[发明专利]具有下垂控制的电压调节器的快速动态电压响应

说明书

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是根据本发明实施例的配置有功率系统的电子设备的简化框图，该功率系统包括调节器，该调节器具有实现有带下垂控制的快速动态电压响应的调制器；

图2是根据一个实施例而实现的包括图1的调制器的示例性降压型（buck-type）调节器的简化示意框图；

图3是根据本发明一个实施例的包括带下垂控制的快速动态响应的图1和2中调制器的示例性配置的简化示意框图；

图4是根据数字实施例而实现的通过/保持网络的简化框图，该通过/保持网络可用作图3的通过/保持网络；

图5是根据一个实施例实现的瞬变检测器的示意图，该瞬变检测器在监视输出电压以检测负载瞬变时可以用作图3的瞬变检测器；

图6是根据另一实施例实现的瞬变检测器的示意图，该瞬变检测器在监视补偿电压以检测负载瞬变时可以用作图3的瞬变检测器；

图7是根据一个实施例实现的接近度比较器的示意框图，该接近度比较器可用作图3的接近度比较器；

图8是描绘根据模拟实施例实现的通过/保持网络的简图，该通过/保持网络可用作通过/保持网络311；

图9是时序图，其中相对于时间描绘出了图3调制器的信号，示出响应于一对SVID命令在通过和保持条件期间的操作。

具体实施方式

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。给出以下描述以使本领域技术人员能在特定应用及其需求的背景下实施和利用所提供的本发明。然而，优选实施例的多种修改对本领域技术人员将会是明显的，而且可将本文所限定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明不旨在局限于本文中示出和描述的特定实施例，而应给予与本文中披露的原理和新颖特征一致的最宽范围。

具有下垂控制的常规电压调节器通常具有较慢的动态电压响应。一如本领域技术人员可以理解到的，下垂功能是相关于负载对输出电压电平的有意调整。随着负载增加，输出电压被成比例地减小，反之亦然。动态电压响应是指当改变电压标识（VID）值以调整输出电压电平时电压调节器的响应。外部设备（诸如微处理器或中央处理单元（CPU））在操作期间（实时）向调节器提供VID值，以调整被提供给该设备和/或其它负载设备的输出电压电平。VID功能尤其有益于允许输出电压的动态调整以在功率模式之间切换，例如在不同操作功率模式之间切换以降低总功耗。

快速动态电压响应对计算应用中的更快速系统响应是有利的。期望能够尽可能快地在不同功率模式之间切换以在优化功率降低同时还最小化对外部刺激（诸如来自另一系统或来自用户输入的外部刺激）的响应延迟。作为示例，计算机系统可以在没有用户输入（诸如来自键盘或鼠标等）的情况下切换到低功率模式，并且响应于外部刺激（诸如来自键盘或鼠标等的输入）而切换回正常功率模式。期望计算机系统能够切换回正常功率模式以最小化服务中断。因此，计算机系统能够在不同功率模式之间切换得越快，总功耗越低，且服务水平越高。

当在电压调节器中实现时，下垂控制和动态电压响应往往彼此冲突。由于总负载电流难以测量或者以其它方式无法获得，下垂功能通常测量或估计流过输出电感器的电流。响应于负载瞬变（插入/释放）导致电感器电流的变化（其中该变化是增大或减小），下垂功能调整输出电压反馈感测电平以根据下垂操作来调整（减小/增大）输出电压电平。另一方面，对动态电压响应提供的VID功能可以调整反馈控制回路中的参考电压，以调整（增大/减小）输出电压。该调整导致调制（例如脉冲控制信号的脉宽）的变化（增大/减小），这导致电感器电流的对应变化（增大/减小），旨在调整（充电/放电）输出电容器以改变（增大/减小）输出电压。然而，下垂功能将电感器电流的变化（增大/减小）解释为负载瞬变（插入/释放）并且尝试相应地改变（增大/减小）输出电压。以此方式，下垂功能阻碍动态电压响应。系统最终达到了正确的输出电压电平，但是下垂控制与动态电压响应之间的冲突显著减慢了转变，这对期望的快速动态电压响应是不利的。