CN110063003A - 可配置充电控制器 - Google Patents

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Abstract

一种可配置电荷转换器可以包括自适应低压差调节器。自适应低压差调节器可以包括余量检测电路和功率供应控制器。余量检测电路可以监测跨场效应晶体管(FET)的电压降，并且使得可编程功率供应器相应地增大或减小输出电压。在一些方面，可配置电荷转换器可以包括自适应低压差调节器和降压/升压转换器。可配置充电控制器的输出功率可以由自适应低压差调节器提供、降压/升压转换器提供，或者由组合操作的自适应低压差调节器和降压/升压转换器两者来提供。

Description

可配置充电控制器
技术领域
本文的实施例一般地涉及功率转换器，并且更具体地涉及用于在便携式电子设备中使用的可配置功率转换器。
背景技术
便携式电子设备经常由一个或多个电池供电。开关功率转换器频繁地用于给电池充电以及提供电力以操作便携式电子设备。然而，开关功率转换器可能生成不期望的热量，并且在一些情况下，可能生成可能影响电子设备的操作的电开关噪声。
因此，需要改进功率转换器操作，尤其是在便携式电子设备中。
发明内容
本公开的系统、方法和设备每个都具有若干创新方面，其中没有单一的一个单独地负责本文中公开的期望属性。
本公开中描述的主题的一个创新方面可以实施为一种功率调节器，该功率调节器包括：自适应低压差调节器，被配置为接收可变输出电压并且通过第一输出端子生成第一输出电压；降压/升压转换器，被配置为接收第一输出电压并且通过第二输出端子生成第二输出电压；控制器，被配置为至少部分地基于可变输出电压来控制自适应低压差调节器和降压/升压转换器；以及调节器输出端子，耦合到第二输出端子并且被配置为提供功率调节器的输出电压。
本公开中描述的主题的另一创新方面可以实施为一种自适应低压差调节器，该自适应低压差调节器包括：场效应晶体管(FET)，被配置为从可变输出功率供应器接收输出电压；余量检测电路，耦合到FET并且被配置为测量FET的源极端子与漏极端子之间的电压差；以及功率供应控制器，耦合到余量检测电路，并且被配置为至少部分地基于所测量的电压差来调整可变输出功率供应器。
本公开中描述的主题的另一创新方面可以实施为一种功率调节器，该功率调节器包括：自适应低压差调节器，被配置为接收第一中间电压并且通过第一端子生成第一输出电压；降压/升压转换器，被配置为接收第一中间电压并且通过耦合到第一输出端子的第二输出端子生成第二输出电压；功率调节器输出端子，被配置为从第一输出端子接收第一输出电压，并且从第二输出端子接收第二输出电压；以及控制器，被配置为至少部分地基于功率调节器的可变输入电压，来控制自适应低压差调节器和降压/升压转换器。
附图说明
本文的实施例通过示例的方式来说明，并且不旨在被附图的示图所限制。相似的数字贯穿于附图和说明书引用相似的元素。
图1描绘了示例实施例可以实施在其内的示例系统。
图2描绘了示例实施例可以实施在其内的图1的系统的示例方面。
图3示出了说明性流程图，其描绘了根据一些实施例的用于操作图2的自适应LDO调节器的示例性操作。
图4描绘了示例实施例可以实施在其内的图1的系统的其他示例方面。
图5描绘了示例实施例可以实施在其内的图1的系统的又其他的示例方面。
图6示出了说明性流程图，其描绘了根据一些实施例的用于操作图5和/或图6的功率调节器的示例性操作。
图7示出了图1、图2、图5和图6的便携式设备102的示例实施例的框图。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了许多具体细节，诸如特定组件、电路和过程的示例，以提供对本公开的透彻理解。如本文中使用的术语“耦合”意味着直接耦合到或通过一个或多个中间组件或电路被耦合。此外，在以下描述中并且出于解释的目的，阐述了具体术语以提供对示例实施例的透彻理解。然而，对本领域技术人员将明显的是，可以不要求这些具体细节来实践示例实施例。在其他情况下，以框图形式示出了公知的电路和设备以避免使本公开模糊不清。通过本文中描述的各种总线提供的信号中的任何信号可以与其他信号时间复用，并且通过一个或多个共同总线来提供。另外，电路元件或软件块之间的互连可以示出为总线或单一信号线。总线中的每个总线可以替代地是单一信号线，并且单一信号线中的每个单一信号线可以替代地是总线，并且单一线路或总线可以表示用于组件之间的通信的大量物理机制或逻辑机制中的任何一个或多个。示例实施例将不被解释为限于本文中描述的特定示例，而是将在它们的范围内包括由所附权利要求限定的所有实施例。
本文中描述的技术可以实施在硬件、软件、固件或其任何组合中，除非明确地描述为以特定方式实施。描述为模块或组件的任何特征也可以一起实施在集成逻辑器件中，或者分离地实施为分立但可互操作的逻辑器件。如果实施在软件中，则这些技术可以至少部分地由包括指令的非瞬态计算机可读存储介质来实现，这些指令在被执行时执行下面描述的方法中的一个或多个方法。非瞬态计算机可读存储介质可以形成计算机程序产品的一部分，计算机程序产品可以包括包装材料。
非瞬态计算机可读存储介质可以包括随机访问存储器(RAM)，诸如同步动态随机访问存储器(SDRAM)；只读存储器(ROM)；非易失性随机访问存储器(NVRAM)；电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；闪存存储器；其他已知存储介质等。另外地或替代地，这些技术可以至少部分地由计算机可读通信介质来实现，该计算机可读通信介质以指令或数据结构的形式携带或传送代码，并且可以由计算机或其他处理器访问、读取和/或执行。
关于本文中公开的实施方式所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和指令可以由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、专用指令集处理器(ASIP)、现场可编程门阵列(FPGA)、或其他等效的集成或分立逻辑电路。如本文中使用的术语“处理器”可以是指任何前述结构或适合于实施本文中描述的技术的任何其他结构。另外，在一些方面，本文中描述的功能可以提供在如本文中描述的所配置的专用软件模块或硬件模块内。此外，这些技术可以完全实施在一个或多个电路或逻辑元件中。通用处理器可以是微处理器，但是在替代方式中，处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以实施为计算设备的组合(诸如DSP和微处理器的组合)、多个微处理器、一个或多个微处理器结合DSP核、或者任何其他合适的配置。
图1描绘了示例实施例可以实施在其内的示例系统100。系统100可以包括便携式设备102和功率供应器103。在一些方面，便携式设备102可以是任何技术上可行的便携式、电池供电的电子设备。在一些实施例中，便携式设备102可以是无线通信设备，诸如蜂窝电话、平板、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、可穿戴设备和/或医疗设备等。便携式设备102还可以被称为用户设备(UE)、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动用户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手机、用户代理、移动客户端、客户端、或某种其他合适的术语。在一些实施例中，便携式设备102可以包括一个或多个处理资源(例如，处理器和/或ASIC)以及一个或多个存储器资源。存储器资源可以包括非瞬态计算机可读介质(例如，一个或多个非易失性存储器元件，诸如EPROM、EEPROM、闪存、硬驱动器等)，其存储用于执行下面关于图3和图6描述的操作的指令。
便携式设备102可以包括耦合到电池115的自适应低压差(LDO)调节器110。自适应LDO调节器110还可以耦合到功率供应器103。功率供应器103可以向自适应LDO调节器110提供经调节的或未经调节的功率源，自适应LDO调节器110进而可以向便携式设备102供电和/或对电池115充电。尽管为简单仅示出了一个电池115，但是便携式设备102可以包括串联或并联地耦合在一起的两个或更多电池。
图2描绘了示例实施例可以实施在其内的示例系统200。系统200可以包括图1的便携式设备102的实施例和可编程功率供应器260。在一些方面，可编程功率供应器260可以是可控的可变输出功率供应器。便携式设备102可以包括图1的自适应LDO调节器110和电池115的实施例、系统负载240、可选的电池场效应晶体管(FET)控制器250(用虚线示出)、以及FET M1。自适应LDO调节器110可以包括余量检测电路210、功率供应控制器220、调节控制器230、以及FET M2。
自适应LDO调节器110可以接收由可编程功率供应器260生成的可变输入电压VIN，并且生成输出电压VOUT。在一些实施例中，可编程功率供应器260可以生成初始VIN(例如，预定的初始电压VINIT)，例如，当便携式设备102首次通电时，当便携式设备102被重置时，或者当可编程功率供应器260首次连接到便携式设备102时。输出电压VOUT可以耦合到系统负载240，并且由此向便携式设备102的各种系统和/或电路提供电力(例如，系统电压)。替代地或另外地，输出电压VOUT可选地可以通过FET M1耦合到电池115。例如，可选的电池FET控制器250可以使得FET M1将电池115耦合到输出电压VOUT以对电池充电。
自适应LDO调节器110可以将FET M2操作为线性调节器(诸如通过将FET M2操作在线性模式中)。在将FET M2操作在线性模式中的一些方面，跨FET M2的电压降可以维持在预定电压(例如，200毫伏)。此外，在线性模式中的FET M2的等效电阻(例如，RDS(on))可以接近零欧姆(例如，40毫欧)。因此，与流过FET M2的电流相关联的任何电阻性损耗也可以相对为低。尽管上面描述了跨FET M2的示例200毫伏电压降，但是可以使用其他技术上可行的电压降。在一些实施例中，跨FET M2的电压降可以与由自适应LDO调节器110提供的电流量相关联。
余量检测电路210可以通过功率供应控制器220控制可编程功率供应器260的输出，来至少部分地控制跨FET M2的电压降。例如，余量检测电路210可以确定(测量)FET M2的源极端子与漏极端子之间的电压差(例如，节点N1和节点N2之间的电压差)，并且可以请求可编程功率供应器260的输出(通过功率供应控制器220)被调整，以维持跨FET M2的预定电压降。如果余量检测电路210确定节点N1和节点N2之间的电压差大于预定电压降，则余量检测电路210可以请求功率供应控制器220减小可编程功率供应器260的输出电压(例如，减小VIN)，并且由此减小跨FET M2的电压降。如果余量检测电路210确定节点N1和节点N2之间的电压差小于预定电压降，则余量检测电路210可以请求功率供应控制器220增大可编程功率供应器260的输出电压(例如，增大VIN)，并且由此增大跨FET M2的电压降。在一些实施例中，余量检测电路210被配置为确定或测量FET M2的源极端子与漏极端子之间的电压差，并且将这样的信息提供给控制器220，而不请求功率供应器260的调整。在这样的实施例中，控制器220可以基于从电路210接收的测量结果来确定调整是否为必要或期望。
调节控制器230可以(经由FET M2的栅极端子)控制FET M2，以提供经调节的输出电压VOUT和/或经调节的输出电流IOUT。在一些实施例中，调节控制器230可以包括电压控制回路电路和/或电流控制回路电路，以通过控制FET M2来调节输出电压VOUT和/或输出电流IOUT。
在一些实施例中，功率供应控制器220可以通过通用串行总线(USB)接口265与可编程功率供应器260通信。例如，功率供应控制器220可以通过两个或更多USB端子(例如，导体、数据线等)耦合到可编程功率供应器260。在一些方面，功率供应控制器220可以通过控制信号来指示可编程功率供应器260增大和/或减小其输出电压，这些控制信号通过USB数据线D+和/或D-来传输。从功率供应控制器220到USB接口265的控制信号可以是单端信号或差分信号。在一些实施例中，可编程功率供应器260的输出电压可以按20毫伏的电压步长来调整。在其他实施例中，可编程功率供应器260的输出电压可以按任何其他技术上可行的电压步幅的步长来调整。例如，功率供应控制器220的第一端子可以被配置为提供第一信号以增大功率供应器260的输出电压(例如，以预定步长量或以可变量)，并且功率供应控制器220的第二端子可以被配置为提供第二信号以减小功率供应器260的输出电压(例如，以预定步长量或以另一或可变量)。
图3示出了说明性流程图，其描绘了根据一些实施例的用于操作图2的自适应LDO调节器110的示例性操作300。一些实施例可以利用附加操作、更少操作、按不同顺序的一些操作、和/或并行的一些操作来执行本文中描述的操作。还参考图2，自适应LDO调节器110从可编程功率供应器260接收输入电压(305)。在一些实施例中，可编程功率供应器260可以例如在便携式设备102首次通电时，在便携式设备102被重置时，或者在可编程功率供应器260首次连接到便携式设备102时，提供默认输出电压(例如，初始电压VINIT)。可能另外存在提供默认输出电压的其他情形。
接下来，自适应LDO调节器110确定(测量)跨LDO调节FET的电压降(310)。例如，余量检测电路210可以测量跨FET M2的电压降。接下来，自适应LDO调节器110确定电压降是否改变或已经改变多于阈值电压(315)。例如，自适应LDO调节器110可以确定所测量的电压降是否超过先前的电压降多于阈值电压(例如，新电压降>(旧电压降+阈值电压)或新电压降<(旧电压降-阈值电压)。如果电压降未改变多于阈值电压，则操作返回到310。
另一方面，如果电压降已经改变多于阈值电压，则自适应LDO调节器110提供一个或多个控制信号，以基于所测量的电压降来调整可编程功率供应器260(320)。自适应LDO调节器110可以请求可编程功率供应器260的调整，以维持跨LDO调节FET的预定电压降。在一些方面，预定电压降可以使得LDO调节FET操作在线性模式中。例如，如果所测量的电压降小于预定电压降，则自适应LDO调节器110可以增大可编程功率供应器260的输出电压。在另一示例中，如果所测量的电压降大于预定电压降，则自适应LDO调节器可以减小可编程功率供应器260的输出电压。在一些方面，针对可编程功率供应器的功率供应调整可以通过一个或多个USB信号来提供。操作然后返回到310。
图4描绘了示例实施例可以实施在其内的另一示例系统400。系统400可以包括图1的便携式设备102的实施例和图2的可编程功率供应器260。在一些方面，可编程功率供应器260可以包括USB接口(为了简单未示出)以将电压VIN递送到便携式设备102，以及接收控制信号以增大和/或减小电压VIN。便携式设备102可以包括功率调节器401和图2的电池115的实施例。功率调节器401可以包括图2的自适应LDO调节器110和电池FET控制器250的实施例。另外，功率调节器401可以包括模式控制器420、降压/升压转换器430、VIN FET控制器440、FET M3、以及FET M4。
功率调节器401可以从可编程功率供应器260接收电压VIN，并且通过FET M3提供中间电压V中间。在一些方面，FET M3可以由VIN FET控制器440操作在线性(例如，三极管)模式中。因此，电压V中间可以类似于由可编程功率供应器260提供的电压VIN。另外，VIN FET控制器440可以监测通过FET M3的输入电流IIN。归因于操作电压(VIN、V中间和FET M3的栅极电压)，FET M3可以有利地不要求块体(bulk)切换，由此简化了功率调节器401的设计。
电压V中间可以耦合到自适应LDO调节器110和降压/升压转换器430。自适应LDO调节器110可以包括LDO控制器410和FET M5。FET M5可以接收电压V中间，并且通过输出端子411生成LDO输出电压。输出端子411可以耦合到功率调节器401的输出端子490。因此，在一些方面，LDO输出电压可以是功率调节器401的输出电压VOUT。如上面关于图2所描述的，FET M5可以被操作为LDO调节器。在一些实施例中，LDO控制器410可以包括上面关于图2描述的一个或多个电路、框和/或模块，以将FET M5操作在线性模式中。例如，LDO控制器410可以包括图2的余量检测电路210、和/或调节控制器230(为了简单未示出)。
降压/升压转换器430可以包括降压/升压控制器435、高压侧FET M6、低压侧FETM7、以及电感器L1。降压/升压转换器430可以接收电压V中间，并且通过输出端子431生成降压/升压输出电压。降压/升压转换器430可以是开关电压调节器，其可以通过高压侧FETM6、低压侧FET M7和/或电感器L1来生成步升电压(例如，大于V中间的电压)或步降电压(例如，小于V中间的电压)。高压侧FET M6和低压侧FET M7的操作可以由降压/升压控制器435来控制。电感器L1可以将降压/升压输出电压递送到输出端子431。输出端子431还可以耦合到输出端子490。因此，来自自适应LDO调节器110和降压/升压转换器430两者的输出端子可以耦合到输出端子490。以这种方式，用于便携式设备102的输出电压VOUT和输出电流IOUT可以由自适应LDO调节器110和/或降压/升压转换器430来提供。
电池115可以通过输出端子490上的电压和电流来充电。例如，在输出电压VOUT足以对电池115充电时，由电池FET控制器250控制的FET M4可以选择性地将电池115耦合到输出端子490。在一些实施例中，电池FET控制器250可以监测通过FET M4递送到电池115的充电电流和/或充电电压。
模式控制器420可以控制来自可编程功率供应器260的电压VIN。例如，模式控制器420可以包括图2的功率供应控制器220(为了简单未示出)。电压VIN可以被调整以维持FETM5的线性操作，和/或为降压/升压转换器430的有效操作提供足够的电压。在一些实施例中，LDO控制器410可以通过模式控制器420来控制可编程功率供应器260(例如，VIN)。例如，LDO控制器410可以接收如下的信息，该信息有关于由FET M3通过电流感测信号441提供的电流和由FET M4通过电流感测信号442提供的电流。基于这些电流感测信号，LDO控制器410可以通过电压请求信号443向模式控制器420请求电压VIN的调整。
来自功率调节器401的功率(例如，VOUT)可以由自适应LDO调节器110或由降压/升压转换器430至少部分地基于功率调节器401的操作模式来供应。在一些方面，操作模式可以由模式控制器420来确定。例如，模式控制器420可以监测输入电压电平(VIN)，监测输出电压电平(VOUT)，监测目标输出电压，和/或监测输出电流(IOUT)，以确定功率调节器401的操作模式。作为示例而非限制的方式，功率调节器401的可能操作模式包括LDO调节模式、降压转换器模式、以及升压转换器模式。
如果电压VIN大于目标输出电压并且在目标输出电压的预定电压差内，则模式控制器420可以将功率调节器401操作在LDO调节模式中。在该模式中，模式控制器420可以(通过VIN FET控制器440)使得FET M3提供电压V中间。另外，模式控制器420可以(通过LDO控制器410、自适应LDO调节器控制信号421和FET控制信号422)使得FET M5操作为线性调节器，并且将LDO输出电压提供给输出端子490。模式控制器420可以(通过降压/升压控制信号423)使得降压/升压控制器435将降压/升压转换器430与输出端子490隔离(例如，关断FET M6和M7)。
如果电压VIN大于目标输出电压多于预定电压差，则模式控制器420可以将功率调节器401操作在降压转换器模式中。在该模式中，模式控制器420可以(通过VIN FET控制器440)使得FET M3提供电压V中间。模式控制器420可以(通过降压/升压控制信号423)使得降压/升压转换器430从相对更高的电压V中间来生成降压/升压输出电压(例如，将降压/升压转换器430操作为降压转换器)。在一些方面，降压/升压控制器435可以将FET M7操作为开关FET，同时FET M6被保持启用(接通)。另外，处于降压转换器模式的模式控制器420可以(通过LDO控制器410)禁用(关断)FET M5，以将自适应LDO调节器110与输出端子490隔离。
如果电压VIN小于目标输出电压，则模式控制器420可以将功率调节器401操作在升压转换器模式中。在该模式中，模式控制器420可以(通过VIN FET控制器440)使得FET M3提供电压V中间。模式控制器420可以(通过降压/升压控制信号423)使得降压/升压转换器430从更低的电压V中间来生成降压/升压输出电压(例如，将降压/升压转换器430操作为升压转换器)。在一些方面，降压/升压控制器435可以将FET M6操作为开关FET并且关断FET M7。另外，模式控制器420可以(通过LDO控制器410)禁用(关断)FET M5，以将自适应LDO调节器110与输出端子490隔离。
如上文所描述的，电压VIN可以由功率调节器401来控制(例如，通过模式控制器420)。因此，电压VIN可以被调整以针对所选择的操作模式来优化功率调节器401的操作。FETM5、M6和M7关于功率调节器401的操作模式的示例操作在下面总结在表1中。
表1
在一些实施例中，FET M3可以被配置为当处于LDO调节模式时调节电压VIN(与上面描述的FET M5形成对比)。FET M5可以替代地接通并且被操作在三极管区域中。由于FET M3可以是具有相对更好的补偿回路的内部FET，因此FET M3在某些实施例中可以提供增加的操作稳定性。
在一些实施例中，模式控制器420可以基于环境条件来控制功率调节器401。例如，模式控制器420可以至少部分地基于检测到的温度来调整输出电流IOUT。一个或多个温度传感器(为了简单未示出)可以设置在功率调节器401附近和/或内部。可能的温度传感器位置可以包括：包括功率调节器401的裸片，在便携式设备102的壳体上(或与之邻近)，和/或与功率调节器401邻近的其他区域。随着检测到的温度升高，模式控制器420可以使得自适应LDO调节器110和/或降压/升压转换器430减小输出电流IOUT，从而温度被维持在最大操作温度以下。如果超过最大操作温度，则模式控制器420可以使得自适应LDO调节器110和/或降压/升压转换器430关闭，以使得功率调节器401能够冷却。如果温度返回到最大操作温度以下，则模式控制器420可以使得自适应LDO调节器110和/或降压/升压转换器430再次生成输出电流IOUT。
在另一实施例中，图4中示出的FET M5可以从自适应调节器110中移除。在其位置，FET M3可以耦合到LDO控制器410，从而在第一配置中(例如，操作在LDO调节模式)，电压VIN可以由FET M3来调节，并且FET M6可以被启用以将电力(例如，LDO输出电压)递送到输出端子490。在第二配置中(例如，操作在降压或升压转换器模式)，电压VIN(经由FET M3耦合)可以由降压/升压转换器430来调节。在两种配置中，由于外部FET M5从功率调节器401中移除，因此可以降低设计成本和复杂性。该实施例在下面结合图5更详细地描述。
图5描绘了示例实施例可以实施在其内的另一示例系统500。类似于图4的系统400，系统500可以包括图1的便携式设备102的实施例和图2的可编程功率供应器260。在一些方面，可编程功率供应器260可以包括USB接口(为了简单未示出)以将电压VIN递送到便携式设备102，以及接收控制信号以增大和/或减小电压VIN。便携式设备102可以包括功率调节器501、模式控制器520、降压/升压转换器530、以及图2的电池115的实施例。功率调节器501可以包括图2的自适应LDO调节器110和电池FET控制器250的实施例。另外，功率调节器501可以包括上面关于图4所描述的LDO控制器410的实施例。
自适应LDO调节器110可以包括FET M3，并且可以从可编程功率供应器260接收电压VIN。输出端子411可以将LDO输出电压提供给降压/升压转换器530。降压/升压转换器530进而接收LDO输出电压，并且可以将LDO输出电压提供给输出端子590(当功率调节器501正操作在LDO调节模式中时)，增大LDO输出电压(当功率调节器501正操作在升压转换器模式中时)，或者减小LDO输出电压(当功率调节器501正操作在降压转换器模式中时)。降压/升压转换器530的输出端子531可以耦合到输出端子590。
在一些方面，功率调节器501的操作模式可以由模式控制器520来确定。例如，模式控制器520可以监测输入电压电平(VIN)，监测输出电压电平(VOUT)，监测目标输出电压，和/或监测输出电流(IOUT)，以确定功率调节器501的操作模式。例如，如果电压VIN大于目标输出电压并且在目标输出电压的预定电压内，则模式控制器520可以将功率调节器501操作在LDO调节模式中。在该模式中，模式控制器520可以使得FET M3线性地调节电压VIN，并且提供LDO输出电压。模式控制器520还可以使得FET M6被启用，并且通过降压/升压控制器535来使得FET M7被关断。
在另一示例中，如果电压VIN比目标输出电压大得多而多于预定电压差，则模式控制器520可以将功率调节器501操作在降压转换器模式中。模式控制器520可以使得自适应LDO调节器110使电压VIN“通过”(通过将FET M3接通)。模式控制器520还可以通过接通FETM6并且切换FET M7，来使得降压/升压转换器530(通过降压/升压控制器535)操作为降压转换器。
在另一示例中，如果VIN小于VOUT，则模式控制器520可以将功率调节器501操作在升压转换器模式中。类似于降压转换器模式，模式控制器520可以使得自适应LDO调节器110使电压VIN“通过”(通过接通FET M3)而到降压/升压转换器530。模式控制器520还可以通过切换FET M6并且关断FET M7，来使得降压/升压转换器530(通过降压/升压控制器535)操作为升压转换器。FET M3、M6和M7关于功率调节器501的操作模式的示例操作在下面总结在表2中。
表2
功率调节器501可以提供与图4中描述的功率调节器401类似的功能(关于输入电压和输出电压)。然而，功率调节器501可以具有更简单的设计，因为图5的自适应LDO调节器110可以向降压/升压转换器530提供电力，以及提供经调节的输出电压。在一个示例操作模式中，图5的自适应LDO调节器110可以简单地从可编程功率供应器260向降压/升压转换器530传送电压(以类似于图4的FET M3的方式)。在另一示例操作模式中，图5的自适应LDO调节器110可以提供经调节的电压(通过图5的FET M3)，经调节的电压可以通过FET M6耦合到输出端子590。因此，图5的自适应LDO调节器110可以利用可能更少的部件来执行由图4的FET M3、控制器440和自适应LDO调节器110提供的操作。功率调节器501的更简单设计可以降低相关联的成本并且提高可靠性。
图6示出了说明性流程图，其描绘了根据一些实施例的用于操作功率调节器(诸如图4的功率调节器401和图5的功率调节器501)的示例性操作600。为了便于讨论，图4和图5中的类似元件用它们的名称(例如，功率调节器、模式控制器等)以及在它们各自附图中的它们的元件编号来指代。操作开始于功率调节器401/501从可编程功率供应器260接收输入电压(605)。接下来，模式控制器420/520确定一个或多个操作特性(610)。例如，模式控制器420/520可以确定(测量)输入电压，确定输出电压，确定输出电流，和/或确定与功率调节器401/501相关联的一个或多个环境条件(例如，温度)。
接下来，模式控制器420/520确定操作特性是否已经改变多于阈值(615)。例如，模式控制器420/520可以确定输入电压、输出电压或输出电流的新测量结果是否与输入电压、输出电压或输出电流的先前测量结果不同(多于阈值电压)。另外，模式控制器可以确定新环境条件(例如，温度)是否与先前确定的环境条件不同(多于阈值)。如果操作特性未改变多于阈值，则操作返回到(610)。
另一方面，如果操作特性已经改变多于阈值，则模式控制器420/520基于所确定的操作特性来配置功率调节器401/501(620)。例如，模式控制器420/520可以将自适应LDO调节器110和/或降压/升压转换器430/530配置为：基于所确定的输入电压、输出电压、输出电流和/或环境条件来生成输出电压。在一些方面，模式控制器420/520可以将功率调节器401/501配置为：基于输入电压、输出电压、输出电流和/或环境条件来操作在LDO调节模式、降压转换器模式、或升压转换器模式中。如上面关于图4和图5所描述的，模式控制器420/520可以使得功率调节器401/501内的一个或多个元件：基于输入电压和/或环境操作条件来生成和/或调节输出电压VOUT和/或输出电流IOUT。操作返回到610。
如上文所讨论的，在图2中图示以及关于图2讨论的自适应LDO调节器110的元件可以实施在图4和图5中所图示的自适应LDO调节器110的实施例中。在这样的实施例中，关于图3中的310和/或315描述的功能可以依据610和/或615来执行。此外，例如，如关于图2所描述的，可编程功率供应器(例如，功率供应器260)可以基于此被调整或编程。在一些实施例中，关于320描述的功能基于610和/或615作为操作600的一部分来执行。
尽管在图2、图4和图5中分离地图示，但是控制器220、250、410、440、520和/或535中的一个或多个可以实施在共同设备、处理器、控制逻辑等中。例如，这些控制器中的一个或多个可以实施在功率管理集成电路(PMIC)上，该PMIC上实施有功率调节器401或501。在一些实施例中，控制器中的每个控制器实施在PMIC上的单独控制单元中。其他配置也可以实施。例如，一种实施例在下面进一步详细描述，其中处理器和控制软件与功率调节器分开实施。
图7示出了便携式设备102的示例实施例的框图。便携式设备102包括电池115的实施例。便携式设备102还可以包括功率调节器701、天线705(1)-705(n)、外部功率供应接口710、收发器720、处理器730、以及存储器740。收发器720，其可以耦合到天线705(1)-705(n)，可以向其他无线设备发射信号和从其他无线设备接收信号。收发器720可以包括一个或多个接收链(为了简单未示出)以通过天线705(1)-705(N)接收数据传输，包括例如单用户(SU)和(多用户)MU-MIMO(多输入多输出)数据传输。另外，收发器720还可以包括一个或多个发射链(为了简单未示出)以通过天线705(1)-705(n)发射数据传输，包括例如SU和MU-MIMO数据传输。
功率调节器701可以是图4的功率调节器401和/或图5的功率调节器501的实施例，并且可以接收输入电压VIN和可以生成输出电压VOUT(为了简单未示出)以至少部分地向便携式设备102供电。在一些实施例中，功率调节器701可以包括自适应LDO调节器110和/或降压/升压转换器(例如，图4的降压/升压转换器430和/或图5的降压/升压转换器530)。自适应LDO调节器和降压/升压转换器在图7中为了简单未示出。功率调节器701还可以向电池115提供充电电压和电流。
外部功率供应接口710(耦合到功率调节器701)可以提供电接口，以控制向便携式设备102提供输入电压VIN的外部功率供应器(为了简单未示出)。在一些实施例中，外部功率供应接口710可以包括图2的余量检测电路210和/或功率供应控制器220。
存储器740可以包括非瞬态计算机可读存储介质(例如，一个或多个非易失性存储器元件，诸如EPROM、EEPROM、闪存、硬驱动器等)，其可以存储以下软件模块：
·控制功率调节器701的功率调节器控制软件(SW)模块742；以及
·控制收发器720的收发器控制SW模块744。
每个软件模块包括程序指令，程序指令在由处理器730执行时可以使得便携式设备102执行(多个)对应的功能。因此，存储器740的非瞬态计算机可读存储介质可以包括用于执行图3和/或图6的操作中的全部或部分的指令。
处理器730，其耦合到功率调节器701、收发器720和存储器740，可以是能够执行便携式设备102中(例如，存储器740内)存储的一个或多个软件程序的脚本或指令的任何一个或多个合适的处理器。
处理器730可以执行功率调节器控制SW模块742，以向便携式设备102提供电力和/或对电池115充电。在一些实施例中，功率调节器控制SW模块742的执行可以确定(测量)跨越操作在线性模式中的FET的电压降，并且至少部分地基于所确定的电压降来请求由外部功率供应器提供的电压的调整。例如，执行功率调节器控制SW模块742的处理器730可以提供图2的余量检测电路210和/或功率供应控制器220的功能。在其他实施例中，功率调节器控制SW模块742的执行可以确定功率调节器701的操作模式。例如，执行功率调节器控制SW模块742的处理器730可以提供图4和图5的自适应LDO调节器110、模式控制器420/520、和/或降压/升压转换器430/530的功能。
处理器730可以执行收发器控制SW模块744，以控制通过收发器720的无线传输和/或接收。在一些方面，收发器控制SW模块744可以由处理器730执行以选择和/或改变无线信道，和/或向一个或多个MU组发射MU-MIMO数据传输。
在前述说明书中，示例实施例已经参考其具体示例性实施例被描述。然而，将明显的是，不偏离如所附权利要求中阐述的本公开的更宽范围，可以对其进行各种修改和改变。因此，说明书和附图将在说明性意义而非限制性意义上来看待。

Claims (20)

1.一种功率调节器，包括：
自适应低压差调节器，被配置为接收可变输出电压并且通过第一输出端子生成第一输出电压；
降压/升压转换器，被配置为接收所述第一输出电压并且通过第二输出端子生成第二输出电压；
控制器，被配置为至少部分地基于所述可变输出电压，来控制所述自适应低压差调节器和所述降压/升压转换器；以及
调节器输出端子，耦合到所述第二输出端子并且被配置为提供所述功率调节器的输出电压。
2.根据权利要求1所述的功率调节器，还包括：
控制器，被配置为：
确定所述功率调节器的目标输出电压；以及
至少部分地基于所述可变输出电压和所述目标输出电压，来控制所述自适应低压差调节器和所述降压/升压转换器。
3.根据权利要求2所述的功率调节器，其中所述控制器还被配置为：至少部分地基于所述可变输出电压、所述目标输出电压和输入电流，来确定所述功率调节器的操作模式。
4.根据权利要求3所述的功率调节器，其中所述降压/升压转换器被配置为：在第一操作模式中，从所述自适应低压差调节器向所述调节器输出端子提供所述第一输出电压。
5.根据权利要求3所述的功率调节器，其中所述降压/升压转换器被配置为：在第二操作模式中步升所述第一输出电压，并且在第三操作模式中步降所述第一输出电压。
6.根据权利要求1所述的功率调节器，其中所述控制器被配置为：控制被配置为提供所述可变输出电压的功率供应器。
7.一种自适应低压差调节器，包括：
场效应晶体管(FET)，被配置为从可变输出功率供应器接收输出电压；
余量检测电路，耦合到所述FET并且被配置为测量所述FET的源极端子与漏极端子之间的电压差；以及
功率供应控制器，耦合到所述余量检测电路，并且被配置为至少部分地基于所测量的电压差来调整所述可变输出功率供应器。
8.根据权利要求7所述的自适应低压差调节器，其中所述功率供应控制器还被配置为：通过控制所述可变输出功率供应器的所述输出电压，来维持所述FET的所述源极端子与所述漏极端子之间的第一电压差。
9.根据权利要求7所述的自适应低压差调节器，其中所述FET被配置为：至少部分地基于来自所述可变输出功率供应器的所述输出电压而操作在线性模式中。
10.根据权利要求7所述的自适应低压差调节器，其中所述功率供应控制器包括：
第一端子，被配置为提供第一信号以增大所述可变输出功率供应器的所述输出电压；以及
第二端子，被配置为提供第二信号以减小所述可变输出功率供应器的所述输出电压。
11.根据权利要求7所述的自适应低压差调节器，其中所述FET被配置为向系统负载提供系统电压。
12.根据权利要求11所述的自适应低压差调节器，其中所述功率供应控制器被配置为：调整所述可变输出功率供应器，以维持所述可变输出功率供应器的所述输出电压与所述系统电压之间的所测量的电压差。
13.根据权利要求7所述的自适应低压差调节器，还包括FET控制器，所述FET控制器耦合到所述FET并且被配置为：至少部分地基于检测到的电流或检测到的电压来控制栅极电压。
14.一种功率调节器，包括：
自适应低压差调节器，被配置为接收第一中间电压并且通过第一输出端子生成第一输出电压；
降压/升压转换器，被配置为接收所述第一中间电压，并且通过耦合到所述第一输出端子的第二输出端子生成第二输出电压；
功率调节器输出端子，被配置为从所述第一输出端子接收所述第一输出电压，并且从所述第二输出端子接收所述第二输出电压；以及
控制器，被配置为至少部分地基于所述功率调节器的可变输入电压，来控制所述自适应低压差调节器和所述降压/升压转换器。
15.根据权利要求14所述的功率调节器，还包括：
第一场效应晶体管(FET)，被配置为接收所述可变输入电压，并且生成用于所述自适应低压差调节器和所述降压/升压转换器的所述第一中间电压。
16.根据权利要求15所述的功率调节器，还包括：
FET控制器，被配置为将所述第一FET操作为线性调节器。
17.根据权利要求14所述的功率调节器，其中所述控制器被配置为：
确定所述功率调节器的目标输出电压；
至少部分地基于所述功率调节器的所述可变输入电压和所述目标输出电压，来确定所述功率调节器的操作模式；以及
至少部分地基于所述功率调节器的所述操作模式，来控制所述自适应低压差调节器和所述降压/升压转换器。
18.根据权利要求17所述的功率调节器，其中所述控制器被配置为：
如果所述功率调节器的所述操作模式是第一操作模式，则启用所述自适应低压差调节器并且禁用所述降压/升压转换器；以及
如果所述功率调节器的所述操作模式是第二操作模式，则禁用所述自适应低压差调节器并且启用所述降压/升压转换器。
19.根据权利要求14所述的功率调节器，其中所述自适应低压差调节器包括：
第二FET，被配置为接收所述第一中间电压，并且生成所述第一输出电压。
20.根据权利要求19所述的功率调节器，其中所述第二FET被配置为操作在线性模式中。
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