CN104951032A - 用于非反相高效率降压-升压功率变换器的统一控制方案 - Google Patents

用于非反相高效率降压-升压功率变换器的统一控制方案 Download PDF

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Abstract

描述了涉及用于非反相高效率降压-升压功率变换器的统一控制方案的方法和设备。在实施例中，补偿器逻辑使降压-升压功率变换器在所述降压-升压功率变换器的升压操作模式下给输出电压提供比输入电压更高的电压电平并且在所述降压-升压功率变换器的降压操作模式下给所述输出电压提供比所述输入电压更低的电压电平。所述补偿器逻辑将N+1个比特提供给脉冲宽度调制（PWM）发生器逻辑以使所述降压-升压功率变换器提供所述输出电压。所述N+1个比特中的一个指示所述降压-升压功率变换器是否将提供所述降压操作或所述升压操作。还公开并且要求保护其他实施例。

Description

用于非反相高效率降压-升压功率变换器的统一控制方案
技术领域
本公开一般地涉及电子装置的领域。更具体地，实施例涉及一种用于非反相高效率降压-升压（buck-boost）功率变换器的统一控制方案。
背景技术
直流（DC）至DC功率变换器一般地被用在需要按照可以既小于一又大于一的比将输入电压变换为输出电压的功率输送应用中。这样的变换器在电池供电的便携式电子装置中特别有意义，其中电池电压可以大于或小于电子装置的所需工作电压。因此，这样的功率变换器的高效利用对电池供电的设备的适当操作最重要。
附图说明
参考附图提供了具体描述。在图中，附图标记的（一个或多个）最左边的数字标识该附图标记首次出现在其中的图。相同的附图标记在不同图中的使用指示相似或相同的项。
图1和图10-12图示了可以被利用来实现本文中所讨论的各种实施例的计算系统的实施例的框图。
图2A、图2B、图4B以及图8图示了根据一些实施例的降压和升压变换器的电路图。
图3、图4A、图5以及图9图示了根据一些实施例的曲线图。
图6-7图示了根据一些实施例的数字控制逻辑的框图。
具体实施方式
在以下描述中，许多特定细节被阐述以便提供对各种实施例的彻底理解。然而，可以在没有特定细节的情况下实践各种实施例。在其他实例中，尚未详细地描述众所周知的方法、过程、部件以及电路以便不使特定实施例混淆。进一步地，可以使用各种装置来执行实施例的各种方面，所述各种装置诸如集成半导体电路（“硬件”）、被组织成一个或多个程序的计算机可读指令（“软件”），或硬件和软件的某种组合。出于本公开的目的，对“逻辑”的参考将意指硬件、软件或其某种组合。
如上面所讨论的，可以在依靠电池功率的功率输送应用中使用DC至DC功率变换器。一个这样的变换器被称作“降压-升压”功率变换器，其被一般地用在需要按照可以既小于一又大于一的比将输入电压变换为输出电压的功率输送应用中。降压-升压变换器在电池供电的便携式电子装置中特别有意义，其中电池电压例如取决于电池的充电状态可以大于或小于电子装置的所需工作电压。
一些实施例提供用于非反相高效率降压-升压功率变换器的统一控制方案。例如，可以提供针对降压-升压功率变换器的降压模式和升压模式两者的统一控制方案（例如，经由图1的逻辑140），以便使得模式改变从控制观点看是无缝的。实施例为功率变换器的整个工作范围提供单个补偿器设计，例如，在提供鲁棒性的同时简化设计。
此外，可以在包括一个或多个处理器（例如，具有一个或多个处理器核）的计算系统中应用一些实施例，诸如参考图1-12所讨论的那些，包括例如诸如智能电话、平板、UMPC（超移动个人计算机）、膝上型计算机、UltraBookTM（超极本TM）计算设备、智能手表、智能眼镜、可穿戴设备等的移动计算设备。更特别地，图1图示了根据实施例的计算系统100的框图。系统100可以包括一个或多个处理器102-1至102-N（一般地在本文中被称为“诸处理器102”或“处理器102”）。处理器102可以经由互连或总线104进行通信。每个处理器可以包括各种部件，其中的一些为了清楚仅参考处理器102-1被讨论。因此，剩余的处理器102-2至102-N中的每一个可以包括参考处理器102-1所讨论的相同或相似的部件。
在实施例中，处理器102-1可以包括一个或多个处理器核106-1至106-M（在本文中被称为“诸核106”或“核106”）、高速缓存108和/或路由器110。处理器核106可以被实现在单个集成电路（IC）芯片上。此外，芯片可以包括一个或多个共享和/或专用高速缓存（诸如高速缓存108）、总线或互连（诸如总线或互连112）、图形和/或存储器控制器（诸如参考图10-12所讨论的那些），或其他部件。
在一个实施例中，路由器110可以被用来在处理器102-1和/或系统100的各种部件之间进行通信。此外，处理器102-1可以包括多于一个路由器110。此外，多个路由器110可以通信以使得能实现在处理器102-1外部或内部的各种部件之间的数据路由。
高速缓存108可以存储被处理器102-1的一个或多个部件（诸如核106）利用的数据（例如，包括指令）。例如，高速缓存108可以在本地缓存存储在存储器114中的数据以得到通过处理器102的部件的更快存取（例如，通过核106的更快存取）。如图1中所示，存储器114可以经由互连104与处理器102进行通信。在实施例中，高速缓存108（其可以被共享）可以是中级高速缓存（MLC）、末级高速缓存（LLC）等。并且，核106中的每一个可以包括第1级（L1）高速缓存（116-1）（一般地在本文中被称为“L1高速缓存116”）或其他级别的高速缓存，诸如第2级（L2）高速缓存。此外，处理器102-1的各种部件可以通过总线（例如，总线112）和/或存储器或集线器直接地与高速缓存108进行通信。
系统100还可以包括平台电源120（例如，直流（DC）电源或交流（AC）电源）以将功率提供给系统100的一个或多个部件。电源120能够包括PV（光生伏打）面板、风力发电机、火力发电机、水/水力涡轮机等。在一些实施例中，电源120可以包括一个或多个电池组（例如，由PV面板、风力发电机、火力发电机、水/水力涡轮机、插入电源（例如，被耦合到AC电网）等中的一个或多个充电）和/或插入电源。电源120可以通过电压调节器（VR）130耦合到系统100的部件。此外，即使图1图示了一个电源120和一个电压调节器130，也可以利用附加的电源和/或电压调节器。例如，处理器102中的一个或多个可以具有对应的（一个或多个）电压调节器和/或电源。并且，（一个或多个）电压调节器130可以经由单个电源平面（例如，将功率供应给所有核106）或多个电源平面（例如，在每个电源平面可以将功率供应给不同的核或一组核的情况下）耦合到处理器102。
附加地，虽然图1将电源120和电压调节器130图示为单独的部件，但是可以将电源120和电压调节器130并入到系统100的其他部件中。例如，可以将VR 130中的全部或部分并入到电源120和/或处理器102中。
如图1中所示，处理器102可以进一步包括功率控制逻辑140以控制功率到处理器102的部件（例如，核106）的供应。在实施例中，逻辑140可以提供用于非反相高效率降压-升压功率变换器的统一控制方案。逻辑140可以能够访问本文中所讨论的一个或多个存储设备（诸如系统100中的高速缓存108、L1高速缓存116、存储器114或另一存储器）以存储涉及诸如像这里所讨论的那样与系统100的各种部件进行通信的信息之类的逻辑140的操作的信息。如所示，逻辑140可以被耦合到VR 130和/或系统100的诸如核106和/或电源120之类的其他部件。
附加地，逻辑140可以被耦合成接收用来指示一个或多个传感器150的状态的信息（例如，形式为一个或多个比特或信号）。可以接近于系统100（或例如诸如参考包括10-12的其他图所讨论的那些之类的本文中所讨论的其他计算系统）的部件提供（一个或多个）传感器150，所述部件诸如核106、互连104或112、在处理器102外部的部件等，以感测影响系统/平台的功率/热行为的各种因素中的变化，所述各种因素诸如温度、工作频率、工作电压、功率消耗和/或核间通信活动等。
逻辑140可以进而指示系统100的VR 130、电源120和/或单独部件（诸如核106）修改它们的操作。例如，逻辑140可以向VR 130和/或电源120（或PSU）指示要调节它们的输出。在一些实施例中，逻辑140可以请求核106修改它们的工作频率、功率消耗等。并且，即使部件140和部件150被示出为被包括在处理器102-1中，也可以在系统100中别处提供这些部件。例如，功率控制逻辑140可以被提供在VR 130中、在电源120中、直接地耦合到互连104、在处理器102中的一个或多个（或可替换地全部）内、在计算设备/系统外部（例如，作为独立设备）、耦合到电源120（或与其集成在一起）等。此外，如图1中所示，电源120和/或电压调节器130可以与功率控制逻辑140进行通信并且报告它们的功率规格。因此，在实施例中，逻辑140是具有电压转化、欠功率和过电压保护的智能功率控制器。
图2A和2B分别图示了根据一些实施例的单开关式降压-升压调节器的降压模式和升压模式的电路图。更特别地，用来实现降压-升压操作的一个高效能拓扑牵涉LC滤波器（其中“L”指代电感器并且“C”指代电容器）。在图2A和图2B中，项202和项204完全接通（静态的）并且项206和项208被循环（或控制），然而剩余的电路元件完全断开（或静态的）。LC滤波器彼此独立地使用降压和升压模式功率开关（在同一电感器情况下）。当功率传递需要具有降低变换比时，电感器的输入侧像在降压变换器中那样循环工作（其中输出端总是被连接）。
对于过单位比，电感器的输出侧在输入端总是被连接情况下排他性地循环工作。这种变换器在本文中被称为“单开关式”降压-升压变换器。如果替代地所有四个FET（场效应晶体管）被转换，则变换器被称为“双开关式”降压-升压变换器。需要用于这样的降压-升压拓扑的控制技术（其中电感器的仅一端在给定切换循环内循环工作）稳定地控制降压模式和升压模式两者。因为降压模式和升压模式具有不同的传递函数，所以控制机制往往被实现为具有可以通过可以为启发式的模式切换机制来管理的降压模式与升压模式之间的转变的两个单独的补偿器。可替换地，可以例如通过在不太高效能的降压-升压拓扑中切换电感器的两侧在排他性的降压和升压模式之间引入小双开关式降压-升压转变区。
为此目的，一些实施例提供了用于非反相高效率降压-升压功率变换器的统一控制方案。例如，可以（例如，经由图1的逻辑140）提供针对降压模式和升压模式两者的统一控制方案，以便使得模式改变从控制观点看是无缝的。实施例为功率变换器的整个工作范围提供单个补偿器设计，例如，在提供鲁棒性的同时简化设计。
此外，用于控制单开关式降压-升压变换器的这样的实施例提出通过为最坏情况传递函数设计补偿来确保控制器在降压模式和升压模式两者下跨越工作点的稳定性。为了找到最坏情况，根据实施例，可以使用诸如图3中所图示的描述降压模式和升压模式的传递函数的波特图。然而，诸如状态空间平均和/或李亚普诺夫判据（Lyapunov criteria）之类的其他分析方法和稳定性判据还能够被用来找到最坏情况工作点。在波特图方面，最小“增益裕度”和“相位裕度”表示最坏情况传递函数。
图3图示了根据实施例的用来找到最坏情况传递函数的波特图。更特别地，图3图示了示出在降压模式和升压模式两者下具有负载和占空度（duty cycle）的变化的一族典型的单开关式降压-升压传递函数波特图。最坏情况相位裕度在图3中被突出。控制器（例如，逻辑140）可以被设计为对于这个最坏情况稳定性裕度稳定，并且因此被保证对于功率转换的整个范围稳定。因为在这样的实施例中使用了单个补偿器设计，所以控制器的响应的性能和速度跨越操作的整个范围是一致的。用来在降压与升压之间转变的模式跳跃逻辑以及用来在模式跳跃期间确保稳定性的启发法不再被需要，并且功率级以它最大单开关式效率操作。
图4A图示了根据实施方式的双开关式降压-升压变换器的增益变化的曲线图。图4B图示了根据实施例的用于统一单开关式降压-升压控制的占空度划分方案的电路图。采用单个补偿器设计并且避免模式跳跃启发法，能够获得变换器的一致传递函数，例如，与如图4A中所示出的传统双开关式降压-升压变换器的传递函数相似。来自统一控制器的占空度被分成如图4B中所示出的降压和升压。在该图中，controller_cmd是范围从0%-200%、来自控制器的统一占空度命令。下半块的输出在controller_cmd从0%转向100%时从0%转向100%，对于大于100%的controller_cmd饱和至100%，然而上半块的输出在controller_cmd从100%转向200%时从100%转向200%，在controller_cmd低于100%时饱和至100%。半占空块将上半部的输出减去100%，从而将0-100%的范围给予T_cmd_boost_o输出，其控制升压模式占空度。下半部块的输出直接转向T_cmd_buck_o输出，其控制降压模式占空度。
在实际的降压-升压变换器中，图2的降压侧开关和升压侧开关两者在它们的“ON”循环之间具有死区时间，以防止使输入端或输出端短路到地。进一步地，开关的驱动电路具有有限响应时间，从而限制它们能够在高端（接近于100%脉冲宽度）和低端（接近于0%脉冲宽度）两者驱动的PWM（脉冲宽度调制）脉冲的脉冲宽度。这暗示的是事实上降压脉冲宽度和升压脉冲宽度各自限于典型地5%至95%的范围。因此，当控制器试图在0.5占空度标记附近在降压模式与升压模式之间平滑地转变占空度（例如，从100%降压切换到0%升压或返回）时，发生从95%降压到5%升压的实际转变。为了在没有电感器电流的中断的情况下优美地处理这个不连续，在0.5降压-升压占空度附近的区中，（从假定对应于5%极限和95%极限的0.475到0.525），可以分别以100%占空度和0%占空度维持降压和升压，从而接通它们相应的高侧开关。这个区被称为“通过”区，因为电感器被简单地从输入端连接到输出电压。在图5中图示了在降压模式和升压模式下在模式切换期间的占空度饱和。大通过区能够导致不稳定性，其中控制器不能补偿来自功率级的响应的缺少。一些功率级可能仅具有5%通过区，这对于稳定操作来说是足够的。
图6图示了根据实施例的数字控制方案的框图。本文中所讨论的一些实施例将本身提供给数字域中的特别优雅的实施方式。在单个降压或升压控制器（诸如逻辑140）中，N比特占空度映射到控制器能够使用它的补偿器算术来解析的2N个状态。
参考图6（其图示了实施例中的逻辑140的部件），对于降压域和升压域考虑相同的PWM分辨率，我们具有降压模式的2N个状态，后面是升压模式的2N个状态。为了控制整个降压-升压范围（图4A），控制器需要解析2N + 2N = 2N+1个状态。在采用单独的降压和升压控制器的传统实施方式中，控制器的面积和功率开销可能是禁止性的，而不管模拟控制或数字控制如何。在一个实施例中，能够使控制器和PWM生成逻辑两者最小化以允许降压模式与升压模式之间的无缝转变。如图6中所示，基准电压（Vref）与输出电压进行比较以在A/D（模拟至数字）变换器逻辑602中生成输入误差，其被发送到数字补偿器逻辑604，所述数字补偿器逻辑604处理误差并且通过生成占空度信号来控制变换器的包括其操作模式（降压、通过或升压）的动态响应，所述占空度信号被PWM发生器逻辑606处理以为功率级逻辑608生成开关控制信号，所述功率级逻辑608包含（一个或多个）晶体管或其他开关以及看见由补偿器逻辑604所生成的输入电压与地电压之间的开关波形（例如，具有等于占空度或1个占空度的比）的LC滤波器。功率级内的LC滤波器然后生成输出电压（Vout）。
此外，采用统一控制方案，控制器简单地需要将1个比特加到如在等式右手侧和在图7和图8（其分别图示了根据一些实施例的具有数字控制和降压-升压操作的统一降压-升压变换器的框图）中所示出的其控制字。在图8中，项802、806、808以及812完全接通（静态的）并且项804和项810被循环（或控制），然而剩余的电路元件完全断开（或静态的）。统一控制器中的MSB（最高有效位）可以被用来在降压操作与升压操作之间确定，然而N比特控制字的其余部分可以为降压模式或升压模式所共有。图4B图示了能够将控制器命令解码成降压和升压PWM命令的逻辑。这个方法在数字控制器的功率和面积方面更高效，并且主要改进由这样的实施例提供。如图7中所示，输入误差A/D变换器逻辑702接收基准电压（Vref），输入误差被发送到数字补偿器逻辑704，然后是降压-升压PWM发生器逻辑706和降压-升压功率级状态逻辑708。功率级逻辑708然后生成输出电压（Vout）。
并且，尽管MSB能够在降压模式与升压模式之间切换控制器，但是呈现给降压开关和升压开关的实际PWM可以考虑通过区。为了确保平滑通过，可以将降压-升压PWM区划分成三个区，在它们之间具有转变点。这被图示在图8和图5中。当降压占空度达到称为上触发点（UTP）的预定义最大值时，占空度饱和；类似地当升压占空度达到称为下触发点（LTP）的预定义最小值时，通过条件被激活。
图9描绘了根据一些实施例的统一降压-升压控制器的闭环操作的采样模拟结果。更特别地，图9示出了来自控制器的占空度倾斜上升以及结果得到的降压和升压PWM脉冲。如所示，在50%标记附近的控制器占空度得以在降压占空度与升压占空度之间分离（split）。当控制器试图在通过区附近找到工作点时，降压脉冲和升压脉冲两者发生。当工作点清楚地在降压区或升压区中时，仅所对应的降压脉冲或升压脉冲发生。这图示了随着控制器工作点上升在降压模式与升压模式之间的转变。
因此，具有统一单开关式降压-升压的一些实施例具有优于双开关式变换器和带双补偿器设计的单开关式变换器两者的显著优点，包括：（1）与传统的双补偿器设计相比数字控制器的面积和功率开销能够减少几乎一半。在数字控制器中，遍及固有PWM分辨率的仅一个附加的比特被用在控制器输出中以使得能实现降压-升压操作；（2）能够使用通过改变补偿器的参数来处理降压、升压以及降压-升压功率级的这样的技术来设计单个控制器逻辑块，这在具有不同类型的变换器的产品族方面产生上市时间改进；（3）通过设计具有最坏情况传递函数的控制器，能够实现稳定且鲁棒的操作；（4）能够避免模式跳跃启发法；和/或（5）这样的技术能够通过简化它们的设计并且提供鲁棒设计范例来改进模拟控制器和数字控制器两者。
图10图示了依照实施例的计算系统1000的框图。计算系统1000可以包括一个或多个中央处理单元（CPU）或处理器1002-1至1002-P（其可以在本文中被称为“诸处理器1002”或“处理器1002”）。处理器1002可以经由互连网络（或总线）1004进行通信。处理器1002可以包括通用处理器、网络处理器（其处理通过计算机网络1003传送的数据），或其他类型的处理器（包括精简指令集计算机（RISC）处理器或复杂指令集计算机（CISC））。此外，处理器1002可以具有单核或多核设计。具有多核设计的处理器1002可以将不同类型的处理器核集成在同一集成电路（IC）管芯上。并且，具有多核设计的处理器1002可以被实现为对称多处理器或不对称多处理器。在实施例中，处理器1002中的一个或多个可以是相同的或者与图1的处理器102相似。在一些实施例中，处理器1002中的一个或多个可以包括图1的核106、逻辑140以及（一个或多个）传感器150中的一个或多个。并且，参考图1-9所讨论的操作可以由系统1000的一个或多个部件来执行。例如，电压调节器（诸如图1的VR 130）可以调节在逻辑140的方向上供应给图10的一个或多个部件的电压。
芯片组1006还可以与互连网络1004进行通信。芯片组1006可以包括图形和存储器控制集线器（GMCH）1008。GMCH 1008可以包括与存储器1012进行通信的存储器控制器1010。存储器1012可以存储数据，包括由处理器1002或包括在计算系统1000中的任何其他设备所执行的指令的序列。在一个实施例中，存储器1012可以包括一个或多个易失性储存器（或存储器）设备，诸如随机存取存储器（RAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、静态RAM（SRAM）或其他类型的存储设备。还可以利用诸如硬盘之类的非易失性存储器。诸如多个CPU和/或多个系统存储器之类的附加设备可以经由互连网络1004进行通信。
GMCH 1008还可以包括与显示设备1050进行通信的图形接口1014，例如，图形加速器。在一个实施例中，图形接口1014可以经由加速图形端口（AGP）或外围部件互连（PCI）（PCI express（PCIe）接口）与显示设备1050进行通信。在实施例中，显示设备1050（诸如平板显示器（诸如LCD（液晶显示器）、阴极射线管（CRT）、投影屏幕等）可以通过例如信号变换器与图形接口1014进行通信，所述信号变换器将存储在诸如视频存储器或系统存储器之类的存储设备中的图像的数字表示译成被显示器解释（interpret）和显示的显示信号。所产生的显示信号可以在被显示设备1050解释并且随后显示在显示设备1050上之前通过各种控制设备。
集线器接口1018可以允许GMCH 1008和输入/输出控制集线器（ICH）1020通信。ICH 1020可以将接口提供给与计算系统1000进行通信的I/O设备。ICH 1020可以通过外围桥接器（或控制器）1024与总线1022进行通信，所述外围桥接器（或控制器）1024诸如外围部件互连（PCI）桥接器、通用串行总线（USB）控制器或其他类型的外围桥接器或控制器。桥接器1024可以在处理器1002与外围设备之间提供数据通路。可以利用其他类型的拓扑。并且，多个总线可以例如通过多个桥接器或控制器与ICH 1020进行通信。此外，与ICH 1020通信的其他外围设备可以在各种实施例中包括集成驱动电子装置（IDE）或（一个或多个）小型计算机系统接口（SCSI）硬驱动器、（一个或多个）USB端口、键盘、鼠标、（一个或多个）并行端口、（一个或多个）串行端口、（一个或多个）软盘驱动器、数字输出支持（例如，数字视频接口（DVI））或其他设备。
总线1022可以与音频设备1026、一个或多个磁盘驱动器1028以及一个或多个网络接口设备1030（其与计算机网络1003通信）进行通信。其他设备可以经由总线1022进行通信。并且，在一些实施例中各种部件（诸如网络接口设备1030）可以与GMCH 1008进行通信。此外，可以组合处理器1002和GMCH 1008以形成单个芯片。此外，在其他实施例中图形加速器可以被包括在GMCH 1008中。
此外，计算系统1000可以包括易失性和/或非易失性存储器（或储存器）。例如，非易失性存储器可以包括下列中的一个或多个：只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、可擦PROM（EPROM）、电EPROM（EEPROM）、磁盘驱动器（例如，1028）、软盘、紧凑盘ROM（CD-ROM）、数字通用盘（DVD）、闪速存储器、磁光盘，或能够存储电子数据（例如，包括指令）的其他类型的非易失性机器可读媒体。在实施例中，可以按照点对点（PtP）配置来布置系统1000的部件。例如，可以通过许多点对点接口来互连处理器、存储器和/或输入/输出设备。
图11图示了根据实施例的按照点对点（PtP）配置所布置的计算系统1100。特别地，图11示出了处理器、存储器以及输入/输出设备通过许多点对点接口互连的系统。参考图1-10所讨论的操作可以由系统1100的一个或多个部件来执行。例如，电压调节器（诸如图1的VR 130）可以调节供应给图11的一个或多个部件的电压。
如图11中所图示的，系统1100可以包括数个处理器，其中为了清楚示出了仅两个处理器1102和1104。处理器1102和处理器1104可以各自包括本地存储器控制器集线器（MCH）1106和1108以使得能实现与存储器1110和1112的通信。存储器1110和/或1112可以存储诸如参考图10的存储器1012所讨论的那些之类的各种数据。并且，处理器1102和处理器1104可以包括图1的核106、逻辑140和/或（一个或多个）传感器150中的一个或多个。
在实施例中，处理器1102和处理器1104可以是参考图10所讨论的处理器1002中的一个。处理器1102和处理器1104可以分别使用PtP接口电路1116和1118经由点对点（PtP）接口1114交换数据。并且，处理器1102和处理器1104可以使用点对点接口电路1126、1128、1130以及1132经由单独的PtP接口1122和1124与芯片组1120交换数据。芯片组1120可以进一步例如使用PtP接口电路1137经由高性能图形接口1136与高性能图形电路1134交换数据。
在至少一个实施例中，参考图1-10所讨论的一个或多个操作可以由处理器1102或处理器1104和/或系统1100的诸如经由总线1140进行通信的那些之类的其他部件来执行。然而，其他实施例可以存在于图11的系统1100内的其他电路、逻辑单元或设备中。此外，一些实施例可以遍及图11中所图示的数个电路、逻辑单元或设备分布。
芯片组1120可以使用PtP接口电路1141与总线1140进行通信。总线1140可以具有与它进行通信的一个或多个设备，诸如总线桥接器1142和I/O设备1143。经由总线1144，总线桥接器1142可以与其他设备进行通信，所述其他设备诸如键盘/鼠标1145、通信设备1146（诸如调制解调器、网络接口设备，或可以与计算机网络1003进行通信的其他通信设备）、音频I/O设备和/或数据存储设备1148。数据存储设备1148可以存储可以由处理器1102和/或1104所执行的代码1149。
在一些实施例中，本文中所讨论的部件中的一个或多个能够被具体化为芯片上系统（SOC）设备。图12图示了依照实施例的SOC封装的框图。如图12中所图示的，SOC 1202包括一个或多个中央处理单元（CPU）核1220、一个或多个图形处理器单元（GPU）核1230、输入/输出（I/O）接口1240以及存储器控制器1242。SOC封装1202的各种部件可以被耦合到诸如参考其他图本文中所讨论的互连或总线。并且，SOC封装1202可以包括或多或少的部件，诸如参考其他图本文中所讨论的那些。进一步地，SOC封装1220的每个部件可以包括一个或多个其他部件，例如，如在本文中参考其他图所讨论的。在一个实施例中，SOC封装1202（及其部件）被提供在例如被封装到单个半导体器件中的一个或多个集成电路（IC）管芯上。
如图12中所图示的，SOC封装1202经由存储器控制器1242耦合到存储器1260（其可能与参考其他图本文中所讨论的存储器相似或相同）。在实施例中，能够将存储器1260（或它的一部分）集成在SOC封装1202上。
I/O接口1240可以例如经由诸如参考其他图本文中所讨论的互连和/或总线耦合到一个或多个I/O设备1270。（一个或多个）I/O设备1270可以包括键盘、鼠标、触摸板、显示器、图像/视频捕获设备（诸如相机或摄像机/录像机）、触摸屏、扬声器等中的一个或多个。此外，在实施例中SOC封装1202可以包括/集成逻辑140。可替换地，可以在SOC封装1202外部提供逻辑140（例如，作为分立逻辑）。
以下示例和另外的实施例有关。示例1包括设备，所述设备包括：补偿器逻辑，其至少一部分在硬件中，用来使降压-升压功率变换器在该降压-升压功率变换器的升压操作模式下给输出电压提供比输入电压更高的电压电平并且用来在该降压-升压功率变换器的降压操作模式下给输出电压提供比输入电压更低的电压电平，其中补偿器逻辑将N+1个比特提供给脉冲宽度调制（PWM）发生器逻辑以使降压-升压功率变换器提供输出电压，其中N+1个比特中的一个用以指示降压-升压功率变换器是否将提供降压操作或升压操作。示例2包括示例1的设备，其中降压操作模式或升压操作模式中的每一个都包括N个操作电压电平。示例3包括示例1的设备，其中降压-升压功率变换器将包括单开关式降压-升压功率变换器。示例4包括示例1的设备，其中补偿器逻辑将依照最坏情况传递函数操作。示例5包括示例4的设备，其中最坏情况传递函数将基于一个或多个波特图被确定。示例6包括示例5的设备，其中最坏情况传递函数将基于以下各项中的一个或多个被确定：一个或多个波特图的最小增益裕度和相位裕度。示例7包括示例4的设备，其中最坏情况传递函数将基于状态空间平均和李亚普诺夫判据中的一个或多个被确定。示例8包括示例1的设备，进一步包括耦合到逻辑的一个或多个传感器，其中一个或多个传感器用以检测以下各项中的一个或多个中的变化：温度、工作频率、工作电压以及功率消耗。示例9包括示例1的设备，其中逻辑、处理器以及存储器中的一个或多个是在单个集成电路上。
示例10包括方法，所述方法包括：在补偿器逻辑处使降压-升压功率变换器在该降压-升压功率变换器的升压操作模式下给输出电压提供比输入电压更高的电压电平并且在该降压-升压功率变换器的降压操作模式下给输出电压提供比输入电压更低的电压电平，其中补偿器逻辑将N+1个比特提供给脉冲宽度调制（PWM）发生器逻辑以使降压-升压功率变换器提供输出电压，其中N+1个比特中的一个指示降压-升压功率变换器是否将提供降压操作或升压操作。示例11包括示例10的方法，其中降压操作模式或升压操作模式中的每一个都包括N个操作电压电平。示例12包括示例10的方法，其中降压-升压功率变换器是单开关式降压-升压功率变换器。示例13包括示例10的方法，进一步包括依照最坏情况传递函数来操作补偿器逻辑。示例14包括示例13的方法，进一步包括基于一个或多个波特图来确定最坏情况传递函数。示例15包括示例14的方法，进一步包括基于以下各项中的一个或多个来确定最坏情况传递函数：一个或多个波特图的最小增益裕度和相位裕度。示例16包括示例13的方法，进一步包括基于状态空间平均和李亚普诺夫判据中的一个或多个来确定最坏情况传递函数。示例17包括示例10的方法，进一步包括一个或多个传感器检测以下各项中的一个或多个中的变化：温度、工作频率、工作电压以及功率消耗。
示例18包括系统，所述系统包括：具有一个或多个处理器核的处理器；补偿器逻辑，其用来使降压-升压功率变换器在该降压-升压功率变换器的升压操作模式下给输出电压提供比输入电压更高的电压电平并且以在该降压-升压功率变换器的降压操作模式下给输出电压提供比输入电压更低的电压电平，其中补偿器逻辑用以将N+1个比特提供给脉冲宽度调制（PWM）发生器逻辑以使降压-升压功率变换器提供输出电压，其中N+1个比特中的一个用以指示降压-升压功率变换器是否将提供降压操作或升压操作。示例19包括示例18的系统，其中降压操作模式或升压操作模式中的每一个都包括N个操作电压电平。示例20包括示例18的系统，其中降压-升压功率变换器将包括单开关式降压-升压功率变换器。示例21包括示例18的系统，其中补偿器逻辑将依照最坏情况传递函数操作。示例22包括示例21的系统，其中最坏情况传递函数将基于一个或多个波特图被确定。示例23包括示例21的系统，其中最坏情况传递函数将基于状态空间平均和李亚普诺夫判据中的一个或多个被确定。示例24包括示例18的系统，进一步包括耦合到逻辑的一个或多个传感器，其中一个或多个传感器用以检测以下各项中的一个或多个中的变化：温度、工作频率、工作电压以及功率消耗。示例25包括示例18的系统，其中逻辑、处理器以及存储器中的一个或多个是在单个集成电路上。示例26包括示例18的系统，其中逻辑、处理器以及存储器中的一个或多个是在单个集成电路上。示例27包括示例18的系统，进一步包括一个或多个电池组以将功率供应给逻辑。
示例28包括包含代码的机器可读介质，所述代码当被执行时，使机器执行示例10至17中的任何一项的方法。
示例29包括包含用来执行如示例10至17中的任何一项所阐述的方法的装置的设备。
示例30包括包含用来执行如任何前述示例中所阐述的方法的装置的设备。
示例31包括包含机器可读指令的机器可读储存器，所述机器可读指令当被执行时，用来实现方法或者实现如任何前述权利中所阐述的设备。
在各种实施例中，例如参考图1-12本文中所讨论的操作可以被实现为硬件（例如，逻辑电路）、软件、固件或其组合，其可以被提供为计算机程序产品，例如，包括具有用来将计算机编程为执行本文中所讨论的过程的存储在其上的指令（或软件过程）的有形机器可读介质或计算机可读介质。机器可读介质可以包括诸如参考图1-12所讨论的那些之类的存储设备。
附加地，这样的计算机可读介质可以作为计算机程序产品被下载，其中程序可以经由通信链路（例如，总线、调制解调器或网络连接）通过在载波或其他传播介质中提供的数据信号的方式从远程计算机（例如，服务器）传递到请求计算机（例如，客户端）。
在本说明书中对“一个实施例”或“实施例”的参考意味着连同该实施例一起描述的特定特征、结构和/或特性可以被包括在至少一个实施方式中。短语“在一个实施例中”在本说明书里的各种地方中的出现可能或可能不全部参考同一实施例。
并且，在本说明书和权利要求中，可以使用术语“被耦合”和“被连接”及其衍生物。在一些实施例中，“被连接”可以被用来指示两个或更多个元件彼此直接物理或电接触。“被耦合”可能意味着两个或更多个元件直接物理或电接触。然而，“被耦合”还可以意味着两个或更多个元件可能不彼此直接接触，但是可以仍然彼此协作或交互。
因此，尽管已经用特定于结构特征和/或方法学行为的语言描述了实施例，但是应当理解，要求保护的主题可能不限于所描述的特定特征或行为。相反，特定特征和行为作为实现所要求保护的主题的采样形式被公开。

Claims (25)

1.一种用来提供非反相高效率降压-升压功率变换器的统一控制方案的设备，所述设备包括：
补偿器逻辑，其至少一部分在硬件中，用来使降压-升压功率变换器在所述降压-升压功率变换器的升压操作模式下给输出电压提供比输入电压更高的电压电平并且用来在所述降压-升压功率变换器的降压操作模式下给所述输出电压提供比所述输入电压更低的电压电平，
其中所述补偿器逻辑用以将N+1个比特提供给脉冲宽度调制（PWM）发生器逻辑以使所述降压-升压功率变换器提供所述输出电压，其中所述N+1个比特中的一个用以指示所述降压-升压功率变换器是否将提供所述降压操作或所述升压操作。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述降压操作模式或所述升压操作模式中的每一个都包括N个操作电压电平。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述降压-升压功率变换器将包括单开关式降压-升压功率变换器。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述补偿器逻辑将依照最坏情况传递函数操作。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述最坏情况传递函数将基于一个或多个波特图被确定。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述最坏情况传递函数将基于以下各项中的一个或多个被确定：所述一个或多个波特图的最小增益裕度和相位裕度。
7.根据权利要求4所述的设备，其中所述最坏情况传递函数将基于状态空间平均和李亚普诺夫判据中的一个或多个被确定。
8.根据权利要求1所述的设备，进一步包括耦合到所述逻辑的一个或多个传感器，其中所述一个或多个传感器用以检测以下各项中的一个或多个中的变化：温度、工作频率、工作电压以及功率消耗。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述逻辑、处理器以及存储器中的一个或多个是在单个集成电路上。
10.一种用来提供用于非反相高效率降压-升压功率变换器的统一控制方案的方法，所述方法包括：
在补偿器逻辑处使降压-升压功率变换器在所述降压-升压功率变换器的升压操作模式下给输出电压提供比输入电压更高的电压电平并且在所述降压-升压功率变换器的降压操作模式下给所述输出电压提供比所述输入电压更低的电压电平，
其中所述补偿器逻辑将N+1个比特提供给脉冲宽度调制（PWM）发生器逻辑以使所述降压-升压功率变换器提供所述输出电压，其中所述N+1个比特中的一个指示所述降压-升压功率变换器是否将提供所述降压操作或所述升压操作。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述降压操作模式或所述升压操作模式中的每一个都包括N个操作电压电平。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述降压-升压功率变换器是单开关式降压-升压功率变换器。
13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括依照最坏情况传递函数来操作所述补偿器逻辑。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括基于一个或多个波特图来确定所述最坏情况传递函数。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括基于以下各项中的一个或多个来确定所述最坏情况传递函数：所述一个或多个波特图的最小增益裕度和相位裕度。
16.根据权利要求13所述的方法，进一步包括基于状态空间平均和李亚普诺夫判据中的一个或多个来确定所述最坏情况传递函数。
17.根据权利要求10所述的方法，进一步包括一个或多个传感器检测以下各项中的一个或多个中的变化：温度、工作频率、工作电压以及功率消耗。
18.一种用来提供用于非反相高效率降压-升压功率变换器的统一控制方案的系统，所述系统包括：
具有一个或多个处理器核的处理器；
补偿器逻辑，其用来使降压-升压功率变换器在所述降压-升压功率变换器的升压操作模式下给输出电压提供比输入电压更高的电压电平并且用来在所述降压-升压功率变换器的降压操作模式下给所述输出电压提供比所述输入电压更低的电压电平，
其中所述补偿器逻辑用以将N+1个比特提供给脉冲宽度调制（PWM）发生器逻辑以使所述降压-升压功率变换器提供所述输出电压，其中所述N+1个比特中的一个用以指示所述降压-升压功率变换器是否将提供所述降压操作或所述升压操作。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述降压操作模式或所述升压操作模式中的每一个都包括N个操作电压电平。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述降压-升压功率变换器将包括单开关式降压-升压功率变换器。
21.根据权利要求18所述的系统，其中所述补偿器逻辑将依照最坏情况传递函数操作。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述最坏情况传递函数将基于一个或多个波特图被确定。
23.根据权利要求21所述的系统，其中所述最坏情况传递函数将基于状态空间平均和李亚普诺夫判据中的一个或多个被确定。
24.一种包括代码的机器可读介质，所述代码当被执行时，用来使机器执行根据权利要求10至17中的任何一项所述的方法。
25.一种包括用来执行如权利要求10至17中的任何一项所要求保护的方法的装置的设备。
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