CN106575127B - 具有电容管理的功率供给拓扑 - Google Patents

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Abstract

在至少一个实施例中，提供了一种用于管理功率供给系统的大容量电容的方法。方法包括分别将功率供给系统的第一和第二大容量电容器预充电至近似第一输出电压电平和第二输出电压电平；接收第一命令信号以通过功率供给来生成第一输出电压电平；将第一大容量电容耦合到耦合至功率供给的负载电路；接收第二命令信号以通过功率供给来生成第二输出电压电平；以及将第二大容量电容耦合到耦合至功率供给的负载电路。

Description

具有电容管理的功率供给拓扑
发明人：
尼古拉斯P.考利，夏尔马 萨拉斯沃特，理查德J.高曼，戴维T.伯纳德，戈登J.沃尔什和迈克尔 兰根（Nicholas P. Cowley, Ruchir Saraswat, Richard J.Goldman, DavidT.Bernard, Gordon J. Walsh, and Michael Langan）。
技术领域
本公开涉及具有电容管理的功率供给拓扑。
背景技术
在例如可穿戴或物联网（IoT）设备中合期望的是最小化电池功率耗用以延长操作寿命。这样的设备典型地具有数个操作模式，包括有时称为保留功率节约的状态，其中供给电压被降低到与保留信息相配但是对于任何功能活动而言过低的电平。供给电压中的降低的目的是降低与和供给相关联的任何电路块相关联的有功和泄漏功率二者。设备可能在该模式中花费相当长的时间，因而合期望的是最小化功率耗用并且因而增加操作寿命。这样的设备的常见特征是其中功率供给被周期性地带离保留以用于短时段的活动，例如以响应于中断，或从第二设备接收信号。
供给电压将典型地具有大的相关联的大容量电容器以提供供给解耦。该大容量电容器和进出保留状态的重复转变的组合导致与大容量电容器的充电和放电相关联的“损失”功率。大容量电容器充电的影响之前未被考虑或视为成问题，因为在之前的应用中，供给电压可以被视为实际上是稳定的，并且与大容量电容器充电相关联的任何电流相比于负载电流而言是不明显的。例如，DVFS（电压和频率定标）可以应用于响应于正常操作模式中的活动而降低供给电压，其中有功电流远大于大容量电容器充电电流。该影响的净剩后果是不合期望地缩短电池寿命和/或再充电之间的时段。
例如，在一些过程节点中，正常操作电压可以是1.8V，并且保留电压可以是1.2V，并且在一些可穿戴设备中，供给可以在这两个电压节点之间以每秒10至100之间的次数转变，并且大容量电容可以是10uF。与转变大容量电容器上的电压相关联的功率类似于与时钟控制CMOS门相关联的CMOS电路中的功率，该功率可以从公知的公式来计算：功率=C门×Vcc^2×频率=Vcc×I充电。代入以上条件：I充电=10uF×（1.8-1.2）×10=60uA。
因此，与每秒转变大容量电容器10次相关联的平均电流耗用为60uA，其在典型地＜1uA的保留电流的情境中是不可接受的。
此外，在应用中，供给轨必须通过例如切换模式调整器而在两个电压状态之间动态切换以受益于保留电压中的较低电流，因为保留电流不足以在可接受的时间内对大容量电容器放电以实现任何功率节约益处。例如在10msec内考虑以上示例，1uA的电流将仅使10uF电容器放电1mV，因而在没有主动切换的情况下设备将从未进入保留电压状态。实际上单独通过放电将花费6秒以完全转变（假定1uA的恒定负载）。
因而可以认为的是，保留功率节约可以从未被切实地实现在其中设备以低Hz重复率退出保留设置的应用中，除非电压源包含在电压电平之间主动转变的构件，该构件将消耗功率。
附图说明
所要求保护的主题的特征和优点将从与此一致的实施例的以下详细描述中显而易见，所述描述应当参照随附各图来考虑，其中：
图1图示了与本公开的各种实施例一致的功率供给系统；
图2图示了图1的功率供给系统的模拟信号图线；
图3图示了与本公开的各种实施例一致的功率供给系统的另一示例；
图4是根据本公开的一个实施例的操作的流程图；以及
图5图示了与本公开的各种实施例一致的功率供给系统的另一示例。
尽管以下具体实施方式将参照说明性实施例而进行，但是许多可替换方案、修改及其变型将对本领域技术人员是显而易见的。
具体实施方式
图1图示了与本公开的各种实施例一致的功率供给系统100的示例。在该示例中，功率供给系统100是线性调整器功率供给，例如模拟（LDO）、数字或混合信号线性调整器。系统100包括参考电压（Vref）管理电路102，其配置成基于输出电平控制信号（Vout控制）101而生成至少一个参考信号（Vref(1-n)）103。系统100还包括比较器电路104，其配置成比较参考信号103和指示输出电压Vout 107或与其成比例的反馈信号109。系统100还包括功率开关电路106，其配置成至少部分地基于输入电压Vin而生成输出电压Vout 107。功率开关电路106在图1中被描绘为BJT晶体管，然而，在其它实施例中，功率开关电路106可以包括诸如MOSFET、SiC等之类的开关技术。比较器电路104的输出信号105可以用于控制功率开关电路106的导通状态以生成可控输出电压Vout 107，其基本上匹配参考信号103的电压电平。例如，输出信号105可以用于控制功率开关电路106的基极区使得功率开关电路106操作在线性区以提供受控输出电压107。系统100还可以包括反馈回路电路108，其耦合在Vout 107与比较器电路104之间并且配置成提供针对反馈回路的滤波和/或相位漂移，例如通过对Vout 107的AC信号内容进行滤波、控制反馈回路的增益稳定性以确保负反馈、Vout的电平漂移和/或划分等。比较器电路104、功率开关电路106和反馈回路电路108可以在本文中被统称为“功率链电路”。
输出电平控制信号101可以由基带功率管理系统（例如基带控制器，未示出）和/或另一功率管理系统（未示出）生成并且一般指示期望的输出电压Vout 107或与其成比例。例如，输出控制信号101可以包括指示全功率状态的第一输出电平信号和指示低功率状态的第二输出电平信号。Vref管理电路102可以基于输出控制信号101生成对应参考信号103。因此，Vref管理电路102可以生成指示全功率操作状态的第一参考信号103使得输出电压107是第一输出电压电平（Vout1）和指示保留功率节约状态的第二参考信号使得输出电压107是第二输出电压电平（Vout2），其中Vout1＞Vout2。
输出电压107可以用于为负载电路114供电。负载电路可以包括例如IoT、可穿戴和/或其它低功率设备，尽管本公开不受限于可以耦合到功率链电路的负载类型。本公开包括多个大容量电容器112-1，…，112-n，其可以被选择和耦合到负载电路114。在一些实施例中，大容量电容器112-1，…，112-n的数目可以一般地对应于如由可以基于输出控制信号101生成的不同参考信号103的数目所反映的功率状态的数目。系统100还包括电容管理电路110，其配置成控制所述多个大容量电容器112-1，…，112-n的预充电并且基于输出控制信号101而将所述多个电容器112-1，…，112-n中的至少一个耦合到负载电路。在一些实施例中，电容管理电路110配置成将每一个相应大容量电容器112-1，…，112-n预充电至对应输出电压电平。例如，电容管理电路可以配置成将第一大容量电容器（例如112-1）预充电至对应于使用第一参考电压Vref1 103生成的第一输出电压（Vout1）107的第一电压电平，并且将第二大容量电容器（例如112-2）预充电至对应于使用第二参考电压Vref2生成的第二输出电压（Vout2）107的第二电压电平，等等。在操作中，控制信号101可以命令Vref管理电路102改变输出功率状态（例如从Vout1到Vout2，或者反之亦然），电容管理电路110可以将所选大容量电容器112-1，…，112-n耦合到被预充电至所选输出功率状态的负载电路114，并且将与之前的输出功率状态相关联的大容量电容器112-1，…，112-n从负载电路114解耦。因此，与电容器112-1，…，112-n当在功率状态之间循环时进行充电和放电相关联的功率耗用可以降低或被消除，并且因而当在功率状态之间转变（循环）时可以实现明显的功率节约。
每一个大容量电容器112-1，…，112-n可以在功率供给系统100的在先操作循环期间被预充电。在这方面，当大容量电容器112-1，…，112-n从负载电路114解耦时，其可以保持在开路配置中，使得任何经解耦的大容量电容器112-1，…，112-n上的电荷在下一功率循环内保持相对稳定。为此目的，每一个大容量电容器112-1，…，112-n的电容的大小可以设计成使得与大容量电容器相关联的时间常数大于输出电压模式之间的循环时间。在其它的实施例中，图1的功率供给系统可以被控制成用于初始化操作，在此期间大容量电容器112-1，…，112-n每一个被充电至适当的电平。
在一些实施例中，至少一个大容量电容器112-1，…，112-n可以由以并联和/或串联布置耦合的多个单独电容器形成。在这样的实施例中，电容管理电路110可以配置成针对第一输出功率状态而串联耦合大容量电容器（例如112-1）的所述多个电容器，并且针对第二输出功率状态而并联耦合大容量电容器（例如112-1）的所述多个电容器。同样在这样的实施例中，大容量电容器的所述多个电容器中的每一个可以被预充电至相同的电平，例如Vout1，并且电容管理电路110可以在控制信号101指示第一输出电压（Vout1）时串联耦合所述多个电容器并且在控制信号101指示第二电压电平（例如Vout2）时并联耦合所述多个电容器。当然，在其它实施例中，可以使用混合串联/并联耦合。这样的实施例可以避免当从第一输出电压状态切换到第二输出电压状态时电容负载的任何瞬间损失，并且避免将每一个大容量电容器充电至分离的预充电电平。虽然以上示例对第一和第二输出电压状态以及因而第一和第二电容器112-1和112-2做出特定参考，但是应当理解到，本公开的功率供给系统100可以使得能够实现三个或更多输出电压电平，并且因而可以使用三个或更多大容量电容器。
图2图示了图1的功率供给系统的模拟信号图线200。在该示例中，在若干输出功率状态循环之上描绘信号图线，例如从第一输出功率电平（Vout1）循环到第二输出功率电平（Vout2）。在图2中，信号202表示图1的功率供给拓扑的输出电压，信号204表示常规LDO类型功率供给的输出电压电平，信号206表示常规LDO类型功率供给的大容量电容充电电流，并且信号208表示图1的功率供给拓扑的大容量电容充电电流。在该示例中，图1的功率供给拓扑的输出电压（信号202）相对快速且相对完整地从第一输出功率状态210转变到第二功率输出状态212，并且反之亦然。相比之下，在常规LDO类型功率供给中，当从第一（较低）输出功率状态210转变到第二（较高）输出功率状态212时输出电压（信号204）滞后214，因为大容量电容器必须在该时间段期间被充电，并且当从第二（较高）输出功率状态212转变到第一（较低）输出功率状态210时输出电压（信号202）同样滞后216（并且实际上从未达到第二输出功率状态），因为大容量电容器正在放电。常规LDO类型功率供给的大容量电容器的该充电和放电表示电流耗用，如在发生在信号206的转变时段期间的负电流脉冲218中所反映的。相比之下，本公开的大容量电容控制系统导致降低或消除的充电电流，如在信号208中所描绘的（即信号208相比于信号206而言相对平坦）。
图3图示了与本公开的各种实施例一致的功率供给系统300的另一示例。在该示例中，功率供给系统300是经切换的DC/DC转换器功率供给，例如降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器等。系统300包括参考电压（Vref）管理电路302，其配置成基于输出控制信号（Vout控制）301而生成至少一个参考信号（Vref(1-n)）303。系统300还包括比较器电路304，其配置成比较参考信号303与指示输出电压Vout 307或与其成比例的反馈信号309。系统300还包括功率开关电路306，其配置成至少部分地基于输入电压Vin而生成输出电压Vout307。该实施例的功率开关电路306包括脉冲宽度调制（PWM）控制电路316、高侧功率开关电路318A、低侧功率开关电路318B和电感器电路320。高侧功率开关电路318A、低侧功率开关电路318B可以每一个包括MOSFET开关和/或诸如BJT、SiC等之类的其它开关技术。PWM控制电路316配置成生成PWM控制信号以控制高侧开关电路318A的导通状态和生成互补PWM控制信号以控制低侧开关电路318B的导通状态。在一些实施例中，PWM控制电路316还可以配置成生成脉冲频率调制（PFM）信号，并且因而功率开关电路306可以基于功率开关电路306的功率需求而操作在连续（例如PWM，同步）和/或不连续（PFM）操作模式中。比较器电路304的输出信号305可以用于控制PWM控制电路316的占空比，以及因而PWM和互补PWM信号的占空比。输出信号305还可以用于控制PWM控制电路316的频率，以及因而PFM信号和互补PFM信号的频率。电感器电路320生成可控输出电压Vout 307，其基本上匹配由参考信号303指示的电压电平。系统300还可以包括反馈回路电路308，其耦合在Vout 307与比较器电路304之间并且配置成提供针对反馈回路的滤波和/或相位漂移，例如通过对Vout 307的AC信号内容进行滤波和控制反馈回路的增益稳定性以确保负反馈、Vout的电平漂移和/或划分等。比较器电路304、功率开关电路306和反馈回路电路308可以在本文中被统称为“功率链电路”。
类似于图1的实施例，输出控制信号301可以由基带功率管理系统（例如基带控制器，未示出）和/或其它功率管理系统（未示出）生成，并且一般指示期望的输出电压Vout307或与其成比例。例如，输出控制信号301可以包括指示全功率状态的第一信号和指示低功率状态的第二信号。Vref管理电路302可以基于输出控制信号301而生成对应的参考信号303。因此，Vref管理电路302可以生成指示全功率操作状态的第一参考信号303使得输出电压307是第一输出电压电平（Vout1）和指示保留功率节约状态的第二参考信号使得输出电压307是第二输出电压电平（Vout2），其中Vout1＞Vout2。
同样类似于图1的实施例，输出电压307可以用于为负载电路314供电。负载电路可以包括例如IoT、可穿戴和/或其它低功率设备，尽管本公开不受限于可以耦合到功率链电路的负载类型。本公开包括多个大容量电容器312-1，…，312-n，其可以被选择和耦合到负载电路314。在一些实施例中，大容量电容器312-1，…，312-n的数目可以一般地对应于如由可以基于输出控制信号301生成的不同参考信号303的数目所反映的功率状态的数目。系统300还包括电容管理电路310，其配置成控制所述多个大容量电容器312-1，…，312-n的预充电并且基于输出控制信号301而将所述多个电容器312-1，…，312-n中的至少一个耦合到负载电路。在一些实施例中，电容管理电路310配置成将每一个相应大容量电容器312-1，…，312-n预充电至对应输出电压电平。例如，电容管理电路可以配置成将第一大容量电容器（例如312-1）预充电至对应于使用第一参考电压Vref1 303生成的第一输出电压（Vout1）307的第一电压电平，并且将第二大容量电容器（例如312-2）预充电至对应于使用第二参考电压Vref2生成的第二输出电压（Vout2）307的第二电压电平，等等。在操作中，控制信号301可以命令Vref管理电路302改变输出功率状态（例如从Vout1到Vout2，或者反之亦然），电容管理电路310可以将所选大容量电容器312-1，…，312-n耦合到被预充电至所选输出功率状态的负载电路314，并且将与之前的输出功率状态相关联的大容量电容器312-1，…，312-n从负载电路314解耦。因此，与电容器312-1，…，312-n当在功率状态之间循环时进行充电和放电相关联的功率耗用可以降低或被消除，并且因而当在功率状态之间转变（循环）时可以实现明显的功率节约。
功率状态之间的切换可以同步到PWM和/或PFM信号的开始。因此，在一些实施例中，电容管理电路316可以从PWM控制电路316接收指示PWM信号循环的开始的控制信息，并且可以至少部分地基于来自PWM控制电路316的控制信号而切换到适当的大容量电容器312-1，…，312-n。
同样类似于图1的实施例，每一个大容量电容器312-1，…，312-n可以在功率供给系统300的在先操作循环期间被预充电。在这方面，当大容量电容器312-1，…，312-n从负载电路314解耦时，其可以保持在开路配置中，使得任何经解耦的大容量电容器312-1，…，312-n上的电荷在下一功率循环内保持相对稳定。为此目的，每一个大容量电容器312-1，…，312-n的电容的大小可以设计成使得与大容量电容器相关联的时间常数大于输出电压模式之间的循环时间。在其它的实施例中，图3的功率供给系统可以被控制成用于初始化操作，在此期间大容量电容器312-1，…，312-n每一个被充电至适当的电平。在一些实施例中，至少一个大容量电容器312-1，…，312-n可以由以并联和/或串联耦合的多个单独电容器形成。在这样的实施例中，电容管理电路310可以配置成针对第一输出功率状态而串联耦合大容量电容器（例如312-1）的所述多个电容器，并且针对第二输出功率状态而并联耦合大容量电容器（例如312-1）的所述多个电容器。同样在这样的实施例中，大容量电容器的所述多个电容器中的每一个可以被预充电至相同的电平，例如Vout1，并且电容管理电路310可以在控制信号301指示第一输出电压（Vout1）时串联耦合所述多个电容器并且在控制信号301指示第二电压电平（例如Vout2）时并联耦合所述多个电容器。当然，在其它实施例中，可以使用混合串联/并联耦合。这样的实施例可以避免当从第一输出电压状态切换到第二输出电压状态时电容负载的任何瞬间损失，并且避免将每一个大容量电容器充电至分离的预充电电平。虽然以上示例对第一和第二输出电压状态以及因而第一和第二电容器312-1和312-2做出特定参考，但是应当理解到，本公开的功率供给系统300可以使得能够实现三个或更多输出电压电平，并且因而可以使用三个或更多大容量电容器。图2的信号图线类似地表示图3的经切换的功率供给300与常规经切换的功率供给之间的比较。
图4是根据本公开的一个实施例的操作的流程图300。该实施例说明基于期望的输出电压电平而切换大容量电容器的操作并且可以应用于图1的线性调整器功率供给和/或具有第一和第二操作状态（例如第一和第二输出功率状态（Vout1和Vout2）的图3的经切换的功率供给。该实施例的操作可以包括将第一大容量电容器预充电至近似第一输出电压电平（Vout1）并且将第二大容量电容器预充电至近似第二电压电平（Vout2）402。操作还可以包括接收生成Vout1的第一命令404。操作还包括生成对应于Vout1的第一参考信号以生成Vout1以及选择第一大容量电容器并且将第一大容量电容器耦合到负载电路406。操作还可以包括接收生成Vout2的第二命令408。操作还可以包括生成对应于Vout2的第二参考信号以生成Vout2以及选择第二大容量电容器并且将第二大容量电容器耦合到负载电路410。操作还可以包括将第一大容量电容器从负载电路412解耦。当功率供给在Vout1和Vout2之间循环时可以重复这些操作。
图5图示了与本公开的各种实施例一致的功率供给系统500的另一示例。在该系统实施例中，负载电路114’/314’是可穿戴和/或IoT设备，其包括处理器电路502、存储器电路504和基带管理控制器（BMC）模块506。功率供给电路100’/300’配置成向负载电路114’/314’的至少一个元件递送功率，并且还配置成与BMC模块506通信以接收例如输出电压控制信号101’/301’和/或与处理器电路502通信。
前文被称为示例性系统架构和方法，对本公开的修改是可能的。在一些实施例中，Vref管理电路102/302和/或电容管理电路110/310可以经由总线（未示出）耦合到输出控制信号101/301。总线可以包括遵守从美国俄勒冈州波特兰的PCI特别兴趣小组可得到的2002年7月22日发布的外围组件互连（PCI）ExpressTM基础规范修订本1.0的总线（以下称为“PCIExpressTM总线”）。可替换地，总线替代性地可以包括遵守从前述的美国俄勒冈州波特兰的PCI特殊兴趣小组可得到的2000年7月24日的PCI-X规范修订本1.0a的总线（以下称为“PCI-X总线”）。同样可替换地，总线可以包括其它类型和配置的总线系统，而不脱离该实施例。
除了图5的处理器电路502和存储器电路504之外，Vref管理电路102/302和/或电容管理电路110/310可以包括存储器和/或处理系统。存储器可以包括以下类型的存储器中的一个或多个：半导体固件存储器、可编程存储器、非易失性存储器、只读存储器、电可编程存储器、随机存取存储器、闪速存储器、磁盘存储器和/或光盘存储器。附加地或可替换地，存储器可以包括其它和/或稍后开发的类型的计算机可读存储器。
本文所描述的操作的实施例可以实现在具有存储在其上的指令的存储设备中，所述指令在由一个或多个处理器运行时执行方法。处理器可以包括例如处理单元（例如处理器502）和/或Vref管理电路102/302和/或电容管理电路110/310和/或与功率供给系统通信或与其相关联的其它电路中的可编程电路。因此，意图在于，根据本文所描述的方法的操作可以跨多个物理设备分布，诸如若干不同物理位置处的处理结构。存储设备可以包括任何类型的有形、非暂时性存储设备，例如任何类型的盘，包括软盘、光盘、致密盘只读存储器（CD-ROM）、致密盘可重写（CD-RW）和磁光盘、半导体器件，诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM），诸如动态和静态RAM、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、闪速存储器、磁卡或光卡，或适合用于存储电子指令的任何类型存储介质。
在一些实施例中，硬件描述语言可以用于指定用于本文所描述的各种电路的电路和/或逻辑实现。例如，在一个实施例中，硬件描述语言可以遵从超高速集成电路（VHSIC）硬件描述语言（VHDL）或与其兼容，所述语言可以使得能够实现本文所描述的一个或多个电路和/或模块的半导体制造。VHDL可以遵从IEEE标准1076-1987、IEEE标准1076.2、IEEE1076.1、VHDL-2006的IEEE草案3.0、VHDL-2008的IEEE草案4.0和/或其它版本的IEEEVHDL标准和/或其它硬件描述标准或与上述标准、草案兼容。
“电路”，如在本文中的任何实施例中所使用的，可以包括例如，单个地或以任何组合地，硬连线电路、可编程电路、状态机电路和/或存储由可编程电路运行的指令的固件。
本公开的示例包括主题，诸如方法、用于执行方法的动作的构件、设备、至少一个机器可读设备，其包括当由机器执行时使机器执行方法或管理功率供给系统中的大容量电容的装置或系统的动作的指令，如以下所讨论的。
示例
本公开的示例包括主题材料，诸如方法、用于执行方法的动作的构件、设备、计算机可读存储设备，其具有存储在其上的指令，所述指令在由一个或多个处理器运行时导致方法或涉及具有电容管理的功率供给拓扑的装置或系统的操作，如以下所讨论的。
示例1
根据该示例，提供了一种功率供给系统，包括，包括功率链电路，其配置成分别至少部分地基于第一输出电平控制信号和第二输出电平控制信号而生成第一输出电压电平和第二输出电压电平以向耦合到功率链电路的负载电路递送功率；第一大容量电容器电路和第二大容量电容器电路；其中第一大容量电容器电路配置成被预充电至近似第一输出电压电平并且第二大容量电容器电路配置成被预充电至近似第二输出电压电平；以及电容管理电路，其配置成基于第一输出电平控制信号而将第一大容量电容器耦合到负载电路，或者基于第二输出电平控制信号而将第二大容量电容器耦合到负载电路。
示例2
该示例包括示例1的要素，并且还包括参考信号管理电路，其配置成响应于第一输出电平控制信号而生成第一参考信号，控制功率链电路以生成第一输出电压电平；并且响应于第二输出电平控制信号而生成第二参考信号，控制功率链电路以生成第二输出电压电平。
示例3
该示例包括示例2的要素，其中功率链电路包括比较器电路，其配置成分别比较第一和第二参考信号与第一和第二输出电压电平。
示例4
该示例包括示例3的要素，其中功率链电路还包括耦合到输入电压源的功率开关电路，并且其中功率开关电路的导通状态配置成由比较器电路的输出控制以生成第一输出电压电平或第二输出电压电平。
示例5
该示例包括示例3的要素，其中功率链电路还包括脉冲宽度调制（PWM）控制电路、高侧开关电路和低侧开关电路；其中PWM控制电路配置成生成PWM信号以控制高侧开关电路的导通状态和生成互补PWM信号以控制低侧开关电路的导通状态；其中PWM信号的占空比由比较器电路的输出控制以生成第一输出电压电平或第二输出电压电平。
示例6
该示例包括根据示例1至5中任何一个的要素，其中第一大容量电容器电路包括多个电容器，并且其中电容管理电路配置成响应于第一输出电平控制信号而串联耦合所述多个电容器并且响应于第二输出电平控制信号而并联耦合所述多个电容器。
示例7
该示例包括根据示例1至5中任何一个的要素，其中功率链电路还配置成分别至少部分地基于第一输出电平控制信号和第二输出电平控制信号而在第一输出电压电平与第二输出电压电平之间循环。
示例8
该示例包括根据示例1至5中任何一个的要素，其中电容管理电路还配置成当第二大容量电容耦合到负载电路时将第一大容量电容从负载电路解耦，并且当第一大容量电容耦合到负载电路时将第二大容量电容从负载电路解耦。
示例9
根据该示例，提供了一种用于管理功率供给系统的大容量电容的方法。所述方法包括分别将功率供给系统的第一和第二大容量电容器预充电至近似第一输出电压电平和第二输出电压电平；接收第一命令信号以通过功率供给来生成第一输出电压电平；将第一大容量电容耦合到耦合至功率供给的负载电路；接收第二命令信号以通过功率供给来生成第二输出电压电平；以及将第二大容量电容耦合到耦合至功率供给的负载电路。
示例10
该示例包括示例9的要素，并且还包括响应于第一命令信号而生成第一参考信号，以控制功率供给系统生成第一输出电压电平；以及响应于第二命令信号而生成第二参考信号，以控制功率供给电路生成第二输出电压电平。
示例11
该示例包括示例10的要素，并且还包括分别比较第一和第二参考信号与第一和第二输出电压电平。
示例12
该示例包括示例11的要素，并且还包括通过比较的结果来控制功率开关电路生成第一输出电压电平或第二输出电压电平。
示例13
该示例包括示例11的要素，并且还包括通过比较的结果来控制PWM控制电路生成PWM信号以控制高侧开关电路的导通状态和生成互补PWM信号以控制低侧开关电路的导通状态；其中PWM信号的占空比由比较的结果控制以生成第一输出电压电平或第二输出电压电平。
示例14
该示例包括根据示例9至13中任何一个的要素，其中第一大容量电容器电路包括多个电容器，并且其中方法还包括：响应于第一命令信号而串联耦合所述多个电容器并且响应于第二命令信号而并联耦合所述多个电容器。
示例15
该示例包括根据示例9至13中任何一个的要素，并且还分别至少部分地基于第一命令信号和第二命令信号而在第一输出电压电平与第二输出电压电平之间循环。
示例16
该示例包括根据示例9至13中任何一个的要素，并且还包括当第二大容量电容耦合到负载电路时将第一大容量电容从负载电路解耦，以及当第一大容量电容耦合到负载电路时将第二大容量电容从负载电路解耦。
示例17
该示例包括一种具有存储在其上的指令的机器可读存储设备，所述指令在由一个或多个处理器运行时导致以下操作，以下操作包括：分别将功率供给系统的第一和第二大容量电容器预充电至近似第一输出电压电平和第二输出电压电平；接收第一命令信号以通过功率供给来生成第一输出电压电平；将第一大容量电容耦合到耦合至功率供给的负载电路；接收第二命令信号以通过功率供给来生成第二输出电压电平；以及将第二大容量电容耦合到耦合至功率供给的负载电路。
示例18
该示例包括示例17的要素，其中指令在由一个或多个处理器运行时导致以下附加操作，包括响应于第一命令信号而生成第一参考信号，以控制功率供给系统生成第一输出电压电平；以及响应于第二命令信号而生成第二参考信号，以控制功率供给电路生成第二输出电压电平。
示例19
该示例包括示例18的要素，其中指令在由一个或多个处理器运行时导致以下附加操作，包括分别比较第一和第二参考信号与第一和第二输出电压电平。
示例20
该示例包括示例19的要素，其中指令在由一个或多个处理器运行时导致以下附加操作，包括通过比较的结果来控制功率开关电路生成第一输出电压电平或第二输出电压电平。
示例21
该示例包括示例19的要素，其中指令在由一个或多个处理器运行时导致以下附加操作，包括通过比较的结果来控制PWM控制电路生成PWM信号以控制高侧开关电路的导通状态和生成互补PWM信号以控制低侧开关电路的导通状态；其中PWM信号的占空比由比较的结果控制以生成第一输出电压电平或第二输出电压电平。
示例22
该示例包括根据示例17至21中任何一个的要素，其中第一大容量电容器电路包括多个电容器，并且其中，其中指令在由一个或多个处理器运行时导致以下附加操作，包括响应于第一命令信号而串联耦合所述多个电容器并且响应于第二命令信号而并联耦合所述多个电容器。
示例23
该示例包括根据示例17至21中任何一个的要素，其中指令在由一个或多个处理器运行时导致以下附加操作，包括分别至少部分地基于第一命令信号和第二命令信号而在第一输出电压电平与第二输出电压电平之间循环。
示例24
该示例包括根据示例17至21中任何一个的要素，其中指令在由一个或多个处理器运行时导致以下附加操作，包括当第二大容量电容耦合到负载电路时将第一大容量电容从负载电路解耦，以及当第一大容量电容耦合到负载电路时将第二大容量电容从负载电路解耦。
示例25
根据该示例，提供了一种具有存储在其上的指令的机器可读存储设备，所述指令在由一个或多个处理器运行时导致以下操作，包括根据示例9至16中任何一个的方法。
示例26
本公开的另一示例是一种系统，包括布置成执行示例9-16中任何一个的方法的至少一个设备。
示例27
本公开的另一示例是一种设备，包括执行示例9-16中任何一个的方法的构件。
示例28
该示例包括根据示例9至16中任何一个的要素，其中功率链电路是线性调整器功率供给。
示例29
该示例包括根据示例9至16中任何一个的要素，其中功率链电路是经切换的DC/DC转换器功率供给。
示例30
该示例包括系统。所述系统包括功率供给和负载电路；功率供给系统包括：功率链电路，其配置成分别至少部分地基于第一输出电平控制信号和第二输出电平控制信号而生成第一输出电压电平和第二输出电压电平以向耦合到功率链电路的负载电路递送功率；第一大容量电容器电路和第二大容量电容器电路；其中第一大容量电容器电路配置成被预充电至近似第一输出电压电平并且第二大容量电容器电路配置成被预充电至近似第二输出电压电平；以及电容管理电路，其配置成基于第一输出电平控制信号而将第一大容量电容器耦合到负载电路，或者基于第二输出电平控制信号而将第二大容量电容器耦合到负载电路；并且其中负载电路包括处理器电路和存储器电路。
示例31
该示例包括根据示例30的要素，其中第一大容量电容器电路包括多个电容器，并且其中电容管理电路配置成响应于第一输出电平控制信号而串联耦合所述多个电容器并且响应于第二输出电平控制信号而并联耦合所述多个电容器。
示例32
该示例包括根据示例30的要素，其中功率链电路还配置成分别至少部分地基于第一输出电平控制信号和第二输出电平控制信号而在第一输出电压电平与第二输出电压电平之间循环。
示例33
该示例包括根据示例30的要素，其中电容管理电路还配置成当第二大容量电容耦合到负载电路时将第一大容量电容从负载电路解耦，并且当第一大容量电容耦合到负载电路时将第二大容量电容从负载电路解耦。
示例34
该示例包括根据示例30的要素，其中负载电路是物联网（IoT）设备。
示例35
该示例包括根据示例30的要素，其中负载电路是可穿戴设备。
示例36
该示例包括根据示例30的要素，其中负载电路还包括基带管理控制器电路，其配置成生成第一输出电平控制信号和第二输出电平控制信号。
示例37
该示例包括根据示例30的要素，其中功率链电路是线性调整器功率供给。
示例38
该示例包括根据示例30的要素，其中功率链电路是经切换的DC/DC转换器功率供给。
在本文中已采用的术语和表述作为描述而非限制的术语来使用，并且在这样的术语和表述的使用中不存在排除所示出和描述的特征（或其部分）的任何等同物的意图，并且认识到，在权利要求的范围内，各种修改是可能的。相应地，权利要求意图覆盖所有这样的等同物。

Claims (17)

1.一种功率供给系统，包括：
功率链电路，其配置成分别至少部分地基于第一输出电平控制信号和第二输出电平控制信号而生成与全功率状态关联的第一输出电压电平和与低功率状态关联的第二输出电压电平以向耦合到功率链电路的负载电路递送功率，其中第一输出电压电平大于第二输出电压电平；
第一大容量电容器电路和第二大容量电容器电路；其中所述第一大容量电容器电路包括多个电容器，以及其中所述第一大容量电容器电路配置成被预充电至近似第一输出电压电平，并且所述第二大容量电容器电路包括多个电容器，所述第二大容量电容器电路配置成被预充电至近似第二输出电压电平；
电容管理电路，其配置成基于第一输出电平控制信号而将所述第一大容量电容器电路耦合到负载电路，所述第一输出电平控制信号与所述第一输出电压电平成比例，或者基于第二输出电平控制信号而将第二大容量电容器电路耦合到负载电路，所述第二输出电平控制信号与所述第二输出电压电平成比例，
并且其中电容管理电路配置成响应于第一输出电平控制信号而串联电耦合所述第一大容量电容器电路的所述多个电容器的每一个，并且响应于第二输出电平控制信号而并联电耦合所述第二大容量电容器电路的所述多个电容器的每一个。
2.权利要求1 的功率供给系统，还包括：
参考信号管理电路，其配置成响应于第一输出电平控制信号而生成第一参考信号，控制功率链电路以生成第一输出电压电平；并且响应于第二输出电平控制信号而生成第二参考信号，控制功率链电路以生成第二输出电压电平。
3.权利要求2 的功率供给系统，其中功率链电路包括比较器电路，所述比较器电路配置成分别比较第一和第二参考信号与第一和第二输出电压电平。
4.权利要求3 的功率供给系统，其中功率链电路还包括耦合到输入电压源的功率开关电路，并且其中功率开关电路的导通状态配置成由比较器电路的输出控制以生成第一输出电压电平或第二输出电压电平。
5.权利要求3 的功率供给系统，其中功率链电路还包括脉冲宽度调制PWM控制电路、高侧开关电路和低侧开关电路；其中PWM 控制电路配置成生成PWM 信号以控制高侧开关电路的导通状态和生成互补PWM 信号以控制低侧开关电路的导通状态；其中PWM 信号的占空比由比较器电路的输出控制以生成第一输出电压电平或第二输出电压电平。
6.权利要求1 的功率供给系统，其中功率链电路还配置成分别至少部分地基于第一输出电平控制信号和第二输出电平控制信号而在第一输出电压电平与第二输出电压电平之间循环。
7.权利要求1 的功率供给系统，其中电容管理电路还配置成当第二大容量电容电路耦合到负载电路时将第一大容量电容电路从负载电路解耦，并且当第一大容量电容电路耦合到负载电路时将第二大容量电容电路从负载电路解耦。
8.一种用于管理功率供给系统的大容量电容的方法，包括：
分别将功率供给系统的第一和第二大容量电容器电路预充电至近似与全功率状态关联的第一输出电压电平和与低功率状态关联的第二输出电压电平，所述第一大容量电容器电路包括多个电容器，并且所述第二大容量电容器电路包括多个电容器，其中第一输出电压电平大于第二输出电压电平；
接收第一命令信号以通过功率供给系统来生成第一输出电压电平，所述第一命令信号与所述第一输出电压电平成比例；
响应于接收所述第一命令信号，将第一大容量电容器电路耦合到耦合至功率供给的负载电路，以及将所述第一大容量电容器电路的所述多个电容器互相串联电耦合；
接收第二命令信号以通过功率供给来生成第二输出电压电平，所述第二命令信号与所述第二输出电压电平成比例；以及
响应于接收所述第二命令信号，将第二大容量电容器电路耦合到耦合至功率供给的负载电路，以及将所述第二大容量电容器电路的所述多个电容器互相并联电耦合。
9.权利要求8 的方法，还包括：
响应于第一命令信号而生成第一参考信号，以控制功率供给系统生成第一输出电压电平；以及响应于第二命令信号而生成第二参考信号，以控制功率供给系统生成第二输出电压电平。
10.权利要求9 的方法，还包括：
分别比较第一和第二参考信号与第一和第二输出电压电平。
11.权利要求10 的方法，还包括：
通过比较的结果来控制功率开关电路生成第一输出电压电平或第二输出电压电平。
12.权利要求10 的方法，还包括：
通过比较的结果来控制PWM 控制电路生成PWM 信号以控制高侧开关电路的导通状态和生成互补PWM 信号以控制低侧开关电路的导通状态；其中PWM 信号的占空比由比较的结果控制以生成第一输出电压电平或第二输出电压电平。
13.权利要求8 的方法，还包括：
分别至少部分地基于第一命令信号和第二命令信号而在第一输出电压电平与第二输出电压电平之间循环。
14.权利要求8 的方法，还包括：
当第二大容量电容器耦合到负载电路时将第一大容量电容器从负载电路解耦，以及当第一大容量电容器耦合到负载电路时将第二大容量电容器从负载电路解耦。
15.一种系统，包括布置成执行权利要求8 至14 中任何一个的方法的至少一个设备。
16.一种具有存储在其上的指令的计算机可读存储设备，所述指令在由一个或多个处理器运行时导致以下操作，包括： 根据权利要求8 至14 中任何一个的方法。
17.一种设备，包括执行权利要求8 至14 中任何一个的方法的构件。
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