[发明专利]具有改善的阶跃负载瞬态响应的有源下调电源

说明书

技术领域

本申请涉及有源下调电源，更具体地，涉及具有改善阶跃负载瞬态响应的有源下调电源。

背景技术

对于直流(DC)调控以及负载瞬态响应(其可能在常规的电源中很难实现)而言，用于微处理器的核心电压电源对输出电压一般具有增强的限制。该问题的一种解决方案是使所述电源电子地生成取决于负载电流的输出电压。该过程(被称为有源电压下调(active voltage droop，AVD))可以改善电源瞬态响应并且减小所需的输出电容。不幸地是，在该瞬态响应中仍可能存在巨大的振铃效应，这会不利地影响微处理器的可靠性和性能。通过改善电源的输出阻抗特性来减小这种振铃效应的尝试通常要求对负载电流进行估计或直接测量(对负载电流进行估计和直接测量是困难的)，或者需要被调谐到特定频率响应的电压控制反馈回路。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种设备，包括：

配置为降压变换器的开关式电源，所述开关式电源包括参考电压输入和感应器网络；

连接到所述感应器网络的输出端上的有源电压下调反馈回路，所述有源电压下调反馈回路被配置为基于来自所述感应器网络的被测得的电流来生成对所述参考电压输入的修正值；以及

布置在所述有源电压下调反馈回路内的频率整形网络。

根据本发明的另一方面，提供了一种系统，包括：

微处理器核；

配置为向所述微处理器核提供输出电压的开关式电源，所述输出电压在所述微处理器核处响应于负载电流而变化，所述开关式电源包括参考电压输入和感应器网络；

连接到所述感应器网络的输出端上的有源电压下调反馈回路，所述有源电压下调反馈回路被配置为基于来自所述感应器网络的被测得的电流来生成对所述参考电压输入的修正值；以及

布置在所述有源电压下调反馈回路内的频率整形网络。

根据本发明的又一方面，提供了一种方法，包括：

将开关式电源配置为降压变换器，以向负载提供输出电压；

测量来自与所述开关式电源相关联的感应器网络的电流；

为所述被测得的电流提供有源电压下调反馈回路；

基于流经所述有源电压下调反馈回路的所述被测得的电流来修正与所述开关式电源相关联的参考电压；以及

用频率整形网络配置所述有源电压下调反馈回路。

附图说明

所要求保护的主题的实施例的特征和优点将随着以下参考附图的详细说明而变得显而易见，其中相似的附图标记描述相似的部件，其中：

图1示出了根据与本申请相符的一示例性实施例的阶跃负载瞬态响应；

图2示出了与本申请相符的一示例性实施例的系统图；

图3示出了与本申请相符的频率整形网络的一示例性实施例的电路图；

图4示出了与本申请相符的一示例性实施例的传递函数频率响应；

图5示出了与本申请相符的一示例性实施例的输出阻抗频率响应；以及

图6示出了与本申请相符的一示例性实施例的操作的流程图。

尽管以下具体说明将参照示例性的实施例来进行，但是其中的许多替换方案、修改和变型对本领域技术人员来说将是显而易见的。

具体实施方式

总体来说，本申请提供了一种具有有源电压下调(AVD)的开关式电源(switched mode power supply，SMPS)(例如，DC-DC降压变换器)，该开关式电源通过在来自该变换器内的感应器网络的电流反馈回路中使用频率整形网络，而具有改善的阶跃负载瞬态响应。该频率整形网络通过在增大的频率范围上使幅值频率响应和相位频率响应平滑化并减小输出阻抗的无功分量，而改善了变换器的输出阻抗特性。这些技术有利地消除了直接测量输出负载电流的需要(这会是一个困难的过程)，并且使变换器的电压控制回路能够在较宽的带宽上操作。

图1示出了根据与本申请相符的一示例性实施例的阶跃负载瞬态响应100。电源负载(例如尤其是微控制器核)可以在电流负载需求上显示出突变。电压图102示出了对这样的需求变化的典型的电源阶跃负载瞬态响应。电压图104示出了具有减小的振铃效应(如以下更详细地描述的，这是利用本申请的频率整形网络实现的)的改善的瞬态响应。