[发明专利]多相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，并且，更具体地，涉及多相调节器电路。

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的系统和方法。获得目标电流并基于调节器相位的效率特性计算将目标电流提供到负载所需的调节器相位的数目。调节器相位配置为将目标电流提供到负载。多相电功率转换设备包括至少两个调节器相位和多相控制单元。多相控制单元配置为获得目标电流、基于调节器相位的效率特性计算将目标电流提供到负载所需的调节器相位的数目、以及配置调节器相位以将目标电流提供到负载。

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、具有分立（split）电感器的电流停泊切换调节器；

图1C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1D示出根据一个实施例的、用于配置多相切换调节器的方法的流程图；

图2A示出根据一个实施例的、切换调节器的单个相位的效率作为相电流函数的示图；

图2B示出根据一个实施例的、应基于每相位电流所使能的活动相位的最优数目的示图；

图2C示出根据一个实施例的、活动相位的最优数目与总电流的示图；

图2D示出根据一个实施例的、活动相位的效率作为总电流的函数的示图；

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部分的波形；

图3C示出根据一个实施例的、用来配置多相切换调节器内的下游控制器的不同电压范围；

图3D示出根据一个实施例的、用于使用多相切换调节器调节被提供到负载的电压电平的方法的另一流程图；

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、图3A中示出的电流停泊切换调节器的另一上游控制器；

图5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6示出在其中可实现各先前实施例的各架构和/或功能性的示例性系统。

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）。