CN112567614A - 用于电压调整器的多端子电感器 - Google Patents

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Abstract

一些实施例包括一种设备，该设备具有：开关电路，其包括在降压转换器中；输出节点；电感器，其包括具有耦合到开关电路的第一端子的第一部分、具有耦合到输出节点的第二端子的第二部分、以及在第一部分和第二部分之间的第三端子；以及电容器，其耦合到第二端子，第二端子耦合到第一附加电容器，并且第三端子耦合到第二附加电容器。

Description

用于电压调整器的多端子电感器
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2018年8月13日提交的美国申请序列号No.16/102,203的优先权的权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本文描述的实施例涉及电子系统中的功率转换器。一些实施例涉及电压转换器。
背景技术
诸如降压转换器(buck converter)之类的电压转换器是许多电子装置或系统(诸如计算机、平板电脑和蜂窝电话)中功率管理单元的一部分，以为装置或系统中的电路(例如，数字电路)提供电源电压。降压转换器可以在连续导通模式(CCM)和不连续导通模式(DCM)下运行。DCM通常需要用于可接受的输出电压纹波的高输出电容。设计了许多常规技术来应对这种电压纹波。然而，如下面更详细描述的，许多这样的常规技术仍然具有局限性。
附图说明
图1示出了根据本文描述的一些实施例的包括电压转换器和负载的设备。
图2示出了根据本文描述的一些实施例的图1的电压转换器的电压的示例波形。
图3示出了根据本文描述的一些实施例的图1的电压转换器中的电流的示例波形。
图4至图9示出根据本文描述的一些实施例的图1的电感器的示例结构。
图10示出了根据本文描述的一些实施例的图1的电压转换器的控制单元的一部分。
图11示出了根据本文描述的一些实施方式的系统(例如，电子系统)形式的设备。
具体实施方式
本文描述的技术包括改进的降压电压转换器。电压转换器包括具有三个或更多端子的电感器，以实现电压转换器的DCM-CCM混合操作，其中从转换器输入端看为DCM，并且从输出端(例如，负载)看为相对恒定的电流(例如，磁馈CCM电流)。所描述的电感器具有特别设计的结构，该结构包括非均匀的电阻区域，以进一步改善混合DCM-CCM操作。下面参照图1至图11讨论所描述技术的其他改进和益处。
图1示出了根据本文描述的一些实施例的包括电压转换器110和负载115的设备100。设备100可以包括或被包括在电子装置或系统中，诸如计算机(例如，台式机、膝上型电脑或笔记本电脑)、平板电脑、蜂窝电话、可穿戴电子装置(例如，智能手表)或其他电子装置或系统。
如图1所示，电压转换器110可以包括：接收电压(例如，输入电压)VIN的节点(例如，供给节点)121；以及提供电压(例如，输出电压)VOUT的节点(例如，输出节点)122。电压转换器110可以是降压转换器，使得电压VOUT的值可以小于电压VIN的值。负载115可以使用电压VOUT作为其工作电压(例如，经调整的供给电压)。负载115可以包括或被包括在诸如处理器(例如，中央处理单元(CPU))、存储器装置或其他功能单元的功能单元中。电压转换器110可以是设备100中所包括的全集成电压调整器(FIVR)的一部分。电压转换器110和负载115可以是片上系统(SoC)、封装内系统(SiP)或其他集成系统的一部分。
如图1所示，设备100可以包括集成电路(IC)管芯105(例如，半导体管芯(或IC芯片))。电压转换器110的一些或全部元件可以位于IC芯片105中(例如，形成在IC芯片105中或上)。电压转换器110可以包括控制单元120、包括晶体管P和N的开关电路125、电感器L、电容器C以及电容器C1PKG和C2PKG。
控制单元120可以操作以生成信息CTLP和CTLN，以分别控制晶体管P和N的切换(例如，导通或截止)，以将电压VOUT的值保持在电压范围(例如，预定电压范围)内。控制单元120还可以操作以向负载115提供电力，诸如使电流ILOAD通过晶体管P和电感器L从节点121流向(例如，被提供给)节点122。
晶体管P可以包括p沟道场效应晶体管(FET)，诸如p沟道金属氧化物半导体FET(p沟道MOSFET)。晶体管N可以包括n沟道FET，诸如n沟道MOSFET。如图1所示，晶体管P和晶体管N可以在可以提供电压VSW的节点(例如，公共漏极)126处彼此耦合。
电容器C可以包括金属-绝缘体-金属(MIM)电容器或其他类型的电容器。电容器C可以位于IC管芯105中(例如，形成在IC管芯105中或上)。
电容器C1PKG和C2PKG中的一者或二者可以包括陶瓷电容器、薄膜电容器、硅基电容器或其他类型的电容器。如图1所示，电容器C1PKG和C2PKG可以位于IC管芯105外部(例如，不形成在IC管芯105中并且未形成在IC管芯105上)。例如，设备100可以包括封装衬底，并且电容器C1PKG和C2PKG可以位于封装衬底上或位于封装衬底中。电容器C1PKG和C2PKG中的每一个(例如，管芯外(例如，封装上)电容器)的电容(以法拉德为单位)可以远大于电容器C(例如，管芯上电容器)的电容。例如，电容器C1PKG和C2PKG中的每一个的电容可以比电容器C的电容大至少五倍(例如，十倍)。
电感器L可以包括单个结构，使得电感器L的结构(例如，线匝或绕组)或材料(或多种材料)可以在电感器L的端子111和113之间连续延伸。如图1所示，电感器L可以包括部分X1*L和连续耦合到部分X1*L的部分X2*L。电感器L可以包括位于部分X1*L和X2*L之间的电感器L上的端子112。端子112可以是电感器L上的抽头(例如，接触件)。因此，电感器L可以称为抽头型电感器。电感器L的电感(以亨利为单位的“L”)可以基于方程式L＝X1*L+X2*L，其中“*”表示乘法；0<X1<1；0<X2<1；并且X1+X2＝1。如图1所示，部分X1*L可以耦合到电容器C1PKG。部分X2*L可以耦合到电容器C2PKG。
电感器L可以包括线匝(或绕组)。部分X1*L和X2*L中的每一个可以包括不同数量的线匝。部分X1*L可以包括线匝中的大部分线匝(例如，大多数线匝)，而部分X2*L可以包括线匝中的小部分线匝(例如，其余线匝)。例如，如果电感器L具有三个线匝，则部分X1*L可以包括两个线匝(例如，三个线匝中的前两个线匝)，而部分X2*L可以包括一个线匝(例如，三个线匝中的最后一个线匝)。因此，在此示例中，部分X1*L的电感为电感器L的电感的三分之二(2/3)，而部分X2*L的电感为电感器L的电感的三分之一(1/3)(例如，L＝(X1*L)+(X2*L)＝(2/3)L+(1/3)L)。这里使用电感器L的三个线匝作为示例。电感器L可以具有不同数量的线匝。此外，电感器L可以包括另一类型的电感器，使得电感器L可以不具有线匝或绕组，或者可以具有不同的材料。
电感器L的结构(例如，材料)可以是非均匀的(例如，有意地形成为非均匀的)，使得电感器L的X1*L部分的每单位电阻(例如，电阻区域)可以大于电感器L的部分X2*L的每单位电阻(例如，电阻区域)(例如，X1*L的每单位电阻>X2*L的每单位电阻)。电感器L的部分X1*L的电感也可以大于电感器L的部分X2*L的电感的电感(例如，X1*L的电感>X2*L的电感)。因此，由于纹波电流降低，通过相对大的“L”，可以使部分X1*L中的AC损耗最小化。由于端子112和113上的电压稳定，所以部分X2*L的电流的该性质基本上是恒定的。由于电容器C1PKG和C2PKG的电容相对大，因此端子112和113处的电压相对稳定。因此，部分X2*L具有很大的DC损耗，通过电感器X2*L的较低DC电阻使其损耗最小化。
图1示出了其中电感器L是管芯上电感器的示例。然而，电感器L可以位于IC管芯的外部。例如，电感器L可以位于IC封装上或替代地位于印刷电路板(例如，母板)上。
电压转换器110可以在CCM或DCM下运行。在CCM中，可以在节点122处连续提供工作电流(例如，电流ILOAD)。在DCM中，与一些常规降压电压转换器不同，电压转换器110可以在节点122处提供相对连续的电流(例如，电流IX2*L)。因此，在DCM中，从转换器输入(例如，开关电路125)看为DCM，而从输出(例如，负载115)看为恒定电流(例如，由电感器L的X2*L部分以磁方式馈送的CCM电流)。如下所述，在节点122处连续提供电流可以抑制(或减小)在节点122处提供的电压VOUT中的纹波。
如图1所示，电压转换器110可以在端子113处具有电压VX2*L。电压VOUT是基于电压VX2*L的(例如，电压VOUT的值可以等于(例如，基本上等于)电压VX2*L的值)。在设备100的运行中，电流IX1*L可以流过部分X1*L，并且电流IX2*L可以流过部分X2*L。
图2示出了根据本文描述的一些实施例的图1的电压转换器110的电压VIN、VSW和VOUT的示例波形。如图2所示，电压VSW可以在时间间隔201期间在与电压VIN相对应的电压电平和在时间间隔202期间与零(例如，接地)相对应的电压电平之间切换。电压转换器110(图1)可以在时间间隔201期间在CCM下以及在时间间隔202期间在DCM下运行。电压VIN可以具有相对恒定的电压值221。电压VOUT可以具有相对恒定的电压值222。电压值221大于电压值222。电压转换器110可以运行，使得与一些常规电压转换器相比，电压VOUT可以具有在时间间隔202期间为相对低的纹波的纹波。
电压转换器110可以比一些常规电压转换器具有改进和益处。例如，一些常规电压转换器在输出级包括两端子电感器(没有诸如端子112的抽头端子)和输出电容器。在这种常规电压转换器运行期间(例如，在类似于图2中的时间间隔201的时间间隔期间)，电流脉冲注入到输出级中，该电流脉冲一旦被输出电容器吸收则产生纹波。此外，由于常规电压转换器中的电感器的布置以及常规电压转换器中与封装电容器相关联的寄生元件(例如，寄生电感)，这种布置的封装电容器在诸如图2的时间间隔202的时间间隔期间可能无法汲取充足够的电荷，导致电压VOUT中的纹波过大。
电压转换器110可以具有寄生元件，例如端子112与电容器C1PKG之间的寄生电感、端子113与电容器C2PKG之间的寄生电感以及端子112与电容器C之间的寄生电感。然而，电感器L的部分X1*L和X2*L的结构和布置使电压转换器110改善(例如，抑制或减小)电压VOUT中的输出纹波。例如，电容器C1PKG和C2PKG中的每一个的电容可以相对较大。由于端子112和113分别耦合到电容器C1PKG和C2PKG，所以电容器C1PKG和C2PKG的大电容可以使端子112和113处的电压保持相对恒定(例如，稳定)。端子112和113处的恒定电压可以使端子112和113之间的电流IX2*L保持相对恒定。因此，电压VOUT中的输出电压纹波(这取决于端子113的电压)可以相对较低。因此，由于可以看到相对恒定的电流(例如，电流IX2*L)，电感器L和电容器C1PKG和C2PKG的结构和布置使电压转换器110获得用于开关电路125的DCM和用于节点122处的输出的CCM。
本文描述的技术可以用于宽范围的频率，包括用于相对低频的电压转换器。在多相操作(例如，两相操作或多于两相的操作)中利用多于一个电感器，可以进一步实现抑制或减小电感器L的端子113处的电压VX2*L中的纹波，以及进而抑制或减小在电压VOUT中的纹波。
图3示出了根据本文描述的一些实施例的图1的电压转换器110中的电流IX1*L和IX2*L的示例波形。在图3中，时间间隔301和302可以分别对应于图2的时间间隔201和202。如图3所示，电流IX1*L在时间间隔301期间可以是连续的，而在时间间隔302中的一部分期间可以是不连续的(例如，接近于零)。但是，电流IX2*L在时间间隔301期间和在时间间隔302期间可以是相对连续的。如上所述，电压转换器110可以在图2中的时间间隔201(其也可以是图3中的时间间隔301)期间在CCM下运行并且在图2中的时间间隔202期间(其也可以是图3中的时间间隔302)在DCM下运行。如以上参照图2所描述的，由电感器L的部分X2*L提供的连续电流IX2*L可以产生在端子113处的电压VX2*L中相对低的纹波，并且进而，电压VOUT也可以具有相对低的纹波。这可以改善对噪声敏感的电压转换器110负载(例如，负载115)的操作。
因此，如以上参照图2所描述的以及如图3所示，因为节点113处的电流IX2*L在DCM期间可以相对连续，所以电压转换器110可以具有在DCM期间(例如，在时间间隔302期间)节省功率的益处，以及在DCM期间抑制电压纹波的益处。
图4至图9示出了根据本文描述的一些实施例的图1的电感器L的示例结构。如图4所示，电感器L可以是“蛇形”电感器，其可以包括区段401、402、403、404、405、406和407的组合。区段401、403、405和407可以垂直于衬底410(例如，从衬底410向外延伸)。区段402、404和406可以平行于衬底410。电感器L的部分X1*L可以包括作为区段401至407的组合中的大部分区段的区段401至404(或替代地，区段401至405)。电感器L的X2*L可以包括作为区段401至407的组合中的小部分区段(例如，其余区段)的区段405至407(或替代地，区段406和407)。区段401至407的组合可以包括位于段404(或替代地，区段405)处的抽头412。
如图4所示，电感器L的端子111可以位于区段401处，电感器L的端子112可以位于区段404(或者替代地，区段405)处，并且电感器L的端子113可以位于区段407处。如参照图1所描述的，电感器L的端子111可以耦合至开关电路125，电感器L的端子112可以耦合至电容器C1PKG，并且电感器L的端子113可以耦合至电容器C、电容器C2PKG和节点122。因此，在图4中，区段401可以耦合到开关电路125(图1)，抽头412可以耦合到电容器C1PKG(图1)，并且区段407可以耦合到电容器C2PKG(以及图1的电容器C和节点122)。
在图4中，部分X1*L的电感可以大于部分X2*L的电感。部分X1*L的DC电阻也可以大于部分X2*L的DC电阻。例如，区段401至404可以包括电阻比区段405的材料的电阻更高的材料(或多种材料)(例如，可以由电阻比区段405至407的材料的电阻的材料形成)。区段401至407可以包括诸如掺杂多晶硅、金属、合金或这些材料的组合的导电材料或其他导电材料。
图5示出了作为环型电感器的电感器L。如图5所示，电感器L可以包括磁芯510和绕着磁芯510缠绕的线匝515(例如绕组)。电感器L的部分X1*L可以包括线匝515中大部分线匝(例如，大多数线匝)。部分X2*L可以包括线匝515中的小部分线匝(例如，其余线匝)。如图5所示，电感器L的端子111可以位于线匝515的端部511，电感器L的端子112可以位于线匝515的在部分X1*L和X2*L之间的抽头512处，并且电感器L的端子113可以位于线匝515的端部513处。如以上参照图1所描述的，电感器L的端子111可以耦合至开关电路125，电感器L的端子112可以耦合至电容器C1PKG，并且电感器L的端子113可以耦合至电容器C、电容器C2PKG和节点122。因此，在图5中，线匝515的端部511可以耦合到开关电路125(图1)，抽头512可以耦合到电容器C1PKG(图1)，并且线匝515的端部513可以耦合到电容器C2PKG(以及图1的电容器C和节点122)。
在图5中，部分X1*L的电感可以大于部分X2*L的电感。部分X1*L的DC电阻也可以大于部分X2*L的DC电阻。例如，线匝515可以由连续布线(例如，单根布线)形成。然而，在形成部分X1*L的线匝515中的大部分线匝的布线部分的直径可以小于在形成部分X2*L的线匝515中的小部分线匝的布线部分的直径。形成线匝515的布线可以包括导电材料(或多种材料(例如，合金))。
图6示出了在电感器L的x方向和z方向上的截面图(例如，侧面图)以及在电感器L的x方向和y方向上的顶面图。为了简单起见，从图6所示的元件中省略了阴影线。
如图6所示，电感器L可以是磁电感器或磁电感器阵列类型的一部分。电感器L可以包括衬底(例如，半导体衬底)610、形成在衬底610上方的磁性材料615、以及形成在磁性材料615的至少一部分上方的导电材料620。电感器L可以包括形成在导电材料620上的不同位置上方的导电区段611、612和613。导电区段611、612和613中的每个可以具有垂直于衬底610(例如，从衬底610向外延伸)的长度。导电区段611、612和613可以包括导电材料(或多种材料)。例如，导电区段611、612和613可以包括掺杂多晶硅、金属、合金或这些材料的组合或其他导电材料。如图6所示，电感器L的部分X1*L可以包括磁性材料615的部分、导电材料620的部分、导电区段611、以及至少部分的导电部分612。电感器L的部分X2*L可以包括磁性材料615的部分、导电材料620的部分、导电区段613、以及至少部分的导电区段612。
如图6所示，电感器L的端子111可以位于导电区段611的端部，电感器L的端子112可以位于导电区段612的端部的抽头612T，并且电感器L的端子113可以位于导电区段613的一个端部。
如以上参照图1所描述的，电感器L的端子111可以耦合至开关电路125，电感器L的端子112可以耦合至电容器C1PKG，并且电感器L的端子113可以耦合至电容器C、电容器C2PKG和节点122。因此，在图6中，导电区段611可以耦合到开关电路125(图1)，抽头612T可以耦合到电容器C1PKG(图1)，并且导电区段613可以耦合到电容器C2PKG(以及图1的电容器C和节点122)。
如图6所示，导电区段611和612之间的距离D1大于导电区段612和613之间的距离D2。导电材料620可以包括具有宽度W1的部分和具有大于宽度W1的宽度W2的部分。可以在导电材料620的具有宽度W1的部分上方形成导电区段611。导电区段612和613可以形成在导电材料620的具有宽度W2的部分上方。如图6所示的电感器L的尺寸可以使部分X1*L的DC电阻大于部分X2*L的DC电阻。
图7示出了作为螺旋型电感器的电感器L的顶面图。电感器L可包括衬底(例如，半导体衬底)702、形成在衬底702上方的磁性材料704、以及形成在磁性材料704的至少一部分上方的导电材料720。如图7所示，导电材料720可以形成具有线匝的螺旋图案。电感器L的部分X1*L可以包括螺旋图案的线匝中的大部分线匝(例如，大多数线匝)(浅线型的线匝)。部分X2*L可以包括螺旋图案的小部分线匝(例如，其余线匝)(深线型的线匝)。如图7所示，电感器L的端子111可以位于螺旋图案的线匝的端部711，电感器L的端子112可以位于螺旋图案中在部分X1*L和X2*L之间的线匝上的抽头712，并且电感器L的端子113可以位于螺旋图案的线匝的端部713。如以上参照图1所描述的，电感器L的端子111可以耦合至开关电路125，电感器L的端子112可以耦合至电容器C1PKG，并且电感器L的端子113可以耦合至电容器C、电容器C2PKG和节点122。因此，在图7中，螺旋图案的线匝的端部711可以耦合到开关电路125(图1)，抽头712可以耦合到电容器C1PKG(图1)，以及螺旋图案的线匝的端部713可以耦合到电容器C2PKG(以及图1的电容器C和节点122)。
图7中的电感器的X1*L部分的DC电阻可以大于部分X2*L的DC电阻。例如，螺旋图案的线匝可以由连续的导电材料(例如，导电材料720)形成。然而，在螺旋图案的形成部分X1*L的大部分线匝中导电材料的直径(或者替代地，厚度)可以小于螺旋图案的形成部分X2*L的小部分线匝中导电材料的直径(或者替代地，厚度)。
图8示出具有封装类型的电感器L。电感器L可以包括封装805和可以位于封装805的表面上的导电接触件811、812和813。电感器L的端子111、112和113可以分别位于导电接触件811、812和813处。导电接触件812可以是电感器L的部分X1*L和X2*L之间的抽头，其中导电接触件811可以是部分X1*L的一部分，而导电接触件813可以是部分X2*L的一部分。导电接触件811、812和813可以具有不同的材料(例如，可以由不同的金属材料形成)。
如以上参照图1所描述的，电感器L的端子111可以耦合至开关电路125，电感器L的端子112可以耦合至电容器C1PKG，并且电感器L的端子113可以耦合至电容器C、电容器C2PKG和节点122。因此，在图8中，导电接触件811可以耦合到开关电路125(图1)，导电接触件812(例如，抽头)可以耦合到电容器C1PKG(图1)，并且导电接触件813可以耦合到电容器C2PKG(图1的电容器C和节点122)。
图9示出了具有多抽头连接的电感器L。除了图9的电感器可以具有多个抽头512和912(而图5的电感器L具有单个抽头512)之外，图9的电感器L可以类似于图5的电感器L(例如，环型电感器)。为了简单起见，不重复对图5的电感器L和图9的电感器L之间相似或相同的元件的描述。作为比较，图9的电感器L比图5的电感器L具有更多的抽头，并且图9的电感器是4端子电感器(例如，端子111、112、113和912′)，而图5的电感器L是三端子电感器(例如，端子111、112和113)。在图9中，电感器L的抽头912(在端子912′处)可以耦合到类似于图1的电容器C1PKG(或电容器C2PKG)的电容器(例如，封装电容器)。图9的电感器L可以具有与以上参考图1至图3描述的电感器L相似的改进和益处。
图10示出了根据本文描述的一些实施例和图1的电压转换器110的控制单元120的一部分。以下描述参照图1至图4和图10。随着在恒定峰值关断电流(或恒定接通时间)操作下负载减小，DCM频率通过延长开关关断时间(例如，在图2的时间间隔202期间)而减小。对于足够低的负载，对于任何有限的输出电容值(例如，节点122处的电容)这最终能够导致电压VOUT(图1)中的输出电压纹波更高。为了限制在非常轻(例如，超轻)负载下的纹波电压，控制单元120可以被配置为将频率(例如，开关电路125的开关频率)有效地钳制到下限。
在一种配置中，控制单元120可以利用负载电流来执行峰值电流阈值缩放。峰值电流阈值可以与平均负载电流成比例地降低。这减少了每个开关周期的输入能量，使得可以不需要增加关断时间来消耗它。从而，频率受到限制，电压纹波也受到限制。
在另一种配置中，控制单元120可以操作以在达到最小频率时控制从恒定关断时间(TOFF)控制到恒定接通时间(TON)控制的过渡。接通时间和关断时间可以分别对应于图2的时间间隔201和时间间隔202。
如图10所示，控制单元120可以包括：电路1010，电路1010可以包括运算放大器1012；以及电阻器-电容器网络，该电阻器-电容器网络由电阻器电路1014和电容器电路1016形成。电压Vref是可以用于与电压Vsense进行比较的基准电压(例如，预定电压)。电压Vsense基于由控制单元120的控制回路(例如，反馈回路，未示出)测量的电压VC(例如，图1的节点122处的VOUT)。电压VC(例如，控制电压)可以基于电压Vref和电压Vsense之间的差。由于电压Vsense基于节点122(图1)处的电压VOUT，因此电压VC可以反映节点122处的电流ILOAD。例如，如果电流ILOAD增加，则电压VC增加。如果电流ILOAD减小，则电压VC减小。电压VCTH是控制单元120用来控制开关电路125(图1)的开关(例如，控制TON和TOFF)的阈值电压。在图10中，控制部分1020和1021表示由控制单元1120执行的控制操作，以基于由电路1010执行的比较结果分别控制接通时间TON和关断时间TOFF。
例如，如在控制部分1020和1021二者中所示，如果VC＜VCTH，则控制单元120可以操作以控制接通时间TON(例如，不断增加TON)并且将关断时间TOFF保持在固定值(例如，保持TOFF不变)。因此，接通时间TON随着负载需求的增加(例如，电流ILOAD的增加)而增加。在图10中，标签“TON，MAX”可以表示控制单元120可以应用于接通时间TON的最大值(以时间为单位)，并且标签“TOFF，MAX”可以表示控制单元120可以应用于关断时间TOFF的最大值(以时间为单位)。
在另一示例中，如在控制部分1020和1021二者中所示，如果VC>VCTH，则控制单元120可以操作以控制关断时间TOFF(例如，不断减小TOFF)并将接通时间TON保持在固定值(例如，保持TON不变)。因此，关断时间TOFF随着负载需求的减小(例如，电流ILOAD减小)而增加。
以上描述的操作使控制单元120控制节点122处的电流(例如，电流ILOAD)以抑制或减小轻载条件下VOUT的纹波。将开关频率钳制至相对低的值可能不会改善转换器损耗。该操作可以在低开关频率下回到CCM，使得电流的RMS值更接近其平均值，从而导致低百分比的传导损耗。可以使下FET(例如，图1中的晶体管N)导通，使得上FET(例如，晶体管P)能够零电压导通，实现在常规DCM中丧失了的益处。
图11示出了根据本文所描述的一些实施例的系统(例如，电子系统)1100形式的设备。系统1100可以包括或被包含在计算机、蜂窝电话或其他电子系统中。如图11所示，系统1100可以包括电源控制器1105、处理器1111、存储器装置1112、存储器控制器1113、图形控制器1114、输入和输出(I/O)控制器1115、显示器1152、键盘1154、点击装置1156、至少一个天线1158、连接器1159和总线1160。
处理器1111、存储器装置1112、存储器控制器1113、图形控制器1114和I/O控制器1115中的每一个可以包括负载，诸如图1的负载115。
处理器1111可以包括通用处理器或专用集成电路(ASIC)。处理器1111可以包括CPU。
存储器装置1112可以包括动态随机存取存储器(DRAM)装置、静态随机存取存储器(SRAM)装置、闪存装置、相变存储器或这些存储器装置的组合，或其他类型的存储器。图11示出了存储器装置1112是与处理器1111分离的独立存储器装置。在另选的布置中，存储器装置1112和处理器1111可以位于相同的集成电路(IC)管芯上。在这样的另选布置中，存储器装置1112是处理器1111中的嵌入式存储器，诸如嵌入式DRAM(eDRAM)、嵌入式SRAM(eSRAM)、嵌入式闪存或另一种类型的嵌入式存储器。
显示器1152可以包括液晶显示器(LCD)、触摸屏(例如，电容型或电阻型触摸屏)或另一类型的显示器。点击装置1156可以包括鼠标、触控笔或另一类型的点击装置。
I/O控制器1115可以包括用于有线或无线通信(例如，通过一个或多个天线1158的通信)的通信模块。这样的无线通信可以包括根据WiFi通信技术、高级长期演进(LTE-A)通信技术或其他通信技术的通信。
I/O控制器1115还可以包括模块，以使系统1100根据一个或多个标准或规范(例如，I/O标准或规范)与其他装置或系统进行通信，该一个或多个标准或规范包括通用串行总线(USB)、DisplayPort(显示端口：DP)、高清多媒体接口(HDMI)、Thunderbolt(雷电)、外围组件快速互连(PCIe)、以太网和其他规格。
连接器1159(例如，可以包括诸如引脚的端子)可以布置为使系统1100耦合到外部装置(或系统)。这可以使系统1100通过连接器1159与这样的装置(或系统)通信(例如，交换信息)。
连接器1159和至少一部分总线1160可以包括符合USB、DP、HDMI、Thunderbolt、PCIe、以太网和其他规范中的至少一种规范的导线。
电源控制器1105可以布置为从可以提供电压VIN的电源1141接收功率(例如，供给电压)，该电压VIN可以对应于以上参照图1至图描述的电压VIN。电源控制器1105可以提供电压VOUT1、VOUT2、VOUT3、VOUT4和VOUT5以及电流ILOAD1、ILOAD2、ILOAD3、ILOAD4和ILOAD5。电压VOUT1、VOUT2、VOUT3、VOUT4和VOUT5以及电流ILOAD1、ILOAD2、ILOAD3、ILOAD4和ILOAD5中的每一个可以分别对应于以上参照图1至图3描述的电压VOUT和电流ILOAD。如图11所示，电压VOUT1、VOUT2、VOUT3、VOUT4和VOUT5以及电流ILOAD1、ILOAD2、ILOAD3、ILOAD4和ILOAD5可以分别提供给处理器1111、存储器装置1112、存储器控制器1113、图形控制器1114和I/O控制器1115。
电源控制器1105可以包括电压转换器1110，以与以上参照图1至图3描述的控制电压VOUT和电流ILOAD的值的方式类似(或相同)的方式，控制电压VOUT1、VOUT2、VOUT3、VOUT4和VOUT5以及电流ILOAD1、ILOAD2、ILOAD3、ILOAD4和ILOAD5中的至少一个的值。
作为示例，图11示出了彼此分开布置的系统1100的组件作为示例。例如，电源控制器1105、处理器1111、存储器装置1112、存储器控制器1113、图形控制器1114和I/O控制器1115中的每一个可以位于单独的IC管芯(例如，半导体管芯或IC芯片)上。在一些布置中，系统1100的两个或更多个组件(例如，处理器1111、存储器装置1112、图形控制器1114和I/O控制器1115)可以位于相同的管芯(例如，相同的IC芯片)上，从而形成SoC、SiP或其他类型的系统。
在一些布置中，系统1100并非必须包括显示器。因此，可以从系统1100省略显示器1152。在一些布置中，系统1100并非必段包括天线1158。因此，可以从系统1100省略天线1158。
设备(例如，设备100和系统1100)和方法(例如，以上参照图1至图11描述的电压转换器110的操作)的图示旨在提供对各种实施例的结构的总体理解并非旨在提供对可能利用这里描述的结构的设备100的所有元件和特征的完整描述。
本文所述的设备(例如，设备100和系统1100)可以包括或被包含在电子电路系统中，诸如高速计算机、通信和信号处理电路系统、单处理器模块或多处理器模块、单嵌入处理器或多嵌入处理器、多核处理器、消息信息交换机、以及包括多层、多芯片模块的专用模块。这样的设备可以进一步作为子组件包括在各种其他设备(例如，电子系统)中，诸如电视、蜂窝电话、个人计算机(例如，膝上型计算机、台式计算机、手持式计算机、平板计算机等)中。工作站、收音机、视频播放器、音频播放器(例如MP3(运动图像专家组、音频层5)播放器)、车辆、医疗装置(例如，心脏监测器、血压监测器等)、机顶盒等。
在详细描述和权利要求中，由术语“中的一个”连接的项目列表可以仅表示所列项目中的仅一个。例如，如果列出了项目A和B，则短语“A和B中的一个”表示仅A(不包括B)或仅B(不包括A)。在另一示例中，如果列出了项目A、B和C，则短语“A、B和C中的一个”表示仅A、仅B或仅C。项目A可以包括单个或多个元素。项目B可以包括单个或多个元素。项目C可以包括单个或多个元素。
在详细描述和权利要求中，由术语“中的至少一个”连接的项目列表可以仅表示所列项目中的至少一个。例如，如果列出了项目A和B，则短语“A和B中的至少一个”表示仅A、仅B或者A和B。在另一示例中，如果列出了项目A、B和C，则短语“A、B和C中的至少一个”表示仅A；仅B；仅C；A和B(不包括C)；A和C(不包括B)；B和C(不包括A)；或者A、B和C全部。项目A可以包括单个或多个元素。项目B可以包括单个或多个元素。项目C可以包括单个或多个元素。
附注和示例
示例1包括主题(诸如装置、电子设备(例如，电路、电子系统或两者)或机器)，其包括：开关电路，其包括在降压转换器中；输出节点；电感器，其包括具有耦合到开关电路的第一端子的第一部分、具有耦合到输出节点的第二端子的第二部分、以及在第一部分和第二部分之间的第三端子；以及电容器，其耦合到第二端子，第二端子耦合到第一附加电容器，并且第三端子耦合到第二附加电容器。
在示例2中，示例1的主题可以可选地包括，其中电感器具有线匝，并且电感器的第一部分包括线匝中的大部分线匝。
在示例3中，示例1或2的主题可以可选地包括，其中电感器的第一部分具有第一电阻，电感器的第二部分具有第二电阻，并且第一电阻大于第二电阻。
在示例4中，示例1或2的主题可以可选地包括，其中电容器位于集成电路管芯上，并且第一附加电容器和第二附加电容器位于集成电路管芯的外部。
在示例5中，示例4的主题可以可选地包括，其中集成电路管芯位于封装衬底上，并且第一附加电容器和第二附加电容器位于封装衬底上。
在示例6中，示例1的主题可以可选地包括，其中电感器还包括在第一端子与第二端子之间的第四端子。
在示例7中，示例1的主题可以可选地包括，其中电感器包括区段的组合，区段包括平行于衬底的第一区段和垂直于衬底的第二区段，电感器的第一部分包括区段的组合中的大部分区段，并且电感器的第二部分包括区段的组合中的小部分区段。
在示例8中，示例7的主题可以可选地包括，区段的组合中的所述大部分区段具有第一电阻，区段的组合中的所述小部分区段具有第二电阻，并且第一电阻大于第二电阻。
在示例9中，示例1的主题可以可选地包括，电感器包括磁芯以及绕磁芯缠绕的线匝，电感器的第一部分包括线匝中的大部分线匝，并且电感器的第二部分包括线匝中的小部分线匝。
在示例10中，示例9的主题可以可选地包括，线匝中的所述大部分线匝具有第一电阻，线匝中的所述小部分线匝具有第二电阻，并且第一电阻大于第二电阻。
在示例11中，示例1的主题可以可选地包括：电感器包括：磁性材料，其形成在衬底上方；导电材料，其形成在磁性材料的至少一部分上方；第一导电区段，其形成在导电材料上方并具有垂直于衬底的长度，第一导电区段耦合到开关电路；第二导电区段，其形成在导电材料上方并具有垂直于衬底的长度；以及第三导电区段，其形成在导电材料上方并具有垂直于衬底的长度，其中，第三导电区段在第一导电区段和第二导电区段之间并且耦合到第三端子。
在示例12中，示例11的主题可以可选地包括，电感器包括螺旋图案的线匝，电感器的第一部分包括线匝中的大部分线匝，并且电感器的第二部分包括线匝中的小部分线匝。
在示例13中，示例1的主题可以可选地包括，线匝中的所述大部分线匝具有第一电阻，线匝中的所述小部分线匝具有第二电阻，并且第一电阻大于第二电阻。
在示例14中，示例13的主题可以可选地包括，电感器包括封装、位于封装的表面上并且耦合至电感器的第一端子的第一导电接触件、位于封装的表面上并且耦合至电感器的第三端子的第二导电接触件、以及位于封装的表面上并耦合至电感器的第二端子的第三导电接触件。
示例15包括主题(诸如装置、电子设备(例如，电路、电子系统或二者者)或机器)，其包括：开关电路，其包括在降压转换器中；输出节点；电感器，其包括具有耦合至开关电路的第一端子的第一部分、具有耦合至输出节点的第二端子的第二部分、以及在第一部分和第二部分之间的第三端子，第一部分具有第一电阻，并且第二部分具有不同于第一电阻的第二电阻；电容器，其耦接至电感器的第二端子；第一附加电容器，其耦合到电感器的第三端子；以及第二附加电容器，其耦合到电感器的第二端子。
在示例16中，示例15的主题可以可选地包括，包括控制单元，如果反映在第一时间在输出节点处的电流的控制电压小于基准值，则控制单元增加耦合到第一端子的开关电路的接通时间，并且使开关电路的关断时间不变。
在示例17中，示例16的主题可以可选地包括，如果反映在第二时间在输出节点处的电流的控制电压大于基准值，则控制单元减小开关电路的关断时间并使开关电路的接通时间不变。
在示例18中，示例15的主题可以可选地包括，电容器位于集成电路管芯上，并且第一附加电容器和第二附加电容器位于集成电路管芯的外部。
示例19包括主题(诸如装置、电子设备(例如，电路、电子系统或二者)或机器)，其包括处理器以及耦合到处理器的电源控制器，该电源控制器包括：开关电路，其包括在降压转换器中；输出节点；电感器，其包括具有耦合到开关电路的第一端子的第一部分、具有耦合到输出节点的第二端子的第二部分、以及在第一部分和第二部分之间的第三端子；以及电容器，其耦合到第二端子，第二端子耦合到第一附加电容器，并且第三端子耦合到第二附加电容器。
在示例20中，示例19的主题可以可选地包括，还包括耦合到处理器的连接器，连接器符合以下规范中的一个：通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI)、Thunderbolt、外围组件快速互连(PCIe)和以太网规范。
在示例21中，示例19的主题可以可选地包括，还包括耦合到处理器的天线。
示例1至示例21的主题可以以任何组合进行组合。
上面的描述和附图例示了一些实施例，以使本领域技术人员能够实践本发明的实施例。其他实施例可以结合结构、逻辑、电气、过程和其他改变。示例仅代表可能的变型。一些实施例的部分和特征可以被包括在其他实施例的部分和特征中或代替其他实施例的部分和特征。在阅读和理解以上描述之后，许多其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，各种实施例的范围由所附权利要求书以及这些权利要求书所享有的等同物的全部范围确定。
提供了将允许读者探知技术公开的性质和要点的说明书摘要。该说明书摘要是以其不会用于限制或解释权利要求的范围或含义的理解而提交的。所附权利要求由此被并入到具体实施方式中，其中每个权利要求本身作为单独的实施例。

Claims (21)

1.一种电子设备，包括：
开关电路，所述开关电路包括在降压转换器中；
输出节点；
电感器，所述电感器包括：具有耦合到所述开关电路的第一端子的第一部分、具有耦合到所述输出节点的第二端子的第二部分、以及在所述第一部分和所述第二部分之间的第三端子；以及
电容器，所述电容器耦合到所述第二端子，所述第二端子耦合到第一附加电容器，并且所述第三端子耦合到第二附加电容器。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述电感器具有线匝，并且所述电感器的所述第一部分包括所述线匝中的大部分线匝。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述电感器的所述第一部分具有第一电阻，所述电感器的所述第二部分具有第二电阻，并且所述第一电阻大于所述第二电阻。
4.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述电容器位于集成电路管芯上，并且所述第一附加电容器和所述第二附加电容器位于所述集成电路管芯的外部。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述集成电路管芯位于封装衬底上，并且所述第一附加电容器和所述第二附加电容器位于所述封装衬底上。
6.如权利要求1所述的设备，其中，所述电感器还包括在所述第一端子与所述第二端子之间的第四端子。
7.如权利要求1所述的设备，其中，所述电感器包括区段的组合，所述区段包括平行于衬底的第一区段和垂直于所述衬底的第二区段，所述电感器的所述第一部分包括所述区段的组合中的大部分区段，并且所述电感器的所述第二部分包括所述区段的组合中的小部分区段。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述区段的组合中的所述大部分区段具有第一电阻，所述区段的组合中的所述小部分区段具有第二电阻，并且所述第一电阻大于所述第二电阻。
9.如权利要求1所述的设备，其中，所述电感器包括磁芯以及绕所述磁芯缠绕的线匝，所述电感器的所述第一部分包括所述线匝中的大部分线匝，并且所述电感器的所述第二部分包括所述线匝中的小部分线匝。
10.如权利要求9所述的设备，其中，所述线匝中的所述大部分线匝具有第一电阻，所述线匝中的所述小部分线匝具有第二电阻，并且所述第一电阻大于所述第二电阻。
11.如权利要求1所述的设备，其中，所述电感器包括：
磁性材料，所述磁性材料形成在衬底上方；
导电材料，所述导电材料形成在所述磁性材料的至少一部分上方；
第一导电区段，所述第一导电区段形成在所述导电材料上方并具有垂直于所述衬底的长度，所述第一导电区段耦合到所述开关电路；
第二导电区段，所述第二导电区段形成在所述导电材料上方并具有垂直于所述衬底的长度；以及
第三导电区段，所述第三导电区段形成在所述导电材料上方并具有垂直于所述衬底的长度，其中，所述第三导电区段在所述第一导电区段和所述第二导电区段之间并且耦合到所述第三端子。
12.如权利要求1所述的设备，其中，所述电感器包括螺旋图案的线匝，所述电感器的所述第一部分包括所述线匝中的大部分线匝，并且所述电感器的所述第二部分包括所述线匝中的小部分线匝。
13.如权利要求12所述的设备，其中，所述线匝中的所述大部分线匝具有第一电阻，所述线匝中的所述小部分线匝具有第二电阻，并且所述第一电阻大于所述第二电阻。
14.如权利要求1所述的设备，其中，所述电感器包括封装、位于所述封装的表面上并且耦合至所述电感器的所述第一端子的第一导电接触件、位于所述封装的所述表面上并且耦合至所述电感器的所述第三端子的第二导电接触件、以及位于封装的所述表面上并耦合至所述电感器的所述第二端子的第三导电接触件。
15.一种电子设备，包括：
开关电路，所述开关电路包括在降压转换器中；
输出节点；
电感器，所述电感器包括：具有耦合至所述开关电路的第一端子的第一部分、具有耦合至所述输出节点的第二端子的第二部分、以及在所述第一部分和所述第二部分之间的第三端子，所述第一部分具有第一电阻，并且所述第二部分具有不同于所述第一电阻的第二电阻；
电容器，所述电容器耦接至所述电感器的所述第二端子；
第一附加电容器，所述第一附加电容器耦合到所述电感器的所述第三端子；以及
第二附加电容器，所述第二附加电容器耦合到所述电感器的所述第二端子。
16.如权利要求15所述的设备，还包括控制单元，如果反映在第一时间在所述输出节点处的电流的控制电压小于基准值，则所述控制单元增加耦合到所述第一端子的所述开关电路的接通时间，并且使所述开关电路的关断时间不变。
17.如权利要求16所述的设备，其中，如果反映在第二时间在所述输出节点处的所述电流的所述控制电压大于基准值，则所述控制单元减小所述开关电路的关断时间并使所述开关电路的接通时间不变。
18.如权利要求15所述的设备，其中，所述电容器位于集成电路管芯上，并且所述第一附加电容器和所述第二附加电容器位于所述集成电路管芯的外部。
19.一种电子设备，包括：
处理器；以及
电源控制器，所述电源控制器连接至所述处理器，所述电源控制器包括：
开关电路，所述开关电路包括在降压转换器中；
输出节点；
电感器，所述电感器包括：具有耦合到所述开关电路的第一端子的第一部分、具有耦合到所述输出节点的第二端子的第二部分、以及在所述第一部分和所述第二部分之间的第三端子；以及
电容器，所述电容器耦合到所述第二端子，所述第二端子耦合到第一附加电容器，并且所述第三端子耦合到第二附加电容器。
20.如权利要求19所述的设备，还包括耦合到所述处理器的连接器，所述连接器符合以下规范之一：通用串行总线(USB)、高清多媒体接口(HDMI)、Thunderbolt、外围组件快速互连(PCIe)和以太网规范。
21.如权利要求19所述的设备，还包括耦合到所述处理器的天线。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11270986B2 (en) 2020-05-18 2022-03-08 Analog Devices, Inc. Package with overhang inductor
US12051534B2 (en) * 2021-04-09 2024-07-30 Qualcomm Incorporated Three dimensional (3D) vertical spiral inductor and transformer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6240622B1 (en) 1999-07-09 2001-06-05 Micron Technology, Inc. Integrated circuit inductors
US6429632B1 (en) 2000-02-11 2002-08-06 Micron Technology, Inc. Efficient CMOS DC-DC converters based on switched capacitor power supplies with inductive current limiters
US7432793B2 (en) * 2005-12-19 2008-10-07 Bose Corporation Amplifier output filter having planar inductor
US7596006B1 (en) 2006-08-09 2009-09-29 Lockheed Martin Corporation Reducing output ripple from a switched mode power converter
US9101068B2 (en) * 2013-03-14 2015-08-04 Qualcomm Incorporated Two-stage power delivery architecture
US9276477B2 (en) 2013-11-21 2016-03-01 Stmicroelectronics International N.V. DC-DC converter with enhanced automatic switching between CCM and DCM operating modes
US10910150B2 (en) * 2015-11-30 2021-02-02 Intel Corporation Reconfigurable coupled inductor

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