[發明專利]用于在DC-DC轉換器中生成反饋電流的系統和方法

有效

• 申請號: 201810998769.5
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109428489B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: F·奧迦洛;M·庫勒爾
• 申請（專利權）人: 蘋果公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;G06F1/26
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 周衡威

本發明題為“用于在DC?DC轉換器中生成反饋電流的系統和方法”。本發明描述了用于通過檢查整個時鐘周期內的反饋信息來為一個或多個部件生成穩定輸出電壓的系統、裝置和方法。在各種實施方案中，功率轉換器為一個或多個部件生成輸出電壓。當由一個或多個部件汲取的負載電流改變時，由電流感測放大器監視的低通濾波器的電感器電流也改變。時鐘周期分為高相位和低相位，其中所述相位中的一種相位是相對較短的相位。在相對較短的相位期間，電流感測放大器沒有足夠的時間來測量反饋信息。代替選擇電流感測放大器的電壓輸出，控制邏輯選擇電壓發生器的電壓輸出，該電壓輸出在相對較短的相位期間用電感器電流的斜率仿真電壓斜坡。

技術領域

本文描述的實施方案涉及集成電路的領域，并且更特別地，涉及通過監視時鐘周期內的反饋信息來為一個或多個部件生成穩定輸出電壓。

背景技術

計算系統通常包括多個部件，該多個部件中的很多部件能夠處理數據。這些多個部件包括接口和功能塊或單元。在各種實施方案中，這些多個部件是片上系統(SOC)、多芯片模塊(MCM)或印刷電路板中的一者上的各個管芯。此類部件的示例是在中央處理單元(CPU)中帶有一個或多個核的通用處理器、在圖形處理單元(GPU)和數字信號處理器(DSP)中帶有一個或多個核的高度并行數據架構處理器、顯示控制器、音頻處理部件、聯網部件、外圍接口控制器、存儲控制器等。

計算系統內的控制邏輯諸如電力管理單元確定不同部件的一個或多個操作狀態。操作狀態包括電源電壓和操作時鐘頻率。時鐘生成電路在一個或多個指定的不同頻率下生成不同的時鐘信號，而配電網絡提供一個或多個指定的不同電源電壓。該片上網絡使用電源和調節電路來生成指定的不同電源電壓以供功能單元內的器件使用。附加地，網絡可依賴于一對片上平面(例如，金屬層)，其中一個平面(“電源平面”)專用于電源電壓，并且另一平面(“接地平面”)專用于接地值。

當部件中的器件汲取來自電源平面和接地平面的電流時，電流需求的改變產生電流電阻(IR)降和瞬時電壓降。此外，對于電池供電的器件(諸如移動器件)，隨著存儲的能量被消耗，由電池提供的電壓值減少。雖然電壓變化的持續時間可為臨時性的，但是電壓變化可導致系統中的器件的不可靠的性能。一般而言，功率轉換器用于監視反饋信息，并提供穩定輸出電壓。然而，在很多情況下，用于提供反饋信息的電路沒有充足的時間來正確地提供反饋信息。

鑒于上述情況，期望用于通過檢查整個時鐘周期內的反饋信息來為一個或多個部件生成穩定輸出電壓的方法和機制。

發明內容

公開了用于通過檢查整個時鐘周期內的反饋信息來為一個或多個部件生成穩定輸出電壓的系統和方法。在各種實施方案中，功率轉換器接收輸入電壓，并在低通濾波器的電容器上生成輸出電壓。輸出電壓被發送到一個或多個部件，諸如中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)等。功率轉換器包括與連接到低通濾波器的輸出件串聯連接的兩個功率晶體管。功率轉換器內的驅動器至少基于電感器電流的改變來接通和斷開兩個功率晶體管。電感器電流的平均值是所供應的負載電流的值。當由一個或多個部件汲取的負載電流改變而輸出電壓應保持在相同值時，電感器電流也改變，這是由電流反饋電路監視的。

電流反饋電路包括電流感測放大器，電流感測放大器接收電感器電流，并生成感測電流作為將發送到一個或多個比較器的電感器電流的按比例縮小版本。給定電流的按比例縮小版本是與給定電流相比帶有減少的安培數的電流。例如，在一個實施方案中，給定電流的按比例縮小版本是等于給定電流除以因子K的電流。例如，當K是1,000且電感器電流是3安培(A)時，感測電流是3毫安(mA)。時鐘周期分為高相位和低相位，其中所述相位中的一個相位是相對較短的相位。當負載電流改變時，電感器電流也改變，因為電感器電流與負載電流成正比。當電感器電流信號超過給定閾值時，比較器中的一個比較器將控制信號調整到兩個功率晶體管，當兩個功率晶體管的高側晶體管被接通時，比較器中的一個比較器也調整時鐘周期的短相位的時間量。調整高側晶體管接通的時間量也調整輸出電壓。