CN105684289B - 连续电流模式多负载功率调节器 - Google Patents

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Abstract

描述了一种装置，其包括：互连件，该互连件用于提供电流；电桥，该电桥具有高侧开关和低侧开关，其中，高侧开关和低侧开关都耦合到电感器，并且其中，电感器耦合到互连件；多个开关负载级，该多个开关负载级耦合到互连件，其中，多个开关负载级中的每个开关负载级都向负载提供电压供给；第一控制器，该第一控制器用于控制至电桥的输入的占空比，以调节提供给互连件的电流；以及第二控制器，该第二控制器用于控制多个输入的占空比，由多个开关负载级中的对应的开关负载级接收每个输入。

Description

连续电流模式多负载功率调节器
背景技术
通常微电子电路且尤其是数字电路被设计为由需要在电路操作期间恒定的电压来进行供电，并可以在电路操作的周期之间进行调节，以使得电路的效率最大化。微处理器的功率状态是这种操作的示例。功率传送电路将可从电池或AC(交流电)适配器获得的电力转换为用于微电子电路的可调节电压，而同时满足它们的静态和瞬态的电流需求。
至微电子设备的功率传送通常被实现为开关式电压调节器的级联。在该级联中的每一级都由开关功率FET、以及诸如电感器和电容器之类的无源滤波器部件组成。这些级之间的接口是电压轨。例如，在电池供电的蜂窝电话中，电池的不同电压首先被转换为例如1.5V或3.3V的恒定电压，并随后通过第二级电压调节器被转换为例如0.4V至1V的微处理器的电压范围。另一方面，台式计算机或便携式计算机可以使得第一级电压调节器将高电压转换为低电压(例如，将12V转换为1.5V)，该低电压随后由第二级电压调节器转换为微处理器所需要的另一电平，例如0.4V至1V的范围。例如，“LC”电压调节器(VR)可以被用作为第一级板级(board-level)调节器，并且多个开关电容器(SC)电压调节器可以被用作为第二级、管芯上电压调节器。
至经调节的电压的转换可以以功率损耗的代价发生在每个级联的级中。例如，在LCVR中，电压被转换成电感器中的电流变化，由电容器过滤掉该电流变化以再次产生稳定电压。以功率损耗的代价由反馈控制器将输出电压的任何扰动有源地吸收到电感器和电容器中。当多个经调节的电压级被级联时，损耗加起来通常造成在现代移动设备中仅用于功率传送的接近30％的功率预算。此外，在每一级处对包括大的电感器和电容器的电源滤波器的需求使得功率传送电路消耗可能在微电子应用中受限的空间。
附图说明
根据下面给出的详细描述并根据本公开内容的各实施例的附图，将更加充分地理解本公开内容的实施例，然而，这些实施例不应当被认为将本公开内容限制到具体实施例，而是仅用于解释和理解。
图1例示了根据本公开内容的一个实施例的具有对用于多个可调节负载的电源的连续电流模式调节的功率调节器。
图2例示了根据本公开内容的一个实施例的用于调节至多个可调节负载的电源的次级控制器。
图3例示了根据本公开内容的一个实施例的用于为次级控制器和和主控制器提供输入的电路，该次级控制器和主控制器用于调节至多个可调节负载的电源。
图4例示了根据本公开内容的一个实施例的示出了用于调节至多个可调节负载的电源的闭环多负载控制的图。
图5例示了根据本公开内容的一个实施例的开关负载级。
图6A-图6B例示了根据本公开内容的各实施例的开关负载级。
图7-图8例示了根据本公开内容的各实施例的主电桥。
图9例示了根据本公开内容的一个实施例的示出了针对各负载的电感器开关循环的图。
图10例示了根据本公开内容的另一个实施例的示出了针对各负载的电感器开关循环的图。
图11是根据本公开内容的一个实施例的具有功率调节器的智能设备或计算机系统或SoC(片上系统)，该功率调节器具有对用于多个可调节负载的电源的连续控制模式调节。
具体实施方式
实施例描述了基于LC(电感器-电容器)和SC(开关电容器)VR(电压调节器)两者绘制的功率调节器。在实施例中，描述了一种取代了传统的多级VR方法的功率调节器。在一个实施例中，中间的电流轨用于取代第一传统VR的输出电压轨。存在这些实施例的若干技术效果。例如，某些实施例将电源生成和分配的效率从30％提高到85％，其中10％至100％的负载变化。
在以下描述中，讨论了大量细节，以便提供对本公开内容的实施例的更为透彻的解释。然而，对本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本公开内容的实施例。在其它实例中，以框图的形式而非详细地示出了公知的结构和设备，以免使本公开内容的实施例难以理解。
应当指出，在实施例的对应附图中，用线来表示信号。某些线可能较粗，以指示更多组成的信号的路径，和/或某些线可能在一个端部或多个端部处具有箭头，以指示主信息流动方向。这些指示并非旨在进行限制。相反，结合一个或多个示例性实施例来使用这些线，以有助于较容易地理解电路或逻辑单元。如由设计需求或偏好所指示的任何所表示的信号，都可以实际上包括可以在任何方向上行进并且能够用任何适当类型的信号方案来实现的一个或多个信号。
贯穿本说明书，并且在权利要求书中，术语“连接”表示所连接的物件之间的直接电气连接，而不具有任何中间设备。术语“耦合”表示所连接的物件之间的直接电气连接，或者通过一个或多个无源或有源中间设备的间接连接。术语“电路”表示被布置为彼此协作以提供期望功能的一个或多个无源和/或有源部件。术语“信号”表示至少一个电流信号、电压信号或数据/时钟信号。术语“一”、“一个”以及“该”包括多个引用。“在…中”的含义包括“在…中”和“在…上”。
术语“缩放”通常指代将设计(方案和布局)从一种工艺技术转换为另一种工艺技术。术语“缩放”通常还指代在相同的技术节点内缩小布局和设备的尺寸。术语“基本上”、“接近”、“大约”、“附近”、“约”通常指的是在目标值的+/-20％内。
除非另外明确说明，否则用于描述共同的对象的序数形容词“第一”、“第二”、以及“第三”等仅仅表示指代的类似对象的不同实例，而并非旨在暗示如此描述的对象必须在时间上、空间上、排列上或任何其它方式处于给定顺序。
为了实施例的目的，晶体管是金属氧化物半导体(MOS)晶体管，其包括漏极端子、源极端子、栅极端子、和体端子。晶体管还包括三栅极晶体管和FinFet晶体管。源极端子和漏极端子可以是相同的端子，并且可以在本文中互换地使用。本领域技术人员将意识到，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以使用其它晶体管，例如，双极结晶体管—BJT PNP/NPN，BiCMOS，CMOS，eFET，等等。术语“MN”指示n型晶体管(例如，NMOS、NPN BJT、等)，并且术语“MP”指示p型晶体管(例如，PMOS、PNP BJT、等)。
术语“功率状态”或“功率模式”通常指代处理器或SoC(片上系统)的性能水平。可以由2011年11月23日公布的Advanced Configuration and Power Interface(ACPI)specification(版本5.0)来定义功率状态。然而，实施例不限于ACPI功率状态。也可以使用定义功率状态的其它标准和非标准。
图1例示了根据本公开内容的一个实施例的具有对用于多个可调节负载的电源的连续电流模式调节的功率调节器系统100。在一个实施例中，功率调节器系统100包括功率调节器101以及一个或多个开关负载级106-1至106-(N+1)，其中“N”是整数。
在一个实施例中，功率调节器101包括电感器“L”、主电桥102、第一控制器103、第二控制器104、用于为第一控制器103和第二控制器104提供误差信号(Err)的电路105、以及PWM 108(脉宽调制器)。在一个实施例中，开关负载级106-1至106-N中的每个开关负载级都包括开关晶体管，以及接收由开关提供的经调节的电压Vout的对应的负载。在一个实施例中，由第二控制器104来控制开关负载级中的每个开关。
在一个实施例中，开关负载级106-1至106-(N+1)包括为个体负载提供经调节的电源的各种不同的开关负载级。例如，开关负载级106-(N+1)是基于电荷泵的电压调节器，而开关负载级106-1至106-N是相同种类的开关负载级，但为不同类型的负载提供经调节的电压和电流。在一个实施例中，这些开关负载级中的每个开关负载级中的负载可以是任何逻辑单元。例如，负载可以是处理器核、处理器核的逻辑框、高速缓存、(例如，由硅通孔堆叠的)堆叠式存储单元、管芯外逻辑单元、等等。
在实施例中，功率调节器系统100处理电压轨和电流轨两者，而不是仅处理电压轨。例如，第一VR回路用于对由电感器L提供的电流进行调节，并且一个或多个第二VR回路用于对用于个体开关负载级的电压进行调节。在传统的降压VR中，一个或多个电感器用于将输入电压变换成电流，并且该电流跨其输出电容器而累积，以便生成用于下一级的固定的电压轨。代替在第一VR的电容器中进行这种累积，在一个实施例中，功率调节器101(此处也被称为电流驱动VR)在下一级中进行这种累积。在一个实施例中，电感器L的输出电流被直接引入第二级(即，开关负载级106-1)以及其它分布式开关负载级106-2至106-(N+1)中。在一个实施例中，在每个开关负载级处，开关式去耦电容器将电流转换回功率域所需要的任何VID(电压识别)符合(compliant)的供电电压。
在一个实施例中，第一控制器103控制提供给主电桥102的PWM信号(脉宽调制信号)的占空比(D)。在一个实施例中，主电桥102接收输入电源Vin，并向电感器L提供电流IRAIL。在一个实施例中，主电桥102包括耦合到电感器的高侧开关和低侧开关。在一个实施例中，由第一回路来调节IRAIL，该第一回路由包括有IRAIL、Vout1-(N+1)、AvgErr、以及PWM的路径形成。在一个实施例中，第一控制器103包括类型3的补偿器。在一个实施例中，第一控制器103还可以包括脉宽调制器(PWM)。在一个实施例中，第一控制器103接收指示IRAIL中相对于预定阈值的平均误差的AvgErr信号。
在一个实施例中，第二控制器104提供D1-D(N+1)信号，由生成PWM信号PWM1-PWM(N+1)的PWM 107来接收该D1-D(N+1)信号。在一个实施例中，PWM1至PWM(N+1)信号对开关负载级中的开关的开关占空比进行控制。在一个实施例中，第二控制器104控制PWM1至PWM(N+1)信号的占空比，该PWM1至PWM(N+1)信号对提供给对应负载的电压Vout1至Vout(N+1)进行调节。在一个实施例中，电路105接收电压Vout1至Vout(N+1)，并生成对应的误差信号Err1至(N+1)。在该实施例中，一个或多个第二回路由包括有Vout1至Vout(N+1)、误差信号Err1至(N+1)、以及PWM1至PWM(N+1)信号的路径形成。在一个实施例，第二控制器104包括一个或多个类型2的补偿器。
在一个实施例中，误差信号Err1至(N+1)中的每个误差信号都指示对应的电压电平Vout(例如，Vout1-(N+1)中的一个)相对于针对该负载的预定电压电平之间的差。例如，Err1误差信号指示Vout1(即，提供给负载的电压)与针对于与开关负载级106-1相对应的负载的预定电压电平之间的差(即，误差)。在一个实施例中，电路105还生成平均误差信号(AvgErr)。在一个实施例中，电路105包括模数转换器(ADC)、乘法器、一个或多个加法器、开关复用器、等等。
在一个实施例中，开关负载级106-1至106-(N+1)被时间分片，并且由功率调节器101以循环序列被供电。在一个实施例中，开关负载级可以不被时间分片，并且可以同时被供电。在一个实施例中，输出电压(Vout1至Vout(N+1))和电流IRAIL受PWM信号(被提供给主电桥102，该主电桥102向电感器L提供电流)的占空比以及PWM1至PWM(N+1)信号(被提供给开关负载级106-1至106-(N+1))的占空比两者的控制。在一个实施例中，电感器电流IRAIL是(开关负载级106-1至106-(N+1)的)所有负载电流之和，并且每个开关负载级域的占空比由其负载电流来确定。为了不使实施例难以理解，假设当负载开关时经过电感器L的电流(即，IRAIL)是恒定的，来对实施例进行解释。在该实施例中，电感器L以低于负载的频率进行开关。在一个实施例中，开关负载级106-1至106(N+1)可以慢得多地进行开关，取决于电感器的开关频率和负载的压降要求。
继续该示例，电感器电流IRAIL缓慢地响应于跨电感器L的电压，因此，至负载的供电电压保持在不同的电压Vout1、Vout2、等等，取决于针对每个功率域所需要的VID。这里，级106-1至106-(N+1)中的每个开关负载级都被标识有相应的功率域。在一个实施例中，当这些负载是循环工作时，(即，开关负载级106-1至106-(N+1)中的开关被提供有它们相应的占空比控制信号)，则电感器L的输出得到在至所有负载的VID符合的供电电压之间循序地切换的阶跃电压波形。由于电感器电流IRAIL缓慢地响应，因此，电感器L有效地得到由占空比加权的、这些VID符合的供电电压的平均值。因此，在该示例中，电感器L的输出节点上的平均电压为：VIrail＝PWM1.Vout1+(1-PWM1).Vout2、等等，其中，PWM2＝(1-PWM1)。驱动电感器L的PWM信号的占空比(D)是用于保持来自输入Vin的VIrail的占空比：VIrail＝D.Vin。
继续该示例，在一个实施例中，对提供给电感器L的电流进行控制的PWM信号的占空比受到输入-输出电压比率的控制。这里，例如，输入电压是固定的，而输出电压被如上确定为VIrail。在一个实施例中，被提供给相应开关的信号PWM1至PWM(N+1)的占空比受到被提供给耦合到相应开关的负载的相对电流的控制。在一个实施例中，设置驱动电感器L的主电桥102的开关的大小，以驱动开关负载级106-1至106-(N+1)的所有最大负载，然而，设置开关负载级106-1至106-(N+1)中的个体开关晶体管的大小，以驱动它们相对应的负载。
在一个实施例中，在平台调节器系统100中的损耗的主要部分可能来自于开关电感器级，即，主电桥102和电感器L。在一个实施例中，驱动电感器L的主电桥102是87％有效的，其中电感器Q＝25，使得总体效率(所有负载中的功率比上从Vin汲取的功率)达到85％以上。
图2例示了根据本公开内容的一个实施例的用于调节至多个可调节负载的电源的次级控制器200(例如，第二控制器104)。应当指出，图2中具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的这些元件可以以与所描述的方式相类似的任意方式来操作或运行，但不限于这些方式。
在一个实施例中，次级控制器200包括多个类型2的补偿器2011-(N+1)以及用于使占空比归一化的逻辑单元202。在其它实施例中，其它类型的补偿器可用于实施补偿器2011-(N+1)。在一个实施例中，由补偿器2011-(N+1)来处理误差信号Err1-(N+1)，以生成占空比信号Da1-(N+1)。在一个实施例中，补偿器2011-(N+1)中的每个补偿器都从电路105接收误差信号。例如，补偿器2011接收误差信号Err1并生成占空比信号Da1；补偿器2012接收误差信号Err2并生成占空比信号Da2、等等。
在一个实施例中，逻辑单元202对占空比信号Da1-(N+1)进行归一化，以生成开关负载级106-1至106-(N+1)的占空比信号PWM1-(N+1)。在一个实施例中，逻辑单元202对占空比信号Da1-(N+1)进行归一化，以使得占空比信号PWM1-(N+1)的总和为一。例如，如果N＝2并且补偿器计算所需要的占空比PWM1-3为0.5、0.5、和0.8，则归一化逻辑单元将把占空比的值改变为0.5/(0.5+0.5+0.8)、0.5/(0.5+0.5+0.8)和0.8/(0.5+0.5+0.8)，以使得它们加起来为“1”，并可以在单个负载PWM循环中被循序地时间分片。
图3例示了根据本公开内容的一个实施例的用于向次级控制器和主控制器提供输入的电路300(例如，电路105)，该次级控制器和主控制器用于调节至多个可调节负载的电源。应当指出，图3中具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的这些元件可以以与所描述的方式相类似的任意方式来操作或运行，但不限于这些方式。
在一个实施例中，电路300包括开关复用器301、ADC 302、乘法器3031-(N+1)、以及加法器304。在一个实施例中，开关复用器301接收被提供给开关负载级106-1至106-(N+1)中的每个负载的电压Vout1-(N+1)，并且选择所接收到的电压Vout1-(N+1)中的一个电压并将其作为Vouts提供给ADC(模数转换器)302。在一个实施例中，开关复用器301一次一个地循环通过所有接收到的电压Vout1-(N+1)，并将它们作为Vouts提供给ADC 302。在一个实施例中，由在第一控制器或第二控制器(即，103或104)内或外部所生成的时钟信号来控制开关复用器301的开关。
在一个实施例中，ADC 302是闪速ADC。在其它实施例中，其它类型的ADC可用于实现ADC 302。在一个实施例中，ADC 302接收模拟电压Vouts，并提供Vouts的数字表示，其为误差信号。在一个实施例中，由于开关复用器301一次一个地循环通过所有接收到的电压Vout1-(N+1)，因此ADC302提供与所接收到的电压相关联的对应误差信号。例如，例如，Err1对应于Vout1，Err2对应于Vout2、等等。在一个实施例中，误差信号Err1-(N+1)被提供给第二控制器104。
在一个实施例中，由乘法器3031-(N+1)接收误差信号，这些乘法器中的每个乘法器将误差信号与对应的占空比信号相乘，以生成乘积信号A。例如，乘法器3031接收误差信号Err1并将其与占空比信号PWM1(其被提供给开关负载级106-1)相乘并生成乘积A1，乘法器3032接收误差信号Err2并将其与占空比信号PWM2(其被提供给开关负载级106-2)相乘并生成乘积A2、等等。任何乘法器逻辑单元都可用于实现乘法器3031-(N+1)。
在一个实施例中，加法器304接收乘积信号A1-(N+1)并生成这些乘积信号的和AvgErr(平均误差)。在一个实施例中，使用任何公知的加法器架构来实现加法器304。在一个实施例中，由第一控制器103来接收AvgErr信号。
图4例示了根据本公开内容的一个实施例的示出了用于调节至多个可调节负载的电源的闭环多负载控制的图400。应当指出，图4中具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的这些元件可以以与所描述的方式相类似的任何方式来操作或运行，但不限于这些方式。
对于每幅图(即，图401、402、和403)，x轴是时间，y轴是电压。图401、402、和403例示了通过功率调节器101的交叉调节性能。图401是对Vout1的瞬态响应。图402是对Vout2的瞬态响应。图403是对Vout3的瞬态响应。在图403中，此开关负载级的负载进入低功率模式，并且以离其1V的正常工作电源电平大约0.4V的较低电源电压来工作。图403示出每个个体开关负载级继续以稳定的方式被调节，而同时电压和负载需求针对不同的开关负载级而改变。
图5-图6例示了根据本公开内容的各实施例的开关负载级。应当指出，图5-图6中具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的这些元件可以以与所描述的方式相类似的任何方式来操作或运行，但不限于这些方式。
图5示出了开关负载级500(例如，106-1)的实施例，其包括耦合到负载的开关MP1。在一个实施例中，电容器CL是负载的部分。在一个实施例中，由具有受第二控制器104控制的占空比的PWM1来控制开关MP1。经调节的输出电压Vout1被提供给负载并被提供给电路105以用于调节。在该实施例中，MP1的源极端子耦合到传送IRAIL的互连件，并且MP1的漏极端子耦合到负载。
图6A示出了包括耦合到负载的电荷泵的开关负载级600(例如，106(N+1))的实施例。在一个实施例中，电荷泵包括p型晶体管MP1、MP2、MP3、MP4、MP5、MP6、以及MP7，n型晶体管MN8、以及电容器C1和C2。在一个实施例中，MP1耦合到提供IRAIL的互连件。在一个实施例中，由P1来控制MP1的栅极端子，由P2来控制MP2的栅极端子，由P3来控制MP3的栅极端子，由P4来控制MP4的栅极端子，由P5来控制MP5的栅极端子，由P6来控制MP6的栅极端子，由P7来控制MP7的栅极端子，由P8来控制MN8的栅极端子。在一个实施例中，电流轨在开关MP1的两侧上。例如，MP1的一侧(漏极/源极)耦合到上游IRAIL并且MP1的另一侧(漏极/源极)耦合到下游IRAIL。与电压轨不同，电流流经串联的电路。
在一个实施例中，电容器C1在一端耦合到MP2的漏极端子和MP4的源极端子，并且在另一端耦合到MP3的漏极端子和MP5的源极端子。在一个实施例中，电容器C2在一端耦合到MP6的漏极端子和MP5的源极端子，并且在另一端耦合到MP7的漏极端子和MN8的漏极端子。本领域技术人员公知源极端子和漏极端子是相同的端子，并可以根据被施加在它们上的电压来切换标示。在一个实施例中，MP4的漏极端子耦合到负载。在一个实施例中，电阻器RL是负载的一部分。提供给负载的经调节的电源为Vout(例如，Vout(N+1))。
在一个实施例中，图6A中的电荷泵是1:2升压电荷泵。在一个实施例中，可以由高于1:2的比率来取代电荷泵。电荷泵的操作是两相位的，用Φ和Φb来表示，其中，Φb是Φ的反相。在一个实施例中，在相位Φ开关闭合(ON)，在相位Φb开关断开(OFF)，反之亦然。在一个实施例中，在相位Φ，输入P2、P3、P6、和P7使它们相应的FET导通(ON)，使得C1和C2并联地跨晶体管MP1，该MP1是关断(OFF)的。在一个实施例中，电容器通过来自电流轨的输入电流进行充电，该电流轨继续下游至其它负载。在一个实施例中，在相位Φb，输入P1、P4、P5、和P8使它们相应的FET导通，使得C1和C2串联地跨负载，并通过使MP1导通来提供电流轨上的电流连续性。在这种实施例中，负载得到双倍的电流轨将C1、C2所充电至的电压。例如，如果负载是存储芯片，其可以保持在比可驻留在CPU芯片上并通过TSV(硅通孔)连接到存储芯片的主电流轨高的电压处。实施例中的充电泵跨所有电压都具有高效率，这是因为其从电流轨进行充电。
图6B示出了多个开关负载级620的实施例，该多个开关负载级中的某些开关负载级包括耦合到负载的电荷泵。应当指出，图6B中具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的这些元件可以以与所描述的方式相类似的任意方式来操作或运行，但不限于这些方式。
在一个实施例中，多个开关负载级620包括第一级621(与图6A中的600相同)和第二级622。在该实施例中，第二级622在电路拓扑结构和功能上与第一级621相同。在一个实施例中，第二级621处于什么相位(Φ或Φb)独立于第一级，只要不超过对于最大电气额定值以及对于开关电感器级的降压功能的任何电压限制。在一个实施例中，如果接近所述电压限制，则当第一级621以Φ工作时，第二级622(以及其它后面的级)以Φb工作。
图7-图8例示了根据本公开内容的各实施例的主电桥。应当指出，图7-图8中具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的这些元件可以以与所描述的方式相类似的任意方式来操作或运行，但不限于这些方式。
图7例示了根据一个实施例的具有串联耦合在一起的高侧开关MP1和低侧开关MN1的主电桥700(例如，主电桥102)。在该实施例中，MP1的源极端子耦合到输入电源Vin，MP1的漏极端子耦合到MN1的漏极端子，并且MN1的漏极端子还耦合到电感器L。在一个实施例中，第一控制器103的输出DC对经过电感器L的电流IRAIL进行调节。
图8例示了根据一个实施例的基于开关电容器的主电桥800(例如，主电桥102)。在该实施例中，由电池源Vbat来提供输入电源，但不限于此。在一个实施例中，主电桥800包括p型晶体管MP1、MP2、和MP3，以及n型晶体管MN1、MN2、和MN3。在一个实施例中，由P1来控制MP1的栅极端子，由P2来控制MP2的栅极端子，由P3来控制MP2的栅极端子，由N1来控制MN1的栅极端子，由N2来控制MN2的栅极端子，由N3来控制MN3的栅极端子。在一个实施例中，由耦合到电感器L的MP3和MN3来执行降压功能。在一个实施例中，电容器C1(也被称为飞跨电容器)耦合到MP1的漏极端子和MN1的源极端子。
在一个实施例中，MP1或MN2一起导通，通过MP3的电流汲取来为C1充电，或者MP2和MN1一起导通，通过相同的电流汲取来为C1放电。在一个实施例中，当C1充电时，至MP3的电源等于跨C1的Vbat电压，其中如当C1放电时，MP3的电源等于跨C1的电压。在一个实施例中，如果针对C1充电和放电的时间相等，则C1可以保持在Vbat(即，电池电压)的一半处，以使得至MP3的电源保持在Vbat的一半处。这是可能的，因为MP3的输入是用于开关电感器级的电流输入，并且因此在这些级之间的能量转换以高效率发生，而与电流无关。在一个实施例中，取决于由电感器L汲取的电流，MP1、MP2、MN1、和MN2的开关频率可以由共同的控制器来确定。
图9例示了根据本公开内容的一个实施例的示出了针对各负载的电感器开关循环的图900。应当指出，图9中具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的这些元件可以以与所描述的方式相类似的任意方式来操作或运行，但不限于这些方式。
当电流轨为开关负载级供电时，在负载的通信期间在电流轨上的“闭合”和“断开”开关之间的停滞时间(dead time)可能使得经过负载开关的电流变得不连续。流经电流轨的电流随后为电流轨上的寄生电容充电，造成了潜在的电压过冲，该电压过冲可能会损坏电流轨上的开关晶体管。为了防止损坏，在一个实施例中，使得停滞时间对于电流轨上的电压足够短，以保持在安全限度内。在一个实施例中，在电流轨的寄生电容较高的情况下，可以提供较长的停滞时间。
在负载的通信期间在电流轨上的电压过冲ΔV电流轨可以使用以下等式来计算：
(dV/dt)电流轨＝(I密度,负载)/(C密度,电流轨)
ΔV电流轨＝(dV/dt)电流轨X t通信停滞时间
例如，使用32nm处理器的典型值，对于电流轨上仅1％的寄生损耗，电压过冲可以在50mV内。
当如在图1中，电流轨为许多负载供电时，电流轨上的电压在开关负载级的所有负载的电压之间循环。电流轨上的寄生电容因此得到充电和放电，造成能量损耗。寄生电容越高，损耗越高。在图9中的图900中例示了在PWM信号的一个周期期间的至各负载的电压的循环的一个这种图示。
这里，x轴是时间，y轴是电压。这里，VL1与Vout1相等，VL2与Vout2相等，VL3与Vout3相等，并且VL4与Vout4相等。在PWM信号的一个周期(即，一个电感器开关循环)中，当从开关负载级106-1循环到106-2再到106-3，并随后在下一个DC循环中从106-3循环到106-4并回到106-1时，观察到能量损耗，这是因为Vout1低于Vout2，Vout2高于Vout3，Vout3低于Vout4，并且Vout4又高于Vout1，导致电流轨上的电压在单个PWM循环期间多次上升和下降。在一个实施例中，通过改变电压的顺序从最低至最高来减轻此能量损耗，以使得如在图10中所示的，该轨在电感器开关循环中仅充电和放电一次。
图10例示了根据本公开内容的另一个实施例的示出了针对各负载的电感器开关循环的图1000。应当指出，图10中具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的这些元件可以以与所描述的方式相类似的任意方式来操作或运行，但不限于这些方式。
这里，x轴是时间，y轴是电压。在一个实施例中，第一控制器103改变PWM信号的相位，以使得在一次PWM循环中，观察到最小的能量损耗，这是因为被提供给相应负载的电压在一次PWM循环中增大和减小一次。在该示例中，Vout3低于Vout1，并且Vout1低于Vout2。在该示例中，在Vout3与Vout4之间示出了较小的能量损耗。
图11是根据本公开内容的一个实施例的具有功率调节器的智能设备或计算机系统或SoC(片上系统)1600，该功率调节器具有对用于多个可调节负载的电源的连续控制模式的调节。应当指出，图11中具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的这些元件可以以与所描述的方式相类似的任意方式来操作或运行，但不限于这些方式。
图11例示了其中可以使用平坦表面接口连接器的移动设备的实施例的框图。在一个实施例中，计算设备1600表示移动计算设备，例如计算平板设备、移动电话或智能电话、支持无线的电子阅读器、或其它无线移动设备。将理解的是，总体上示出了某些部件，并且未在计算设备1600中示出这种设备的所有部件。
在一个实施例中，计算设备1600包括具有根据实施例的功率调节器的第一处理器1610，该功率调节器具有对用于多个可调节负载的电源的连续控制模式的调节。在一个实施例中，计算设备1600包括具有根据本文中所讨论的实施例的功率调节器的第二处理器1690，该功率调节器具有对用于多个可调节负载的电源的连续控制模式的调节。在一个实施例中，第二处理器1690是可选的。具有I/O驱动器的计算设备1600中的其它框也可以包括实施例中的具有对用于多个可调节负载的电源的连续控制模式的调节的功率调节器。本公开内容的各实施例还可以包括位于1670内的网络接口(例如，无线接口)，从而系统实施例可以并入无线设备(例如，蜂窝电话或个人数字助理)中。
在一个实施例中，处理器1610可以包括一个或多个物理设备，例如，微处理器、应用处理器、微控制器、可编程逻辑器件、或其它处理装置。由处理器1610执行的处理操作包括对操作平台或操作系统的执行，在该操作平台或操作系统上执行应用程序和/或设备功能。处理操作包括与通过人类用户或通过其它设备I/O(输入/输出)相关的操作、与功率管理相关的操作、和/或与将计算设备1600连接到另一设备相关的操作。处理操作还可以包括与音频I/O和/或显示器I/O相关的操作。
在一个实施例中，计算设备1600包括音频子系统1620，其表示与向计算设备提供音频功能相关联的硬件(例如，音频硬件和音频电路)和软件(例如，驱动器、编解码器)部件。音频功能可以包括扬声器和/或头戴式耳机输出，以及麦克风输入。用于这种功能的设备可以被集成到计算设备1600中，或者连接到计算设备1600。在一个实施例中，用户通过提供音频命令来与计算设备1600交互，由处理器1610来接收并处理该音频命令。
显示子系统1630表示为用户提供视觉和/或触觉显示以便与计算设备1600进行交互的硬件(例如，显示设备)和软件(例如，驱动器)部件。显示子系统1630包括显示接口1632，其包括用于向用户提供显示的特定屏幕或硬件设备。在一个实施例中，显示接口1632包括用于执行与显示有关的至少某些处理的与处理器1610分隔开的逻辑单元。在一个实施例中，显示子系统1630包括向用户提供输出和输入两者的触摸屏(或触摸板)设备。
I/O控制器1640表示与和用户交互有关的硬件设备和软件部件。I/O控制器1640可操作用于管理硬件，该硬件是音频子系统1620和/或显示子系统1630的部分。此外，I/O控制器1640例示了连接到计算设备1600的用于附加设备的连接点，通过该连接点用户可以与系统进行交互。例如，可以附接到计算设备1600的设备可能包括麦克风设备、扬声器或立体声系统、视频系统或其它显示设备、键盘或小键盘设备、或用于结合特定应用使用的其它I/O设备(例如，读卡器或其它设备)。
如上面提及的，I/O控制器1640可以与音频子系统1620和/或显示子系统1630交互。例如，通过麦克风或其它音频设备的输入可以为计算设备1600的一个或多个应用程序或功能提供输入或命令。此外，可以代替显示输出或者除了显示输出以外提供音频输出。在另一个示例中，如果显示子系统1630包括触摸屏，则显示设备还充当输入设备，其可以至少部分地由I/O控制器1640来管理。在计算设备1600上还可以存在附加的按钮或开关，以提供由I/O控制器1640管理的I/O功能。
在一个实施例中，I/O控制器1640管理诸如加速度计、摄像机、光传感器或其它环境传感器之类的设备，或可以包括在计算设备1600中的其它硬件。输入可以是直接用户交互的部分，以及向系统提供环境输入以影响其操作(例如，过滤噪声、针对亮度检测调整显示、针对摄像机应用闪光灯、或其它特征)。
在一个实施例中，计算设备1600包括功率管理1650，其管理电池电力使用、电池的充电、以及与节电操作相关的特征。存储器子系统1660包括用于将信息储存在计算设备1600中的存储设备。存储器可以包括非易失性(如果至存储设备的电力中断，则状态不会改变)和/或易失性(如果至存储设备的电力中断，则状态不确定)存储设备。存储器子系统1660可以储存应用数据、用户数据、音乐、照片、文件、或其它数据、以及与应用程序的执行和计算设备1600的功能相关的系统数据(不管是长期的还是临时的)。
实施例中的元件也被提供为用于储存计算机可执行指令(例如，用于实现本文中所讨论的任何其它过程的指令)的机器可读介质(例如，存储器1600)。机器可读介质(例如，存储器1660)可以包括，但不限于，闪存存储器、光盘、CD-ROM、DVD ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、相变存储器(PCM)、或适用于储存电子指令或计算机可执行指令的其它类型的机器可读介质。例如，本公开内容的实施例可以被下载为计算机程序(例如，BIOS)，可以经由通信链路(例如，调制解调器或网络连接)以数字信号的方式将该计算机程序从远程计算机(例如，服务器)传送到请求计算机(例如，客户端)。
连接1670包括用于使得计算设备1600能够与外部设备进行通信的硬件设备(例如，无线和/或有线连接器和通信硬件)和软件部件(例如，驱动器、协议栈)。计算设备1600可以是单独的设备，例如其它计算设备、无线接入点或基站，以及诸如耳机、打印机之类的外围设备、或其它设备。
连接1670可以包括多种不同类型的连接。概括而言，计算设备1600被例示有蜂窝连接1672和无线连接1674。蜂窝连接1672通常指代由无线载波提供的蜂窝网络连接，例如经由GSM(全球移动通信系统)或其变型或派生物、CDMA(码分多址)或其变型或派生物、TDM(时分复用)或其变型或派生物、或其它蜂窝服务标准所提供的连接。无线连接(或无线接口)1674指代非蜂窝的无线连接，并可以包括个域网(例如，蓝牙、近场、等等)、局域网(例如，Wi-Fi)，和/或广域网(例如，WiMax)、或其它无线通信。
外围连接1680包括用于进行外围连接的硬件接口和连接器以及软件部件(例如，驱动器、协议栈)。将理解的是，计算设备1600可以是到其它计算设备的外围设备(“到”1682)，以及具有(“从”1684)连接到它的外围设备两者。计算设备1600通常具有用于为了诸如管理(例如，下载和/或上传、改变、同步)计算设备1600上的内容的目的而连接到其它计算设备的“对接的”连接器。此外，对接连接器可以允许计算设备1600连接到某些外围设备，这些外围设备允许计算设备1600控制例如到视听系统或其它系统的内容输出。
除了专有对接连接器或其它专有的连接硬件以外，计算设备1600可以经由通用连接器或基于标准的连接器进行外围连接1680。通用类型可以包括通用串行总线(USB)连接器(其可以包括多种不同硬件接口中的任何硬件接口)、包括迷你显示端口(MDP)的显示端口、高清晰度多媒体接口(HDMI)、火线或其它类型。
说明书中提及的“实施例”、“一个实施例”、“某些实施例”或“其它实施例”表示结合实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在至少某些实施例中，但并不必须是所有实施例。“实施例”、“一个实施例”、或“某些实施例”的各种出现不必全都指代相同实施例。如果说明书记载了“可”、“可能”、或“可以”包括部件、特征、结构、或特性，则该特定部件、特征、结构、或特性并不是必须被包括。如果说明书或权利要求书提及“一”或“一个”元件，这并非表示只存在这些元件中的一个元件。如果说明书或权利要求书提及“附加的”元件，则并不排除存在多于一个的附加元件。
此外，可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式组合特定的特征、结构、功能、或特性。例如，第一实施例可以与第二实施例进行组合，在任何地方，与这两个实施例相关联的特定特征、结构、功能、或特性都不互相排斥。
尽管已经结合本公开内容的具体实施例描述了本公开内容，但根据前述描述，这些实施例的许多替代、修改和变型对本领域技术人员而言是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。本公开内容的实施例旨在包含落入所附权利要求书的宽泛范围内的所有这些替换、修改、和变型。
此外，为了例示和讨论的简单起见，在所呈现的附图内可以示出或可以不示出至集成电路(IC)芯片和其它部件的公知电源/地连接，以免使本公开内容难以理解。此外，为了避免使本公开内容难以理解，并且还鉴于关于这种框图布置的实施方式的细节高度依赖于要实施本公开内容的平台的事实(即，这些细节应当完全在本领域技术人员的见识内)，可以以框图的形式示出布置。在阐明了具体细节(例如，电路)以描述本公开内容的示例性实施例的情况下，对于本领域技术人员而言显而易见的是，可以在没有这些具体细节或者在这些具体细节发生改变的情况下实践本公开内容。因此，说明书被认为是说明性而非限制性的。
以下示例属于其它实施例。示例中的细节可以用在一个或多个实施例中的任何地方。也可以关于方法或过程来实施本文中所述装置的所有可选特征。
例如，在一个实施例中，提供了一种装置，该装置包括：互连件，该互连件用于提供电流；电桥，该电桥具有高侧开关和低侧开关，其中，高侧开关和低侧开关都耦合到电感器，并且其中，电感器耦合到互连件；多个开关负载级，该多个开关负载级耦合到互连件，其中，多个开关负载级中的每个开关负载级用于向负载提供电压供给；第一控制器，该第一控制器用于控制至电桥的输入的占空比，以调节提供给互连件的电流；以及第二控制器，该第二控制器用于控制多个输入的占空比，由多个开关负载级中的对应的开关负载级来接收每个输入。
在一个实施例中，第二控制器包括多个类型-2补偿器。在一个实施例中，第二控制器包括逻辑单元，该逻辑单元用于使多个输入的占空比归一化，以使得所有该多个输入的占空比的总和为一。在一个实施例中，多个类型-2补偿器中的每个类型-2补偿器都耦合到逻辑单元。在一个实施例中，装置还包括模数转换器(ADC)，该模数转换器可操作用于从多个开关负载级中的每个开关负载级接收采样电压，该采样电压与提供给开关负载级的负载的电压相关联。
在一个实施例中，ADC提供多个误差信号，该多个误差信号中的每个误差信号都与对应的采样电压相关联，该采样电压与被提供给多个开关负载级中的开关负载级的负载的电压相关联。在一个实施例中，ADC耦合到多个类型-2补偿器，以使得由多个类型-2补偿器来接收多个误差信号。在一个实施例中，装置还包括：多个乘法器，该多个乘法器中的每个乘法器用于将多个误差信号中的误差信号与逻辑单元的输出相乘；以及加法器，该加法器用于将多个乘法器中的每个乘法器的输出相加，以生成用于输入到第一控制器的平均误差。在一个实施例中，第一控制器包括类型-3补偿器。
在另一个示例中，提供了一种装置，该装置包括：电桥，该电桥具有高侧开关和低侧开关，其中，高侧开关和低侧开关耦合到电感器，并且其中，电感器耦合到提供经调节的电流的互连件；以及多个开关负载级，该多个开关负载级耦合到互连件，其中，多个开关负载级中的每个开关负载级向负载提供电压供给，其中，电桥以不同于与多个开关负载级中的每个开关负载级相关联的开关频率的频率进行开关。
在一个实施例中，装置还包括：第一控制器，该第一控制器用于控制至电桥的输入的占空比，以调节提供给互连件的电流。在一个实施例中，第一控制器包括类型-3补偿器。在一个实施例中，装置还包括：第二控制器，该第二控制器用于控制多个输入的占空比，由多个开关负载级中的对应的开关负载级来接收每个输入。在一个实施例中，第二控制器包括多个类型-2补偿器。在一个实施例中，第二控制器包括逻辑单元，该逻辑单元用于使多个输入的占空比归一化，以使得所有该多个输入的占空比的总和为一。
在一个实施例中，开关负载级中的至少一个开关负载级包括p型晶体管，该p型晶体管耦合到互连件和负载，并且其中，p型晶体管可由第二控制器所提供的信号控制。在一个实施例中，开关负载级中的至少一个开关负载级包括电荷泵。
在另一个示例中，提供了一种系统，该系统包括：存储单元；处理器，通过硅通孔(TSV)耦合到存储单元，该处理器具有根据装置的各实施例的功率调节器；以及无线接口，该无线接口用于允许处理器与另一设备进行通信。在一个实施例中，与多个开关负载级相关联的负载中的一个负载是存储单元。在一个实施例中，系统还包括显示单元。在一个实施例中，显示单元是触摸屏。
提供了摘要，该摘要使读者能够明确本技术公开内容的本质和主旨。在理解该摘要并非用于限制权利要求的范围或含义的情况下提交了摘要。所附权利要求书由此被并入到具体实施方式中，其中，每个权利要求自身都作为单独的实施例。

Claims (20)

1.一种用于调节电压供给的装置，所述装置包括：
互连件，所述互连件用于提供电流；
电桥，所述电桥具有高侧开关和低侧开关，其中，所述高侧开关和所述低侧开关都耦合到电感器，并且其中，所述电感器耦合到所述互连件；
多个开关负载级，所述多个开关负载级耦合到所述互连件，其中，所述多个开关负载级中的每个开关负载级都向负载提供电压供给；
第一控制器，所述第一控制器用于控制至所述电桥的输入的占空比，以调节被提供给所述互连件的所述电流；以及
第二控制器，所述第二控制器用于控制多个输入的占空比，由所述多个开关负载级中的对应的开关负载级来接收所述多个输入中的每个输入。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二控制器包括多个类型-2补偿器。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第二控制器包括逻辑单元，所述逻辑单元用于使所述多个输入的占空比归一化，以使得所有的所述多个输入的占空比的总和为一。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述多个类型-2补偿器中的每个类型-2补偿器都耦合到所述逻辑单元。
5.根据权利要求4所述的装置，还包括模数转换器(ADC)，所述模数转换器可操作用于从所述多个开关负载级中的每个开关负载级接收采样电压，所述采样电压与被提供给开关负载级的负载的电压相关联。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述模数转换器用于提供多个误差信号，所述多个误差信号中的每个误差信号都与对应的采样电压相关联，所述对应的采样电压与被提供给所述多个开关负载级中的所述开关负载级的所述负载的所述电压相关联。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述模数转换器耦合到所述多个类型-2补偿器，以使得由所述多个类型-2补偿器来接收所述多个误差信号。
8.根据权利要求6所述的装置，还包括：
多个乘法器，所述多个乘法器中的每个乘法器用于将所述多个误差信号中的一个误差信号与所述逻辑单元输出的多个占空比中对应的占空比相乘；以及
加法器，所述加法器用于将所述多个乘法器中的每个乘法器的输出相加，以生成用于输入到所述第一控制器的平均误差。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一控制器包括类型-3补偿器。
10.一种电子系统，包括：
存储单元；
处理器，所述处理器通过硅通孔(TSV)耦合到所述存储单元，所述处理器具有根据权利要求1至9中任一项所述的用于调节电压供给的装置；以及
无线接口，所述无线接口用于使得所述处理器能够与另一设备进行通信。
11.根据权利要求10所述的电子系统，其中，所述负载中的与所述多个开关负载级相关联的一个负载是所述存储单元。
12.根据权利要求10所述的电子系统，还包括显示单元。
13.一种用于调节电压供给的装置，所述装置包括：
电桥，所述电桥具有高侧开关和低侧开关，其中，所述高侧开关和所述低侧开关耦合到电感器，并且其中，所述电感器耦合到提供经调节的电流的互连件；以及
多个开关负载级，所述多个开关负载级耦合到所述互连件，其中，所述多个开关负载级中的每个开关负载级都向负载提供电压供给，
其中，所述电桥以不同于与所述多个开关负载级中的每个开关负载级都相关联的开关频率的频率来进行开关，并且
其中所述装置还包括第一控制器，所述第一控制器用于控制至所述电桥的输入的占空比，以调节被提供给所述互连件的电流。
14.根据权利要求13所述的装置，还包括：
第二控制器，所述第二控制器用于控制多个输入的占空比，由所述多个开关负载级中的对应的开关负载级来接收所述多个输入中的每个输入。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第一控制器包括类型-3补偿器，并且其中，所述第二控制器包括多个类型-2补偿器。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述第二控制器包括逻辑单元，所述逻辑单元用于使所述多个输入的占空比归一化，以使得所有的所述多个输入的占空比的总和为一。
17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述开关负载级中的至少一个开关负载级包括p型晶体管，所述p型晶体管耦合到所述互连件和负载，并且其中，所述p型晶体管可由所述第二控制器所提供的信号来控制。
18.根据权利要求13所述的装置，其中，所述开关负载级中的至少一个开关负载级包括电荷泵。
19.一种电子系统，包括：
存储单元；
处理器，所述处理器通过硅通孔(TSV)耦合到所述存储单元，所述处理器具有根据权利要求13至18中任一项所述的用于调节电压供给的装置；以及
无线接口，所述无线接口用于使得所述处理器能够与另一设备进行通信。
20.根据权利要求19所述的电子系统，还包括显示单元。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9906128B2 (en) * 2014-10-29 2018-02-27 Infineon Technologies Austria Ag Intermediate voltage bus converter with power saving modes
US10520970B2 (en) 2015-09-30 2019-12-31 Apple Inc. Multi-phase current mode control loop incorporating a distributed transconductance stage
CN107222203A (zh) * 2017-04-18 2017-09-29 宁波大学 一种基于FinFET晶体管的电流模一位全加器
US10754414B2 (en) * 2017-09-12 2020-08-25 Ambiq Micro, Inc. Very low power microcontroller system
US10955905B2 (en) * 2018-04-11 2021-03-23 North Sea Investment Company Ltd. Apparatus for true power shedding via switchable electrical connections
US10903738B2 (en) * 2018-05-14 2021-01-26 Analog Devices International Unlimited Company High conversion-ratio hybrid switched power converter
TWI680366B (zh) * 2018-08-24 2019-12-21 新唐科技股份有限公司 單一電晶體控制的穩壓器及應用此穩壓器的積體電路
CN114740934B (zh) * 2022-04-29 2024-04-05 北京时代民芯科技有限公司 一种大驱动均衡式ldo电路

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6757812B1 (en) * 1999-08-19 2004-06-29 National Semiconductor Corporation Leading bit prediction with in-parallel correction
CN101197535A (zh) * 2006-09-29 2008-06-11 英特尔公司 多输出调压器
CN101490754A (zh) * 2006-07-20 2009-07-22 索尼株式会社 光盘设备、循道错误信号生成电路、循道错误信号校正方法和程序

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6487093B1 (en) * 2000-06-26 2002-11-26 Intel Corporation Voltage regulator
US6906433B2 (en) * 2002-06-11 2005-06-14 Intel Corporation Method and apparatus for regulating the efficiency of a power supply in a computer system
US7242172B2 (en) * 2004-03-08 2007-07-10 Intel Corporation Microprocessor die with integrated voltage regulation control circuit
US20090079404A1 (en) * 2007-09-21 2009-03-26 Freescale Semiconductor, Inc. Single-inductor multiple-output dc/dc converter method
US9065334B2 (en) * 2011-06-27 2015-06-23 Mediatek Inc. Voltage converter having auxiliary switch implemented therein and related voltage converting method thereof
US9479051B2 (en) * 2011-09-30 2016-10-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Single-inductor multiple-output DC to DC converter

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6757812B1 (en) * 1999-08-19 2004-06-29 National Semiconductor Corporation Leading bit prediction with in-parallel correction
CN101490754A (zh) * 2006-07-20 2009-07-22 索尼株式会社 光盘设备、循道错误信号生成电路、循道错误信号校正方法和程序
CN101197535A (zh) * 2006-09-29 2008-06-11 英特尔公司 多输出调压器

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