[发明专利]混合电压调节器中的反馈控制

说明书

本公开包括一种反馈系统，所述反馈系统可以控制具有串联连接的多个转换器或调节器的混合调节器拓扑结构。所述混合调节器可以包括至少两个调节器：切换式电感器调节器和切换式电容器调节器。所述反馈系统的公开实施方案可以简化用于可以包括多个转换器级的所述混合调节器的反馈设计。这些公开实施方案可以控制所述反馈以提高混合调节器的效率。

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年10月7日提交的标题为“APPARATUS,SYSTEMS,AND METHODS FORPROVIDING FEEDBACK CONTROL IN HYBRID VOLTAGE REGULATORS,”的美国临时专利申请号61/887,581的先优先权日的权益，所述临时申请明确地以引用方式整体并入本文。

关于联邦资助研究或开发的声明

本发明在国家科学基金会(NSF)授予的基金号1248828和1353640的政府资助下完成。政府对本发明具有一定的权利。

技术领域

本公开涉及混合电压调节器中的反馈控制。

背景技术

存在强烈的需求来减少电子系统的尺寸。在空间很珍贵的移动电子装置中尤其期望尺寸减小，但是在放置在大数据中心中的服务器中也期望尺寸减小，因为在固定不动产中挤进尽可能多的服务器是重要的。

电子系统中的大部件中的一个是电压调节器(也称为功率调节器)。电压调节器可包括将电压从电压源(例如，电池)递送到输出负载的半导体芯片，诸如DC-DC调节器芯片。输出负载可包括电子装置中的各种集成芯片(例如，应用处理器，处理器，存储器装置(诸如动态读访问存储器(DRAM)和NAND快闪存储器)，射频(RF)芯片，WiFi组合芯片和功率放大器)。遗憾的是，电压调节器可包括许多庞大的电子部件。因为每个集成芯片可需要专用的电压调节器，期望减小电子系统中的电压调节器的尺寸。

电压调节器可包括切换式电感器调节器。切换式电感器调节器使用电感器将电荷从电源转移到输出负载。切换式电感器调节器可使用功率开关来连接/断开电感器与多个电压中的一个，并且提供是多个电压的加权平均的输出电压。切换式电感器调节器可通过控制电感器耦接到多个电压中的一个的时间量来调整输出电压。

遗憾的是，切换式电感器调节器常常不适合用于高度集成的电子系统。切换式电感器调节器的转换效率取决于电感器的质量和尺寸，尤其是在功率转换比高以及在输出负载消耗的电流量高的情况下。因为电感器可占据大面积并且太庞大不能集成在管芯或封装上，现存的切换式电感器调节器常常使用大量的片外电感器部件。这个策略常常需要印刷电路板上的大面积，这反过来增加了电子装置的尺寸。随着移动片上系统变得更复杂并且需要越来越多的电压域由电压调节器递送，挑战加剧。

发明内容

公开主题的一些实施方案包括电压调节器系统。电压调节器系统包括被配置来将输入电压转换为输出电压的混合调节器，其中所述混合调节器包括多个电压调节器，所述电压调节器至少包括切换式电感器调节器和切换式电容器调节器，并且其中所述切换式电感器调节器被配置来以不连续导电模式操作。电压调节器系统还可以包括第一反馈系统，所述第一反馈系统被配置来将输出电压与参考电压进行比较，以确定切换式电感器调节器的第一操作频率和切换式电容器调节器的第二操作频率，促使切换式电感器调节器以第一操作频率操作，并且促使切换式电容器调节器以第二操作频率操作，从而促使混合调节器提供处在参考电压的容差范围内的输出电压。

在本文公开的公开实施方案中的任一个中，第一反馈系统可被配置来通过向切换式电感器调节器提供具有第一操作频率的第一周期信号来促使切换式电感器调节器以第一操作频率操作。