[發明專利]調節穩壓器的操作參數

有效

• 申請號: 201310237031.4
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103513687B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: S·M·默瑟;R·D·帕特爾
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

背景技術

許多電子裝置合并了一個或更多穩壓器，以便使系統電源電壓電平轉換為一個或更多用來在電子裝置內使電路偏置的已調節電壓。存在著多種不同拓撲結構的穩壓器，每種都具有獨特的優勢和弱點，當對電子裝置內給定的應用設計或選擇穩壓器時，這些優勢和弱點通常考慮在內。例如，在電子裝置的操作過程期間負載的級別可能有較大差異，因為電子裝置的各種功能會在不同時間激活或禁用。在這種情況下，穩壓器必須經設計以便響應預期的負載變化，同時使其輸出電壓保持在特定的限度內。

穩壓器的設計一般包含選擇各種參數，這取決于穩壓器的類型和預期的負載環境。例如，穩壓器可分為使用開關的結合(通常體現為晶體管包含MOSFET、BJT、IGBT、JFET等)的開關穩壓器、電感器和/或變壓器以及作為用于升壓和/或降壓電壓轉換的基礎的電容器。一些穩壓器的設計參數將會包含用作開關的晶體管的尺寸、電感器的尺寸/電感(或變壓器的尺寸/匝數比)、電容器的尺寸/電容、開關打開和關閉所在的頻率以及要打開/關閉開關而選擇的電壓電平，除其他參數以外。包含穩壓器的輸入電壓范圍、輸出電壓范圍以及負載范圍的附加參數將有助于確定穩壓器設計參數。

穩壓器的效率一般在很大程度上取決于每種穩壓器設計參數與輸入電壓范圍、輸出電壓范圍以及負載范圍的結合，除其他因素以外。然而，既然在電子裝置的操作期間負載可能改變，那么不可能在設計階段就為這些穩壓器設計參數選擇“固定”值，這將會總是導致穩壓器的最高可能的操作效率。結果，既然這些穩壓器參數是靜態的，那么穩壓器幾乎肯定會在其最高可能的操作效率以下操作了顯著百分比的時間。即使電子裝置的最普通的操作功率電平是已知的，并且相應 地選擇了穩壓器的參數，這種情景也會發生。

在許多典型的情況下，穩壓器經設計以便在它們的最高操作功率狀態展示它們的最高效率。所以對于較低的功率狀態，它們一般是過分保險設計的。換句話說，在這些設計中在較低的功率狀態，效率顯著地更低。既然通常假設無論何時達到設計的最大額定功率功率損耗都應當最小化，那么效率和功率狀態之間的這種關系一般被認為是可接受的。然而，對于為幾乎全部電子裝置在整個負載范圍內而不僅是在最大額定功率特別情況下繼續增加整體功耗效率，長期感到存在著需要。然而，到目前為止已經一般地推動了效率的提高，以致其達到這樣的水平，在該水平最高功率狀態的任一額外的改進都能僅導致相對較小的整體提高。

當與在“正常”負載或者甚至是重負載的效率相比較時，一些穩壓器在相對較輕的負載條件下具有相當程度地較低的效率。所以許多這種穩壓器經設計以便在電子裝置內當發生輕負載狀態比如睡眠模式時改變其操作特性。不過，無論電子設備是處在輕負載狀態還是重/正常負載狀態，負載可能仍然有相當大的改變，從而導致穩壓器在顯著百分比的時間內的效率低下的操作。

本發明是相對于這些和其他背景考慮而逐步發展的。

發明內容

本發明的一些實施例一般涉及操作穩壓器，以便在電子裝置的至少一部分內為負載供電。穩壓器具有多個可調節的操作參數，其在操作期間能夠重復地設置和重置。電子裝置的至少一部分的狀態例如通過連接至穩壓器或其部分的控制器而確定。確定的狀態一般地從至少三個預定狀態中的一個選擇，即超過一個單一的重負載或輕負載狀態。依據確定的狀態，可調節操作參數設置為預定值，以便在穩壓器的操作期間在電子裝置的至少部分中優化系統的功率使用。預定值一般可從多組數值中選擇，其中每組數值都對應于預定狀態的至少一組。

在更加具體的實施例中，操作多個穩壓器以便為多個負載供電。每個穩壓器都具有多個可調節的操作參數，它們在操作期間設置，以便依據確定的狀態優化系統功率使用。另外，在一些實施例中，可調 節的操作參數一般包含開關頻率和兩個柵極驅動電壓。在一些涉及多個穩壓器的實施例中，用于至少一個穩壓器的可調節操作參數也可以包含輸出電壓電平。而且，在一些涉及多個穩壓器的實施例中，每個穩壓器的操作參數都可以獨立于其它穩壓器設置。

本公開及其范圍的更完整的評價以及它實現上述改善所用的方式能夠通過參考當前優選實施例的以下具體描述獲得，這些優選的實施例結合在下面簡要描繪的附圖和所附權利要求做出。

附圖說明

圖1示出帶有并入本發明的實施例的動態可優化系統電源架構的至少一部分電子裝置的簡化示意圖。

圖2示出用于使用在并入本發明的實施例的電子裝置中的穩壓器的簡化示意圖。