CN111384850B - 基于频率提升器消除声学噪声的电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备包括：开关调节器，被配置为基于第一频率的开关信号生成关于输入电压的转换电压，并输出转换电压；稳定电路，包括经由第一节点连接到负载设备的电容器元件，并被配置为通过使用电容器元件稳定转换电压来生成负载电压并将负载电压输出到负载设备；频率读出电路，被配置为读出负载电压的频率并输出关于负载电压的频率的读出信息；以及频率提升器电路，被配置为基于读出信息形成连接到第一节点的第一电流路径。

Description

基于频率提升器消除声学噪声的电子设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年12月31日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0174220号的权益，其公开内容通过引用整体结合于此。
技术领域
本公开涉及一种电子设备，更具体地，涉及一种基于频率提升器(frequencybooster)消除声学噪声的电子设备。
背景技术
使用陶瓷材料的电子组件的示例是电容器、电感器、压电元件、变阻器和热敏电阻。其中，电容器是将电容量作为电势能存储的设备。多层陶瓷电容器(MLCC)，作为陶瓷电子组件之一，是一种典型的电容器，其存储电荷并消除电子电路中的噪声。MLCC是芯片型电容器，其安装在各种电子产品(例如，包括液晶显示器(LCD)和等离子显示设备面板的成像设备、计算机、移动设备等)的电路板中，并对电压进行充电或放电。在MLCC中，产生由于压电特性而发生的机械振动的声学噪声。
发明内容
本公开提供了一种包括多层陶瓷电容器的电子设备，其被配置为衰减由于多层陶瓷电容器的内在(intrinsic)物理特性引起的声学噪声。
根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，包括：开关调节器，被配置为基于第一频率的开关信号生成关于输入电压的转换电压，并输出转换电压；稳定电路，包括经由第一节点连接到负载设备的电容器元件，并被配置为通过使用电容器元件稳定转换电压来生成负载电压并将负载电压输出到负载设备；频率读出电路，被配置为读出负载电压的频率并输出关于负载电压的频率的读出信息；以及频率提升器电路，被配置为基于读出信息形成连接到第一节点的第一电流路径。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：电压调节器，包括第一端子和第二端子，并被配置为生成具有基于经由第二端子接收的反馈电压而可变的频率的开关信号，以及基于输入电压生成输出电压；稳定电路，连接到第一端子，包括多层陶瓷电容器，并被配置为通过将输出电压充电到多层陶瓷电容器或从多层陶瓷电容器放电输出电压来将负载电压输出到第一节点；以及频率提升器电路，连接到第一节点并且包括频率提升器开关，其中基于负载电压的频率来控制频率提升器开关的接通或断开。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：连接到第一节点的负载设备；电压调节器，被配置为生成开关信号，以及基于开关信号和输入电压生成输出电压；多层陶瓷电容器，具有连接到第一节点的第一端，该多层陶瓷电容器被配置为通过基于输出电压被充电或放电来生成负载电压；频率控制器，被配置为基于负载电压的频率输出提升器控制信号；以及频率提升器电路，连接到第一节点，并被配置为基于提升器控制信号形成连接到第一节点的第一电流路径。
根据本公开的另一方面，提供了一种包括电压调节器和控制电路的电子设备。电压调节器生成这样的电压，该电压的大小在通过从电压调节器汲取的电流而确定的频率处改变。控制电路基于频率改变从电压调节器汲取的电流。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解本公开的实施例，附图中：
图1是示出根据本公开的实施例的电子设备的框图；
图2是用于描述根据本公开的实施例的电子设备的操作的图；
图3A至图3C是用于描述根据本公开的实施例的电容器元件的示例的图；
图4A和图4B是示出根据本公开的实施例的电压调节器的详细结构的图；
图5是根据本公开的实施例的电子设备的操作的流程图；
图6是根据本公开的实施例的负载电压的频率控制操作的示例的流程图；
图7是示出根据本公开的实施例的频率控制的示例的定时图；
图8是用于描述根据本公开的另一实施例的电子设备的操作的图；
图9是用于描述根据本公开的另一实施例的电子设备的操作的图；
图10是示出根据本公开的另一实施例的电子设备的框图；
图11是示出根据本公开的另一实施例的电子设备的框图；
图12是根据本公开的实施例的电子设备的操作的流程图；以及
图13是示出根据本公开的实施例的移动设备的示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述本公开，附图中示出了本公开的示例性实施例。
图1是示出根据本公开的实施例的电子设备10的框图。参考图1，电子设备10可以包括电源管理集成电路(PMIC)100、稳定(stabilization)电路200、频率提升器电路300和负载设备LD。稳定电路200可以连接在PMIC 100和负载设备LD之间，并且稳定电路200、频率提升器电路300和负载设备LD可以经由第一节点NL彼此连接。
电子设备10可以指基于从外部电源或内部电源(例如，电池)提供的输入电压VIN执行各种操作的任何电子设备。电子设备10可以是但不限于便携式设备(诸如移动电话机、膝上型计算机、可穿戴设备、便携式媒体播放器、平板PC或电子书阅读器)或固定设备(诸如台式计算机、服务器、电视机顶盒、视频游戏控制台等)。
例如，包括在电子设备10中的负载设备LD可以是片上系统(SoC)，其基于来自PMIC100的根据输入电压VIN而输出的电力来执行各种操作。SoC可以包括处理器、存储器和任何数量的功能块。例如，负载设备LD可以包括微处理器、专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。作为示例，负载设备LD可以是被设计为执行某些功能或相关功能(例如，图形处理、音频处理或无线通信)的协处理器。
PMIC 100可以从外部电源或内部电源接收输入电压VIN，并且可以根据电力管理信息向负载设备LD提供各种级别的操作电压。PMIC 100可以包括存储电力管理信息的寄存器(未示出)。例如，电力管理信息可以根据电力管理模式(例如，正常模式、睡眠模式、低功率模式)而不同。另外，还可以从负载设备LD提供电力管理信息。
稳定电路200可以通过稳定从PMIC 100生成的输出电压VOUT来生成负载电压VL，并将负载电压VL输出到负载设备LD。稳定电路200可以包括电容器元件220，并使用电容器元件220来稳定输出电压VOUT。在一个实施例中，电容器元件220可以包括多层陶瓷电容器(MLCC)。
如图1所示，PMIC 100可以包括电压调节器110、频率读出电路120和频率控制器130。电压调节器110可以通过转换接收的输入电压VIN来生成输出电压VOUT。
在一个实施例中，电压调节器110可以是开关调节器，其基于具有特定频率的开关信号来转换输入电压VIN。电压调节器110可以包括开关模式电源(SMPS)，该开关模式电源包括一个或多个开关。例如，电压调节器110可以包括DC-DC转换器，该DC-DC转换器包括降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器、反激式转换器(flyback converter)和正激式转换器中的至少一个转换器结构。
在一个实施例中，电压调节器110可以接收基于负载电压VL形成的反馈电压，并基于反馈电压调节开关频率。例如，电压调节器110可以基于脉冲频率调制(PFM)方法输出脉冲信号作为开关信号。然而，本公开不限于此，并且电压调节器110还可以基于脉冲宽度调制(PWM)方法输出开关信号。
频率读出电路120可以读出施加到负载设备LD的负载电压VL的频率，并且可以根据读出的频率输出频率读出信息。例如，从频率读出电路120输出的频率读出信息可以是用于频率提升器电路300的操作控制的提升器控制信号CTRL_B的基础。
根据实施例，频率读出电路120可以根据从已经测量了在电容器元件220中是否产生噪声的测量设备(未示出)输出的使能信号EN执行频率读出操作。例如，电容器元件220可以包括多层陶瓷电容器，并且测量设备(未示出)可以测量是否在多层陶瓷电容器中产生声学噪声。当产生声学噪声时，测量设备(未示出)可以激活使能信号EN，并且频率读出电路120可以基于激活的使能信号EN执行频率读出操作。例如，测量设备(未示出)可以包括在负载设备LD中，但是不限于此。
频率控制器130可以从频率读出电路120接收频率读出信息，并且可以基于频率读出信息输出控制频率提升器电路300的提升器控制信号CTRL_B。根据实施例，当基于频率读出信息的负载电压VL的频率处于音频频带内时，频率控制器130可以输出提升器控制信号CTRL_B，使得频率提升器电路300形成连接到第一节点NL的电流路径。音频频带可以例如从约20Hz至约20kHz。然而，音频频带不限于此，并且如对本领域普通技术人员而言明显的，可以以各种方式进行修改。
根据实施例，频率控制器130可以是基于频率读出信息存储提升器控制信号CTRL_B的设置值的存储器。根据另一实施例，频率控制器130可以是基于频率读出信息动态地改变提升器控制信号CTRL_B并输出该信号的电路。
频率提升器电路300可以连接到第一节点NL，并且可以基于提升器控制信号CTRL_B进行操作。根据实施例，频率提升器电路300可以基于提升器控制信号CTRL_B形成连接到第一节点NL的电流路径。例如，频率提升器电路300可以包括连接到第一节点NL的电阻元件和连接到电阻元件的频率提升器开关。可以基于提升器控制信号CTRL_B来控制包括在频率提升器电路300中的频率提升器开关的接通或断开。
例如，当电容器元件220包括多层陶瓷电容器并且负载电压VL的频率和多层陶瓷电容器的固有频率(natural frequency)彼此谐振时，频率提升器电路300可以基于提升器控制信号CTRL_B形成连接到第一节点NL的电流路径。因此，从稳定电路200流到第一节点NL的电流可以略微增加，并且已经反馈电流的电压调节器110可以根据变化的开关频率来生成输出电压VOUT。因此，可以将负载电压VL的频率控制为与多层陶瓷电容器的固有频率不同。
例如，当具有音频频带内的频率的负载电压VL与多层陶瓷电容器的固有频率谐振时，可以基于多层陶瓷电容器的内在压电特性产生声学噪声。根据本公开的电子设备可以通过根据频率提升器电路300的控制将负载电压VL的频率控制为与多层陶瓷电容器的固有频率不同而容易地衰减声学噪声。因此，可以减少由于噪声等而对电子设备10的用户引起的不便。
虽然在本实施例中将频率读出电路120和频率控制器130描述为包括在PMIC 100中，但是本公开不限于此。根据另一实施例，频率读出电路120和频率控制器130中的至少一个可以作为与PMIC 100分离的组件被包括。此外，虽然本实施例中的频率提升器电路300被描述为与PMIC 100分离的组件，但是根据另一实施例，频率提升器电路300也可以实现为包括在PMIC 100中的组件。
图2是用于描述根据本公开的实施例的电子设备的操作的图。
参考图2，电压调节器110可以通过第一端子T1提供输出电压VOUT，并且通过第二端子T2提供反馈电压VFB。第一端子T1可以连接到稳定电路200，并且第二端子T2可以连接到第一电阻器R1的第二端和第二电阻器R2的第一端。
稳定电路200可以包括电感器210和电容器元件220。电感器210的第一端可以连接到第一端子T1，并且电感器210的第二端可以连接到第一节点NL。另外，电容器元件220的第一端可以连接到第一节点NL，并且其第二端可以接地。
第一电阻器R1和第二电阻器R2可以形成电压调节器110的负载电压VL的反馈路径。第一电阻器R1的第一端可以连接到第一节点NL，并且其第二端可以连接到第二端子T2。另外，第二电阻器R2的第一端可以连接到第二端子T2，并且其第二端可以接地。因此，在经由第一电阻器R1和第二电阻器R2分布负载电压VL时，可以形成经由第二端子T2输入的反馈电压VFB。
根据实施例，频率提升器电路300可以包括频率提升器开关310和电阻元件320。频率提升器开关310是具有接地的第一端和连接到电阻元件320的第二端的晶体管，并且频率控制器130可以连接到频率提升器开关310的栅极端。电阻元件320的第一端可以连接到频率提升器开关310，并且电阻元件320的第二端可以连接到第一节点NL。
频率读出电路120可以基于使能信号EN执行频率读出操作。根据实施例，可以从已经测量了电容器元件220的声学噪声的测量设备(未示出)输出使能信号EN。例如，电容器元件220可以包括多层陶瓷电容器，并且在负载电压VL的频率在音频频带内与多层陶瓷电容器的固有频率谐振时，可以测量声学噪声。谐振频率可以包括一个或多个谐波分量。因此，在测量设备激活使能信号EN时，并且响应于激活的使能信号EN，频率读出电路120可以读出负载电压VL的频率。
频率读出电路120可以将根据读出产生的频率读出信息F_INF输出到频率控制器130。频率控制器130可以基于频率读出信息F_INF输出施加到频率提升器开关310的栅极端的提升器控制信号CTRL_B。
根据实施例，在通过接收提升器控制信号CTRL_B接通频率提升器开关310时，可以在第一节点NL和地之间形成电流路径。换句话说，基于提升器控制信号CTRL_B的控制，可以形成包括电阻元件320和频率提升器开关310的电流路径。
由于在负载电压VL的频率和多层陶瓷电容器的固有频率彼此谐振的同时形成电流路径，所以在第一节点NL处示出的负载可以变得大于负载设备LD的负载。根据频率提升器电路300的电流路径的电流和电压的变化可以经由包括第一电阻器R1和第二电阻器R2的反馈路径传送到电压调节器110。根据实施例，电压调节器110可以包括开关控制器，并且可以通过使用根据开关控制器基于反馈电压VFB进行的控制而变化的频率来生成输出电压VOUT。变化的频率可以是谐振频率之间的值，并且可以指可避免谐振所处的最小频率(或最小负载)。因此，可以将负载电压VL的频率控制为与电容器元件220的固有频率不同。
图3A至图3C是用于描述根据本公开的实施例的电容器元件220的示例的图。例如，图3A至图3C的电容器元件220可以包括多层陶瓷电容器。
参考图3A，电容器元件220可以包括负载电压VL施加到的第一导体222、电介质224和接地的第二导体226。第一导体222和第二导体226可以经由电介质224彼此分隔。例如，标称电压作为负载电压VL被施加到图3A中所示的电容器元件220。
第一导体222和第二导体226可以各自包括由电介质224分隔的多个金属层。构成第一导体222的金属层可以在电容器元件220的端部上互连，并且构成第二导体226的金属层可以在电容器元件220的对置端部上互连。金属层可以交替地布置在第一导体222和第二导体226之间。在本实施例中，尽管示出了第一导体222和第二导体226中的每一个中包括的七个金属层，提供金属层的所述数量只是为了便于描述，并且金属层的数量可以比所示的那些更多或更少。例如，金属层的数量可以是确定电容器元件220的电容值的一个因素。
电介质224可以由诸如陶瓷的非导体材料(例如，钛酸钡或氧化钛)形成。诸如钛酸钡、硅酸铝、硅酸镁、氧化钛、锰和锆的添加剂中的至少一种可以用作电介质224的材料，以调节电容器元件220的一些特性。如图3A所示，当施加的电压(负载电压VL)稳定时，电介质224可以在第一导体222和第二导体226之间具有均匀的厚度。
图3B示出了当施加的负载电压VL从标称电压下降了预设电压时的电容器元件220。参考图3B，当施加到电容器元件220的电压(负载电压VL)从标称电压下降了预设电压时，电介质224可以收缩。因此，可以减小在第一导体222和第二导体226之间形成的电介质224的厚度。随着电介质224收缩，电介质224的质心可以移位，并且该物理力可以传送到电容器元件220可附接到的电路板。
图3C示出了当施加的负载电压VL从标称电压增加了预设电压时的电容器元件220。参考图3C，当施加到电容器元件220的电压(负载电压VL)从标称电压增加了预设电压时，电介质224可以膨胀。因此，可以增加在第一导体222和第二导体226之间形成的电介质224的厚度。随着电介质224膨胀，电介质224的质心可以移位，并且该物理力可以传送到电容器元件220可附接到的电路板。
如上所述，当电容器元件220包括多层陶瓷电容器并且开关电压被施加到电容器元件220时，电压的周期性变化可以通过在厚度方向上使在第一导体222和第二导体226之间形成的电介质224膨胀或收缩而导致电容器元件220振动。具体地，当施加到电容器元件220的电压(负载电压VL)的频率与多层陶瓷电容器的固有频率谐振并且电压的频率处于音频频带内时，可以产生声学噪声。另外，还有当频率处于音频频带之外时，上述振动可能在电容器元件220附接到的基板周围施加应力，并且这可能导致损坏或物理故障。根据本公开的电子设备10包括频率提升器电路300，并且可以通过抑制负载电压VL的频率与多层陶瓷电容器的固有频率之间的谐振来防止声学噪声或物理故障。
图4A和图4B是示出根据本公开的实施例的电压调节器110的详细结构的图。
参考图4A，电压调节器110可以包括PFM控制器112、栅极驱动器114、开关设备115和二极管116。在本实施例中，虽然电压调节器110被描述为包括作为开关控制器的PFM控制器112并且以PFM方式操作，但是本公开不限于此。参考图4B，电压调节器110可以包括作为开关控制器的PWM控制器113并以PWM方式操作。
返回参考图4A，开关设备115可以具有向其提供输入电压VIN的第一端(例如，漏极端)、以及二极管116连接到的第二端(例如，源极端)。开关设备115的栅极端可以连接到栅极驱动器114，并且开关设备115可以根据从栅极驱动器114施加的栅极电压而接通。在开关设备115接通时，可以通过第一端子T1提供输出电压VOUT。
PFM控制器112可以通过第二端子T2接收反馈电压VFB。在一个实施例中，PFM控制器112可以将基于反馈电压VFB调节的频率的脉冲信号PF输出到栅极驱动器114。例如，当根据频率控制器130进行的控制在频率提升器电路300中形成电流路径时，已经接收到关于电流路径的信息的PFM控制器112可以通过略微增加脉冲信号PF的频率来输出脉冲信号PF,并且所接收的信息可以是反馈电压VFB。
图5是根据本公开的实施例的电子设备10的操作的流程图。
参考图5，可以测量在电容器元件220中是否产生声学噪声(S10)。例如，电容器元件220可以包括多层陶瓷电容器，并且可以根据多层陶瓷电容器的内在压电特性产生声学噪声。根据实施例，可以通过使用包括在电子设备10的负载设备LD中的测量设备来测量是否已经发生声学噪声。测量设备可以是例如使用应用的处理器。
当测量到在电容器元件220中产生的声学噪声时，可以读出施加到负载设备LD的负载电压VL的频率(S20)。可以使用频率读出电路120来执行负载电压VL的频率读出操作。根据实施例，在操作S10中，已经测量到声学噪声的产生的测量设备可以将激活的使能信号EN输出到频率读出电路120。频率读出电路120可以基于使能信号EN读出负载电压VL的频率，并且可以生成频率读出信息F_INF。频率读出电路120可以将频率读出信息F_INF输出到频率控制器130。
接下来，可以基于关于负载电压VL的读出频率来控制频率提升器电路300(S30)。例如，频率提升器电路300可以包括频率提升器开关310和电阻元件320，并且频率控制器130可以基于频率读出信息F_INF输出提升器控制信号CTRL_B以接通频率提升器开关310。因此，可以形成连接到第一节点NL的电流路径，并且可以增加从第一节点NL观察的等效负载。施加到第一节点NL的电流的增加可以经由反馈路径作为反馈电压VFB传送到电压调节器110，并且电压调节器110可以改变开关频率以生成输出电压VOUT。因此，可以防止负载电压VL的频率与多层陶瓷电容器的固有频率之间的谐振，并且可以衰减声学噪声。
图6是根据本公开的实施例的负载电压的频率控制操作的示例的流程图。图6可以是例如频率控制器130的操作的流程图。
参考图6，可以确定关于负载电压VL的读出频率是否等于或小于第一参考频率(S100)。根据实施例，频率控制器130可以基于频率读出信息F_INF将关于负载电压VL的读出频率与第一参考频率进行比较。第一参考频率可以是例如音频频带中的最大频率(例如，20kHz)。然而，这是一个示例，并且可以以各种方式设置第一参考频率。
例如，当读出频率高于音频频带时，用户可能没有感知到声学噪声，因此，频率控制器130可以不控制频率提升器电路300。换句话说，当读出频率高于音频频带时，频率提升器电路300可以不产生附加电流路径(或者可以断开频率提升器开关310)。
当读出频率等于或低于第一参考频率时，可以确定关于负载电压VL的读出频率是否基本上等于(或大致等于)第二参考频率(S110)。例如，第二参考频率是等于或低于第一参考频率的频率，并且可以以各种方式设置。根据本实施例，为了便于描述，描述了确定读出频率是否等于一个频率，这里是第二参考频率，但是也可以确定读出频率是否等于用于控制提升器开关的多个频率。
在识别出对衰减声学噪声的需要时，频率控制器130可以接通频率提升器开关310以调节在第一节点NL处示出的负载(S120)。例如，频率控制器130可以将提升器控制信号CTRL_B输出到频率提升器开关310的栅极端，以形成包括电阻元件320和频率提升器开关310的电流路径。因此，在通过电流路径进一步生成附加负载电流时，第一节点NL处示出的负载会增加。在关于增加的负载的信息通过反馈被传送到电压调节器110时，负载电压VL的频率可以被改变。例如，在进一步生成经由电流路径的附加负载电流时，负载电压VL的频率可以略微增加，并且可以相应地防止与多层陶瓷电容器的固有频率的谐振。
图7是示出根据本公开的实施例的频率控制的示例的定时图。
参考图7，在频率提升器电路300操作之前，电压调节器110可以基于第一频率F_NB生成输出电压VOUT，并且输出电压VOUT可以通过稳定电路200被传递以作为负载电压VL_NB输出。在频率提升器电路300操作之前，负载电压VL_NB可以根据第一频率F_NB在第一电平VL_H和第二电平VL_L之间被充电到电容器元件220或从电容器元件220放电。换句话说，在输入具有第一频率F_NB的第一脉冲信号PF_NB时，可以执行电容器元件220的充电，并且在第一脉冲信号PF_NB的输入被中断时，可以执行电容器元件220的放电。
根据实施例，当第一频率F_NB与多层陶瓷电容器的固有频率谐振时，可以在频率提升器电路300中形成电流路径，并且电压调节器110可以相应地改变开关频率。例如，包括在电压调节器110中的PFM控制器112可以输出从第一频率F_NB变化到第二频率F_B的第二脉冲信号PF_B。第二频率F_B可以高于第一频率F_NB。
在输出第二脉冲信号PF_B时，在频率提升器电路300操作之后，负载电压VL_B可以根据第二脉冲信号PF_B在第一电平VL_H和第二电平VL_L之间充电到电容器元件220或从电容器元件220放电。换句话说，在输入具有第二频率F_B的第二脉冲信号PF_B时，可以执行电容器元件220的充电，并且在第二脉冲信号PF_B的输入被中断时，可以执行电容器元件220的放电。
图8是用于描述根据本公开的另一实施例的电子设备的操作的图。将省略上面参考图2提供的、图8的电子设备的组件的描述。
参考图8，电压调节器110a可以通过第一端子T1a提供输出电压VOUTa，并且通过第二端子T2a提供反馈电压VFBa。第一端子T1a可以连接到稳定电路200a，并且第二端子T2a可以连接到第一电阻器R1a的第一端和第二电阻器R2a的第一端。
根据实施例，电压调节器110a可以经由第三端子T3a连接到第一节点NLa。例如，电容器元件220a、电感器210a、第一电阻器R1a、负载设备LDa和频率读出电路120a可以连接到第一节点NLa。负载电压VLa可以经由第一节点NLa施加到负载设备LDa。
根据实施例，电压调节器110a还可以包括频率提升器电路300a。频率提升器电路300a可以经由第三端子T3a连接到第一节点NLa。根据实施例，频率提升器电路300a可以基于频率控制器130a根据关于负载电压VLa的频率读出信息F_INFa进行的控制，来形成连接到第一节点NLa的电流路径。
频率提升器电路300a可以包括频率提升器开关310a和电阻元件320a。频率提升器开关310a是具有接地的第一端和电阻元件320a连接到的第二端的晶体管，并且频率控制器130a可以连接到频率提升器开关310a的栅极端。电阻元件320a的第一端可以连接到频率提升器开关310a，并且电阻元件320a的第二端可以连接到第三端子T3a。
由于频率提升器电路300a包括在电压调节器110a中，电压调节器110a可以经由第三端子T3a直接提升负载电压VLa的频率。例如，当电容器元件220a包括多层陶瓷电容器并且负载电压VLa的频率和多层陶瓷电容器的固有频率彼此谐振时，电压调节器110a可以经由第三端子T3a增加第一节点NLa处所示的负载，并经由第二端子T2a接收关于负载的反馈。电压调节器110a可以通过第一端子T1a输出根据反馈而变化的频率的输出电压VOUTa。
图9是用于描述根据本公开的另一实施例的电子设备的操作的图。将省略上面参考图2提供的、图9的电子设备的组件的描述。
参考图9，频率提升器电路300b可以包括第一频率提升器开关310b、第二频率提升器开关311b、第一电阻元件320b和第二电阻元件321b。根据实施例，第一频率提升器开关310b和第一电阻元件320b可以基于频率控制器130b进行的控制形成连接到第一节点NLb的第一电流路径。另外，第二频率提升器开关311b和第二电阻元件321b可以基于频率控制器130b进行的控制形成连接到第一节点NLb的第二电流路径。
根据实施例，频率控制器130b可以基于频率读出信息F_INFb来控制第一频率提升器开关310b和第二频率提升器开关311b中的每一个的接通或断开。例如，频率控制器130b可以分别接通第一频率提升器开关310b和第二频率提升器开关311b以形成连接到第一节点NLb的第一电流路径和第二电流路径。作为另一示例，频率控制器130b可以接通第一频率提升器开关310b并且断开第二频率提升器开关311b以形成连接到第一节点NLb的第一电流路径。作为另一示例，频率控制器130b可以断开第一频率提升器开关310b并接通第二频率提升器开关311b以形成连接到第一节点NLb的第二电流路径。
由于频率提升器电路300b被配置为形成多个电流路径，故可以精细地提升负载电压VLb的频率。例如，当多层陶瓷电容器的固有频率包括多个频率之和时，频率读出电路120b可以读出负载电压VLb并且在频率读出信息F_INFb中包括关于读出的负载电压VLb的信息并且将该信息传送到频率控制器130b。频率控制器130b可以基于频率读出信息F_INFb执行频率提升，使得负载电压VLb的频率不同于构成多层陶瓷电容器的固有频率的多个频率。为此，频率控制器130b可以从多个电流路径的组合中选择并控制组合，由此可以执行频率提升以使得负载电压VLb的频率与多层陶瓷电容器的固有频率区别最大。虽然关于本实施例示出了被配置为形成两个电流路径的频率提升器电路300b，但这仅是为了便于描述，并且本公开不限于此。
图9中的参考标记100b、110b、200b、210b、220b、ENb、VINb、VOUTb、VFBb、T1b、T2b、R1b、R2b和LDb分别对应于图2中的参考标记100、110、200、210、220、EN、VIN、VOUT、VFB、T1、T2、R1、R2和LD。
图10是示出根据本公开的另一实施例的电子设备10c的框图。将省略上面参考图1提供的、图10的电子设备10c的组件的描述。
参考图10，电子设备10c可以包括PMIC 100c、稳定电路200c、频率提升器电路300c、负载设备LDc和控制器130c。PMIC 100c可以包括电压调节器110c和频率读出电路120c。另外，稳定电路200c可以包括电容器元件220c(例如，多层陶瓷电容器)。
控制器130c可以被配置为控制包括在负载设备LDc中的任意设备或任意功能块。例如，负载设备LDc可以包括存储器设备(未示出)，并且控制器130c可以是控制存储器设备(未示出)的存储器控制器。然而，这是一个示例，并且本公开不限于此。
根据实施例，控制器130c可以从PMIC 100c接收经由频率读出电路120c生成的频率读出信息F_INFc，并且基于频率读出信息F_INFc控制频率提升器电路300c。详细地，控制器130c可以基于频率读出信息F_INFc输出用于控制频率提升器电路300c的提升器控制信号CTRL_Bc。根据实施例，频率提升器电路300c可以基于提升器控制信号CTRL_Bc形成连接到第一节点NLc的电流路径。例如，频率提升器电路300c可以包括连接到第一节点NLc的电阻元件和连接到电阻元件的频率提升器开关。可以基于从控制器130c输出的提升器控制信号CTRL_Bc来控制包括在频率提升器电路300c中的频率提升器开关的接通和断开。
图10中的参考标记ENc、VINc和VOUTc分别对应于图1中的参考标记EN、VIN和VOUT。
图11是示出根据本公开的另一实施例的电子设备10d的框图。将省略上面参考图1提供的、图11的电子设备的组件的描述。
参考图11，电子设备10d可以包括PMIC 100d、稳定电路200d、频率提升器电路300d、负载设备LDd、频率读出电路120d和一次性可编程(OTP)存储器130d。PMIC 100d可以包括电压调节器110d。另外，稳定电路200d可以包括电容器元件220d(例如，多层陶瓷电容器)。
频率读出电路120d可以读出施加到负载设备LDd的负载电压VLd的频率，并且可以将根据负载电压VLd的频率的频率读出信息F_INFd输出到OTP存储器130d。例如，从频率读出电路120d输出的频率读出信息F_INFd可以是将被存储在OTP存储器130d中的、用于控制频率提升器电路300d的设置值的基础。
根据实施例，OTP存储器130d可以存储基于频率读出信息F_INFd的设置值。设置值可以是例如用于控制频率提升器电路300d的提升器控制信号CTRL_Bd的基础。例如，OTP存储器130d可以是这样的存储器，其中作为数据存储单元的存储器单元的结构变化不可逆转。因此，一旦写入设置值，就不可以改变基于频率读出信息F_INFd的存储在OTP存储器130d中的设置值。
然而，这是一个示例，并且本公开不限于此。作为另一示例，OTP存储器130d可以是非易失性存储器，并且可以由电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存存储器、相变随机存取存储器(PRAM)、电阻随机存取存储器(RRAM)、纳米浮栅存储器(NFGM)、聚合物随机存取存储器(PoRAM)、磁随机存取存储器(MRAM)或铁电随机存取存储器(FRAM)等代替。
频率提升器电路300d可以连接到第一节点NLd，并且可以基于从OTP存储器130d输出的提升器控制信号CTRL_Bd进行操作。根据实施例，频率提升器电路300d可以基于提升器控制信号CTRL_Bd形成连接到第一节点NLd的电流路径。例如，频率提升器电路300d可以包括连接到第一节点NLd的电阻元件和连接到电阻元件的频率提升器开关。可以基于从OTP存储器130d输出的提升器控制信号CTRL_Bd来控制包括在频率提升器电路300d中的频率提升器开关的接通和断开。
图11中的参考标记VINd对应于图1中的参考标记VIN。
图12是根据本公开的实施例的电子设备的操作的流程图。在下文中，将参考图11描述图12的实施例。
参考图12，可以测量在电容器元件220d中是否产生声学噪声(S210)。例如，电容器元件220d可以包括多层陶瓷电容器，并且多层陶瓷电容器可以基于多层陶瓷电容器的内在压电特性产生声学噪声。根据实施例，可以通过使用包括在电子设备10d的负载设备LDd中的测量设备来测量是否已经发生声学噪声。测量设备可以是例如使用应用的处理器。
当测量到在电容器元件220d中产生的声学噪声时，可以读出施加到负载设备LDd的负载电压VLd的频率(S220)。可以使用频率读出电路120d执行负载电压VLd的频率读出操作。频率读出电路120d可以将频率读出信息F_INFd输出到OTP存储器130d。
接下来，可以将基于关于负载电压VLd的读出频率的设置值存储在OTP存储器130d中(S230)。例如，频率读出电路120d可以将频率读出信息F_INFd输出到OTP存储器130d，并且OTP存储器130d可以基于频率读出信息F_INFd写入设置值。设置值可以是例如用于控制频率提升器电路300d的提升器控制信号CTRL_Bd的基础。替选地，设置值可以是提升器控制信号CTRL_Bd。
接下来，可以基于存储在OTP存储器130d中的设置值来控制频率提升器电路300d(S240)。OTP存储器130d可以基于设置值输出提升器控制信号CTRL_Bd。例如，频率提升器电路300d可以包括频率提升器开关和电阻元件，并且可以通过经由频率提升器开关的栅极端接收提升器控制信号CTRL_Bd来接通频率提升器开关。因此，可以形成连接到第一节点NLd的电流路径，并且可以增加从第一节点NLd观察的等效负载。例如，电压调节器110d可以通过反馈接收关于等效负载的增加的信息，并且通过基于该信息改变开关频率来生成输出电压VOUTd。
图13是示出根据本公开的实施例的移动设备1000的示意图。
参考图13，移动设备1000可以包括安装在其中的封装基板1100。例如，封装基板1100可以是印刷电路板(PCB)或柔性基板。芯片或其他电子组件可以安装在封装基板1100上。虽然移动设备1000在图13中被示出为智能电话机，但这是一个示例，并且移动设备1000还可以是可穿戴设备、便携式媒体播放器、平板PC、电子书阅读器等。
多层陶瓷电容器1300可以安装在封装基板1100上。例如，封装基板1100可以包括多个电极焊盘1310或1320，并且多层陶瓷电容器1300可以在多层陶瓷电容器1300的外部电极1210至1280分别对应于电极焊盘1310或1320的位置处电互连到电极焊盘1310或1320中的每一个。例如，多层陶瓷电容器1300可以是阵列型多层陶瓷电容器。
当多层陶瓷电容器1300包括在连接到PMIC的稳定电路中时，可以包括如参考图1至图12所述的电压调节器、频率读出电路、频率控制器和频率提升器电路。因此，防止了负载电压的频率与多层陶瓷电容器的固有频率之间的谐振，从而防止了封装基板1100的物理故障和声学噪声。
如本领域中的传统，可以根据执行所描述的一个或多个功能的块来描述和说明实施例。这些块(这里可称为单元或模块等)在物理上由模拟和/或数字电路(例如，逻辑门、集成电路、微处理器、微控制器、存储器电路、无源电子组件、有源电子组件、光学组件、硬连线电路等)实现，并且可以可选地由固件和/或软件驱动。例如，电路可以体现在一个或多个半导体芯片中，或者体现在诸如印刷电路板等的基板支撑件上。构成块的电路可以由专用硬件实现，或者由处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关电路)实现，或者由执行块的一些功能的专用硬件和执行所述块的其他功能的处理器的组合实现。在不脱离本公开的范围的情况下，实施例的每个块可以在物理上分成两个或更多个交互和分立的块。同样地，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将实施例的块物理上组合成更复杂的块。可以通过存储在非暂时性存储介质中并由处理器执行的指令来实现实施例的一个方面。
尽管已经参考本公开的示例性实施例具体示出和描述了本公开，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (21)

1.一种电子设备，包括：
开关调节器，被配置为基于第一频率的开关信号生成关于输入电压的转换电压，并输出转换电压；
稳定电路，包括经由第一节点连接到负载设备的电容器元件，并被配置为通过使用电容器元件稳定转换电压来生成负载电压并将负载电压输出到负载设备；
频率读出电路，被配置为读出负载电压的频率并输出关于负载电压的频率的读出信息；以及
频率提升器电路，被配置为基于读出信息形成连接到第一节点的第一电流路径，
其中，电容器元件包括多层陶瓷电容器。
2.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述频率提升器电路包括连接到第一节点的电阻元件和连接到所述电阻元件的频率提升器开关。
3.如权利要求2所述的电子设备，其中，基于读出信息控制频率提升器开关的接通或断开，以控制第一电流路径的电流，使得电容器元件的固有频率不同于负载电压的频率。
4.如权利要求3所述的电子设备，还包括频率控制器，如果负载电压的频率处于音频频带内，则该频率控制器接通频率提升器开关。
5.如权利要求1所述的电子设备，其中，开关调节器还包括开关控制器，该开关控制器接收基于负载电压的反馈电压并基于所述反馈电压输出开关信号。
6.如权利要求5所述的电子设备，其中，开关控制器通过根据第一电流路径的电流改变第一频率来输出开关信号。
7.如权利要求5所述的电子设备，其中，开关控制器基于脉冲频率调制(PFM)方法输出第一频率的脉冲信号作为开关信号。
8.如权利要求5所述的电子设备，其中，稳定电路还包括电感器，该电感器具有连接到开关调节器的第一端和连接到电容器元件的第二端。
9.如权利要求1所述的电子设备，还包括测量设备，该测量设备被配置为测量多层陶瓷电容器的声学噪声是否已经发生，并且基于测量的结果向频率读出电路输出使能信号。
10.如权利要求9所述的电子设备，其中，频率读出电路根据使能信号读出负载电压的频率。
11.如权利要求1所述的电子设备，其中，频率提升器电路基于读出信息另外形成连接到第一节点的第二电流路径。
12.一种电子设备，包括：
电压调节器，包括第一端子和第二端子，并被配置为生成具有基于经由第二端子接收的反馈电压而可变的频率的开关信号，以及基于输入电压生成输出电压；
连接到第一端子的稳定电路，包括多层陶瓷电容器，并被配置为通过将输出电压充电到多层陶瓷电容器或从多层陶瓷电容器放电输出电压来将负载电压输出到第一节点；和
频率提升器电路，连接到第一节点并且包括频率提升器开关，其中基于负载电压的频率来控制频率提升器开关的接通或断开。
13.如权利要求12所述的电子设备，还包括：
频率读出电路，被配置为读出负载电压的频率并输出频率读出信息；以及
频率控制器，被配置为基于频率读出信息输出用于控制频率提升器开关的接通或断开的提升器控制信号。
14.如权利要求13所述的电子设备，其中，如果负载电压的频率和多层陶瓷电容器的固有频率彼此谐振，则频率控制器基于频率读出信息输出提升器控制信号，以接通频率提升器开关。
15.如权利要求13所述的电子设备，其中，频率控制器包括一次性可编程(OTP)存储器，其存储用于基于频率读出信息生成提升器控制信号的设置值。
16.如权利要求12所述的电子设备，还包括：
第一电阻器，具有连接到第一节点的第一端和连接到第二端子的第二端；以及
第二电阻器，具有连接到第二端子的第一端和接地的第二端，
其中通过基于第一电阻器和第二电阻器分布负载电压来形成反馈电压。
17.如权利要求12所述的电子设备，其中，电压调节器还包括基于脉冲频率调制PFM方法基于反馈电压输出脉冲信号作为开关信号的PFM控制器。
18.如权利要求17所述的电子设备，其中，在频率提升器开关接通时，PFM控制器增加开关信号的频率。
19.一种电子设备，包括：
负载设备，连接到第一节点；
电压调节器，被配置为生成开关信号，以及基于开关信号和输入电压生成输出电压；
多层陶瓷电容器，具有连接到第一节点的第一端，该多层陶瓷电容器被配置为通过基于输出电压被充电或放电来生成负载电压；
频率控制器，被配置为基于负载电压的频率输出提升器控制信号；和
频率提升器电路，连接到第一节点，并被配置为基于提升器控制信号形成连接到第一节点的第一电流路径。
20.如权利要求19所述的电子设备，其中，如果负载电压的频率等于或低于参考频率，则频率控制器输出提升器控制信号，基于该提升器控制信号形成第一电流路径。
21.如权利要求20所述的电子设备，其中，参考频率在音频频带中最高。
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