CN101283324A - 特别地用于数字信号处理器的可调电压调节器系统 - Google Patents

特别地用于数字信号处理器的可调电压调节器系统 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于提供经调节的电压供应数字信号处理器的电压调节器系统。该电压调节器系统包括用于接收电源输入电压inps的电源输入节点(46)；用于提供已调输出电压的已调电压输出节点(48)；以及耦合至已调输出电压节点(48)和一电压调节器输入节点(64)的反馈电路(58、60、62)，其中该电压调节器输入节点(64)提供一个非零电压。

Description

特别地用于数字信号处理器的可调电压调节器系统
优先权信息
本发明要求于2005年10月11日提交的美国实用新型申请第11/247,776号的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景
本发明一般涉及电源控制系统，尤其涉及电压调节器的可调控制。
诸如切换式控制器系统等用于电压调节器的传统控制器包括介于电源和诸如数字信号处理器等负载之间的控制器。例如，如图1所示，传统的切换式控制器系统包括可调电压调节器，诸如将电源12耦合至数字信号处理器14的切换式转换器10。该切换式转换器10在Vinps节点从处电源12接收电源输入电压16，并且在输出节点sw处提供一经脉宽调制的信号。该经脉冲宽度调制的(pwm)信号接着被电感器20和电容器24低通滤波以向数字信号处理器14提供输出电压18(Vout)。
输入电压Vinps一般使用还被接地的滤波电容器22提供给转换器10，并且输出电压一般使用还被接地的滤波电容器24提供给数字信号处理器14。控制器10还包括在Vref节点处的基准电压26，并且在反馈fb节点处接收反馈信号28。
该反馈信号由分压电路提供，该分压电路包括耦合至输出信号18的第一电阻器30(R1)，以及接地的第二电阻器32(R2)。电压基准信号可以或者如图所示经由外部连接提供，或者可在内部提供。反馈信号28和电压基准信号被提供给差分放大器13，并且该差分放大器的输出被提供给pwm生成单元11。
由pwm生成单元11响应于差分放大器的输出在节点sw处提供的pwm信号被用于控制供应输入电压Vinps的输出以及差分放大器的输出。
电压Vout根据关系式Vout＝Vref(1+R1/R2)来提供。电压Vout一般通过改变电阻器R1和R2的值来调节。然而，电压Vout无法调得小于Vref，并且这种调节必须通过物理地改变电阻器或者调节电位计来完成。某些另外的切换式控制器采用了数字电位计，其可以通过利用数字控制接口改变数字电位计上的数字电刷值来调节。虽然该种数字电位计的使用可允许控制器实时地切换电源电压，但是该控制电路需要额外的复杂数字电路。
因而，存在对更加高效且经济的可调电压控制系统的需求。还存在对可以被实时调节，并且可被充分调节以使Vout可被调整到小于Vref的可调电压控制器的需求。
概述
本发明提供了一种用于提供已调电压供应的电压调节器系统。该电压调节器系统包括：用于接收电源输入电压的电源输入节点；用于提供已调输出电压的已调电压输出节点；以及耦合至已调节输出电压节点和电压调节器输入节点的反馈电路，其中该电压调节器输入节点提供一个非零电压。
根据另一个实施例，本发明提供了一种用于切换式电压控制器的电压控制器电路。该电压控制器电路包括切换式控制器和反馈电路。该切换式控制器包括电压输入节点、切换式电压输出节点、电压基准节点以及反馈节点。该反馈电路被耦合至反馈节点，并且包括耦合至反馈节点和切换式电压输出节点的第一电阻器，以及耦合至反馈节点和电压控制器输入节点的第二电阻器。该电压控制器输入节点提供一个非零输入电压。
根据另一个实施例，本发明提供了一种在切换式输出电压节点处提供切换式电压供应的方法。该方法包括以下步骤：接收电源输入电压；在切换式输出电压节点处提供一经脉宽调制的信号；以及将切换式输出电压节点和电压控制器输入节点耦合至反馈节点，其中电压控制器输入节点提供一个非零电压。
附图简述
参照附图可以进一步理解以下说明，附图中：
图1示出了现有技术的切换式控制器的说明性示意图；
图2示出了根据本发明一个实施例的切换式控制器的说明性示意图；以及
图3示出了根据本发明另一实施例的切换式控制器的说明性示意图。
所示出的附图仅用于说明。
所示实施例的详细描述
根据一个实施例，本发明提供了一种实时地充分改变数字信号处理器的核心(core)电压的能力。该控制可以通过来自控制器的附加的串行通信链路而实现。在一个实施例中，该系统提供了可以同单根控制线一起使用的传统的切换式转换器，该单根控制线可被提供给数字信号处理器。该系统还允许输出电压被设置成低于内部电压基准Vref的电平。
图2示出了根据本发明一个实施例的系统。该系统包括将电源42耦合至数字信号处理器44的切换式转换器40。该切换式控制器40在Vinps节点处从电源42接收电源输入电压46，并且在输出节点sw处提供一经脉宽调制的信号。该pwm信号随后被电感器50和电容器54低通滤波以向数字信号处理器44提供输出电压48(Vout)。
输入电压Vinps一般使用还被接地的滤波电容器52提供给转换器40提供，并且输出电压一般使用还被接地的滤波电容器54提供给数字信号处理器44。控制器40还包括在节点Vref处的基准电压，并且还在反馈fb节点处接收反馈信号58。该反馈信号由分压电路提供，该分压电路包括耦合至输出信号48的第一电阻器60(R1)，以及耦合至控制器电压源VinC的第二电阻器62(R2)。该控制器输入电压可由处理器44自身(如在C处示出的)提供，或者可由另一独立的电压源提供。电压基准信号可以或者如图所示经由外部连接提供，或者在内部提供。
反馈信号58和电压基准信号被提供给差分放大器43，并且该差分放大器的输出被提供给pwm生成单元41。由pwm生成单元41响应于差分放大器43的输出在节点sw处提供的输出电压被用于控制供应输入电压Vinps的输出以及差分放大器的输出。
现在，电压Vout根据关系式Vout＝Vref(1+R1/R2)-VinC(R1/R2)来提供。
因而，可以通过改变VinC来改变电压Vout，并且可进一步使其小于Vref。
图3示出了根据本发明另一个实施例的系统。该系统包括将电源72耦合至数字信号处理器74的切换式转换器70。该切换式转换器70在Vinps节点处从电源72接收电源输入电压76，并且在输出节点sw处提供pwm信号。该pwm信号随后被电感器80和电容器84低通滤波以向数字信号处理器74提供输出电压78(Vout)。输入电压Vinps一般使用还被接地的滤波电容器82提供给转换器70，并且输出电压一般使用还被接地的滤波电容器84提供给数字信号处理器74。
控制器70还包括在Vref节点处的基准电压86，并且在反馈fb节点处接收反馈信号88。该反馈信号由分压电路提供，该分压电路包括耦合至输出信号78的第一电阻器90(R1)，以及耦合至控制器电压源VinC的第二电阻器92(R2)。图3的系统还包括耦合在反馈节点fb和地之间的第三电阻器94(R3)。同样，控制器输入电压可由处理器74自身提供，或者可由其它独立的电压源提供。电压基准信号可以或者如图所示经由外部连接提供，或者在内部提供。
反馈信号88和电压基准信号被提供给差分放大器73，并且该差分放大器的输出被提供给pwm生成单元71。由pwm生成单元71响应于差分放大器73的输出在节点sw处提供的输出电压被用于控制供应输入电压Vinps的输出以及差分放大器的输出。
现在，电压Vout根据关系式Vout＝Vref(1+R1/R2+R1/R3)-VinC(R1/R2)来提供。
故而，同样可以通过改变VinC来改变电压Vout，并且可进一步使其小于Vref。
本领域的技术人员将能理解，可以对上述的实施例进行众多修改和变化而不脱离本发明精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于提供经调节的电压供应的电压调节器系统，所述电压调节器系统包括：
用于接收电源输入电压的电源输入节点；
用于提供已调输出电压的已调电压输出节点；以及
耦合至所述已调输出电压节点和一电压调节器输入节点的反馈电路，其中所述电压调节器输入节点提供一个非零电压。
2.如权利要求1所述的电压调节器系统，其特征在于，所述反馈电路还包括耦合至一反馈节点和所述已调电压输出节点的第一电阻器，以及耦合至所述反馈节点和一电压调节器输入节点的第二电阻器，其中所述电压调节器输入节点提供一个非零输入电压。
3.如权利要求1所述的电压调节器系统，其特征在于，所述电压调节器输入节点处的所述非零电压是由一数字信号处理器提供的。
4.如权利要求3所述的电压调节器系统，其特征在于，所述已调电压输出节点向所述数字信号处理器提供核心电压。
5.如权利要求2所述的电压调节器系统，其特征在于，所述已调输出电压节点提供所述输出电压(vout)，一电压基准节点Vref接收基准电压，所述第一和第二电阻器分别具有电阻值R1和R2，并且所述输出电压Vout＝Vref(1+R1/R2)-VinC(R1/R2)，其中VinC是所述非零输入电压。
6.如权利要求2所述的电压调节器电路，其特征在于，所述电压调节器电路还包括耦合至所述反馈节点和地的第三电阻器。
7.如权利要求6所述的电压调节器电路，其特征在于，所述已调输出电压节点提供所述输出电压(Vout)，一电压基准节点Vref接收基准电压，所述第一、第二和第三电阻器分别具有电阻值R1、R2和R3，并且所述输出电压Vout＝vref(1+R1/R2+R1/R3)-VinC(R1/R2)，其中VinC是所述非零输入电压。
8.一种用于切换式电压控制器的电压控制器电路，所述电压控制器电路包括：
切换式控制器，所述切换式控制器包括电压输入节点、切换式电压输出节点、电压基准节点以及反馈节点；以及
耦合至所述反馈节点的反馈电路，所述反馈电路包括：
耦合至所述反馈节点和所述切换式电压输出节点的第一电阻器；
耦合至所述反馈节点和一电压控制器输入节点的第二电阻器，其中所述电压控制器输入节点提供一个非零输入电压。
9.如权利要求8所述的电压控制器电路，其特征在于，所述第一电阻器经由一电感器耦合至所述切换式电压输出节点。
10.如权利要求8所述的电压控制器电路，其特征在于，所述电压控制器输入节点处的所述非零电压是由一数字信号处理器提供的。
11.如权利要求10所述的电压控制器电路，其特征在于，所述切换式电压输出节点提供一经脉宽调制的信号，该信号随后被低通滤波以向所述数字信号处理器提供核心电压。
12.如权利要求8所述的电压控制器电路，其特征在于，所述切换式电压输出节点经由低通滤波器耦合至输出电压节点，并且所述电压输出节点提供一输出电压(Vout)，一电压基准节点Vref接收基准电压，所述第一和第二电阻器分别具有电阻值R1和R2，并且所述输出电压Vout＝Vref(1+R1/R2)-VinC(R1/R2)，其中VinC是所述非零输入电压。
13.如权利要求8所述的电压控制器电路，其特征在于，所述电压控制器电路还包括耦合至所述反馈节点和地的第三电阻器。
14.如权利要求13所述的电压控制器电路，其特征在于，所述切换式电压输出节点经由低通滤波器耦合至一输出电压节点，并且所述电压输出节点提供一输出电压(Vout)，所述电压基准节点Vref接收基准电压，所述第一、第二和第三电阻器分别具有电阻值R1、R2和R3，并且所述输出电压Vout＝Vref(1+R1/R2+R1/R3)-VinC(R1/R2)，其中VinC是所述非零输入电压。
15.一种在切换式输出电压节点处提供切换式电压供应的方法，所述方法包括以下步骤：
接收电源输入电压；
在所述切换式输出电压节点处提供一经脉宽调制的信号；以及
将所述切换式输出电压节点和一电压控制器输入节点耦合至一反馈节点，其中所述电压控制器输入节点提供一个非零电压。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述将所述经脉宽调制的信号和所述电压控制器输入节点耦合至一反馈节点的步骤包括：利用电感器和第一电阻器将所述经脉宽调制的信号耦合至所述反馈节点的步骤；以及利用第二电阻器将所述电压控制器输入节点耦合至所述反馈节点的步骤。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述切换式输出电压节点被耦合至一低通滤波器，该低通滤波器提供一经低通滤波的经脉宽调制的输出电压(Vout)，一电压基准节点Vref接收基准电压，所述第一和第二电阻器分别具有电阻值R1和R2，并且所述输出电压Vout＝Vref(1+R1/R2)-VinC(R1/R2)，其中VinC是所述非零输入电压。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述将所述切换式输出电压节点和所述电压控制器输入节点耦合至一反馈节点的步骤还包括利用第三电阻器将所述反馈节点接地的步骤。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述切换式输出电压节点被耦合至一低通滤波器，该低通滤波器提供一经低通滤波的经脉宽调制的输出电压(Vout)，一电压基准节点Vref接收基准电压，所述第一、第二和第三电阻器分别具有电阻值R1、R2和R3，并且所述输出电压Vout＝Vref(1+R1/R2+R1/R3)-VinC(R1/R2)，其中VinC是所述非零输入电压。
20.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述切换式输出电压通过调节所述非零输入电压来改变。
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