CN103973111B - 具有分立电感器的电流停泊切换调节器 - Google Patents

具有分立电感器的电流停泊切换调节器 Download PDF

Info

Publication number
CN103973111B
CN103973111B CN201310746611.6A CN201310746611A CN103973111B CN 103973111 B CN103973111 B CN 103973111B CN 201310746611 A CN201310746611 A CN 201310746611A CN 103973111 B CN103973111 B CN 103973111B
Authority
CN
China
Prior art keywords
inductor
load
voltage
electric current
voltage level
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310746611.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103973111A (zh
Inventor
威廉·J·达利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nvidia Corp
Original Assignee
Nvidia Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nvidia Corp filed Critical Nvidia Corp
Publication of CN103973111A publication Critical patent/CN103973111A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103973111B publication Critical patent/CN103973111B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0016—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0032—Control circuits allowing low power mode operation, e.g. in standby mode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1582—Buck-boost converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

提供用于调节负载处的电压电平的系统和方法。方法配置电流控制机构为生成通过串联耦合的第一电感器和第二电感器的电流以及配置电压控制机构为提供电流的一部分以调节电压电平。第二电感器将负载与电流控制机构的寄生电容隔离。用于调节负载处的电压电平的电功率转换设备包括电流控制机构和电压控制机构，电流控制机构耦连到电源并且配置为生成通过串联耦连的第一电感器和第二电感器的电流，电压控制机构耦连到第二传感器并且配置为提供电流的一部分以调节电压电平。

Description

具有分立电感器的电流停泊切换调节器
技术领域
本发明涉及调节器（regulator）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电平的系统和方法。方法配置电流控制机构为生成通过串联耦合的第一电感器和第二电感器的电流以及配置电压控制机构为提供电流的一部分以调节电压电平。第二电感器将负载与电流控制机构的寄生电容隔离。用于调节负载处的电压电平的电功率转换设备包括电流控制机构和电压控制机构，电流控制机构耦连到电源并且配置为生成通过串联耦连的第一电感器和第二电感器的电流，电压控制机构耦连到第二传感器并且配置为提供电流的一部分以调节电压电平。
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、包括多个电功率转换设备的多相切换调节器；
图2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3A示出根据一个实施例的、用于调节提供到负载的电压电平的方法的流程图；
图3B示出根据一个实施例的、与图2所示的具有分立电感器的电流停泊切换调节器相对应的波形；
图3C示出根据一个实施例的、当电流瞬变发生时与图2所示的具有分立电感器的电流停泊切换调节器相对应的波形；
图4示出根据一个实施例的、用于调节提供到负载的电压电平的方法的另一流程图；
图5示出根据一个实施例的、系统内的图2所示的具有分立电感器的电流停泊切换调节器的示图；以及
图6示出例示性系统，其中可实现各先前实施例的各架构和/或功能性。
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）。
图1A示出根据一个实施例的电功率转换系统100，其包括实现为具有单个电感器L1的电流停泊切换调节器的电功率转换设备120。电功率转换设备120可以是多相切换调节器的一个相，如图1B所示。电功率转换设备120配置为通过对从电源108所接收的功率进行转换来在负载110处提供期望的输出电压电平（VLoad）。电功率转换设备120包括电流控制机构和电压控制机构。电流控制机构耦连到电源108和控制器105，并且可操作为控制流过电感器L1的电流IL1的平均值并确保跨多相切换调节器的多个相提供最小电流。例如，如所示，电流控制机构可包括一个或多个第一切换机构M1和一个或多个第二切换机构M2。切换机构M1和M2每个可包括例如N型功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和/或其他切换机构。虽然为了易于理解而示出单个切换机构M1和M2，但将理解的是，可并行连接多个切换机构M1和M2以增加电流容量、减少传导损耗等。
控制器105配置为将一个或多个控制信号应用到切换机构M1和M2。例如，控制器105可配置为生成脉冲宽度调制（PWM）信号或脉冲频率调制（PFM）信号、PWM和PFM的组合、和/或不同控制信号以根据占空因数选择性地使能切换机构M1和M2。无论具体配置如何，控制器105配置为提供控制信号使得切换机构M1和M2不被并发地使能。换句话说，一次仅切换机构M1和M2中的一个被使能。并发地使能切换机构M1和M2以在电源108的供电和接地之间提供直接路径，从而潜在地损坏电功率转换设备120和/或负载110和/或产生不合需要的高功率使用。
与常规电功率转换设备相反，电功率转换设备120除电流控制机构以外包括电压控制机构。电压控制机构耦连在电流控制机构（处于电感器L1的下游末端）和负载110之间并可操作为控制VLoad。电压控制机构可操作为控制传递到电容器C1的电感器电流IL1的量。这样，电压控制机构包括一个或多个切换机构M3和一个或多个切换机构M4。切换机构M3和M4每个可包括例如N型平面金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和/或其他切换机构。虽然为了易于理解而示出单个切换机构M3和M4，但将理解的是，可并行连接多个切换机构M3和M4以增加电流容量、减少传导损耗等。
常规电功率转换设备不包括切换机构M3和M4，所以电感器L1将代替地直接耦连到电容器C1和负载110。流过电感器L1并且不被负载110所消耗的任何过剩电流在电容器C1上累积，并且由负载110所汲取的、超过由电感器L1所提供的电流的任何电流由电容器C1来提供。电感器L1抵制电流的改变，从而防止当负载110的电流需求增加时在电感器L1中存储的能量全部立即释放到负载110。电感器的该属性与电容器C1的存储能力一起使VLoad在稳态运行期间（即当负载110的电流需求相对恒定时）能够足够稳定。然而，在VLoad中存在一些“脉动（ripple）”，其取决于电感器L1的大小、电容器C1的大小和/或控制器105的切换频率以及其他因素。总地来讲，随着电感器L1的大小的增加，稳态运行（即在负载110处近似恒定的电流需求）期间的输出脉动成比例地减少。因此，可将电感器L1的大小定制得足够大以提供用于负载110的不波动到期望供电电压范围之外的VLoad。然而，如先前所说明的，常规电功率转换设备典型地无法足够快地对负载110的电流需求的改变做出响应。当负载110的电流需求变化时，减少VLoad处脉动所需的大电感的L1增加响应时间，产生较大电压偏差。被包括在电功率转换设备120中的电压控制机构使能对负载110的电流需求的改变的较快响应时间，而不必减小电感器L1的大小，其可能使VLoad处的电压脉动增加。
与切换机构M1和M2相反，跨切换机构M3和M4的电压可以大致小于跨电感器L1的压降。例如，在电感器L1的下游处所供应的电压可以大致等于负载110处的输出电压。因为切换机构M3和M4正切换较低的电压，所以与切换机构M1和M2相比，可从诸如“平面”MOS晶体管的较低电压设备中构建切换机构M3和M4。与诸如功率MOSFET的较高电压设备相比，可典型地以较高频率对较低电压设备进行切换。因此，与切换机构M1和M2相比，对于切换机构M3和M4，由于切换所导致的功率损耗降低。因此比起切换机构M1和M2，可以以大致较高的频率对切换机构M3和M4进行切换。
切换机构M3和M4可被包含在集成电路中，从而与使用分立部件相比潜在地减少所使用的空间和/或降低成本。例如，切换机构M3和M4可与负载110实现在同一集成电路上，可与负载110集成在同一封装上的单独裸片上，或可集成在单独封装上。切换机构M3和M4在典型的数字集成电路处理中可实现为标准电压“核心”晶体管，或者切换机构M3和M4在典型的集成电路处理中可实现为较高电压厚氧化物输入输出晶体管。在优选实施例中，切换机构M4是P型平面MOSFET，切换机构M3是N型平面MOSFET。然而，本领域普通技术人员将理解的是，两种类型MOSFET中的任何一种可用于任何采用适合的栅极驱动电路的切换机构而不脱离本公开的范围。
控制器105可进一步配置为将一个或多个控制信号应用到电压控制机构。例如，控制器105可配置为将控制信号提供到切换机构M3和M4。与提供到切换机构M1和M2的控制信号一样，提供到切换机构M3和M4的控制信号可利用PWM、PFM、bang-bang（继电控制）控制和/或任何其他合适的控制模式以选择性地使能切换机构M3或切换机构M4。在一些实施例中，耦连到切换机构M3和M4的控制信号可与耦连到切换机构M1和M2的控制信号至少部分地同步。在其他实施例中，耦连到切换机构M3和M4的控制信号可与耦连到切换机构M1和M2的控制信号异步。此外，可以以不同于耦连到切换机构M1和M2的控制信号的频率来提供耦连到切换机构M3和M4的控制信号。
无论耦连到切换机构M3和M4的控制信号的具体配置如何，控制器105可配置为选择性地使能切换机构M3并禁止切换机构M4以禁止到负载110的电流IL1的流动。具体来讲，通过使能切换机构M3并禁止切换机构M4，流过电感器L1的瞬时电感器电流IL1转向（divert）经过切换机构M3到接地，而非被传递到电容器C1。相反，通过使能切换机构M4并禁止切换机构M3，大致所有的流过电感器L1的瞬时电感器电流IL1（较小晶体管传导损耗、电感器绕组电阻等）被提供到电容器C1。
控制器105可使用PWM或PFM对电压控制机构进行切换或使用bang-bang技术。不论哪种情况，占空因数（D）均确定平均被供应到电容器C1的电感器电流IL1的部分。占空因数的范围可从0-100%，其中0%与切换机构M4被禁止并且切换机构M3被使能的状态相对应，100%与切换机构M4被使能并且切换机构M3被禁止的状态相对应。改变占空因数因此改变电容器C1的充电/放电时序—较高的占空因数使到电容器C1和负载110的电流增加。
电容器C1使被提供经过切换机构M4的方波供电电流平滑以生成提供到负载110的ILoad。根据占空因数和电感器电流IL1，将ILoad提供到负载110，如下：ILoad=D x IL1。与切换机构M1和M2一样，控制信号被提供到切换机构M3和M4使得切换机构M3和M4不被并发地使能以避免在负载110和接地之间提供直接路径（即跨电容器C1短路）。
在稳态运行期间，切换机构M3被禁止并且切换机构M4被使能，使得大致所有的电感器电流IL1被提供到负载110作为ILoad。切换机构M1和M2被选择性地使能（“切换”）以控制电感器电流IL1，从而控制VLoad。通过该方式，如果提供到负载110的电压（VLoad）是常量，那么被提供经过切换机构M4的电流大致等于电感器电流IL1。
总之，电流控制机构配置为生成在电感器L1中停泊并经电压控制机构计量到负载110的电流IL1。因为应用到切换机构M3和M4的电压电平是低（即负载110的供电电压），所以切换机构M3和M4可实现为快速、价廉的平面晶体管并可以以很高的频率（例如300MHz）运行，允许对负载110处的电流瞬变的很快响应。当负载110处的电流需求改变时（即非稳态运行），可控制电压控制机构的切换机构M3和M4以通过增加或减少被计量到负载110的电流IL1的量来对电流需求的改变做出快速响应。一般地，电流控制机构的切换频率由于使用不同类型的切换机构而比电压控制机构的切换频率慢。
电功率转换设备120中的集总元件CP表示电感器L1的下游侧上的寄生电容。每当切换机构M3和M4被切换，寄生电容CP充电到负载电压VLoad（当切换机构M4被使能时）并随后放电到接地（当切换机构M3被使能时）。因此，对于切换机构M3和M4的每个切换循环，
能量EP通过对寄生电容CP进行充电和放电而被消散。
在电功率转换设备120的典型实施例中，电感器L1是表面安装的0.5uH30A电感器，切换机构M3和M4位于封装上，并且电容器C1是片上（on-chip）和封装上（on-package）的旁路电容。电容器CP包括电感器L1和切换机构M3和M4之间的过孔、板迹线和封装迹线的电容。在典型应用中，电容CP可能总计约500pF。如果CP=500pF并且VLoad=1V，那么EP是500pJ。对于300MHz的切换频率，150mW被消散在对CP进行充电和放电上。当电功率转换设备120的电流控制机构和电压控制机构配置为调节器的多个相中的一个时，对于由于累积的寄生电容而消散的总能量，EP按相的数目缩放。
该切换功率随着切换机构M3和M4的切换频率（fs）的增加而增加。希望以高频率对切换机构M3和M4进行切换以使所要求的C1的大小最小化，由下面的公式可见
其中D是切换机构M4的占空因数并且VR是VLoad的脉动电压。
例如采用30A的相电流、300MHz的频率以及20mV的脉动电压，所要求的电容C1是每相5uF。C1典型地跨封装上的许多较小电容器分布，以给出低串联电感并根据切换频率提供平坦阻抗。增加切换频率减小了所要求的C1的大小，但以切换功率EP的增加为代价。
诸如电功率转换设备120的电流停泊切换调节器的优点是C1是所需的仅有的滤波电容。作为对比，不包括切换机构M3和M4的常规电功率转换设备依靠大（数百μF）滤波电容以对低频（典型地300kHz）脉动进行滤波。
图1A中示出的电源108、控制器105、切换设备M1和M2和电感器L1的配置典型地称为“buck（降压）”转换器。虽然在该buck转换器的上下文中描述电功率转换设备120，但本领域普通技术人员将理解的是，所描述的调节被提供到负载110的电压的技术可应用到其他“切换模式”功率转换电路，包括但不限于前向转换器、半桥转换器、全桥转换器、反激转换器和/或其变体。
图1B示出根据一个实施例的、包括电功率转换设备120的多相切换调节器150。电功率转换设备120中的每一个是六相切换调节器的一相。每个电功率转换设备120配置为针对六相中的一相通过对从电源108所接收的功率进行转换来在负载110处提供期望的输出电压电平（VLoad）。单个控制器可用来确定电功率转换设备120中的每一个，或者每个电功率转换设备120可包括专用控制器105（如图1B所示）。此外，可采用具有分立电感器的电流停泊切换调节器或常规电功率转换设备来替换电功率转换设备120中的一个或多个。
图2示出根据一个实施例的电功率转换系统200，其包括被实现为具有分立电感器的电流停泊切换调节器的电功率转换设备220。与图1A中示出的电功率转换设备120相比，电功率转换设备220包括第一电感器L11，所述第一电感器L11与第二电感器L2串联耦连以形成分立电感器。将电感器分立降低了由于第一电感器L11的下游侧上的寄生电容CPA所导致的损耗。
电功率转换设备220可以是多相切换调节器的一相。电功率转换设备220配置为通过对从电源208所接收的功率进行转换来在负载210处提供期望的输出电压电平（VL）。电功率转换设备220包括电流控制机构和电压控制机构。电流控制机构耦连到电源208，并且控制器205可配置为以与控制器105相同的方式生成控制信号，并且控制器205可操作为控制流过电感器L11的电流IL11和流过电感器L2的电流IL2的平均值。例如，如所示，切换机构M11和M12分别以与先前所描述的切换机构M1和M2相同的方式配置并可操作。类似地，切换机构M13和M14分别以与先前所描述的切换机构M3和M4相同的方式配置并可操作。电容器C11实施与电容器C1大致相同的功能。
使用两个不同电感器L11和L2以形成分立电感器减少了切换能量，使得寄生电容的容量落在电感器L11和L2之间，示出为第一寄生电容CPA。在一个实施例中，L11是印刷电路板上（例如分立部件）的0.5μH30A的第一电感器，第二电感器L2是包封负载210的封装中的1nH的电感器。第一寄生电容CPA包括第一电感器L11和第二电感器L2之间的过孔、板迹线和封装迹线的电容。第一寄生电容CPA可以是近似490pF。第二寄生电容CPB主要包括切换机构M13和M14的漏电容并可以是近似10pF。如果CPB=10pF并且VLoad=1V，那么EP是10pJ，并且对于500MHz的切换频率，5mW被消散在对CPB进行充电和放电上。
对于电容器C11，500MHz的切换频率允许使用0.5μF的电容器（在一些实施例中实现为较小电容器的分布式阵列）。可通过围绕承载电流IL2的迹线或块集成铁氧体磁环（ferrite bead）、或通过简单地在与接地回路的合适距离处使迹线运转（使第二电感器L2成为平面空心电感器）来形成第二电感器L2的1nH的电感。由L2和第一寄生电容CPA所形成的振荡回路的谐振频率fr=230MHz。因此，只要切换机构M13和M14的切换频率与fr相比是高的，则第一寄生电容CPA的电容被高效地与切换节点VL隔离。因为第一寄生电容CPA位于第一电感器L11和第二电感器L2之间，所以CPA是隔离的并且是无损的。任何过剩电流存储在由第一电感器L11和第二电感器L2所形成的分立电感器中。
图3A示出根据一个实施例的、用于调节负载处的电压电平的方法的流程图300。在步骤305，电流控制机构配置为提供大于负载所需要的平均电流的电流。在步骤310，电压控制机构配置为将电流的一部分提供到负载。在步骤315，如果负载的电流需求发生改变，则为调节提供到负载的电压电平的电功率转换设备的控制完成。否则，在步骤320，调整电压控制机构以增加或减少电流的被提供到负载的部分并且将负载处的电压电平维持在预定范围内。
现在将关于各种可选架构和特征阐述更示例性的信息，前述框架根据用户意愿可以采用或可以不采用所述各种可选架构和特征来实现。应强烈注意的是，下面的信息出于示例性目的而被阐述，并且不应视为以任何方式加以限制。任何下面的特征可被可选地包含，排斥或不排斥所描述的其他特征。
图3B示出了根据一个实施例的、与图2所示的具有分立电感器的电流停泊切换调节器相对应的波形330。顶部迹线示出了跨电容器C11的负载电压VL。如所示的，VL的范围被设计为近似20mV。
第二迹线示出了通过第二电感器L2的电流IL2，其在近似28.5A的DC电流上具有0.55A脉动。因为电感器抵制电流的改变，所以使能切换机构M14以将电流IL2的一部分递送到负载并且禁止切换机构M13时，电流IL2“斜升”。当禁止切换机构M14并且使能切换机构M13以将VCPB拉到接地时，电流IL2“斜降”。
第三迹线示出了跨第一寄生电容CPA的电压VCPA的250mV电压脉动。可以通过增加第二电感器L2的电感降低电压脉动。然而，因为没有功率由于电压VCPA的谐振电压脉动而消散，所以不存在增加第二电感器L2的电感的动机。底部迹线示出了跨第二寄生电容CPB的电压VCPB。VCPB的1V500MHz波形跨第二寄生电容CPB（10pF）出现并且不跨较大的第一寄生电容CPA出现，由此与使用单个电感器相比降低切换功率。用于VCPB的波形与占空因数相对应，该占空因数由控制器205应用（或产生）以控制由电压控制机构提供到负载的电流的一部分。
图3C示出了根据一个实施例的、当电流瞬变发生时与图2所示的具有分立电感器的电流停泊切换调节器相对应的波形360。在100ns处，负载电流IL突然从15A改变为25A。控制器205可以实现为bang-bang控制器，其当VL降到最小电压电平（例如0.99V）之下时使能切换机构M14（并且禁止切换机构M13）并且当VL升到最大电压电平（例如1.01V）之上时使能切换机构M13（并且禁止切换机构M14）。通过调整电压控制机构，控制器205将VL维持在20mV的预定电压范围内。
切换频率在电流瞬变发生之后下降，因为控制电压控制机构的占空因数增加以将电流IL2的较大部分提供到负载。电流瞬变确实将一些能量注入由第一寄生电容CPA和第二电感器L2所形成的振荡电路，造成如在用于VCPA的波形中所见的跨第一寄生电容CPA的大电压脉动。VCPA中的大电压脉动不是问题，因为不存在可由VCPA中的电压脉动所胁迫的部件。然而，如果期望，可利用无源RC缓冲电路抑制VCPA中的电压脉动。
波形360示出了电流停泊调节器可以如何快速地对在已停泊的电流IL2的范围内的电流瞬变做出响应。分立电感器的使用大大降低切换能量，根据要求使能较高频率的操作以快速地对电流瞬变做出响应。反过来，与常规电功率转换设备相比，较高频率也使能更小的滤波电容器C11的使用。
图4示出了根据一个实施例的、用于调节负载处的电压电平的方法的另一个流程图400。在步骤405，电流控制机构配置为提供大于负载210所需要的平均电流的电流。在步骤410，电压控制机构配置为将电流的一部分提供到负载210。
在步骤415，控制器205确定负载210处的电压（VL）是否大于最大电压电平Vmax，并且如果大于最大电压电平Vmax，那么在步骤430，控制器205调整电压控制机构以将电流的较小部分提供到负载210并且减小VL。否则，在步骤425，控制器205确定负载210处的电压是否小于最小电压电平Vmin，并且如果小于最小电压电平Vmin，那么在步骤435，控制器205调整电压控制机构以将电流的较大部分提供到负载210并且增加VL。
电流的被提供到负载210的部分由占空因数确定，所述占空因数交替地使能第一切换（M14），允许电流流到负载210，同时禁止第二切换（M13），并随后使能第二切换以将第二电感器L2拉到接地，同时禁止第二切换以将负载210与第二电感器隔离。响应于电流瞬变，电压控制机构快速地增加或减少电流的被提供到负载的部分，并将负载210处的电压电平维持在由Vmin和Vmax所限界的预定范围内。具体来讲，当VL大于Vmax时，降低占空因数以降低电流的被提供到负载210的部分，并且当VL小于Vmin时，增加占空因数以增加电流的被提供到负载210的部分。
图5示出根据一个实施例的、系统内包括图2所示的具有分离电感器的电流停泊切换调节器的系统500。电源208耦连到具有分立电感器的电流停泊切换调节器的电流控制机构和电压控制机构。控制器205配置为调节负载处即电路320处的电压电平。在一个实施例中，控制器205配置为将电路320处的电压电平维持在由Vmin和Vmax所限界的预定范围内。
第一电感器L11位于包封电路320的封装510外。第二电感器L2位于封装510内，与第一寄生电容CPA相比降低第二寄生电容CPB。第二电感器L2、切换机构M13和M14以及电容器C11可被制造作为包括电路320的裸片500的一部分。在一个实施例中，第二电感器L2是平面空心电感器以及切换机构M13和M14是平面MOS晶体管。虽然图5中示出具有分立电感器的电流停泊切换调节器的单个相，但具有分立电感器的电流停泊切换调节器的多个相或（具有或不具有分立电感器的）一个或多个电流停泊切换调节器的组合可与一个或多个常规电功率转换设备来一起使用以对电路320进行供电。
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600。如所示，提供了系统600，其包括至少一个连接到通信总线602的中央处理器601。通信总线602可使用任何合适的协议来实现，诸如外围部件互连（PCI）、PCI-Express、AGP（加速图形端口）、超传输、或任何其他总线或点对点通信协议。系统600还包括主存储器604。控制逻辑（软件）和数据存储在可采取随机存取存储器（RAM）形式的主存储器604中。
系统600还包括输入设备612、图形处理器606以及显示器608，所述显示器608即常规CRT（阴极射线管）、LCD（液晶显示器）、LED（发光二极管）、等离子显示器等等。可从输入设备612例如键盘、鼠标、触摸板、扩音器等接收用户输入。在一个实施例中，图形处理器606可包括多个着色器模块、光栅化模块等。前述模块中的每一个实际上可布置于单个半导体平台上以形成图形处理单元（GPU）。
在本描述中，单个半导体平台可以指单独一个的基于半导体的集成电路或芯片。应注意的是，术语单个半导体平台还可以指具有增强的连通性的多芯片模块，其仿真片上操作，并通过利用常规中央处理单元（CPU）和总线实现方案做出实质的改进。当然，各模块还可根据用户的期望分开地或以半导体平台的各种组合来布置。图5所示的系统500中的一个或多个可被包含在系统600中以对芯片中的一个或多个进行供电。
系统600还可包括二级存储610。二级存储610包括例如硬盘驱动器和/或表示软盘驱动器、磁带驱动器、压缩光盘驱动器、数字通用光盘（DVD）驱动器、记录设备、通用串行总线（USB）闪存的可移动存储驱动器。可移动存储驱动器以公知的方式从可移动存储单元读取和/或写入到可移动存储单元。计算机程序或计算机控制逻辑算法可存储在主存储器604和/或二级存储610中。这类计算机程序当被执行时使得系统600能够实施各种功能。主存储器604、存储610和/或任何其他存储是计算机可读介质的可能的示例。
在一个实施例中，可在以下内容的上下文中实现各先前示图的架构和/或功能性：中央处理器601、图形处理器606、能够具有中央处理器601和图形处理器606二者的能力的至少一部分的集成电路（未示出）、芯片集（即设计为作为用于实施相关功能的单元来工作和出售的集成电路组等）和/或用于此的任何其他集成电路。
还有就是，可在以下内容的上下文中实现各先前示图的架构和/或功能性：通用计算机系统、电路板系统、专用于娱乐目的的游戏机系统、特定于应用的系统和/或任何其他所期望的系统。例如，系统600可采取台式计算机、膝上型计算机、服务器、工作站、游戏机、嵌入式系统和/或任何其他类型的逻辑的形式。还有就是，系统600可采取各种其他设备的形式，包括但不限于个人数字助理（PDA）设备、移动电话设备、电视机等。
进一步地，虽然未示出，但系统600可耦连到网络（例如电信网络、局域网（LAN）、无线网、诸如互联网的广域网（WAN）、对等网络、电缆网络等等）用于通信目的。
虽然上文已描述了各实施例，但应理解的是它们通过仅示例而非限制的方式加以呈现。因此，优选实施例的宽度和范围不应被上文所述的示例性实施例中的任何一个所限制，而应仅根据下面的权利要求和其等同物来加以限定。

Claims (13)

1.一种调节负载处的电压电平的方法，包括：
配置电流控制机构为生成通过串联耦合的第一电感器和第二电感器的电流，其中所述第二电感器减少由于位于所述第一电感器和所述第二电感器之间的寄生电容所带来的损失；
配置电压控制机构为提供所述电流的一部分以调节所述负载处的所述电压电平，其中所述电流控制机构的切换频率比所述电压控制机构的切换频率慢；
响应于确定所述负载处的所述电压电平小于最小电压电平，通过增大所述电压控制机构的占空比来调整提供给所述负载的所述电流的所述部分，或者
响应于确定所述负载处的所述电压电平大于最大电压电平，通过减小所述电压控制机构的占空比来调整提供给所述负载的所述电流的所述部分。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一电感器位于包封所述负载的封装外并且所述第二电感器位于所述封装内并作为包括所述负载的裸片的一部分制造。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述电流大于调节所述负载处的所述电压电平所需要的平均电流。
4.如权利要求1所述的方法，其中占空比交替地使能第一切换，允许所述电流流入所述负载，同时禁止第二切换，并且随后使能所述第二切换以将所述第二电感器拉到接地，同时禁止所述第一切换以将所述负载与所述第二电感器隔离。
5.一种电功率转换设备，包括：
电流控制机构，其耦连到电源并且配置为生成通过串联耦合的第一电感器和第二电感器的电流，其中所述第二电感器减少由于位于所述第一电感器和所述第二电感器之间的寄生电容所带来的损失；
电压控制机构，其耦连到所述第二电感器并且配置为提供所述电流的一部分以调节负载处的电压电平，其中所述电流控制机构的切换频率比所述电压控制机构的切换频率慢；以及
控制器，其配置为响应于确定所述负载处的所述电压电平小于最小电压电平，通过增大所述电压控制机构的占空比来调整提供给所述负载的所述电流的所述部分，或者响应于确定所述负载处的所述电压电平大于最大电压电平，通过减小所述电压控制机构的占空比来调整提供给所述负载的所述电流的所述部分。
6.如权利要求5所述的电功率转换设备，其中所述电压控制机构包括：
第一平面金属氧化物半导体(MOS)晶体管，其耦连在所述第二电感器和所述负载之间；以及
第二平面金属氧化物半导体(MOS)晶体管，其耦连在所述第二电感器和地之间。
7.如权利要求6所述的电功率转换设备，其中所述第一平面金属氧化物半导体(MOS)晶体管是P型场效应晶体管并且所述第二平面金属氧化物半导体(MOS)晶体管是N型场效应晶体管。
8.如权利要求5所述的电功率转换设备，其中所述控制器还配置为：
将一个或多个控制信号提供到所述电流控制机构以控制通过所述第一电感器和所述第二电感器的所述电流的量；以及
将一个或多个控制信号提供到所述电压控制机构以控制所述电流的所述一部分以调节所述负载处的所述电压电平。
9.如权利要求5所述的电功率转换设备，其中所述电流控制机构包括经控制以选择性地增加和减小通过所述第一电感器和所述第二电感器的所述电流的一个或多个切换机构。
10.如权利要求5所述的电功率转换设备，其中所述电压控制机构包括经控制以选择性地增加和减小所述电流的所述一部分以调节所述负载处的所述电压电平的一个或多个切换机构。
11.如权利要求5所述的电功率转换设备，其中所述第一电感器位于包封所述负载的封装外并且所述第二电感器位于所述封装内。
12.如权利要求5所述的电功率转换设备，其中所述电压控制机构配置为将所述负载处的所述电压电平维持在预定范围内。
13.如权利要求5所述的电功率转换设备，其中所述占空比交替地使能第一切换，允许所述电流流入所述负载，同时禁止第二切换，并且随后使能所述第二切换以将所述第二电感器拉到接地，同时禁止所述第一切换以将所述负载与所述第二电感器隔离。
CN201310746611.6A 2013-01-28 2013-12-30 具有分立电感器的电流停泊切换调节器 Active CN103973111B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/752,289 2013-01-28
US13/752,289 US9395738B2 (en) 2013-01-28 2013-01-28 Current-parking switching regulator with a split inductor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103973111A CN103973111A (zh) 2014-08-06
CN103973111B true CN103973111B (zh) 2017-11-17

Family

ID=51163432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310746611.6A Active CN103973111B (zh) 2013-01-28 2013-12-30 具有分立电感器的电流停泊切换调节器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9395738B2 (zh)
CN (1) CN103973111B (zh)
DE (1) DE102013114248B4 (zh)
TW (1) TWI634406B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9800158B2 (en) 2013-01-30 2017-10-24 Nvidia Corporation Current-parking switching regulator downstream controller
US9804621B2 (en) 2013-02-05 2017-10-31 Nvidia Corporation Current-parking switching regulator downstream controller pre-driver
US9459635B2 (en) 2013-02-08 2016-10-04 Nvidia Corporation Current-parking switching regulator upstream controller
US9389617B2 (en) 2013-02-19 2016-07-12 Nvidia Corporation Pulsed current sensing
US9639102B2 (en) 2013-02-19 2017-05-02 Nvidia Corporation Predictive current sensing
TWI506932B (zh) * 2013-09-05 2015-11-01 Novatek Microelectronics Corp 電壓轉換積體電路
US10833584B2 (en) 2015-11-12 2020-11-10 Empower Semiconductor, Inc. Boot-strapping systems and techniques for circuits
US10186945B1 (en) 2017-06-30 2019-01-22 Empower Semiconductor Resonant switching regulator with continuous current
WO2019066865A1 (en) * 2017-09-28 2019-04-04 Intel Corporation RECONFIGURABLE INDUCTOR
GB2571058B (en) * 2017-11-28 2020-06-10 Univ Limerick An integrated switching regulator device using mixed-core inductors

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1371544A (zh) * 1999-03-23 2002-09-25 高级能源工业公司 高频开关模式直流供电计算机系统
US6798177B1 (en) * 2002-10-15 2004-09-28 Arques Technology, Inc. Boost-buck cascade converter for pulsating loads
CN101647181A (zh) * 2006-12-30 2010-02-10 先进模拟科技公司 包括降压电感式开关前置调节器和电容式开关后置转换器的高效dc/dc电压转换器

Family Cites Families (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5132577A (en) 1991-04-11 1992-07-21 National Semiconductor Corporation High speed passgate, latch and flip-flop circuits
US5367247A (en) 1992-08-10 1994-11-22 International Business Machines Corporation Critically continuous boost converter
JP3366058B2 (ja) 1992-10-07 2003-01-14 浩 坂本 電源装置
EP0712547B1 (en) 1994-06-03 1999-11-24 Koninklijke Philips Electronics N.V. Power supply with improved efficiency, transmitter comprising such a power supply
US5600234A (en) 1995-03-01 1997-02-04 Texas Instruments Incorporated Switch mode power converter and method
TW512578B (en) 2000-03-21 2002-12-01 Int Rectifier Corp Inductor current synthesizer for switching power supplies
EP1356581B1 (en) 2001-01-17 2014-05-21 ST-Ericsson SA A controlled multi-output dc/dc converter
US6515463B2 (en) 2001-04-05 2003-02-04 Semiconductor Components Industries Llc Method and circuit for optimizing efficiency in a high frequency switching DC-DC converter
CN100481691C (zh) 2002-06-04 2009-04-22 Nxp股份有限公司 直流-直流转换器
US6977492B2 (en) 2002-07-10 2005-12-20 Marvell World Trade Ltd. Output regulator
DE10243885A1 (de) 2002-09-21 2004-04-01 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Konverterschaltung und Ansteuerverfahren hierfür
WO2004051831A1 (en) 2002-12-05 2004-06-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. A multiple-output dc-dc converter
US6777918B2 (en) * 2002-12-23 2004-08-17 Intel Corporation Voltage regulator providing multiple output voltages
JP4498037B2 (ja) 2003-07-11 2010-07-07 セイコーインスツル株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ制御回路を備えた半導体装置
US6940189B2 (en) 2003-07-31 2005-09-06 Andrew Roman Gizara System and method for integrating a digital core with a switch mode power supply
TW200513013A (en) 2003-09-26 2005-04-01 Asustek Comp Inc Active clamping circuit and power supply system using the same
DE102004007620B4 (de) 2004-02-17 2008-06-19 Texas Instruments Deutschland Gmbh Vorladeschaltkreis für die Inbetriebnahme eines DC-DC-Wandlers zur Spannungserhöhung
TW200608708A (en) 2004-08-26 2006-03-01 Richtek Techohnology Corp Current-mode control converter with fixed frequency, and method thereof
TWI273763B (en) 2005-03-28 2007-02-11 Richtek Technology Corp Control apparatus and method for boost inverting converter
TWI278171B (en) 2005-05-27 2007-04-01 Aimtron Technology Corp Light loading control circuit for a buck-boost voltage converter
CN101167239B (zh) 2005-08-17 2011-05-04 半导体元件工业有限责任公司 形成降压-升压模式电源控制器的方法及其结构
TW200713761A (en) 2005-09-21 2007-04-01 Richtek Techohnology Corp Circuit and method for a soft-start with residual voltage
KR101374033B1 (ko) 2005-11-11 2014-03-12 엘앤드엘 엔지니어링 엘엘씨 스위칭 전력 공급기용 제어기, 시스템 및 스위칭 전력공급기 제어 방법
JP2007151340A (ja) 2005-11-29 2007-06-14 Ricoh Co Ltd 昇降圧型スイッチングレギュレータ
US7495419B1 (en) 2006-04-03 2009-02-24 National Semiconductor Corporation Apparatus and method for PFM buck-or-boost converter with smooth transition between modes
TWI353102B (en) 2006-06-16 2011-11-21 Fujitsu Semiconductor Ltd Step-up/step-down type dc-dc converter, and contro
CA2661723A1 (en) 2006-08-25 2008-02-28 Lawson Labs, Inc. Bi-polar bi-directional energy-balancing power-conversion engine
US8319483B2 (en) 2007-08-06 2012-11-27 Solaredge Technologies Ltd. Digital average input current control in power converter
JP5014772B2 (ja) 2006-12-26 2012-08-29 株式会社リコー 電流モード制御型スイッチングレギュレータ
US7777459B2 (en) 2006-12-30 2010-08-17 Advanced Analogic Technologies, Inc. High-efficiency DC/DC voltage converter including capacitive switching pre-converter and down inductive switching post-regulator
US7786712B2 (en) 2006-12-30 2010-08-31 Advanced Analogic Technologies, Inc. High-efficiency DC/DC voltage converter including up inductive switching pre-regulator and capacitive switching post-converter
EP1956701B1 (de) 2007-02-08 2012-03-28 Infineon Technologies Austria AG DC/DC-Schaltwandler mit einem ein Bandpassfilter und ein Bandsperrfilter aufweisenden Spannungsregelkreis
US20080219031A1 (en) 2007-03-06 2008-09-11 Kent Kernahan Apparatus and methods for improving the transient response capability of a switching power supply
KR100912945B1 (ko) 2007-04-16 2009-08-20 (주)제이디에이테크놀로지 직류/직류 변환기
GB2449914B (en) 2007-06-07 2012-01-18 Wolfson Microelectronics Plc Improved buck-boost converter
US8237421B1 (en) 2007-06-14 2012-08-07 Fairchild Semiconductor Corporation Delivering optimal charge bursts in a voltage regulator
JP5151266B2 (ja) 2007-06-20 2013-02-27 株式会社リコー スイッチングレギュレータ及びスイッチングレギュレータの動作制御方法
US7733072B2 (en) 2007-08-27 2010-06-08 Texas Instruments Incorporated Step-down/step-up DC/DC converter apparatus and method with inductor current threshold value adjusting
US7663352B2 (en) 2007-08-27 2010-02-16 System General Corp. Control circuit for measuring and regulating output current of CCM power converter
US8729881B2 (en) 2007-09-25 2014-05-20 Alpha & Omega Semiconductor Ltd Voltage/current control apparatus and method
US7557554B2 (en) 2007-09-25 2009-07-07 Alpha & Omega Semiconductor, Ltd Voltage/current control apparatus and method
JP5163058B2 (ja) 2007-11-02 2013-03-13 株式会社リコー 昇降圧型スイッチングレギュレータ
US7906943B2 (en) 2007-12-20 2011-03-15 Microsemi Corporation Boost converter with adaptive coil peak current
EP2269290B1 (en) * 2008-03-24 2018-12-19 Solaredge Technologies Ltd. Switch mode converter including active clamp for achieving zero voltage switching
US8232789B2 (en) 2008-10-06 2012-07-31 Intersil Americas LLC System and method for providing linear buck boost transitions within a buck boost converter
EP2189870A1 (en) 2008-11-25 2010-05-26 St Microelectronics S.A. A switch-mode voltage regulator
JP2010183722A (ja) 2009-02-05 2010-08-19 Mitsumi Electric Co Ltd Ｄｃ−ｄｃコンバータおよびスイッチング制御回路
TWI385908B (zh) 2009-03-13 2013-02-11 Richtek Technology Corp Single inductance multi - output power converter and its control method
EP2230755B1 (en) 2009-03-19 2017-09-06 Dialog Semiconductor GmbH Charge current reduction for current limited switched power supply
WO2010139358A1 (en) 2009-06-03 2010-12-09 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Current measurement in switched mode power supply
DE102009041217B4 (de) 2009-09-11 2021-11-11 Austriamicrosystems Ag Spannungswandler und Verfahren zur Spannungswandlung
US8866467B1 (en) 2009-10-05 2014-10-21 Adaptive Digital Power, Inc. Systems and methods to perform integrated power measurement and RDSon measurement
US8674667B2 (en) 2009-12-29 2014-03-18 Fsp Technology Inc. Post regulation control circuit
JP5625369B2 (ja) 2010-01-28 2014-11-19 ミツミ電機株式会社 昇降圧ｄｃ−ｄｃコンバータおよびスイッチング制御回路
US8710820B2 (en) 2010-03-31 2014-04-29 Crane Electronics, Inc. Switched capacitor hold-up scheme for constant boost output voltage
US8508208B2 (en) 2010-07-02 2013-08-13 Fairchild Semiconductor Corporation Buck-boost regulator with converter bypass function
US8395362B2 (en) 2010-10-29 2013-03-12 R2 Semiconductor, Inc. Controlling a dead time of a switching voltage regulator
CN101976960B (zh) 2010-11-04 2013-01-23 成都芯源系统有限公司 开关电源峰值电流控制装置和方法
WO2012062375A1 (en) 2010-11-12 2012-05-18 Sma Solar Technology Ag Power inverter for feeding electric energy from a dc power generator into an ac grid with two power lines
EP2466740B1 (en) 2010-12-14 2020-02-05 Dialog Semiconductor GmbH Circuit of high efficient buck-boost switching regulator and control method thereof
US8513935B2 (en) 2010-12-16 2013-08-20 Integrated Device Technology, Inc. Combinations of current feedback for frequency compensation, overload detection, and super overload detection in switching power converters
US8698470B2 (en) 2011-02-28 2014-04-15 Texas Instruments Incorporated Control for switching between PWM and PFM operation in a buck converter
CN102684494B (zh) 2011-03-17 2014-10-29 中兴通讯股份有限公司 一种电源调制方法及电源调制器
WO2012145383A2 (en) 2011-04-18 2012-10-26 Innovolt, Inc. Voltage sag corrector using a variable duty cycle boost converter
GB201110644D0 (en) 2011-06-23 2011-08-10 Univ Aberdeen Converter
US9041363B2 (en) 2012-09-21 2015-05-26 Analog Devices Global Windowless H-bridge buck-boost switching converter
US9287778B2 (en) 2012-10-08 2016-03-15 Nvidia Corporation Current parking response to transient load demands
US9800158B2 (en) 2013-01-30 2017-10-24 Nvidia Corporation Current-parking switching regulator downstream controller
US9804621B2 (en) 2013-02-05 2017-10-31 Nvidia Corporation Current-parking switching regulator downstream controller pre-driver
US9459635B2 (en) 2013-02-08 2016-10-04 Nvidia Corporation Current-parking switching regulator upstream controller
US9639102B2 (en) 2013-02-19 2017-05-02 Nvidia Corporation Predictive current sensing
US9389617B2 (en) 2013-02-19 2016-07-12 Nvidia Corporation Pulsed current sensing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1371544A (zh) * 1999-03-23 2002-09-25 高级能源工业公司 高频开关模式直流供电计算机系统
US6798177B1 (en) * 2002-10-15 2004-09-28 Arques Technology, Inc. Boost-buck cascade converter for pulsating loads
CN101647181A (zh) * 2006-12-30 2010-02-10 先进模拟科技公司 包括降压电感式开关前置调节器和电容式开关后置转换器的高效dc/dc电压转换器

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013114248A1 (de) 2014-07-31
US20140210429A1 (en) 2014-07-31
CN103973111A (zh) 2014-08-06
US9395738B2 (en) 2016-07-19
TW201432408A (zh) 2014-08-16
DE102013114248B4 (de) 2017-07-27
TWI634406B (zh) 2018-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103973111B (zh) 具有分立电感器的电流停泊切换调节器
CN103986326B (zh) 电流停泊切换调节器上游控制器
CN103973082B (zh) 电流停泊切换调节器下游控制器预驱动器
US9800158B2 (en) Current-parking switching regulator downstream controller
CN104426362B (zh) 电源供应器从第一模式(例如脉波频率调变的模式)到第二模式(例如脉波宽度调变模式)的平滑转变
US9601998B2 (en) Hybrid regulator including a buck converter and a switched capacitor converter
US10503227B2 (en) Apparatus and method to reduce power losses in an integrated voltage regulator
Vaisband et al. Heterogeneous methodology for energy efficient distribution of on-chip power supplies
US9397567B2 (en) Shunt integrated voltage regulator
US9201434B2 (en) Multiphase current-parking switching regulator
US20070097571A1 (en) Multiphase voltage regulation using paralleled inductive circuits having magnetically coupled inductors
CN105556820A (zh) 用于提供混合式电压调节器的设备、系统和方法
CN103997209A (zh) 脉冲电流检测
US10910150B2 (en) Reconfigurable coupled inductor
US20190305684A1 (en) Apparatus for Power Converter with Improved Performance and Associated Methods
US11271475B2 (en) On-package high-bandwidth resonant switched capacitor voltage regulator
US20210152090A1 (en) Stacked buck converter with inductor switching node pre-charge and conduction modulation control

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant