DE102014019830B4 - Current digital to analog converter - Google Patents
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Images
Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
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- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
Abstract
Strom-Digital-Analog-Wandler, DAC (1900), der Folgendes aufweist:
eine Vielzahl von n-Bauelementen, deren Gate-Anschlüsse mit einer ersten Vorspannung gekoppelt sind, wobei der Source-Anschluss jedes der n-Bauelemente mit Masse gekoppelt ist;
eine erste Vielzahl von Schaltern, die so betreibbar sind, dass sie die Drain-Anschlüsse einiger oder aller n-Typ-Vorrichtungen miteinander koppeln, um einen ersten Ausgangsstrom zu erzeugen, dessen Größe von der Anzahl der elektrisch miteinander gekoppelten n-Typ-Vorrichtungen abhängt,
eine Mehrzahl von Transistor-Vorrichtungen, deren Gate-Anschlüsse mit einer zweiten Vorspannung gekoppelt sind; und
eine zweite Vielzahl von Schaltern, die so betreibbar sind, dass sie die Drain-Anschlüsse einiger oder aller Transistor-Vorrichtungen miteinander koppeln, um einen zweiten Ausgangsstrom zu erzeugen, dessen Größe von der Anzahl der elektrisch miteinander gekoppelten Transistor-Vorrichtungenabhängt.
Current-to-digital-to-analog converter, DAC (1900), comprising:
a plurality of n-type devices having gates coupled to a first bias voltage, the source of each of the n-type devices coupled to ground;
a first plurality of switches operable to couple the drains of some or all of the n-type devices together to produce a first output current whose magnitude depends on the number of n-type devices electrically coupled together ,
a plurality of transistor devices having gates coupled to a second bias voltage; and
a second plurality of switches operable to couple the drains of some or all of the transistor devices together to produce a second output current, the magnitude of which depends on the number of the transistor devices electrically coupled together.
Description
PrioritätsanspruchPriority claim
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Provisional-Anmeldung
Hintergrundbackground
DC-DC-Wandler erzeugen typischerweise eine DC-(Gleichstrom) Spannung durch eine Vollwellengleichrichtung und Filterung von einem oder mehreren zeitvariablen Signalen. Wegen der ausgeübten Umschaltungen in dem Vollwellengleichrichtungsprozess sind signifikante Teile des Stromes häufig vor und „zurückgeschaltet“ mit einer hohen Rate durch große Transistoren. Es ist häufig hilfreich, den Strom über diese Transistoren zu messen, um zum Beispiel zu bestimmen, ob oder ob nicht der DC-DC-Wandler unter Last ist, um Stromwellen zu überwachen, die von dem Schalten verursacht werden, etc. Ein Gleichspannungswandler ist beispielsweise bekannt aus
Zudem offenbart
Die Erfindung ist definiert im Anspruch 1. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The invention is defined in
Kurzbeschreibung der FigurenShort description of the characters
Die Ausführungsbeispiele der Offenbarung werden besser verstanden von der detaillierten Beschreibung, die weiter unten angegeben wird, und von den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele der Offenbarung, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele einschränkt, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.
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1 ist ein Spannungsregulator mit einem Phasen- und Strom-Ausgleich gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
2 ist eine Phasen-Ausgleichschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
3 zeigt Stromabtastungsorte gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
4 zeigt eine Schaltung mit einer Brücke und Stromsensoren vom n-Typ und p-Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
5 ist eine Architektur auf Transistorniveau von n-Typ- und p-Typ-Stromsensoren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
6 zeigt differenziell gleitende Stromquellen gemäß einem Ausführungsbeispiel. -
7 ist eine Vorspannungsschaltung für die differenziell gleitenden Stromquellen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
8A -B sind niederimpedante Empfänger zum Empfangen eines differenziellen Stroms von den Stromquellen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
9 ist eine Schaltung mit einer Empfängerschaltung und einem p-Typ-Stromsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
10 ist eine Schaltung mit einer Empfängerschaltung und einem n-Typ-Stromsensor gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
11 ist eine Teilschaltung eines Spannungsregulators mit n-Typ- und p-Typ-Stromsensoren gemäß anderen Ausführungsbeispielen der Offenbarung. -
12 ist eine Transistorniveauarchitektur von n-Typ- und p-Typ-Stromsensoren gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
13 ist eine Stromsensorempfängerschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
14 ist eine Grundarchitektur (high-level architecture) von Spannungsregulator-Stromsensoren mit telemetrischen und Überstromsicherheitstreibern gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
15 ist eine Schaltung für Stromphasenmittelung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
16 ist eine Phasenausgleichschaltung mit einer Versatzsteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
17 ist eine Grundarchitektur für eine Versatzstreichung eines Komparators und eine Stromsensorfehlanpassung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
18 ist ein Flussdiagram für ein Verfahren zur Versatzstreichung eines Komparators und eine Stromsensorfehlanpassung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
19 ist ein Digital-zu-Analog-(DAC)-Stromwandler gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
20 ist ein bekannter Typ-3-Kompensator. -
21 ist ein differenzieller Typ-3-Kompensator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
22 ist eine Frequenzantwort eines differenziellen Typ-3-Kompensators gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
23 ist der differenzielle Typ-3-Kompensator mit DFT-(Design-für-Test)-Merkmalen und Konfigurationsplänen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
24 ist eine Pilotbrücke gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
25 ist ein Teil einer Spannungsregulierungsvorrichtung mit dem differenziellen Typ-3-Kompensator gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung. -
26 ist ein Smart-Gerät oder ein Computersystem oder ein SoC (Systemon-Chip) mit einem oder mehreren Schaltungen, die im Zusammenhang mit den1-25 beschrieben wurden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Offenbarung.
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1 is a voltage regulator with phase and current compensation according to an embodiment of the disclosure. -
2 is a phase compensation circuit according to an embodiment of the disclosure. -
3 shows current sampling locations according to an embodiment of the disclosure. -
4 shows a circuit with a bridge and n-type and p-type current sensors according to an embodiment of the disclosure. -
5 is a transistor-level architecture of n-type and p-type current sensors according to an embodiment of the disclosure. -
6 shows differentially sliding current sources according to an exemplary embodiment. -
7 is a biasing circuit for the differentially sliding current sources according to an embodiment of the disclosure. -
8A -B are low impedance receivers for receiving a differential current from the power sources according to an embodiment of the disclosure. -
9 is a circuit including a receiver circuit and a p-type current sensor according to an embodiment of the disclosure. -
10 is a circuit including a receiver circuit and an n-type current sensor according to an embodiment of the disclosure. -
11 is a subcircuit of a voltage regulator with n-type and p-type current sensors according to other embodiments of the disclosure. -
12 is a transistor level architecture of n-type and p-type current sensors according to another embodiment of the disclosure. -
13 is a current sensor receiver circuit according to an embodiment of the disclosure. -
14 is a high-level architecture of voltage regulator current sensors with telemetric and overcurrent safety drivers according to an embodiment of the disclosure. -
15 is a current phase averaging circuit according to an embodiment of the disclosure. -
16 is a phase compensation circuit with an offset control according to an embodiment of the disclosure. -
17 is a basic architecture for comparator offset cancellation and current sensor mismatch according to an embodiment of the disclosure. -
18 is a flowchart for a method for comparator offset cancellation and current sensor mismatch according to an embodiment of the disclosure. -
19 is a digital-to-analog (DAC) power converter according to an embodiment of the disclosure. -
20 is a well-knowntype 3 compensator. -
21 is aType 3 differential compensator according to an embodiment of the disclosure. -
22 is a frequency response of aType 3 differential compensator according to an embodiment of the disclosure. -
23 is theType 3 differential compensator with DFT (design for test) features and configuration plans according to an embodiment of the disclosure. -
24 is a pilot bridge according to an embodiment of the disclosure. -
25 is a part of a voltage regulation device with thedifferential type 3 compensator according to an embodiment of the disclosure. -
26 is a smart device or a computer system or a SoC (system-on-chip) with one or more circuits related to the1-25 have been described, according to an embodiment of the disclosure.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die Ausführungsbeispiele beschreiben eine Vorrichtung und Verfahren zum Stromausgleich, Stromsensorik und Phasenausgleich, Versatzstreichung, Digital-zu-Analog-Stromwandlern mit monotonen Ausgaben unter Nutzung binärkodierter Eingaben (ohne Binär-zu-Thermometer-Dekodierern), Kompensatoren für einen Spannungsregulator (VR), etc. Die Ausführungsbeispiele haben verschiedene technische Effekte einschließlich einer verbesserten Zuverlässigkeit des VR, verbesserten Effizienz des VR, reduziertem Energieverbrauch, etc.The exemplary embodiments describe a device and method for current balancing, current sensing and phase compensation, offset cancellation, digital-to-analog current converters with monotonic outputs using binary-coded inputs (without binary-to-thermometer decoders), compensators for a voltage regulator (VR), etc The embodiments have various technical effects including improved VR reliability, improved VR efficiency, reduced power consumption, etc.
In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Details diskutiert, um ein verbessertes Verständnis der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Es ist dabei offensichtlich, dass für einen Fachmann die Ausführungsbeispiele der gegenwärtigen Offenbarung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Beispielen werden bekannte Strukturen und Geräte gezeigt in einer Blockdiagrammform, anstatt detailliert, um so zu verhindern, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung, verschleiert werden.In the following description, various details are discussed to provide an improved understanding of the embodiments of the present disclosure. It will be apparent that one skilled in the art would be able to implement the embodiments of the present disclosure without these specific details. In other examples, well-known structures and devices are shown in block diagram form, rather than in detail, to avoid obscuring embodiments of the present disclosure.
Es ist angemerkt, dass in den entsprechenden Figuren der Ausführungsbeispiele, Signale mit Linien dargestellt werden. Einige Linien können dicker gezeigt sein, um stärker ausgeprägte Signalpfade anzuzeigen, und/oder Pfeile aufweisen, an einen oder mehr Enden, um eine primäre Informationsflussrichtung anzuzeigen. Derlei Hinweise sollen nicht einschränkend aufgefasst werden. Stattdessen werden Linien im Zusammenhang mit einem oder mehreren beispielhaften Ausführungsbeispielen genutzt, um ein einfacheres Verständnis einer Schaltung oder logischen Einheit zu unterstützen. Jedes dargestellte Signal kann, wenn es durch die Designerfordernissen oder Präferenzen vorgegeben ist, tatsächlich eine oder mehrere Signale umfassen, die sich in jeder Richtung ausbreiten können und mit einer geeigneten Art von Signalschema implementiert sein kann.It is noted that in the corresponding figures of the exemplary embodiments, signals are represented with lines. Some lines may be shown thicker to indicate more distinct signal paths and/or have arrows at one or more ends to indicate a primary information flow direction. Such information should not be construed as restrictive. Instead, lines are used in connection with one or more exemplary embodiments to aid in easier understanding of a circuit or logical device. Each signal shown may, if dictated by design requirements or preferences, actually include one or more signals that may propagate in any direction and may be implemented with an appropriate type of signaling scheme.
In der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen ist der Begriff „verbunden“ genutzt mit der Bedeutung, dass eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Dingen, die verbunden sind, ausgebildet ist, ohne weitere Zwischengeräte. Der Begriff „gekoppelt“ bedeutet entweder eine direkte elektrische Verbindung zwischen den Dingen, die verbunden sind, oder eine indirekte Verbindung über ein oder mehrere passiven oder aktiven Zwischengeräte. Der Begriff „Schaltung“ bedeutet eine oder mehrere passive und/oder aktive Komponente, die angeordnet sind, um mit einer anderen zu kooperieren, um eine gewünschte Funktion bereitzustellen. Der Begriff „Signal“ bedeutet zumindest ein Stromsignal, Spannungssignal oder Daten-/Taktgebersignal. Die Begriffe „ein“ und „der/die/das“ umfassen ebenfalls die Mehrzahlausdrücke. Die Bedeutung von „in“ umfasst „in“ und „auf“.Throughout the specification and claims, the term “connected” is used to mean that a direct electrical connection is formed between the things that are connected, without any other intermediate devices. The term “coupled” means either a direct electrical connection between the things that are connected, or an indirect connection via one or more passive or active intermediate devices. The term “circuit” means one or more passive and/or active components arranged to cooperate with another to provide a desired function. The term “signal” means at least a current signal, voltage signal or data/clock signal. The terms “a” and “the” also include plural expressions. The meaning of “in” includes “in” and “on”.
Der Begriff „Skalieren“ bezieht sich im Allgemeinen auf das Umwandeln eines Designs (schematisch oder vom Layout) einer Prozesstechnologie zu einer anderen Prozesstechnologie. Der Begriff „Skalieren“ bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verkleinern eines Layouts und von Geräten innerhalb des gleichen Technologieknotens. Der Begriff „Skalieren“ kann sich ebenfalls auf ein Anpassen (z.B. Verlangsamen) einer Signalfrequenz relativ zu anderen Parametern wie beispielsweise eines Energieversorgungsniveaus beziehen. Die Begriffe „im Wesentlichen“, „geschlossen“, „annährend“, „rund“ und „ungefähr“ beziehen sich im Allgemeinen auf Bereiche von +/- 20% eines Zielwertes.The term “scaling” generally refers to converting a design (schematic or layout) of one process technology to another process technology. The term “scaling” generally refers to reducing the size of a layout and devices within the same technology node. The term “scaling” may also refer to adjusting (e.g., slowing down) a signal frequency relative to other parameters such as a power supply level. The terms “substantially,” “closed,” “approximately,” “round,” and “Approximately” generally refers to ranges of +/- 20% of a target value.
Sofern nicht anders spezifiziert, werden gewöhnliche Adjektive „erste“, „zweite“ und „dritte“, etc. verwendet, um ein gemeinsames Objekt zu beschreiben, jedoch deuten sie nur an, dass man sich auf unterschiedliche Exemplare gleicher Objekte oder ähnlicher Objekte bezieht, und es ist nicht beabsichtigt, dass die Objekte, die so beschrieben werden, notwendigerweise in der gegebenen Sequenz vorhanden sind, entweder temporär, raumartig oder des Ranges nach oder in irgendeiner anderen Form.Unless otherwise specified, common adjectives "first", "second" and "third", etc. are used to describe a common object, but they only indicate that one is referring to different instances of the same objects or similar objects, and it is not intended that the objects so described are necessarily present in the given sequence, either temporally, spatially, or in rank, or in any other form.
Zum Zwecke der Ausführungsbeispiele umfassen Transistoren Metalloxidhalbleiter-(MOS)-Transistoren mit einer Senke, Quelle, einem Steuerkontakt und einem Raumkontakt. Die Transistoren können ebenfalls Drei-Steuerkontakt- und FinFet-Transistoren, Gate-All-Around-Cylindrical-Transistoren oder andere Geräte sein, die Transistorfunktionalitäten wie Carbonnanoröhren oder spintronische Geräte sein. Quellen- und Senkenanschlüsse können identische Kontakte sein und können auswechselbar hierin genutzt werden. Der Fachmann wird verstehen, dass andere Transistoren wie beispielsweise Bi-Polar-Junction-Transistoren - BJT PNP/NPN, BiCMOS, CMOS, eFET, etc. genutzt werden können, ohne von dem Umfang der Offenbarung abzuweichen. Der Begriff „MN“ zeigt an, dass ein n-Typ-Transistor (z.B. NMOS, NPN BJT, etc.) und der Begriff „MP“ zeigt einen p-Typ-Transistor an (z.B. PMOS, PNP BJT, etc.).For purposes of embodiments, transistors include metal oxide semiconductor (MOS) transistors having a drain, source, control contact, and space contact. The transistors can also be three-gate and FinFet transistors, gate-all-around cylindrical transistors, or other devices that have transistor functionality such as carbon nanotubes or spintronic devices. Source and sink connections may be identical contacts and may be used interchangeably therein. Those skilled in the art will understand that other transistors such as Bi-Polar Junction Transistors - BJT PNP/NPN, BiCMOS, CMOS, eFET, etc. may be used without departing from the scope of the disclosure. The term “MN” indicates an n-type transistor (e.g. NMOS, NPN BJT, etc.) and the term “MP” indicates a p-type transistor (e.g. PMOS, PNP BJT, etc.).
In einem Ausführungsbeispiel umfasst ein VR 100 mehrere Brücken 1011-N, wobei „N“ größer ist als eins; einen Pulsbreitenmodulator (PWM) 102 und einen Kompensator 103. In diesem Beispiel ist N=16. Jedoch sind die Ausführungsbeispiele nicht auf N=16 begrenzt. Jede Anzahl von „N“ kann genutzt werden. In einem Ausführungsbeispiel sind die Brücken 1011-N an mehrere Induktivitäten L1-N gekoppelt, die ihrerseits an einen Ladekondensator (oder Entkopplungskondensator) Cdecap und eine Last 104 gekoppelt sind. Die Spannung Vout des Kondensators ist die regulierte Ausgabespannung. In einem Ausführungsbeispiel empfängt ein Kompensator 103 eine Referenzspannung Vref und eine Ausgabespannung Vout (die gleiche wie Vsense), um eine modifizierte Referenzspannung Vfb (Rückkoppelspannung) für einen PVM 102 zu erzeugen. In einem Ausführungsbeispiel ist die Ausgabe von jeder der Brücken der mehreren Brücken 1011-N an eine Induktivität L von den mehreren Induktivitäten L1-N gekoppelt. Zum Beispiel ist die Induktivität L1 gekoppelt an eine Brücke 1011. In einem Ausführungsbeispiel sind mehrere Stromsensoren (nicht gezeigt) mit den mehreren Brücken 1011-N gekoppelt und ausgebildet zum Abtasten des Stromes iPhase(1-N) für jede Brücke (oder Phase).In one embodiment, a
In einem Ausführungsbeispiel erzeugt das PWM 102 mehrere pulsbreitenmodulierte Signale, die PWM(1-N)-Signale, für eine Zeitsteuerung und die Brückentreiber 1051-N. In einem Ausführungsbeispiel sind die Ausgabe gn(1-N) und gp(1-N) einer Zeitsteuerung und die Brückentreiber 1051-N genutzt zum Steuern der mehreren Brücken 1011-N, um die regulierte Spannung Vout zu erzeugen.In one embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel umfasst PVM 102 einen Wellensynthesizer 106, einen Strommixer 1071-N und einen Komparator 1081-N In einem Ausführungsbeispiel erzeugt der Wellensynthesizer 106 (der auch als Wellengenerator bezeichnet wird) „N“ dreieckigen Wellen. In einem Ausführungsbeispiel sind die dreieckigen Wellen periodisch und haben eine Spannung, die zwischen Vh (Hochspannungsschwellenwert) und VI (Niederspannungsreferenz) schwingen.In one embodiment,
In einem Ausführungsbeispiel erzeugt der Komparator 108I-N eine Anzahl „N“ von PWM-Signalen (d.h. PWM(1-N)-Signalen), jedes davon treibt einen entsprechenden Zeitsteuerungs- und Brückentreiber an, von den mehreren Zeitsteuerungs- und Brückentreibern 1051-N. In einem Ausführungsbeispiel haben die PWM-Signale (d.h. PWM(1-N)-Signale einen Arbeitszyklus, der mit den DC-Niveaus von Eingaben der Komparatoren 1081-N variiert. Die Stärke der Stromausgabe durch die Brücken 1011-N, die Welligkeit des Stromes und die Spannung Vout hängt von dem Arbeitszyklus der PWM(1-N)-Signalen ab.In one embodiment, the comparator 108 IN generates a number "N" of PWM signals (ie, PWM(1-N) signals), each of which drives a corresponding timing and bridge driver, from the plurality of timing and bridge drivers 105 1- N. In one embodiment, the PWM signals (ie, PWM(1-N) signals have a duty cycle that varies with the DC levels of inputs to the comparators 108 1-N . The magnitude of the current output through the bridges 101 1-N , the Ripple of the current and the voltage Vout depends on the duty cycle of the PWM(1-N) signals.
In einem Ausführungsbeispiel empfängt der Strommixer 1071-N abgetastete Phasenströme (iPhase(1-N)) von jeder Brücke der mehreren Brücken 1011-N und subtrahiert einen Durchschnittsstrom von allen Brücken 1011-N um einen Stromfehler ierr(1-N) zu erzeugen, der genutzt wird zum Erzeugen einer entsprechenden Spannung Vtw(1-N) als Eingaben für die entsprechenden Komparatoren 1081-N. Zum Beispiel empfängt der Strommischer 1071 iPhase1 von Brücke 1011 und subtrahiert den Durchschnittsstrom von iPhase1, um ierr1 zu erzeugen, der genutzt wird zum Erzeugen von Vtw1 für den Komparator 1081. In solch einem Ausführungsbeispiel ist der Ausgabestrom von allen Brücken 1011-N im Wesentlichen ausgeglichen, welches in einer Phasenbalancierung resultiert.In one embodiment, current mixer 107 1-N receives sampled phase currents (iPhase(1-N)) from each bridge of the plurality of bridges 101 1-N and subtracts an average current from all bridges 101 1-N by a current error ierr(1-N). which is used to generate a corresponding voltage Vtw(1-N) as inputs to the corresponding comparators 108 1-N . For example, current mixer 107 1 receives iPhase1 from bridge 101 1 and subtracts the average current from iPhase1 to produce ierr1 gen, which is used to generate Vtw1 for the comparator 108 1 . In such an embodiment, the output current from all bridges 101 1-N is substantially balanced, resulting in phase balancing.
In einem Ausführungsbeispiel sind Stromsensorsignale (iPhase(I-N)) kombiniert und addiert (oder subtrahiert) zu/von Strommixern 1071-N zu dem Haupt-VR-Loop bei der Schnittstelle der Ausgabe der Wellenform des Synthesizers 106 und des Komparators 1081-N. In solch einem Ausführungsbeispiel reguliert der Haupt-VR-Loop (umfassend PWM 102→Brückentreiber 1051-N→Brücken 1011-N→Kompensator 103) die Ausgabespannung Vout während der Stromabtastloop (umfassend Strommixer 1071-N→Komparator 1081-N→Brückentreiber 1051-N→Brücken 1011-N→Stromsensoren (nicht explizit gezeigt)) überprüft und sicherstellt, dass alle Phasen (d.h. Brücken 1011-N) die gleiche Menge an Strom erzeugen.In one embodiment, current sensor signals (iPhase(IN)) are combined and added (or subtracted) to/from current mixers 107 1-N to the main VR loop at the interface of the waveform output of
Die Dreieckswelle (d.h. die Ausgabe des Wellenformsynthesizer 106) von jeder Phase (oder Brücke) wird verschoben bis zu oder verringert von einer Menge, die proportional ist zu Ierr = Iph- Iavg, wobei Ierr die Differenz ist zwischen dem individuellen Phasenstrom und dem Durchschnittsstrom von allen Phasen. In einem Ausführungsbeispiel reduziert das Hochschieben der Dreieckswellen den PWM-Arbeitszyklus, welches den Phasenstrom verringert, und das Herunterschieben der Dreieckswelle erhöht den PWM-Arbeitszyklus, was den Phasenstrom erhöht (d.h. von der Ausgabe der Brücke von den Brücken 1011-N).The triangle wave (ie, the output of the waveform synthesizer 106) from each phase (or bridge) is shifted up to or decreased by an amount proportional to I err = I ph - I avg , where I err is the difference between the individual phase current and the average current of all phases. In one embodiment, shifting the triangular waves up reduces the PWM duty cycle, which reduces the phase current, and shifting the triangular wave down increases the PWM duty cycle, which increases the phase current (ie, from the bridge output of the bridges 101 1-N ).
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Strommixer Rmix (einer von den Strommixern 1071-N) an den Wellengenerator 106 und Komparator 1081 gekoppelt. Um das Ausführungsbeispiel nicht zu verschleiern ist die Brücke 1011, der Strommixer 1071, der Komparator 1081, die Induktivität L1 in Bezug auf die Phase 1 beschrieben. Die gleiche Erklärung ist ebenso anwendbar auf die anderen Phasen. In einem Ausführungsbeispiel kann jede Phase ihren eigenen Stromfehler haben. In einem Ausführungsbeispiel ist der Stromsensor-Output ein Strommodensignal iPhase1 und ist proportional zu dem Brückenstrom.In this embodiment, the current mixer Rmix (one of the current mixers 107 1 -N ) is coupled to the
In einem Ausführungsbeispiel ist der Phasenstrom iPhase1 als ein positives Signal angewandt, während der Stromdurchschnitt iavg als ein negatives Signal angelegt wird. In einem Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zwischen dem Wellenformgenerator 106 und den Eingaben der Komparatoren 1081-N Strommixer 1071-N. In einem Ausführungsbeispiel mischt jeder der Strommixer (eine von den Strommixern 1071-N) die positiven Phasenstrom und die negativen Durchschnittsstrom- (iavg) Signale zusammen, so dass der Unterschied in den Strömen durch die Strommixer fließt und einen entsprechenden Spannungs- abfall Vtw erzeugt. In einem Ausführungsbeispiel ist diese Spannung das, was die Dreieckswelle herauf oder herunter verschiebt. Der Wert der Dreieckswellenverschiebung ist gegeben durch ΔVtri = Rmix*(Iph- Iavg). In einem Ausführungsbeispiel basiert das Strombalancierschema der
In einem Ausführungsbeispiel hat jede Phase in dem VR 100 einen Mischwiderstand Rmix, der das positive Stromsignal empfängt, das durch seine eigene Phase (z.B. iPhase1) erzeugt wurde, als auch das negative Durchschnittssignal (d.h. iavg) empfängt, welches gleich ist für alle Phasen. In einem Ausführungsbeispiel ist das positive Phasenstromsignal durch ein Falten des differenziellen Stromsignals von dem Versorgungsstrang (z.B. Brücke 1011) in ein einfach endendes Signal mit einem positiven Vorzeichen erzeugt. In einem Ausführungsbeispiel wird das negative Durchschnittsignal (d.h. -iavg) in einer ähnlichen Weise erzeugt.In one embodiment, each phase in the
In einem Ausführungsbeispiel ist die Polarität der Eingaben in die differenziell-zu-einfach-endender Schaltung für die Durchschnittstromerzeugung umgekehrt, was ihm einen Zuwachs von -1 bringt, in Bezug auf das Phasenstromsignal. In einem Ausführungsbeispiel ist die Ausgabe einer negativen Stromdurchschnittszelle geteilt in mehrere separate Ausgaben, eines für jede Phase in dem VR 100. Für „N“-Phasen gibt es N-Ausgaben, jedes davon mit 1/N Stärke im Vergleich zu der Originalausgabe. Diese Ausgaben werden dann gleichmäßig auf andere Durchschnittsstromerzeugungszellen verteilt, so dass das gesamte negative Durchschnittsstromsignal für eine bestimmte Phase tatsächlich eine Kombination von einfachen 1/N-Ausgaben von jeder der N-Phasen ist. In einem Ausführungsbeispiel sind die involvierten Signale im Strommodus, so dass das Addieren dieser Ausgaben durch einen Zusammenschluss erreicht werden kann.In one embodiment, the polarity of the inputs to the differential-to-single-ended circuit for average current generation is reversed, giving it an increment of -1 with respect to the phase current signal. In one embodiment, the output of a negative current average cell is divided into multiple separate outputs, one for each phase in the
Zum Beispiel empfängt für einen 4-Phasen VR der Mischwiderstand Rmix für Phase 1 das volle Phasenstromsignal und ein ¼-Durchschnittssignal von jeder der vier Phasen. Wenn der Strom in Phase 1 gleich ist dem Durchschnittstrom, wird kein Strom auf den Rmix1 (d.h. 1071) fließen und die Dreieckswelle wird sich nicht ändern. In diesem Ausführungsbeispiel bekommt Rmix der anderen Phasen einen Zweig von der Durchschnittsstromzelle in Phase 1 (als auch einen Zweig von jeder anderen Phase). In einem Ausführungsbeispiel werden nur die Phasenstromsignale genutzt, ohne den Durchschnittsstrom zu subtrahieren. In solch einem Ausführungsbeispiel operiert VR 100 in einer Form von Strom-Modensteuerung, die genutzt werden kann, um eine Übergangsperformance zu verbessern.For example, for a 4-phase VR, the mixing resistor Rmix for
In diesem Ausführungsbeispiel sind eine Brücke 1011 und eine entsprechende Ausgabe-Induktivität L1 gezeigt. In einem Ausführungsbeispiel kann der Stromsensor an Positionen „1“, „2“ oder „3“ wie gezeigt lokalisiert sein. Die Position „2“ bezieht sich auf eine Kurzschluss-Induktivitätstechnik, die ein Strommesssignal induziert in einer Induktivität durch eine Magnetfeldkopplung, die ein Stromsignal, welches durch die Induktivität messbar ist, erzeugt. Leider ist die Nebenschlussinduktivität nicht praktikabel für schnell ändernde Ströme, da die Bandbreite einer Induktivität begrenzt ist (d.h. die Induktivität wird eine anwachsende Dämpfung für ein Strommesssignal mit anwachsender Frequenz aufweisen).In this exemplary embodiment, a bridge 101 1 and a corresponding output inductor L 1 are shown. In one embodiment, the current sensor may be located at positions “1,” “2,” or “3” as shown. Position “2” refers to a short-circuit inductor technique that induces a current measurement signal in an inductor through a magnetic field coupling that produces a current signal that can be measured by the inductor. Unfortunately, shunt inductance is not practical for rapidly changing currents because the bandwidth of an inductor is limited (i.e., the inductor will exhibit increasing attenuation for a current measurement signal with increasing frequency).
Die Position „3“ bezieht sich auf eine serielle Widerstandstechnik. Serielle Widerstandstechnik leidet typischerweise nicht an dem Bandbreitenbegrenzungsproblem, da reine Widerstände sich nicht ändern in Bezug auf deren Eigenschaften als Funktion der Signalfrequenz. Jedoch ist die serielle Widerstandstechnik ebenfalls nicht praktikabel für große Ströme (wie solche, die durch DC-DC-Wandler-Schaltungstransistoren flie-ßen), da ein großer Strom, der durch einen Widerstand fließt, dazu tendiert, eine große Menge an Leistung zu verlieren (über die Beziehung P=I2R), welches in eine Überhitzung resultieren kann; oder, wenn das Leistungs „problem" durch einen sehr kleinen seriellen Widerstand handhabbar wird, resultiert eine Ungenauigkeit daraus, da das Signal V=I*R eine zu kleine Größe ist, um sie zu messen.The “3” position refers to a series resistor technique. Serial resistor technology typically does not suffer from the bandwidth limitation problem because pure resistors do not change in their properties as a function of signal frequency. However, the series resistor technique is also not practical for large currents (such as those flowing through DC-DC converter switching transistors) because a large current flowing through a resistor tends to lose a large amount of power (via the relationship P=I 2 R), which can result in overheating; or, if the power "problem" is made manageable by a very small series resistor, inaccuracy results because the signal V=I*R is too small a quantity to measure.
Die Ausführungsbeispiele nutzen die Position „1“, wo Stromsensoren Strom abtasten über p-artige Geräte MP1 und/oder MP2 (die einen hoch-seitigen (high-side) Schalter bilden) und n-Typ Geräte MN2 und/oder MN1 (die einen niedrig-seitigen (low-side) Schalter bilden).The embodiments use position "1" where current sensors sense current via p-type devices MP1 and/or MP2 (which form a high-side switch) and n-type devices MN2 and/or MN1 (which form a form a low-side switch).
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltung 400 eine Brücke 1011, einen p-Typ (z.B. PMOS)-Stromsensor 4011, einen n-Typ (z.B. NMOS)-Stromsensor 4021, einen p-Typ-Stromsensor-(CS)-Empfänger 4031 und einen n-Typ-StromsensorEmpfänger 4041. Während Ausführungsbeispiele erklärt werden in Bezug auf eine Phase der Brücke, ist die gleiche Erklärung anwendbar für andere Brücken/Phasen.In one embodiment, the
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Ausgabe eines p-Typ-Stromsensors 4011 weitergeleitet über Metallverbindungen 4051 zu einem p-Typ-Stromsensorempfänger 4031. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Ausgabe eines n-Typ-Stromsensors 4021 weitergeleitet über Metallleitungen 4061 zu n-Typ-Stromsensorempfänger 4041. In einem Ausführungsbeispiel sind Ausgaben des p-Typstromsensorempfängers 4031 und n-Typ-Stromsensorempfängers 4041 kombiniert, um ein iPhase1-Strom zu erzeugen, welcher einen Phasenstrom der Brücke 1011 darstellt. In einem Ausführungsbeispiel haben alle Brücken 1011-N ihre entsprechenden p-Typ und n-Typ-Stromsensoren und die entsprechenden p-Typ- und n-Typ-Stromsensorempfänger sind ausgebildet, um ihre entsprechenden iPhase-Strömen zu erzeugen.In this embodiment, the output of a p-type current sensor 401 1 is passed via metal connections 405 1 to a p-type current sensor receiver 403 1 . In this embodiment, the output of an n-type current sensor 402 1 is forwarded via
In einem Ausführungsbeispiel bestimmen die p-Typ- und n-Typ-Stromsensoren 4011 und 4021 den Laststrom durch ein Detektieren des Senken-Quellenspannungs- (VDS oder VSD) Abfall auf der leitfähigen Hälfte der Brücke 1011. Zum Beispiel kann für NMOS (d.h. niederseitigen Schalter mit MN2 und MN1) VDS=Vxbr-Vss; und für PMOS (d.h., hochseitiger Schalter mit MP1 und MP2) VSD=Vccin-Vxbr wobei Vxbr eine Brückenausgabe ist. Das Stromabtastausführungsbeispiel der
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Transistorniveauarchitektur 500 eine Brücke 1011 und Stromsensoren, d.h. einen p-Typ-Stromsensor 4011 und einen n-Typ-Stromsensor 4021. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der p-Typ-Stromsensor 4011 einen ersten Stapel von kaskadenförmigen Geräten umfassend p-Typ MPs1, MPs2 und MPs3, die zusammen koppeln, wie es gezeigt ist, und einen zweiten Stapel von kaskadenförmigen Geräten, die einen p-Typ MPs4, MPs5 und MPs6 umfassen, die seriell aneinander koppeln zwischen VccIn und einem anderen VccIn. In einem Ausführungsbeispiel sind die Steuerkontaktanschlüsse von MPs1 und MPs4 gekoppelt an cp, die Quellenanschlüsse von MPs1 und MPs4 gekoppelt an VccIn und der Senkenanschluss von MPs1 ist gekoppelt an Vcp1, während der Senkenanschluss von MPs4 gekoppelt ist an Vcp2. In einem Ausführungsbeispiel sind die Steuerkontaktanschlüsse von MPs2 und MPs5 gekoppelt an gp (oder gp1). In einem Ausführungsbeispiel sind die Steuerkontaktanschlüsse von MPs3 und MPs6 gekoppelt an Vccin/2.In one embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel sind Vcp1 und Vcp2 an einen Verstärker gekoppelt, der einen differenziellen Ausgabestrom erzeugt. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Verstärker von 4011 Folgendes: eine gleitende Stromquelle IcsN, eine Diode, die p-Typ-Geräte MPc2 und MPc3 verbindet, und gemeinsame Steueranschlussverstärker MPc1 und MPc4. In einem Ausführungsbeispiel ist Vcp1 gekoppelt an MPc1 und MPc2, während Vcp2 gekoppelt ist an MPc3 und MPc4, wie es gezeigt ist. In einem Ausführungsbeispiel werden die Ausgaben der gemeinsamen Steueranschlussverstärker MPc1 und MPc3 durch den p-Typ-Stromsensorempfänger 4031 über eine differenzielle Verbindung 4051 empfangen.In one embodiment, Vcp1 and Vcp2 are coupled to an amplifier that produces a differential output current. In one embodiment, the amplifier of 401 1 includes: a floating current source IcsN, a diode connecting p-type devices MPc2 and MPc3, and common control terminal amplifiers MPc1 and MPc4. In one embodiment, Vcp1 is coupled to MPc1 and MPc2, while Vcp2 is coupled to MPc3 and MPc4, as shown. In one embodiment, the outputs of the common control terminal amplifiers MPc1 and MPc3 are received by the p-type current sensor receiver 403 1 via a differential connection 405 1 .
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der n-Typ-Stromsensor 4021 eine erste Menge von Geräten einschließlich n-Typ MNs1, MNs2 und MNs3, die wie gezeigt zusammengekoppelt sind, und eine zweite Menge von Geräten einschließlich n-Typ MNs4, MNs5 und MNs6, die zwischen dem Masseanschluss und einem anderen Masseanschluss zusammengekoppelt sind. In einem Ausführungsbeispiel sind die Steueranschlüsse des MNs1 und MNs6 an cn gekoppelt, die Quellenanschlüsse von MNs1 und MNs4 sind an Masse gekoppelt und der Senkenanschluss von MNs1 ist an Vcnl gekoppelt, während der Senkenanschluss von MPs4 an Vcn2 gekoppelt ist. In einem Ausführungsbeispiel sind die Steueranschlüsse von MNs2 und MNs5 an gn gekoppelt (oder gn1). In einem Ausführungsbeispiel sind die Steueranschlüsse MNs3 und MNs6 an Vccin/2 gekoppelt. In einem Ausführungsbeispiel ist der Senkenanschluss von MNs3 an dem Senkenanschluss von MPs3 und die Ausgabe Vxbr der Brücke 1011 gekoppelt.In one embodiment, the n-type current sensor 402 1 includes a first set of devices including n-type MNs1, MNs2 and MNs3 coupled together as shown, and a second set of devices including n-type MNs4, MNs5 and MNs6 coupled together are coupled together between the ground connection and another ground connection. In one embodiment, the control terminals of MNs1 and MNs6 are coupled to cn, the source terminals of MNs1 and MNs4 are coupled to ground, and the sink terminal of MNs1 is coupled to Vcnl, while the sink terminal of MPs4 is coupled to Vcn2. In one embodiment, the control terminals of MNs2 and MNs5 are coupled to gn (or gn1). In one embodiment, control terminals MNs3 and MNs6 are coupled to Vccin/2. In one embodiment, the sink port of MNs3 is coupled to the drain port of MPs3 and the output Vxbr of the bridge 101 1 .
In einem Ausführungsbeispiel sind Vcnl und Vcn2 an einen Verstärker gekoppelt, der einen differenziellen Ausgabestrom erzeugt. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Verstärker von 4021 das Folgende: eine gleitende Stromquelle IcsP, Dioden-verbundene n-Typ-Geräte MNc2 und MNc3 und gemeinsame Gate-Verstärker MNc1 und MNc4. In einem Ausführungsbeispiel ist Vcn1 an MNc1 und MNc2 gekoppelt, während Vcn2 an MNc3 und MNc4 wie gezeigt gekoppelt ist. In einem Ausführungsbeispiel werden die Ausgaben der Verstärker mit gemeinsamen Gate MNc1 und MNc3 durch den n-Typ-Stromsensorempfänger 4041 über eine differentielle Verbindung 4061 empfangen.In one embodiment, Vcnl and Vcn2 are coupled to an amplifier that produces a differential output current. In one embodiment, the amplifier of 402 1 includes the following: a floating current source IcsP, diode-connected n-type devices MNc2 and MNc3, and common gate amplifiers MNc1 and MNc4. In one embodiment, Vcn1 is coupled to MNc1 and MNc2, while Vcn2 is coupled to MNc3 and MNc4 as shown. In one embodiment, the outputs of the common gate amplifiers MNc1 and MNc3 are received by the n-type current sensor receiver 404 1 via a
In einem Ausführungsbeispiel gibt es, wenn beide Eingaben Vcp1 und Vcp2 gleich sind, kein Signal, welches durch den Stromsensor 4011 über die Verbindung 4051 erzeugt wird. Vcp1 und Vcp2 können gleich sein, wenn die Schalttransistoren auf der hohen Seite MP1 und MP2 ausgeschaltet sind. In einem Ausführungsbeispiel gibt es, wenn beide Eingaben Vcnl und Vcn2 gleich sind, kein Signal, welches durch den Stromsensor 4021 für die Verbindung 4061 erzeugt wird. Vcnl und Vcn2 können gleich sein, wenn die Low-Side-Schalttransistoren MN1 und MN2 ausgeschaltet sind.In one embodiment, when both inputs Vcp1 and Vcp2 are equal, there is no signal generated by current sensor 401 1 via connection 405 1 . Vcp1 and Vcp2 can be equal when the high side switching transistors MP1 and MP2 are turned off. In one embodiment, when both inputs Vcnl and Vcn2 are equal, there is no signal generated by current sensor 402 1 for
In einem Ausführungsbeispiel tastet jeder PMOS 4011 und NMOS 4021 Stromsensor den Strom ab, wenn ihre Brückeneinheit leitfähig ist. Zum Beispiel, wenn die High-Side-Schalttransistoren MP1 und MP2 leitend sind, tastet der PMOS-Stromsensor 4011 den Strom ab, und, wenn die Low-Side-Schalttransistoren MN1 und MN2 leitend sind, tastet der NMOS-Stromsensor 4021 den Strom ab.In one embodiment, each PMOS 401 1 and NMOS 402 1 current sensor samples current when their bridge unit is conductive. For example, when the high-side switching transistors MP1 and MP2 are conducting, the PMOS current sensor 401 1 samples the current, and when the low-side switching transistors MN1 and MN2 are conducting, the NMOS current sensor 402 1 samples the current Power off.
In einem Ausführungsbeispiel, wenn ihre Brückeneinheit ausgeschaltet ist, ist der Vxbr-Knoten in der Nähe des gegenüberliegenden Versorgungsstranges und der Stromsensor geht in einen definierten Nicht-Abtastungszustand über, um zu vermeiden, dass fehlerhafte Signale gesendet werden als auch dass ein möglicher Gate-Überspannungszustand auftreten kann. In einem Ausführungsbeispiel nutzt der Stromsensor das Brückengate und Kaskoden-Knoten, um dynamisch zwischen Abtastungs- und Nicht-Abtastungszuständen auf jede Hälfte des Schaltzyklus zu schalten. In einem Ausführungsbeispiel, für eine leitende Brücke, ist Vxbr typischerweise geschlossen für den Versorgungsstrang. In dem NMOS-Fall (d.h. Low-Side-Schalter haben MN2 und MN1), geht Vxbr häufig unterhalb von Vss gemäß einem Ausführungsbeispiel.In one embodiment, when its bridge unit is powered off, the Vxbr node is near the opposite supply string and the current sensor enters a defined non-sampling state to avoid sending erroneous signals as well as a possible gate overvoltage condition can occur. In one embodiment, the current sensor uses the bridge gate and cascode nodes to dynamically switch between sampling and non-sampling states on each half of the switching cycle. In one embodiment, for a conductive bridge, Vxbr is typically closed to the power train. In the NMOS case (i.e., low-side switches have MN2 and MN1), Vxbr often goes below Vss according to one embodiment.
In einem Ausführungsbeispiel nutzen die Stromsensoren 4011 und 4012 einen Strom-Modus-(gm)-Verstärker mit gemeinsamen Gate, und eine genaue Abtastung des Brückenausgabeknotens bei diesen extremen Spannungen zu ermöglichen. In einem Ausführungsbeispiel ist der Verstärker differentiell, so dass die Ausgabestromsignale über weite Entfernungen weitergeleitet werden können, ohne für Rauschinterferenzen anfällig zu sein.In one embodiment, the current sensors 401 1 and 401 2 utilize a common gate current mode (gm) amplifier to enable accurate sampling of the bridge output node at these extreme voltages. In In one embodiment, the amplifier is differential so that the output current signals can be propagated over long distances without being susceptible to noise interference.
In einem Ausführungsbeispiel wird eine differenzielle gleitende Stromquelle 600 genutzt, um einen Vorspannungsstrom für die Versorgungsstrangstromsensoren (z.B. 4011 und 4021) zu liefern. In einem Ausführungsbeispiel können der Stromsensor und die Vorspannungsschaltung über eine große Entfernung, beispielsweise 5000 µm, separiert sein. In einem Ausführungsbeispiel ist die differenzielle Stromquelle 600 immun in Bezug auf Versorgungsabfälle (d.h. ein Abfall in Vccin und/oder Masse), da es auf sich selbst zurückbezogen ist.In one embodiment, a differential floating
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die differenzielle gleitende Stromquelle 600 ein differenzielles Vorspannungsnetzwerk zum Bereitstellen von VbiasN und VbiasP (d.h. differentielle Vorspannungen) für Stromquellen der Verstärkerstufe der entsprechenden Stromsensoren 4011 und 4021. Für jeden p-Typ und n-Typ-Stromsensor, werden beide MNcsN und MNcsP für die gleitende Stromquelle genutzt.In one embodiment, the differential floating
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das differenzielle Vorspannungsnetzwerk ein Einheits-Zuwachs-Verstärker 601, der als Eingabe Vccin/2 empfängt und eine Kopie davon als Vc/2 erzeugt. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das differenzielle Vorspannungsnetzwerk p-Typ-Geräte MPb1, MPb2, MPb3 und MPb4 und n-Typ-Geräte MNb1, MNb2, MNb3 und MNb4. In einem Ausführungsbeispiel bilden MNb3 und MNb4 die Stromquelle, die durch Vibias vorgespannt wird (erzeugt durch ein Ausführungsbeispiel der
In einem Ausführungsbeispiel werden die Gate-Knoten der Dioden-verbundenen n-Typ- und p-Typ-Geräte MNb1 und MPb3 weitergeleite, um Schaltungen in den p-Typ- und n-Typ-Stromsensoren (z.B. 4011 und 4021) zu kopieren, die in den unterschiedlichen Versorgungsstrangphasen (d.h. Brücken 101 1-N) angeordnet sind. In einem Ausführungsbeispiel wird das Spannungsabfallproblem eliminiert, da die Gate-Verbindungen einen Nullstrom tragen und somit keinen IR-Abfall auf dem langverbindendenden Drähten auftritt.In one embodiment, the gate nodes of the diode-connected n-type and p-type devices MNb1 and MPb3 are passed to circuits in the p-type and n-type current sensors (eg, 401 1 and 402 1 ). copy, which are arranged in the different supply line phases (ie bridges 101 1-N ). In one embodiment, the voltage drop problem is eliminated because the gate connections carry zero current and thus no IR drop occurs on the long connecting wires.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorspannungsschaltung 700 Verstärker 701 und 702, einstellbare Stromquellen 703 und 704 und Widerstände R1 und R2. In einem Ausführungsbeispiel empfängt die Vorspannungsschaltung 700 eine Referenzspannung (z.B. von einer Bandlückenschaltung) und erzeugt Vpb und Vbn, wobei jedes davon genutzt werden kann zum Bereitstellen von V,ibias der
In einem Ausführungsbeispiel, wenn „I“ der Strom ist, der durch die Einheit 703 und den Widerstand R1 fließt, gilt I = Vref/R1. In einem Ausführungsbeispiel, wird dieser Strom „I“ ebenfalls genutzt zum Einstellen oder Kompensieren eines Versatzes eines Komparators 1081, wie es in Bezug auf die
In einem Ausführungsbeispiel erzeugt die Vorspannungsschaltung 700 einen Strom, so dass das Produkt dieses Stroms und des Widerstandes eines auf dem Chip angeordneten Widerstandes im Wesentlichen konstant ist, d.h. dass eine Prozesssensitivität im Wesentlichen reduziert wird. In einem Ausführungsbeispiel kann das endgültige Ausgabesignal der Stromsensoren (z.B. 4011 und 4021) abhängen von den Widerständen R1 und R2, jedoch hängt die Versatzspannung über den Rmix-Widerstand nicht von den Widerständen von R1 und R2 ab, d.h. ierr*Rmix hat im Wesentlichen eine Null-Verfahrensabhängigkeit.In one embodiment, the
Die
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die niederimpedante Empfängerarchitektur einen Empfänger 802 und eine Dioden-verbundene n-Typ-Einheit MNd. In einem Ausführungsbeispiel empfängt der Empfänger 802 einen Strom von einem p-Typ-Stromsensor (z.B. 4011) über seinen niederimpedanten Input. Um das Ausführungsbeispiel nicht zu verschleiern, ist die differenzielle Ausgabe des p-Typ-Stromsensors 4011 nicht gezeigt. In einem Ausführungsbeispiel fließt Strom von dem p-Typ-Stromsensor 4011 über eine lange Verbindung 4051, die als ein PI-Netzwerk 803 geformt ist von Kondensatoren und Widerstands-gekoppelten p-Typ-Stromsensor 4011 und einem niederimpedanten Empfänger 802.In one embodiment, the low impedance receiver architecture includes a
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der niederimpedante Empfänger 802 einen Verstärker 801 und eine p-Typ-Einheit MPin. In einem Ausführungsbeispiel ist die Eingabe VinP des niederimpedanten Empfängers 802 gekoppelt an MPin und eine Eingabe des Verstärkers 801. In einem Ausführungsbeispiel empfängt der Verstärker 801 ebenfalls eine Referenzspannung VREF und justiert die Stärke von MPin derart, um VinP einzustellen, dass es im Wesentlichen gleich ist zu VREF. In einem Ausführungsbeispiel fließt der Strom durch MPin auch durch die Dioden-verbundene MNd und eine Spannung Vgn proportional zu diesem Strom wird erzeugt.In one embodiment, the low-
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die niederimpedante Empfängerarchitektur 820 einen Empfänger 822 und eine Dioden-verbundene p-Typ-Einheit MPd. In einem Ausführungsbeispiel empfängt der Empfänger 822 einen Strom von einem n-Typ-Stromsensor (z.B. 4021) über seine niederimpedante Eingabe. Um das Ausführungsbeispiel nicht zu verschleiern, ist die differenzielle Ausgabe des n-Typ-Stromsensors 4021 nicht gezeigt. In einem Ausführungsbeispiel fließt Strom von einem n-Typ-Stromsensor 4021 über eine lange Verbindung 4061, die als ein PI-Netzwerk 823 von Kondensatoren und Widerstands-gekoppeltem n-Typ-Stromsensor 4021 und einen niederimpedantem Empfänger 822 geformt ist.In one embodiment, the low
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der niederimpedante Empfänger 822 einen Verstärker 821 und eine n-Typ-Einheit MNin. In einem Ausführungsbeispiel ist eine Eingabe VinN des niederimpedanten Empfängers 822 gekoppelt an MNin und Eingabe des Verstärkers 821. In einem Ausführungsbeispiel empfängt der Verstärker 821 ebenfalls eine Referenzspannung VREF und justiert die Stärke von MNin, um zu bewirken, dass VinN im Wesentlichen gleich ist zu VREF. In einem Ausführungsbeispiel fließt der Strom durch MNin ebenfalls durch die Dioden-verbundene MPd, und eine Spannung Vgp, die proportional zu diesem Strom ist, ist ebenfalls erzeugt.In one embodiment, the low-
In diesem Ausführungsbeispiel werden niederimpedante Eingaben genutzt, um differenzielle Strommodensignale von den Versorgungsstrang-Stromsensoren zu empfangen. Die niederimpedante Eingabe wird genutzt, da die langen Strecken (z.B. 5000 µm) von dem Versorgungsstrang (z.B. Brücke 1011) zu dem Empfänger 802 (und 822) bewirken würde, dass die Bandbreite sehr gering ist, wenn nicht die Spannungsschwingungen an den Endpunkten der Strecke an einem Minimum gehalten werden kann. In einem Ausführungsbeispiel wird die niederimpedante Eingabe VinP (und VinN) erzeugt durch ein Einfügen eines Verstärkungs-erhöhenden Transistors MPin (und MNin) zwischen den langen Strecken 4051 (d.h. 803) und der Dioden-verbundenen Einheit MNd (und MPd), die zu der nächsten Stufe gespiegelt wird.In this embodiment, low impedance inputs are used to receive differential current mode signals from the power train current sensors. The low impedance input is used because the long distances (e.g. 5000 µm) from the supply string (e.g. bridge 101 1 ) to the receiver 802 (and 822) would cause the bandwidth to be very narrow if not for the voltage oscillations at the end points of the Distance can be kept to a minimum. In one embodiment, the low impedance input VinP (and VinN) is generated by inserting a gain-increasing transistor MPin (and MNin) between the long paths 405 1 (ie 803) and the diode-connected device MNd (and MPd). the next level is mirrored.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Eingabeimpedanz des Passiertransistors MPin, die nominal bei 1/gm liegt, verstärkt durch einen Faktor von 1+Av, wobei Av ein Verstärkungsfaktor des Verstärkers 801 ist. In solch einem Ausführungsbeispiel ist der Verstärker 801 (und 821) ein einstufiges differenzielles Paar mit einer Verstärkung von ungefähr 30 dB. In einem Ausführungsbeispiel hat der Verstärker 801 (und 821) nur eine einzige Stufe, um die Möglichkeit von Instabilität zu eliminieren. In anderen Ausführungsbeispielen können andere Designs und Anzahl von Stufen von Verstärkern 801 (und 821) genutzt werden.In one embodiment, the input impedance of the pass transistor MPin, which is nominally 1/gm, is amplified by a factor of 1+A v , where A v is a gain of the
In einem Ausführungsbeispiel ist die Schaltung 900 mit der Empfängerschaltung (4031) an einen Stromsensor (z.B. 4011) gekoppelt. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltung 900 zwei Zweige, um die differenziellen Ausgaben des Stromsensors 901 (z.B. 4011) zu koppeln. Der erste Zweig umfasst MNr1 und die Dioden-verbundene MPr1 und der zweite Zweig umfasst MPr2 und MNr2. In einem Ausführungsbeispiel wird der erste Ausgabestrom des Stromsensors 901 durch den Empfänger 802 über die Verbindung 4051 empfangen und wird in eine Spannung Vgn1 über die Dioden-verbundene MNd1 gewandelt (die gleiche MNd wie aus der
In einem Ausführungsbeispiel wird ein Strom durch MNd1 gespiegelt zu dem zweiten Zweig (mit MPr2 und MNr2) über n-Typ-Einheiten MNr1 und eine Dioden-verbundene MPr1. In einem Ausführungsbeispiel wird der zweite Ausgabestrom von dem Stromsensor empfangen durch den Empfänger 802 über die Verbindung 4051 und wird gewandelt in einer Spannung Vgn2 über die Dioden-verbundene MNd3 (gleiche wie MNd aus der
In einem Ausführungsbeispiel wird eine gefilterte, nicht-regulierte Spannungsversorgung genutzt, um den Stromsensorempfänger 900 zu versorgen. Die Verwendung von höherer Spannung stammt von einem Spannungsabfall, der durch NMOS-Stromsignale auf den langen Strecken (z.B. 4051) zwischen dem Versorgungsstrang (z.B. 1011) und dem Empfänger 900 (z.B. 4031) erzeugt wird. Dieser Spannungsabfall reduziert die Freiheit bis zu einem Punkt, dass eine Versorgung von zumindest 1,2 V für eine stabile Operation genutzt werden kann.In one embodiment, a filtered, unregulated power supply is used to power the
In einem Ausführungsbeispiel kann der Stromsensorempfänger nicht direkt versorgt werden durch den Vccin-Strang, da großes Hochfrequenzrauschen die differenzielle-zu-einfach-endende Ausgabestufe des Stromsensors unterbrechen kann. In einem Ausführungsbeispiel wird ein RC-Low-Pass-Filter angewandt an dem Gate eines NMOS-Leistungstransistors, dessen Drain verbunden ist mit Vccin und dessen Source die Stromsensorempfängerschaltung versorgt. In einem Ausführungsbeispiel filtert der RC-Low-Pass-Filter hochfrequentes Rauschen von Vccin ohne einen zusätzlichen linearen Regulator zu erfordern. In einem Ausführungsbeispiel ist die neue Versorgung Vcccsrcvr (die den Source-Anschlüssen von MPr1 und MPr2 bereitgestellt wird) nicht reguliert bei DC, und dessen Wert ist Vccin-Vt,n.In one embodiment, the current sensor receiver cannot be powered directly by the Vccin strand because large high frequency noise can interrupt the differential-to-single-ended output stage of the current sensor. In one embodiment, an RC low pass filter is applied to the gate of an NMOS power transistor whose drain is connected to Vccin and whose source powers the current sensor receiver circuit. In one embodiment, the RC low pass filter filters high frequency noise from Vccin without requiring an additional linear regulator. In one embodiment, the new supply Vcccsrcvr (provided to the sources of MPr1 and MPr2) is unregulated at DC and its value is Vccin-Vt,n.
In einem Ausführungsbeispiel erlaubt das Paar von Passiereinheiten (d.h. MPc1 und MPc2 und MPc3 und MPc4) in dem PMOS-Stromsensor 901, die durch ein Überschreibsignal gesteuert werden, den Stromsensor 901 ohne eine eingeschaltete PMOS-Kaskode zu operieren. In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Ausgabe des Stromsensors aus einem Fehlersignal erster Ordnung (Verbundversatz), welches genutzt wird zum Kalibrieren des Stromsensors zu „null“. Zum Beispiel, wenn der FET der Brücke 1011 ausgeschaltet ist, misst der Stromsensor, der zu dem Leistungs-FET gehört, keinen Strom, d.h. die Eingaben des Stromsensors sind zusammengeschaltet. In diesem Beispiel ist die Ausgabe des Phasenstromsensors gerade ein Fehlerstrom (z.B. infolge von einer Prozessvariation). Dieser Fehlerstrom (oder Versatz) wird auskalibriert während eines PVM-Trim-Kalibrierungsprozesses gemäß einem Ausführungsbeispiel. In einem Ausführungsbeispiel wandelt die Empfängerschaltung 4031 (d.h. der Rest von 900 nach dem Herausnehmen von 901), die das differentielle Stromsignal von dem Stromsensor 901 empfängt, es in einen einfach-endenden Stromsignal iPhase1. In einem Ausführungsbeispiel macht der Empfänger unterschiedliche Kopien von diesem Signal-iPhase1 mit jedem Vorzeichen (positiv oder negativ). In einem Ausführungsbeispiel können Kopien von diesem Signal-iPhase von unterschiedlichen Phasen addiert werden, um eine Summe oder einen Durchschnittsstromsensorsignal zu erzeugen für eine vollständige Spannungsdomain oder für unterschiedliche Domains.In one embodiment, the pair of pass units (ie, MPc1 and MPc2 and MPc3 and MPc4) in the PMOS
In einem Ausführungsbeispiel koppelt die Schaltung 1000 mit einer Empfängerschaltung (z.B. 4041) an einen Stromsensor (z.B. 4021). In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltung 1000 zwei Zweige zum Koppeln an die differenziellen Ausgaben des Stromsensors 1001 (z.B. 4021). Der erste Zweig umfasst MPr1 und eine Dioden-verbundene MNr1 und der zweite Zweig umfasst MNr2 und MPr2. In einem Ausführungsbeispiel wird der erste Ausgabestrom des Stromsensors 1001 empfangen durch den Empfänger 822 über eine Verbindung2 4061 und wird in eine Spannung Vgp1 gewandelt über die Dioden-verbundene MPdl (die gleiche wie MPd aus der
In einem Ausführungsbeispiel wird der Strom durch MNd1 gespiegelt zu dem zweiten Zweig (mit MNr2 und MPr2) über die p-Typ-Einheiten MPr1 und die Dioden-verbundene MNr1. In einem Ausführungsbeispiel wird der zweite Ausgabestrom von dem Stromsensor empfangen durch den Empfänger 822 über die Verbindung2 4061 und wird gewandelt in eine Spannung Vgp2 über die Dioden-verbundene MPd2 (die gleiche wie MPd aus der
In einem Ausführungsbeispiel ist ein Widerstand (nicht gezeigt) verbunden mit einer oder mehreren Empfängerausgaben, so dass die Spannung des Widerstandes sich ändert proportional zu der Änderung der Summe der Ausgabeströme des Empfängers. In solch einem Ausführungsbeispiel kann die Änderung der Widerstandsspannung proportional sein zu einem Phasenstrom, einem Domainstrom oder zu dem VR-Eingabestrom (d.h. wenn nur der High-Side-Schalter-Strom tatsächlich genutzt wird). In einem Ausführungsbeispiel ist der Widerstandswert dieses Widerstandes programmierbar. In einem Ausführungsbeispiel kann der Widerstand vorgespannt sein durch einen Spannungsteiler, typischerweise rund ½ einer analogen Versorgung, so dass der Stromsensor akkurat die Ströme um Null herum abtastet, ohne die Probleme des Spannungsfreiraumes hervorzurufen, die eine Nicht-Linearität verursacht.In one embodiment, a resistor (not shown) is connected to one or more receiver outputs such that the voltage of the resistor changes in proportion to the change in the sum of the receiver output currents. In such an embodiment, the change in resistor voltage may be proportional to a phase current, a domain current, or to the VR input current (i.e., when only the high-side switch current is actually used). In one embodiment, the resistance value of this resistor is programmable. In one embodiment, the resistor may be biased by a voltage divider, typically around ½ of an analog supply, so that the current sensor accurately samples currents around zero without causing the voltage clearance problems that non-linearity causes.
Die Schaltung 1100 stellt eine Versorgungsstrangbrücke 1101 und ein Empfängermodul 1102 mit einem Empfänger 11061 dar. Das Ausführungsbeispiel der
In diesem Ausführungsbeispiel, anstatt eines Sendens von separaten n-Typ- und p-Typ-Sensorsignalen (wie es in Bezug auf die
Eine einfache Summe von allen Phasenströmen (d.h. iPhase(1-N)) braucht nicht genau ein Durchschnittssignal darzustellen, wenn einige Phasen nicht aktiv sind. Es kann Phasenausgleichs-Loop-Verstärkungsvariationen mit der Anzahl von aktiven Phasen verursachen, was die Wirksamkeit des Phasenstrom-Ausgleichsloops verringert. Außerdem kann es eine Ungenauigkeit der Überstrom-Sicherung (OCP) zu jeder Anzahl von aktiven Phasen außer für einigen Phasen (z.B. 4, 8 und 16 für 16 Phasen VR) verursachen, wohingegen es wünschenswert sein kann, eine zuverlässige Überstromsicherung für einen breiten Bereich von aktiven Phasen zu haben.A simple sum of all phase currents (i.e. iPhase(1-N)) need not accurately represent an average signal if some phases are not active. It can cause phase compensation loop gain variations with the number of active phases, reducing the effectiveness of the phase current compensation loop. Furthermore, it may cause inaccuracy of the overcurrent protection (OCP) on any number of active phases except for some phases (e.g. 4, 8 and 16 for 16 phase VR), whereas it may be desirable to have a reliable overcurrent protection for a wide range of to have active phases.
Es gibt unterschiedliche technische Effekte des Ausführungsbeispiels der
In einem Ausführungsbeispiel werden Ausgabesignale von n-Typ- und p-Typ-Sensoren (11031 und 11041) kombiniert durch Transistoren MPcsc1 und MPcsc2, und zwar derart, dass jeder Sensor als eine aktive Last für den anderen wirkt. In einem Ausführungsbeispiel sind MPcsc1 und MPcsc2 vorgespannt durch Vccin/2. In einem Ausführungsbeispiel werden die Ruheströme durch eine geeignete Vorspannung an beiden Sensoren (11031 und 11041) im Wesentlichen gleichgehalten und die tatsächlichen Signalströme werden gesendet an den Empfänger 11061. In einem Ausführungsbeispiel fließt nur der Versatz DC-Strom über die großen Entfernungen von 11051. Dies lockert die Zuverlässigkeitserfordernisse für die Drähte und reduziert den IR-Abfall in Bezug auf die Reserveprobleme. In einem Ausführungsbeispiel kann jeder Sensor separat operieren. In solch einem Ausführungsbeispiel wird der andere Sensor zu einer DC-Stromquelle durch das Zusammenschließen seiner Eingaben. Zum Beispiel, wenn eine der Stromsensoren aktiv ist, dann verhält sich der andere Stromsensor, der inaktiv ist, als eine Stromquelle und stellt einen Arbeitspunkt für den aktiven Stromsensor bereit.In one embodiment, output signals from n-type and p-type sensors (1103 1 and 1104 1 ) are combined by transistors MPcsc1 and MPcsc2 such that each sensor acts as an active load for the other. In one embodiment, MPcsc1 and MPcsc2 are biased by Vccin/2. In one embodiment, the quiescent currents are kept substantially equal by an appropriate bias voltage on both sensors (1103 1 and 1104 1 ) and the actual signal currents are sent to the receiver 1106 1 . In one embodiment, only the offset DC current flows over the long distances of 1105 1 . This relaxes the reliability requirements for the wires and reduces the IR drop related to the reserve issues. In one embodiment, each sensor can operate separately. In such an embodiment, the other sensor becomes a DC power source by combining its inputs. For example, if one of the current sensors is active, then the other current sensor, which is inactive, behaves as a current source and provides an operating point for the active current sensor.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Stromsensorempfängerschaltung 1300 niederimpedante Eingabestufen zum Empfangen von Strömen Iin+ und Iin- von den Stromsensoren 11031 und 11041 über die differenzielle Verbindung 11051. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die niederimpedante Stufe auf der linken Seite p-Typ-Einheiten MPp1, MPp2 und MPp3 und n-Typ-Einheiten MNn1 und MNn2. In einem Ausführungsbeispiel ist MPp1 vorgespannt durch pbias und MMn2 ist vorgespannt durch nbias. In einem Ausführungsbeispiel können pbias und nbias durch jeden bekannten Referenzgenerator erzeugt werden. Zum Beispiel können pbias und nbias erzeugt werden unter Nutzung der Biasschaltung 700 der
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die niederimpedante Stufe zur rechten Seite p-Typ-Einheiten MPp11, MPp21, und MPp31 und n-Typ-Einheiten MNn11 und MNn21. In einem Ausführungsbeispiel erhält MPp11 eine Vorspannung pbias und MNn21 eine Vorspannung nbias. In einem Ausführungsbeispiel ist die Ausgabe von der niederimpedanten Stufe Vrx-.In one embodiment, the low-impedance stage to the right includes p-type units MPp11, MPp21, and MPp31 and n-type units MNn11 and MNn21. In one embodiment, MPp11 receives a bias voltage pbias and MNn21 receives a bias voltage nbias. In one embodiment, the output from the low impedance stage is Vrx-.
In den Ausführungsbeispielen der
Die
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Architektur 1400 einen Durchschnittskombinierer 1401, einen Phasenkombinierer 1402, einen Überstromsicherheits-(OC)-Treiber 1403, Telemetrietreiber 1404, Rmix (Strommixer) und einen Stromsensorempfänger 11061. In einem Ausführungsbeispiel empfängt der Durchschnittskombinierer 1401 Phasenströme von allen Phasen (iPhase(I-N)) und erzeugt einen iavg-Strom. In einem Ausführungsbeispiel ist der iavg-Strom subtrahiert von dem iPhase-Strom (z.B. iPhase1) durch den Strommixer Rmix (z.B. 1072), um einen ierr-Strom zu erzeugen, der genutzt wird zum Bereitstellen der DC-Spannungsverschiebung für die Dreieckswelle für den PWM-Komparator (z.B. 1081),In one embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel wird ein Durchschnitt von allen Phasenströmen von allen Phasen (d.h. Brücken) durch den Telemetrietreiber 1404 für andere Zwecke empfangen. Zum Bespiel kann das Telemetriesignal genutzt werden während eines hochvolumigen Herstellens (HVM) zum Überwachen von Performance-Parametern. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Durchschnitt von allen Phasenströmen von allen Phasen empfangen durch den OCP-Treiber 1403, um ein OCP-Signal zu erzeugen. Zum Beispiel, wenn das OCP-Signal anzeigt, dass iavg oberhalb eines Schwellenwertes liegt, dann kann der vollständige Prozessor und/oder System oder Untersystem ausgeschaltet werden.In one embodiment, an average of all phase currents from all phases (ie, bridges) is received by
Eine akkurate Durchschnittsstrominformation ist nützlich für einen Stromausgleich, eine Telemetrie und einen Überstromschutz. Das iavg-Signal erlaubt das Aufrechterhalten eines konstanten Phasensignals und daher eine beständige Balancierung einer Loop-Verstärkung über einen vollständigen Phasenaktivierungsbereich. Ein Stromsignal wird aktiv durch den Empfänger 11061 gesammelt, in eine Spannung übersetzt und an den Durchschnitts- und Phasenkombinierer 1401 und 1402 entsprechend gesandt. In einem Ausführungsbeispiel erzeugt der Phasenkombinierer 1402 ein ein-endiges Stromsignal. In einem Ausführungsbeispiel kombiniert der Durchschnittskombinierer 1401 alle Phasenströme zusammen, und zwar derart, dass fehlangepasste Ströme im Durchschnitt rausfallen und Durchschnitts-NMOS- und -PMOS-Vgs-Spannungen erzeugt werden.Accurate average current information is useful for current balancing, telemetry, and overcurrent protection. The iavg signal allows maintaining a constant phase signal and therefore consistent balancing of loop gain over a full phase activation range. A current signal is actively collected by receiver 11061 , translated into a voltage and sent to average and
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Schaltung 1500 einen Phasenkombinierer 1402 und einen Durchschnittskombinierer 1401, die miteinander koppeln, um iPhase und iavg-Signale bereitzustellen. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Phasenkombinierer 1402 eine p-Typ-Einheit MPpc1 (Dioden-verbunden), MPpc2 und n-Typ-Einheiten MNpc1 und MNpc2. In einem Ausführungsbeispiel werden Vrx+ und Vrx- empfangen von dem Stromsensorempfänger 11061 und eine entsprechende iPhase wird erzeugt, die proportional ist zu Vrx+ und Vrx-.In one embodiment,
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Mittelungskombinierer 1401 p-Typ-Einheiten MPac1, MPac2, MPac3, n-Typ-Einheiten MNacl, MNac2 und MNac3, Switches Sacl, Sac2 und Widerstände Rac1 und Rac2. In einem Ausführungsbeispiel sind MPac2 und MNac2 Dioden-verbundene Einheiten. In einem Ausführungsbeispiel sind die Schalter Sac1 und Sac2 Phasen-aktivierte Signale, die ebenfalls in der Lage sind, Phasenströme von unterschiedlichen Phasen zu kombinieren. In diesem Ausführungsbeispiel bewirkt jede Phase einen Strom in den Dioden-verbundenen Einheiten MPac2 und MNac2 und die Dioden-verbundenen Einheiten MPac2 und MNac2 werden kurz geschlossen, um einen Durchschnittsstrom (iavg) zu erhalten. In einem Ausführungsbeispiel kombinieren die Einheiten MPac3 und MNac3 die Ströme, um iavg zu bilden. In einem Ausführungsbeispiel bewirken MPac1 und MNac1 den Strom für den Phasenbeitrag zu dem Durchschnittsignal. In einem Ausführungsbeispiel, wenn MPac1 und MNac1 gekoppelt sind mit dem Rest der Phasen durch Sac1 und Sac2, tragen sie zum Durchschnittsstrom bei. In einem Ausführungsbeispiel, wenn t MPac1 und MNac1 entkoppelt sind, können sie immer noch einen Strom in MNac2 und MPac2 bewirken, aber das resultierende Signal ist nicht zu dem Gesamtdurchschnittsstrom addiert. In einem Ausführungsbeispiel erzeugen die Widerstände Rac1 und Rac2 ein Low-Pass-Filter, der Wellen ausgleicht und einen Durchschnittstrom erzeugt, der konstant über einen Zeitrahmen einer Schaltperiode erscheint.In one embodiment, the averaging
Ein Beitrag zu der statischen Phasenstrom-Imbalance ist der inhärente Eingabeversatz der PWM-Komparatoren 108I-N und der Ausgabeversatz der Stromsensoren selbst. Um diesen Versatz soweit wie möglich zu reduzieren, wird ein Trim-Mechanismus, der PWM-Trim genannt wird, zu dem Mixer-Widerstand Rmix von jeder Phase entlang der Stromsensoren hinzugefügt. In einem Ausführungsbeispiel speist der PWM-Trim (wie beschrieben durch die
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Architektur 1700 einen PWM-Stromtrim-Digital-zu-Analog-Wandler (DAC) 1701; eine Finite-Zustandsmaschine (FSM) 1702, einen PWM-Komparator 1081, einen Stromsensor und Empfänger 1703, einen Stromausgleichmischer Rmix1 (z.B. 1071) und eine Schaltung 1704 zum Bereitstellen von Eingaben für den Komparator 1081. In einem Ausführungsbeispiel wird für jede Phase eine unabhängige Architektur 1700 genutzt. In einem Ausführungsbeispiel wird die Architektur 1700 mit allen Phasen geteilt. In einem Ausführungsbeispiel wird angenommen, dass jeder PWM-Komparator von den Komparatoren 1081-N den gleichen Versatz hat.In one embodiment,
In einem Ausführungsbeispiel nutzt die Architektur 1700 einen negativen Rückkoppelloop, um einen möglichen Versatz durch kontinuierliche Kalibrierung zu minimieren. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Loop einen DAC 1701, der für den Strom durch einen Widerstand entweder eine Quelle oder eine Senke darstellt, um den Versatz zu kompensieren. In einem Ausführungsbeispiel veranlasst das Vergleichsresultat durch den Komparator 1081 den FSM 1702, um den DAC 1701 zu steuern. Dies bildet einen Loop, der den Versatz zu 0 trimmt (oder im Wesentlichen null) oder einen Wert trimmt, der geringer ist als ein LSB (am Wenigsten signifikantes Bit) des DAC 1701.In one embodiment,
In einem Ausführungsbeispiel setzt zunächst der PMW-Trim FSM 1702 den Wellengenerator 106 (der hier als Schaltung 1704 gezeigt ist) auf einen konstanten DC-Wert und verbindet ebenso die positive Eingabe des Komparators 1081 mit der DC-Quelle. In einem Ausführungsbeispiel setzt der Trim FSM 1702 den I,PWMTrim auf seinen größten negativen Wert über die DAC 1701 und überprüft die Ausgabe des Komparators 1081. In einem Ausführungsbeispiel, wenn die Ausgabe des Komparators 1081 hoch ist, erhöht der FSM 1702 I,PWMTrim über DAC 1701 und prüft die Ausgabe des Komparators 1081 erneut. In einem Ausführungsbeispiel führt der FSM 1702 diesen Prozess solange durch, bis die Ausgabe des Komparators 1081 nach unten schaltet. Zu diesem Zeitpunkt sind die Versätze eliminiert innerhalb einer LSB (am Wenigsten signifikante Bits) Trimgenauigkeit und der FSM 1702 stoppt den Zyklus und hält den I,PWMTrim bei seinem letzten Wert.In one embodiment, the
Obwohl die Blöcke in dem Flussdiagramm in der
In einem Ausführungsbeispiel werden die Eingabe-Pins des Komparators 1081 auf die gleiche Spannung (Vcc/2) initialisiert, wenn die Kalibrierung startet. In einem Ausführungsbeispiel werden alle möglichen Versätze verstärkt und die Ausgaben des Komparators entweder auf Vcc oder Vss gesetzt. In einem Ausführungsbeispiel überwacht der FSM 1702 kontinuierlich das Resultat der Komparatorausgabe und justiert die DAC-Einstellungen in einer Art, um den Versatz zu reduzieren. Dieser Prozess hält an, bis die Ausgaben des Komparators sich umdrehen, welches ein Ende der Kalibrierung andeutet. In einem Ausführungsbeispiel ist der letztendliche Versatz weniger als 1 LSB des DAC 1701.In one embodiment, the input pins of comparator 108 1 are initialized to the same voltage (Vcc/2) when calibration starts. In one embodiment, all possible offsets are amplified and the outputs of the comparator are set to either Vcc or Vss. In one embodiment, the
Beim Block 1801 werden Eingaben des Komparators 1081 durch die Schaltung 1704 initialisiert zu der gleichen Spannung (z.B. Vcc/2). Der Block 1802 zeigt den möglichen Versatz von dem Komparator 1081 und den Stromsensor 1702 innerhalb des PWM 102 an. Beim Block 1803 vergleicht der FSM 1702 die Ausgabe des Komparators 1081 mit seinem vorherigen Zustand, was in dem Block 1804 angedeutet ist. Beim Block 1805 bestimmt der FSM 1702, ob die Ausgabe des Komparators 1081 einen Übergang durchgeführt hat oder gleich geblieben ist. In einem Ausführungsbeispiel leitet die Ausgabe des Komparators 1081 den Verfahrensfluss. Angenommen der Bereich des PWM DAC 1701 ist größer als ein maximal möglicher Versatz, dann wird zum Beispiel bei dem größtmöglichen negativen Trimstrom der Komparator 1081 ein High-Signal ausgeben. In diesem Beispiel, bei dem größtmöglichen positiven Trimsignal, gibt der Komparator 1081 ein Low aus.At block 1801, inputs to comparator 108 1 are initialized by
Beim Block 1806, wenn der FSM 1702 bestimmt, dass die Ausgabe des Komparators 1081 einen Übergang ausgeführt hat (entweder von „0“ zu „1“ oder „1“ zu „0“), sichert der FSM 1702 die Ausgabe des DAC 1701. Beim Block 1807, wenn die FSM 1702 bestimmt, dass die Ausgabe des Komparators 1081 gleich bleibt (d.h. die Ausgabe bleibt fortgesetzt eine „1“ oder eine „0“ ohne, dass ein Übergang relativ zu dem vorherigen Zustand ausgeführt wird), dann justiert beim Block 1808 die FSM 1702 den Ausgabestrom des DAC 1701. Beim Block 1809 wird der justierte Strom zu einem der Eingaben des Komparators 1081 (z.B. über Rmix1) hinzugefügt und der Prozess setzt sich fort bis der Komparator 1081 seinen Zustand ändert.At block 1806, if the
Programmsoftwarecode/Anweisungen, die zu dem Flusschart 1800 gehören, die ausgeführt werden zum Implementieren von Ausführungsbeispielen von offenbarten Gegenständen, können implementiert sein als Teil eines Betriebssystems oder einer spezifischen Anwendung, Komponente, Programm, Objekt, Modul, Routine oder anderen Sequenzen von Anweisungen oder Organisation von Sequenzen von Anweisungen, auf die Bezug genommenen wird als „Programmsoftwarecode/Anweisungen“, „Betriebssystem-Programmsoftwarecode/Anweisungen“, „Anwendungsprogrammsoftwarecode/Anweisungen“, oder einfach „Software“.Program software code/instructions associated with the
Der Programmsoftwarecode/Anweisungen, der zu dem Flussdiagramm 1800 gehört, umfasst typischerweise eine oder mehrere Anweisungen, die auf unterschiedliche Art auf unterschiedlichen greifbaren Speichern oder Speichereinheiten in oder peripher zu einem Computergerät gespeichert sind, die, wenn sie geholt/gelesen und ausgeführt werden durch das Computergerät, wie es hierin definiert ist, ein Computergerät dazu veranlassen, Funktionen, Funktionalitäten und Operationen auszuführen, die notwendig sind zum Ausführen eines Verfahrens, um so Elemente auszuführen, die unterschiedliche Aspekte von Funktionen, Funktionalitäten und Operationen des Verfahrens involvieren, das einen Aspekt der offenbarten Gegenstände bildet.The program software code/instructions associated with the
Für den Zweck der Offenbarung ist ein Modul eine Software-, Hardware- oder Firmware- (oder Kombinationen davon) System, ein Prozess oder Funktionalität, eine Komponente davon, die Prozesse, Merkmale und/oder Funktionen, Funktionalitäten und/oder Operationen, die hierin beschrieben sind, ausführt oder umsetzt (mit oder ohne menschlicher Wechselwirkung oder Ergänzung), wie sie durch die identifizierten Module ausgeführt werden. Ein Modul kann Untermodule aufweisen. Softwarekomponente eines Moduls können gespeichert werden auf greifbaren maschinenlesbaren Medien. Module können integriert sein auf einen oder mehreren Servern oder können geladen und ausgeführt werden durch einen oder mehrere Server. Ein oder mehrere Module können zusammengefasst werden in einer Maschine oder einer Anwendung.For the purpose of disclosure, a module is a software, hardware or firmware (or combinations thereof) system, process or functionality, component thereof, the processes, features and/or functions, functionalities and/or operations described herein described, executes or implements (with or without human interaction or complementation) as carried out by the identified modules. A module can have submodules. Software components of a module can be stored on tangible machine-readable media. Modules may be integrated on one or more servers or may be loaded and executed by one or more servers. One or more modules can be combined into a machine or an application.
Ein greifbares maschinenlesbares Medium kann genutzt werden zum Speichern von Programmsoftwarecode/Anweisungen und Daten, die, wenn sie auf einem Computergerät ausgeführt werden, das Computergerät dazu veranlassen, ein Verfahren auszuführen, als es in einem oder mehreren der beiliegenden Ansprüche, die sich auf offenbarte Gegenstände beziehen, offenbart ist. Das greifbare maschinenlesbare Medium kann einen Speicher für ausführbaren Programmcode/Anweisungen umfassen und Daten auf unterschiedlichen greifbaren Positionen umfassen, einschließlich zum Beispiel ROM, volatiler RAM, nicht-volatiler Speicher und/oder Cache und/oder anderer greifbarer Speicher, wie die vorliegenden Anmeldung darauf Bezug nimmt. Teile dieses Programmsoftwarecodes/Anweisungen und/oder Daten können gespeichert sein in einem von diesen Speicher oder Speichergeräten. Außerdem kann der Programmsoftwarecode erhalten werden von anderen Speichern einschließlich, z.B., über einen zentralisierten Server oder einen Peer-to-Peer-Netzwerk oder ähnlichem, einschließlich dem Internet. Unterschiedliche Teile von Softwareprogrammcode/Anweisungen und Daten können erhalten werden zu unterschiedlichen Zeiten und in unterschiedlichen Kommunikationsverbindungen oder in einer gleichen Kommunikationsverbindung.A tangible machine-readable medium may be used to store program software code/instructions and data that, when executed on a computing device, causes the computing device to perform a method as set forth in one or more of the appended claims relating to disclosed subject matter relate, is revealed. The tangible machine-readable medium may include storage for executable program code/instructions and may include data in various tangible locations including, for example, ROM, volatile RAM, non-volatile memory and/or cache and/or other tangible storage as referred to herein takes. Portions of this program software code/instructions and/or data may be stored in any of these memories or storage devices. Additionally, the program software code may be obtained from other storage including, for example, through a centralized server or a peer-to-peer network or the like, including the Internet. Different pieces of software program code/instructions and data may be received at different times and in different communication links or in the same communication link.
Der Softwareprogrammcode/Anweisungen und die Daten können vollständig vor dem Ausführen des entsprechenden Softwareprogramms oder der Anwendung durch das Computergerät erhalten werden. Alternativ können Teile von Software-Programmcode/Anweisungen und Daten dynamisch erhalten werden, zu jener Zeit, wenn sie zur Ausführung gebraucht werden. Alternativ können Kombinationen von diesen Arten des Erhaltens von Softwareprogrammcode/Anweisungen und Daten auftreten, wie beispielsweise für unterschiedliche Anwendungen, Programme, Objekte, Module, Routinen oder anderen Sequenzen von Anweisungen oder einer Organisation von Sequenzen von Anweisungen, um nur einige Beispiele zu nennen. Daher ist es nicht erforderlich, dass Daten und Anweisungen auf greifbaren maschinenlesbaren Medien zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhanden sein müssen.The software program code/instructions and data can be fully obtained prior to the execution of the corresponding software program or application by the computing device. Alternatively, portions of software program code/instructions and data may be obtained dynamically at the time they are needed for execution. Alternatively, combinations of these types of obtaining software program code/instructions and data may occur, such as for different applications, programs, objects, modules, routines, or other sequences of instructions or organization of sequences of instructions, to name just a few examples. Therefore, there is no requirement that data and instructions must exist on tangible machine-readable media at any given time.
Beispiele von greifbaren maschinenlesbaren Medien umfassen, sind jedoch nicht darauf begrenzt, wieder-beschreibbare oder nicht wieder-beschreibbare Medien, wie beispielsweise volatile und nicht volatile Speichergeräte, Nur-Lese-Speicher (ROM), Zufall-Zugriffsspeicher (RAM), Flashspeichergeräte, Floppy und andere entfernbare Platten, magnetische Speichermedien, optische Speichermedien (z.B. Kompaktdisk-Nur-Lese-Speicher (CDROMs), digitale versatile Disks (DVDs), etc.), um nur einige zu nennen. Software-Programcode/Anweisungen können temporär gespeichert werden in digitalen greifbaren Kommunikationslinks, während des Implementierens von elektrischen, optischen, akustischen oder anderen Formen von sich ausbreitenden Signalen, wie beispielsweise Übertragungswellen, Infrarotsignale, digitalen Signale, etc. durch solche greifbaren Kommunikationsverbindungen.Examples of tangible machine-readable media include, but are not limited to, rewritable or non-rewritable media, such as volatile and non-volatile storage devices, read-only memory (ROM), random access memory (RAM), flash memory devices, floppy and other removable disks, magnetic storage media, optical storage media (e.g., compact disk read-only memories (CDROMs), digital versatile disks (DVDs), etc.), to name a few. Software program code/instructions may be temporarily stored in digital tangible communication links during implementation mentation of electrical, optical, acoustic or other forms of propagating signals such as transmission waves, infrared signals, digital signals, etc. through such tangible communication links.
Im Allgemeinen umfasst ein greifbares maschinenlesbares Medium jeden greifbaren Mechanismus, der Folgendes bereitstellt (d.h. speichert und/oder aussendet in digitaler Form, z.B. Datenpakete): Information in einer Form, dass sie zugreifbar ist für eine Maschine (z.B. ein Computergerät), was beispielsweise das Folgende umfassen kann: in einem Kommunikationsgerät, einem Computergerät, einem Netzwerkgerät, einem persönlichen Digitalassistenten, einem Herstellungstool, einem mobilen Kommunikationsgerät, die in der Lage sind, oder auch nicht, zum Herunterladen und zum Laufen von Anwendungen und zum Unterstützen von Anwendungen von Kommunikationsnetzwerken wie beispielsweise das Internet, z.B. ein iPhone, Blackberry, Droid oder ähnliches oder andere Geräte, einschließlich Rechengeräten. In einem Ausführungsbeispiel ist ein Prozessor-basiertes System (z.B. wie es in der
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der DAC 1900 ein p-Typ-Schaltnetzwerk 1901 und ein n-Typ-Schaltnetzwerk 1902, die miteinander koppeln, um einen Ausgabestrom Iout bereitzustellen. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der DAC 1900 Schalter, um die n-Typ- und/oder p-Typ-Einheiten mit einem Ausgabeknoten zu koppeln. In einem Ausführungsbeispiel werden die Gate-Anschlüsse der n-Typ-Einheiten an die Versorgungsspannung gekoppelt. In einem Ausführungsbeispiel sind die Gate-Anschlüsse der p-Typ-Einheiten an Masse gekoppelt. In anderen Ausführungsbeispielen sind die Gate-Anschlüsse der n-Typ und/oder p-Typ-Einheiten vorgespannt zu anderen Spannungsniveaus. In einem Ausführungsbeispiel ist einer der Source/Drain-Anschlüsse der p-Typ-Einheiten des Netzwerkes 1901 gekoppelt an einer Versorgungsspannung und die anderen Drain/Source-Anschlüsse sind an einen der Schalter s1 bis s4 gekoppelt. In einem Ausführungsbeispiel ist eines der Drain-/Source-Anschlüsse der n-Typ-Einheiten des Netzwerkes 1902 gekoppelt an Masse und die anderen Drain-/Source-Anschlüsse sind an einen der Schalter s1 bis s4 gekoppelt.In one embodiment, the
Die Schaltnetzwerke 1901 und 1902 sind ausgebildet, um durch Binärcode gesteuert zu werden, aber sie verhalten sich so, wie Thermometercode sich verhält entsprechend zu einem Ausführungsbeispiel. Daher ermöglichen die Schaltnetzwerke 1901 und 1902 ein monotones Schalten und es ist nicht erforderlich einen Binär-zu-Thermometerdecoder zu haben. Zum Beispiel ist das Schaltnetzwerk ausgebildet, um durch Binärcode gesteuert zu werden, aber es verhält sich wie ein Thermometer-Coding, d.h. geringer Platz-und Energieverbrauch wird erreicht durch DAC 1900 im Vergleich zu gewöhnlichen DACs.The
Das Ausführungsbeispiel der
Zum Beispiel, wenn s1,s2,s3,s4={0,0,0,0}, dann ist der Ausgangsknoten (I-out) dreistufig, wenn s1,s2,s3,s4={0,0,0,1}, dann kommt der Ausgabestrom Iout von Mpdac1; wenn s1,s2,s3,s4={1,0,0,1}, dann kommt der Ausgabestrom Iout von Mpdac1 und MPdac2 d.h., der Ausgabestrom wird verdoppelt; wenn s1,s2,s3,d4={1,1,0,1}, dann kommt der Ausgabestrom Iout von Mpdac1, MPdac2, und Mpdac3, d.h., der Strom ist weiter monoton angewachsen; wenn s1,s2,s3,s4={1,1,1,1}, dann kommt der Ausgabestrom Iout von Mpdac1-8. In einem Ausführungsbeispiel ist jeder der Mpdac1-8 von gleicher Größe, um einen ansteigenden Strom von Iout entsprechend zu dem Binärcode s1-s4 bereitzustellen.For example, if s1,s2,s3,s4={0,0,0,0}, then the output node (I-out) is three-stage if s1,s2,s3,s4={0,0,0,1 }, then the output stream Iout comes from Mpdac1; if s1,s2,s3,s4={1,0,0,1}, then the output current Iout comes from Mpdac1 and MPdac2 i.e. the output current is doubled; if s1,s2,s3,d4={1,1,0,1}, then the output current Iout comes from Mpdac1, MPdac2, and Mpdac3, i.e. the current has continued to increase monotonically; if s1,s2,s3,s4={1,1,1,1}, then the output current Iout comes from Mpdac1-8. In one embodiment, each of the Mpdac1-8 is of equal size to provide an increasing current of Iout corresponding to the binary code s1-s4.
Die folgenden Ausführungsbeispiele beschreiben eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Kompensieren einer Referenzspannung für einen Kompensator 103.The following exemplary embodiments describe a device and a method for compensating a reference voltage for a
Ein Abwärtswandler enthält einen Rückkoppelloop, der durch eine Abtastlinie, einen Kompensator, einen Pulsbreiten-Modulator (PWM), eine Signalisierung für den Versorgungsstrang, etc. gebildet wird, um die Ausgabespannung Vout in der Nähe zu einer gesetzten Referenzspannung Vref zu halten. Die Ausgabespannung Vout ist die Spannung, die einer Last bereitgestellt wird. Der Kompensator in dem Spannungsmodensteuerungsabwärtswandler wird gewöhnlicherweise ein klassischer Typ-3-Kompensator sein, der entweder diskrete oder Präzisions-integrierte passive Widerstände und Kondensatorkomponenten aufweist. Die Bandbreite eines gewöhnlichen Kompensators ist bis zu ungefähr 1 MHz. Ein solch gewöhnlicher Typ-3-Kompensator ist in der
Ein Kompensator für einen integrierten Spannungsregulator (IVR) unterscheidet sich von konventionellen Kompensatoren indem er bei einer viel höheren Bandbreite operiert (z.B. größer als 100 MHz), indem er einem viel größeren Rauschniveau ausgesetzt ist (koppelt über das Substrat, Versorgungsspannungen, umgebende/durchkreuzende Signale), indem die Pole und Nullfrequenzen auf dem Chip in einem weiten Bereich konfigurierbar sein sollten, der Widerstand und die Kondensatorkomponenten einen relativ großen parasitären Kapazitätswert und Widerstandswert haben und über die Prozessierungsgrenzen variieren, indem Spannungsniveaus begrenzend auf das Prozessierungs-Vmax begrenzt sind, welches z.B. ungefähr 1 V oder weniger ist in einem typischen digitalen Vorlaufprozess.An integrated voltage regulator (IVR) compensator differs from conventional compensators in that it operates at a much higher bandwidth (e.g. greater than 100 MHz) by being subject to a much greater level of noise (coupling across the substrate, supply voltages, surrounding/crossing signals ), in that the poles and zero frequencies on the chip should be configurable over a wide range, the resistor and capacitor components have a relatively large parasitic capacitance value and resistance value and vary across the processing limits, by limiting voltage levels to the processing Vmax, which e.g. is about 1V or less in a typical digital advance process.
Einige Ausführungsbeispiel beschreiben ein vollständiges differenzielles Design, welches kein (oder nur unwesentliche) Sensitivitäten erster Ordnung-zu-Substratrauschen oder ...rauschen auf der Abtastlinien oder Referenzlinien hat. In einem Ausführungsbeispiel unterstützt das vollständige differenzielle Design Ausgabespannungen, die höher sind als die Prozess Vmax. In einem Ausführungsbeispiel ist das vollständige differenzielle Design in einem weiten Bereich bezüglich verschiedener Parameter konfigurierbar. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das vollständige differenzielle Design DFT-(Design-for-Test)-Merkmale für ein Closed-Loop-Testen (wo Induktivitäten noch nicht hinzugefügt sind) und zum Charakterisieren der Frequenzantwort.Some embodiments describe a complete differential design that has no (or negligible) first order sensitivities to substrate noise or noise on the scan lines or reference lines. In one embodiment, the full differential design supports output voltages higher than the process Vmax. In one embodiment, the complete differential design is configurable over a wide range of various parameters. In one embodiment, the complete differential design includes DFT (design-for-test) features for closed-loop testing (where inductors are not yet added) and for characterizing the frequency response.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der differenzielle Typ-3-Kompensator 2100 einen differenziellen Verstärker (AMP), passive Widerstände mit Werten R1a, R1b, duplizierte passive Widerstände R2 und R3, duplizierte passive Kondensatoren C1, C2 und C3 und einen Einheitsgatepuffer (UGB). In einem Ausführungsbeispiel ist der UGB optional. In einem Ausführungsbeispiel ist R1b=R1/2 und R1a=R1.In one embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel werden die differenziellen Eingänge (Signal und Masse) für Vout und Vref durch die passiven Einheiten empfangen und dienen schließlich als Eingaben für den differenziellen Verstärker. Der Begriff „dacgndsense“ bezieht sich auf den Masseknoten nahe dem DAC (z.B. DAC in NLC 102 der
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Widerstandsnetzwerk passive Widerstände mit Werten R1a und R1b, so dass Vout = Vref x R1a/R1b gilt. In einem Ausführungsbeispiel ist (R1a/R1b)=2, um Bedingungen zu ermöglichen, wenn Vout größer ist als Vccags, wobei Vccags eine Analogenergieversorgung ist. In anderen Ausführungsbeispielen können andere Verhältnisse für R 1 a/R 1 b genutzt werden.In one embodiment, the resistance network includes passive resistors with values R1a and R1b, so that Vout = Vref x R1a/R1b. In one embodiment, (R1a/R1b)=2 to enable conditions when Vout is greater than Vccags, where Vccags is an analog power supply. In other embodiments, other ratios for R 1 a/R 1 b can be used.
In einem Ausführungsbeispiel sind die duplizierten passiven Einheiten (d.h. R2, R2, C 21, C2 und C3) miteinander gekoppelt, wie es in der
In einem Ausführungsbeispiel ist die Kopplung der duplizierten passiven Einheiten derart, dass jedes Substrat oder Versorgungsrauschen, welches über parasitäre passive Elemente an den Verstärker (AMP) koppelt, nahezu identisch positive und negative Eingaben verursacht, so dass es kein Nettoeffekt (oder einen im Wesentlichen null-Effekt) auf Vfb hat. In einem Ausführungsbeispiel sind die passiven Einheiten getrimmt, um sicherzustellen, dass jede RC-Zeitkonstante ungefähr einen Zielwert aufweist unabhängig von einer Prozessvariation, wie z.B. eine systematische Prozessvariation.In one embodiment, the coupling of the duplicated passive units is such that any substrate or supply noise coupling to the amplifier (AMP) via parasitic passive elements causes nearly identical positive and negative inputs, such that there is no net effect (or substantially zero effect) on Vfb. In one embodiment, the passi ven units trimmed to ensure that each RC time constant has approximately a target value regardless of process variation, such as systematic process variation.
In einem Ausführungsbeispiel wird UGB verwendet zum Reduzieren der kapazitiven Last auf der Verstärkerausgabe. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann ein einstufiges Verstärkerdesign genutzt werden für den differenziellen Verstärker, um Phasenzugewinne zu erhalten. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Mehrfachdesign für einen Verstärker mit einer versperrten Ausgabestufe genutzt, so dass die Kompensatorbandbreite konfiguriert werden kann zum Reduzieren des Energieverbrauchs.In one embodiment, UGB is used to reduce the capacitive load on the amplifier output. In such an embodiment, a single-stage amplifier design can be used for the differential amplifier to obtain phase gains. In one embodiment, a multiple design for an amplifier with a gated output stage is used so that the compensator bandwidth can be configured to reduce power consumption.
Die Frequenzantwort 2200 hat zwei Plots. Der obere Plot zeigt einen Zugewinn (d.h. R2/R1) in dB als Funktion der Frequenz. Der untere Plot zeigt einen Phasenwinkel in Grad gegenüber der Frequenz. Die vertikal-gepunkteten Linien zeigen, dass der maximale Phasenzuwachs bei Frequenzen auftritt, die ungefähr eine zehner-Potenz größer sind als ωz2 und ungefähr eine zehner-Potenz kleiner sind als ωp1, wobei:
In einem Ausführungsbeispiel wird eine Eingabe an eine Pilotbrücke gekoppelt, was eine Ausgabespannung Vpilot=D*Vin/3 erzeugt, wobei D der PWM-(pulsbreitenmodulierte)-Arbeitszyklus ist, so dass der Rückkoppelloop (des Spannungsregulators) geschlossen werden kann, während des Testens, um strukturelles Testen ohne Induktivitäten zu ermöglichen. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Paar von digitalkontrollierten Stromquellen gekoppelt an Spannungs- und Massenabtasteingaben, so dass ein I*R-Abfall auf den Sensorlinien (und/oder optional an kleinen seriellen Widerständen) den Effekt einer hinzugefügten Spannung zu Vout hat.In one embodiment, an input is coupled to a pilot bridge, producing an output voltage Vpilot=D*Vin/3, where D is the PWM (pulse width modulated) duty cycle, so that the feedback loop (of the voltage regulator) can be closed during testing to enable structural testing without inductors. In one embodiment, a pair of digitally controlled current sources are coupled to voltage and mass sense inputs so that an I*R drop on the sensor lines (and/or optionally on small series resistors) has the effect of adding voltage to Vout.
In einem Ausführungsbeispiel kann diese Spannung eine periodische Wellenform haben, z.B. eine Rechteckwelle, die in einer Frequenz und Amplitude konfiguriert werden kann. Die Antwort von Vout auf diese Spannung (geschlossene Loop-Antwort) kann genutzt werden zum Charakterisieren der VR-Open-Loop-Transferfunktion. In einem Ausführungsbeispiel wird die UGB genutzt zum Erzeugen einer Kopie der Kompensatorausgabe Vfb für ein analoges Sondieren (ohne ein unnötiges Laden von Vfb).In one embodiment, this voltage may have a periodic waveform, such as a square wave, which may be configured in frequency and amplitude. The response of Vout to this voltage (closed loop response) can be used to characterize the VR open loop transfer function. In one embodiment, the UGB is used to generate a copy of the compensator output Vfb for analog probing (without unnecessary loading of Vfb).
In einem Ausführungsbeispiel ist die Pilotbrücke 2400 eine kleine Kopie eines Versorgungsstranges, wobei die Induktivität durch einen Widerstand (Ra+Rb) ersetzt wurde. In einem Ausführungsbeispiel beugen Widerstände Ra einem Kurzschluss zwischen den NMOS- und PMOS-Einheiten vor, die an dem Widerstand Rb koppeln. In einem Ausführungsbeispiel wird der Widerstand Rc genutzt zum Skalieren der Pilotbrücken-Ausgabespannung vpilot durch Rc/(Ra+Rb+Rc), welches jedoch optional ist. In einem Ausführungsbeispiel ist der Skalierungsfaktor 1/3. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Skalierungsfaktor anders gewählt sein. In einem Ausführungsbeispiel reduziert der Kondensator Cfilter die Wellen auf vpilot, was optional ist (da verbindungsparasitäre Kapazitäten ausreichend sein können).In one embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel ist der Durchschnitt von vpilot für einen gegebenen PWM-Arbeitszyklus D gegeben durch vpilot=Vccin*D*(Rc/(Ra+Rb+Rc)). Dies wird benutzt zum Testen anstatt für eine tatsächliche Ausgabespannung (Vccin*D), wenn Induktivitäten nicht vorhanden sind oder wenn der Versorgungsstrang nicht aktiv ist. In einem Ausführungsbeispiel sind die Ausgaben (der Pilotbrücken) für alle Phasen in einer Domain parallel gekoppelt, so dass vpilot im Durchschnitt von allen Pilotbrückenausgaben aller Phasen der Durchschnitt ist.In one embodiment, the average of vpilot for a given PWM duty cycle D is given by vpilot=Vccin*D*(Rc/(Ra+Rb+Rc)). This is used for testing rather than an actual output voltage (Vccin*D) when inductors are not present or when the supply string is not active. In one embodiment, the outputs (of the pilot bridges) for all phases in a domain are coupled in parallel, so that vpilot is the average of all pilot bridge outputs of all phases.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung 2500 einen Brückenkontroller 1051, High-Side-Schalter MPs, Low-Side-Schalter MNs, während sie Teil von 1011 sind, eine Hauptinduktivität L1, einen Lastkapazität C, eine NLC-Einheit 2502, eine Aufhebelogik 2503, einen Komparator 1081, einen Kompensator 2505, eine Last 2506, einen Remix-Widerstand und einen Wellengenerator 106.In one embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel steuert der Brückenkontroller 1051 zum Einschalten und/oder Ausschalten von High-Side- und Low-Side-Schaltern (MPs und MNs) über Gate-Steuer-Signale entsprechend np und nn. In einem Ausführungsbeispiel ist der Low-Side-Schalter ersetzt durch eine Diode. In einer normalen Operation der Spannungsregulierung empfängt der Brückenkontroller 1051 eine Ausgabe von dem Komparator 1081, um zu bestimmen, wenn die High-Side- und Low-Side-Schalter (MPs und MNs) einzuschalten und/oder auszuschalten sind.In one embodiment, the bridge controller 105 controls 1 to turn on and/or turn off high-side and low-side switches (MPs and MNs) via gate control signals corresponding to np and nn. In one embodiment, the low-side switch is replaced by a diode. In a normal voltage regulation operation, the bridge controller 105 1 receives an output from the comparator 108 1 to determine when to turn on and/or turn off the high-side and low-side switches (MPs and MNs).
Zum Beispiel vergleicht der Komparator 1081 eine modulierte Welle, die durch den Wellengenerator 106 erzeugt wurde, mit einer Referenzspannung (z.B. Vref_s), um ein Schaltsignal zu erzeugen, wobei das Schaltsignal anzeigt, wenn die modulierte Welle oberhalb oder unterhalb der Referenzspannung Vref_s ist. In normaler Operation verhält sich die Aufhebelogik 2503 wie ein Puffer und leitet die Ausgabe des Komparators 1081 weiter an den Brückenkontroller 1051. Der Term „normale Operation“ bezieht sich im Allgemeinen auf eine stabile Spannung und Strom, die von der Last 2506 gezogen wird, d.h. wenn die Ausgabespannung nicht abfällt. Eine normale Operation unterscheidet sich von einer Spannungsabfallsituation, wenn die Last 2506 plötzlich mehr Strom zieht, was einen Spannungsabfall in Vout verursacht.For example, the comparator 108 1 compares a modulated wave generated by the
In einem Ausführungsbeispiel bilden der High-Side-Schalter MPs und der Low-Side-Schalter MNs die Brücke des Spannungsregulators. In einem Ausführungsbeispiel wird der Low-Side-Schalter MNs ersetzt durch eine Diode. In solch einem Ausführungsbeispiel steuert der Brückenkontroller 1051 effektiv die Ausgabespannung durch ein Ein- und Ausschalten des High-Side-Schalters MPs. In einem Ausführungsbeispiel empfängt die Brücke eine Eingabeversorgungsspannung Vin und erzeugt eine regulierte Ausgabespannung Vout für die Last 2506. In einem Ausführungsbeispiel lässt das Schalten des Stromes über die Hauptinduktivität L1 und das Laden/Entladen des Kondensators C durch die Brücke Vout stabil.In one embodiment, the high-side switch MPs and the low-side switch MNs form the bridge of the voltage regulator. In one embodiment, the low-side switch MNs is replaced by a diode. In such an embodiment, the bridge controller 105 1 effectively controls the output voltage by turning on and off the high-side switch MPs. In one embodiment, the bridge receives an input supply voltage Vin and produces a regulated output voltage Vout for the
In einem Ausführungsbeispiel, wenn ein Spannungsabfall in Vout auftritt, detektiert die NLC-Einheit 2502 den Spannungsabfall relativ zu einer Referenzspannung und erzeugt ein Triggersignal (welches ebenfalls als NLC-Fired-Signal bezeichnet wird). In einem Ausführungsbeispiel aktiviert eine Bestätigung des Trigger-Signals die Aufhebelogik 2503, um eine Ausgabe des Komparators 1081 vorbeizuleiten und steuert direkt den Brückenkontroller 1051. In einem Ausführungsbeispiel ist die Aufhebelogik 2503 gekoppelt an den Komparator 1081 und den Brückenkontroller 1051. In einem Ausführungsbeispiel führt die Aufhebelogik 2503 eine OR-Logikfunktion auf den Ausgaben des Komparators 1081 und dem Trigger-Signal durch. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Aufhebelogik 2503 ein OR-Gate. In anderen Ausführungsbeispielen ist die Aufhebelogik 2503 irgendein logisches Gate, welches ausgebildet ist zum Aufheben der Ausgabe des Komparators 1081 in Antwort auf eine Bestätigung des Trigger-Signals.In one embodiment, when a voltage drop occurs in Vout, the
In einem Ausführungsbeispiel, wenn das Trigger-Signal bestätigt wird (d.h. wenn ein Spannungsabfall in Vout detektiert wurde durch die NLC-Einheit 2502), wird der High-Side-Schalter MPs angeschaltet und der Low-Side-Schalter MNs ausgeschaltet. In einem Ausführungsbeispiel ist das Trigger-Signal ein Pulssignal mit einer Pulsbreite, die eine Dauer des Spannungsabfalls anzeigt. In einem Ausführungsbeispiel ist die Pulsbreite des Trigger-Signals einstellbar durch einen Pulseinsteller (nicht gezeigt). In solch einem Ausführungsbeispiel ist der High-Side-Schalter MPs angeschaltet und der Low-Side-Schalter MNs ist ausgeschaltet für die Dauer der Pulsbreite des Trigger-Signals. In einem Ausführungsbeispiel, wenn das Trigger-Signal nicht bestätigt ist, erlaubt die Aufhebungslogik 2503 die Ausgabe des Komparators 1081 fortzusetzen zur Steuerung des Brückenkontrollers 1051. In einem Ausführungsbeispiel ist die NLC-Einheit 2402 ein Wechselstrom (AC), der gekoppelt ist an Vout, um das Trigger-Signal zu erzeugen.In one embodiment, when the trigger signal is asserted (ie, when a voltage drop in Vout is detected by the NLC unit 2502), the high-side switch MPs is turned on and the low-side switch MNs is turned off. In one embodiment, the trigger signal is a pulse signal with a pulse width that indicates a duration of the voltage drop. In one embodiment, the pulse width of the trigger signal is adjustable by a pulse adjuster (not shown). In such an embodiment, the high-side switch MPs is turned on and the low-side switch MNs is turned off for the duration of the pulse width of the trigger signal. In one embodiment, if the trigger signal is not asserted, the
In einem Ausführungsbeispiel wird die Ausgabespannung Vout von dem Kompensator 2505 empfangen. In einem Ausführungsbeispiel skaliert der Kompensator 2505 die Referenzspannung Vref als Vref_s für den Komparator 1081. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Kompensator 2505 einen Komparator 2409, der an passive Einheiten 2510 wie gezeigt koppelt. In einem Ausführungsbeispiel empfangen die passiven Einheiten 2510 die Ausgabespannung Vout. In einem Ausführungsbeispiel justiert der Kompensator 2505 Vref_s in Antwort auf einen Spannungsabfall in Vout, so dass, wenn der Abfall endet, die Aufhebelogik 2503 eine Ausgabe des Komparators 1081 zur Steuerung des Brückenkontrollers 1051 erlaubt, wobei Vout seinen normalen Spannungsniveau so stabil wie möglich erreicht.In one embodiment, the output voltage Vout is received by the
In einem Ausführungsbeispiel stellt der Kompensator 2505 eine Rückkopplung und eine Transferfunktionalität bereit, die notwendig ist zum Stabilisieren des VR-Systems, so dass nominell Vout im Wesentlichen gleich ist zu Vref, während eine ständige Zustandslast und niederfrequente vorübergehende Lastbedingungen berücksichtigt werden. In einem Ausführungsbeispiel wird die Transferfunktion des Kompensators 2505 genutzt zum optimalen Einstellen der Transferfunktion des VR-Loops.In one embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel erzeugt der Wellengenerator 106 eine Dreieckswelle für den Komparator 1081. Die Ausgabe des Komparators 1081 ist ein pulsbreites-moduliertes (PWM) Signal. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Rmix-Widerstand genutzt zum Subtrahieren von Iavg von Iphase, wie es in anderen Ausführungsbeispielen beschrieben wurde. In einem Ausführungsbeispiel hat die Vorrichtung 2505 eine Schaltung zum Eliminieren eines Versatzes des Komparators 1081. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Rmix-Widerstand benutzt zum Erreichen einer Phasenstrombalancierung für Buck-VRs. In einem Ausführungsbeispiel wird ein Strom eingespeist oder herausgezogen von verschiedenen Punkten auf einem Potentiometer (z.B. einstellbaren Widerstand); dieses verschiebt die Durchschnittsausgabespannung vom Wellengenerator 106, wie er vom Komparator 1081 gesehen wird.In one embodiment,
Um nicht das Ausführungsbeispiel der
In einem Ausführungsbeispiel, während einer Niederspannungsoperation der Vorrichtung 2500, die Mehrphasen-Brückentreiber hat, wo einige der Phasen ausgeschaltet sind zum Einsparen von Energie (z.B. solche Brückentreiber nicht) und einige Phasen angeschaltet sind, um Vout mit einem niedrigen Strombedarf zu erzeugen, wenn ein Spannungsabfall in Vout detektiert wird durch die NLC-Einheit 2502, werden die Brücken, die ausgeschaltet sind (zum Einsparen von Energie) erzwungenermaßen eingeschaltet durch die Aufhebungslogik 2503, um den Spannungsabfalleffekt zu lindern. In einem Ausführungsbeispiel werden nicht alle ausgeschalteten Brücken zwangsweise eingeschaltet, sondern die Phasen (d.h. Brücken, die die Phasen erzeugen), die bereits aktiviert wurden, werden zwangsweise eingeschaltet.In one embodiment, during low voltage operation of the
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Computergerät 1600 einen ersten Prozessor 1610 mit einer oder mehreren Schaltungen und Verfahren, wie sie in Bezug auf die Ausführungsbeispiele der
In einem Ausführungsbeispiel kann der Prozessor 1610 (oder Prozessor 1690) eine oder mehrere physikalische Geräte umfassen, wie beispielsweise Mikroprozessoren, Anwendungsprozessoren, Mikrokontroller, programmierbare logische Geräte oder andere Verarbeitungsmittel. Die Verarbeitungsoperationen, die durch den Prozessor 1610 ausgeführt werden, umfassen die Ausführung einer Operationsplattform oder eines Betriebssystems, auf welchem Anwendungen und/oder Gerätefunktionen ausgeführt werden. Die Verarbeitungsoperationen umfassen Operationen, in Bezug auf I/O (Eingabe/Ausgabe) mit einem menschlichen Nutzer oder mit anderen Geräten, Operationen in Bezug auf das Leistungsmanagement, und/oder Operationen in Bezug auf Verbindungen des Computergerätes 1600 zu anderen Geräten. Die Verarbeitungsoperationen können ebenfalls Operationen umfassen, die sich auf Audio-I/O und/oder Anzeige-I/O beziehen.In one embodiment, processor 1610 (or processor 1690) may include one or more physical devices, such as microprocessors, application processors, microcontrollers, programmable logic devices, or other processing means. The processing operations performed by the
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Computergerät 1600 ein Audio-Untersystem 1620, welches Hardware darstellt (wie beispielsweise Audio-Hardware oder Audioschaltungen) und Software (z.B. Treiber, Codecs)-Komponenten, die zu bereitgestellten Audiofunktionen des Computergerätes gehören. Die Audiofunktionen können Lautsprecher- und/oder Kopfhörerausgaben umfassen, wie auch Mikrophon-Eingaben. Geräte für solche Funktionen können integriert sein in dem Computergerät 1600 oder verbunden sein mit dem Computergerät 1600. In einem Ausführungsbeispiel interagiert ein Nutzer mit dem Computergerät 1600 durch ein Bereitstellen von Audiobefehlen, die empfangen und verarbeitet werden durch den Prozessor 1610.In one embodiment, the
Das Anzeigeuntersystem 1630 stellt Hardware- (z.B. ein Anzeigegerät) oder Software- (z.B. Treiber) Komponenten dar, die ein visuelles und/oder taktiles Display für einen Nutzer bereitstellen zum Interagieren mit dem Computergerät 1600. Das Displayuntersystem 1630 umfasst eine Displayschnittstelle 1632, die die besondere Anzeige oder das Hardware-Gerät umfasst, das genutzt wird zum Bereitstellen eines Displays für den Nutzer. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Displayschnittstelle 1632 eine Logik, die von dem Prozessor 1610 separiert ist, um zumindest einige Verarbeitungsbezogene Schritte in Bezug auf das Display auszuführen. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Displayuntersystem 1630 ein Touchscreen- (oder ein Touchpad)-Gerät, welches eine Ausgabe und eine Eingabe für einen Nutzer bereitstellt.The
I/O-Kontroller 1640 stellen Hardware-Geräte und Softwarekomponente dar für die Wechselwirkung mit einem Nutzer. Der I/O-Kontroller 1640 ist ausgebildet zum Verwalten von Hardware, die Teil des Audiountersystems 1620 und/oder des Displayuntersystems 1630 ist. Zusätzlich stellt der I/O-Kontroller 1640 einen Verbindungspunkt für weitere Geräte dar, die mit dem Computergerät 1600 verbunden werden können, über die ein Nutzer interagieren kann mit dem System. Zum Beispiel können Geräte, die an das Computergerät 1600 angeschlossen werden, ein Mikrofongerät, Lautsprecher oder Stereosysteme, Videosysteme oder andere Displaygeräte, eine Tastatur, oder ein Keypad-Gerät oder andere I/O-Geräte zum Nutzen für spezifische Anwendungen, wie beispielsweise einen Kartenleser oder andere Geräte, umfassen.I/
Wie oben bereits genannt, kann der I/O-Kontroller 1640 mit dem Audiountersystem 1620 und/oder dem Displayuntersystem 1630 interagieren. Zum Beispiel kann eine Eingabe über ein Mikrofon oder ein anderes Audiogerät eine Eingabe oder Anweisung für eine oder mehrere Anwendungen oder Funktionen des Computergeräts 1600 darstellen. Außerdem kann eine Audioausgabe bereitgestellt werden, anstatt oder zusätzlich zu der Anzeigeausgabe. In einem anderen Beispiel umfasst das Displayuntersystem 1630 einen Touchscreen, wobei das Anzeigegerät ebenfalls als ein Eingabegerät dient, welches zumindest teilweise durch den I/O-Kontroller 1640 verwaltet werden kann. Es können ebenfalls zusätzliche Knöpfe oder Schalter auf dem Computergerät 1600 vorgesehen sein, um I/O-Funktionen bereitzustellen zum Verwalten des I/O-Kontrollers 1640.As mentioned above, the I/
In einem Ausführungsbeispiel verwaltet der I/O-Kontroller 1640 Geräte, wie beispielsweise Beschleuniger, Kameras, Lichtsensoren oder andere Umgebungssensoren oder andere Hardware, die in dem Computergerät 1600 integriert sein können. Die Eingabe kann Teil einer direkten Nutzerwechselwirkung als auch ein Bereitstellen einer Umgebungseingabe in das System sein, um seine Operationen zu beeinflussen (wie zum Beispiel ein Filtern von Rauschen, Einstellen von Displays für die Helligkeitsdetektion, Anwenden eines Blitzlichtes für eine Kamera, oder andere Merkmalen).In one embodiment, the I/
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Computergerät 1600 ein Powermanagement 1650, welches die Batterieenergienutzung verwaltet, ein Laden der Batterie verwaltet und Merkmale in Bezug auf eine Energiesparoption verwaltet. Das Speicheruntersystem 1660 umfasst Speichergeräte zum Speichern von Information in dem Computergerät 1600. Der Speicher kann einen nichtvolatilen (der Zustand ändert sich nicht, wenn die Energie des Speichers unterbrochen wird) und/oder einen volatilen (der Zustand ist nicht mehr determiniert, wenn die Energiezufuhr zu dem Speicher unterbrochen wird) Speichergeräte umfassen. Das Speicheruntersystem 1660 kann Anwendungsdaten, Nutzerdaten, Musik, Fotos, Dokumente und andere Daten speichern, als auch Systemdaten speichern (ob sie langlebig oder nur temporär sind) in Bezug auf das Ausführen von Anwendungen und Funktionen auf dem Computergerät 1600.In one embodiment,
Elemente von Ausführungsbeispielen können ebenfalls bereitgestellt werden als maschinenlesbares Medium (z.B. Speicher 1660) zum Speichern von computerlesbaren Anweisungen (z.B. Anweisungen zum Implementieren irgendeines Verfahrens, wie es zuvor diskutiert wurde). Das maschinenlesbare Medium (z.B. der Speicher 1660) kann, ist jedoch nicht darauf begrenzt, Folgendes umfassen: einen Flashspeicher, optische Disks, CD-ROMS, DVD ROMs, RAMs, EPROMS, EEPROMS, magnetische oder optische Karten, Phasenübergangsspeicher (PCM), andere Arten von maschinenlesbaren Medien, die geeignet sind zum Speichern von elektronischen oder computerausführbaren Anweisungen. Zum Beispiel können Ausführungsbeispiele der Offenbarung ebenfalls heruntergeladen werden, als ein Computerprogramm (z.B. BIOS), die von einem entfernten Computer (z.B. einem Server) auf eine Anfrage des Computers (z.B. eines Clients) heruntergeladen werden unter Nutzung von Datensignalen über eine Kommunikationsverbindung (z.B. einem Modem oder einer Netzwerkverbindung).Elements of embodiments may also be provided as a machine-readable medium (e.g., memory 1660) for storing computer-readable instructions (e.g., instructions for implementing any method as previously discussed). The machine-readable medium (e.g., memory 1660) may include, but is not limited to, flash memory, optical disks, CD-ROMS, DVD-ROMs, RAMs, EPROMS, EEPROMS, magnetic or optical cards, phase change memory (PCM), others Types of machine-readable media suitable for storing electronic or computer-executable instructions. For example, embodiments of the disclosure may also be downloaded as a computer program (e.g., BIOS) downloaded from a remote computer (e.g., a server) in response to a request from the computer (e.g., a client) using data signals over a communication link (e.g., a modem or a network connection).
Die Verbindung 1670 umfasst Hardwaregeräte (z.B. drahtlose und/oder drahtverbundene Verbindungsstecker und Kommunikationshardware) und Softwarekomponenten (z.B. Treiber, Protokoll-Stacks), um dem Computergerät 1600 zu ermöglichen, mit externen Geräten zu kommunizieren. Das Computergerät 1600 kann separate Geräte umfassen, wie beispielsweise andere Computergeräte, drahtlose Zugriffspunkte oder Basisstationen als auch periphere Geräte wie ein Headset, Drucker oder andere Geräte.The
Die Netzwerksfähigkeit 1670 kann ebenfalls mehrere unterschiedliche Arten von Netzwerksfähigkeit umfassen. Im Allgemeinen ist das Computergerät 1600 dargestellt mit einer mobilen Netzwerksfähigkeit 1672 und einer drahtlosen Netzwerksfähigkeit 1674. Die mobile Netzwerksfähigkeit 1672 bezieht sich im Allgemeinen auf eine Mobilfunknetzwerksfähigkeit, die durch einen drahtlosen Träger bereitgestellt wird, wie beispielsweise über GSM (globales System der mobilen Kommunikationen) oder Variationen oder Derivate davon, CDMA (Code-geteilte Mehrfachzugriffe) oder Variationen und Derivate davon, TDM (Time Divisional Multiplexing) oder Variationen oder Derivate davon oder andere mobile Servicestandards. Eine drahtlose Netzwerksfähigkeit (oder eine drahtlose Schnittstelle) 1674 bezieht sich auf eine drahtlose Netzwerksfähigkeit, die nicht zellular ist, und beispielsweise ein persönliches Gebietsnetzwerk (wie beispielsweise Bluetooth oder Near Field, etc.), lokales Netzwerk (wie beispielsweise Wi-Fi), und/oder Wide-Area-Netzworke (wie beispielsweise WiMax) oder eine andere drahtlose Kommunikation umfasst.
Periphere Verbindungen 1680 umfassen Hardwareschnittstellen und Verbinder, als auch Softwarekomponenten (z.B. Treiber, Protokoll-Stacks), um periphere Verbindungen zu ermöglichen. Es versteht sich, dass das Computergerät 1600 beides sein kann, ein peripheres Gerät („zu“ 1680) zu anderen Computergeräten, als auch periphere Geräte haben kann („von“ 1682), die mit ihm verbunden sind. Das Computergerät 1600 hat üblicherweise einen „Docking“-Anschluss, um an andere Computergeräte angeschlossen zu werden zum Zweck des Verwaltens (z.B. Herunterladens und/oder Hochladens, des Änderns und Synchronisierens) von Inhalten auf dem Computergerät 1600. Außerdem kann ein Docking-Anschluss erlauben, dass das Computergerät 1600 an bestimmte periphere Geräte angeschlossen wird, die es dem Computergerät 1600 erlauben den Inhalt der Ausgabe zu steuern, wie beispielsweise die audiovisuellen oder andere Systeme.
Zusätzlich zu einem proprietären Docking-Anschluss oder anderer proprietärer Verbindungs-Hardware kann das Computergerät 1600 eine periphere Verbindungen 1680 über übliche oder standardbasierte Anschlüsse herstellen. Übliche Arten umfassen einen universellen seriellen Bus (USB)-Anschluss (der umfasst sein kann in beliebigen unterschiedlichen Hardwareschnittstellen), einen Display-Port einschließlich einem MiniDisplayPort (MDP), hochauflösende Multimediaschnittstellen (HDMI), Firewire, oder andere Arten.In addition to a proprietary docking connector or other proprietary connection hardware, the
In der Beschreibung wird Bezug genommen auf „ein Ausführungsbeispiel“, „einige Ausführungsbeispiele“ oder „andere Ausführungsbeispiele“, was bedeutet, dass die besonderen Merkmale, Strukturen oder Charakteristiken, die in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel beschrieben wurden, in zumindest einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst sind, aber nicht notwendigerweise in allen Ausführungsbeispielen. Das unterschiedliche Auftreten von „einem Ausführungsbeispiel“, oder „einigen Ausführungsbeispielen“ bezieht sich nicht notwendigerweise auf die gleichen Ausführungsbeispiele. Wenn die Beschreibung eine Komponente, ein Merkmal, eine Struktur oder eine Charakteristik darstellt, indem sie umfasst sein „kann“, „könnte“ oder „dürfte“, bedeutet dies, dass die besondere Komponente, Merkmal, Struktur oder Charakteristik nicht notwendigerweise umfasst ist. Wenn die Beschreibung oder die Ansprüche sich auf „ein“ Element beziehen, bedeutet dies nicht, dass nur ein Element vorhanden ist. Wenn die Beschreibung oder die Ansprüche sich auf „ein zusätzliches“ Element beziehen, schließt dies nicht aus, dass dort noch mehrere als das eine zusätzliche Element vorhanden ist.In the description, reference is made to “one embodiment,” “some embodiments,” or “other embodiments,” meaning that the particular features, structures, or characteristics described in connection with the embodiment are included in at least one other embodiment , but not necessarily in all embodiments. The different occurrences of “an embodiment,” or “some embodiments” do not necessarily refer to the same embodiments. If the description represents a component, feature, structure or characteristic by including "may", "could" or "may", this means that the particular component, feature, structure or characteristic is not necessarily included. If the description or claims refer to “one” element, this does not mean that only one element is present. If the description or claims refer to “an additional” element, this does not exclude the possibility that there are more than one additional element.
Außerdem können die besonderen Merkmale, Strukturen, Funktionen oder Charakteristiken kombiniert werden in jeder beliebigen Art in einen oder mehreren Ausführungsbeispielen. Zum Beispiel kann ein erstes Ausführungsbeispiel kombiniert werden mit einem zweiten Ausführungsbeispiel, wenn immer die besonderen Merkmale, Strukturen oder Funktionen oder Charakteristiken, die zu den zwei Ausführungsbeispielen gehören, sich nicht gegenseitig ausschließen.Additionally, the particular features, structures, functions, or characteristics may be combined in any desired manner in one or more embodiments. For example, a first embodiment may be combined with a second embodiment whenever the particular features, structures, or functions or characteristics associated with the two embodiments are not mutually exclusive.
Während die Offenbarung beschrieben wurde im Zusammenhang mit spezifischen Ausführungsbeispielen, ist es offensichtlich, dass viele Alternativen, Modifikationen oder Variationen von solchen Ausführungsbeispielen für einen Fachmann im Lichte der vorgehenden Beschreibung offensichtlich sind. Zum Beispiel können andere Speicherarchitekturen, wie zum Beispiel dynamischer RAM (DRAM) genutzt werden in den diskutierten Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind nicht dafür bestimmt, alle möglichen Alternativen, Modifikationen und Variationen, wie sie innerhalb des breiten Umfanges der beiliegenden Ansprüche fallen, zu beschreiben.While the disclosure has been described in connection with specific embodiments, it is apparent that many alternatives, modifications, or variations of such embodiments will be apparent to one skilled in the art in light of the foregoing description. For example, other memory architectures such as dynamic RAM (DRAM) may be used in the embodiments discussed. The exemplary embodiments of the disclosure are not intended to describe all possible alternatives, modifications and variations that fall within the broad scope of the appended claims.
Außerdem können bekannte Strom/Masseverbindungen zu integrierten Schaltungschips (IC) und anderen Komponenten in den dargestellten Figuren gezeigt sein oder auch nicht, um so die Illustration und Diskussion zu vereinfachen und nicht die Offenbarung zu verschleiern. Außerdem sind Anordnungen in Blockdiagrammform gezeigt, um zu vermeiden, dass die Offenbarung verschleiert wird, und ebenfalls aus dem Grund, dass die Besonderheiten in Bezug auf die Implementierung von solchen Blockdiagrammanordnungen hochgradig von der Plattform, innerhalb welcher die vorliegende Offenbarung zu implementieren ist, abhängt (d.h. solche Besonderheiten sollten innerhalb des Ermessens eines Fachmanns liegen). Wo spezifische Details (z.B. Schaltungen) dargelegt wurden, um ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Offenbarung zu beschreiben, ist es offensichtlich für einen Fachmann, dass die Offenbarung auch ausgeführt werden kann, ohne die oder mit Variationen von den spezifischen Details. Die Beschreibung ist daher als illustrativ anstatt begrenzend anzusehen.Additionally, known power/ground connections to integrated circuit (IC) chips and other components may or may not be shown in the illustrated figures to simplify illustration and discussion and not to obscure the disclosure. Additionally, arrangements are shown in block diagram form to avoid obscuring the disclosure and also for the reason that the specifics relating to the implementation of such block diagram arrangements are highly dependent on the platform within which the present disclosure is to be implemented ( i.e. such specifics should be within the discretion of an expert). Where specific details (e.g., circuits) have been set forth to describe an exemplary embodiment of the disclosure, it will be apparent to one skilled in the art that the disclosure may be embodied without or with variations of the specific details. The description should therefore be viewed as illustrative rather than limiting.
Die folgenden Beispiele beziehen sich auf weitere Ausführungsbeispiel. Besonderheiten in den Beispielen können in jedem der genannten Ausführungsbeispiele genutzt werden. Alle optionalen Merkmale der Vorrichtung, wie sie hierin beschrieben sind, können auch implementiert sein in Bezug auf ein Verfahren oder einen Prozess.The following examples refer to further exemplary embodiments. Special features in the examples can be used in each of the exemplary embodiments mentioned. Any optional features of the device as described herein may also be implemented in terms of a method or process.
Zum Beispiel umfasst in einem Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung: mehrere Induktivitäten, die an einem Kondensator und eine Last koppeln; mehrere Brücken, wovon jede gekoppelt ist an eine entsprechende Induktivität von den mehreren Induktivitäten; und mehrere Stromsensoren, wovon jede an eine Brücke gekoppelt ist zum Abtasten des Stromes durch einen Transistor der Brücke. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung weiter eine Schaltung zum Erzeugen eines Durchschnittstromes (Mittelungsstromes) unter Nutzung des abgetasteten Stroms von jedem der Stromsensoren der mehreren Stromsensoren. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung weiter: einen Wellengenerator zum Erzeugen einer Mehrzahl von Wellensignalen; eine Mehrzahl von Komparatoren zum Erzeugen einer Mehrzahl von phasenbreitenmodulierten (PWM) Signalen; und eine Mehrzahl von Widerständen, wobei jeder davon gekoppelt ist an einen Komparator der Mehrzahl von Komparatoren und gekoppelt ist an den Wellengenerator.For example, in one embodiment, a device includes: a plurality of inductors coupled to a capacitor and a load; a plurality of bridges, each of which is coupled to a corresponding inductor of the plurality of inductors; and a plurality of current sensors, each coupled to a bridge for sensing current through a transistor of the bridge. In one embodiment, the device further comprises a circuit for generating an average current using the sampled current from each of the multiple current sensors. In one embodiment, the device further comprises: a wave generator for generating a plurality of wave signals; a plurality of comparators for generating a plurality of phase width modulated (PWM) signals; and a plurality of resistors, each of which is coupled to a comparator of the plurality of comparators and coupled to the wave generator.
In einem Ausführungsbeispiel ist jeder Widerstand der Mehrzahl von Widerständen ausgebildet zum Erzeugen eines Fehlerstromes von einer Differenz des Durchschnittstromes und eines entsprechenden abgetasteten Stromes der Brücke. In einem Ausführungsbeispiel ist jeder Widerstand der Mehrzahl von Widerständen ausgebildet zum Erzeugen einer Gleichstrom (DC)-Spannung zum Einstellen eines DC-Niveaus eines Wellensignals von der Mehrzahl von Wellensignalen. In einem Ausführungsbeispiel ist jeder Komparator ausgebildet zum Justieren eines Arbeitszyklus von seinem erzeugten PWM-Signal entsprechend zu der DC-Spannung, die durch den Widerstand, der an den Komparator koppelt, erzeugt wurde.In one embodiment, each resistor of the plurality of resistors is configured to generate a fault current from a difference of the average current and a corresponding sampled current of the bridge. In one embodiment, each resistor of the plurality of resistors is configured to generate a direct current (DC) voltage for adjusting a DC level of a wave signal among the plurality of wave signals. In one embodiment, each comparator is configured to adjust a duty cycle of its generated PWM signal according to the DC voltage generated by the resistor coupled to the comparator.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Wellengenerator ausgebildet zum Erzeugen einer Mehrzahl von Wellensignalen, welche Dreieckswellen sind. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung weiter eine Schaltung zum Eliminieren eines Eingabeversatzes für jeden Komparator aus der Mehrzahl von Komparatoren. In einem Ausführungsbeispiel ist weiter eine Überstromsicherheitsschaltung umfasst zum Empfangen des Durchschnittstromes und zum Erzeugen eines Überstromsicherheitssignales entsprechend zu dem Durchschnittstrom. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung weiter eine Energiekontrolleinheit (PCU) zum Erhalten des Durchschnittsstromes.In one embodiment, the wave generator is designed to generate a plurality of wave signals, which are triangular waves. In one embodiment, the apparatus further includes circuitry for eliminating an input offset for each comparator of the plurality of comparators. In one embodiment, an overcurrent safety circuit is further included for receiving the average current and generating an overcurrent safety signal corresponding to the average current. In one embodiment, the device further comprises a power control unit (PCU) for obtaining the average current.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Stromsensor: einen ersten Stromsensor zum Abtasten des Stromes durch einen High-Side-Schalter der Brücke; und einen zweiten Stromsensor zum Abtasten des Stromes durch einen Low-Side-Schalter der Brücke. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der erste und zweite Stromsensor einen Verstärker mit gemeinsamem Gate. In einem Ausführungsbeispiel ist jeder der ersten und zweiten Stromsensoren ausgebildet zum Erzeugen einer entsprechenden differenziellen Stromausgabe.In one embodiment, the current sensor includes: a first current sensor for sensing the current through a high-side switch of the bridge; and a second current sensor for sensing the current through a low-side switch of the bridge. In one embodiment, the first and second current sensors include a common gate amplifier. In one embodiment, each of the first and second current sensors is configured to generate a corresponding differential current output.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung weiter eine Schaltung zum Umwandeln der entsprechenden differenziellen Stromausgabe in eine entsprechende einfach endende Stromausgabe. In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Stromsensor gekoppelt an den zweiten Stromsensor zum Erzeugen einer kombinierten differenziellen Stromausgabe. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Vorrichtung weiter eine Schaltung zum Wandeln der kombinierten differenziellen Stromausgabe in eine einfach endende Stromausgabe.In one embodiment, the device further includes a circuit for converting the corresponding differential current output into a corresponding single-ended current output. In one embodiment, the first current sensor is coupled to the second current sensor to generate a combined differential current output. In one embodiment, the device further includes circuitry for converting the combined differential current output into a single-ended current output.
In einem anderen Beispiel eines Ausführungsbeispiels umfasst ein System: eine Speichereinheit; einen Prozessor, der an die Speichereinheit koppelt, wobei der Prozessor Folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Induktivitäten, die an einen Kondensator und eine Last koppeln; und eine Mehrzahl von Brücken, wobei jede davon gekoppelt ist an eine entsprechende Induktvitität von einer Mehrzahl der Induktivitäten; und eine Mehrzahl von Stromsensoren, wovon jeder gekoppelt ist an eine Brücke, um den Strom durch einen Transistor der Brücke abzutasten; und eine Drahtlosschnittstelle zum Erlauben, dass der Prozessor mit anderen Geräten kommuniziert.In another example of an embodiment, a system includes: a storage device; a processor coupling to the memory device, the processor comprising: a plurality of inductors coupling to a capacitor and a load; and a plurality of bridges, each of which is coupled to a corresponding inductance of a plurality of the inductors; and a plurality of current sensors, each coupled to a bridge for sensing current through a transistor of the bridge; and a wireless interface for allowing the processor to communicate with other devices.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das System weiter eine Anzeigeeinheit. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Prozessor weiter: eine Schaltung zum Erzeugen eines Durchschnittsstromes unter Nutzung des abgetasteten Stromes von jedem der Stromsensoren aus der Mehrzahl von Stromsensoren; einen Wellengenerator zum Erzeugen einer Mehrzahl von Wellensignalen; eine Mehrzahl von Komparatoren zum Erzeugen einer Mehrzahl von phasenbreiten modulierten (PWM) Signalen; und eine Mehrzahl von Widerständen, wovon jeder gekoppelt ist an einen Komparator aus der Mehrzahl von Komparatoren, und gekoppelt ist an den Wellengenerator. In einem Ausführungsbeispiel ist jeder Widerstand aus der Mehrzahl von Widerständen ausgebildet zum Erzeugen eines Fehlerstroms von einer Differenz des Durchschnittstroms und eines entsprechenden abgetasteten Stromes der Brücke.In one embodiment, the system further comprises a display unit. In one embodiment, the processor further comprises: a circuit for generating an average current using the sampled current from each of the plurality of current sensors; a wave generator for generating a plurality of wave signals; a plurality of comparators for generating a plurality of phase width modulated (PWM) signals; and a plurality of resistors, each coupled to one of the plurality of comparators, and coupled to the wave generator. In one embodiment, each of the plurality of resistors is configured to generate a fault current from a difference of the average current and a corresponding sampled current of the bridge.
In einem anderen Beispiel, in einem Ausführungsbeispiel, umfasst der Strom-Digital-zu-Analog-Wandler (DAC) Folgendes: eine Mehrzahl von n-Typ-Geräten (Einheiten), Steuerkontakt-Anschlüssen davon sind gekoppelt an ein erstes Steuersignal, wobei ein Quellen-Anschluss von jedem der n-Typ-Geräte gekoppelt ist an eine Masse; und eine Mehrzahl von Schaltern, zum Koppeln der Senken-Anschlüsse von einigen oder allen der n-Typ-Geräte miteinander, um ein erstes Stromsignal zu erzeugen.In another example, in an embodiment, the current digital-to-analog converter (DAC) includes: a plurality of n-type devices (units), control contact terminals thereof coupled to a first control signal, wherein a Source terminal of each of the n-type devices is coupled to a ground; and a plurality of switches for coupling the sink terminals of some or all of the n-type devices together to generate a first current signal.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Strom DAC weiter: eine Mehrzahl von p-Typ-Geräten, Steuerkontakt-Anschlüsse davon sind gekoppelt an ein zweites Steuersignal, wobei der Quellen-Anschluss von jedem der p-Typ-Geräte gekoppelt ist an eine Energieversorgung; und eine Mehrzahl von Schaltern zum Koppeln der Senken-Anschlüsse von einigen oder allen der p-Typ-Geräte miteinander und zum Erzeugen eines zweiten Ausgabestromes. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der Strom-DAC weiter: einen Ausgabeknoten zum Koppeln der ersten und zweiten Stromausgaben.In one embodiment, the power DAC further comprises: a plurality of p-type devices, control contact terminals thereof coupled to a second control signal, the source terminal of each of the p-type devices coupled to a power supply; and a plurality of switches for coupling the drain terminals of some or all of the p-type devices to each other and generating a second output current. In one embodiment, the power DAC further includes: an output node for coupling the first and second power outputs.
In einem Ausführungsbeispiel sind die mehreren p-Typ- und n-Typ-Geräte gesteuert durch digitale Signale, um zu bewirken, dass jedes der mehreren p-Typ- und n-Typ-Geräte aus- oder eingeschaltet wird. In einem Ausführungsbeispiel sind die digitalen Signale ein Binärcode, wobei der Ausgabeknoten ausgebildet ist zum Erzeugen eines monotonen Wechsels in dem Strom entsprechend zu dem Binärcode.In one embodiment, the plurality of p-type and n-type devices are controlled by digital signals to cause each of the plurality of p-type and n-type devices to be turned off or on. In one embodiment, the digital signals are a binary code, with the output node configured to produce a monotonic change in the stream corresponding to the binary code.
Eine Zusammenfassung ist bereitgestellt und wird dem Leser erlauben, die Natur und den Geist der technischen Offenbarung zu erfassen. Die Zusammenfassung wird eingereicht mit dem Verständnis, dass sie nicht genutzt werden kann zur Begrenzung des Umfanges und der Bedeutung der Ansprüche. Die folgenden Ansprüche, die hiermit in die detaillierte Beschreibung einbezogen sind, stehen für sich selbst und als separate Ausführungsbeispiele.A summary is provided and will allow the reader to appreciate the nature and spirit of the technical disclosure. The summary is submitted with the understanding that it cannot be used to limit the scope or meaning of the claims. The following claims, which are hereby incorporated into the detailed description, stand alone and as separate embodiments.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (6)
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US61/829,992 | 2013-05-31 | ||
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US13/930,559 | 2013-06-28 |
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