JP2013150453A - Controller - Google Patents
Controller Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013150453A JP2013150453A JP2012009167A JP2012009167A JP2013150453A JP 2013150453 A JP2013150453 A JP 2013150453A JP 2012009167 A JP2012009167 A JP 2012009167A JP 2012009167 A JP2012009167 A JP 2012009167A JP 2013150453 A JP2013150453 A JP 2013150453A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- current
- regulators
- controller
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
本発明は、コントローラに関する。 The present invention relates to a controller.
従来から、スイッチングレギュレータの出力電圧の変動を抑えるための技術が知られている。たとえば、特許文献1(特開2007−288974号公報)では、モード切替え信号に応じて、レギュレータを切替える。すなわち、所定期間だけは応答スピードの速いシリーズレギュレータによって、スイッチングレギュレータの出力目標電圧に対応する電源供給を行なうことで、オーバーシュートなしの電圧切替えが可能となる技術が記載されている。 Conventionally, a technique for suppressing fluctuations in the output voltage of a switching regulator is known. For example, in patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-288974), a regulator is switched according to a mode switching signal. That is, a technique is described in which voltage switching without overshoot is possible by supplying power corresponding to the output target voltage of a switching regulator by a series regulator having a high response speed only for a predetermined period.
特許文献2(特開2011−24305号公報)では、デューティー比を段階的に切替える技術が記載されている。すなわち、電源装置は、出力電流が切換電流値より小さいと、第1スイッチングコンバータの駆動を開始する。その後、電源装置は、出力電流が切換電流値よりも小さい値から大きくなると、第2スイッチングコンバータの駆動を開始した後、第1スイッチングコンバータの駆動を停止する。第1スイッチングコンバータ及び第2スイッチングコンバータの駆動を開始または停止させるときに、MOSFETQ1またはMOSFETQ2のデューティー比を急激には変化させずに、複数回にわたってその値を変えながら、緩やかに変化させる。 Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-24305) describes a technique for switching the duty ratio in stages. That is, when the output current is smaller than the switching current value, the power supply device starts driving the first switching converter. Thereafter, when the output current increases from a value smaller than the switching current value, the power supply device starts driving the second switching converter and then stops driving the first switching converter. When the driving of the first switching converter and the second switching converter is started or stopped, the duty ratio of the MOSFET Q1 or MOSFET Q2 is not changed rapidly, but is gradually changed while changing its value over a plurality of times.
特許文献3(特開2009−33855号公報)には、検出電圧が目標電圧より高い状態から低い状態に変化する場合、ハードスイッチングレギュレータ回路の可変電力を通常よりも大きな量だけ増加させ、検出電圧が目標電圧より低い状態から高い状態に変化する場合、ハードスイッチングレギュレータ回路の可変電力を通常よりも大きな量だけ低減させるスイッチングレギュレータが記載されている。 In Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-33855), when the detection voltage changes from a state higher than a target voltage to a lower state, the variable power of the hard switching regulator circuit is increased by a larger amount than usual to detect the detection voltage. A switching regulator is described that reduces the variable power of the hard switching regulator circuit by a larger amount than usual when the voltage changes from lower to higher than the target voltage.
しかしながら、特許文献1には、出力電圧を変化させる場合に、シリーズレギュレータの出力目標電圧を電源装置の出力目標電圧とするものであって、PWM(Pulse Width Modulation)のタイミングについて検討されていない。
However, in
また、特許文献1〜3には、レギュレータを動作させる台数を変化させたときに生じる出力電圧のオーバーシュートまたはアンダーシュートを防止する対策について考慮されていない。
Further,
本発明の一実施形態のコントローラは、動作させる電圧レギュレータの台数を1台からk台(2≦k≦n)に増加させる場合には、第1のレギュレータを制御する第1の位相クロックのパルスが出力された後、第2〜第kのレギュレータを制御する第2〜第kの位相クロックのパルスの出力を順次開始する制御部とを備える。ただし、第iの位相クロックは、第1の位相クロックに比べて、(i×T)/nだけ遅れ、Tは第1〜第nの位相クロックの周期であり、2≦i≦nである。 When increasing the number of voltage regulators to be operated from one to k (2 ≦ k ≦ n), the controller according to one embodiment of the present invention provides a pulse of the first phase clock that controls the first regulator. And a controller that sequentially starts outputting pulses of the second to k-th phase clocks that control the second to k-th regulators. However, the i-th phase clock is delayed by (i × T) / n as compared to the first phase clock, T is the period of the first to n-th phase clocks, and 2 ≦ i ≦ n. .
本発明の一実施形態によれば、PWM制御スイッチングレギュレータを動作させる台数を変化させたときに生じる出力電圧のオーバーシュートまたはアンダーシュートを防止することができる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to prevent overshoot or undershoot of the output voltage that occurs when the number of operating PWM control switching regulators is changed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施形態]
第1の実施形態では、パワーステートモード変化時の問題点を解決することを目的とする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
An object of the first embodiment is to solve a problem when the power state mode is changed.
まず、先行技術におけるパワーステートモード変化時の問題点について説明する。
図1は、先行技術におけるパワーステートモードの変化時に出力電圧が変動する例を表わす図である。
First, a problem when the power state mode changes in the prior art will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example in which the output voltage fluctuates when the power state mode changes in the prior art.
パワーステートモードは、動作する電圧レギュレータの数を定める。パワーステートモードがState1の場合には、1個の電圧レギュレータが動作する。パワーステートモードがState0の場合には、4個の電圧レギュレータが動作する。
The power state mode defines the number of voltage regulators that operate. When the power state mode is
図1(a)に示すように、パワーステートモードがState1の場合には、位相クロックCLK#0によって、1個の電圧レギュレータが動作する。パワーステートモードがState0の場合には、位相クロックCLK#1〜#3によって4個の電圧レギュレータが動作する。
As shown in FIG. 1A, when the power state mode is
図1(b)に示すように、パワーステートモードがState1からState0に切り替わるとき、およびState0からState1に切り替わるときに、アンダーシュートまたはオーバーシュートが発生する。このようなアンダーシュートを回避するために、変動波形を検知して、補完する方式も考えられるが、補完のため遅延が発生し、適切ではない。
As shown in FIG. 1B, undershoot or overshoot occurs when the power state mode is switched from
図2は、第1の実施形態の半導体システムの構成を表わす図である。
図2を参照して、この半導体システムは、コントローラ1と、レギュレータ群30と、CPU25とを備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the semiconductor system according to the first embodiment.
With reference to FIG. 2, the semiconductor system includes a
レギュレータ群30は、コントローラ1Aと、CPU25の制御によって、電圧VoをCPU25へ供給する。レギュレータ群30は、4個の電圧レギュレータ30−1〜30−4を備える。
The
コントローラ1Aは、ここでは1チップ(1つの半導体チップ)で構成されている。
コントローラ1Aは、PIN制御部6と、フラッシュメモリ7と、パラメータレジスタ8と、パフォーマンスレジスタ9と、MCU5と、PMBUS(Power Management Bus)インタフェース10と、SVID(Serial VID)コマンド判定回路12と、ハードロジック電源制御回路13Aと、アナログ電源制御回路11Aと、電源異常監視回路2とを備える。
Here, the controller 1A is composed of one chip (one semiconductor chip).
The controller 1A includes a
コントローラ1Aの構成要素のうち、MCU5と、ハードロジック電源制御回路13Aと、アナログ電源制御回路11Aと、電源異常監視回路2とで、制御部161Aを構成する。
Among the components of the controller 1A, the MCU 5, the hard logic power
SVIDコマンド判定回路12は、SVIDインタフェース14と、動作モードレジスタ16と、電圧指示値レジスタ18と、パワーステート指示値レジスタ19とを備える。
The SVID
CPU25は、ここでは、1チップで構成され、電圧レギュレータ30−1〜30−4から出力される電源電圧を受けて、様々な処理を行なう。また、CPU25は、SVIDインタフェース14を通じて、コントローラ1Aに指示を送る。たとえば、CPU25は、必要な電力量に応じて、動作させる電圧レギュレータの台数の変更を指示する制御信号をSVIDインタフェース14を通じて、コントローラ1Aに送る。
Here, the
PIN制御部6は、外部の電位固定部26によって固定された端子の電位に従って、外部端子がどのように設定されたかを表わす設定情報をMCU5に出力する。
The
フラッシュメモリ7は、MCU5が処理を行なうためのプログラムを格納する。プログラムを用いることによって、電源規格の変更があっても、デバイスを再開発する手間を省くことができる。また、フラッシュメモリ7は、最大許容電圧値、最大許容温度、および最大許容電流などの初期値を定めた複数のパラメータのテーブルを記憶する。
The
パラメータレジスタ8は、SVIDインタフェース14を通じて、デジタルステップ制御でのステップごとの電圧値の変化量(刻み電圧)、および放電モードでの下げたい最終電圧である指示電圧と放電モードを指示電圧に達する前に放電モードを終了するときの目標電圧Vsとの差であるΔVの値などを記憶する。
Through the
パフォーマンスレジスタ9は、フラッシュメモリ7に記録された最大許容電圧値、最大許容温度、および最大許容電流などのデータ受け取り、記憶する。
The
ここで、最大許容電圧値は、CPUにかけることが可能な最大の電源電圧である。最大許容温度は、電圧レギュレータなどから測定される温度で動作上許される最高の温度である。最大許容電流は、電圧レギュレータが流すことができる最大の電流である。これらの値を超えた場合は、コントローラは値を下げるように電圧レギュレータなどに指示信号を出力する。 Here, the maximum allowable voltage value is the maximum power supply voltage that can be applied to the CPU. The maximum allowable temperature is the highest temperature allowed for operation at a temperature measured from a voltage regulator or the like. The maximum allowable current is the maximum current that the voltage regulator can flow. When these values are exceeded, the controller outputs an instruction signal to a voltage regulator or the like so as to decrease the values.
MCU5は、プログラムに基づいて演算処理を行なう。
PMBUSインタフェース10は、PMBUSを通じて、外部のシステム制御部27から信号を受けるとともに、外部のシステム制御部27へ信号を出力する。
The MCU 5 performs arithmetic processing based on the program.
The
SVIDインタフェース14は、シリアル通信線を通じて、CPU25からの信号を受けるとともに、CPU25へ信号を出力する。
The
動作モードレジスタ16は、現在の動作モードを記憶する。たとえば、動作モードとして、通常モード、放電モードなどがある。 The operation mode register 16 stores the current operation mode. For example, the operation mode includes a normal mode and a discharge mode.
電圧指示値レジスタ18は、電圧制御時にCPU25から指示された電圧の値を記憶する。
The voltage instruction value register 18 stores a voltage value instructed by the
パワーステート指示値レジスタ19は、パワーステート制御時にCPU25から指示されたパワーステートモードを記憶する。パワーステートモードとは、動作する電圧レギュレータの数を定める。パワーステートモードがState1の場合には、1個の電圧レギュレータ30−1が動作する。パワーステートモードがState0の場合には、4個の電圧レギュレータ30−1〜30−4が動作する。
The power state instruction value register 19 stores a power state mode instructed by the
ハードロジック電源制御回路13は、DACデジタルステップ制御部220と、位相クロック生成部21とを備える。
The hard logic power supply control circuit 13 includes a DAC digital
DACデジタルステップ制御部220は、複数回のステップで指示された電圧に達するように、各ステップでの電圧変化値を決定し、決定した電圧変化値をデジタル電圧DVとして出力する。
The DAC digital
位相クロック生成部121は、動作させる電圧レギュレータへの制御信号SMODを活性化する。位相クロック生成部121は、パワーステートモードがState0のときには、4個の電圧レギュレータ30−1〜30−4への制御信号SMOD#0〜SMOD#3を活性化する。位相クロック生成部121は、パワーステートモードがState1のときには、1個の電圧レギュレータ30−1への制御信号SMOD#0を活性化する。
The
また、位相クロック生成部121は、動作させる電圧レギュレータへの位相クロックの位相を決定し、決定した位相の位相クロックを出力する。位相クロック生成部21は、内部のタイマに従って、PWM(Pulse Width Modulation)周期のタイミングで位相クロックを生成する。電圧レギュレータの位相クロックの周期は、すべて同一(PWM周期)であるが、電圧レギュレータの位相クロックの位相は、すべて異なる。位相クロック生成部21は、停止させる電圧レギュレータへの制御信号SMODを非活性化する。
Further, the phase
位相クロック生成部121が電圧レギュレータ30−1〜30−4へ出力する位相クロックをそれぞれ、位相クロックCLK#0〜CLK#3とする。位相クロックCLK#0〜CLK#3の周期は、同一のTである。位相クロックCLK#1〜CLK#3の位相は、位相クロックCLK#0に対して、それぞれT/4、2T/4、3T/4ずつ遅れている。
The phase clocks output from the
アナログ電源制御回路11Aは、DAC(Digital Analog Converter)22Aと、差動アンプ24Aと、エラーアンプ23と、ADC(Analog Digital Converter)17と、フィルタ部59とを備える。フィルタ部59は、抵抗R1〜R3と、コンデンサC2,C2と、制御信号SW1Cによって制御されるスイッチSW1とを含む。
The analog power
DAC22Aは、DACデジタルステップ制御部20から出力されたデジタル電圧DVをアナログ電圧Vdに変換する。また、DAC22Aは、位相クロックCLK#0に基づいて、スイッチSW1を制御する制御信号SW1Cを出力する。DAC22は、パワーステートモードState1のとき(1台動作)には、制御信号SW1Cをロウレベルにして、スイッチSW1をオフにする。これによって、フィルタ部59における抵抗値がRS1になる。DAC22Aは、パワーステートモードState0のとき(4台動作)には、制御信号SW1Cをハイレベルにして、スイッチSW1をオンにする。これによって、フィルタ部59における抵抗値がRS2になる。
The
DAC22Aは、パワーステートモードが切り替わったときには、最初の位相クロックCLK#0のパルスのタイミングで、制御信号SW1Cのレベルを切替えることによって、スイッチSW1のオン/オフを切替える。
When the power state mode is switched, the
差動アンプ24は、CPU25の高電位側の電圧VSEN1と低電位側の電圧VSEN2の差を増幅して電圧V2を出力する。
The
エラーアンプ23は、正の入力端子にDAC22から出力される電圧Vdを受け、負の入力端子に差動アンプ24から出力される電圧、および電流制御部41からのフィードバック電流を受ける。エラーアンプ23は、2つの入力端子の電圧の差を増幅して、指定された電圧と現在のCPU25の電圧との差を表わす電圧として電圧レギュレータへ出力する。
The
電流制御部41は、エラーアンプ23からの出力電圧を元に、レギュレータ群30から供給される電流量Ioを検出する。電流制御部41は、検出した電流量Ioに比例するフィードバック電流GC×Ioをエラーアンプ23の負の入力端子に供給する。GC1はフィードバック係数である。電流制御部41は、パワーステートモード時の変更時の出力電圧Voのアンダーシュートまたはオーバーシュートを防止するために、パワーステートモードに応じたフィードバック電流GC×Ioを供給する。すなわち、電流制御部41は、パワーステートモードState0のとき(4台動作)には、フィードバック電流CG0×Ioを供給する(すなわち、フィードバック係数をGC0とする)。電流制御部41は、パワーステートモードState1のとき(1台動作)には、フィードバック電流GC1×Ioを供給する(すなわち、フィードバック係数をGC1とする)。ここで、GC0/GC1=4である。
The
電流制御部41は、パワーステートモードが切り替わったときには、最初の位相クロックCLK#0のパルスのタイミングで、フィードバック係数GCの値を切替える。
When the power state mode is switched, the
ADC17は、レギュレータ群30の出力電圧VoをAD変換する。
電源異常監視回路2は、電圧コンパレータ4と、電源異常監視部3とを備える。
The
The power supply
電圧コンパレータ4は、電圧レギュレータにより生成された電圧を受け、所定の標準電圧とをアナログ処理で比較する。
The
電源異常監視部3は、電圧コンパレータ4の出力に従って、CPU25の電源電圧が異常であるか否かを監視する。
The power supply
電圧レギュレータ30−1〜30−4は、CPU25に電源電圧を供給する。ここでは、各電圧レギュレータ30−1〜30−4はそれぞれ、1つのパッケージに収められている。さらにここでは、パッケージ内にハイサイドMOSトランジスタ196、ロウサイドMOSトランジスタ197、その他の部分(PWM部151とMOS制御部198)の3チップで構成されている。
The voltage regulators 30-1 to 30-4 supply a power supply voltage to the
電圧レギュレータ30−1〜30−4は、位相クロックに応じて動作するPWM制御スイッチングレギュレータであり、PWM部151と、DC−DC変換器33とを備える。電圧レギュレータ30−1〜30−4は、制御信号SMODが活性化されると動作し、制御信号SMODが非活性化されると動作を停止する。
The voltage regulators 30-1 to 30-4 are PWM control switching regulators that operate according to the phase clock, and include a
PWM部151は、PWM比較器31と、ラッチ回路32とを備える。
PWM比較器31は、エラーアンプ23の出力である誤差信号をもとにPWM信号を出力する。
The
The
ラッチ回路32のセット端子Sには、PWM比較器31の出力が入力される。ラッチ回路32のリセット端子Rには、位相クロック生成部21の出力である位相クロックが入力される。
The output of the
DC−DC変換器33は、ラッチ回路32の出力と接続され、CPU25へ電源電圧を供給する。ここでは、ラッチ回路32から出力されるPWM信号によりDC−DC変換器33が制御される。
The DC-
図2に示すハイサイドMOSトランジスタ196がオンし、ロウサイドMOSトランジスタ197がオフすることで、CPU25の高電位側のCPU電圧線の電圧VSEN1が上昇する。他方、ハイサイドMOSトランジスタ196がオフし、ロウサイドMOSトランジスタ197がオンすることで、CPU電圧線の電圧VSEN1が降下する。
When the high
通常モードでは、CPU電圧線の電圧VSEN1が一定の電圧になるように、ハイサイドMOSトランジスタ196とロウサイドMOSトランジスタ197のオン/オフが制御される。つまり、電圧が低い場合はハイサイドMOSトランジスタ196をオンさせて(このときロウサイドMOSトランジスタ197をオフ)電圧を上昇させたり、電圧が高い場合はロウサイドMOSトランジスタ197をオンさせて(このときハイサイドMOSトランジスタ196をオフ)電圧を降下させる。
In the normal mode, on / off of the high-
図3は、第1の実施形態における、位相クロックと、フィードバック係数の変化を表わす図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating changes in the phase clock and the feedback coefficient in the first embodiment.
図3では、パワーステートモードがState1→Stata0→State1に変化する例が示されている。
FIG. 3 shows an example in which the power state mode changes from
まず、State1では、位相クロック生成部121は、制御信号SMOD#0を活性化し、かつCLK#0を生成し、電圧レギュレータ30−1へ供給する。
First, in
Stata1からState0への移行に際しては、位相クロック生成部121は、(1)に示すように切り替わったタイミングの直後で、制御信号SMOD#3の活性化および位相クロック(CLK#3)の生成開始をしない。その代わりに、位相クロック生成部121は、Stata1からState0へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスが生成されて((2)に示す)から、制御信号SMOD#1、SMOD#2、SMOD#3の順に活性化するとともに、位相クロックCLK#1、CLK#2、CLK#3の順に生成を開始する。これによって、State0でPWM周期内の最初に出力されるパルスを位相クロックCLK#0のパルスにすることができる。
In the transition from
また、Stata1からState0へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスに従って、電流制御部41は、フィードバック係数をGC0に切替え、DAC22Aは、制御信号SW1Cをハイレベルに設定して、スイッチSW1をオンにする。これによって、エラーアンプ23に供給される電流がGC1×Io〜GC0×Ioに変化する。
Also, according to the first pulse of the phase
State0からStata1への移行に際しては、位相クロック生成部121は、(3)に示すように切り替わったタイミングの直後で、制御信号SMOD#3の非活性化および位相クロック(CLK#3)の生成停止をしない。その代わりに、位相クロック生成部121は、Stata0からState1へ切り替わった後に、位相クロックCLK#0が生成されて((4)に示す)から、制御信号SMOD#1、SMOD#2、SMOD#3の順に非活性化するとともに、位相クロックCLK#1、CLK#2、CLK#3の順に生成を停止する。これによって、PWM周期内の位相クロックパルスの数(すなわち、動作する電圧レギュレータの数)を4個から1個に変化させることができる。仮に、(3)に示すように、位相クロック(CLK#3)の生成を停止した場合には、位相クロックのパルスの数が4→3→1のように変化することになって、CPU25からの指示と一致しなくなる。
In the transition from
また、Stata0からState1へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスに従って、電流制御部41は、フィードバック係数をGC1に切替え、DAC22Aは、制御信号SW1Cをロウレベルに設定して、スイッチSW1をオフにする。これによって、供給される電流がGC0×Io〜GC1×Ioに変化する。
In addition, according to the first phase
以上のように、本実施の形態によれば、位相クロックCLK#0を起点として、他の位相クロックCLK#1〜#3の生成および停止を制御することによって、PWM制御スイッチングレギュレータを動作させる台数を変化させたときに生じる出力電圧のオーバーシュートまたはアンダーシュートを防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the number of PWM control switching regulators operated by controlling the generation and stop of the other phase
[第1の実施形態の変形例1]
第1の実施形態では、パワーステートモードが切り替わった後の最初の位相クロックCLK#0のパルスのタイミングで、フィードバック係数GC、制御信号SW1Cのレベルを切替えることによって、フィードバック電流量を変化させた。しかし、フィルタ部59での処理遅延などが問題となるときには、パワーステートモードが切り替わった後の最初の位相クロックCLK#0のパルスのタイミングに先行するタイミングでフィードバック電流量を変化させることが望ましい。本変形例では、フィードバック電流量を先行して変化させる方法について説明する。
[
In the first embodiment, the feedback current amount is changed by switching the feedback coefficient GC and the level of the control signal SW1C at the timing of the first pulse of the phase
図4は、第1の実施形態の変形例における、位相クロックと、フィードバック係数の変化を表わす図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating changes in the phase clock and the feedback coefficient in the modification of the first embodiment.
まず、State1では、位相クロック生成部121は、制御信号SMOD#0を活性化し、かつCLK#0を生成し、電圧レギュレータ30−1へ供給する。
First, in
Stata1からState0への移行に際しては、位相クロック生成部121は、(1)に示すように切り替わったタイミングの直後で、制御信号SMOD#3の活性化および位相クロック(CLK#3)の生成開始をしない。その代わりに、位相クロック生成部121は、Stata1からState0へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスが生成されて((2)に示す)から、制御信号SMOD#1、SMOD#2、SMOD#3の順に活性化するとともに、位相クロックCLK#1、CLK#2、CLK#3の順に生成を開始する。これによって、State0でPWM周期内の最初に出力されるパルスを位相クロックCLK#0のパルスにすることができる。
In the transition from
また、Stata1からState0へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスが出力される前に、直前の位相クロックCLK#0のパルスに従って、電流制御部41は、フィードバック係数をGC0に切替え、DAC22Aは、制御信号SW1Cをハイレベルに設定して、スイッチSW1をオンにする。これによって、供給される電流がGC1×Io〜GC0×Ioに変化する。このように、位相クロックの切替えに先立ってフィードバック電流の大きさを切替えることによって、フィードバック電流量の増加が出力電圧Voに反映されるまでの遅延を防止することができる。
In addition, before the first phase
State0からStata1への移行に際しては、位相クロック生成部121は、(3)に示すように切り替わったタイミングの直後で、制御信号SMOD#3の非活性化および位相クロック(CLK#3)の生成停止をしない。その代わりに、位相クロック生成部121は、Stata0からState1へ切り替わった後に、位相クロックCLK#0が生成されて((4)に示す)から、制御信号SMOD#1、SMOD#2、SMOD#3の順に非性化するとともに、位相クロックCLK#1、CLK#2、CLK#3の順に生成を停止する。これによって、PWM周期内の位相クロックパルスの数(すなわち、動作する電圧レギュレータの数)を4個から1個に変化させることができる。
In the transition from
Stata0からState1へ切り替わった後最初の位相クロックCLK#0のパルスが出力される前に、直前の位相クロックCLK#0のパルスに従って、電流制御部41は、フィードバック係数をGC1に切替え、DAC22Aは、制御信号SW1Cをロウレベルに設定して、スイッチSW1をオフにする。これによって、供給される電流がGC0×Io〜GC1×Ioに変化する。このように、位相クロックの切替えに先立ってフィードバック電流の大きさを切替えることによって、フィードバック電流量の減少が出力電圧Voに反映されるまでの遅延を防止することができる。
Before the first phase
[第1の実施形態の変形例2]
第1の実施形態では、4台のうち1台のレギュレータが動作するState1と、4台すべてのレギュレータが動作するState0の間の切替えについて説明したが、これに限定するものではない。
[
In the first embodiment, switching between
n台のうち1台のレギュレータが動作するState1と、n台のうちk台(2≦k≦n)のレギュレータが動作するState0の間の切替えについてについても、同様の方法で切替えることができる。動作させる電圧レギュレータの台数を1台からk台に増加させる場合には、位相クロックCLK#0のパルスが出力された後、位相クロックCLK#2〜CLK#kのパルスの出力を順次開始し、動作させる電圧レギュレータの台数をk台から1台に減少させる場合には、位相クロックCLK#0のパルスが出力された後、位相クロックCLK#2〜CLK#kのパルスの出力を停止する。ここで、位相クロックCLK#i(2≦i≦k)は、位相クロックCLK#0に比べて、(i×T)/nだけ遅れている。
Switching between
[第2の実施形態]
第2の実施形態では、電圧指示値を変更する場合の問題点を解決することを目的とする。
[Second Embodiment]
The second embodiment aims to solve the problem in changing the voltage instruction value.
図5は、出力電圧Voの大きさを変化させるときの処理時間を説明するための図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the processing time when the magnitude of the output voltage Vo is changed.
図5に示すように、出力電圧VoをVo1からVo2に変更する場合には、制御命令を受けてから完了を示す動作終了を出すまでの処理時間Tatと、DACの出力電圧Vdの変化率dVd/dtは、一定の時間内に収まるように求められる。 As shown in FIG. 5, when the output voltage Vo is changed from Vo1 to Vo2, the processing time Tat from when the control command is received until the completion of the operation indicating completion is obtained, and the change rate dVd of the DAC output voltage Vd. / Dt is determined so as to be within a certain period of time.
電流制御部41からのフィードバック電流がない場合には、エラーアンプ23の負の入力端子の電圧である目標電圧Vrは、DACの出力電圧Vdと一致するが、電流制御部41からのフィードバック電流がある場合には、エラーアンプ23の負の入力端子の電圧である目標電圧Vrは、見かけ上、次の式で表わされる。
When there is no feedback current from the
Vr=Vd−GC×Io ・・・(1)
出力電流Ioは、CPU25に流れる電流I1と、出力コンデンサCXを充電する電流I2とからなる。したがって、式(1)は以下のようになる。
Vr = Vd−GC × Io (1)
The output current Io includes a current I1 flowing through the
Vr=Vd−GC×(I1+I2) ・・・(2)
出力電圧Voが変化するときには、出力コンデンサCXを充電する電流I2が増加する。電流I2が増加すると、目標電圧Vrが一時的に下がる。これによって、図5に示すように、出力電圧Voの立ち上がり時間が長くなり、処理時間TatおよびdVd/dtが一定の時間内に収まらなくなるという問題がある。
Vr = Vd−GC × (I1 + I2) (2)
When the output voltage Vo changes, the current I2 that charges the output capacitor CX increases. When the current I2 increases, the target voltage Vr temporarily decreases. As a result, as shown in FIG. 5, the rise time of the output voltage Vo becomes long, and there is a problem that the processing times Tat and dVd / dt cannot be within a certain time.
図6は、第2の実施形態の半導体システムの構成を表わす図である。
図6の半導体システムが、図2の第1の実施形態の半導体システムと相違する点は、DACデジタルステップ制御部520と、DAC22Bと、電流制御部41Bである。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a semiconductor system according to the second embodiment.
The semiconductor system of FIG. 6 is different from the semiconductor system of the first embodiment of FIG. 2 in a DAC digital
DACデジタルステップ制御部520は、CPU25から電圧指示値の更新値が電圧指示値レジスタ18に記憶された場合に、電流制御部41Bを指示してフィードバック係数GCの値を切替えさせる。
When the updated value of the voltage instruction value is stored in the voltage instruction value register 18 from the
電流制御部41Bは、DACデジタルステップ制御部520からフィードバック係数GCの切替えの指示を受けると、一定時間だけフィードバック係数GCの値を小さくし、一定時間経過後にフィードバック係数GCを元の値に戻す。ここで、一定時間とは、更新された電圧指示値に基づく電圧制御が終了し、出力電圧Voが変化しなくなるまでの時間である。
When receiving an instruction to switch the feedback coefficient GC from the DAC digital
以上のように、本実施の形態によれば、出力電圧Voが変化している間はフィードバック電流の量を小さくすることによって、制御命令を受けてから完了を示す動作終了を出すまでの処理時間Tatと、DACの出力電圧Vdの変化率dVd/dtは、一定の時間内に収まるようにすることができる。 As described above, according to the present embodiment, while the output voltage Vo is changing, by reducing the amount of feedback current, the processing time from receiving the control command until the completion of the operation indicating completion is obtained. Tat and the rate of change dVd / dt of the output voltage Vd of the DAC can be kept within a certain time.
[第2の実施形態の変形例]
第2の実施形態では、電流制御部41Bは、DACデジタルステップ制御部520からフィードバック係数GCの切替えの指示を受けると、一定時間だけフィードバック係数GCの値を小さくしたが、一定時間フィードバック係数GCの値を徐々に小さくしていくこととしてもよい。
[Modification of Second Embodiment]
In the second embodiment, when the current control unit 41B receives an instruction to switch the feedback coefficient GC from the DAC digital
また、電流制御部41Bは、DACデジタルステップ制御部520からフィードバック係数GCの切替えの指示を受けると、以下の(1)〜(4)のうちの1個または2個以上の組合せに基づいて、一定時間だけフィードバック係数GCの値を切替えることとしてもよい。
Further, upon receiving an instruction to switch the feedback coefficient GC from the DAC digital
(1) ADC17で検出された現在の出力電圧Voの値、
(2) CPU25からの変更後の電圧指示値、
(3) 変更前の電圧指示値と変更後の電圧指示値との差、
(4) CPU25から変更後の電圧指示値とともに送られてくる出力電圧の変更に要する時間。
(1) The value of the current output voltage Vo detected by the
(2) The voltage instruction value after the change from the
(3) The difference between the voltage instruction value before the change and the voltage instruction value after the change,
(4) Time required for changing the output voltage sent from the
[第3の実施形態]
第3の実施形態は、第2の実施形態と同様に、電圧指示値を変更する場合の問題点を解決することを目的とする。
[Third Embodiment]
Similar to the second embodiment, the third embodiment aims to solve the problem in changing the voltage instruction value.
図7は、第3の実施形態の半導体システムの構成を表わす図である。
図7の半導体システムが、図2の第1の実施形態の半導体システムと相違する点は、DACデジタルステップ制御部420と、DAC22Cと、スイッチSW2と、電流制御部41Cである。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a semiconductor system according to the third embodiment.
The semiconductor system of FIG. 7 is different from the semiconductor system of the first embodiment of FIG. 2 in a DAC digital
DACデジタルステップ制御部420は、CPU25から電圧指示値の更新値が電圧指示値レジスタ18に記憶された場合に、DAC22Cを指示してスイッチSW2をオフにさせる。
When the updated value of the voltage instruction value is stored in the voltage instruction value register 18 from the
DAC22Cは、DACデジタルステップ制御部520からの指示に基づいて、制御信号SW2Cのレベルをロウベルに切替えることによって、スイッチSW2をオフさせる。
また、DAC22Cは、スイッチSW2をオフにした後、一定時間、すなわち所定数の位相クロックCLK#0のパルスが出力された後、制御信号SW2Cのレベルをハイレベルに切替えることによってスイッチSW2をオンにする。ここで、一定時間とは、更新された電圧指示値に基づく電圧制御が終了し、出力電圧Voが変化しなくなるまでの時間である。
The
Further, the
スイッチSW2は、制御信号SW2がハイレベルのときにオンとなり、制御信号SW2がロウレベルのときにオフとなる。 The switch SW2 is turned on when the control signal SW2 is at a high level, and turned off when the control signal SW2 is at a low level.
電流制御部41Cは、検出した電流量Ioの値をラッチし、電流量Ioが変化しない限り、同一のフィードバック電流GC×Ioをエラーアンプ23の負の入力端子に供給する。したがって、出力電圧Voが変化している間は、フィードバック電流の値が変化しないようにすることができるので、コンデンサCXへ充電される電流量I2の増加によってフィードバック電流が増加し、出力電圧Voの立ち上がり時間が長くなるという問題を回避することができる。
The current control unit 41C latches the value of the detected current amount Io and supplies the same feedback current GC × Io to the negative input terminal of the
以上のように、本実施の形態によれば、出力電圧Voが変化している間は、変化する直前のフィードバック電流の量を維持することによって、制御命令を受けてから完了を示す動作終了を出すまでの処理時間Tatと、DACの出力電圧Vdの変化率dVd/dtは、一定の時間内に収まるようにすることができる。 As described above, according to the present embodiment, while the output voltage Vo is changing, by maintaining the amount of feedback current immediately before the change, the operation completion indicating completion after receiving the control command is completed. The processing time Tat until output and the rate of change dVd / dt of the output voltage Vd of the DAC can be kept within a certain time.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1A,1B,1C コントローラ、2 電源異常監視回路、3 電源異常監視部、4 電圧コンパレータ、5 MCU、6 PIN制御部、7 フラッシュメモリ、8 パラメータレジスタ、9 パフォーマンスレジスタ、10 PMBUSインタフェース、11,A,11B,11C アナログ電源制御回路、12 SVIDコマンド判定回路、13A,13B,13C ハードロジック電源制御回路、161A,161B,161C 制御部、14 SVIDインタフェース、16 動作モードレジスタ、18 電圧指示値レジスタ、19 パワーステート指示値レジスタ、220,420,520 DACデジタルステップ制御部、121 位相クロック生成部、22A,22B,22C DAC、23 エラーアンプ、24 差動アンプ、25 CPU、26 電位固定部、27 システム制御部、30 レギュレータ群、30−1〜30−4 電圧レギュレータ、31 PWM比較器、32 ラッチ回路、33 DC−DCコンバータ、151 PWM部、196 ハイサイドMOSトランジスタ、197 ロウサイドMOSトランジスタ、198 MOS制御部。 1A, 1B, 1C controller, 2 power supply abnormality monitoring circuit, 3 power supply abnormality monitoring part, 4 voltage comparator, 5 MCU, 6 PIN control part, 7 flash memory, 8 parameter register, 9 performance register, 10 PMBUS interface, 11, A , 11B, 11C Analog power supply control circuit, 12 SVID command determination circuit, 13A, 13B, 13C hard logic power supply control circuit, 161A, 161B, 161C control unit, 14 SVID interface, 16 operation mode register, 18 voltage instruction value register, 19 Power state instruction value register, 220, 420, 520 DAC digital step controller, 121 phase clock generator, 22A, 22B, 22C DAC, 23 error amplifier, 24 differential amplifier, 25 CP , 26 potential fixing unit, 27 system control unit, 30 regulator group, 30-1 to 30-4 voltage regulator, 31 PWM comparator, 32 latch circuit, 33 DC-DC converter, 151 PWM unit, 196 high side MOS transistor, 197 Low side MOS transistor, 198 MOS controller.
Claims (5)
外部から前記複数の電圧レギュレータのうち動作させる台数の変更指令を受けるインタフェースと、
動作させる電圧レギュレータの台数を1台からk台(2≦k≦n)に増加させる場合には、第1のレギュレータを制御する第1の位相クロックのパルスが出力された後、第2〜第kのレギュレータを制御する第2〜第kの位相クロックのパルスの出力を順次開始する制御部とを備え、
前記第iの位相クロックは、前記第1の位相クロックに比べて、(i×T)/nだけ遅れている、ただし、Tは前記第1〜第nの位相クロックの周期であり、2≦i≦nである、コントローラ。 A controller that controls a plurality of voltage regulators that supply a power supply voltage to the first semiconductor device, wherein the plurality of voltage regulators are PWM control switching regulators that operate according to a phase clock;
An interface for receiving a command to change the number of the voltage regulators to be operated from among the plurality of voltage regulators;
When the number of voltage regulators to be operated is increased from one to k (2 ≦ k ≦ n), after the first phase clock pulse for controlling the first regulator is output, the second to second a controller for sequentially starting output of pulses of the second to k-th phase clocks for controlling the regulator of k,
The i-th phase clock is delayed by (i × T) / n with respect to the first phase clock, where T is the period of the first to n-th phase clocks, and 2 ≦ i ≦ n.
前記電圧レギュレータから出力される電流に応じたフィードバック電流を供給する電流制御部と、
第1の端子および第2の端子に入力される電圧の差を増幅して前記電圧レギュレータに出力するエラーアンプとを含み、前記第1の端子は、指示電圧を受け、前記第2の端子は、前記第1の半導体装置に与えられている電圧を受けるとともに、前記フィードバック電流を受け、
前記電流制御部は、前記電圧レギュレータから出力される電流にフィードバック係数を乗じた値の電流を前記フィードバック電流として供給し、
前記電流制御部は、動作させる電圧レギュレータの台数を変更する場合には、前記第1のクロックのパルスに従って、前記フィードバック係数の値を切替える、請求項2記載のコントローラ。 The controller is
A current controller for supplying a feedback current according to the current output from the voltage regulator;
An error amplifier that amplifies a difference between voltages input to the first terminal and the second terminal and outputs the amplified difference to the voltage regulator, the first terminal receives an instruction voltage, and the second terminal is , Receiving a voltage applied to the first semiconductor device and receiving the feedback current,
The current control unit supplies, as the feedback current, a current obtained by multiplying a current output from the voltage regulator by a feedback coefficient,
3. The controller according to claim 2, wherein, when the number of voltage regulators to be operated is changed, the current control unit switches the value of the feedback coefficient in accordance with the pulse of the first clock.
外部から指示電圧の更新値を受けるインタフェースと、
前記指示電圧の更新値に応じて、前記複数の電圧レギュレータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電圧レギュレータから出力される電流に応じたフィードバック電流を供給する電流制御部と、
第1の端子および第2の端子に入力される電圧の差を増幅して前記電圧レギュレータに出力するエラーアンプとを含み、前記第1の端子は、指示電圧を受け、前記第2の端子は、前記第1の半導体装置に与えられている電圧を受けるとともに、前記フィードバック電流を受け、
前記電流制御部は、前記電圧レギュレータから出力される電流にフィードバック係数を乗じた値の電流を前記フィードバック電流として供給し、
前記電流制御部は、外部から前記指示電圧の更新値を受けたときには、前記第1の半導体装置に与えられる電圧が変化している間は、前記更新値を受ける前に比べて前記フィードバック係数の値を小さくする、コントローラ。 A controller that controls a plurality of voltage regulators that supply a power supply voltage to the first semiconductor device, wherein the plurality of voltage regulators are PWM control switching regulators that operate according to a clock;
An interface that receives an updated value of the indicated voltage from the outside,
A control unit that controls the plurality of voltage regulators according to an update value of the instruction voltage;
The controller is
A current controller for supplying a feedback current according to the current output from the voltage regulator;
An error amplifier that amplifies a difference between voltages input to the first terminal and the second terminal and outputs the amplified difference to the voltage regulator, the first terminal receives an instruction voltage, and the second terminal is , Receiving a voltage applied to the first semiconductor device and receiving the feedback current,
The current control unit supplies, as the feedback current, a current obtained by multiplying a current output from the voltage regulator by a feedback coefficient,
When the current control unit receives an updated value of the instruction voltage from the outside, the current control unit is configured to change the feedback coefficient of the first semiconductor device while the voltage applied to the first semiconductor device is changing compared to before receiving the updated value. Controller to decrease the value.
外部から指示電圧の更新値を受けるインタフェースと、
前記指示電圧の更新値に応じて、前記複数の電圧レギュレータを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電圧レギュレータから出力される電流に応じたフィードバック電流を供給する電流制御部と、
第1の端子および第2の端子に入力される電圧の差を増幅して前記電圧レギュレータに出力するエラーアンプとを含み、前記第1の端子は、指示電圧を受け、前記第2の端子は、前記第1の半導体装置に与えられている電圧を受けるとともに、前記フィードバック電流を受け、
前記電流制御部は、前記電圧レギュレータから出力される電流にフィードバック係数を乗じた値の電流を前記フィードバック電流として供給し、
前記電流制御部は、外部から前記指示電圧の更新値を受けたときには、前記第1の半導体装置に与えられる電圧が変化している間は、前記更新値を受ける前のフィードバック電流の大きさを維持する、コントローラ。 A controller that controls a plurality of voltage regulators that supply a power supply voltage to the first semiconductor device, wherein the plurality of voltage regulators are PWM control switching regulators that operate according to a clock;
An interface that receives an updated value of the indicated voltage from the outside,
A control unit that controls the plurality of voltage regulators according to an update value of the instruction voltage;
The controller is
A current controller for supplying a feedback current according to the current output from the voltage regulator;
An error amplifier that amplifies a difference between voltages input to the first terminal and the second terminal and outputs the amplified difference to the voltage regulator, the first terminal receives an instruction voltage, and the second terminal is , Receiving a voltage applied to the first semiconductor device and receiving the feedback current,
The current control unit supplies, as the feedback current, a current obtained by multiplying a current output from the voltage regulator by a feedback coefficient,
When the current control unit receives the updated value of the instruction voltage from the outside, the current control unit determines the magnitude of the feedback current before receiving the updated value while the voltage applied to the first semiconductor device is changing. Maintain the controller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012009167A JP2013150453A (en) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012009167A JP2013150453A (en) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013150453A true JP2013150453A (en) | 2013-08-01 |
Family
ID=49047459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012009167A Pending JP2013150453A (en) | 2012-01-19 | 2012-01-19 | Controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013150453A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10083671B2 (en) | 2014-10-23 | 2018-09-25 | Samsung Display Co., Ltd. | DC-DC converter and display apparatus having the same |
-
2012
- 2012-01-19 JP JP2012009167A patent/JP2013150453A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10083671B2 (en) | 2014-10-23 | 2018-09-25 | Samsung Display Co., Ltd. | DC-DC converter and display apparatus having the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7345464B2 (en) | PWM power supply controller having multiple PWM signal assertions and method therefor | |
JP6214924B2 (en) | Controller and system having controller | |
JP5507980B2 (en) | Switching power supply control circuit, electronic device, and switching power supply control method | |
JP5772191B2 (en) | Switching power supply | |
KR100912865B1 (en) | Switching regulator and semiconductor device using the same | |
US7215102B2 (en) | Semi-clockless, cascaded, current-mode power regulator having high noise immunity and arbitrary phase count | |
US20120153919A1 (en) | Switching Mode Power Supply Control | |
EP2973971B1 (en) | Systems and methods for 100 percent duty cycle in switching regulators | |
JP2008206239A (en) | Semiconductor device | |
US11011984B2 (en) | Dynamic load transient compensation | |
US20060139074A1 (en) | Charge pump DC / DC converter | |
WO2010106723A1 (en) | Semiconductor apparatus and method of controlling operation thereof | |
TWI520468B (en) | Controllers and control methods for dc/dc converter | |
US11245332B1 (en) | Reference voltage control in a switch mode power supply | |
JP5878742B2 (en) | controller | |
US20070253229A1 (en) | Startup for DC/DC converters | |
JP2005354860A (en) | Controller of step-up voltage dc-dc converter | |
US20140333278A1 (en) | Dc-dc controller and multi-ramp signal operating method thereof | |
US11050345B2 (en) | Power supply apparatus and electronic control unit | |
CN114793061A (en) | Control circuit and control method of DC/DC converter and power management circuit | |
US9843252B1 (en) | Multi-phase power controller, multi-phase power control device and operation method of multi-phase power controller | |
JP2013150453A (en) | Controller | |
US11545899B2 (en) | Semiconductor device, system, and control method | |
WO2020250655A1 (en) | Power drive circuit | |
JP2018129908A (en) | Dc/dc converter and control circuit thereof, control method, and on-vehicle electrical apparatus |