、提供输出)时,负载电流10可高于当负载模块130空闲(例如,处于备用模式,不提供输出)时。因此,跨越寄生封装电阻器RP1、RP2(其可小于1欧姆)及跨越寄生板电阻器RB1、RB2(其可小于1欧姆)的电压降(其可称作寄生电压降)可基于由负载模块130执行的处理而变化。图1中所展示的电力供应电路120经配置以基于耦合到内部供应电压VDD的反馈信号14及基于参考接地电压G2(其耦合到内部接地VSS)而产生的参考电压12来管理跨越负载装置136的电压,使得可在不受(或实质上不受)来自寄生电压降的影响的情况下管理跨越负载装置136的电压。特定来说,参考电压12(其由参考电压电路122产生且由电力供应电路120用于管理跨越负载装置136的电压降)将随着参考接地电压G2的改变(例如,增加、减小)而改变(例如,变化、移动、增加、减小)。尽管图1中未展示,但在电力供应电路120经配置以基于(举例来说)输出电压16(其在负载模块130的封装外部)及基于全局接地电压G1(其在负载模块130的封装外部且不变化(例如,移动))而产生的参考电压12来管理跨越负载装置136的电压的情况下,由于寄生电压降,电力供应电路120可不能够以所期望方式管理跨越负载装置136的电压。
[0028] 作为实例,电力供应电路120可经配置以基于反馈信号14及参考电压12而将跨越负载模块130的负载装置136(从内部供应电压VDD到内部接地电压VSS)的电压维持为大约1.5伏(V)的电压(使用图1中所展示的配置)。因此可基于内部供应电压VDD及内部接地电压VSS将跨越负载装置136的电压维持(例如,偏置)为1.5V。当负载模块130的负载装置136正在主动地处理数据时,可汲取负载装置136多达(举例来说)3安(A)的电流。在此实例中,即使寄生电阻器RP1、RP2及寄生板电阻器RB1、RB2的总电阻小到大约50毫欧(mΩ),跨越这些寄生电阻器的组合电压降也将为大约150mV。由于图1中所展示的电力供应电路120经配置以基于内部供应电压VDD(经由反馈信号14)及内部接地电压VSS(经由参考接地G2)来维持跨越负载装置136的电压,因此由寄生电阻器造成的150mV的电压增加不影响(例如,实质上不影响)由电力供应电路120提供的电压控制。
[0029] 如果电力供应电路120改为经配置以基于与输出电压16相关联的反馈信号(未展示)及/或基于全局接地电压G1的参考电压12而将输出电压16维持为1.5V(其不同于图1中所展示的配置),那么当负载装置136忙于密集的数据/信号处理时电力供应电路120不能准确地将跨越负载装置136的电压维持为1.5V。举例来说,当负载装置136正在密集的数据/信号处理期间汲取大约3A的电流时,跨越寄生电阻器RP1、RP2及寄生板电阻器RB1、RB2的总电压降(如果假设总电阻为大约50mΩ)将为大约150mV。尽管输出电压16可由电力供应电路120维持为1.5V,但跨越负载装置136(从内部供应电压VDD到内部接地电压VSS)的电压降将为1.35V(1.5V减去150mV)。
[0030] 在一些实施例中,反馈信号14及/或参考接地电压G2可来自集成到负载模块130中的感测电压输出。举例来说,如果负载模块130为微处理器(或其它类型的电路),那么微处理器可将感测电压输出构建到所述微处理器中,其可用于反馈信号14及/或参考接地电压G2。在一些实施例中,内部供应电压VDD及/或内部接地电压VSS可物理上靠近于负载模块130的负载装置136中所包括的晶体管装置的源极、漏极、阴极阳极等。在一些实施例中,反馈信号14及/或参考接地电压G2可来自耦合到(或接近)应通过电力供应电路120调节跨越其的电压(或被视为通过电力供应电路120进行调节的目标)的关键装置(例如,组件)的位置。
[0031] 在一些实施例中,内部供应电压VDD(其等于或大约等于反馈信号14)及内部接地电压VSS(其等于或大约等于参考接地电压G2)可界定不同于由输出电压16及全局接地电压G1界定的一组轨电压的一组轨电压。在一些实施例中,由内部供应电压VDD及内部接地电压VSS界定的所述组轨电压可称作与负载装置136相关联的轨电压(或称作内部轨电压),且由输出电压16及全局接地电压G1界定的所述组轨电压可称作与负载模块130相关联的轨电压(或称作外部轨电压)。在一些实施例中,与负载装置136相关联的轨电压可在与负载模块130(其包括寄生电阻)相关联的轨电压内。换句话说,内部供应电压VDD可低于输出电压16,且内部接地电压VSS可高于全局接地电压G1。在一些实施例中,当负载电流10相对小时,输出电压16可大约等于内部供应电压VDD,且全局接地电压G1可大约等于内部接地电压VSS。与负载装置136相关联的轨电压和与负载模块130相关联的轨电压之间的差可随着增加的负载电流10而增加且随着减小的负载电流10而减小。
[0032] 此外,由于参考接地电压G2耦合到负载模块130中的不同于全局接地电压G1的位置,因此参考接地电压G2可不同于全局接地电压G1。在一些实施例中,参考接地电压G2可具有高于全局接地电压G1的电压的电压。在一些实施例中,参考接地电压G2可依据负载电流10相对于全局接地电压G1变化。举例来说,相对高的负载电流10可造成跨越寄生封装电阻器RP2及寄生板电阻器RB2的相对高的电压降,从而导致参考接地电压G2与全局接地电压G1之间的对应差。
[0033] 尽管图1中未展示,但参考接地电压G2可与内部接地电压VSS相差跨越沿路径121的寄生封装电阻及/或寄生板电阻(及/或其它寄生电阻)的电压降。换句话说,寄生封装电阻及/或寄生板电阻可沿路径121安置于参考电压电路122与内部接地电压VSS之间。在一些实施例中,与沿路径121的寄生封装电阻及/或寄生板电阻相关联的电压降可忽略不计,因为沿路径121来自参考电压电路122的电流相对小。举例来说,在一些实施例中,沿路径121的电流小于1毫安(mA)(例如,小于0.5mA、小于100μA)。在一些实施例中,沿路径121的寄生电阻大约为1欧姆或小于1欧姆,从而导致大约1mV或更小的电压降。
因此,在一些实施例中,由沿路径121的寄生电阻造成的电压控制不准确性可忽略不计。
[0034] 在一些实施例中,可基于跨越沿路径121的寄生电阻器的预期电压降来校准(例如,调整)参考电压电路122及/或控制器124。举例来说,在一些实施例中,可将恒定偏移构建到参考电压中以抵消由跨域沿路径121的寄生电阻器的相对大的电压降引入的恒定误差,因为沿路径121的寄生电阻及参考电流消耗两者可为恒定的。在一些实施例中,可以板级来裁定寄生电阻值,使得沿路径121的电压降可精确地由参考电压中的内建偏移抵消以获得负载装置136处的精确电压控制。
[0035] 在一些实施例中,沿路径121及/或路径123的电流将在比穿过负载装置136的负载电流10小得多的电流范围内。举例来说,沿路径121及/或路径123的电流可在零安与几毫安之间变化,而负载电流10可在零安、几毫安(当处于备用模式时)及几安(例如,在密集的信号处理期间为几安)之间变化。因此,即使沿路径121及/或路径123的寄生封装电阻与寄生封装电阻器RP1及/或RP2及/或寄生板电阻器RB1及/或RB2一样大(或甚至比其大),跨越沿路径121及/或路径123的寄生封装电阻的电压降也将通常显著小于与寄生封装电阻器RP1及/或RP2及/或寄生板电阻器RB1及/或RB2相关联的电压降(由于其相应电流的显著差)。
[0036] 类似地,尽管图1中未展示,但反馈信号14可与内部供应电压VDD相差跨越沿路径123的寄生封装电阻及/或寄生板电阻(及/或其它寄生电阻)的电压降。换句话说,寄生封装电阻及/或寄生板电阻可沿路径123安置于控制器124与内部供应电压VDD之间。在一些实施例中,与沿路径123的寄生封装电阻及/或寄生板电阻相关联的电压降可忽略不计,因为沿路径123到达控制器124的电流相当(例如,相对)小。在一些实施例中,可基于与沿路径123的寄生电阻相关的预期电压降来校准(例如,调整)参考电压电路122及/或控制器124。
[0037] 在一些实施例中,可基于电力供应电路120的电力模式(例如,降压调节器的脉冲宽度调制(PWM)模式、脉冲频率调制(PFM)模式)来执行(例如,动态地执行)对沿路径121及/或沿路径123的寄生电阻(例如,寄生板电阻、寄生封装电阻)的校准。在一些实施例中,可界定沿路径121及/或沿路径123的寄生电阻以获得电力供应电路120内的所要结果。举例来说,沿路径121的寄生板电阻可经配置以平衡(在参考电压电路122处及/或在控制器124处)沿路径123的寄生板电阻以获得负载装置136处的精确电压控制。
[0038] 使用各自在内部耦合到负载模块130的反馈信号14及参考接地电压G2(在图1中所展示的差分感测方案中),可避免(例如,实质上避免)来自负载模块130的电力供应侧及接地侧的电压误差。电压误差可由穿过负载模块130的相对大的负载电流10及负载模块130的电力及接地路径中的不可忽略不计的寄生电阻造成。图1中所展示的配置不需要可潜在地导致控制环路不稳定性、额外成本及复杂性等的复杂误差放大器
[0039] 尽管图1中未展示,但在一些实施例中,参考接地电压G2可由接地电压电路(沿路径121)基于内部接地电压VSS而产生。在一些实施例中,接地电压电路可为(举例来说)分压器或其它类型的电路。在此些实施例中,参考接地电压G2可不等于(或实质上等于)内部接地电压VSS。类似地,尽管图1中未展示,但在一些实施例中,反馈信号14可由反馈电路(例如,沿路径123的分压器)基于内部供应电压VDD而产生。
[0040] 在一些实施例中,电力供应电路120可为或可包括(举例来说)包括电力级126内的开关电路的任一类型的开关调节器。在一些实施例中,电力供应电路120可称作切换模式电力供应(SMPS)。举例来说,电力供应电路120可为或可包括降压调节器、升压调节器、升降压调节器及/或等等。在一些实施例中,电力供应电路120可为或可包括DC/DC(例如,升降压转换器)或交流电(AC)/DC转换器的任一组合。
[0041] 尽管未展示,但输入级、输出级(例如,包括电感器及/或电容器的输出级)及/或等等可可操作地耦合到图1中所展示的电力级126及/或控制器124或包括在其中。输出级可包括可用于电力级126的特定实施方案中的任一电路。举例来说,输出级可包括用于电力级126的各种类型的电路,包括(举例来说)一个或一个以上电容器、电感器、变换器、晶体管、电阻器、反馈电路及/或等等。
[0042] 尽管未展示,但在一些实施例中,控制器124可包括一个或一个以上比较器、放大器、输入级、经配置以产生可触发电力级126内的开关电路的切换的控制信号的任一类型的控制电路及/或等等。举例来说,电力级126的控制电路可包括经配置以产生具有方波波形(例如,具有上升及下降沿的方波波形)的控制信号的信号发生器。
[0043] 在一些实施例中,电源150可为任一种类的电源。举例来说,电源150可为直流电(DC)电源,例如电池燃料电池及/或等等。尽管图1中未展示,但电力供应电路120的额外部分(除电力级126外)也可由电源150供电。举例来说,参考电压电路122、控制器124及/或等等可耦合到电源150及/或由电源150供电。
[0044] 图2A到2C是共同图解说明根据本发明的实施例图1中所展示的电力供应电路120的至少一些部分的操作的曲线图。如图2A到2C中所展示,时间正在向右边增加。
[0045] 尽管结合图2A到2C来描述电力供应电路120的部分的行为(如在指定时间、电压及等等下进行转变),但当实施(例如,使用金属化物半导体场效应晶体管(MOSFET)装置实施)时,组件的转变可稍微在指定电压及/或指定时间之前或稍微在指定电压及/或指定时间之后发生。特定来说,阈值电压的变化、处理变化、温度变化、装置的切换时间、电路转变延迟及/或等等可导致可触发电力供应电路120的组件稍微在指定电压及/或时间之前或稍微在指定电压及/或时间之后转变的条件(例如,非理想条件)。此外,这些曲线图中未描绘一些相对微小的非理想性,例如噪声(例如,切换噪声)、漂移及/或等等。
[0046] 图2A是图解说明图1中所展示的电力供应电路120内的电压的曲线图。如图2A中所展示,电压在y轴上,且参考电力供应电路120的全局接地电压G1(展示为0V)来展示所描绘电压。图2B是图解说明穿过图1中所展示的负载模块130的负载电流10的曲线图。图2C是相对于图1中所展示的全局接地电压G1及参考接地电压G2来图解说明参考电压
12的曲线图。
[0047] 如图2B中所展示,负载电流10在时间T1与T2之间为相对恒定且低的值。在一些实施例中,负载电流10可为相对恒定且低的值,因为负载模块130处于备用状态,其中汲取穿过负载模块130的电流相对低且恒定。如图2B中所展示,负载电流10在时间T2处开始且超过时间T3而增加。穿过负载模块130的负载电流10可随着由负载模块130执行的信号/数据处理增加而增加。在一些实施例中,穿过负载模块130的负载电流10可不如图2B中所展示逐渐地增加,而是可以步进方式突然增加。时间T1与T2之间的时间周期将称作备用时间周期,且在时间T2处开始的时间周期将称作信号/数据处理时间周期。
[0048] 如图2A中所展示,参考接地电压G2在备用时间周期期间相对于全局接地电压G1相对恒定。在一些实施例中,参考接地电压G2与全局接地电压G1之间的差可与跨越寄生封装电阻器RP2及寄生板电阻器RB2的电压降相关联,其在图2A中表示为电压降A。电压反馈14与输出电压16之间的差表示跨越寄生封装电阻器RP1及寄生板电阻器RB1的电压降C。
[0049] 参考接地电压G2与反馈信号14之间的差为跨域负载模块130中所包括的负载装置136的电压降B。在此实施例中,反馈信号14表示负载装置136的上限电压(或内部供应电压VDD),且参考接地电压G2表示负载装置136的下限电压(或内部接地电压VSS)。在此实施例中,电力供应电路120经配置以将跨越负载装置136的电压降维持为电压降B。
[0050] 当穿过负载装置130的负载电流10如图2B中所展示增加时,电压降A及电压降C如图2A中所展示增加。举例来说,时间T3处的电压降A大于备用时间周期期间的电压降A,且时间T3处的电压降C大于备用时间周期期间的电压降C。
[0051] 然而,即使穿过负载装置130的负载电流10在时间T2处开始增加,电力供应电路120也维持跨越负载装置136的电压降B。举例来说,时间T3处的电压降B等于(或大约等于)备用时间周期期间的电压降B。
[0052] 如图2A中所展示,参考接地电压G2随着增加的负载电流10而相对于全局接地电压G1增加。此外,尽管电压降B在负载电流10增加时恒定(或大约恒定),但界定电压降B的电压范围相对于全局接地电压G1增加(例如,上升)。换句话说,图2A中所展示的电压降B然而随着图2B中所展示的负载电流10的增加而相对于全局接地电压G1向上移位。
[0053] 尽管负载电流10增加(如图2B中所展示),电力供应电路120也可维持电压降B(如图2A中所展示),因为图2C中所展示的参考电压12随着负载电流10增加而相对于全局接地电压G1增加(例如,向上变化)。如图2C中所展示,参考接地电压G2与参考电压12(其由电压参考电路122基于参考接地电压G2而产生)之间的差由电压降D表示。尽管负载电流10增加,电压降D也恒定(或大约恒定)。举例来说,时间T3处的电压降D等于(或大约等于)备用时间周期期间的电压降D。
[0054] 由于由电压参考电路122产生的参考电压12随着增加的参接地电压G2而增加(例如,向上变化)(如图2C中所展示),电压降B可由电力供应电路120维持为恒定值(或大约恒定值)。如果参考电压12改为基于接地电压G1(其甚至在负载电流10在时间T2处开始增加之后保持恒定)而产生,那么参考电压12将为相对恒定的值(且将不随着负载电流10的增加而变化,如图2C中所展示)。因此,反馈信号14(其表示跨越负载模块130的负载装置136的上限电压)将相对于接地供应电压G1保持相对恒定,且跨越负载装置136的电压降B将随着增加的负载电流10而以不期望的方式减小。
[0055] 尽管图2A到2C涉及负载电流10的增加,但电力供应电路120也可类似地在负载电流10减小的情况下操作。在此些实施例中,参考接地电压G2及由参考电压电路122产生的参考电压12将随着负载电流10的减小而减小(例如,向下变化)。因此,尽管负载电流10减小,也可维持电压降B(其大约为跨越负载装置136的电压)。
[0056] 图3是图解说明根据一实施例的电力供应电路的操作的流程图。在一些实施例中,电力供应电路可类似于或相同于图1中所展示的电力供应电路120。
[0057] 如图3中所展示,从在负载模块的封装内部的第一位置接收第一电压,其中第一电压不同于负载模块的接地电压(框310)。在一些实施例中,第一电压可为图1中所展示的参考接地电压G2。在一些实施例中,第一电压可大约等于负载模块的内部接地电压(例如,图1中所展示的内部接地电压VSS)。
[0058] 从在负载模块的封装内部的第二位置接收第二电压,第二电压不同于负载模块的接地电压(框320)。在一些实施例中,第二电压可为图1中所展示的反馈信号14。在一些实施例中,第二电压可大约等于负载模块的内部供电电压(例如,图1中所展示的内部供电电压VDD)。在一些实施例中,接地电压可低于第一电压及第二电压。
[0059] 基于第一电压产生参考电压(框330)。参考电压可由参考电压电路(例如,图1中所展示的参考电压电路122)产生。在一些实施例中,参考电压电路可为(举例来说)带隙参考电路。在一些实施例中,参考电压可经配置以随着第一电压的改变(例如,增加或减小)而改变(例如,变化、增加及减小)。
[0060] 基于参考电压及第二电压产生负载模块的输出电压(框340)。在一些实施例中,到负载模块的输出电压可至少部分地由控制器(例如,图1中所展示的控制器124)及电力级(例如,图1中所展示的电力级126)产生。在一些实施例中,输出电压16可高于第一电压及第二电压。
[0061] 图4是图解说明经配置以将电力从电源450递送到负载模块430(也可称作工作装置)的另一电力供应电路420的图示。电力供应电路420包括参考电压电路422(例如,带隙参考电路)、控制器424、电力级426及输出级427。电力供应电路420经配置以基于参考电压42、反馈信号47及经放大纹波信号49来管理(例如,控制、调节)递送到(例如,提供到)负载模块430的输出电压46。如图4中所展示,将反馈信号47与经放大纹波信号49组合(例如,在加法器组件466处求和)以产生经放大反馈信号45。
[0062] 在一些实施例中,经放大纹波信号49可为第一反馈信号且反馈信号47可为第二反馈信号。在此些实施例中,经放大反馈信号45可为基于第一反馈信号及第二反馈信号(例如,基于其组合)而产生的第三反馈信号。在一些实施例中,所述信号可各自由可随着时间而改变的一个或一个以上电压界定。在一些实施例中,经放大纹波信号49(或用以产生经放大纹波信号49的分量信号)可充当或可称作交流电(AC)反馈信号,且反馈信号47(或用以产生反馈信号47的分量信号)可充当或可称作直流电(DC)反馈信号。如图4中所展示,AC反馈信号及DC反馈信号与负载模块430的不同位置相关联。
[0063] 图4中所展示的电力供应电路420为经配置以为负载模块430(例如,负载模块430的负载装置A、B)提供滞后电压控制的滞后型电力供应电路(例如,滞后电力转换器、滞后直流电(DC)/DC降压转换器、滞后DC/DC升降压转换器)。特定来说,作为滞后型电力供应电路,电力供应电路420经配置而以相对快速的响应在由上限阈值电压及下限阈值电压限定的输出电压范围内控制输出电压46。当输出电压46下降到低于(或等于)下限阈值电压时,电力供应电路420经配置以将电力提供到负载模块430。当输出电压46超过(或等于)上限阈值电压时,电力供应电路420经配置以中断(例如,减小、关断)到负载模块
430的电力。因此,输出电压46可由电力供应电路420维持在输出电压范围的上限阈值电压与下限阈值电压之间(或大约其之间)。在一些实施例中,上限阈值电压及下限阈值电压可共同称作输出阈值电压或输出电压范围的电压限制。
[0064] 对电力供应电路420的滞后控制至少部分地由电力供应电路420的控制器424中所包括的滞后比较器470(及相关联控制器电路428)触发。特定来说,滞后比较器470(及控制器电路428)经配置以基于经放大反馈信号45及参考电压42而触发电力级426从电源450提供电力(以滞后方式)。滞后比较器470经配置以使用经放大反馈信号45(参考参考电压42)来触发电力级426在输出电压范围内(例如,在输出电压范围的电压限制内)提供(例如,递送)电力。滞后比较器470称作滞后比较器是因为其为具有滞后(例如,30毫伏的滞后(mV)、100mV的滞后)的误差比较器。在一些实施例中,滞后比较器470可配置有相对快速的瞬变响应时间、低电力消耗、相对小的占用面积(例如,小面积)、高增益等(例如,相对于折叠式共源共栅比较器)。
[0065] 在一些实施例中,在其内管理电力供应电路420的输出电压范围可与滞后比较器470的滞后电压范围对应。举例来说,滞后比较器470可具有与电力供应电路420的目标输出电压范围相同或与其成比例的滞后电压范围(具有上限阈值电压及下限阈值电压)。在一些实施例中,滞后比较器470可配置有触发对电力供应电路420的输出电压46在指定输出电压范围内的控制的滞后电压范围。因此,电力供应电路420的输出电压46可基于滞后比较器470的滞后电压范围的上限阈值电压及下限阈值电压而维持在输出电压范围的上限阈值电压与下限阈值电压之间。在一些实施例中,滞后电压范围的上限阈值电压及下限阈值电压可共同称作滞后阈值电压或称作滞后电压范围的电压限制。
[0066] 图4中所展示的电力供应电路420是图1中所展示的电力供应电路120的变化形式。类似于图1中所展示的电力供应电路120,电力供应电路420经配置以管理输出电压46,使得可以所期望方式调节跨越负载模块430中所包括的负载装置(例如,负载装置A、B)的电压。特定来说,如图4中所展示,参考电压电路422经配置以基于接地电压G42而产生参考电压42。在一些实施例中,接地电压G42可直接由参考电压电路422接收,而不干涉电路(例如,运算放大器、感测电路等)及/或处理。接地电压G42不同于接地电压G41,接地电压G41是用于电力供应电路420、负载模块430及/或电源450的组件中的至少一些组件的接地电压。在一些实施例中,由于接地电压G42充当参考电压电路422的接地电压,因此接地电压G42可称作参考接地电压(或称作感测接地电压或局部接地电压)。在一些实施例中,接地电压G41可称作全局接地电压。
[0067] 如图4中所展示,参考接地电压G42是来自在负载模块430内部且极接近于负载装置A、B的位置(例如,节点)而非耦合到全局接地电压G41。负载装置A、B可包括许多不同类型的装置,例如半导体装置,包括晶体管、电阻器、电感器、电容器及/或等等。由于参考电压42由参考电压电路422基于参考接地电压G42(其极接近于负载装置A、B)而产生,因此电力供应电路420可比在参考电压42由参考电压电路422基于全局接地电压G41(其不如此靠近于负载装置A、B)而产生的情况下更准确地管理递送到负载模块430内的负载装置A、B的电力(例如,调节电压)。
[0068] 特定来说,参考接地电压G42是来自极接近于负载装置A、B的位置(例如,节点)且不受与负载模块430的封装(例如,迹线、线接合件、连接器等)相关联的寄生电阻(其由寄生封装电阻器RP42表示)及/或板电阻(例如,印刷电路板迹线)(其由寄生板电阻器RB42表示)影响(例如,实质上不受其影响)。因此,参考接地电压G42是来自安置于负载装置A、B与寄生封装电阻器RP42之间的位置。在此实施例中,耦合参考接地电压G42的位置可称作内部接地VSS(或称作负载装置接地VSS),且可来自负载装置A、B(或负载模块430)的接地侧。
[0069] 类似地,如图4中所展示,反馈信号44(其用以产生反馈信号47)是来自在负载模块430内部的位置(而非耦合到或极接近于输出电压46)。由于反馈信号44极接近于负载装置A、B,因此电力供应电路420可比在反馈信号44基于输出电压46(其不如此靠近于负载装置A、B)的情况下更准确地管理递送到负载模块430内的负载装置A、B的电力。特定来说,反馈信号44是来自极接近于负载装置A、B的位置且不受与负载模块430的封装(例如,迹线、线接合件、连接器等)相关联的寄生电阻(其由寄生封装电阻器RP41表示)及/或板电阻(例如,印刷电路板迹线)(其由寄生板电阻器RB41表示)及/或芯片上路由(例如,金属路由线)(其由寄生芯片上路由电阻器RCA及RCB表示)影响(例如,实质上不受其影响)。因此,反馈信号44是来自安置于响应负载装置A、B与寄生芯片电阻器RCA、RCB之间的位置。
[0070] 如图4中所展示,反馈信号44可与负载装置A或负载装置B相关联。特定来说,当开关SWA闭合(且SWB断开)时,反馈信号44将安置于寄生芯片上路由电阻器RCA与负载装置A之间。在一些实施例中,开关装置SWA、SWB可为(举例来说)MOSFET装置。当开关SWA闭合(且SWB断开)时,耦合反馈信号44的位置可称作内部供应电压VDDA(或称作负载装置供应电压VDDA),且可在负载模块430的负载装置A的电力供应侧上。当开关SWB闭合(且SWA断开)时,反馈信号44将安置于寄生芯片上路由电阻器RCB与负载装置B之间。当开关SWB闭合(且SWA断开)时,耦合反馈信号44的位置可称作内部供应电压VDDB(或称作负载装置供应电压VDDB),且可在负载模块430的负载装置B的电力供应侧上。
[0071] 开关SWA、SWB可包括在负载模块430中以选择性地(例如,任选地)允许跨越负载装置A及/或负载装置B的电压控制。在一些实施例中,可以互斥方式切换开关SWA、SWB,使得电力供应电路420按照负载装置A或负载装置B的需要或需求来提供电压调节。
[0072] 如结合图1类似地描述,在负载模块430的操作期间汲取穿过负载模块430(例如,由其消耗)的负载电流40可基于图4中所展示的负载模块430的信号或数据处理而变化。举例来说,当负载模块430忙于密集的信号处理(例如,数据处理、提供输出)时,负载电流40可高于当负载模块430空闲(例如,处于备用模式,不提供输出)时。因此,跨越寄生封装电阻器RP41、RP42(其可小于1欧姆)、跨越寄生板电阻器RB41、RB42(其可小于1欧姆)及/或跨越寄生芯片上路由电阻器RCA、RCB的电压降(其可称作寄生电压降)可基于由负载模块430执行的信号/数据处理而变化。图4中所展示的电力供应电路420经配置以基于耦合到内部供应电压VDDA或VDDB的反馈信号44(其用以产生反馈信号47)及基于参考接地电压G42(其耦合到内部接地VSS)而产生的参考电压42来管理跨越负载装置A的电压及/或跨越负载装置B的电压,使得可在不受(或实质上不受)来自寄生电压降的影响的情况下管理跨越负载装置A、B的电压。特定来说,参考电压42(其由参考电压电路422产生且由电力供应电路420用于管理跨越负载装置A、B的电压降)将随着参考接地电压G42的改变(例如,增加、减小)而改变(例如,变化、增加、减小)。尽管图4中未展示,但在电力供应电路420经配置以基于(举例来说)输出电压46(其在负载模块430的封装外部)及基于全局接地电压G41(其在负载模块430的封装外部且不变化)而产生的参考电压42来管理跨越负载装置A、B的电压的情况下,由于寄生电压降,电力供应电路420可不能够以所期望方式管理跨越负载装置A、B的电压。
[0073] 如图4中所展示,将基于反馈信号44而产生的反馈信号47与经放大纹波信号49组合以产生经放大反馈信号45。经放大反馈信号45由滞后比较器470(参考参考电压42)用来触发电力供应电路420对输出电压46在滞后电压范围内的控制。滞后电压范围(其可恒定或可变且可与输出电压范围对应)可随着参考接地电压G42而移动。特定来说,基于参考接地电压G42而产生的参考电压42可致使滞后电压范围相对于全局接地电压G41移位(例如,向上移位、向下移位)(以相对于全局接地电压G41获得输出电压范围内的所期望电压控制)。滞后电压范围可随着参考接地电压G42的改变而移位,所述改变类似于结合图2A到2C所展示的参考接地电压G2的改变。
[0074] 经由路径423将所感测电压VDDA或VDDB(作为反馈信号44)提供到反馈电路464(其可为(举例来说)分压器)。反馈信号44由反馈电路464用来产生(例如,发生)反馈信号47。在一些实施例中,反馈信号47的纹波或交流电(AC)分量可能不足够大(例如,相对于噪声可能不足够大)以用于以稳健或所期望方式对输出电压46进行滞后调节。
可使用纹波反馈电路462来产生经放大纹波信号49,经放大纹波信号49可用以放大稳健滞后调节所需要的纹波或AC分量。由于(举例来说)可为相对高阻抗开关(例如,大约数千欧姆的电阻)的开关SWA、SWB,反馈信号44的纹波或AC分量可易于阻尼且如果单独使用(未展示)可能不适于滞后调节。举例来说,反馈信号47(在不添加到经放大纹波信号
49以产生经放大反馈信号45(此情形未展示)的情况下)可能不适于所期望方式的滞后调节。即使反馈信号44经放大以使用块(类似于纹波反馈电路462)来产生经放大纹波信号(未展示)且将此经放大纹波信号添加到反馈信号47,此经放大纹波信号与反馈信号47的组合也可能不适于稳健滞后调节。
[0075] 由于阻尼,反馈信号44及反馈信号47(其基于反馈信号44而产生)的信噪比(SNR或S/N)可低于所期望水平。换句话说,反馈信号44(及反馈信号47)的纹波分量(AC分量)如果由滞后比较器470用来触发电力供应电路420对输出电压46的电压调节(及跨越负载装置A、B的电压调节)则可相对于噪声衰减,使得电力供应电路420的电压调节可以不期望的方式受影响。在一些实施例中,噪声可由负载模块430、电源450及/或电力供应电路420的部分造成。在一些实例中,反馈信号44(及反馈信号47)上的噪声可致使滞后比较器470(如果单独使用)错误地触发电力级426(经由控制器电路428)中断来自电源450的电力或从电源450提供电力。
[0076] 图5是图解说明具有相对低的信噪比的反馈信号52的曲线图。反馈信号52可类似于与图4中所展示的电力供应电路420相关联的反馈信号44及/或反馈信号47。
[0077] 如图5中所展示,反馈信号52的电压在y轴上,且正在向右边增加的时间在x轴上。反馈信号52的纹波分量53图解说明为虚线。纹波分量53是目标用作可用于滞后电压范围56内的控制的反馈信号的反馈信号52的部分。滞后电压范围56具有上限阈值58及下限阈值57。如图5中所展示,反馈信号52具有大约在滞后电压范围56内的直流电(DC)分量(例如,DC电压电平、平均DC电压电平)。
[0078] 在此曲线图中,反馈信号52的纹波分量53已阻尼,使得反馈信号52的噪声的振幅相对于纹波分量53的振幅较大。在此实施例中,纹波分量53图解说明为具有限定于滞后电压范围56内的振幅。如图5中所展示,反馈信号52的噪声部分的振幅Q大于纹波分量53的振幅(及滞后电压范围56)。因此,反馈信号52的在滞后电压范围56外部的部分(例如,与振幅Q相关联的噪声部分)可以不期望的方式触发电力到负载模块的电力递送或中断。
[0079] 返回参照图4,经放大纹波信号49由纹波反馈电路462基于输出电压46(且非反馈信号44)而产生。经放大纹波信号49为与反馈信号44的纹波分量对应的纹波分量(但非DC分量)的经放大版本。在一些实施例中,经放大纹波信号49可包括DC分量(类似于反馈信号44中的DC分量)的至少一部分。为避免由于(举例来说)开关SWA、SWB的高阻抗而产生的阻尼纹波或AC分量,使用具有与反馈信号44对应的纹波分量的输出电压46(例如,在时间上与其对应)来产生经放大纹波信号49(即,纹波分量的经放大版本)。使用输出电压46而非反馈信号44来产生经放大纹波信号49,因为反馈信号44受阻尼影响(例如,不利地受其影响)。和与相对高阻抗路径(由于SWA或SWB)相关联的反馈信号44相比,输出电压46与相对低阻抗路径相关联,且在其由纹波反馈电路462用来产生经放大纹波信号49时可根本不阻尼,或到反馈信号44阻尼的程度。经放大纹波信号49(及输出电压46)具有在时间上与反馈信号44(及反馈信号47)的纹波分量对应(例如,从计时度看与其对准、与其同相)的纹波分量,但与反馈信号44(及反馈信号47)的纹波分量相比经放大。
[0080] 在一些实施例中,纹波反馈电路462可包括经配置以滤波(例如,抽取)与输出电压46相关联的纹波分量(或AC分量)的组件(例如,电感器、电容器、电阻器)。换句话说,输出电压46的纹波分量可与输出电压46的DC分量分离以产生经滤波纹波分量。可接着放大经滤波纹波分量以产生经放大纹波信号。
[0081] 在加法器组件466处将经放大纹波信号49与反馈信号47(其包括阻尼或相对小的纹波分量及DC分量)组合以产生经放大反馈信号45。经放大反馈信号45具有高于(举例来说)反馈信号47的信噪比的信噪比(由于经放大纹波信号49的添加)。
[0082] 图6是图解说明具有相对高的信噪比的经放大反馈信号62的曲线图。经放大反馈信号62可类似于由(举例来说)图4中所展示的电力供应电路420产生的经放大反馈信号45。
[0083] 如图6中所展示,经放大反馈信号62的电压在y轴上,且正在向右边增加的时间在x轴上。经放大反馈信号62的纹波分量63图解说明为虚线。纹波分量63是目标用作可用于滞后电压范围66内的控制的反馈信号的经放大反馈信号62的部分。滞后电压范围66具有上限阈值68及下限阈值67。如图6中所展示,经放大反馈信号62具有大约在滞后电压范围66内的直流电(DC)分量(例如,DC电压电平)。
[0084] 在此曲线图中,反馈信号62的纹波分量63已放大(基于经放大纹波信号(例如,图4中所展示的经放大纹波信号49)与反馈信号(例如,图4中所展示的反馈信号47)),使得经放大反馈信号62的噪声的振幅相对于纹波分量63的振幅较小。在此实施例中,纹波分量63图解说明为具有限定于已基于经放大纹波信号62的振幅而界定的滞后电压范围66内的振幅。如图6中所展示,由于经放大反馈信号62的振幅(甚至具有噪声)与纹波分量63的振幅(及滞后电压范围66)相比相对小,因此噪声可不以不期望的方式触发电力到负载模块的电力供应或中断。
[0085] 尽管图6中未展示,但滞后电压范围(其可恒定或可变)可随着参考接地电压(例如,图4中所展示的参考接地电压G42)的改变而移动。特定来说,可基于参考接地电压而产生的参考电压可致使滞后电压范围相对于全局接地电压移位(例如,向上移位、向下移位)。
[0086] 返回参照图4,经放大纹波信号49可任选地由纹波反馈电路462基于输出电压46和与电力级输出48相关联的信号(由虚信号线表示)的组合而产生。在一些实施例中,可提供穿过输出级427且由电力级426供应的电流的电力级输出48可与输出电压46的纹波分量同相。在一些实施例中,如果输出级427包括(举例来说)耦合到并联电容器的串联电感器,那么电力级输出可提供穿过串联电感器的电流。
[0087] 在一些实施例中,反馈信号44及/或参考接地电压G42可来自集成到负载模块430中的感测电压输出。举例来说,如果负载模块430为微处理器(或其它类型的电路),那么微处理器可将感测电压输出构建到所述微处理器中,其可用于反馈信号44及/或参考接地电压G42。在一些实施例中,内部供应电压VDDA、VDDB及/或内部接地电压VSS可物理上靠近于负载模块430的负载装置A、B中所包括的晶体管装置的源极、漏极、阴极、阳极等。
在一些实施例中,反馈信号44及/或参考接地电压G42可来自耦合到(或接近)应通过电力供应电路420调节跨越其的电压(或被视为通过电力供应电路420进行调节的目标)的关键装置(例如,组件)的位置。
[0088] 由于参考接地电压G42耦合到负载模块430中的不同于全局接地电压G41的位置,因此参考接地电压G42可不同于全局接地电压G41。在一些实施例中,参考接地电压G42可具有高于全局接地电压G41的电压的电压。在一些实施例中,参考接地电压G42可依据负载电流40相对于全局接地电压G41变化。举例来说,相对高的负载电流40可造成跨越寄生封装电阻器RP42及寄生板电阻器RB42的相对高的电压降,从而导致参考接地电压G42与全局接地电压G41之间的对应差。
[0089] 类似于结合图1所描述的电力供应电路120,参考接地电压G42可与内部接地电压VSS相差跨越沿路径421的寄生封装电阻及/或寄生板电阻(及/或其它寄生电阻)的电压降。换句话说,寄生封装电阻及/或寄生板电阻可沿路径421安置于参考电压电路422与内部接地电压VSS之间。在一些实施例中,由沿路径421的寄生电阻造成的电压控制不准确性可忽略不计。
[0090] 在一些实施例中,可基于跨越沿路径421的寄生电阻器的预期电压降来校准(例如,调整)参考电压电路422及/或控制器424。在一些实施例中,可以板级来裁定寄生电阻值,使得沿路径421的电压降可精确地由参考电压中的内建偏移抵消以获得负载装置A、B处的精确电压控制。
[0091] 类似于结合图1所描述的电力供应电路120,反馈信号44可与内部供应电压VDDA、VDDB相差跨越沿路径423的寄生封装电阻及/或寄生板电阻(及/或其它寄生电阻)的电压降。换句话说,寄生封装电阻及/或寄生板电阻可沿路径423安置于控制器424与内部供应电压VDDA、VDDB之间。在一些实施例中,与沿路径423的寄生封装电阻及/或寄生板电阻相关联的电压降可忽略不计,因为沿路径423到达反馈电路464的电流相当(例如,相对)小。在一些实施例中,可基于与沿路径423的寄生电阻相关的预期电压降来校准(例如,调整)参考电压电路422及/或控制器424。
[0092] 在一些实施例中,可基于电力供应电路420的电力模式(例如,降压调节器的脉冲宽度调制(PWM)模式、脉冲频率调制(PFM)模式)来执行(例如,动态地执行)对沿路径421及/或沿路径423的寄生电阻(例如,寄生板电阻、寄生封装电阻)的校准。在一些实施例中,可界定沿路径421及/或沿路径423的寄生电阻以获得电力供应电路420内的所要结果。举例来说,沿路径421的寄生板电阻可经配置以平衡(在参考电压电路422处及/或在控制器424处)沿路径423的寄生板电阻以获得负载装置436处的精确电压控制。在一些实施例中,沿路径421及/或路径423的电流将在比穿过负载装置A、B的负载电流40小得多的电流范围内。
[0093] 尽管图4中未展示,但在一些实施例中,参考接地电压G42可由接地电压电路(沿路径421)基于内部接地电压VSS而产生。在一些实施例中,接地电压电路可为(举例来说)分压器或其它类型的电路。在此些实施例中,参考接地电压G42可不等于(或实质上等于)内部接地电压VSS。
[0094] 在一些实施例中,电力供应电路420可为或可包括(举例来说)包括电力级426内的开关电路的任一类型的开关调节器。在一些实施例中,电力供应电路420可称作切换模式电力供应(SMPS)。举例来说,电力供应电路420可为或可包括降压调节器、升压调节器、升降压调节器及/或等等。在一些实施例中,电力供应电路420可为或可包括DC/DC(例如,升降压转换器)或交流电(AC)/DC转换器的任一组合。
[0095] 尽管未展示,但输入级、输出级(或额外输出级,例如输出级427)及/或等等可可操作地耦合到图4中所展示的电力级426及/或控制器424或包括在其中。举例来说,输出级427可包括可用于电力级426的特定实施方案中的任一电路。举例来说,输出级可包括用于电力级426的各种类型的电路,包括(举例来说)一个或一个以上电容器、电感器、变换器、晶体管、电阻器、反馈电路及/或等等。
[0096] 尽管未展示,但在一些实施例中,控制器424可包括一个或一个以上比较器(例如,除滞后比较器470外)、放大器、输入级、经配置以产生可触发电力级426内的开关电路的切换的控制信号的任一类型的控制电路及/或等等。举例来说,电力级426的控制电路可包括经配置以产生具有方波波形(例如,具有上升及下降沿的方波波形)的控制信号的信号产生器。
[0097] 在一些实施例中,电源450可为任一种类的电源。举例来说,电源450可为直流电(DC)电源,例如蓄电池燃料电池及/或等等。尽管图4中未展示,但电力供应电路420的额外部分(除电力级426外)也可由电源450供电。举例来说,参考电压电路422、控制器424及/或等等可耦合到电源450及/或由电源450供电。
[0098] 图7是图解说明经配置以将电力从电源750递送到负载模块730(也可称作工作装置)的又一电力供应电路720的图示。电力供应电路720包括参考电压电路722(例如,带隙参考电路)、控制器724、电力级726及输出级727。电力供应电路720经配置以基于参考电压72、反馈信号77及经放大纹波信号79来管理(例如,控制、调节)递送到负载模块730的输出电压76。如图7中所展示,将反馈信号77与经放大纹波信号79组合(例如,在加法器组件766处组合)以产生经放大反馈信号75。信号可各自由可随着时间而改变的一个或一个以上电压界定。在一些实施例中,经放大纹波信号79(或用以产生经放大纹波信号79的分量信号)可充当或可称作交流电(AC)反馈信号,且反馈信号77(或用以产生反馈信号77的分量信号)可充当或可称作直流电(DC)反馈信号。如图7中所展示,AC反馈信号及DC反馈信号与负载模块730的不同位置相关联。
[0099] 除控制器724的配置外,图7中所展示的电力供应电路720与图4中所展示的电力供应电路420相同。图7中所展示的控制器724包括滞后比较器770及误差放大器772。将接收经放大纹波信号79的滞后比较器770的输出与接收反馈信号77及参考电压72的误差放大器772的输出组合(在加法器组件766处),以产生经放大反馈信号75。误差放大器772的输出可随着参考接地电压G72的移动而移动(例如,沿向上方向移位、沿向下方向移位)。在一些实施例中,参考接地电压G72可直接由参考电压电路722接收,而不干涉电路(例如,运算放大器、感测电路等)及/或处理。在一些实施例中,可实施图1、4或7中所展示的电力供应电路的不同配置(例如,电力供应电路720的控制器724)。
[0100] 在一个一般方面中,一种设备可包括:电力级,其经配置以耦合到电源及控制器;及参考电压电路,其耦合到所述控制器且经配置以接地到与负载模块相关联的不同于第二接地电压的第一接地电压。所述设备可包括控制器,所述控制器经配置以基于基于输出电压而产生的第一反馈信号与基于所述输出电压与所述第一接地电压之间的电压而产生的第二反馈信号的组合而触发所述电力级将所述输出电压递送到所述负载模块。
[0101] 在一些实施例中,第一反馈信号为经放大纹波信号。在一些实施例中,第一反馈信号包括交流电(AC)分量。在一些实施例中,第二反馈信号具有在时间上与第一反馈信号的纹波分量对应且与其相比经衰减的纹波分量。在一些实施例中,第二反馈信号经由开关耦合到负载模块的多个负载装置。
[0102] 在一些实施例中,所述设备还可包括所述控制器中所包括的滞后比较器,所述滞后比较器经配置以基于滞后电压范围而触发电力级进行将电力递送到负载模块或中断到负载模块的电力中的至少一者。在一些实施例中,第一接地电压是来自负载模块的在负载模块的封装内部的一部分,且第二接地电压为在负载模块的封装外部的接地电压。在一些实施例中,第一接地电压与第二接地电压相差跨越负载模块的封装的一部分的电压降。在一些实施例中,第一接地电压经配置以响应于穿过负载模块的电流的改变而相对于第二接地电压变化。
[0103] 在一些实施例中,第一接地电压与第二接地电压之间的差响应于穿过负载模块的负载电流改变而改变。在一些实施例中,第二接地电压为参考电压电路的全局接地电压且第一接地电压为局部接地电压。在一些实施例中,电力供应电路为直流电(DC)电压转换器。
[0104] 在一个一般方面中,一种设备可包括:控制器,其包括滞后比较器;及电力级,其耦合到所述控制器且经配置以耦合到电源。所述电力级可经配置以响应于所述控制器而将输出电压递送到负载模块。所述设备可包括参考电压电路,所述参考电压电路耦合到所述控制器且经配置以接地到与所述负载模块相关联的不同于第二接地电压的第一接地电压。
[0105] 在一些实施例中,控制器中所包括的滞后比较器经配置以产生经放大反馈信号,其中电力级经配置以基于由滞后比较器产生的经放大反馈信号而递送输出电压。在一些实施例中,第一接地电压是来自负载模块的在负载模块的封装内部的一部分,且第二接地电压为在负载模块的封装外部的接地电压。在一些实施例中,第一接地电压与第二接地电压相差跨越负载模块的封装的一部分的电压降。
[0106] 在一些实施例中,第一接地电压经配置以响应于穿过负载模块的电流的改变而相对于第二接地电压变化。在一些实施例中,参考电压电路经配置以产生参考电压。控制器可经配置以基于由参考电压电路产生的参考电压且基于具有高于第一接地电压的电压的反馈信号来控制经由电力级提供的输出电压。反馈信号可耦合到负载模块中所包括的多个开关。在一些实施例中,第一接地电压与第二接地电压之间的差响应于穿过负载模块的负载电流改变而改变。
[0107] 在另一一般方面中,一种电力供应电路可包括电力级,所述电力级经配置以耦合到负载模块且经配置以耦合到第一接地电压。所述电力供应电路可包括参考电压电路,所述参考电压电路经配置以耦合到响应于穿过负载模块的电流而相对于第一接地电压变化的第二接地电压,其中所述参考电压电路经配置以基于所述第二接地电压而产生参考电压。所述电力供应电路还可包括控制器,所述控制器耦合到所述电力级且耦合到所述参考电压电路,所述控制器经配置以基于来自所述负载模块中所包括的多个负载装置的电力侧的反馈信号、所述参考电压及纹波信号的组合而触发所述电力级将输出电压递送到所述负载模块。
[0108] 在一些实施例中,纹波信号为经放大纹波信号。所述电力供应电路还可包括:输出级,其耦合到所述电力级;及纹波反馈电路,其经配置以基于所述输出电压且基于所述输出级与所述电力级之间的电压而产生所述经放大纹波信号。在一些实施例中,基于与所述第二接地电压相关联的板电压来校准所述参考电压。在一些实施例中,所述电力供应电路为直流电(DC)电压转换器。在一些实施例中,所述第一接地电压与第二接地电压相差跨越负载模块的封装的一部分的至少电压降。
[0109] 在又一一般方面中,一种方法可包括:从在负载模块的封装内部的第一位置接收第一电压,其中所述第一电压不同于所述负载模块的接地电压;及从在所述负载模块的所述封装内部的第二位置接收第二电压,其中所述第二电压不同于所述负载模块的所述接地电压。所述方法还可包括基于所述第一电压而产生参考电压,及基于与所述负载模块的输出电压相关联的反馈信号而产生纹波信号。所述方法还可包括基于所述参考电压、所述纹波信号及所述第二电压而产生所述负载模块的所述输出电压。
[0110] 在一些实施例中,所述纹波信号充当交流电(AC)反馈信号,其中所述第二电压充当直流电(DC)反馈信号。在一些实施例中,使用参考电压电路来产生所述参考电压,其中所述第一电压充当所述参考电压电路的接地电压。在一些实施例中,所述第一电压充当参考电压电路的接地电压。所述方法还可包括响应于穿过所述负载模块的增加的电流而相对于所述负载模块的所述接地电压增加所述参考电压,其中所述参考电压电路的所述接地电压高于所述负载模块的所述接地电压。在一些实施例中,所述第一电压与所述第二电压之间的差小于所述输出电压与所述接地电压之间的差。
[0111] 本文所描述的各种技术的实施方案可以数字电子电路或者以计算机硬件固件软件或其组合来实施。方法的部分可由专用途逻辑电路(例如,FPGA(现场可编程门阵列或ASIC(专用集成电路))执行,且设备(例如,输入电力保护装置、电力管理装置)可实施于专门用途逻辑电路(例如,FPGA(现场可编程门阵列或ASIC(专用集成电路))内。
[0112] 一些实施方案可包括各种半导体处理及/或封装技术。一些实施例可使用与半导体衬底(包括但不限于(举例来说)硅(Si)、砷化镓(GaAs)、化硅(SiC)及/或等等)相关联的各种类型的半导体处理技术来实施。
[0113] 虽然已如本文所描述图解说明了所描述实施方案的某些特征,但所属领域的技术人员现在将能想出许多修改、替代、改变及等效形式。因此,应理解,所附权利要求书(当包括时)既定涵盖归属于所述实施例的范围内的所有此些修改及改变。应理解,已仅通过举例而非限制方式呈现所述实施例,且可做出形式及细节的各种改变。本文所描述的设备及/或方法的任一部分可以任一组合形式来组合,除互斥的组合外。本文所描述的实施例可包括所描述的不同实施例的功能、组件及/或特征的各种组合及/或子组合。
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