[发明专利]具有分立电感器的电流停泊切换调节器

说明书

技术领域

本发明涉及调节器（regulator）电路。

背景技术

在高性能数字系统中使用的、诸如微处理器和图形处理器的常规设备可基于处理的工作量而具有变化的电流需求。例如，当逻辑块在停顿之后重启时或当新请求发起诸如新图像的生成的大计算时，电流需求可能显著增加。相反，当逻辑块成为空闲时电流需求可能显著减少。当电流需求增加并且没有充足的功率时，提供到设备的供电电压可能掉到临界电压电平之下，潜在地使设备无法正确运行。当电流需求减少并且提供到设备的供电电压上升到临界电压电平之上时，设备内的电路可能无法正确运行并甚至可能遭到破坏。

常规的多相切换调节器是在供电电源和设备之间相接的电功率转换设备，对设备提供电流并对电流需求的改变做出响应以维持供电电压电平。然而，常规多相切换调节器依靠大电感器用于电压转换，并且大电感器限制了常规多相切换调节器对电流需求中的显著改变（即电流瞬变）做出快速响应的能力。典型的30A相位的常规多相切换调节器可使用0.5μH的电感器用于电压转换。电流响应被限制在di/dt=V/L，对于V=11V（将12V输入降到1V供电电压电平）和L=0.5μH，得到22A/μs。提供到设备的电流增加10A将要求至少500ns。此外，脉冲宽度调制切换操作的同步将使常规多相切换调节器的电流响应时间增加若干微秒。当设备的时钟周期小于电流响应时间时，设备可能无法正确运行。500MHz的时钟具有2ns的周期，所以在500ns的电流响应时间期间可出现数百个时钟周期。

因此，存在对改进电压电平的调节和/或与现有技术相关联的其他问题的需求。

发明内容

提供用于调节负载处的电压电平的系统和方法。方法配置电流控制机构为生成通过串联耦合的第一电感器和第二电感器的电流以及配置电压控制机构为提供电流的一部分以调节电压电平。第二电感器将负载与电流控制机构的寄生电容隔离。用于调节负载处的电压电平的电功率转换设备包括电流控制机构和电压控制机构，电流控制机构耦连到电源并且配置为生成通过串联耦连的第一电感器和第二电感器的电流，电压控制机构耦连到第二传感器并且配置为提供电流的一部分以调节电压电平。

附图说明

图1A示出根据一个实施例的电功率转换系统，其包括实现为具有单个电感器的电流停泊（current-parking）切换调节器的电功率转换设备；

图1B示出根据一个实施例的、包括多个电功率转换设备的多相切换调节器；

图2示出根据一个实施例的、具有分立（split）电感器的电流停泊切换调节器；

图3A示出根据一个实施例的、用于调节提供到负载的电压电平的方法的流程图；

图3B示出根据一个实施例的、与图2所示的具有分立电感器的电流停泊切换调节器相对应的波形；

图3C示出根据一个实施例的、当电流瞬变发生时与图2所示的具有分立电感器的电流停泊切换调节器相对应的波形；

图4示出根据一个实施例的、用于调节提供到负载的电压电平的方法的另一流程图；

图5示出根据一个实施例的、系统内的图2所示的具有分立电感器的电流停泊切换调节器的示图；以及

图6示出例示性系统，其中可实现各先前实施例的各架构和/或功能性。

具体实施方式

电功率转换设备将期望的输出电压电平提供到负载，诸如设备。电功率转换设备将从电源（例如电池或主电源）所接收的功率转换到被提供到负载的供电电压电平。使用电感器将附加电流传递到负载并采用对流过电感器的平均电流进行调制的切换机构调节输出电压电平。电容器耦连在负载和接地之间以存储任何过剩电流（被提供通过电感器的电流和传递到负载的电流之间的差）。