[發明專利]脈沖電流檢測

無效

• 申請號: 201310745627.5
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103997209A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 威廉·J·達利
• 申請（專利權）人: 輝達公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;G01R19/00
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 謝栒;張瑋

技術領域

本發明涉及調節器（regulator）電路，并且更具體地，涉及檢測（sensing）電流。

背景技術

在高性能數字系統中使用的、諸如微處理器和圖形處理器的常規設備可基于處理的工作量而具有變化的電流需求。例如，當邏輯塊在停頓之后重啟時或當新請求發起諸如新圖像的生成的大計算時，電流需求可能顯著增加。相反，當邏輯塊成為空閑時電流需求可能顯著減少。當電流需求增加并且沒有充足的功率時，提供到設備的供電電壓可能掉到臨界電壓電平之下，潛在地使設備無法正確運行。當電流需求減少并且提供到設備的供電電壓上升到臨界電壓電平之上時，設備內的電路可能無法正確運行并甚至可能遭到破壞。

常規的多相切換調節器是在供電電源和設備之間相接的電功率轉換設備，對設備提供電流并對電流需求的改變做出響應以維持供電電壓電平。然而，常規多相切換調節器依靠大電感器用于電壓轉換，并且大電感器限制了常規多相切換調節器對電流需求中的顯著改變（即電流瞬變）做出快速響應的能力。典型的30A相位的常規多相切換調節器可使用0.5μH的電感器用于電壓轉換。電流響應被限制在di/dt=V/L，對于V=11V（將12V輸入降到1V供電電壓電平）和L=0.5μH，得到22A/μs。提供到設備的電流增加10A將要求至少500ns。此外，脈沖寬度調制切換操作的同步將使常規多相切換調節器的電流響應時間增加若干微秒。當設備的時鐘周期小于電流響應時間時，設備可能無法正確運行。500MHz的時鐘具有2ns的周期，所以在500ns的電流響應時間期間可出現數百個時鐘周期。

因此，存在對改進電壓電平的調節和/或與現有技術相關聯的其他問題的需求。

發明內容

提供了用于檢測電流的系統和方法。電流源配置為生成電流并且脈沖檢測使能信號被生成。根據檢測使能信號對跨電阻檢測機構的檢測電壓進行采樣，其中檢測電壓代表電流的度量。系統包括電流源和電流檢測單元。電流源配置為生成電流。電流檢測單元耦連到電流源并且配置為生成脈沖檢測使能信號并且根據脈沖檢測使能信號對跨電阻檢測機構的檢測電壓進行采樣。

附圖說明

圖1A示出根據一個實施例的電功率轉換系統，其包括實現為具有單個電感器的電流停泊（current-parking）切換調節器的電功率轉換設備；

圖1B示出根據一個實施例的、包括多個電功率轉換設備的多相切換調節器；

圖1C示出根據一個實施例的、具有分立（split）電感器的電流停泊切換調節器；

圖2示出根據一個實施例的、用于提供到負載的電流的脈沖采樣的方法的流程圖；

圖3A示出根據一個實施例的電流停泊切換調節器；

圖3B示出根據一個實施例的、控制提供到圖3A中示出的電流停泊切換調節器的負載的電流的生成和采樣的波形；

圖3C示出根據一個實施例的、控制信號和電流的生成和采樣的波形，所述信號調節圖3A所示的電流停泊切換調節器的負載處的電壓電平；

圖3D示出根據一個實施例的電流檢測單元；

圖3E示出根據一個實施例的另一個電流檢測單元；

圖3F示出根據一個實施例的共柵（common-gate）比較器；

圖4A示出根據一個實施例的、圖3A中示出的電流停泊切換調節器的上游控制器；

圖4B示出根據一個實施例的、控制提供到圖3A和4A中示出的電流停泊切換調節器的負載的電流的生成和采樣的波形；

圖4C示出根據一個實施例的、用于基于對提供到負載的電流的脈沖檢測來控制所生成的電流的方法的流程圖；

圖4D示出根據一個實施例的系統，所述系統包括驅動使用共享的電流源和電流檢測單元的兩個負載的電流停泊切換調節器；

圖5A示出根據一個實施例的、用于調節提供到負載的電壓電平的方法的流程圖；

圖5B示出根據一個實施例的、由電流停泊切換調節器所生成的波形；

圖5C示出根據一個實施例的、系統內的電流停泊切換調節器的示圖；以及

圖6示出例示性系統，其中可實現各先前實施例的各架構和/或功能性。

具體實施方式