[發(fā)明專利]具有改善的階躍負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的有源下調(diào)電源

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310016083.9
• 申請(qǐng)日: 2013-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103208915A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·霍洛韋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 快捷半導(dǎo)體（蘇州）有限公司;快捷半導(dǎo)體公司
• 主分類號(hào): H02M3/00
• 分類號(hào): H02M3/00;H02M3/157;H02M1/14
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;張穎玲

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及有源下調(diào)電源，更具體地，涉及具有改善階躍負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的有源下調(diào)電源。

背景技術(shù)

對(duì)于直流(DC)調(diào)控以及負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)(其可能在常規(guī)的電源中很難實(shí)現(xiàn))而言，用于微處理器的核心電壓電源對(duì)輸出電壓一般具有增強(qiáng)的限制。該問(wèn)題的一種解決方案是使所述電源電子地生成取決于負(fù)載電流的輸出電壓。該過(guò)程(被稱為有源電壓下調(diào)(active?voltage?droop，AVD))可以改善電源瞬態(tài)響應(yīng)并且減小所需的輸出電容。不幸地是，在該瞬態(tài)響應(yīng)中仍可能存在巨大的振鈴效應(yīng)，這會(huì)不利地影響微處理器的可靠性和性能。通過(guò)改善電源的輸出阻抗特性來(lái)減小這種振鈴效應(yīng)的嘗試通常要求對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行估計(jì)或直接測(cè)量(對(duì)負(fù)載電流進(jìn)行估計(jì)和直接測(cè)量是困難的)，或者需要被調(diào)諧到特定頻率響應(yīng)的電壓控制反饋回路。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種設(shè)備，包括：

配置為降壓變換器的開(kāi)關(guān)式電源，所述開(kāi)關(guān)式電源包括參考電壓輸入和感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)；

連接到所述感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的輸出端上的有源電壓下調(diào)反饋回路，所述有源電壓下調(diào)反饋回路被配置為基于來(lái)自所述感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的被測(cè)得的電流來(lái)生成對(duì)所述參考電壓輸入的修正值；以及

布置在所述有源電壓下調(diào)反饋回路內(nèi)的頻率整形網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種系統(tǒng)，包括：

微處理器核；

配置為向所述微處理器核提供輸出電壓的開(kāi)關(guān)式電源，所述輸出電壓在所述微處理器核處響應(yīng)于負(fù)載電流而變化，所述開(kāi)關(guān)式電源包括參考電壓輸入和感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)；

連接到所述感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的輸出端上的有源電壓下調(diào)反饋回路，所述有源電壓下調(diào)反饋回路被配置為基于來(lái)自所述感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的被測(cè)得的電流來(lái)生成對(duì)所述參考電壓輸入的修正值；以及

布置在所述有源電壓下調(diào)反饋回路內(nèi)的頻率整形網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，包括：

將開(kāi)關(guān)式電源配置為降壓變換器，以向負(fù)載提供輸出電壓；

測(cè)量來(lái)自與所述開(kāi)關(guān)式電源相關(guān)聯(lián)的感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的電流；

為所述被測(cè)得的電流提供有源電壓下調(diào)反饋回路；

基于流經(jīng)所述有源電壓下調(diào)反饋回路的所述被測(cè)得的電流來(lái)修正與所述開(kāi)關(guān)式電源相關(guān)聯(lián)的參考電壓；以及

用頻率整形網(wǎng)絡(luò)配置所述有源電壓下調(diào)反饋回路。

附圖說(shuō)明

所要求保護(hù)的主題的實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)將隨著以下參考附圖的詳細(xì)說(shuō)明而變得顯而易見(jiàn)，其中相似的附圖標(biāo)記描述相似的部件，其中：

圖1示出了根據(jù)與本申請(qǐng)相符的一示例性實(shí)施例的階躍負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)；

圖2示出了與本申請(qǐng)相符的一示例性實(shí)施例的系統(tǒng)圖；

圖3示出了與本申請(qǐng)相符的頻率整形網(wǎng)絡(luò)的一示例性實(shí)施例的電路圖；

圖4示出了與本申請(qǐng)相符的一示例性實(shí)施例的傳遞函數(shù)頻率響應(yīng)；

圖5示出了與本申請(qǐng)相符的一示例性實(shí)施例的輸出阻抗頻率響應(yīng)；以及

圖6示出了與本申請(qǐng)相符的一示例性實(shí)施例的操作的流程圖。

盡管以下具體說(shuō)明將參照示例性的實(shí)施例來(lái)進(jìn)行，但是其中的許多替換方案、修改和變型對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。

具體實(shí)施方式

總體來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N具有有源電壓下調(diào)(AVD)的開(kāi)關(guān)式電源(switched?mode?power?supply，SMPS)(例如，DC-DC降壓變換器)，該開(kāi)關(guān)式電源通過(guò)在來(lái)自該變換器內(nèi)的感應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)的電流反饋回路中使用頻率整形網(wǎng)絡(luò)，而具有改善的階躍負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。該頻率整形網(wǎng)絡(luò)通過(guò)在增大的頻率范圍上使幅值頻率響應(yīng)和相位頻率響應(yīng)平滑化并減小輸出阻抗的無(wú)功分量，而改善了變換器的輸出阻抗特性。這些技術(shù)有利地消除了直接測(cè)量輸出負(fù)載電流的需要(這會(huì)是一個(gè)困難的過(guò)程)，并且使變換器的電壓控制回路能夠在較寬的帶寬上操作。

圖1示出了根據(jù)與本申請(qǐng)相符的一示例性實(shí)施例的階躍負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)100。電源負(fù)載(例如尤其是微控制器核)可以在電流負(fù)載需求上顯示出突變。電壓圖102示出了對(duì)這樣的需求變化的典型的電源階躍負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。電壓圖104示出了具有減小的振鈴效應(yīng)(如以下更詳細(xì)地描述的，這是利用本申請(qǐng)的頻率整形網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的)的改善的瞬態(tài)響應(yīng)。