[发明专利]预测性电流检测

说明书

技术领域

本发明涉及调节器（regulator）电路，并且更具体地，涉及检测（sensing）电流。

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

提供了用于对电流进行估计的系统和方法。电流源配置为生成电流并且脉冲检测使能信号被生成。生成电流的估计并且基于配置为将电流源耦连到电源的第一信号和配置为将电流源耦连到负载的第二信号更新电流的估计。系统包括电流源和电流预测单元。电流源配置为生成电流。电流预测单元耦连到电流源并且配置为生成电流的估计以及基于第一信号和第二信号更新电流的估计。

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1C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2示出根据一个实施例的、用于提供到负载的电流的脉冲采样的方法的流程图；

图3A示出根据一个实施例的电流停泊切换调节器；

图3B示出根据一个实施例的、控制提供到图3A中示出的电流停泊切换调节器的负载的电流的生成和采样的波形；

图3C示出根据一个实施例的、控制信号和电流的生成和采样的波形，所述信号调节图3A所示的电流停泊切换调节器的负载处的电压电平；

图3D示出根据一个实施例的电流检测单元；

图3E示出根据一个实施例的另一个电流检测单元；

图3F示出根据一个实施例的共栅（common-gate）比较器；

图4A示出根据一个实施例的、图3A中示出的电流停泊切换调节器的上游控制器；

图4B示出根据一个实施例的、控制提供到图3A和4A中示出的电流停泊切换调节器的负载的电流的生成和采样的波形；

图4C示出根据一个实施例的、用于基于对提供到负载的电流的脉冲检测来控制所生成的电流的方法的流程图；

图4D示出根据一个实施例的系统，所述系统包括驱动使用共享的电流源和电流检测单元的两个负载的电流停泊切换调节器；

图5A示出根据一个实施例的、用于对电流进行估计的方法的流程图；

图5B示出根据一个实施例的电流预测单元；

图5C示出根据一个实施例的、包括图5B的电流预测单元的电流停泊切换调节器；

图5D示出根据一个实施例的、用于基于所估计的电流控制所生成的电流的方法的流程图；

图6A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6B示出根据一个实施例的、由电流停泊切换调节器所生成的波形；

图6C示出根据一个实施例的、系统内的电流停泊切换调节器的示图；以及

图7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。