[发明专利]快速启动电压调节器

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及电压调节器。

背景技术

电压调节器经常使用在电子器件中以从变化的电源中产生稳定的输出电压。器件的电流负载可能在操作期间动态地改变。这种改变可以引起输出电压的波动，这会不利地影响该器件的操作。电压调节器根据负载的改变来调节提供的电力，以便保持稳定电压。

许多现代集成电路(IC)包括具有多个功率管脚来向高速逻辑电路传送所需电流的配电网络(power distribution network)。在IC封装周围分配功率管脚可以有助于避免配电网络中的电流拥挤和/或较大压降。产生的配电网络更均匀，保证与IC管芯上的位置无关的逻辑性能。调节器架构通常可缩放，以容纳具有不同数目电源管脚的不同芯片。

集成电路经常使用片上功率调节器来转换外部电源所提供的功率，以满足内部需要，和/或使得片上功率调节器能够动态地调节片上电压，以降低功耗。然而，片上电压调节器在可以产生调节电压之前需要一定时间段来启动。在短暂时间内上电然后回到睡眠状态的系统中，该启动时间成为电气系统总功耗的重要组成部分。在一些应用中，启动时间规定了芯片是可以完全断电，还是必须保持上电，以便快速响应中断或其它事件。

发明内容

一个或多个实施例可以解决一个或多个上述问题。

在一个实施例中，提供了一种用于功率调节的系统。该系统包括：基准产生电路，被配置为产生基准电压以及至少一个基准电流；以及多个调节器级，被配置为在相应输出节点处产生相应的调节输出电压。每个调节器级包括差分放大器和多个输出晶体管。差分放大器具有耦接为接收基准电压的第一输入和耦接为接收反馈电压的相应第二输入，其中，该反馈电压与相应的调节输出电压成比例。多个输出晶体管各自具有从差分放大器输出的信号所驱动的输入，并且被配置为响应于从差分放大器输出的信号来驱动在输出节点处的至少一个调节输出电压。该系统包括：启动电路，被配置为在启动模式下操作时根据第一源电压产生第二和第三源电压。该系统包括：升压电路，被配置为根据第二源电压产生第四源电压。第四源电压耦接至每个差分放大器的相应电源电压输入。在启动模式下操作时，使用第二源电压来为升压电路供电，并且使用第三源电压为基准产生电路供电。

在另一实施例中，提供了一种集成电路(IC)。该IC包括配电网络以及耦接至配电网络的主功率调节电路。主功率调节器包括被配置为产生基准电压的电路、至少一个输出级以及相应启动电路。每个输出级被布置和配置为根据基准电压产生一个或更多个调节输出电压。启动电路在启动模式下工作时被布置和配置为，根据第一源电压产生一个或更多个辅助源电压，并且使用一个或更多个辅助源电压向基准产生电路以至少一个输出级提供功率。该IC包括至少一个有源从功率调节器电路(active slave power regulator circuit)，以及至少一个具有耦接至配电网络的相应输出的无源从功率调节器电路(passive slave power regulator circuit)。

在又一实施例中，提供了一种功率调节方法。产生基准电压和至少一个基准电流。通过以下操作在输出节点处产生至少一个调节输出电压：产生与调节输出电压成比例的反馈电压；使用差分放大器根据反馈电压与调节输出电压之间的差来产生控制信号；以及使用控制信号来操作多个输出晶体管。在启动模式下操作时，根据第一电压源产生第二和第二源电压。基准产生电路使用第四源电压来供电。第四源电压根据第二源电压产生，并且用于为差分放大器供电。

上述讨论并不意在描述每个实施例或者每个实现方式。附图和以下描述还示例了各种实施例。

附图说明

考虑以下结合附图的详细描述，可以更完全地理解各个示例实施例，在附图中：

图1示出了用于功率调节的分配系统的电路图；

图2示出了具有快速启动电路的主功率调节器的电路图，快速启动电路可以使用在用于功率调节的分配系统中；

图3示出了可以根据一个或更多个实施例使用的快速启动基准产生电路；

图4示出了图3的第一和第二基准产生子电路及其组合的输出波形；

图5示出了可以根据一个或更多个实施例使用的启动电路；

图6示出了可以根据一个或更多个实施例使用的电压检测电路；

图7示出了可以在用于功率调节的分配系统中使用的无源从调节器电路；

图8示出了可以在用于功率调节的分配系统中使用的另一无源从调节器电路；以及