[發(fā)明專利]非線性鉗位強(qiáng)度調(diào)諧方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011010550.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN113054830A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉效森;克里希南·拉維錢德蘭;哈里斯·克里希納穆爾蒂;維維克·戴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英特爾公司
• 主分類號(hào): H02M1/088
• 分類號(hào): H02M1/088;H02M3/07
• 代理公司: 北京東方億思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 楊佳婧

本公開涉及非線性鉗位強(qiáng)度調(diào)諧方法和裝置。3級(jí)紋波量化方案提供了專注于瞬態(tài)鉗位周期的功率晶體管(MOS)強(qiáng)度調(diào)諧機(jī)制。3級(jí)紋波量化方案解決了數(shù)字低壓降(D?LDO)在硅面積(例如，去耦電容器尺寸)、靜態(tài)功耗(例如，比較器的速度)、寬負(fù)載范圍和最佳輸出紋波之間的權(quán)衡。3級(jí)紋波量化方案通過(guò)利用異步脈沖模式消除了寬動(dòng)態(tài)范圍或寄生引起的振蕩風(fēng)險(xiǎn)。因此，快速di/dt負(fù)載事件和各種穩(wěn)態(tài)情形的紋波幅度被有效縮減，從而帶來(lái)了顯著的效率效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及非線性鉗位強(qiáng)度調(diào)諧方法和裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)代片上系統(tǒng)(SoC)正在采用數(shù)字低壓降(D-LDO)穩(wěn)壓器，因?yàn)樗鼈兙哂凶钚〉膲航怠o(wú)條件的穩(wěn)定性以及易于實(shí)現(xiàn)非線性算法以改善瞬態(tài)響應(yīng)。傳統(tǒng)的D-LDO采用一種機(jī)制，即盡可能快地接通所有晶體管以對(duì)輸出電容器進(jìn)行充電，以最大化地減少這種大瞬態(tài)事件的衰減(droop)。接通所有晶體管的機(jī)制也用于對(duì)抗現(xiàn)代數(shù)字負(fù)載的動(dòng)態(tài)范圍，例如，在幾個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，從最輕負(fù)載到I_CCmax(輸入電源的最大電流)的動(dòng)態(tài)范圍大于100,000x。

數(shù)字低壓降(D-LDO)穩(wěn)壓器中的異步滯后控制架構(gòu)為動(dòng)態(tài)負(fù)載變化提供快速響應(yīng)，同時(shí)在緩慢或靜態(tài)負(fù)載電流期間消耗非常低的功率。當(dāng)輸出電壓(在耦合到D-LDO的輸出電源軌上)達(dá)到下限閾值時(shí)，D-LDO接通所有器件。當(dāng)D-LDO達(dá)到較高閾值時(shí)，D-LDO關(guān)閉所有器件，以嘗試將輸出電壓保持在滯后窗口內(nèi)。這里，滯后窗口是高電壓閾值V_H和低電壓閾值V_L之間的電壓窗口。因此，滯后非線性作用可以與簡(jiǎn)單的積分控制器相結(jié)合，以將輸出電壓(Vout)保持在限制范圍內(nèi)，并以非常高的帶寬幫助調(diào)節(jié)輸出。

然而，功率器件的電阻隨PVT(工藝、電壓和溫度)的變化可能高達(dá)3-5x。此外，由于給定的器件電阻具有不同的壓降電壓，完全接通的D-LDO器件的強(qiáng)度也可能大幅增加。由于比較器中存在有限延遲，完全接通的D-LDO的強(qiáng)度大幅提高，可能導(dǎo)致V_OUT出現(xiàn)較大的過(guò)沖和下沖，并導(dǎo)致V_OUT持續(xù)振蕩，產(chǎn)生較大的峰峰值紋波。PDN(下拉)寄生電感進(jìn)一步加劇了這些異常現(xiàn)象，因此可能導(dǎo)致D-LDO振蕩。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本公開的第一實(shí)施例，提供了一種用于調(diào)諧非線性鉗位的裝置，所述裝置包括：第一比較器，用于將輸出電源軌上的輸出電壓或所述輸出電壓的分壓形式與第一基準(zhǔn)進(jìn)行比較，其中，所述第一比較器生成第一輸出；第二比較器，用于將所述輸出電源軌上的所述輸出電壓或所述輸出電壓的分壓形式與第二基準(zhǔn)進(jìn)行比較，其中，所述第二比較器生成第二輸出；第三比較器，用于將所述輸出電源軌上的所述輸出電壓或所述輸出電壓的分壓形式與第三基準(zhǔn)進(jìn)行比較，其中，所述第三比較器生成第三輸出；電源門，耦合到所述輸出電源軌；第一控制器，用于接收所述第一輸出和所述第二輸出，并生成指示所述電源門的粗略設(shè)置的代碼；以及第二控制器，用于接收所述第一輸出、所述第二輸出和所述第三輸出，其中，所述第二控制器生成所述電源門的精細(xì)代碼。

根據(jù)本公開的第二實(shí)施例，提供了一種用于調(diào)諧非線性鉗位的裝置，所述裝置包括：第一比較器，用于將輸出電源軌上的輸出電壓或所述輸出電壓的分壓形式與第一基準(zhǔn)進(jìn)行比較，其中，所述第一比較器生成第一輸出；第二比較器，用于將所述輸出電源軌上的所述輸出電壓或所述輸出電壓的分壓形式與第二基準(zhǔn)進(jìn)行比較，其中，所述第二比較器生成第二輸出；第三比較器，用于將所述輸出電源軌上的所述輸出電壓或所述輸出電壓的分壓形式與第三基準(zhǔn)進(jìn)行比較，其中，所述第三比較器生成第三輸出；電源門，耦合到所述輸出電源軌；第一控制器，用于接收所述第一輸出和所述第二輸出，并生成用于所述電源門的線性強(qiáng)度調(diào)諧的第一代碼；以及第二控制器，用于接收所述第一輸出、所述第二輸出和所述第三輸出，其中，所述第二控制器生成用于所述電源門的非線性強(qiáng)度調(diào)諧的第二代碼。