CN106200742B - 调压器的非线性控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及调压器的非线性控制。描述了一种装置，该装置具有用于管理在调压器的输出处的电源下降的非线性控制设备。所述装置包括：用于耦合到负载的第一电感器；耦合到所述第一电感器、并用于耦合到所述负载的电容器；耦合到所述第一电感器的第一高侧开关；耦合到所述第一电感器的第一低侧开关；用于控制何时接通和断开所述第一高侧开关和所述第一低侧开关的桥控制器；以及非线性控制(NLC)单元，其用于监控所述负载上的输出电压，并且当在所述负载上检测到电压下降时，使得所述桥控制器接通所述第一高侧开关并且断开所述第一低侧开关。

Description

调压器的非线性控制
本申请是申请日为2014年3月14日、发明名称为“调压器的非线性控制”的中国专利申请201410267108.7的分案申请。
优先权主张
本申请要求享有2013年5月13日提交的题为“Non-Linear Control For AVoltage Regulator(调压器的非线性控制)”的美国专利申请No.13/907802的优先权权益，该专利申请要求2013年3月15日提交的题为“Integrated Voltage Regulators(集成调压器)”的美国临时申请61799833和2013年3月31日提交的题为“On-Chip Compensator foran Integrated Voltage Regulator(用于集成调压器的片上补偿器)”的美国临时申请61829992的优先权，这些申请的全部内容通过引用在此并入。
背景技术
当电流突然增大时，即，当负载突然需要更多电流时，在DC-DC功率变换器(例如，降压变换器)中的有限电感和有限输出解耦电容可能使得所述变换器的输出电压下降(droop)(例如，200mV)。例如，当处理器核心供应突然需要引起di/dt的更大功率时，电源电平可能下降。对于向低功率产品(例如，智能手机、平板电脑等)提供功率的DC-DC功率变换器而言，目标是较高的轻载效率，其需要较高的电感，而电压下降控制需要较低的电感。
附图说明
通过下面给出的具体实施方式和本发明的各种实施例的附图，可以更充分地理解本发明的实施例，然而这不应当被理解为将本发明限制为特定的实施例，而是仅用于解释和理解。
图1是根据本发明的一个实施例的具有用于电压下降管理的非线性控制(NLC)单元的开关调压器(VR)。
图2A是根据本发明的一个实施例的用于输出电压的交电(AC)耦合的NLC单元。
图2B是示出根据本发明的一个实施例的用于输出电压的AC耦合的NLC单元的操作的波形图。
图3是根据本发明的一个实施例的具有输出电压的差分AC耦合的NLC单元。
图4是根据本发明的一个实施例的具有用于电压下降管理的直流(DC)和AC耦合NLC单元以及钳位装置的开关VR。
图5是根据本发明的一个实施例的具有输出电压的AC和DC耦合的NLC单元。
图6是根据本发明的一个实施例的具有输出电压的差分AC和DC耦合的NLC单元。
图7是根据本发明的一个实施例的用于电压下降管理的升压单元。
图8示出了根据本发明的一个实施例的升压单元的操作。
图9是根据本发明的一个实施例的具有开关VR的智能设备或计算机系统或SoC(片上系统)，所述开关VR具有用于电压下降管理的DC耦合NLC单元和/或AC耦合NLC单元。
具体实施方式
实施例围绕背景技术部分中所讨论的基本取舍，并且实现低得多的电压下降和/或功率损耗。在一个实施例中，使用具有快速下降检测器的单独信号路径来实施非线性控制(NLC)，这可以显著地减少电压下降，其中所述单独信号路径用于绕开并且重写主调压器(VR)回路路径(包括读出线、补偿器、脉宽调制器(PWM)，向传动系发送信号等)。此处电压下降是指由VR提供给负载的输出电压的下降。
在一个实施例中，提供单独的传动系(例如，桥控制器和桥)，其用作具有耦合到VR输出的直接低电感的钳位装置，以绕开主电感器从而克服di/dt<(Vin-Vout)/L的限制，其中Vin是VR的输入电压，Vout是VR提供给负载的输出电压，并且L是VR的主电感器的电感。
在一个实施例中，当在VR(其耦合到负载)的输出节点上检测到电压下降时，则绕开主控制回路，并且强制接通高侧开关。在一个实施例中，当绕开主控制回路时，则强制断开所述VR桥的低侧开关。在该实施例中，控制回路被加速。在一个实施例中，由与VR主桥和电感器相比具有较低电感的较小尺寸的桥形成钳位装置。在所述实施例中，当检测到电压下降时则接通所述钳位装置。在所述实施例中，当所述钳位装置断开时，调节VR比较器(其对PWM波和参考电压进行比较以产生用于VR主桥的控制信号)的参考电压以稳定输出电压。在一个实施例中，通过调节指示电压下降的信号的脉冲宽度来调节钳位的持续时间。在一个实施例中，处理器架构能够预测负载电压/电流需求。在所述实施例中，在下降实际发生之前，NLC主动工作以减小下降的影响。
在下面的描述中，讨论了许多细节以提供对本发明的实施例的更加深入的解释。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其它示例中，以框图的形式、而不是以细节的方式示出公知的结构和设备，以避免使本发明的实施例难以理解。
可以注意到，在实施例的相应附图中，采用线来表示信号。一些线可以较粗以表示更多构成的信号路径，和/或在一个或多个端部带有箭头以表示主要信息的流向。这些标记并不是要进行限制。相反，结合一个或多个示例性实施例使用这些线有助于更容易地理解电路或逻辑单元。由设计需要或偏好所决定的任何所表示的信号，可以实际上包括可在任一方向上传送、并且可以用任何适当类型的信号方案来实现的一个或多个信号。
在整个说明书和权利要求书中，术语“连接”表示在没有任何中间设备的情况下在连接的事物之间的直接电连接。术语“耦合”表示在连接的事物之间的直接电连接或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”表示一个或多个无源和/或有源部件，其被设置为彼此配合以提供所需的功能。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。“一”、“一个”和“该”的含义包括复数的引用。“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”。
术语“缩放”通常是指将设计(原理图和布局)从一种工艺技术转换为另一种工艺技术。术语“缩放”通常还指在相同的技术节点内缩小布局和设备的尺寸。术语“缩放”还可以指相对于另一参数(例如电源电平)来调节(例如，减慢)信号频率。术语“基本上”、“接近”、“近似”、“附近”和“大约”，通常是指在目标值的+/-20％的范围内。
除非另外规定，否则使用序数形容词“第一”、“第二”和“第三”等来描述共同的对象仅仅表示涉及相同对象的不同实例，而不是要暗示所描述的对象必须是在时间上或空间上采用给定的顺序、排序或任何其它的形式。
出于实施例的目的，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。所述晶体管还包括三栅极晶体管和鳍式场效应晶体管，全包围栅圆柱形晶体管或其它实现晶体管功能的器件，例如碳纳米管或自旋电子器件。源极端子和漏极端子可以是相同的端子，并且在本文中可互换使用。本领域技术人员将意识到，可以在不脱离本发明范围的情况下使用其它晶体管，例如双极结型晶体管—BJT PNP/NPN、BiCMOS、CMOS、eFET等。术语“MN”表示N型晶体管(例如，NMOS、NPN BJT等)，并且术语“MP”表示P型晶体管(例如，PMOS、PNP BJT等)。
图1是根据本发明的一个实施例的包括具有用于电压下降管理的非线性控制(NLC)单元的开关调压器(VR)的一部分的装置100。在一个实施例中，装置100包括桥控制器101、(多个)高侧开关MPs、(多个)低侧开关MNs、主电感器L1、负载电容器C、NLC单元102、重写逻辑103、比较器104、补偿器105、负载106、用于整理调制波的电路107、以及波发生器108。
在一个实施例中，桥控制器101分别通过栅极控制信号np和nn来控制何时接通和/或断开高侧和低侧开关(MPs和MNs)。在一个实施例中，用二极管替换低侧开关。在电压调节的正常操作中，桥控制器101接收比较104的输出以确定何时接通和/或断开高侧和低侧开关(MPs和MNs)。
例如，比较器104对由波发生器108产生的调制波与参考电压(例如，Vref_s)进行比较，以产生开关信号，所述开关信号指示调制波何时高于和低于所述参考电压Vref_s。在正常操作中，重写逻辑103起到缓冲器的作用，并且将比较器104的输出传送到桥控制器101。术语“正常操作”通常是指由负载106汲取的稳定电压和电流，即当输出电压不下降时。正常操作不同于负载106突然汲取更多电流从而使电压Vout下降时的电压下降情况。
在一个实施例中，高侧开关MPs和低侧开关MNs形成调压器的桥。在一个实施例中，用二极管替换低侧开关MNs。在所述实施例中，桥控制器101通过接通/断开高侧开关MPs而有效地控制输出电压。在一个实施例中，桥接收输入供电电压Vin并且为负载106产生经调节的输出电压Vout。在一个实施例中，通过主电感器L1对电流进行开关、并且通过桥对电容器进行充电/放电使Vout保持稳定。
在一个实施例中，当在Vout上发生电压下降时，NLC单元102检测相对于参考电压的电压下降并且产生触发信号(也称为NLCFired信号)。在一个实施例中，触发信号的确定(assertion)使重写逻辑103绕开比较器104的输出并直接控制桥控制器101。在一个实施例中，重写逻辑103耦合到比较器104和桥控制器101。在一个实施例中，重写逻辑103在比较器104的输出和触发信号上执行或(OR)逻辑功能。在一个实施例中，重写逻辑103是或门。在其它实施例中，重写逻辑103是任何逻辑门，可以对其进行操作以响应于触发信号的确定而重写比较器104的输出。
在一个实施例中，当确定触发信号时(即，当通过NLC单元102检测到Vout上的电压下降时)，接通高侧开关MPs并断开低侧开关MNs。在一个实施例中，触发信号是脉冲信号，其具有指示电压下降的持续时间的脉冲宽度。在一个实施例中，可以通过脉冲调节器(未示出)来调节触发信号的脉冲宽度。在所述实施例中，在触发信号的脉冲宽度持续期间，接通高侧开关MPs并断开低侧开关MNs。在一个实施例中，当未确定触发信号时，重写逻辑103允许比较器104的输出继续对桥控制器101进行控制。在一个实施例中，NLC单元102被交流(AC)耦合到Vout以产生触发信号。
在一个实施例中，由补偿器105接收输出电压Vout。在一个实施例中，补偿器105将参考电压Vref缩放为用于补偿器104的Vref_s。在一个实施例中，如图所示，补偿器105包括耦合到无源设备110的比较器109。在一个实施例中，无源设备110接收输出电压Vout。在一个实施例中，补偿器105响应于Vout上的电压下降来调节Vref_s，从而当下降结束并且重写逻辑103允许比较器104的输出控制桥控制器101时，Vout尽可能稳定地达到其正常的电压电平。
在一个实施例中，补偿器105提供反馈以及稳定VR系统所需的传递函数，从而使得Vout在名义上基本等于Vref，同时实现稳态负载和低频瞬时负载条件。在一个实施例中，补偿器105的传递函数用于以最优方式调整VR回路的传递函数。
在一个实施例中，波发生器108产生用于比较器104的三角波。比较器104的输出是脉冲宽度调制(PWM)信号。在一个实施例中，电路107用于调整(trim)所述三角波。在一个实施例中，电路107用于修正比较器104的偏移。在一个实施例中，电路107用于实现多相降压VR的相电流平衡。在一个实施例中，向/从电位计(即，可调电阻器)上的不同抽头点注入或吸出电流；这改变了在比较器104处观察的波发生器108的平均输出电压。
为免于使图1的实施例难以理解，示出了一个桥控制器101、一组高侧和低侧开关(MPs和MNs)以及一个主电感器L1。然而，可以采用多个桥控制器来操作所述实施例，每个桥控制器控制其自己的一组桥(即，高侧和低侧开关)，这组桥耦合到其自己的电感器或耦合到主电感器L1，即，多相降压VR。在所述实施例中，使用多个比较器从而每个比较器驱动示例桥或“相”。在一个实施例中，重写逻辑103接收多个比较器104中的每个比较器的输出，所述重写逻辑103用于在NLC102检测到电压下降时，重写所述比较器的输出。在所述实施例中，在Vout上存在电压下降期间，所有桥控制器接通它们各自的高侧开关并断开它们的低侧开关。在该实施例中，波发生器108产生多个波，所述波除了相位偏移之外基本上是相同的。在一个实施例中，通过电路107单独调整每个相。
在一个实施例中，在具有多相桥驱动器的装置100的低功率模式操作期间，其中一些相是断开的以节约功率(即不驱动那些桥)，而一些相是接通的以利用低电流需求产生Vout，当NLC102检测到Vout上的电压下降时，由重写逻辑103强制(forcefully)接通那些(为了节约功率)断开的桥，以减小电压下降的影响。在一个实施例中，不是所有之前断开的桥都被强制接通，而是已经启用的相(即，用于产生相的桥)被强制接通。
图2A是根据本发明的一个实施例的具有AC耦合的输出电压的NLC单元200(例如，102)。需要指出的是，图2A中的具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件，可以采用与所描述方式的类似的任何方式来操作或运行，但并不限于此。
在一个实施例中，如图所示，NLC单元200包括由电容器C和电阻器R形成的高通滤波器(HPF)、比较器201和旁路单元202。在一个实施例中，将电容器C耦合到VR装置100的输出节点，所述VR装置向负载106提供Vout。在所述实施例中，电容器C将VR装置100的输出节点与比较器201的输入Vout_AC进行AC耦合。在一个实施例中，将电阻器R的一端耦合到电容器C，并且在另一端由参考电压或参考电压加阈值对电阻器R进行偏置。在一个实施例中，参考电压是比较器201确定在提供Vout的输出节点上是否发生电压下降的电平。
通过AC耦合设计，可以将所述参考电压设置为DC共模电压，比较器201在所述共模电压处运行最佳，即，比较器201表现出从Vn处的信号与Vp处的信号交叉到输出转换的最短延迟(其中Vn和Vp是比较器201的负输入端子和正输入端子)。在另一个实施例中，可以通过其它参数，例如偏置电流来测量比较器201的最佳性能。术语“阈值”通常是指设置产生NLC触发的最小下降量的DC电压。对于幅度小于阈值的Vout下降、波纹或噪声，不应当触发下降检测器(例如，NLC192)。在一个实施例中，可以通过软件或熔丝来配置所述阈值。
在一个实施例中，由旁路单元202接收比较器201的输出。在一个实施例中，旁路单元202是可选的。在一个实施例中，旁路单元202用于经由Ignore信号绕开比较器201的输出，从而使得触发信号不会引起重写逻辑103进行重写。例如，当Ignore信号是逻辑低时，触发是逻辑低，其使得重写逻辑103将比较器104的输出缓冲到桥控制器101。在一个实施例中，旁路单元202是与(AND)门。在其它实施例中，可以使用其它逻辑单元来实现旁路单元202。
在一个实施例中，NLC单元200还包括多路复用器或逻辑(未示出)以重写比较器201和/或旁路单元(或逻辑)202的输出。在所述实施例中，使用来自另一个逻辑(或外部管脚)、表示Vout上的电压下降即将发生的输出，来产生用于电压下降管理的触发信号。例如，预测逻辑(未示出)可以预测或预期负载106的电流需求增大，并且向多路复用器或逻辑提供信号来重写比较器201和/或旁路单元202的输出。在所述实施例中，在Vout上的电压下降之前或在Vout上的电压下降即将发生时，强制桥控制器101接通高侧开关MPs。该主动的电压下降管理可能引起输出电压Vout上的过冲(因为高侧开关MPs被强制接通)，其与输出电压Vout上的电压下降相比对负载106的电路的操作的破坏性更小。
在一个实施例中，时间常数(即，T＝RC)确定HPF的带宽。在频率低于1/2πT处，由HPF对Vout的AC特性进行滤波。在那些频率处，NLC单元200的传递函数“H”(或增益)的量级基本上接近零。例如，当滤波特性在十位(decade)左右转降时，“H”的大小大致趋于零。在大于1/(2πT)的频率下，将Vout的AC特性耦合到比较器201的输入(Vout_AC)。随着频率减小(即，小于1/(2πT))，将更多Vout的AC特性耦合到比较器201的输入(Vout_AC)。在一个实施例中，可以对电容器C的电容进行编程(经由HPF T sel信号)以调节HPF的时间常数。在一个实施例中，由熔丝产生HPF T sel信号。在其它实施例中，可以由软件对HPF T sel信号进行编程。
图2B是示出根据本发明的一个实施例的具有输出电压的AC耦合的NLC单元200的操作的波形图220。需要指出的是，图2B中的具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件，可以采用与所描述的方式类似的任何方式来操作或运行，但并不限于此。
对于波形图220，x轴是时间，y轴是电压。从顶部起的第一个波形是Vout的AC分量Vout_AC。可以互换地使用术语节点和该节点上的电压。例如，根据说明书的上下文，可以互换地使用Vout信号和节点Vout，并且通常指代实际节点或该节点上的信号。Vout_AC耦合到比较器201的负端子。从顶部起的第二个波形是由比较器201的正端子接收的参考信号。从顶部起的最后一个信号是NLCFired，NLCFired是当Vout_AC上的电压下降与参考电压电平交叉时，由比较器201产生的脉冲。Vout_AC和参考之间的DC电压偏移是阈值。
图3是根据本发明的一个实施例的具有差分AC耦合的NLC单元300(例如，200和102)。需要指出的是，图3中的具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件，可以采用与所描述的方式类似的任何方式来操作或运行，但并不限于此。
在一个实施例中，NLC 300包括比较器301、加法器302、数模变换器(DAC)303、DAC304、以及调整逻辑305。在该实施例中，Vout和地(Gnd)均AC耦合到比较器301的输入(否则其类似于比较器201)。在一个实施例中，接地节点是负载106处的接地节点，因为在高负载di/dt处，负载106处的接地节点可能不等于桥控制器101处的接地节点。在一个实施例中，使用两个HPF(第一HPF和第二HPF)来产生用于比较器301的AC耦合输入。NLC单元300的一个技术效果是NLC单元300相较于NLC单元200表现出双倍的信噪比(SNR)，因为在产生触发信号的决定过程中还模拟接地噪声(例如，在负载106处)。
在一个实施例中，第一HPF包括电容器C1和电阻器R1，所述电容器C1和电阻器R1用于将Vout AC耦合到Vout_AC。在该实施例中，时间常数T1＝C1x R1确定第一HPF的截止频率。在一个实施例中，电容器C1提供相位超前以提升控制回路的稳定性。在一个实施例中，T1是1.5ns-6.5ns。在其它实施例中，第一HPF可以使用其它时间常数。在一个实施例中，可以通过HPF T sel1信号对C1的电容进行编程。在一个实施例中，由熔丝来产生HPF T sel1信号。在其它实施例中，可以通过软件对HPF T sel1信号进行编程。在一个实施例中，电阻器R1的一个端子耦合到Vout_AC，并且电阻器R1的另一端子耦合到DAC 303。
在一个实施例中，DAC 303将阈值位转换为模拟表示。在一个实施例中，加法器302将比较器301的偏移调整值与阈值位和固定的参考代码位加在一起，从而为DAC 303提供数字输入。术语“调整”通常是指调节电阻器和/或电容器的电阻值和/或电容值，以实现目标电阻值和/或电容值，否则由于工艺和/或温度变化则不能实现所述目标电阻值和/或电容值。术语“调整”还可以指基本上消除比较器的偏移。
在一个实施例中，桥控制器101和NLC单元使用两个调整。在一个实施例中，电路/调整系统是补偿器RC无源调整。在一个实施例中，其它系统是比较器偏移调整。在一个实施例中，用于DAC 303的数字输入加上阈值和偏移调整，为比较器301设置共模(CM)。在一个实施例中，也由DAC 304接收的固定的参考代码位为比较器301设置CM。在一个实施例中，加法器302是数字加法器。
在一个实施例中，由调整逻辑305根据比较器301的输出对第一和第二HPF的电阻器和电容器(即，R1、R2、C1和C2)进行调整。在一个实施例中，由不同于调整逻辑305的另一个调整逻辑来确定调整代码，该调整代码用于调整无源设备(例如电阻器和电容器)以补偿工艺变化。在一个实施例中，调整逻辑305用于将比较器301的偏移减少到基本为零。在一个实施例中，FSM(有限状态机)在扫过调整代码(调整逻辑305的输出)的时候，监控比较器301的输出处的转换。在一个实施例中，使用线性搜索算法，其中当比较器301的输出转换并且保存最后的调整代码时FSM停止。在一个实施例中，使用逐次逼近以找到最佳调整代码，该最佳调整代码产生比较器301最小的偏移。在一个实施例中，使用具有8mV增量的四个调整位。在一个实施例中，阈值位是8mV增量的5位。在其它实施例中，可以使用其它数量的位数和间隔尺寸(granularity)。
在一个实施例中，第二HPF包括电容器C2和电阻器R2，该电容器C2和电阻器R2用于将Gnd AC耦合到Gnd_AC。在该实施例中，时间常数T2＝C2x R2确定第二HPF的截止频率。在一个实施例中，T2是1.5ns-6.5ns。在其它实施例中，第二HPF可以使用其它时间常数。在一个实施例中，可以通过HPF T sel2信号对C2的电容进行编程。在一个实施例中，将第二PHF作为第一PHF的等同复制来实现，以实现时间常数的最佳匹配。在一个实施例中，由熔丝来产生HPF T sel2信号。在其它实施例中，可以通过软件对HPF T sel2信号进行编程。在一个实施例中，电阻器R2的一个端子耦合到Gnd_AC，并且电阻器R2的另一端子耦合到DAC 304。在一个实施例中，DAC 304将固定的参考代码位转换为模拟表示。在一个实施例中，DAC 304的数字输入为比较器301设置CM。
在一个实施例中，NLC单元300还包括多路复用器或逻辑(未示出)以重写比较器201和/或旁路单元202的输出。在所述实施例中，使用来自另一个逻辑(或外部管脚)的、表示Vout上的电压下降即将发生的输出，来产生用于电压下降管理的触发信号。例如，预测逻辑(未示出)可以预测或预期负载106的电流需求增大，并且向多路复用器或逻辑提供信号以重写比较器201和/或旁路单元202的输出。在所述实施例中，将桥控制器101形成为：在Vout上的电压下降之前或当Vout上的电压下降即将发生时，接通高侧开关MPs。该主动的电压下降管理可能引起输出电压Vout上的过冲(因为高侧开关MPs被强制接通)，其与输出电压Vout上的电压下降相比对负载106的电路的操作的破坏性更小。
图4是根据本发明的一个实施例的输出电压直流(DC)耦合到NLC单元的开关VR的装置400的一部分。需要指出的是，图4中的具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件，可以采用与所描述的方式类似的任何方式来操作或运行，但并不限于此。
为免于使图4的实施例难以理解，不再讨论参考图1所讨论过并且在图4中重复出现的电路和/或单元。例如，桥控制器101、高侧开关MPs、低侧开关MNs、主电感器L1、负载电容器C、负载106、重写逻辑103、比较器104、补偿器105、用于调整调制波的电路107以及波发生器108的功能和描述就不再详细讨论了。这些电路和/或逻辑单元的操作方式与结合图1所讨论的方式相同。
再次参考图4，在一个实施例中，装置400包括钳位控制器401、钳位高侧开关MPc、钳位低侧开关MNc、钳位电感器L2、具有DC耦合的NLC单元402、相位调节器403(可选择的)、以及升压单元404。在一个实施例中，用二极管替换钳位低侧开关MNc。在所述实施例中，还用二极管替换低侧开关MNs。在一个实施例中，钳位控制器401、钳位高侧开关MPc、钳位低侧开关MNc、钳位电感器L2在设计和布局上类似于桥控制器101、高侧开关MPs、低侧开关MNs、主电感器L1，但具有更小的尺寸。例如，钳位控制器401具有与桥控制器101相同的逻辑，但是在尺寸上比桥控制器101小“x”倍(例如，小4倍)，钳位高侧开关MPc与高侧开关MPs相同，但是在尺寸上小“x”倍(例如小4倍)。
在一个实施例中，由NLC 402的输出驱动钳位控制器401。例如，当Vout上检测到电压下降时，触发信号(其是脉冲信号)使得钳位控制器401接通钳位高侧开关MPc。在所述实施例中，高钳位高侧开关MPc与单独的MPs相比能够更快速地将输出电压Vout从其下降电平提升，其中所述MPs也响应于表示电压下降的触发信号而被接通。在一个实施例中，在电压下降期间(即，在触发信号的脉冲持续期间)，钳位低侧开关MNc是断开的。在一个实施例中，对于正常负载条件，钳位低侧开关MNc也是断开的。在一个实施例中，可以在钳位高侧开关断开之后短暂地接通钳位低侧开关MNc。
在一个实施例中，通过脉冲调节器403(也称为脉冲调整器)调节NLC 402的输出脉冲的脉冲宽度，以通过钳位高侧开关MPc和高侧开关MPs来调节Vout的钳位的持续时间。在一个实施例中，也通过脉冲调节器402(图1中未示出)调节图1中的NLC 102的输出脉冲的脉冲宽度。在一个实施例中，由升压单元404接收脉冲调节器403的输出(即，触发信号)。在一个实施例中，响应于表示电压下降的触发信号，升压单元404相对于Vref暂时提高VrefB。在一个实施例中，当下降结束时，升压单元404使得VrefB基本上等于Vref。虽然图1中的实施例没有示出升压单元404，但是可以如图4中所示的一样在图1的装置100中使用升压单元404。升压单元404的一个技术效果是在几乎没有噪声的情况下将Vout从其下降电平提升到稳定的正常电平，从而不会频繁地发动NLC 402。当不频繁地发动NLC 402时，钳位控制器通过控制信号npc和nnc使钳位高侧开关MPc和钳位低侧开关MNc保持三态。
图5是根据本发明的一个实施例的具有输出电压的DC和AC耦合的NLC单元500(例如，402)。需要指出的是，图5中的具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件，可以采用任何与所描述的方式类似的方式来操作或运行，但并不限于此。
在一个实施例中，NLC单元500包括比较器501、旁路单元502(其操作类似于图2的旁路单元202)、由电容器C和电阻器R2形成的HPF、以及电阻器R1。在一个实施例中，电容器C将Vout AC耦合到比较器501的输入(Vout_AC)。在一个实施例中，电阻器R1将Vout DC耦合到比较器501的输入(Vout_AC)。所述DC耦合使得Vout_AC能够与比较器104的参考电压Vref_s进行比较(例如，通过有限DC电平)。
在一个实施例中，NLC单元500还包括多路复用器或逻辑(未示出)以重写比较器501和/或旁路单元502的输出。在所述实施例中，使用来自另一逻辑(或外部管脚)的、指示Vout上的电压下降即将发生的输出，来产生用于电压下降管理的触发信号。例如，预测逻辑(未示出)可以预测或预期负载106的电流需求增大，并且向多路复用器或逻辑提供信号以重写比较器501和/或旁路单元502的输出。在所述实施例中，在Vout上的电压下降之前或当Vout上的电压下降即将发生时，强制桥控制器101接通高侧开关MPs。在一个实施例中，还可以将同样的行为(即，在Vout上的电压下降之前强制断开设备)应用于MPc或同时应用于MPs和MPc。所述主动的电压下降管理可能引起输出电压Vout上的过冲(因为高侧开关MPs被强制接通)，其与输出电压Vout上的电压下降相比对负载106的电路的操作的破坏性更小。
图6是根据本发明的一个实施例的具有输出电压的差分AC和DC耦合的NLC单元600。需要指出的是，图6中的具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件，可以采用与所描述方式的类似的任何方式来操作或运行，但并不限于此。
在一个实施例中，NLC 600包括比较器601、加法器602、DAC 603、DAC 304、以及调整逻辑305。在该实施例中，Vout和地(Gnd)均AC和DC耦合到比较器601的输入(否则其类似于比较器501)。在一个实施例中，使用两个HPF(第一HPF和第二HPF)来产生用于比较器601的AC和DC耦合输入。NLC单元600的一个技术效果是NLC单元600相较于NLC单元500表现出双倍的信噪比(SNR)，因为在产生触发信号的决定过程中还模拟接地噪声。图5和图6的实施例向具有AC升压的Vout_AC提供Vout的DC耦合。
在一个实施例中，第一HPF包括电容器C1、电阻器R1和电阻器R2。在该实施例中，电阻器R1用于将Vout或Vcc DC耦合到节点Vout_AC，而电容器C1用于将Vout AC耦合到Vout_AC。在一个实施例中，开关S1(例如，导通门)用于将Vcc或Vout耦合到Vout_AC。在一个实施例中，电容器C1提供相位超前以提升控制回路的稳定性。在一个实施例中，可以通过HPF Tsel1信号对电容器C1的电容进行编程。在一个实施例中，由熔丝来产生HPF T sel1信号。在其它实施例中，可以通过软件对HPF T sel1信号进行编程。在一个实施例中，电阻器R2的一个端子耦合到Vout_AC，并且电阻器R2的另一端子耦合到DAC 603。
在一个实施例中，DAC 603将阈值位转换为模拟表示。在一个实施例中，加法器602将比较器601的偏移调整值与阈值位相加，从而为DAC 603提供数字输入。在一个实施例中，加法器602是数字加法器。在一个实施例中，调整逻辑305根据比较器601的输出调整第一和第二HPF的电阻器和电容器(即，R1、R2、R3、R4、C1和C2)。在一个实施例中，RC调整行为与控制器300的调整行为相同。与图3中相同，图6的调整逻辑305用于调整比较器的偏移。将与参考图3所讨论的相同的偏移调整方法应用于600。
“调整中点”是305的最大调整代码除以2。这允许我们调整比较器中的正偏移和负偏移两者。该行为还通过以调整中点来改变DAC 304的参考而用于图3中的装置300。在一个实施例中，阈值位是8mV增量的5位。在其它实施例中，可以使用其它数量的位数和间隔尺寸。
在一个实施例中，第二HPF包括电容器C2、电阻器R3和电阻器R4。在该实施例中，电容器C2用于将Gnd AC耦合到Gnd_AC。在一个实施例中，电阻器R4用于将参考电压(Ref)或电源(Vcc)DC耦合到Gnd_AC。在一个实施例中，开关S2(例如导通门)用于将Vcc或Ref耦合到Gnd_AC。在一个实施例中，当开关S1将电阻器R1耦合到Vcc，并且开关S2将电阻器R2耦合到Vcc时，那么NLC单元600以AC耦合模式操作，其中输出电压通过电容器C1而AC耦合到比较器601。在一个实施例中，当开关S1将电阻器R1耦合到Vout，并且开关S2将电阻器R2耦合到Ref，那么NLC单元600以AC和DC耦合模式操作，其中输出电压通过电容器C1而AC和DC耦合到比较器601。
在一个实施例中，第二HPF允许在做出决定时调制高频噪声。第二HPF的一个技术效果是其使比较器601免除了感测线路(即，节点Vout_AC和Gnd_AC)上的共模噪声。在一个实施例中，第一和第二HPF的时间常数是1ns-8ns。在其它实施例中，可以使用其它时间常数。
在一个实施例中，可以通过HPF T sel2信号对C2的电容进行编程。在一个实施例中，C1和C2都是可编程的以提供可变的HPF时间常数。在一个实施例中，使用相同的信号对C1和C2两者进行编程以便为这两个滤波器提供相同的时间常数。在其它实施例中，使用不同的信号对C1和C2两者进行编程以便为这两个滤波器提供相同的时间常数。在一个实施例中，由熔丝来产生HPF T sel2信号。在其它实施例中，可以通过软件对HPF T sel2信号进行编程。在一个实施例中，电阻器R3的一个端子耦合到Gnd_AC，并且电阻器R3的另一端子耦合到DAC 604。在一个实施例中，DAC 604将RC调整位转换为模拟表示。
在一个实施例中，NLC单元600还包括多路复用器或逻辑(未示出)以重写比较器501和/或旁路单元502的输出。在所述实施例中，使用来自另一逻辑的、表示Vout上的电压下降即将发生的输出，以产生用于电压下降管理的触发信号。例如，预测逻辑(未示出)可以预测或预期负载106的电流需求增大，并且向多路复用器或逻辑提供信号以重写比较器501和/或旁路单元502的输出。在所述实施例中，在Vout上的电压下降之前或当Vout上的电压下降即将发生时，强制桥控制器101接通高侧开关MPs。在一个实施例中，还可以将同样的行为(即，强制断开设备)应用于钳制高侧开关MPc或同时应用于高侧开关MPs和钳制高侧开关MPc。所述主动的电压下降管理可能引起输出电压Vout上的过冲(因为高侧开关MPs被强制接通)，其与输出电压Vout上的电压下降相比对负载106的电路的操作的破坏性更小。
图7是根据本发明的一个实施例的具有用于电压下降管理的升压单元(例如，404)和补偿单元105的一部分的装置700。需要指出的是，图7中的具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件，可以采用与所描述的方式类似的任何方式来操作或运行，但并不限于此。
在一个实施例中，补偿单元105包括比较器701(例如，109)、以及形成无源部件110的一部分的电阻器Rbv1、Rbv2、Rbv3和Rbv4。在一个实施例中，比较器701与比较器109相同。在一个实施例中，比较器701产生用于比较器104的Vref_s。在一个实施例中，LoadGndSense节点是物理上接近负载106的接地节点。虽然所述实施例示出将节点B抽头以作为比较器701的输入，但是还可以将其它节点(例如，节点A和C)选择性地耦合到比较器701。在一个实施例中，比较器701还接收loadsense(即，负载106的Vout)输入。
在一个实施例中，升压单元404包括平台和斜坡有限状态机(FSM)702、解码器703、以及R2R梯形电阻(ladder)704。在一个实施例中，FSM702接收来自NLC单元102或402(或来自相位调节器403)的触发信号，以产生升压强度代码和升压斜坡代码。在一个实施例中，解码器703耦合到FSM 701和R2R梯形电阻704。在一个实施例中，解码器703接收升压强度代码和升压斜坡代码，并且产生用于R2R梯形电阻704的代码(V_DAC)。
在一个实施例中，FSM 702的输出将所述平台的量级表示为“升压强度”，并且将输出的时间状态(即，我们是处于平台上还是处于斜坡中的状态)表示为“斜坡代码”。在一个实施例中，解码器703将这些信号(即，升压强度和斜坡代码)合并为一个由DAC使用的数字代码。在一个实施例中，可以将FSM 702和解码器703合并为一个模块，其接收触发信号并且产生代码V_DAC。
在一个实施例中，R2R梯形电阻704包括耦合到电阻器Rvb5的可变电源Vsupp，其中电阻器Rvb5的一个端子耦合到节点A并且电阻器Rvb5的另一端子耦合到Vsupp。虽然所述实施例示出将R2R梯形电阻704耦合到节点A，但是还可以将R2R梯形电阻704耦合到节点B或C。在一个实施例中，Rbv1约等于(Rvb5)/6，其约等于(Rvb2+Rvb3)/25。在一个实施例中，Rvb4等于(Rvbl||Rvb5)/2。在该实施例中，DAC电压相当于装置100和400中的Vref。
图8是示出根据本发明的一个实施例的升压单元404的操作的曲线图800。需要指出的是，图8中的具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件，可以采用与所描述的方式类似的任何方式来操作或运行，但并不限于此。
曲线图800的x轴是时间，而y轴是电压。叠加在曲线图800上的是升压强度代码801(在y轴上)以及斜坡代码802(在x轴上)。根据FSM 702的输出，初始升压强度803可以得到平台1(例如，70mV处)或平台2(例如，35mV处)或其它未示出的平台。在该示例中，升压强度代码011对应于平台2，而升压强度代码111对应于平台1。
出于说明的目的，波形图804和805是两种不同的升压行为。在一个实施例中，平台1和平台2具有20-30ns的持续时间。在其它实施例中，可以安排其它的持续时间。在一个实施例中，斜坡代码802是具有10ns步长的三位代码。在其它实施例中，可以使用其它位代码和步长。
图9是根据本发明的一个实施例的具有开关VR的智能设备或计算机系统或SoC(片上系统)1600，所述开关VR具有用于电压下降管理的DC耦合NLC单元和/或AC和DC耦合NLC单元。需要指出的是，图9中的具有与任何其它附图中的元件相同的附图标记(或名称)的那些元件，可以采用与所描述的方式类似的任何方式来操作或运行，但并不限于此。
图9示出了移动设备的实施例的框图，其中可以使用平面接口连接器。在一个实施例中，计算设备1600表示移动计算设备，例如计算平板电脑、移动电话或智能手机、具有无线功能的电子阅读器、或其它无线移动设备。可以理解的是，在计算设备1600中，概括地示出了所述设备的某些部件而不是全部部件。
在一个实施例中，计算设备1600包括具有开关VR的第一处理器1610，根据所讨论实施例，所述开关VR具有用于电压下降管理的DC耦合NLC单元和/或AC和DC耦合NLC单元。计算设备1600的其它模块也可以包括实施例中所讨论的具有用于电压下降管理的DC耦合NLC单元和/或AC和DC耦合NLC单元的开关VR。本发明的各种实施例还可以包括1670内的网络接口(例如无线接口)，从而可以将系统实施例并入无线设备，例如，移动电话或个人数字助手。
在一个实施例中，处理器1610(以及处理器1690)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、或其它处理设备。由处理器1610执行的处理操作包括执行操作平台或操作系统，在其上执行应用程序和/或设备功能。所述处理操作包括与人类用户或其它设备的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。所述处理操作还可以包括与音频I/O和/或显示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，其表示与向所述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，驱动程序、编解码器)部件。音频功能可以包括扬声器和/或耳机输出，以及麦克风输入。可以将用于所述功能的设备集成到计算设备1600中，或连接到所述计算设备1600。在一个实施例中，用户通过提供由处理器1610接收和处理的音频命令来与所述计算设备1600进行交互。
显示子系统1630表示为用户提供视觉和/或触觉显示来与所述计算设备1600进行交互的硬件(例如，显示设备)和软件(例如，驱动程序)部件。显示子系统1630包括显示界面1632，其包括用于为用户提供显示的特定的屏幕或硬件设备。在一个实施例中，显示界面1632包括独立于处理器1610的逻辑以执行至少一些与显示相关的处理。在一个实施例中，显示子系统1630包括触摸屏(或触摸板)设备，其向用户提供输入和输出两者。
I/O控制器1640表示涉及与用户进行交互的硬件设备和软件部件。I/O控制器1640能够操作用于管理硬件，所述硬件是音频子系统1620和/或显示子系统1630的一部分。此外，I/O控制器1640示出用于连接到计算设备1600的其它设备的连接点，用户可以通过所述其它设备与系统进行交互。例如，可以连接到计算设备1600的设备可以包括麦克风设备、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、或用于特定应用的其它I/O设备(例如读卡器或其它设备)。
如上所述，I/O控制器1640可以与音频子系统1620和/或显示子系统1630进行交互。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的一个或多个应用或功能提供输入或命令。此外，可以提供音频输出来替代显示输出，或者除了显示输出之外提供音频输出。在另一个示例中，如果显示子系统1630包括触摸屏，则该显示设备还用作输入设备，其可以至少部分地由I/O控制器1640管理。在所述计算设备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管理诸如加速计、照相机、光传感器或其它环境传感器、或可以包括在所述计算设备1600中的其它硬件的设备。输入可以是直接用户交互的一部分，以及向系统提供环境输入以影响其操作(例如，对噪声进行滤波、针对亮度检测来调节显示、为照相机应用闪光灯，或其它特征)。
在一个实施例中，计算设备1600包括电源管理1650，其管理电池用电量、电池的充电、以及与省电操作相关的特征。存储器子系统1660包括用于在计算设备1600中存储信息的存储器设备。存储器可以包括非易失性(如果中断对存储器设备的供电，则状态不改变)和/或易失性(如果中断对存储器设备的供电，则状态是不确定的)存储器设备。存储器子系统1660可以存储应用程序数据、用户数据、音乐、照片、文件、或其它数据，以及与计算设备1600的应用程序和功能的执行相关的系统数据(无论是长期的还是临时的)。
实施例的元件还被提供为用于存储计算机可执行指令(例如，实施本文所讨论的任何其它处理的指令)的机器可读介质(例如，存储器1660)。所述机器可读介质(例如，存储器1660)可以包括，但不限于闪速存储器、光盘、CD-ROM、DVD ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、相变存储器(PCM)、或适合于存储电子或计算机可执行指令的其它类型的机器可读介质。例如，本发明的实施例可以作为计算机程序(例如，BIOS)被下载，其可以经由通信链路(例如，调制解调器或网络连接)通过数据信号的方式从远程计算机(例如，服务器)传送到请求计算机(例如，客户机)。
连接1670包括使计算设备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)和软件组件(例如，驱动程序、协议栈)。所述计算设备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、以及外围设备(例如，耳机、打印机或其它设备)。
连接1670可以包括多种不同类型的连接。概括地说，计算设备1600被例示为采用蜂窝式连接1672和无线连接1674。蜂窝式连接1672通常指的是由无线运营商提供的蜂窝网络连接，例如通过GSM(全球移动通信系统)或其变型或其衍生物、CDMA(码分多址)或其变型或其衍生物、TDM(时分复用)或其变型或其衍生物、或其它蜂窝服务标准所提供的蜂窝网络连接。无线连接(或无线接口)1674指的是非蜂窝式的无线连接，并且可以包括个人局域网(例如，蓝牙、近场等)、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)。应当理解，计算设备1600既可以是连接到其它计算设备的外围设备(“到”1682)，也可以具有连接于其上的外围设备(“从”1684)。出于诸如管理(例如，下载和/或上载、改变、同步)计算设备1600上的内容等目的，计算设备1600通常具有用于连接到其它计算设备的“对接(docking)”连接器。另外，对接连接器可以允许计算设备1600连接到特定外围设备，所述特定外围设备允许计算设备1600控制例如到影音或其他系统的内容输出。
除了外围对接连接器或其它外围连接硬件之外，所述计算设备1600可以经由通用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(其可以包括任何数量的不同硬件接口)、包括微型显示端口(MiniDisplayPort，MDP)的显示端口、高清晰度多媒体接口(HDMI)、火线(Firewire)、或其它类型。
说明书中提及的“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”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，至少包括在一些实施例中，但不必是所有实施例。“实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”的多次出现，不必全部指代相同的实施例。如果说明书中陈述“可以”、“可能”或“能够”包括部件、特征、结构或特性，则不是必需包括所述特定的部件、特征、结构或特性。如果说明书或权利要求提及“一”元件，那并不表示仅存在一个元件。如果说明书或权利要求提到“一另外的”元件，则不排除存在多于一个的另外的元件。
此外，特定的特征、结构、功能或特性可以以任何适合的方式结合到一个或多个实施例中。例如，只要与第一实施例和第二实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不互相排斥，则这两个实施例可以结合。
尽管本发明已结合其特定的实施例进行描述，但是根据前面的描述，所述实施例的很多替换、修改和变化对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。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。本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这些替换、修改和变化。
此外，为简化说明和讨论，并避免使本发明难以理解，在所呈现的附图中可以示出或可以不示出到集成电路(IC)芯片或其它部件的公知的电源/接地连接。此外，为避免使本发明难以理解，可以以框图的形式示出装置，并且还考虑到这样的事实，即与所述框图装置的实施相关的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，所述细节应该完全处于本领域技术人员的理解范围之内)。尽管为描述本发明的示例性实施例而阐述了具体细节(例如，电路)，但是对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下，或在这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，说明书应被认为是说明性的而不是限制性的。
下面的示例涉及其它实施例。示例中的细节可以用于一个或多个实施例中的任何地方。还可以针对方法或过程来实施本文所描述的装置的所有可选的特征。
例如，装置包括：耦合到负载的第一电感器；耦合到第一电感器并用于耦合到负载的电容器；耦合到第一电感器的第一高侧开关；耦合到第一电感器的第一低侧开关；用于控制何时接通和断开第一高侧开关和第一低侧开关的桥控制器；以及NLC单元，其用于监控负载上的输出电压，并且当在负载上检测到电压下降时，使得桥控制器接通第一高侧开关并且断开第一低侧开关。
在一个实施例中，装置还包括逻辑单元，该逻辑单元能够操作用于重写比较器的输出以控制桥控制器。在一个实施例中，所述装置还包括：耦合到电容器并用于耦合到负载的第二电感器或电阻器；耦合到第二电感器或电阻器的第二高侧开关；以及用于控制何时接通和断开第二高侧开关的钳位控制器。在一个实施例中，所述装置还包括：耦合到第二电感器的第二低侧开关。在一个实施例中，第二电感器、第二高侧开关、第二低侧开关和钳位控制器在尺寸上分别小于第一电感器、第一高侧开关、第一低侧开关和桥控制器。
在一个实施例中，NLC单元耦合到钳位控制器。在一个实施例中，所述装置还包括用于调节NLC单元的输出的脉冲宽度的脉冲调节器，其中所述脉冲调节器耦合到钳位控制器。在一个实施例中，所述装置还包括用于根据负载上的输出电压来调节比较器的参考电压的补偿器。
在一个实施例中，装置还包括耦合到补偿器的升压单元，所述升压单元能够操作用于响应于NLC单元的输出来调节比较器的参考电压。在一个实施例中，所述升压单元能够操作用于根据负载功率消耗的至少一个因素而以可编程量来调节比较器的参考电压，并且开启第二高侧开关的活动性。在一个实施例中，所述升压单元能够操作用于通过增大参考电压然后逐渐减小所述参考电压，来调节参考电压。
在一个实施例中，NLC单元包括：比较器；以及形成高通滤波器的设备网络，其用于将负载上的AC输出电压耦合到比较器的输入，其中比较器的输出用于控制逻辑单元。在一个实施例中，NLC单元包括：比较器；以及形成具有有限DC增益的高通滤波器的设备的网络，其用于将负载上的AC和DC输出电压耦合到比较器的输入，其中比较器的输出用于控制逻辑单元。
在一个实施例中，装置还包括用于产生由比较器接收的信号的波发生器。在一个实施例中，负载是以下中的至少一种：处理器内核；图形内核；或存储器。在一个实施例中，装置还包括用于调节NLC单元的输出的脉冲宽度的脉冲调节器。在一个实施例中，装置还包括：用于根据负载上的输出电压来调节比较器的参考电压的补偿器；以及耦合到补偿器的升压单元，该升压单元能够操作用于响应于NLC单元的输出来对比较器的参考电压进行调节。
在另一个示例中，装置包括：桥控制器，其用于控制何时接通和断开第一高侧开关和第一低侧开关；NLC单元，其用于监控负载上的输出电压，并且当在负载上检测到电压下降时，使得桥控制器接通第一高侧开关并且断开第一低侧开关；比较器，其用于将周期信号与参考电压进行比较；以及逻辑单元，该逻辑单元能够操作用于根据NLC单元的输出重写比较器的输出，以控制桥控制器。在一个实施例中，NLC单元包括：比较器；以及形成高通滤波器的设备的网络，其用于将负载上的AC输出电压耦合到比较器的输入，其中比较器的输出用于控制逻辑单元。
在一个实施例中，NLC单元包括：比较器；以及形成具有有限DC增益的高通滤波器的设备的网络，其用于将负载上的AC和DC输出电压耦合到比较器的输入，其中比较器的输出用于控制逻辑单元。在一个实施例中，装置还包括耦合到补偿器的升压单元，该升压单元能够操作用于响应于NLC单元的输出来对比较器的参考电压进行调节。
在另一个示例中，系统包括存储器单元；耦合到存储器单元的处理器，该处理器包括调压器，该调压器包括：用于耦合到负载的第一电感器；耦合到第一电感器、并且用于耦合到负载的电容器；耦合到第一电感器的第一高侧开关；耦合到第一电感器的第一低侧开关；用于控制何时接通和断开第一高侧开关和第一低侧开关的桥控制器；以及NLC单元，用于监控负载上的输出电压，并且当在负载上检测到电压下降时，使得桥控制器接通第一高侧开关并且断开第一低侧开关；以及用于允许处理器与其它设备进行通信的无线接口。
在一个实施例中，系统还包括显示单元，用于显示由处理器处理的数据。在一个实施例中，系统还包括：耦合到电容器并且用于耦合到负载的第二电感器或电阻器；耦合到第二电感器或电阻器的第二高侧开关；以及用于控制何时接通和断开第二高侧开关的钳位控制器。
在一个实施例中，NLC单元包括以下中的至少一种：形成高通滤波器的设备的网络，其用于将负载上的AC输出电压耦合到比较器的输入，其中比较器的输出用于控制逻辑单元，该逻辑单元用于控制桥控制器；或形成具有有限DC增益的高通滤波器的设备的网络，其用于将负载上的AC和DC输出电压耦合到比较器的输入，其中比较器的输出用于控制逻辑单元，该逻辑单元用于控制桥控制器。
提供了摘要，其将允许读者确定本技术公开内容的本质和要点。在具有这样的认识的情况下提交所述摘要，即不将其用于限制权利要求的范围或含义。在每个权利要求独立地作为单独的实施例的情况下，由此将下述权利要求并入具体实施方式中。

Claims (16)

1.一种用于调节电压的装置，包括：
用于耦合到负载的第一电感器；
耦合到所述第一电感器、并用于耦合到所述负载的电容器；
耦合到所述第一电感器的第一高侧开关；
耦合到所述第一电感器的第一低侧开关；
用于控制何时接通和断开所述第一高侧开关和所述第一低侧开关的桥控制器；
比较器，其用于将周期信号与参考电压进行比较并且向与所述桥控制器耦合的逻辑单元输出信号；
非线性控制(NLC)单元，其用于监控所述负载上的输出电压，并且当在所述负载上检测到电压下降时，使得所述桥控制器接通所述第一高侧开关并且断开所述第一低侧开关；
补偿器，其用于根据所述负载上的输出电压来调节所述比较器的参考电压；以及
耦合到所述补偿器的升压单元，所述升压单元能够操作用于响应于所述非线性控制单元的输出来调节所述比较器的参考电压。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括所述逻辑单元，所述逻辑单元能够操作用于重写所述比较器的输出，以控制所述桥控制器。
3.根据权利要求2所述的装置，还包括：
耦合到所述电容器、并用于耦合到所述负载的第二电感器或电阻器；
耦合到所述第二电感器或电阻器的第二高侧开关；以及
用于控制何时接通和断开所述第二高侧开关的钳位控制器。
4.根据权利要求3所述的装置，还包括：
耦合到所述第二电感器的第二低侧开关。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述第二电感器、所述第二高侧开关、所述第二低侧开关和所述钳位控制器在尺寸上分别小于所述第一电感器、所述第一高侧开关、所述第一低侧开关和所述桥控制器。
6.根据权利要求3所述的装置，其中所述非线性控制单元耦合到所述钳位控制器。
7.根据权利要求3所述的装置，还包括脉冲调节器，其用于调节所述非线性控制单元的输出的脉冲宽度，其中所述脉冲调节器耦合到所述钳位控制器。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述升压单元能够操作用于根据由所述负载造成的功率消耗的至少一个因素而以可编程量来调节所述比较器的参考电压，并且开启所述第二高侧开关的活动性。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述升压单元能够操作用于通过增大参考电压然后逐渐减小参考电压，来调节参考电压。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述非线性控制单元包括以下中的一种：
第一比较器；以及
形成高通滤波器的设备的网络，其用于将所述负载上的交流(AC)输出电压耦合到所述第一比较器的输入，其中所述第一比较器的输出用于控制所述逻辑单元；或者
第二比较器；以及
形成具有有限直流(DC)增益的高通滤波器的设备的网络，其用于将所述负载上的交流(AC)输出电压和DC输出电压耦合到所述第二比较器的输入，其中所述第二比较器的输出用于控制所述逻辑单元。
11.根据权利要求1所述的装置，还包括用于产生由所述比较器接收的信号的波发生器。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述负载是以下中的至少一种：
处理器内核；
图形内核；或
存储器。
13.根据权利要求1所述的装置，还包括脉冲调节器，其用于调节所述非线性控制单元的输出的脉冲宽度。
14.一种用于调节电压的装置，包括：
桥控制器，其用于控制何时接通和断开第一高侧开关和第一低侧开关；
非线性控制(NLC)单元，其用于监控负载上的输出电压，并且当在所述负载上检测到电压下降时，使得所述桥控制器接通所述第一高侧开关并且断开所述第一低侧开关；
比较器，其用于将周期信号与参考电压进行比较；
逻辑单元，所述逻辑单元能够操作用于根据所述非线性控制单元的输出来重写所述比较器的输出，以控制所述桥控制器；以及
升压单元，所述升压单元耦合到补偿器，所述补偿器用于根据所述负载上的输出电压来调节所述比较器的参考电压，并且所述升压单元能够操作用于响应于所述非线性控制单元的输出来调节所述比较器的参考电压。
15.根据权利要求14所述的装置，其中所述非线性控制单元包括以下中的一种：
第一比较器；以及
形成高通滤波器的设备的网络，其用于将所述负载上的交流(AC)输出电压耦合到所述第一比较器的输入，其中所述第一比较器的输出用于控制所述逻辑单元；或者
第二比较器；以及
形成具有有限直流(DC)增益的高通滤波器的设备的网络，其用于将所述负载上的交流(AC)输出电压和DC输出电压耦合到所述第二比较器的输入，其中所述第二比较器的输出用于控制所述逻辑单元。
16.一种用于调节电压的系统，包括：
存储器单元；
耦合到所述存储器单元的处理器，所述处理器包括调压器，所述调压器是根据权利要求1-15中的任一项所述的装置；
无线接口，其使得所述处理器能够与其它设备进行通信；以及
显示单元，其显示由所述处理器处理的数据。
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