[发明专利]等效串联电感消除的系统和方法有效

专利信息
申请号: 201310757421.4 申请日: 2013-12-19
公开(公告)号: CN104426338B 公开(公告)日: 2018-02-02
发明(设计)人: R·S·A·菲尔布里克;E·陈;G·卢夫;R·J·帕里克 申请(专利权)人: 英特赛尔美国有限公司
主分类号: H02M1/14 分类号: H02M1/14;H02M3/155
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司31100 代理人: 张东梅
地址: 美国加利*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 等效 串联 电感 消除 系统 方法
【说明书】:

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年8月29日提交的美国临时申请序列号No.61/871,597的利益,为了所有的意图和目的,其通过整体引用被包含在此。

附图说明

参考以下描述以及附图将能更好地理解本发明的益处、特征以及优点,在附图中

图1是一个配置有电源的计算机系统的简化框图,该电源包括根据本发明的实施例的利用ESL消除实现的调节器;

图2是图1的调节器的简化示意框图,其示为根据一个实施例实现的降压型DC-DC开关模式调节器;

图3是绘制PWM信号、负载电流ILD、输出电压VOUT以及电感电流IL与时间关系的时序图,其阐明当没有图2的ESL消除电路工作时输出处对负载瞬态的常规响应;

图4是绘制在包括图2的ESL消除电路工作的情况下,响应于输出处的负载瞬态,PWM信号、输出电压VOUT、调节后的输出电压VOUTADJ和电感电流IL的时序图;

图5是一个根据本发明的实施例实现的图2的ESL消除电路的示意图;

图6是本发明可选实施例的简化示意框图,用于提供校正电流以在图2的调节节点处相对于VOUT调节VOUTADJ

图7是描绘图5的电阻的一个实施例的框图,被实现为可调电阻或通过存储器编程的可编程电阻;以及

图8是阐明在图2的调节器的输出部分和反馈输入之间提供的ESL消除电路的可选实施例的简化示意框图。

详细说明

单相和多个相(多相)调节器可被设计用于对负载瞬态的单周期响应。瞬态响应可以被调谐成为受限的输出滤波。由于开关频率FSW的提高,以及由于输出电感器L的电感值和输出电容器的电容值均减少,实现对负载瞬态的单周期响应有更大的挑战。特别是,输出电容器的等效串联特性,如输出电容器的等效串联电感(ESL)和等效串联电阻(ESR),导致输出电压上的方波电压纹波,其导致瞬态响应增加至大于一个周期。输出电容器的等效串联电感与输出物理输出电感器形成电感分配器,其导致由相节点的开关引起的叠加至输出电压上的方波。

常规的替代,如增加输出滤波(即,增加输出电容器的大小)和/或提供对瞬态时间更慢的响应会导致不利。更大的电容器增加成本以及更难包含到集成电路中。期望快的响应以保持输出电压需求或满足输出特性规范。

图1是配置有电源101的计算机系统100简化框图,该电源101包括本发明的实施例以ESL消除实现的调节器103。电源101产生一个或多个供电电压,其通过连接系统105给计算机系统100的其他系统装置提供功率。连接系统105可以是总线系统或开关系统或一套导体或类似物。在图示的实施例中,计算机系统100包括处理器107和外围系统109,两者都耦合在连接系统105以从电源101接收供电电压。在图示的实施例中,外围系统109可以包括系统存储器111(例如,包括RAM(随机存取)和ROM(只读)存储其类型装置和存储器控制器和类似物的任何组合)和输入/输出(I/O)系统113的任意组合,输入/输出系统可以包括系统控制器或类似物,例如图形控制器,中断控制器,键盘和鼠标控制器,系统存储装置控制器(例如,用于硬盘驱动和类似物的控制器),等等。图示的系统仅仅是示意性的,因为许多处理器系统和支持装置可以是如本领域技术人员所知的那样集成到处理芯片上。

图2是调节器103的简化示意框图,其示出为根据一个实施例实施的降压型DC-DC开关模式调节器。调节器103包括产生并提供脉冲宽度调制(PWM)信号到驱动器203的调制器201。驱动器203提供上栅极驱动信号UG至上开关01的栅极端子,并提供下栅极驱动信号LG至下开关Q2的栅极端点。在图示的实施例中,电子开关Q1和Q2显示为FET或MOS型装置,例如本领域技术人员所知的一对N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。可使用的其他类型的电子开关装置可包括其他类型的FET以及类似物,以及其他类型的晶体管,例如双极结型晶体管(BJT)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)以及类似物,等等。开关Q1具有连接在输入电压VIN和相节点205之间的漏极和源极端子,以及开关Q2具有连接在相节点205和地(GND)之间的漏极和源极端子。相节点205产生相电压VPH。

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