CN107040135B - 一种产生参考电压信号的方法、一种电压调节器的控制电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

公开了产生参考电压信号的方法、电压调节器的控制电路及其控制方法。产生参考电压信号的方法包括接收处理器发出的脉宽调制电压识别编码，识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号，根据占空比信号提供目标信号和参考电压信号，其中当判断到需要动态增大参考电压信号时，限制参考电压信号单调增大，当判断到需要动态减小参考电压信号时，限制参考电压信号单调减小，以及当参考电压信号进入由目标信号决定的范围后，解除对参考电压信号单调增大或单调减小的限制。从而可以高效率的产生参考电压信号，避免无谓的损耗。

Description

一种产生参考电压信号的方法、一种电压调节器的控制电路 及其控制方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种电子电路，更具体地说，尤其涉及一种电压调节器的控制电路。
背景技术
在计算机系统中，处理器，例如中央处理器(CPU)或图形处理器(GPU)，的工作电压需要随着其工作模式的变化而变化，通常电压调节器用来为CPU或GPU提供工作电压。所述电压调节器根据CPU或GPU发送的电压识别编码(voltage identification code)调节其提供的工作电压。
现有的处理器供电系统根据电压识别编码产生及调节参考电压，电压调节器根据参考电压将输入电压转换为输出电压。电压调节器的输出电压被用作处理器的工作电压。一般的，电压调节器根据输出电压的反馈信号和参考电压控制电压调节器中至少一个开关管的导通与关断。
电压识别编码例如可以包括兼容NVIDIA处理器的脉宽调制电压识别编码(PWM-VID)。然而传统的根据脉宽调制电压识别编码PWM-VID得到参考电压的过程常常因滤波器的使用而产生较大的纹波，有抖动，导致损耗较大。因此，如何根据脉宽调制电压识别编码以最小的损耗得到快速响应的参考电压是一个问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种产生参考电压信号的方法、一种电压调节器的控制电路及其控制方法。
根据本发明的实施例，提出了一种产生参考电压信号的方法，包括：接收处理器发出的脉宽调制电压识别编码，所述脉宽调制电压识别编码包括脉宽调制信号；识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号；以及根据占空比信号计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标信号，并根据占空比信号和目标信号提供参考电压信号；其中当判断到需要动态增大参考电压信号时，限制参考电压信号单调增大，直至参考电压信号进入由目标信号决定的范围后，解除对参考电压信号单调增大的限制；以及当判断到需要动态减小参考电压信号时，限制参考电压信号单调减小，直至参考电压信号进入由目标信号决定的范围后，解除对参考电压信号单调减小的限制。
根据本发明的实施例，还提出了一种电压调节器的控制电路，其中所述电压调节器包括至少一个开关管，并根据参考电压信号将输入电压转换为输出电压，所述控制电路包括：参考电压产生电路，接收处理器发出的脉宽调制电压识别编码，并基于所述脉宽调制电压识别编码产生参考电压信号，其中当判断到需要动态增大参考电压信号时，参考电压产生电路限制参考电压信号单调增大，以及当判断到需要动态减小参考电压信号时，参考电压产生电路限制参考电压信号单调减小；以及开关控制电路，基于参考电压信号和代表了输出电压的反馈信号产生开关控制信号，以控制电压调节器中至少一个开关管。
根据本发明的实施例，还提出了一种电压调节器的控制方法，其中所述电压调节器包括至少一个开关管，并根据参考电压信号将输入电压转换为输出电压，所述控制方法包括：接收处理器发出的脉宽调制电压识别编码，所述脉宽调制电压识别编码包括脉宽调制信号；识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号；根据占空比信号计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标信号，并根据占空比信号和目标信号提供参考电压信号；以及基于参考电压信号和代表了输出电压的反馈信号产生开关控制信号，以控制电压调节器中的至少一个开关管。
根据本发明实施例提供的产生参考电压信号的方法、电压调节器的控制电路及其控制方法，可以高效率的产生参考电压信号，避免无谓的损耗。
附图说明
为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：
图1示出了根据本发明一实施例的产生参考电压信号的方法流程图100；
图2示出了根据本发明一实施例的电压调节器1000的电路框图；
图3示出了根据本发明一实施例的参考电压产生电路30的电路框图；
图4a～4b示出了根据本发明一实施例的参考电压产生电路30根据占空比信号产生参考电压信号的方法流程图400a～400b；
图5示出了根据本发明一实施例的滤波及斜率控制单元13的电路框图；
图6示出了根据本发明另一实施例的滤波及斜率控制单元13的电路框图；
图7示出了根据本发明一实施例的状态判断单元12的电路框图；
图8示出了根据本发明另一实施例的状态判断单元12的电路框图；以及
图9示出了根据本发明一实施例的参考电压产生电路30的状态转移图900。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
针对背景技术中提出的问题，本发明的实施例提出了一种产生参考电压信号的方法、一种电压调节器的控制电路、以及一种电压调节器的控制方法。所述产生参考电压信号的方法在判断到需要动态调节参考电压信号时，限制参考电压信号单调变化，直至参考电压信号进入由目标信号决定的范围后，解除对参考电压信号单调的限制。例如，判断到需要动态增大参考电压信号时，限制参考电压信号单调增大，直至参考电压信号进入由目标信号决定的范围后，解除对参考电压信号单调增大的限制；以及在判断到需要动态减小参考电压信号时，限制参考电压信号单调减小，直至参考电压信号进入由目标信号决定的范围后，解除对参考电压信号单调减小的限制，从而可以减小损耗。本发明中“限制参考电压信号单调变化”指不允许参考电压信号向相反的方向变化。例如“限制参考电压信号单调增大”指限制参考电压信号不减小，即增大或保持；以及“限制参考电压信号单调减小”指限制参考电压信号不增大，即减小或保持。
图1示出了根据本发明一实施例的产生参考电压信号的方法流程图100，包括步骤S11～S16。步骤S11包括：接收处理器发出的脉宽调制电压识别编码PWM-VID，所述脉宽调制电压识别编码PWM-VID包括脉宽调制信号，具有不同占空比的脉宽调制电压识别编码PWM-VID代表了处理器所需的不同大小的工作电压Vtarget，也就是处理器根据其所需的工作电压Vtarget发出具有不同占空比的脉宽调制电压识别编码PWM-VID。步骤S12包括：识别脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比并提供占空比信号Duty_info，例如根据脉宽调制电压识别编码PWM-VID的高电平的时长识别其占空比。步骤S13包括：根据占空比信号Duty_info计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标信号Vtarget_cal，并根据占空比信号Duty_info提供参考电压信号Ref_final。其中目标信号Vtarget_cal与处理器所需的工作电压Vtarget之间存在误差。步骤S14包括：限制参考电压信号Ref_final的上升斜率及下降斜率不超过预设的最大斜率Rmax。步骤S15包括：当判断到需要动态增大参考电压信号Ref_final时，限制参考电压信号Ref_final单调增大，直至参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，解除对参考电压信号Ref_final单调增大的限制，参考电压信号Ref_final趋近于处理器所需的工作电压Vtarget。步骤S16包括：当判断到需要动态减小参考电压信号Ref_final时，限制参考电压信号Ref_final单调减小，直至参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，解除对参考电压信号Ref_final单调减小的限制，参考电压信号Ref_final趋近于处理器所需的工作电压Vtarget。
要注意的是，在上述的流程图中各步骤的执行顺序不限于图1所示，两个连续的功能框可以同时被执行，或以相反的顺序执行。例如步骤S15、S16可以在步骤S14之前执行，或与步骤S14同时执行。
在一个实施例中，当目标信号Vtarget_cal与参考电压信号Ref_final之差大于预设误差E1时(Vtarget_cal-Ref_final>E1)，或当检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比增大幅度超过一预设幅度时，判断需要动态增大参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，当动态增大参考电压信号Ref_final时，参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围包括：参考电压信号Ref_final大于目标信号Vtarget_cal和一上升阈值up_threshold之和。上升阈值up_threshold可编程，且大于等于零。
在一个实施例中，当参考电压信号Ref_final与目标信号Vtarget_cal之差大于一预设误差E1(Ref_final-Vtarget_cal>E1)时，或当检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比减小幅度超过所述预设幅度时，判断需要动态减小参考电压信号。在一个实施例中，当动态减小参考电压信号Ref_final时，参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围包括：参考电压信号Ref_final小于目标信号Vtarget_cal和一下降阈值down_threshold之和。下降阈值down_threshold可编程，且大于等于零。
在一个实施例中，处理器所需的工作电压Vtarget与脉宽调制电压识别编码PWM-VID的实际占空比Duty之间的关系例如可由以下公式(1)表示：
Vtarget＝(Vmax-Vmin)*Duty+Vmin (1)
其中，Vmax对应于脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比为1时处理器所需的工作电压Vtarget，Vmin对应于脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比为0时处理器所需的工作电压Vtarget。
在一个实施例中，根据占空比信号Duty_info计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标信号Vtarget_cal包括，目标信号Vtarget_cal随着占空比信号Duty_info的增大而增大，随着占空比信号Duty_info的减小而减小。例如，目标信号Vtarget_cal可以根据以下公式(2)计算得到：
Vtarget_cal＝(Vmax-Vmin)*Duty_info+Vmin (2)
图2示出了根据本发明一实施例的电压调节器1000的电路框图。电压调节器1000包括开关电路10、以及由参考电压产生电路30和开关控制电路40组成的控制电路。开关电路10包括至少一个开关管，并根据参考电压信号Ref_final将输入电压Vin转换为输出电压Vo，输出电压Vo也就是处理器20的工作电压Vtarget。参考电压产生电路30接收处理器20发出的脉宽调制电压识别编码PWM-VID，并基于所述脉宽调制电压识别编码PWM-VID产生参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，参考电压产生电路30通过识别脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比提供占空比信号Duty_info，根据占空比信号Duty_info计算与脉宽调制电压识别编码PWM-VID相对应的目标信号Vtarget_cal，并根据占空比信号Duty_info和目标信号Vtarget_cal提供参考电压信号Ref_final。其中当判断到需要动态增大参考电压信号Ref_final时，参考电压产生电路30限制参考电压信号Ref_final单调增大，直至参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，解除对参考电压信号Ref_final单调增大的限制，参考电压信号Ref_final趋近于处理器20所需的工作电压Vtarget；以及当判断到需要动态减小参考电压信号Ref_final时，参考电压产生电路30限制参考电压信号Ref_final单调减小，直至参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，解除对参考电压信号Ref_final单调减小的限制，参考电压信号Ref_final趋近于处理器20所需的工作电压Vtarget。开关控制电路40基于参考电压信号Ref_final和代表了输出电压Vo的反馈信号Vfb产生开关控制信号Ctrl，以控制开关电路10中至少一个开关管的导通与关断。
图3示出了根据本发明一实施例的参考电压产生电路30的电路框图。参考电压产生电路30包括占空比计算单元11、状态判断单元12、滤波及斜率控制单元13、以及选择单元14。占空比计算单元11接收脉宽调制电压识别编码PWM-VID，识别脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比并提供占空比信号Duty_info。滤波及斜率控制单元13接收占空比信号Duty_info，对占空比信号Duty_info以第一函数f1进行滤波产生动态参考信号Ref_dvid，以及对占空比信号Duty_info以第二函数f2进行滤波产生静态参考信号Ref_settle。状态判断单元12接收占空比信号Duty_info和参考电压信号Ref_final，根据占空比信号Duty_info和参考电压信号Ref_final判断参考电压信号Ref_final所处的状态，并提供选择信号Sel。在一个实施例中，参考电压信号Ref_final所处的状态包括：动态增大、动态减小、以及静态调整。在一个实施例中，当根据占空比信号Duty_info和参考电压信号Ref_final判断到需要动态增大或动态减小参考电压信号Ref_final时，状态判断单元12控制参考电压产生电路30根据动态参考信号Ref_dvid产生参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，当根据占空比信号Duty_info和参考电压信号Ref_final判断到参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，判断需要静态调整参考电压信号Ref_final，状态判断单元12控制参考电压产生电路30根据静态参考信号Ref_settle产生参考电压信号Ref_final。选择单元14接收动态参考信号Ref_dvid、静态参考信号Ref_settle、以及选择信号Sel，并在选择信号Sel的控制下，根据动态参考信号Ref_dvid和静态参考信号Ref_settle中的一个产生参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，状态判断单元12进一步提供动态方向信号DVID_direction至滤波及斜率控制单元13，所述动态方向信号DVID_direction用于指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大还是减小。
图4a～4b示出了根据本发明一实施例的参考电压产生电路30根据占空比信号Duty_info产生参考电压信号Ref_final的方法流程图400a～400b。
图4a所示的流程图400a包括步骤S21～S22。
步骤S21包括：当动态增大或动态减小参考电压信号Ref_final时，以第一函数f1对占空比信号Duty_info进行滤波得到参考电压信号Ref_final。
步骤S22包括：当参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，以第二函数f2对占空比信号Duty_info进行滤波得到参考电压信号Ref_final。第二函数f2的初始值例如等于由第一函数f1切换至第二函数f2时的参考电压信号Ref_final。
在一个实施例中，当动态增大参考电压信号Ref_final时，以第一函数f1对占空比信号Duty_info进行滤波包括：参考电压信号Ref_final以预设的最大斜率Rmax线性增大至由目标信号Vtarget_cal决定的范围。在一个实施例中，当动态减小参考电压信号Ref_final时，以第一函数f1对占空比信号Duty_info进行滤波包括：参考电压信号Ref_final以预设的最大斜率Rmax线性减小至由目标信号Vtarget_cal决定的范围。
图4b所示的流程图400b包括步骤S31～S33。
步骤S31包括：当动态增大参考电压信号Ref_final时，以第一函数f1对占空比信号Duty_info进行滤波得到滤波后的信号tmp1，也就是tmp1＝f1(Duty_info)，限制滤波后的信号tmp1单调增大，并限制单调增大的斜率不超过预设的最大斜率Rmax，从而得到参考电压信号Ref_final。
在一个实施例中，第一函数f1(Duty_info)在数字系统中的实现例如可以由公式(3)、(4)表示：
Ref_filt(n)＝(Vmax-Vmin)*Duty_info(n)+Vmin (3)
tmp1(n)＝(1-k1)*Ref_final(n-1)+k2*Ref_filt(n)+k3*Ref_filt(n-1) (4)
其中系数k1、k2、k3为滤波系数，n代表数字系统中的当前计算周期，n-1代表数字系统中的上一计算周期。
在一个实施例中，不同的滤波系数k1、k2以及k3可以得到最终以不同时间常数变化的参考电压信号Ref_final。在另一个实施例中，使用不同的数字滤波算法也可以得到最终以不同时间常数变化的参考电压信号Ref_final。本发明中，“时间常数”反映参考电压信号Ref_final过渡过程所需的时间，例如参考电压信号Ref_final的增幅或减幅达到预计变化幅度的1-1/e倍(即约0.63倍)所需的时间。
在一个实施例中，当动态增大参考电压信号Ref_final时，以第一函数f1对占空比信号Duty_info进行滤波还包括：以第一函数f1对占空比信号Duty_info和补偿信号CMP之和进行滤波得到滤波后的信号tmp1，也就是tmp1＝f1(Duty_info+CMP)。第一函数f1(Duty_info+CMP)在数字系统中的实现例如可以由公式(5)、(4)表示：
Ref_filt(n)＝(Vmax-Vmin)*[Duty_info(n)+CMP]+Vmin(5)
步骤S32包括：当动态减小参考电压信号Ref_final时，以第一函数f1对占空比信号Duty_info进行滤波得到滤波后的信号tmp1，也就是tmp1＝f1(Duty_info)，限制滤波后的信号tmp1单调减小，并限制单调减小的斜率不超过预设的最大斜率Rmax，从而得到参考电压信号Ref_final。
步骤S33包括：当参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，以第二函数f2对占空比信号Duty_info进行滤波得到参考电压信号Ref_final，也就是Ref_final＝f2(Duty_info)。
在一个实施例中，第二函数f2(Duty_info)在数字系统中的实现例如可以由公式(3)、(7)表示：
Ref_final(n)＝(1-k4)*Ref_final(n-1)+k5*Ref_filt(n)+k6*Ref_filt(n-1)+k7*Ref_filt(n-2) (7)
其中系数k4、k5、k6、k7为滤波系数。
传统的滤波器对占空比信号Duty_info进行滤波，会在参考电压信号Ref_final上产生纹波，有抖动，尤其是当滤波参数的选择使得参考电压信号Ref_final对占空比信号Duty_info的响应速度越快时，参考电压信号Ref_final的纹波和抖动越大，从而增大了系统的功耗。本发明提出的产生参考电压信号Ref_final的方法，在动态增大、及减小参考电压信号Ref_final时，限制参考电压信号Ref_final相应的单调增大或单调减小，避免了动态调整时参考电压信号Ref_final的纹波，减小了无谓的损耗，提高了效率。
图5示出了根据本发明一实施例的滤波及斜率控制单元13的电路框图。图5所示的实施例中，滤波及斜率控制单元13包括滤波单元131、滤波单元132、单调限制单元134、以及斜率限制单元135。滤波单元131接收占空比信号Duty_info和动态方向信号DVID_direction，并对占空比信号Duty_info以第一函数f1进行滤波得到滤波后的信号tmp1。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大时，对占空比信号和补偿信号之和Duty_info+CMP以第一函数f1(Duty_info+CMP)进行滤波得到滤波后的信号tmp1。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小时，对占空比信号Duty_info以第一函数f1(Duty_info)进行滤波得到滤波后的信号tmp1。滤波单元132接收占空比信号Duty_info，并对占空比信号Duty_info以第二函数f2(Duty_info)进行滤波得到静态参考信号Ref_settle。单调限制单元134接收动态方向信号DVID_direction和滤波单元131提供的滤波后的信号tmp1，并根据动态方向信号DVID_direction限制滤波后的信号tmp1单调增大或单调减小。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小时，单调限制单元134限制滤波后的信号tmp1单调减小以提供经单调限制后的信号tmp2。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大时，单调限制单元134限制滤波后的信号tmp1单调增大以提供经单调限制后的信号tmp2。斜率限制单元135接收经单调限制后的信号tmp2，并对其最大增大斜率或最大减小斜率进行限制，输出经过斜率限制的动态参考信号Ref_dvid。在一个实施例中，动态参考信号Ref_dvid单调增大的斜率及单调减小的斜率均不超过预设的最大斜率Rmax。
图6示出了根据本发明另一实施例的滤波及斜率控制单元13的电路框图。图6所示的实施例中，滤波及斜率控制单元13包括计算单元130、滤波单元131、滤波单元132、以及斜率限制单元135。计算单元130接收占空比信号Duty_info，根据公式(2)计算得到目标信号Vtarget_cal。滤波单元131接收目标信号Vtarget_cal和动态方向信号DVID_direction，提供滤波后的信号tmp。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大时，滤波后的信号tmp等于目标信号Vtarget_cal和一补偿信号VCMP之和。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小时，滤波后的信号tmp等于目标信号Vtarget_cal。
斜率限制单元135接收滤波单元131输出的滤波信号tmp，并限制其增大斜率和减小斜率均不超过预设的最大斜率Rmax，以得到动态参考信号Ref_dvid。
滤波单元132接收占空比信号Duty_info，并对占空比信号Duty_info以第二函数f2(Duty_info)进行滤波得到静态参考信号Ref_settle。
图7示出了根据本发明一实施例的状态判断单元12的电路框图。状态判断单元12包括动态检测单元121、静态检测单元122、以及逻辑单元126。
动态检测单元121根据目标信号Vtarget_cal和参考电压信号Ref_final判断是否需要动态调节参考电压信号Ref_final并提供动态开始信号DVID_start，及根据目标信号Vtarget_cal和参考电压信号Ref_final判断动态调节参考电压信号Ref_final的方向并提供动态方向信号DVID_direction。在一个实施例中，当目标信号Vtarget_cal与参考电压信号Ref_final之间差值的绝对值大于预设误差E1时，动态开始信号DVID_start指示需要动态调节参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，当目标信号Vtarget_cal大于参考电压信号Ref_final时，动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大。在一个实施例中，当目标信号Vtarget_cal小于参考电压信号Ref_final时，动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小。
静态检测单元122根据目标信号Vtarget_cal和参考电压信号Ref_final判断动态调节的参考电压信号Ref_final是否进入了由目标信号Vtarget_cal决定的范围，并提供动态结束信号DVID_finish。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大，且参考电压信号Ref_final大于目标信号Vtarget_cal与上升阈值up_threshold之和时，动态结束信号DVID_finish指示参考电压信号Ref_final进入了由目标信号Vtarget_cal决定的范围，动态调节结束。在一个实施例中，当动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小，且参考电压信号Ref_final小于目标信号Vtarget与下降阈值down_threshold之和时，动态结束信号DVID_finish指示参考电压信号Ref_final进入了由目标信号Vtarget_cal决定的范围，动态调节结束。在图7所示的实施例中，静态检测单元122包括比较单元123、比较单元124、以及多路选择单元125。比较单元123将目标信号Vtarget_cal与上升阈值up_threshold之和(Vtarget_cal+up_threshold)和参考电压信号Ref_final相比较，比较单元124将目标信号Vtarget_cal与下降阈值down_threshold之和(Vtarget_cal+down_threshold)和参考电压信号Ref_final相比较，多路选择单元125根据动态方向信号DVID_direction选择比较单元123的比较结果或比较单元124的比较结果作为动态结束信号DVID_finish输出。
逻辑单元126根据动态开始信号DVID_start和动态结束信号DVID_finish产生选择信号Sel。在一个实施例中，在动态调节参考电压信号Ref_final的过程中，当动态结束信号DVID_finish指示参考电压信号Ref_final进入了由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，切换至对参考电压信号Ref_final静态调节，图3所示的选择单元14选择静态参考电压信号Ref_settle作为参考电压信号Ref_final。在一个实施例中，在静态调节参考电压信号Ref_final的过程中，当动态开始信号DVID_start指示需要动态调节参考电压信号Ref_final时，切换至对参考电压信号Ref_final动态调节，图3所示的选择单元14选择动态参考电压信号Ref_dvid作为参考电压信号Ref_final。
图8示出了根据本发明另一实施例的状态判断单元12的电路框图。图8所示的实施例中，动态检测单元121根据占空比信号Duty_info判断是否需要动态调节参考电压信号Ref_final并提供动态开始信号DVID_start，及根据占空比信号Duty_info判断动态调节参考电压信号Ref_final的方向并提供动态方向信号DVID_direction。在一个实施例中，当占空比信号Duty_info的变化幅度超出预设误差E2时，动态开始信号DVID_start指示需要动态调节参考电压信号Ref_final。当占空比信号Duty_info增大时，动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为增大；当占空比信号Duty_info减小时，动态方向信号DVID_direction指示动态调节参考电压信号Ref_final的方向为减小。
图9示出了根据本发明一实施例的参考电压产生电路30的状态转移图900。在一个实施例中，参考电压产生电路30初始时进入静止调整状态S_settle，当目标信号Vtarget_cal与参考电压信号Ref_final之差大于预设误差E1时，或当检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比增大幅度超过预设幅度时，判断需要动态增大参考电压信号Ref_final，参考电压产生电路30进入增大调整状态S_up；当参考电压信号Ref_final与目标信号Vtarget_cal之差大于预设误差E1时，或当检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比减小幅度超过预设幅度时，判断需要动态减小参考电压信号Ref_final，参考电压产生电路30进入减小调整状态S_down。检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比增大幅度超过预设幅度例如包括但不限于：占空比信号Duty_info的变化幅度超出预设误差E2且占空比信号Duty_info增大。检测到脉宽调制电压识别编码PWM-VID的占空比减小幅度超过预设幅度例如包括但不限于：占空比信号Duty_info的变化幅度超出预设误差E2且占空比信号Duty_info减小。在增大调整状态S_up，当参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，例如当参考电压信号Ref_final大于目标信号Vtarget_cal与上升阈值up_threshold之和后，参考电压产生电路30进入静态调整状态S_settle。在减小调整状态S_down，当参考电压信号Ref_final进入由目标信号Vtarget_cal决定的范围后，例如当参考电压信号Ref_final小于目标信号Vtarget_cal与下降阈值down_threshold之和后，参考电压产生电路30进入静态调整状态S_settle。
在一个实施例中，增大调整状态S_up包括：根据占空比信号Duty_info和补偿信号CMP提供参考电压信号Ref_final，限制参考电压信号Ref_final以第一时间常数单调增大，以及限制参考电压信号Ref_final的增大斜率不超过预设的最大斜率Rmax。在一个实施例中，减小调整状态S_down包括：根据占空比信号Duty_info提供参考电压信号Ref_final，限制参考电压信号Ref_final以第一时间常数单调减小，以及限制参考电压信号Ref_final的减小斜率不超过预设的最大斜率Rmax。在一个实施例中，静态调整状态S_settle包括：根据占空比信号Duty_info提供参考电压信号Ref_final，解除对参考电压信号Ref_final单调增大或单调减小的限制，参考电压信号Ref_final以第二时间常数趋近于处理器所需的工作电压Vtarget，其中第二时间常数大于第一时间常数。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种产生参考电压信号的方法，包括：
接收处理器发出的脉宽调制电压识别编码，所述脉宽调制电压识别编码包括脉宽调制信号；
识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号；以及
根据占空比信号计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标参考电压信号，并根据占空比信号和目标参考电压信号提供参考电压信号；其中
当判断到需要动态增大参考电压信号时，限制参考电压信号，使参考电压信号保持增大或不减小，并限制参考电压信号增大的斜率不超过预设的最大斜率，直至参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，解除对参考电压信号保持增大或不减小的限制；以及
当判断到需要动态减小参考电压信号时，限制参考电压信号，使参考电压信号保持减小或不增大，并限制参考电压信号减小的斜率不超过预设的最大斜率，直至参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，解除对参考电压信号保持减小或不增大的限制。
2.如权利要求1所述的方法，其中根据占空比信号和目标参考电压信号提供参考电压信号包括：
当动态增大或动态减小参考电压信号时，以第一函数对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号；以及
当参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，以第二函数对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号。
3.如权利要求2所述的方法，其中：
当动态增大参考电压信号时以第一函数对占空比信号进行数字滤波包括，参考电压信号以预设的最大斜率线性增大；以及
当动态减小参考电压信号时以第一函数对占空比信号进行数字滤波包括，参考电压信号以预设的最大斜率线性减小。
4.如权利要求1所述的方法，其中根据占空比信号和目标参考电压信号提供参考电压信号包括：
当动态增大参考电压信号时，以第一函数对占空比信号进行数字滤波得到滤波后的信号，限制滤波后的信号，使滤波后的信号保持增大或不减小，并限制其增大的斜率不超过预设的最大斜率，从而得到参考电压信号；
当动态减小参考电压信号时，以第一函数对占空比信号进行数字滤波得到滤波后的信号，限制滤波后的信号，使滤波后的信号保持减小或不增大，并限制其减小的斜率不超过预设的最大斜率，从而得到参考电压信号；以及
当参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，以第二函数对占空比信号进行数字滤波得到参考电压信号。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：当参考电压信号与目标参考电压信号之差大于一预设误差时，判断需要动态减小参考电压信号，以及当目标参考电压信号与参考电压信号之差大于所述预设误差时，判断需要动态增大参考电压信号。
6.如权利要求1所述的方法，还包括：当检测到脉宽调制电压识别编码的占空比减小幅度超过一预设幅度时，判断需要动态减小参考电压信号，以及当检测到脉宽调制电压识别编码的占空比增大幅度超过所述预设幅度时，判断需要动态增大参考电压信号。
7.如权利要求1所述的方法，其中当动态增大参考电压信号时，参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围包括：参考电压信号大于目标参考电压信号和一上升阈值之和。
8.如权利要求1所述的方法，其中当动态减小参考电压信号时，参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围包括：参考电压信号小于目标参考电压信号和一下降阈值之和。
9.一种电压调节器的控制电路，其中所述电压调节器包括至少一个开关管，并根据参考电压信号将输入电压转换为输出电压，所述控制电路包括：
参考电压产生电路，接收处理器发出的脉宽调制电压识别编码，并基于所述脉宽调制电压识别编码产生参考电压信号，其中当判断到需要动态增大参考电压信号时，参考电压产生电路限制参考电压信号，使参考电压信号保持增大或不减小，并限制其增大的斜率不超过预设的最大斜率，以及当判断到需要动态减小参考电压信号时，参考电压产生电路限制参考电压信号，使参考电压信号保持减小或不增大，并限制其减小的斜率不超过预设的最大斜率；以及
开关控制电路，基于参考电压信号和代表了输出电压的反馈信号产生开关控制信号，以控制电压调节器中至少一个开关管。
10.如权利要求9所述的控制电路，其中参考电压产生电路通过识别脉宽调制电压识别编码的占空比提供占空比信号，并根据所述占空比信号计算与脉宽调制电压识别编码相对应的目标参考电压信号，其中所述目标参考电压信号随着占空比信号的增大而增大，随着占空比信号的减小而减小。
11.如权利要求10所述的控制电路，进一步包括：
当参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，参考电压产生电路解除对参考电压信号增大或减小的限制。
12.如权利要求9所述的控制电路，其中参考电压产生电路还包括：
占空比计算单元，接收脉宽调制电压识别编码，识别脉宽调制电压识别编码的占空比并提供占空比信号；
滤波及斜率控制单元，接收占空比信号，对占空比信号以第一函数进行数字滤波产生动态参考信号，以及对占空比信号以第二函数进行数字滤波产生静态参考信号；以及
状态判断单元，接收占空比信号和参考电压信号，其中当根据占空比信号和参考电压信号判断到需要动态增大或动态减小参考电压信号时，状态判断单元控制参考电压产生电路根据动态参考信号产生参考电压信号，以及当根据占空比信号和参考电压信号判断到参考电压信号进入由目标参考电压信号决定的范围后，状态判断单元控制参考电压产生电路根据静态参考信号产生参考电压信号。
13.如权利要求12所述的控制电路，其中滤波及斜率控制单元进一步包括：
第一滤波单元，对占空比信号以第一函数进行数字滤波得到滤波后的信号，当动态增大参考电压信号时，滤波及斜率控制单元限制滤波后的信号，使滤波后的信号保持增大或不减小，且增大的斜率不超过预设的最大斜率以得到动态参考信号，以及当动态减小参考电压信号时，滤波及斜率控制单元限制滤波后的信号，使滤波后的信号保持减小或不增大，且减小的斜率不超过预设的最大斜率以得到动态参考信号；以及
第二滤波单元，对占空比信号以第二函数进行数字滤波得到静态参考信号。
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