[发明专利]具有依赖于负载的偏置的电压调节器

说明书

本发明涉及具有依赖于负载的偏置的电压调节器。本文档描述了与电压调节器相关的系统和技术。本文档的主题能够被具体实施为一种包括对开关调节器的输出电流进行测量的方法。该开关调节器包括高侧晶体管和低侧晶体管，其中分别使用第一栅极电压和不同的第二栅极电压来驱动高侧晶体管和低侧晶体管。该方法还包括对开关调节器的直流(DC)电压源进行调节，从而根据所测量的输出电流来调节第一栅极电压。

技术领域

下面的公开内容涉及半导体电压调节器设备。

背景技术

电压调节器，例如DC-DC变换器，用于为电子系统提供稳定的电压源。对于诸如笔记本电脑和移动电话等低功率设备中的电池管理而言，特别需要高效的DC-DC变换器。开关电压调节器(或简称为“开关调节器”)是公知的高效DC-DC变换器。开关调节器通过以下操作来产生输出电压：将输入DC电压转换为高频电压，并且对该高频输入电压进行滤波以产生输出DC电压。具体地，开关调节器包括开关，该开关用于将输入DC电压源(例如电池)与负载(例如集成电路)交替地进行耦合或解耦合。输出滤波器典型地包括电感器和电容器，该输出滤波器耦合在输入电压源与负载之间，以对开关的输出进行滤波，并且由此提供输出DC电压。诸如脉宽调制器或脉频调制器等控制器控制该开关以保持基本恒定的输出DC电压。

发明内容

总体来说，在一方面中，本发明描述了一种方法，该方法包括对开关调节器的输出电流进行测量。该开关调节器包括高侧晶体管和低侧晶体管，其中分别利用第一栅极电压和不同的第二栅极电压来驱动高侧晶体管和低侧晶体管。该方法还包括对开关调节器的直流(DC)电压源进行调节，使得根据所测量的输出电流来调节第一栅极电压。

在另一方面中，本发明描述了一种开关调节器，该开关调节器具有输入端子和输出端子。该开关调节器包括：高侧晶体管，该高侧晶体管在输入端子和中间端子之间；低侧晶体管，该低侧晶体管在中间端子和地之间；以及控制器，该控制器驱动高侧晶体管和低侧晶体管，以交替地将中间端子耦合到输入端子和地。控制器利用第一栅极电压来驱动高侧晶体管，并利用不同的第二栅极电压来驱动低侧晶体管，并被配置为对开关调节器的直流(DC)电压源进行调节，以使得根据在输出端子处所测量的电流来调节第一栅极电压。

在另一方面中，本发明描述了一种系统，该系统包括被配置为对开关调节器的输出端子处的输出电流进行测量的电流传感器。开关调节器包括由第一栅极电压驱动的高侧晶体管、以及由第二栅极电压驱动的低侧晶体管。该系统还包括反馈电路，该反馈电路连接至开关调节器的直流(DC)电压源。该反馈电路被配置为对DC电压源进行调节，以使得根据所测量的输出电流来调节第一栅极电压。

实施方式可以包括下面的一个或多个。

可以对DC电压源进行调节，以使得较高的输出电流引起较高的第一栅极电压。对于基本无输出电流，第一栅极电压在1.7V和1.8V之间。可以对DC电压源进行调节，以使得对于30A输出电流，第一栅极电压至少为2V。可以对DC电压源进行调节，以使得对于输出电流值的范围，第一栅极电压是输出电流的单调函数。可以对DC电压源进行调节，以使得对于输出电流值的范围，高侧晶体管的饱和电流基本上是恒定的。

开关调节器可以包括在控制器和高侧晶体管之间的高侧驱动器电路。控制器可以通过向高侧驱动器电路提供控制信号来驱动高侧晶体管。高侧驱动器电路可以通过开关耦合到DC电压源，使得开关的开路配置允许保持足够保持高侧晶体管的基本恒定的饱和电流的驱动电压。高侧驱动器电路可以包括反向器，该反向器具有输入端子、输出端子、正电压端子和负电压端子。输入端子可以连接到控制器，而输出端子可以连接到高侧晶体管的栅极。控制器可以被配置为对表示输出电流测量结果的信号进行接收。较高的输出电流可以引起较高的第一栅极电压。对于基本无输出电流，第一栅极电压可以在1.7V和1.8V之间。对于基本等于30A的输出电流，第一栅极电压可以至少为2V。对于输出电流值的范围，第一栅极电压可以是输出电流的单调函数。DC电压源的输出可以是能够被调节的，以使得对于输出电流值的范围，高侧晶体管的饱和电流基本上是恒定的。