CN103869852A

CN103869852A - 电压调节装置与电子设备

Info

Publication number: CN103869852A
Application number: CN201210549912.5A
Authority: CN
Inventors: 聂剑扬
Original assignee: Acer Inc
Current assignee: Acer Inc
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: CN103869852B

Abstract

本发明提供一种电压调节装置与电子设备。电压调节装置包括至少一个电压调整器以及指令处理单元。电压调整器用以供电至负载装置。指令处理单元耦接至电压调整器。数字控制器通过双向数字传输接口耦接至指令处理单元，其中数字控制器通过指令处理单元获取电压调整器的状态信息，并依据状态信息对应产生控制指令至指令处理单元。其中指令处理单元依据控制指令控制电压调整器的操作。

Description

电压调节装置与电子设备

技术领域

本发明涉及一种电子设备，尤其涉及一种电压调节装置与电子设备。

背景技术

随着电子设备的功能益趋多样化，电子设备中通常会具有多个的构件(负载装置)以执行对应的功能，例如无线网络接口、通用串行总线接口或存储器等等。由于每一负载装置皆有各自的操作功率与不同的工作电压，因此各个负载装置皆须通过对应的电压调节装置来进行供电。其中，电压调节装置可对输出电压进行稳压及调整电压的动作，从而提供对应的负载装置稳定的电压与电流。

在一般电压调节装置的电路设计中，一个电压调节装置内通常会配置有一个功率输出单元以及一个驱动单元，其中功率输出单元会受控于驱动单元而输出对应的电压与电流。驱动单元根据功率输出单元的输出状态而对应地控制功率输出单元的输出电压与输出电流。传统电压调节装置的输出特性是由其内部的驱动单元来决定的。传统电压调节装置的外部装置无法控制/调整传统电压调节装置的输出特性(例如输出电压电平)。因此在传统电子设备中，对于不同操作规格的负载装置，必须配置不同规格的电压调节装置，使得电压调节装置的标准化难以实现。

发明内容

本发明提供一种电压调节装置与电子设备，其可利用数字控制器统一地控制电压调节装置中的各个电路参数。

本发明实施例提供一种电压调节装置，受控于一数字控制器。该电压调节装置包括至少一个电压调整器以及指令处理单元。指令处理单元通过双向数字传输接口耦接至数字控制器。耦接至指令处理单元的电压调整器用以供电至负载装置。指令处理单元通过该双向数字传输接口将电压调整器的状态信息传送至数字控制器。指令处理单元依据该数字控制器响应于该状态信息而对应产生的一控制指令来控制该电压调整器的操作。

本发明实施例提供一种电子设备。此电子设备包括数字控制器以及电压调节装置。该电压调节装置包括一指令处理单元以及至少一电压调整器。指令处理单元通过双向数字传输接口耦接至该数字控制器。电压调整器耦接至该指令处理单元。电压调整器可以供电至负载装置。其中，数字控制器通过该指令处理单元获取该电压调整器的状态信息，并依据该状态信息对应产生一控制指令至该指令处理单元。该指令处理单元依据该控制指令控制该电压调整器的操作。

基于上述，本发明实施例提供一种电压调节装置与电子设备，其可通过数字控制器来统一控制电压调节装置的各个电路参数/操作参数，进而使得电压调节装置适于标准化的设计。此外，在部分实施例中，由于所述数字控制器的功能可通过电子设备中原有的数字电路元件来实现而不需额外的设计，因此本发明实施例的电压调节装置的成本可有效地降低。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的电压调节装置的示意图；

图2为本发明另一实施例的电压调节装置的示意图；

图3为本发明一实施例的寄存单元的示意图；

图4为本发明再一实施例的电压调节装置的示意图；

图5为依照图4实施例的第一电压调整器与第二电压调整器的转换特性曲线的示意图。

附图标记说明：

10、20、30：电子设备；

11：数字控制器；

12、22、32：电压调节装置；

13：负载装置；

110、210、310_1～310_n：电压调整器；

120、220、320：指令处理单元；

212、312：驱动单元；

214、314：功率输出单元；

222、322：寄存单元；

224、324_1～324_n：数模转换器；

226、326_1～326_n：模数转换器；

240、340_1～340_n：状态检测单元；

310_1：第一电压调整器；

310_2～310_n：第二电压调整器；

350_1～350_n：供电开关；

CMD：控制指令；

CMD’：控制指令内容；

CP：控制部分；

DP：数据部分；

DL：双向数字传输接口

DR、DR1～DRn：检测结果；

FTR：滤波电路；

GATE_1～GATE_n：开关信号；

Mp：P型晶体管；

Mn：N型晶体管；

Reg1～Regp：寄存器；

STAT：状态信息；

S_A：模拟信号；

S_CTL1～S_CTLn：控制信号；

S_D：驱动信号；

S_DF、S_DF1～S_DFn：数字反馈信号；

TR1：第一输出电流范围；

TR2：第二输出电流范围；

V1～Vn：输出电压；

VIN_1～VIN_n：电源电压；

VREF_1～VREF_n：参考电压；

VR1C、VR2C：转换特性曲线；

i₁～i_n：输出电流；

i_L：负载电流。

具体实施方式

本发明实施例提供一种电压调节装置，其可通过数字控制器来统一控制电压调节装置的各个电路参数，进而使得电压调节装置适于标准化的设计。为了使本发明的内容更容易明了，以下特举实施例作为本发明确实能够据以实施的范例。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。

图1为本发明一实施例的电压调节装置的示意图。请参照图1，电子设备10可以是任何类型的电子产品。例如，电子设备10可以是个人电脑(personal computer)、笔记本电脑(notebook computer)、超轻薄笔记本电脑(ultrabook computer)、平板电脑(tablet computer)、个人数字助理(PDA：personal digital assistant)、智能手机(smart phone)或其他类别的电子设备。

电子设备10包括数字控制器11、电压调节装置12以及负载装置13。数字控制器11可以是任何类型的控制器，例如系统芯片(system-on-chip，以下简称SOC)、应用处理器(application processor)、媒体处理器(media processor)、微处理器(microprocessor)、中央处理单元(central processing unit，以下简称CPU)、数字信号处理器(digital signal processor)或其他类似者。举例来说，若将电子设备10实现为电脑系统，则数字控制器11可以是南桥芯片(South Bridge)、中央处理单元、平台控制集线器(Platform Controller Hub，以下简称PCH)、嵌入式控制器(Embedded Controller，以下简称EC)、键盘控制器(Keyboard Controller，以下简称KBC)、基板管理控制器(baseboardmanagement controller，以下简称BMC)、电源管理集成电路(PowerManagement IC，以下简称PMIC)或其他数字控制电路。数字控制器11通过双向数字传输接口DL耦接至电压调节装置12，以便控制电压调节装置12的操作与输出。

依据数字控制器11的控制，电压调节装置12可以供电给电子设备10的至少一个构件，例如图1所示出的负载装置13。负载装置13可以是电子设备10中任何用以执行特定功能的电路，例如通用串行总线(Universal SerialBus，以下简称USB)控制器、区域无线网络(例如WiFi)接口电路、存储器(如新一代移动式存储器LPDDR3)或其他功能电路。

在本实施例中，电压调节装置12包括至少一个电压调整器(在此以电压调整器110为例)以及指令处理单元120。电压调整器110用以供电至负载装置13。指令处理单元120耦接至电压调整器110。数字控制器11则通过双向数字传输接口DL耦接至指令处理单元120，其中所述双向数字传输接口DL例如为内置集成电路(Inter-Integrated Circuit，以下简称I²C)传输接口、通用串行总线(USB)传输接口、串行外部接口(Serial Peripheral Interface，以下简称SPI)或其他数字通信接口。

在本实施例中，指令处理单元120可以检测电压调整器110的操作状态，因此数字控制器11可以通过指令处理单元120获取电压调整器110的状态信息STAT。例如，指令处理单元120可以检测电压调整器110的输出电流、输出电压或其他操作状态，或是检测负载装置13的负载电流。因此，数字控制器11通过指令处理单元120所获取的状态信息STAT包括电压调整器110的输出电流、电压调整器110的输出电压以及负载装置13的负载电流至少其中之一。在获得状态信息STAT之后，数字控制器11可以依据状态信息STAT对应产生控制指令CMD至指令处理单元120，使得指令处理单元120依据控制指令CMD而控制电压调整器110的操作。因此，电压调节装置12的外部装置(即数字控制器11)可以控制/调整电压调节装置12的输出特性(例如输出电压电平)。

为了更清楚的说明本发明实施例，图2为本发明另一实施例的电压调节装置的示意图。图2所示实施例可以参照图1的相关说明而类推之。请参照图2，电子设备20可以是任何类型的电子产品。电子设备20包括数字控制器11、电压调节装置22以及负载装置13。依据数字控制器11的控制，电压调节装置22可以供电给电子设备20的至少一个构件，例如图2所示出的负载装置13。在本实施例中，电压调节装置22包括电压调整器210、指令处理单元220以及状态检测单元240。在本实施例中，电压调整器210、指令处理单元220以及数字控制器11的耦接关系与图1所示实施例大致相同，故在此不再赘述。状态检测单元240耦接于电压调整器210与负载装置13之间。依照不同实施例的设计需求，状态检测单元240可以包含电压检测电路、电流检测电路、频率检测电路、功率检测电路或是其他电特性检测电路。在本实施例中，指令处理单元220可通过状态检测单元240检测电压调整器210的输出电流i₁、电压调整器210的输出电压V1以及负载装置13的负载电流i_L。

更进一步地说，状态检测单元240可检测输出电压V1、输出电流i₁以及负载电流i_L的信息，并且将检测结果DR以模拟形式的信号回传至指令处理单元220。指令处理单元220将检测结果DR进行模数转换以获得数字形式的检测结果，并且将数字形式的检测结果寄存在指令处理单元220中。因此，数字控制器11可通过双向数字传输接口DL而从指令处理单元220中读取包括输出电流i₁、输出电压V1以及负载电流i_L至少其中之一的状态信息STAT，并且依据状态信息STAT通过双向数字传输接口DL发出控制指令CMD给指令处理单元220。指令处理单元220依据控制指令CMD而控制电压调整器210的操作，例如调整输出电压V1的电平。

在图2所示出的实施例中，电压调整器210包括驱动单元212与功率输出单元214。功率输出单元214用以依据驱动单元212的驱动信号S_D而提供输出电压V1给负载装置13。驱动单元212耦接于功率输出单元214与指令处理单元220。驱动单元212受控于指令处理单元220而产生驱动信号S_D给功率输出单元214。

在图2所示出的实施例中，指令处理单元220包括寄存单元222、至少一个数模转换器(digital-to-analog converter，以下简称DAC，在此以数模转换器224为例)以及至少一个模数转换器(analog-to-digital converter，以下简称ADC，在此以模数转换器226为例)。寄存单元222通过双向数字传输接口DL耦接数字控制器11。数模转换器224耦接电压调整器210的驱动单元212与寄存单元222。数模转换器226耦接状态检测单元240与寄存单元222。

在指令处理单元220中，寄存单元222用以寄存控制指令CMD的内容。数模转换器224用以将寄存单元222所储存的控制指令内容CMD’转换为模拟信号S_A给电压调整器210的驱动单元212，以控制电压调整器210的操作。模数转换器226用以将状态检测单元240的检测结果DR转换为数字反馈信号S_DF以作为状态信息STAT的一部分，其中数字反馈信号S_DF被记录在寄存单元222。数字控制器11可以通过双向数字传输接口DL从寄存单元222读取数字反馈信号S_DF。

图3为依照图2实施例说明寄存单元的示意图。请参照图3，寄存单元222可提供多个寄存器(例如图3所示寄存器Reg1、Reg2、...、Regp)，p为正整数且可根据设计而变动。其中，每一寄存器可分别提供具有对应功能的数据/值的储存空间(在此以8比特的储存空间为例)，以储存对应的控制指令内容CMD’或数字反馈信号S_DF。

具体而言，例如，在来自数字控制器11的每一控制指令CMD的数据结构中，分别包括控制部分CP与数据部分DP，控制部分CP与数据部分DP的数据长度可根据设计而变动，在此分别以8比特的数据长度为例。其中，在控制指令CMD被传递至寄存单元222时，寄存单元222会根据控制部分CP的指针(pointer)以将不同类型的控制指令CMD的数据部分DP储存于寄存器Reg1～Regp中的对应寄存器。

例如，寄存单元222根据控制指令CMD的控制部分CP的指针而将数据部分DP的内容「abcdefgh」寄存至寄存器Reg10。在此假设寄存器Reg10的对应功能为「电压调整器210的参考电压(或输出电压)值」。因此，数模转换器224可以将寄存器Reg10所储存的控制指令内容CMD’(即「abcdefgh」)转换为参考电压(模拟信号S_A)给电压调整器210的驱动单元212，以控制电压调整器210的输出电压V1的电平。例如，当寄存器Reg10所储存的控制指令内容CMD’为「00000000」时，数模转换器224输出参考电压(模拟信号S_A)为0V给电压调整器210的驱动单元212。当寄存器Reg10所储存的控制指令内容CMD’为「00000001」时，数模转换器224输出参考电压为0.1V给驱动单元212。以此类推，当寄存器Reg10所储存的控制指令内容CMD’为「00100001」时，数模转换器224输出参考电压为3.3V给驱动单元212。因此，指令处理单元220可以依照对应的控制指令CMD调整驱动单元212的参考电压，以调整/控制电压调整器210的输出电压V1的电平。

另外，寄存单元222可以将不同的模数转换器的输出的数据/值储存在对应的寄存器。例如，假设寄存器Reg2的对应功能为「电压调整器210的输出电流值」。模数转换器226可以将状态检测单元240的输出(例如输出电流i₁)转换为电流值(数字反馈信号S_DF)，以及寄存单元222可以将模数转换器226输出的电流值储存在寄存器Reg2。数字控制器11可读取储存于寄存器Reg2的电流值(状态信息STAT)，以获知电压调整器210的输出电流。因此，数模转换器224可将储存于特定寄存器的控制指令CMD分别转换为对应的模拟信号S_A以控制电压调整器210的操作，并且数字控制器11可读取储存于特定寄存器的数字反馈信号S_DF以获得对应的状态信息STAT。

在一些实施例中，指令处理单元220可以不需经由数模转换器的转换操作，而直接依据寄存单元222的内容来控制电压调整器210的操作。例如，假设寄存器Reg1的对应功能为「电压调整器的使能控制」，其中寄存器Reg1的第一个比特为电压调整器210的使能标记(flag)，而寄存器Reg1的其他比特为其他电压调整器(未示出在图2，可参照图4的相关说明而类推之)的使能标记。当数字控制器11的控制指令CMD。当控制指令CMD的控制部分CP的指针指向寄存器Reg1时，寄存单元222将控制指令CMD的数据部分DP储存在寄存器Reg1。当寄存器Reg1的第一个比特为「0」时，指令处理单元220禁能电压调整器210。当寄存器Reg1的第一个比特为「1」时，指令处理单元220使能电压调整器210。因此，指令处理单元220可以依照对应的控制指令CMD控制电压调整器210的禁使能。

再举例来说，请同时参照图2与图3，根据控制指令CMD中对应的控制部分CP的指针，寄存单元222可将有关于电压调整器210禁能/使能控制的控制指令(例如数据部分DP为0表示禁能，为1表示使能)寄存在寄存器Reg1。因此，指令处理单元220依照对应的控制指令CMD控制电压调整器210的禁使能。寄存单元222可将状态检测单元240检测到的输出电流i₁(模数转换器226输出的数字反馈信号S_DF)寄存在寄存器Reg2，例如寄存器Reg2的内容「00000001」可以表示1mA，而「00001101」可以表示13mA。根据控制指令CMD中对应的控制部分CP的指针，寄存单元222可将有关于电压调整器210的电源电压(输入电压)电平的控制指令寄存在寄存器Reg3。例如，寄存器Reg3的内容「00000001」可以表示0.1V，寄存器Reg3的内容「01111000」可以表示12V。因此，数模转换器224可以将寄存器Reg3的内容转换为电压调整器210的电源电压(输入电压)。寄存单元222可将状态检测单元240检测到的输出电压V1电平(模数转换器226输出的数字反馈信号S_DF)寄存在寄存器Reg4，例如寄存器Reg4的内容「00000001」可以表示0.1V，寄存器Reg4的内容「00100001」可以表示3.3V。根据控制指令CMD中对应的控制部分CP的指针，寄存单元222可将有关于脉宽调制(pulsewidth modulation，PWM)(或驱动信号S_D)频率的控制指令寄存在寄存器Reg5。例如，寄存器Reg5的内容「00000001」可以表示0.1MHz，寄存器Reg5的内容「00110010」可以表示5MHz。因此，指令处理单元220可以依照寄存器Reg5的内容控制电压调整器210的PWM频率。

因此，数字控制器11可从寄存器Reg2与Reg4读取电压调整器210的输出电流i₁与输出电压V1(状态信息STAT)，从而参照所读取的状态信息STAT产生对应的控制指令CMD，以及将控制指令CMD写入寄存单元222。指令处理单元220可依据寄存单元222所寄存的控制指令CMD以控制电压调整器210的禁使能、电源电压(输入电压)的电平以及PWM(或驱动信号S_D)的频率，从而调整电压调整器210的输出功率、转换效率或其他特性参数。

在另一实施例中，当电压调整器为多个时，以8个电压调整器为例，寄存单元222则必须提供相当于电压调整器数量的寄存器Reg1～Regp，以分别寄存每一电压调整器的相关数据。举例来说，指令处理单元220可以将对应于所述8个电压调整器的输出电流i₁经由模数转换器分别寄存在寄存器Reg2～Reg9，以供数字控制器11读取。指令处理单元220可以将对应于所述8个电压调整器的输出电压V1电平经由模数转换器分别寄存在寄存器Reg10～Reg17。数字控制器11用来控制所述8个电压调整器的电源电压(输入电压)电平的控制指令分别寄存在Reg18～Reg25。数字控制器11用来调整所述8个电压调整器的PWM频率的控制指令则分别寄存在寄存器Reg26～Reg33。

此外，当电压调整器为多个时，数字控制器11可产生控制各个电压调整器负载分配(load sharing)的控制指令给指令处理单元220。指令处理单元220依据控制指令中的控制部分CP而将数据部份DP寄存至对应的寄存器Reg34～41。因此，指令处理单元220可以依据寄存器Reg34～41中所寄存的负载分配指令控制每一电压调整器的负载分配。例如，若寄存器Reg34的内容为「00000001」，表示第一个电压调整器(例如电压调整器210)的负载分配为1％；若寄存器Reg34的内容为「00100001」，表示第一个电压调整器的负载分配为33％。其余以此类推。

上述寄存单元222中的每一寄存器Reg1～Regp的字段大小与功能分配顺序仅为一示例，在实际应用上皆可根据设计者的需求而有所变动。例如，在其他实施例中，寄存单元222可以记录控制指令CMD中关于PWM(或驱动信号S_D)的频率与责任周期。指令处理单元220依照寄存单元222所记录的控制指令去控制驱动单元212，以调整驱动信号S_D的频率与责任周期。

在电压调节装置22中，由于驱动单元212与指令处理单元220两者皆不需进行复杂的逻辑处理与运算，使得驱动单元212与指令处理单元220可仅以简单的电路设计即可实现，因此相较于传统的电压调节装置的驱动单元具有较低的成本。再者，由于数字控制器11可通过电子设备中原有的数字电路元件来实现而不需额外的设计，故电压调节装置22的成本可有效地降低。

图4为本发明再一实施例的电压调节装置的示意图。图4所示实施例可以参照图1、图2与图3的相关说明而类推之。请参照图4，电子设备30可以是任何类型的电子产品。电子设备30包括数字控制器11、电压调节装置32以及负载装置13。依据数字控制器11的控制，电压调节装置32可以供电给电子设备30的至少一个构件，例如图4所示出的负载装置13。在本实施例中，电压调节装置32包括至少一个第一电压调整器(在此以第一电压调整器310_1为例)、多个第二电压调整器310_2～310_n、指令处理单元320以及对应于第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n的多个状态检测单元340_1～340_n以及供电开关350_1～350_n，其中n为正整数且可由设计者自行设定。

在本实施例中，第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n的输出端经由对应的供电开关350_1～350_n以及状态检测单元340_1～340_n共同耦接至负载装置13。其中，第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n的差异主要在于转换特性曲线不同。换言之，第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n的最佳转换效率会分别位于不同的输出电流范围。第一电压调整器310_1的最佳转换效率位于第一输出电流范围。第二电压调整器310_2～310_n的最佳转换效率位于高于该第一输出电流范围的第二输出电流范围。

依照不同实施例的设计需求，状态检测单元340_1～340_n可以各自包含电压检测电路、电流检测电路、频率检测电路、功率检测电路或是其他电特性检测电路。在本实施例中，指令处理单元320可通过状态检测单元340_1～340_n检测电压调整器310_1～310_n的输出电压V1～Vn、输出电流i₁～i_n以及负载装置13的负载电流i_L。状态检测单元340_1～340_n分别将检测结果DR1～DRn以模拟形式的信号反馈至指令处理单元320。因此，数字控制器11可从指令处理单元320中读取关联于负载电流i_L的状态信息STAT而提供对应的控制指令CMD，以使指令处理单元320依据控制指令CMD使能第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n至少其中之一。因此，电压调节装置32可利用具有较佳转换效率的电压调整器来提供输出电流i₁～i_n至负载装置13，进而使得电压调节装置32整体的转换效率提升。

以第一电压调整器310_1为例，第一电压调整器310_1包括驱动单元312以及功率输出单元314。其余电压调整器310_2～310_n的实施方式可以参照电压调整器310_1的相关说明而类推之。其中，功率输出单元314可通过叠接的P型晶体管Mp与N型晶体管Mn以及由电感与电容所组成滤波电路FTR来实现。其中，滤波电路FTR可反应晶体管Mp与Mn的开关切换而输出稳定的电流与电压，从而实现降压式(buck)的电源转换结构。然而，此一功率输出单元314的结构仅为一示例，在其他实施例中，晶体管与滤波电路中的元件结构皆可根据设计需求而有所变动，从而实现降压或升压的电源转换。

具体而言，驱动单元312参照对应的参考电压VREF_1而产生驱动信号来控制晶体管Mp与Mn，以使功率输出单元314输出对应的电压。举例来说，驱动单元312可利用脉宽调制(pulse-width modulation，以下简称PWM)或脉频调制(pulse-frequency modulation，以下简称PFM)等驱动方式来驱动功率输出单元314。其中，指令处理单元320可依照对应的控制指令CMD而设定功率输出单元314的电源电压(输入电压)VIN_1、驱动单元312的参考电压VREF_1以及用以控制驱动单元312所产生的驱动信号频率和责任周期的控制信号S_CTL1，从而调整第一电压调整器310_1的输出电压V1、输出电流i₁或转换特性曲线。

此外，驱动电路312中可包括多个保护电路，例如软启动电路(soft startcircuit)、低压锁定电路(under voltage lockout circuit，以下简称UVLO)或过热保护电路(thermal shutdown circuit，以下简称TSD)等等，本发明不以此为限。

供电开关350_1耦接于对应的第一电压调整器310_1与负载装置13之间，以及供电开关350_2～350_n分别耦接于第二电压调整器310_2～310_n与负载装置13之间。其中，指令处理单元320可依照对应的控制指令而设定开关信号GATE_1～GATE_n以控制供电开关350_1～350_n的导通或截止，以使第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n反应于在对应的供电开关350_1～350_n的导通而使能以提供输出电流i₁～i_n至负载装置13，并且反应在对应的供电开关350_1～350_n的关闭而禁能以停止提供输出电流i₁～i_n至负载装置13。

指令处理单元320包括寄存单元322、多个数模转换器324_1～324_n以及多个模数转换器326_1～326_n。其中，数模转换器324_1～324_n分别耦接对应的第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n和对应的供电开关350_1～350_n。模数转换器326_1～326_n分别耦接对应的状态检测单元340_1～340_n。

在本实施例中，数模转换器324_1～324_n可将寄存在寄存单元322中的不同寄存器的控制指令CMD分别转换为对应的模拟信号，如电源电压VIN_1～VIN_n、参考电压VREF_1～VREF_n、控制信号S_CTL1～S_CTLn以及开关信号GATE_1～GATE_n，以控制第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n的操作。

模数转换器326_1～326_n则可分别接收对应的状态检测单元340_1～340_n的检测结果DR1～DRn，并据以转换为对应的数字反馈信号S_DF1～S_DFn，以记录在寄存单元322中对应的寄存器。因此，数字控制器11可经由双向数字传输接口DL而从寄存单元322中对应的寄存器读取关联于第一电压调整器310_1与各个第二电压调整器310_2～310_n的输出电压V1～Vn、输出电流i₁～i_n以及负载电流i_L的数字反馈信号S_DF1～S_DFn，并据以调整所输出的控制指令CMD。

在一实施例中，供电开关350_1～350_n可集成化地分别设置对应的第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n之中，从而控制第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n的禁使能。具体而言，此时集成化的电压调整器310_1～310_n各自具有用以耦接内部的供电开关350_1～350_n的使能控制端。指令处理单元320耦接至所述使能控制端，以依据控制指令CMD控制供电开关350_1～350_n的导通与关闭，以使电压调整器310_1～310_n反应于负载装置13的负载电流i_L选择性提供输出电流i₁～i_n。

此外，在另一实施例中，各个电压调整器310_1～310_n也可共同耦接至同一个状态检测单元来检测负载电流i_L，而不需逐一地检测各个电压调整器310_1～310_n的输出电流i₁～i_n来计算负载电流i_L。

更进一步地说，图5为依照图4实施例的第一电压调整器与第二电压调整器的转换特性曲线的示意图。图5中纵轴表示电压调整器的转换效率，而横轴表示电压调整器的输出电流。请同时参照图4与图5，转换特性曲线VR1C为第一电压调整器310_1的功率转换特性，且转换特性曲线VR2C为第二电压调整器310_2～310_n的功率转换特性。

在本实施例中，第一电压调整器310_1的转换特性曲线VR1C是根据负载装置13操作于低功率(轻负载)状态时的工作规格而设定，第二电压调整器310_2～310_n的转换特性曲线VR2C则根据负载装置13操作于高功率(重负载)状态时的工作规格而设定。因此，第一电压调整器310_1的最佳转换效率会位于较小的第一输出电流范围TR1，而第二电压调整器310_2～310_n的最佳转换效率则会位于高于第一输出电流范围TR1的第二输出电流范围TR2。在其他实施例中，可通过数字控制器11产生对应的控制指令CMD来控制第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n的电路参数来调整转换特性曲线VR1C与VR2C。

具体而言，数字控制器11可通过从寄存单元322所读取的数字反馈信号S_DF1～S_DFn而判断负载电流i_L的大小。当数字控制器11判断负载电流i_L位于所设定的第一输出电流范围TR1时，数字控制器11会输出对应的控制指令CMD以使指令处理单元320依照控制指令CMD而使能第一电压调整器310_1并且禁能第二电压调整器310_2～310-n，以通过具有较佳转换效率的第一电压调整器310_1来提供输出电流i₁至负载装置13。

当数字控制器11判断负载电流i_L高于第一输出电流范围TR1且小于第二电压调整器310_2～310_n的最大输出电流总和(即使能全部第二电压调整器310_2～310_n时可输出的最大电流)时，数字控制器11会依照负载电流i_L的大小而决定使能第二电压调整器310_2～310_n的数量并提供对应的控制指令CMD，使得指令处理单元320依照控制指令CMD而使能第二电压调整器310_2～310_n至少其中之一，并且禁能第一电压调整器310_1，以使电压调节装置32可通过具有较佳转换效率的第二电压调整器310_2～310_n来提供输出电流i₂～i_n至负载装置13。

另一方面，当数字控制器11判断负载装置13的负载电流i_L大于第二电压调整器310_2～310_n的最大输出电流总和时，数字控制器11会依照负载装置13的负载电流i_L而决定使能第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n并提供对应的控制指令CMD，使得指令处理单元320依照控制指令CMD使能第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n，以提供输出电流i₁～i_n至负载装置13。

从另一控制观点来看，由于负载装置13的负载电流i_L大小是关联于负载装置13的操作模式，因此数字控制器11也可通过判断负载装置13的操作模式而进一步地判定负载电流i_L是否位于第一输出电流范围TR1。具体而言，当数字控制器11判断负载装置13操作在待机模式(standby mode)或连网待机模式(connected standby mode)时，数字控制器11会提供对应的控制指令CMD给指令处理单元320，以控制指令处理单元320去使能第一电压调整器310_1以及禁能第二电压调整器310_2～310_n，以使电压调节装置32可通过具有较佳转换效率的第一电压调整器3101来提供输出电流i₁至负载装置13。

当数字控制器11判断负载装置13未操作在连网待机模式时，数字控制器11则会依据状态信息STAT进一步地判断负载装置13的负载电流i_L是否大于第二电压调整器310_2～310_n的最大输出电流总和。此一部分之后续操作即如同上述，故于此不再赘述。

值得注意的是，虽然电压调节装置32在负载装置13以最大功率操作的状况下，必需同时使能第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n进行供电而使得第一电压调整器310_1的转换效率降低。但是在实际上，负载装置13以最大功率操作的使用状况仅占整体使用时间的一小部分。因此，在大部分的使用时间下，电压调节装置32皆可在良好的转换效率下进行供电，而不会造成功率的浪费。

在一实施例中，电压调节装置32的第一电压调整器可为多个，并且当数字控制器11判断负载电流i_L位于第一输出电流范围TR1与第二输出电流范围TR2之间的区间时，数字控制器11可依照负载电流i_L的大小决定使能第一电压调整器的数量，并发出相应的控指指令CMD以控制第一电压调整器的操作。此时，各个第一电压调整器的最大输出电流可限制在第一电流输出范围TR1内，以使整体电压调节装置32可维持高转换效率。

在另一实施例中，电压调节装置32可还包括一或多个第三电压调整器(未示出)。第三电压调整器的最佳转换效率可设置在第一输出电流范围TR1与第二输出电流范围TR2之间的区间，并且当数字控制器11判断负载电流i_L位于第一输出电流范围TR1与第二输出电流范围TR2之间的区间时，控制器11会禁能第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n，并且使能第三电压调整器，以通过具有较佳转换效率的第三电压调整器来对负载装置进行供电。

此外，第一电压调整器310_1与第二电压调整器310_2～310_n所对应的转换特性曲线VR1C与VR2C也可经设计而使第一输出电流范围TR1与第二输出电流范围TR2互相邻接，并且在两转换特性曲线VR1C与VR2C的交叉处维持良好的转换效率。图3所示出的转换特性曲线及电流范围的设定仅为一示例，本发明不以此为限。

综上所述，本发明实施例提供一种电压调节装置，其可通过数字控制器来统一控制电压调节装置的各个电路参数，进而使得电压调节装置适于标准化的设计。此外，由于所述的数字控制器的功能可通过电子设备中原有的数字电路元件来实现而不需额外的设计，因此本发明实施例的电压调节装置的成本可有效地降低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种电压调节装置，受控于一数字控制器，其特征在于，该电压调节装置包括：

一指令处理单元，通过一双向数字传输接口耦接至该数字控制器；以及

至少一电压调整器，耦接至该指令处理单元，用以供电至一负载装置；

其中该指令处理单元通过该双向数字传输接口将该电压调整器的一状态信息传送至该数字控制器；以及该指令处理单元依据该数字控制器响应于该状态信息而对应产生的一控制指令来控制该电压调整器的操作。

2.根据权利要求1所述的电压调节装置，其特征在于，该状态信息包括该电压调整器的输出电流、该电压调整器的输出电压以及该负载装置的负载电流至少其中之一。

3.根据权利要求1所述的电压调节装置，其特征在于，还包括：

至少一状态检测单元，耦接于该电压调整器与该负载装置，其中该指令处理单元通过该状态检测单元检测该电压调整器的输出电流、该电压调整器的输出电压以及该负载装置的负载电流至少其中之一。

4.根据权利要求3所述的电压调节装置，其特征在于，该指令处理单元包括：

一寄存单元，用以寄存该控制指令；

至少一模数转换器，耦接该状态检测单元，用以将该状态检测单元的检测结果转换为一数字反馈信号作为该状态信息的一部分，其中该数字反馈信号被记录在该寄存单元，而该数字控制器通过该双向数字传输接口从该寄存单元读取该数字反馈信号；以及

至少一数模转换器，耦接该电压调整器，用以将该寄存单元中的该控制指令转换为一模拟信号给该电压调整器，以控制该电压调整器的操作。

5.根据权利要求1所述的电压调节装置，其特征在于，该电压调整器包括：

一功率输出单元，用以依据一驱动信号而提供一输出电压给该负载装置；以及

一驱动单元，耦接于该功率输出单元与该指令处理单元，其中该驱动单元受控于该指令处理单元而产生该驱动信号给该功率输出单元。

6.根据权利要求1所述的电压调节装置，其特征在于，该至少一电压调整器包括：

至少一第一电压调整器；以及

多个第二电压调整器，其中该第一电压调整器与该些第二电压调整器的输出端共同耦接至该负载装置；以及该数字控制器读取关联于该负载装置的负载电流的该状态信息而提供对应的该控制指令，以控制该指令处理单元依据该控制指令使能该第一电压调整器与该些第二电压调整器至少其中之一以提供输出电流至该负载装置。

7.根据权利要求6所述的电压调节装置，其特征在于，该第一电压调整器的最佳转换效率位于一第一输出电流范围；该些第二电压调整器的最佳转换效率位于高于该第一输出电流范围的一第二输出电流范围；当该负载装置的负载电流位于该第一输出电流范围时，该指令处理单元依照该控制指令而使能该第一电压调整器以提供输出电流至该负载装置，并且禁能该些第二电压调整器。

8.根据权利要求7所述的电压调节装置，其特征在于，当该负载装置的负载电流高于该第一输出电流范围且小于该些第二电压调整器的最大输出电流总和时，该数字控制器依照该负载装置的负载电流而决定使能该些第二电压调整器的数量并提供对应的该控制指令，使得该指令处理单元依照该控制指令而使能该些第二电压调整器至少其中之一，并且禁能该第一电压调整器。

9.根据权利要求8所述的电压调节装置，其特征在于，当该负载装置的负载电流大于该些第二电压调整器的最大输出电流总和时，该数字控制器依照该负载装置的负载电流而决定使能该第一电压调整器与该些第二电压调整器并提供对应的该控制指令，使得该指令处理单元依照该控制指令使能该第一电压调整器与该些第二电压调整器，以提供输出电流至该负载装置。

10.根据权利要求9所述的电压调节装置，其特征在于，该数字控制器判断该负载装置是否操作在一连网待机模式；当该负载装置操作在该连网待机模式时，该数字控制器提供对应的该控制指令给该指令处理单元，以控制该指令处理单元去使能该第一电压调整器以及禁能该些第二电压调整器；当该负载装置未操作在该连网待机模式时，该数字控制器依据该状态信息判断该负载装置的负载电流是否大于该些第二电压调整器的最大输出电流总和；以及在该负载装置未操作在该连网待机模式的状态下，当该负载装置的负载电流大于该第一输出电流范围且小于该些第二电压调整器的最大输出电流总和时，该数字控制器依照该负载装置的负载电流而决定使能该些第二电压调整器的数量并提供对应的该控制指令，使得该指令处理单元依照该控制指令而使能该些第二电压调整器至少其中之一，并且禁能该第一电压调整器。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

一数字控制器；以及

一电压调节装置，该电压调节装置包括：

其中该数字控制器通过该指令处理单元获取该电压调整器的一状态信息，并依据该状态信息对应产生一控制指令至该指令处理单元；以及该指令处理单元依据该控制指令控制该电压调整器的操作。

12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，该指令处理单元依照对应的该控制指令控制该电压调整器的禁使能以及该电压调整器的输出电压的电平。

13.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，当该至少一电压调整器为多个时，该指令处理单元依照对应的该控制指令控制各该些电压调整器的负载分配。