[發(fā)明專利]電流停泊切換調節(jié)器下游控制器預驅動器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310745983.7
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103973082A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 威廉·J·達利
• 申請（專利權）人: 輝達公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M3/155
• 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(fā)明涉及調節(jié)器（regulator）電路。

背景技術

在高性能數(shù)字系統(tǒng)中使用的、諸如微處理器和圖形處理器的常規(guī)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(fā)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(guī)的多相切換調節(jié)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(guī)多相切換調節(jié)器依靠大電感器用于電壓轉換，并且大電感器限制了常規(guī)多相切換調節(jié)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(guī)多相切換調節(jié)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(guī)多相切換調節(jié)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(xiàn)數(shù)百個時鐘周期。

因此，存在對改進電壓電平的調節(jié)和/或與現(xiàn)有技術相關聯(lián)的其他問題的需求。

發(fā)明內容

提供了用于生成非重疊使能信號的系統(tǒng)和方法。在電流源的輸出處測量峰值電壓電平，該電流源配置為將電流提供到電壓控制機構。基于峰值電壓電平生成非重疊使能信號用于電壓控制機構。系統(tǒng)包括電流源、下游控制器和耦連到負載的電壓控制機構。電流源配置為將電流提供到電壓控制機構。控制器配置為測量電流源的輸出處的峰值電壓電平并且基于峰值電壓電平生成非重疊使能信號。非重疊使能信號將電流的一部分提供到負載。

附圖說明

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

圖1B示出根據(jù)一個實施例的、包括多個電功率轉換設備的多相切換調節(jié)器；

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

圖2示出根據(jù)一個實施例的、用于調節(jié)提供到負載的電壓電平的方法的流程圖；

圖3A示出根據(jù)一個實施例的、電流停泊切換調節(jié)器的下游控制器部分；

圖3B示出根據(jù)一個實施例的、與使用圖3A中示出的下游控制器的電流停泊切換調節(jié)器相對應的波形；

圖3C示出根據(jù)一個實施例的、電流停泊切換調節(jié)器的另一下游控制器部分；

圖4A示出根據(jù)一個實施例的、用于由下游控制器生成非重疊使能信號的方法的流程圖；

圖4B示出根據(jù)一個實施例的、與由下游控制器所生成的非重疊使能信號相對應的波形；

圖4C示出根據(jù)一個實施例的、下游控制器的預驅動器子電路；

圖4D示出根據(jù)一個實施例的、圖4C中示出的預驅動器子電路的峰值電壓檢測器；

圖4E示出根據(jù)一個實施例的、用于由下游控制器生成非重疊使能信號的方法的另一流程圖；

圖4F示出根據(jù)一個實施例的、用于實施用于生成非重疊使能信號的訓練過程的方法的另一流程圖；

圖5A示出根據(jù)一個實施例的、用于調節(jié)提供到負載的電壓電平的方法的另一流程圖；

圖5B示出根據(jù)一個實施例的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括驅動使用共享的電流源的兩個負載的電流停泊切換調節(jié)器；

圖5C示出根據(jù)一個實施例的、系統(tǒng)內的電流停泊切換調節(jié)器的示圖；以及

圖6示出例示性系統(tǒng)，其中可實現(xiàn)各先前實施例的各架構和/或功能性。

具體實施方式

電功率轉換設備將期望的輸出電壓電平提供到負載，諸如設備。電功率轉換設備將從電源（例如電池或主電源）所接收的功率轉換到被提供到負載的供電電壓電平。使用電感器將附加電流傳遞到負載并采用對流過電感器的平均電流進行調制的切換機構調節(jié)輸出電壓電平。電容器耦連在負載和接地之間以存儲任何過剩電流（被提供通過電感器的電流和傳遞到負載的電流之間的差）。