[发明专利]被配置为控制输入电压的电压调节器系统

说明书

电压调节器系统部分地包括调节器，其包括输入端和输出端，其中调节器被配置为在输入端处从适配器接收输入电压并在输出端处提供输出电压，其中调节器包括在对应于第一转换因子的第一转换模式下进行操作的至少一个开关电容调节器。电压调节器系统还包括控制器，其被配置为控制调节器的操作，其中控制器被配置为确定调节器的转换比何时大于第一转换因子，并且作为响应，向适配器发送请求来减少输入电压。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月26日提交的美国临时专利申请号62/399,588的权益，其通过在本文中引用其整体而并入于此。

背景技术

迫切需要减小电子系统的尺寸。尺寸减小在其中空间是奇缺的移动电子器件中是特别期望的，但在大数据中心中放置的服务器中也是期望的，这是因为将尽可能多的服务器挤进尺寸固定的不动产是很重要的。

电子系统中的一些最大组件是电压调节器(也称为功率调节器)。电压调节器通常包括大量庞大的片外组件以向集成芯片(包括处理器、存储器设备(例如，动态随机存取存储器(DRAM))、射频(RF)芯片、WiFi组合芯片、以及功率放大器)递送电压。因此，希望减小电子系统中的电压调节器的尺寸。

电压调节器包括半导体芯片，诸如DC-DC调节器芯片，其每个都从电源(例如，电池)向输出负载递送功率。输出负载可以包括电子设备中的各种集成芯片(例如，应用处理器、DRAM、NAND闪存等)。

为了高效地递送功率，电压调节器可以使用“降压(buck)”拓扑。这种调节器可以称为降压调节器(也称为降压转换器)。降压调节器使用电感器将电荷从电源传输到输出负载。降压调节器可以使用功率开关来快速地将电感器连接到多个电压/从多个电压断开(每次在不同的时间点)，从而提供作为多个电压的加权平均值的输出电压。降压调节器可以通过控制电感器连接到多个电压中的每一个的时间量来调节输出电压。

不幸的是，降压调节器不适用于高度集成的电子系统。降压调节器的转换效率取决于其电感器的尺寸，特别是当功率转换比高时以及当其输出负载所消耗的电流量高时。由于电感器可以占用大面积且体积庞大地集成在裸片(die)上或封装上，因此现有的降压调节器通常使用大量的片外电感器组件。该策略通常需要印刷电路板(现有降压调节器及其对应的片外电感器组件位于其上)上的大面积，这继而增加了印刷电路板所在的电子设备的尺寸。随着移动的片上系统(SoC)变得更复杂并且需要由其电压调节器递送越来越多数量的电压域，这一挑战更加严峻。

此外，降压调节器不太适合于对电池的高速充电。高速充电通常需要使用高输入电压。使用高输入电压继而需要降压调节器提供高电压转换比(V_IN/V_OUT)，以将高输入电压(V_IN)转换为适合电池的输出电压(V_OUT)。不幸的是，在高电压转换比下，当与其它类型的电压调节器相比时，降压调节器的效率相对较低，至少部分是因为降压调节器通过散热浪费了大量功率。降压调节器散发的热量可能会升高电子系统内设备的操作温度，这可能导致故障。因此，降压调节器不太适合对电池的高速充电。

代替降压调节器，高速充电系统可以使用开关电容器调节器来为电池充电。已知开关电容器调节器即使在高电压转换比下也是高效的，只要电压转换比是整数即可。不幸的是，现有的充电系统不包括用于将开关电容器调节器的转换比保持在整数的机构，并因此，在操作条件下不能保持开关电容器调节器的高效率。因此，强烈需要提供一种能够在高输入比输出转换比下保持高效率的充电系统。

发明内容

所公开主题的一些实施例包括电压调节器系统。电压调节器系统部分地包括调节器，调节器包括输入端和输出端，其中调节器被配置为在输入端处从适配器接收输入电压并在输出端处提供输出电压，其中调节器包括至少一个开关电容器调节器，其被配置为以对应于第一转换因子的至少第一转换模式进行操作。电压调节器系统还包括控制器，其被配置为控制调节器的操作，其中控制器被配置为确定调节器的转换比何时大于第一转换因子，并且作为响应，向适配器发送请求来减少输入电压。