KR20120110059A - 전력 공급 회로의 전압 제어를 위한 차동 감지 - Google Patents

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Abstract

일 일반적인 측면에서, 장치는 제어기, 및 상기 제어기와 연결되고 전원과 연결되도록 구성된 전력단을 포함할 수 있다. 상기 전력단은 상기 제어기에 응답하여 부하 모듈에 출력 전압을 전달하도록 구성된다. 또한, 상기 장치는 상기 제어기와 연결되며 상기 부하 모듈과 연관된 제2 접지 전압과 대른 제1 접지 전압에 접지되도록 구성된 기준 전압 회로를 포함한다.

Description

전력 공급 회로의 전압 제어를 위한 차동 감지{Differential sensing for voltage control in a power supply circuit}
본 출원은 2011년 3월 28일에 출원된 "Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply"라는 제목의 미국 임시 특허 출원 일련 번호 제61/468,224호에 대한 우선권의 이익을 주장하고, 2011년 4월 7일에 출원된 "Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply"라는 제목의 임시 특허 출원 일련 번호 제61/472,980호에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 상기 출원들 모두는 전체로서 본원에 참조 병합된다.
또한, 본 출원은 2011년 8월 24일에 출원된 "Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply"라는 제목의 미국 정규 특허 출원 일련 번호 제13/216,522호에 대한 우선권의 이익을 주장하고, 이는 결국 2011년 3월 28일에 출원된 "Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply"라는 제목의 미국 임시 특허 출원 일련 번호 제61/468,224호에 대한 우선권의 이익을 주장하는 것이 되며, 또한 본 출원은 2011년 4월 7일에 출원된 "Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply"라는 제목의 미국 임시 특허 출원 일련 번호 제61/472,980호에 대한 우선권의 이익을 주장한다. 상기 특허 출원들 모두는 전체로서 본원에 참조 병합된다.
본 명세서는 전력 공급 회로의 전압 제어를 위한 차동 감지와 관련된다.
일부 알려진 전력 공급 회로들(예를 들어, 벅 컨버터(buck converter)와 같은 DC(direct current, 직류)-DC 컨버터)은 부하 모듈에 제공되는 출력 전압을 조절(regulate)하도록 구성될 수 있다. 부하 모듈 내의 실제 반도체 트랜지스터 장치들 주변의 패키징 및/또는 인쇄 회로 기판(PCB)과 연관된 기생 전압 강하들 때문에, 상기 부하 모듈로 제공되는 전압은 상기 부하 모듈 내 반도체 장치들에 제공되는 전압과 다를 수 있다. 비록 상기 기생 전압 강하들을 정정하기 위해 다양한 기술들(예를 들어, 에러 정정 피드백 루프들(error correction feedback loops)) 및/또는 추가 구성요소들이 사용될 수 있지만, 이러한 기술들 및/또는 추가 구성요소들을 사용함으로써 발생하는 전력 소모의 증가, 제어 루프 불안정성 등과 같은 단점들은 일부 응용제품들에서 바람직하지 않다. 또한, 일부 알려진 해법들은, 상대적으로 넓은 범위의 부하 전류의 변동이 있는 경우, 부하 모듈에 포함된 반도체 장치들에 바람직한 전압 제어 레벨을 제공하지 못한다. 따라서, 현재 기술의 단점들을 해결하며 새롭고 창의적인 특징들을 제공하는 시스템들, 방법들, 및 장치들에 대한 필요가 존재한다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 부하 모듈에 포함된 반도체 장치들에 바람직한 전압 제어 레벨을 제공할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
일 일반적인 측면에서, 장치는 전원과 연결되도록 구성된 전력단, 제어기와 연결되고, 부하 모듈과 연관된 제2 접지 전압과 다른 제1 접지 전압에 접지되도록 구성된 기준 전압 회로를 포함할 수 있다. 상기 장치는 또한 상기 전력단과 연결되며 상기 기준 전압 회로와 연결된 제어기를 포함할 수 있고, 여기서 상기 제어기는 상기 부하 모듈에 출력 전압을 전달하기 위해 상기 전력단을 트리거시키도록 구성되되, 상기 출력 전압에 기초하여 생성된 제1 피드백 신호와 상기 출력 전압과 상기 제1 접지 전압 사이의 전압에 기초하여 생성된 제2 피드백 신호의 조합에 기초하여 상기 전력단을 트리거시키도록 구성된다.
다른 일반적인 측면에서, 장치는 히스테리틱 비교기를 포함하는 제어기, 상기 제어기에 연결되고 전원에 연결된 전력단을 포함할 수 있다. 상기 전력단은 상기 제어기에 응답하여 부하 모듈에 출력 전압을 전달하도록 구성된다. 또한, 상기 장치는 상기 제어기에 연결되고 상기 부하 모듈과 연관된 제2 접지 전압과 다른 제1 접지 전압과 접지되도록 구성된 기준 전압 회로도 포함한다.
다른 일반적인 측면에서, 전력 공급 회로는 부하 모듈과 연결되도록 구성되고 제1 접지 전압과 연결되도록 구성된 전력단을 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 부하 모듈을 통하는 전류에 응답하여 제1 접지 전압에 대하여 변동(예를 들어, 이동, 플로팅(floating))하는 제2 접지 전압과 연결되도록 구성된 기준 전압 회로를 포함할 수 있다. 상기 기준 전압 회로는 상기 제2 접지 전압에 기초하여 기준 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 전력 공급 회로는 상기 전력단과 연결되며 상기 기준 전압 회로와 연결된 제어기도 포함할 수 있다. 상기 제어기는 상기 부하 모듈에 포함된 복수의 부하 장치들의 전력측으로부터의 피드백 신호, 상기 기준 전압, 및 리플 신호의 조합에 기초하여 상기 부하 모듈로 출력 전압을 전달하도록 상기 전력단을 트리거시키도록 구성될 수 있다.
또 다른 일반적인 측면에서, 방법은 부하 모듈의 패키지 내부의 제1 위치로부터 상기 부하 모듈의 접지 전압과 다른 제1 전압을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 부하 모듈의 상기 패키지 내부의 제2 위치로부터 상기 부하 모듈의 상기 접지 전압과 다른 제2 전압을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 제1 전압에 기초하여 기준 전압을 생성하는 단계, 및 상기 기준 전압 및 상기 제2 전압에 기초하여 상기 부하 모듈에 대한 출력 전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 일반적인 측면에서, 장치는 전원과 연결되도록 구성된 전력단을 포함할 수 있다. 상기 장치는 제어기와 연결되고 부하 모듈과 연관된 제2 접지 전압과 다른 제1 접지 전압에 접지되도록 구성된 기준 전압 회로를 포함할 수 있다. 상기 장치는 또한 상기 전력단과 연결되며 상기 기준 전압 회로와 연결된 제어기도 포함할 수 있다. 상기 제어기는 상기 부하 모듈에 출력 전압을 전달하기 위해 상기 전력단을 트리거시키도록 구성되되, 상기 출력 전압에 기초하여 생성된 제1 피드백 신호와 상기 출력 전압과 상기 제1 접지 전압 사이의 전압에 기초하여 생성된 제2 피드백 신호의 조합에 기초하여 상기 전력단을 트리거시키도록 구성될 수 있다.
1개 이상의 구현들에 대한 구체적인 사항들이 이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 설명된다. 다른 특징들이 설명 및 도면, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 방법 및 장치는, 기생 전압 강하들을 정정하기 위한 추가 구성요소를 사용하지 않고도, 부하 모듈에 포함된 반도체 장치들에 바람직한 전압 제어 레벨을 제공할 수 있다. 따라서 상기 추가 구성요소들을 사용함으로써 발생하는 전력 소모의 증가, 제어 루프 불안정성 등과 같은 단점들이 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 방법 및 장치는, 상대적으로 넓은 범위의 부하 전류의 변동이 있는 경우에도 부하 모듈에 포함된 반도체 장치들에 바람직한 전압 제어 레벨을 제공할 수 있다.
도 1은 전원으로부터 부하 모듈로 전력을 전달하도록 구성된 전력 공급 회로를 도시하는 도면이다.
도 2a는 도 1에 나타난 전력 공급 회로 내의 전압들을 도시하는 그래프이다.
도 2b는 도 1에 나타난 부하 모듈을 통하는 부하 전류를 도시하는 그래프이다.
도 2c는 도 1에 나타난 기준 접지 전압 및 광역 접지 전압에 대한 접지 전압을 도시하는 그래프이다.
도 3은 실시예에 따른 전력 공급 회로의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 4는 전원으로부터 부하 모듈로 전력을 공급하도록 구성된 다른 전력 공급 회로를 도시하는 도면이다.
도 5는 상대적으로 낮은 신호-대-잡음비를 갖는 피드백 신호를 도시하는 그래프이다.
도 6은 상대적으로 높은 신호-대-잡음비를 갖는 증폭된 피드백 신호를 도시하는 그래프이다.
도 7은 전원으로부터 부하 모듈로 전력을 공급하도록 구성된 또 다른 전력 공급 회로를 도시하는 도면이다.
도 1은 전원(150)으로부터 부하 모듈(130)(동작 장치(working device)로도 지칭될 수 있음)로 전력을 전달하도록 구성된 전력 공급 회로(120)를 도시하는 도면이다. 전력 공급 회로(120)는 기준 전압 회로(122)(예를 들어, 밴드갭 기준 회로), 제어기(124), 및 전력단(power stage)(126)을 포함한다. 전력 공급 회로(120)는, (피드백 제어 루프와 관련되고 하나 이상의 피드백 전압들에 의해 정의된) 피드백 신호(14)에 기초하여 그리고 기준 전압(12)에 기초하여, 부하 모듈(130)에 전달되는 출력 전압(16)을 관리(예를 들어, 제어, 조절)하도록 구성된다.
구체적으로, 전력 공급 회로(120)에 포함된 제어기(124)는, 전원(150)으로부터 부하 모듈(130)로의 전력 전달을 차단하거나 전원을 공급하기 위해 전력단(126)을 트리거(trigger)시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(124)는 비교기(예를 들어, 에러 비교기), 및/또는 다른 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기(124)는, 피드백 신호(14)(예를 들어, 상기 피드백 신호를 정의하는 전압)가 기준 전압(12)에 대해 특정 양만큼 감소하는 경우(예를 들어, 임계 양보다 많이 감소하는 경우), 전원(150)으로부터 전력을 전달하도록 전력단(126)을 트리거시키도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제어기(124)는, 피드백 신호(14)가 기준 전압(12)에 대해 특정 양만큼 증가하는 경우(예를 들어, 임계 양보다 많이 증가하는 경우), 전원(150)으로부터 전력을 차단하도록 전력단(126)을 트리거시키도록 구성될 수 있다.
도 1에 나타난 바와 같이, 기준 전압 회로(122)는 접지 전압(G2)에 기초하여 기준 전압(12)을 생성하도록 구성된다. 접지 전압(G2)은 접지 전압(G1)과 다르고, 상기 접지 전압(G1)은 전력 공급 회로(120), 부하 모듈(130), 및 전원(150)의 구성요소들 중 적어도 일부에 대해 사용되는 접지 전압이다. 일부 실시예들에서, 접지 전압(G2)이 기준 전압 회로(122)의 접지 전압으로서 기능하기 때문에, 접지 전압(G2)은 기준 접지 전압으로(또는 감지 접지(sense ground) 또는 국부 접지 전압으로) 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접지 전압(G1)은 광역(global) 접지 전압으로 지칭될 수 있다.
도 1에 나타난 바와 같이, 기준 접지 전압(G2)은, 부하 모듈(130) 내부의 위치(예를 들어, 노드)로부터 나오며, 광역 접지 전압(G1)과 연결되지 않고 부하 장치들(136)에 근접한다. 부하 장치들(136)은, 트랜지스터들, 저항들, 인덕터들, 커패시터들, 및/또는 기타 등등을 포함하는 반도체 장치와 같은 많은 다른 타입들의 장치들을 포함할 수 있다. 부하 장치들(136)에 근접한 기준 접지 전압(G2)에 기초하여 기준 전압 회로(122)에 의해 기준 전압(12)이 생성되기 때문에, 전력 공급 회로(120)는, 기준 전압(12)이 (부하 장치들(136)에 가깝지 않은) 광역 접지 전압(G1)에 기초하여 기준 전압 회로(122)에 의해 생성되는 경우보다 더욱 정확하게, 부하 모듈(130) 내 부하 장치들(136)에 전달되는 전력을 관리할 수 있다.
구체적으로, 기준 접지 전압(G2)은 부하 장치들(136)과 근접한 위치(예를 들어, 노드)로부터 나오고, 부하 모듈(130)의 패키징(예를 들어, 트레이스들(traces), 와이어본드들(wirebonds), 커넥터들(conntectors) 등)과 관련된 기생 저항들에 의해 영향 받지 않으며(예를 들어, 실질적으로 영향 받지 않으며), 상기 기생 저항들은, 기생 패키징 저항(RP2), 및/또는 기생 보드 저항(RB2)으로 나타난 보드 저항들(예를 들어, 인쇄 회로 기판 트레이스들)에 의해 나타난다. 따라서, 기준 접지 전압(G2)은 부하 장치들(136)과 기생 패키징 저항(RP2) 사이에 배치된 위치로부터 나온다. 이 실시예에서, 기준 접지 전압(G2)이 연결된 상기 위치는 내부 접지(VSS)(또는 부하 장치 접지(VSS))로 지칭될 수 있고, 부하 장치들(136)(또는 부하 모듈(130))의 접지측(ground side)으로부터 나올 수 있다.
마찬가지로, 도 1에 나타난 바와 같이, 피드백 신호(14)는, (출력 전압(16)과 연결되거나 근접하지 않고) 부하 모듈(130) 내부의 위치로부터 나온다. 피드백 신호(14)가 부하 장치들(136)과 근접하기 때문에, 전력 공급 회로(120)는, 피드백 신호(14)가 (부하 장치들(136)에 가깝지 않은) 출력 전압(16)에 기초한 경우보다 더욱 정확하게, 부하 모듈(130) 내 부하 장치들(136)에 전달되는 전력을 관리할 수 있다. 구체적으로, 피드백 신호(14)는 부하 장치들(136)와 근접한 위치로부터 나오고, 부하 모듈(130)의 패키징(예를 들어, 트레이스들, 와이어본드들, 커넥터들 등)과 관련된 기생 저항들에 의해 영향 받지 않으며(예를 들어, 실질적으로 영향 받지 않으며), 상기 기생 저항들은, 기생 패키징 저항(RP1), 및/또는 기생 보드 저항(RB1)으로 나타난 보드 저항들(예를 들어, 인쇄 회로 기판 트레이스들)에 의해 나타난다. 따라서, 피드백 신호(14)는 부하 장치들(136)과 기생 패키징 저항(RP1) 사이에 배치된 위치로부터 나온다. 이 실시예에서, 피드백 신호(14)가 연결된 상기 위치는 내부 공급 전압(VDD)(또는 부하 장치 공급 전압(VDD))으로 지칭될 수 있고, 부하 장치들(136)(또는 부하 모듈(130))의 전력 공급측(power supply side)으로부터 나올 수 있다.
부하 모듈(130)의 동작 동안 부하 모듈(130)을 통해 흐르는(drawn)(예를 들어 부하 모듈(130)에 의해 소모된) 부하 전류(10)는, 부하 모듈(130)에 의한 처리에 기초하여 변동할 수 있다. 예를 들어, 부하 모듈(130)이 집중적인(intense) 신호 처리(예를 들어, 데이터 처리, 출력 제공)를 하는 경우, 부하 전류(10)는 부하 모듈(130)이 유휴(idle)(예를 들어, 출력을 제공하지 않는 대기 상태(standby mode))인 경우보다 높을 수 있다. 따라서, (1 옴(ohm) 미만일 수 있는) 기생 패키징 저항들(RP1, RP2)을 통한 그리고 (1 옴 미만일 수 있는) 기생 보드 저항들(RB1, RB2)을 통한 전압 강하들(기생 전압 강하들로도 지칭될 수 있음)은 부하 모듈(130)에 의해 수행된 처리에 기초하여 변동할 수 있다. 도 1에 나타난 전력 공급 회로(120)는 내부 접지(VSS)에 연결된 기준 접지 전압(G2)에 기초하여 생성된 내부 공급 전압(VDD) 및 기준 전압(12)과 연결된 피드백 신호(14)에 기초하여 부하 장치들(136)의 전압을 관리하도록 구성되고, 그에 따라 부하 장치들(136)에 걸친 전압이 상기 기생 전압 강하들로부터의 영향 없이(또는 실질적으로 없이) 관리될 수 있다. 구체적으로, 전력 공급 회로(120)에 의한 부하 장치들(136)에 걸친 전압 강하의 관리에 사용되며 기준 전압 회로(122)에 의해 생성되는 기준 전압(12)은 기준 접지 전압(G2)의 변화들(예를 들어, 증가들, 감소들)에 따라 변화(예를 들어, 변동, 이동, 증가, 감소)할 것이다. 비록 도 1에 나타나지는 않았지만, 만일 전력 공급 회로(120)가 예를 들어 (부하 모듈(130)의 패키지 외부이고 변동(예를 들어, 이동)하지 않는) 광역 접지 전압(G1)에 기초하여 생성된 기준 전압(12) 및 (부하 모듈(130)의 패키지 외부의) 출력 전압(16)에 기초하여 부하 장치들(136)에 걸친 전압을 관리하도록 구성된 경우, 기생 전압 강하들 때문에, 전력 공급 회로(120)는 부하 장치들(136)에 걸친 전압을 원하는 방법으로 관리하는 것이 가능하지 않을 수 있다.
예를 들어, 전력 공급 회로(120)는 도 1에 나타난 구성을 사용하여 피드백 신호(14) 및 기준 신호(12)에 기초해 부하 모듈(130)의 (내부 공급 전압(VDD)으로부터 내부 접지 전압(VSS)까지) 부하 장치들(136)에 걸친 전압을 약 1.5 볼트(V)의 전압으로 유지하도록 구성될 수 있다. 따라서, 부하 장치들(136)에 걸친 전압은 내부 공급 전압(VDD)과 내부 접지 전압(VSS)에 기초하여 1.5 V로 유지될(예를 들어, 바이어스될(biased))수 있다. 부하 모듈(130)의 부하 장치들(136)이 능동적으로 데이터를 처리하는 경우, 부하 장치들(136)은, 예를 들어, 3 암페어(A)만큼의 전류를 흐를 수 있다. 이 예에서, 비록 기생 저항들(RP1, RP2) 및 기생 보드 저항들(RB1, RB2)의 총 저항이 50 밀리옴(mΩ)만큼 작다고 하더라도, 이러한 기생 저항들에 걸친 종합 전압 강하(combined voltage drop)은 약 150 mV일 것이다. 도 1에 나타난 전력 공급 회로(120)가 (피드백 신호(14)를 통한) 내부 공급 전압(VDD) 및 (기준 접지(G2)를 통한) 내부 접지 전압(VSS)에 기초하여 부하 장치들(136)에 걸친 전압을 유지하도록 구성되기 때문에, 기생 저항들에 의해 야기된 150 mV의 전압 증가는 전력 공급 회로(120)에 의해 제공된 전압 제어에 영향을 미치지 않는다(또는 실질적으로 영향을 미치지 않는다).
만일 전력 공급 회로(120)가 대신 출력 전압(16)과 관련된 피드백 신호(미도시) 및/또는 광역 접지 전압(G1)에 기초한 기준 전압(12)에 기초하여 1.5 V의 출력 전압(16)을 유지하도록(도 1에 나타난 구성과 다르게) 구성된 경우, 전력 공급 회로(120)는 부하 장치들(136)이 집중적인 데이터/신호 처리를 할 때 부하 장치들(136)에 걸친 전압을 1.5 V로 정확하게 유지할 수 없다. 예를 들어, 집중적인 데이터/신호 처리 동안 부하 장치들(136)은 약 3 암페어(A)의 전류를 흐를 수 있고, 기생 저항들(RP1, RP2) 및 기생 보드 저항들(RB1, RB2)에 걸친 총 전압 강하는 (총 저항이 약 50 밀리옴(mΩ)이라고 가정할 경우) 약 150 mV일 것이다. 비록 출력 전압(16)이 전력 공급 회로(120)에 의해 1.5 V로 유지될 수 있다고 하더라도, (내부 공급 전압(VDD)으로부터 내부 접지 전압(VSS)까지의) 부하 장치들(136)에 걸친 전압 강하는 1.35 V(1.5V 빼기 150 mV)일 것이다.
일부 실시예들에서, 피드백 신호(14) 및/또는 기준 접지 전압(G2)은 부하 모듈(130) 내로 집적된 감지 전압 출력들(sense voltage outputs)로부터 나올 수 있다. 예를 들어, 만일 부하 모듈(130)이 마이크로프로세서(또는 다른 타입의 회로)인 경우, 마이크로프로세서는 마이크로프로세서 내부에 만들어지고 피드백 신호(14) 및/또는 기준 접지 전압(G2)에 사용될 수 있는 감지 전압 출력들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 공급 전압(VDD) 및/또는 내부 접지 전압(VSS)은 부하 모듈(130)의 부하 장치들(136)에 포함된 트랜지스터 장치들의 소스들, 드레인들, 캐소드들, 애노드들 등에 물리적으로 근접할 수 있다. 일부 실시예들에서, 피드백 신호(14) 및/또는 기준 접지 전압(G2)은, 전력 공급 회로(120)에 의해 전압이 조절되어야 하는(또는 타케팅되어야 하는) 중요 장치들(예를 들어, 구성요소들)에 연결된(또는 가까운) 위치로부터 나올 수 있다.
일부 실시예들에서, (피드백 신호(14)와 동일하거나 또는 대략적으로 동일한) 내부 공급 전압(VDD) 및 (기준 접지 전압(G2)과 동일하거나 또는 대략적으로 동일한) 내부 접지 전압(VSS)은, 출력 전압(16) 및 광역 접지 전압(G1)에 의해 정의된 레일 전압들(rail voltages)의 집합과 다른 레일 전압들의 집합을 정의할 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 공급 전압(VDD) 및 내부 접지 전압(VSS)에 의해 정의된 레일 전압들의 상기 집합은 부하 장치들(136)과 연관된 레일 전압들(또는 내부 레일 전압)로 지칭될 수 있고, 출력 전압(16) 및 광역 접지 전압(G1)에 의해 정의된 레일 전압들의 집합은 부하 모듈(130)과 연관된 레일 전압들(또는 외부 레일 전압)로 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 부하 장치들(136)과 연관된 레일 전압들은, (기생 저항들을 포함하는) 부하 모듈(130)과 연관된 레일 전압들의 범위 내일 수 있다. 다시 말해, 내부 공급 전압(VDD)은 출력 전압(16)보다 작을 수 있고, 내부 접지 전압(VSS)은 광역 접지 전압(G1)보다 클 수 있다. 일부 실시예들에서, 부하 전류(10)가 상대적으로 작은 경우, 출력 전압(16)은 내부 공급 전압(VDD)과 대략적으로 동일할 수 있고, 광역 접지 전압(G1)은 내부 접지 전압(VSS)과 대략적으로 동일할 수 있다. 부하 장치들(136)과 연관된 레일 전압들과 부하 모듈(130)과 연관된 레일 전압들 사이의 차이는, 부하 전류(10)가 증가함에 따라 증가하고 부하 전류(10)가 감소함에 따라 감소할 수 있다.
나아가, 기준 접지 전압(G2)이 광역 접지 전압(G1)과 다른 부하 모듈(130)의 위치에 연결되기 때문에, 기준 접지 전압(G2)은 광역 접지 전압(G1)과 다를 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 접지 전압(G2)은 광역 접지 전압(G1)의 전압보다 높은 전압을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 접지 전압(G2)은 부하 전류(10)에 따라 광역 접지 전압(G1) 대비 변동할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 높은 부하 전류(10)는 기생 패키지 저항(RP2) 및 기생 보드 저항(RB2)에 걸친 상대적으로 높은 전압 강하들을 일으킬 수 있고, 그에 따라 기준 접지 전압(G2)과 광역 접지 전압(G1) 사이의 상응하는 차이를 야기한다.
비록 도 1에는 도시되지 않았지만, 기준 접지 전압(G2)은, 내부 접지 전압(VSS)에 비해, 경로(121)를 따른 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항(및/또는 다른 기생 저항들)에 걸친 전압 강하(들)만큼 다를 수 있다. 다시 말해, 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항이 경로(121)를 따라 기준 전압 회로(122)와 내부 접지 전압(VSS) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 경로(121)를 따른 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항과 연결된 전압 강하들은, 기준 전압 회로(122)로부터의 경로(121)를 따른 전류가 상대적으로 작기 때문에 무시할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 경로(121)를 따른 전류들은 1 밀리암페어(mA) 미만(예를 들어, 0.5 mA 미만, 100 μA 미만)이다. 일부 실시예들에서, 경로(121)를 따른 기생 저항은 약 1 옴(Ohm) 미만이고, 따라서 약 1 mV 또는 그 미만의 전압 강하를 야기한다. 따라서, 일부 실시예들에서, 경로(121)를 따른 기생 저항에 의해 야기되는 전압 제어 부정확성(voltage control inaccuracy)을 무시할 수 있다.
일부 실시예들에서, 기준 전압 회로(122) 및/또는 제어기(124)는 경로(121)에 따른 기생 저항들에 걸친 예상 전압 강하들에 기초하여 조정될(예를 들어, 보정될) 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 경로(121)를 따른 기생 저항과 기준 전류 소모 모두가 일정할 수 있으므로, 경로(121)를 따른 기생 저항들에 걸친 상대적으로 큰 전압 강하에 의해 제공된 상수 오차(constant error)를 제거하기 위해, 상기 기준 전압에 상수 오프셋(constant offset)이 추가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 기생 저항은 보드 레벨(board level)에서 측정될(tailored)수 있고, 그에 따라, 부하 장치(136)에서의 정확한 전압 제어를 위해 상기 기준 전압에 추가된 오프셋(build-in offset)에 의해, 경로(121)를 따른 전압 강하가 정확하게 제거될 수 있다.
일부 실시예들에서, 경로(121) 및/또는 경로(123)를 따른 전류는 부하 장치들(136)을 통한 부하 전류(10)보다 훨씬 더 작은 전류 범위 내일 것이다. 예를 들어, 경로(121) 및/또는 경로(123)를 따른 전류는 0 암페어 및 수 밀리암페어 사이에서 변동할 수 있고, 반면에 부하 전류(10)는, 0 암페어, 수 밀리암페어(대기 모드인 경우)와 수 암페어(예를 들어, 집중적인 신호 처리 동안 수 암페어) 사이에서 변동할 수 있다. 따라서, 비록 경로(121) 및/또는 경로(123)를 따른 기생 패키징 저항이 기생 패키징 저항(RP1 및/또는 RP2) 및/또는 기생 보드 저항들(RB1 및/또는 RB2)만큼 크다고(또는 심지어 더 크다고) 하더라도, 경로(121) 및/또는 경로(123)를 따른 상기 기생 패키징 저항에 걸친 전압 강하는 일반적으로 (그들 각각의 전류들의 매우 큰 차이들 때문에) 기생 패키징 저항(RP1 및/또는 RP2) 및/또는 기생 보드 저항들(RB1 및/또는 RB2)과 연결된 전압 강하보다 훨씬 더 작을 것이다.
마찬가지로, 비록 도 1에 나타나지는 않았지만, 피드백 신호(14)는, 경로(123)를 따른 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항(및/또는 다른 기생 저항들)에 걸친 전압 강하(들)에 의해 내부 공급 전압(VDD)과 다를 수 있다. 다시 말해, 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항이 경로(123)를 따라 제어기(124)와 내부 공급 전압(VDD) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 경로(123)를 따른 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항과 연결된 전압 강하들은, 경로(123)를 따른 제어기(124)로의 전류가 매우(예를 들어, 상대적으로) 작기 때문에 무시할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 전압 회로(122) 및/또는 제어기(124)는 경로(123)에 따른 기생 저항들과 관련된 예상 전압 강하들에 기초하여 조정될(예를 들어, 보정될) 수 있다.
일부 실시예들에서, 경로(121) 및/또는 경로(123)를 따른 기생 저항들(예를 들어, 기생 보드 저항들, 기생 패키징 저항들)에 대한 조정은, 전력 공급 회로(120)의 전력 모드(예를 들어, 벅 레귤레이터(buck regulator)의 펄스 주파수 변조(pulse frequency modulation, PFM) 모드, 펄스 폭 변조(pulse width modulation, PWM) 모드)에 기초하여 수행될(예를 들어, 동적으로 수행될) 수 있다. 일부 실시예들에서, 경로(121) 및/또는 경로(123)를 따른 기생 저항들은 전력 공급 회로(120) 내 원하는 결과를 얻도록 정의될 수 있다. 예를 들어, 부하 장치(136)에서 정확한 전압 제어를 얻기 위해, 경로(121)를 따른 기생 보드 저항은 (기준 전압 회로(122) 및/또는 제어기(124)에서) 경로(123)를 따른 기생 보드 저항과 균형을 유지하도록 구성될 수 있다.
(도 1에 나타난 차동 감지 구성에서) 각각이 부하 모듈(130) 내부로 연결된 피드백 신호(14) 및 기준 접지 전압(G2)을 사용함으로써, 부하 모듈(130)의 전력 공급측과 접지측으로부터의 전압 오차들이 방지될(예를 들어, 실질적으로 방지될) 수 있다. 상기 전압 오차들은, 부하 모듈(130)과 상기 부하 모듈(130)의 전력 및 접지 경로들 내 무시할 수 없는 기생 저항을 통하는, 상대적으로 큰 부하 전류(10)에 의해 야기될 수 있다. 도 1에 나타난 구성은 잠재적으로 루프 불안정성, 추가 비용 및 복잡도 등으로 귀결될 수 있는 복잡한 오차 증폭기를 필요로 하지 않는다.
비록 도 1에 나타나지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 기준 접지 전압(G2)은 내부 접지 전압(VSS)에 기초한 (경로(121)를 따른) 접지 전압 회로에 의해 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접지 전압 회로는, 예를 들어, 전압 분배기(voltage divider) 또는 다른 타입의 회로일 수 있다. 그러한 실시예들에서, 기준 접지 전압(G2)은 내부 접지 전압(VSS)와 동일하지(또는 실질적으로 동일하지) 않을 수 있다. 마찬가지로, 비록 도 1에 나타나지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 피드백 신호(14)는 내부 공급 전압(VDD)에 기초한 피드백 회로(예를 들어, 경로(123)를 따른 전압 분배기)에 의해 생성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력 공급 회로(120)는, 예를 들어, 전력단(126) 내 스위치 회로를 포함하는 임의의 타입의 스위치 레귤레이터(switch regulator)이거나, 또는 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 공급 회로(120)는 스위치-모드 전력 공급 장치(switched-mode power supply, SMPS)로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 회로(120)는 벅 레귤레이터(buck regulator), 부스트 레귤레이터(boost regulator), 벅 부스트 레귤레이터(buck boost regulator), 및/또는 등등이거나, 또는 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 공급 회로(120)는, DC-DC 컨버터(예를 들어, 벅-부스트 컨버터(buck-boost converter) 또는 교류(AC)-DC 컨버터의 임의의 조합이거나, 또는 이를 포함할 수 있다.
비록 도면에 나타나지는 않았지만, 입력단, 출력단(예를 들어, 인덕터들 및/또는 커패시터들을 포함하는 출력단), 및/또는 등등이 도 1에 나타난 전력단(126) 및/또는 제어기(124)에 포함되거나, 또는 이들에 동작 연결될(operably coupled) 수 있다. 출력단은 전력단(126)의 구체적인 구현에 사용될 수 있는 임의의 회로구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 출력단은, 예를 들어 1개 이상의 커패시터들, 인덕터들, 변압기들(transformers), 트랜지스터들, 저항들, 피드백 회로들, 및/또는 등등을 포함하는, 전력단(126)을 위한 다양한 타입들의 회로구성들을 포함할 수 있다.
비록 도면에 나타나지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 제어기(124)는 1개 이상의 비교기들, 증폭기들, 입력단, 전력단(126) 내 스위치 회로의 스위칭을 트리거시킬 수 있는 제어 신호를 생성하도록 구성된 임의의 타입의 제어 회로구성, 및/또는 등등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력단(126)의 제어 회로는 사각파 파형(square-wave waveform)(예를 들어, 라이징 및 폴링 에지들을 갖는 사각파 파형)을 갖는 제어 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전원(150)은 임의의 종류의 전원일 수 있다. 예를 들어, 전원(150)은 배터리, 연료 전지, 및/또는 등등과 같은 직류(DC) 전원일 수 있다. 비록 도 1에 나타나지는 않았지만, (전력단(126)에 더하여) 전력 공급 회로(120)의 추가 부분들은 전원(150)에 의해 전력공급될 수 있다. 예를 들어, 기준 전압 회로(122), 제어기(124), 및/또는 등등은 전원(150)에 의해 전력공급되거나, 및/또는 전원(150)에 연결될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는, 실시예에 따른, 도 1에 나타난 전력 공급 회로(120)의 적어도 일부 부분들의 동작을 집합적으로 도시하는 그래프들이다. 도 2a 내지 도 2c에 나타난 바와 같이, 시간은 우측으로 갈수록 증가한다.
비록 도 2a 내지 도 2c를 참조하여, 특정 시간들, 전압들 등에서의 천이들이 이루어지는 것으로 전력 공급 회로(120)의 부분들의 동작이 설명되었지만, 실제 구현된 경우(예를 들어, MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor) 장치들을 사용하여 구현된 경우), 상기 구성요소들의 천이들은 상기 특정 전압들 및/또는 특정 시간들 약간 이후에 또는 약간 이전에 발생할 수 있다. 구체적으로, 임계 전압들의 변동들, 공정 변동들, 온도 변동들, 장치들의 스위칭 시간들, 회로 천이 지연들, 및/또는 등등은, 상기 특정된 전압들 및/또는 시간들 약간 이후 또는 약간 이전의 전력 공급 회로(120)의 구성요소들의 천이들을 트리거시킬 수 있는 조건들(예를 들어, 비-이상적인 조건들)을 야기할 수 있다. 또한, 노이즈(예를 들어, 스위칭 노이즈), 드리프트(drift), 및/또는 등등과 같은 일부 상대적으로 작은 비-이상적 요소들은 이 그래프들에서 묘사되지 않았다.
도 2a는 도 1에 나타난 전력 공급 회로(120) 내 전압들을 도시하는 그래프이다. 도 2a에 나타난 바와 같이, 전압은 y-축 상에 있으며, 전력 공급 회로(120)의 광역 접지 전압(G1)(0 V로 나타남)을 기준으로 묘사된 전압들이 나타난다. 도 2b는 도 1에 나타난 부하 모듈(130)을 통하는 부하 전류(10)를 도시하는 그래프이다. 도 2c는 도 1에 나타난 광역 접지 전압(G1) 및 기준 접지 전압(G2)에 대한 기준 전압(12)을 도시하는 그래프이다.
도 2b에 나타난 바와 같이, 부하 전류(10)는 시간들(T1, T2) 사이에서는 상대적으로 일정하고 낮은 값이다. 일부 실시예들에서, 부하 모듈(130)이 대기 상태이고 상기 대기 상태에서 부하 모듈(130)을 통해 흐르는 전류가 상대적으로 낮고 일정하기 때문에, 부하 전류(10)는 상대적으로 일정하고 낮은 값일 수 있다. 도 2b에 나타난 바와 같이, 부하 전류(10)는 시간(T2)에서 증가하기 시작하여 시간(T3)을 넘어 증가한다. 부하 모듈(130)을 통하는 부하 전류(10)는, 부하 모듈(130)에 의해 수행되는 신호/데이터 처리가 증가함에 따라 증가할 수 있다. 일부 실시예들에서, 부하 모듈(130)을 통하는 부하 전류(10)는 도 2b에 나타난 바와 같이 점진적으로 증가하지 않을 수 있지만, 계단 모양의 방식으로 급진 증가할 수 있다. 시간들(T1, T2) 사이의 시구간은 대기 시구간으로 지칭될 것이고, 시간(T2)에서 시작하는 시구간은 신호/데이터 처리 시구간으로 지칭될 것이다.
도 2a에 나타난 바와 같이, 대기 시구간 동안, 기준 접지 전압(G2)은 광역 접지 전압(G1)에 대해 상대적으로 일정하다. 일부 실시예들에서, 기준 접지 전압(G2)과 광역 접지 전압(G1) 사이의 차이는 기생 패키징 저항(RP2)과 기생 보드 저항(RB2)에 걸친 전압 강하와 연관될 수 있으며, 이는 도 2a에서 전압 강하(A)로 나타난다. 전압 피드백(14)과 출력 전압(16) 사이의 전압은 기생 패키징 저항(RP1)과 기생 보드 저항(RB1)에 걸친 전압 강하(C)로 나타난다.
기준 접지 전압(G2)과 피드백 신호(14) 사이의 차이는 부하 모듈(130)에 포함된 부하 장치(136)에 걸친 전압 강하(B)이다. 이 실시예에서, 피드백 신호(14)는 부하 장치(136)의 상부 전압(또는 내부 공급 전압(VDD))을 나타내고, 기준 접지 전압(G2)은 부하 장치(136)의 하부 전압(또는 내부 접지 전압(VSS))을 나타낸다. 이 실시예에서, 전력 공급 회로(120)는 부하 장치들(136)에 걸친 전압 강하를 전압 강하(B)로 유지하도록 구성된다.
도 2b에 나타난 것처럼 부하 장치(130)를 통하는 부하 전류(10)가 증가함에 따라, 도 2a에 나타난 바와 같이, 전압 강하(A) 및 전압 강하(C)가 증가한다. 예를 들어, 시간(T3)에서의 전압 강하(A)는, 대기 시구간 동안의 전압 강하(A)보다 크고, 시간(T3)에서의 전압 강하(C)는 대기 시구간 동안의 전압 강하(C)보다 크다.
그러나, 부하 장치들(136)에 걸친 전압 강하(B)는, 비록 부하 장치(130)를 통하는 부하 전류(10)가 시간(T2)에서 증가하기 시작하더라도 전력 공급 회로(120)에 의해 유지된다. 예를 들어, 시간(T3)에서의 전압 강하(B)는 대기 시구간 동안의 전압 강하(B)와 동일(또는 대략적으로 동일)하다.
도 2a에 나타난 바와 같이, 기준 접지 전압(G2)은 부하 전류(10)가 증가함에 따라 광역 접지 전압(G1) 대비 증가한다. 또한, 비록 전압 강하(B)는 부하 전류(10)의 증가에도 불구하고 일정(또는 대략적으로 일정)하지만, 전압 강하(B)를 정의하는 전압 범위는 광역 접지 전압(G1) 대비 증가한다(예를 들어, 올라간다). 다시 말해, 도 2a에 나타난 전압 강하(B)는, 그러나, 도 2b에 나타난 부하 전류(10)의 증가에 따라 광역 접지 전압(G1)에 대해 상부로 쉬프트된다.
(도 2b에 나타난 바와 같은) 증가하는 부하 전류(10)에도 불구하고, 부하 전류(10)가 증가함에 따라 도 2c에 나타난 기준 전압(12)이 광역 접지 전압(G1) 대비 증가(예를 들어, 상부로 변동)하기 때문에, 전압 강하(B)는 (도 2a에 나타난 바와 같이) 전력 공급 회로(120)에 의해 유지될 수 있다. 도 2c에 나타난 바와 같이, 기준 접지 전압(G2)에 기초하여 전압 기준 회로(122)에 의해 생성된 기준 전압(12)과 기준 접지 전압(G2) 사이의 차이가 전압 강하(D)로 나타난다. 전압 강하(D)는 증가하는 부하 전류(10)에도 불구하고 일정(또는 대략적으로 일정)하다. 예를 들어, 시간(T3)에서의 전압 강하(D)는 대기 시구간 동안의 전압 강하(D)와 동일(또는 대략적으로 동일)하다.
전압 기준 회로(122)에 의해 생성된 기준 전압(12)이 (도 2c에 나타난 바와 같이) 증가하는 기준 접지 전압(G2)에 따라 증가(예를 들어, 상부로 변동)하기 때문에, 전압 강하(B)는 전력 공급 회로(120)에 의해 일정한 값으로 유지될 수 있다. 대신에, 기준 전압(12)이, 부하 전류(10)가 시간(T2)에서 증가하기 시작한 후에도 일정하게 유지되는 접지 전압(G1)에 기초하여 생성되는 경우, 기준 전압(12)은 상대적으로 일정한 값일 것이다(그리고 도 2c에 나타난 증가된 부하 전류(10)의 증가에 의해 변동하지 않을 것이다). 따라서, 부하 모듈(130)의 부하 장치들(136)에 걸친 상부 전압을 나타내는 피드백 신호(14)는 접지 공급 전압(G1) 대비 상대적으로 일정하게 유지될 것이고, 부하 장치(136)에 걸친 전압 강하(B)는 부하 전류(10)의 증가에 따라 원하지 않는 방식으로 감소할 것이다.
비록 도 2a 내지 도 2c가 부하 전류(10)의 증가와 관련되지만, 전력 공급 회로(120)는 또한 부하 전류(10)의 감소에 따라 유사하게 동작할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 기준 전압 회로(122)에 의해 생성된 기준 전압(12) 및 기준 접지 전압(G2)은 부하 전류(10)의 감소에 따라 감소(예를 들어, 하부로 변동)할 것이다. 따라서, (대략적으로 부하 장치(136)에 걸친 전압인) 전압 강하(B)는 부하 전류(10)의 감소에도 불구하고 유지될 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 전력 공급 회로의 동작을 도시한 흐름도이다. 일부 실시예들에서, 전력 공급 회로는 도 1에 나타난 전력 공급 회로(120)와 동일하거나 또는 유사할 수 있다.
도 3에 나타난 바와 같이, 부하 모듈의 패키지 내부의 제1 위치로부터 제1 전압이 수신되며, 여기서 상기 제1 전압은 상기 부하 모듈에 대한 접지 전압과 다르다(블록 310). 일부 실시예들에서, 상기 제1 전압은 도 1에 나타난 기준 접지 전압(G2)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 전압은 상기 부하 모듈의 내부 접지 전압(예를 들어, 도 1에 나타난 내부 접지 전압(VSS))과 대략적으로 동일할 수 있다.
상기 부하 모듈의 상기 패키지 내부의 제2 위치로부터 제2 전압이 수신되며, 여기서 상기 제2 전압은 상기 부하 모듈에 대한 상기 접지 전압과 다르다(블록 320). 일부 실시예들에서, 상기 제2 전압은 도 1에 나타난 피드백 신호(14)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 전압은 상기 부하 모듈의 내부 공급 전압(예를 들어, 도 1에 나타난 내부 공급 전압(VDD))과 대략적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 접지 전압은 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압보다 낮을 수 있다.
기준 전압이 상기 제1 전압에 기초하여 생성된다(블록 330). 상기 기준 전압은 기준 전압 회로(예를 들어, 도 1에 나타난 기준 전압 회로(122))에 의해 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기준 전압 회로는, 예를 들어, 밴드갭 기준 회로(bandgap reference circuit)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기준 전압은 상기 제1 전압의 변화들(예를 들어, 증가 또는 감소)에 따라 변화(예를 들어, 변동, 증가 및 감소)하도록 구성될 수 있다.
상기 부하 모듈에 대한 출력 전압이 상기 기준 전압 및 상기 제2 전압에 기초하여 생성된다(블록 340). 일부 실시예들에서, 부하 모듈의 상기 출력 전압은 제어기(예를 들어, 도 1에 나타난 제어기(124)) 및 전력단(예를 들어, 도 1에 나타난 전력단(126)에 의해 적어도 일부 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 출력 전압(16)은 상기 제1 전압 및 상기 제2 전압보다 높을 수 있다.
도 4는 전원(450)으로부터 부하 모듈(430)(작업 장치로도 지칭될 수 있음)로 전력을 전달하도록 구성된 다른 전력 공급 회로(420)를 도시하는 도면이다. 전력 공급 회로(420)는 기준 전압 회로(422)(예를 들어, 밴드갭 기준 회로), 제어기(424), 전력단(426), 및 출력단(427)을 포함한다. 전력 공급 회로(420)는, 기준 전압(42), 피드백 신호(47), 및 증폭된 리플 신호(amplified ripple signal)(49)에 기초하여 부하 모듈(430)에 전달되는(예를 들어, 제공되는) 출력 전압(46)을 관리(예를 들어, 제어, 조절)하도록 구성된다. 도 4에 나타난 바와 같이, 피드백 신호(47) 및 증폭된 리플 신호(49)는, 증폭된 피드백 신호(45)를 생성하기 위해 조합될(예를 들어, 가산기 구성요소(466)에서 더해질) 수 있다.
일부 실시예들에서, 증폭된 리플 신호(49)는 제1 피드백 신호일 수 있고, 피드백 신호(47)는 제2 피드백 신호일 수 있다. 그러한 실시예들에서, 증폭된 피드백 신호(45)는 상기 제1 피드백 신호 및 상기 제2 피드백 신호에 기초하여(예를 들어, 이들의 조합에 기초하여) 생성된 제3 피드백 신호일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 신호들은 각각, 시간에 따라 변화할 수 있는 1개 이상의 전압들에 의해 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 증폭된 리플 신호(49)(또는 증폭된 리플 신호(49)를 생성하는데 사용되는 구성요소 신호들(component signals))는 교류(AC) 피드백 신호로 기능하거나, 또는 이로 지칭될 수 있고, 피드백 신호(47)(또는 피드백 신호(47)를 생성하는데 사용되는 구성요소 신호들)는 직류(DC) 피드백 신호로 기능하거나, 또는 이로 지칭될 수 있다. 도 4에 나타난 바와 같이, AC 피드백 신호(들) 및 DC 피드백 신호(들)은 부하 모듈(430)의 다른 위치들과 연관된다.
도 4에 나타난 전력 공급 회로(420)는, 부하 모듈(430)(예를 들어, 부하 모듈(430)의 부하 장치들(A, B))에 대한 히스테리틱 전압 제어(hysteretic voltage control)를 제공하도록 구성된 히스테리틱-타입(hysteretic-type) 전력 공급 회로(예를 들어, 히스테리틱 전력 컨버터, 히스테리틱 직류(DC)-DC 벅 컨버터, 히스테리틱 DC-DC 벅-부스트 컨버터)이다. 구체적으로, 히스테리틱-타입 전력 공급 회로로서, 전력 공급 회로(420)는, 상대적으로 빠른 응답속도로, 상부 임계 전압 및 하부 임계 전압에 의해 경계되는 출력 전압 범위 내의 출력 전압(46)을 제어하도록 구성된다. 출력 전압(46)이 하부 임계 전압 미만(또는 이하)로 떨어지는 경우, 전력 공급 회로(420)는 부하 모듈(430)에 전력을 제공하도록 구성된다. 출력 전압(46)이 상부 임계 전압을 초과하는(또는 상기 임계 전압 이상이 되는) 경우, 전력 공급 회로(420)는 부하 모듈(430)로의 전력을 차단(예를 들어, 감소, 턴-오프)하도록 구성된다. 따라서, 출력 전압(46)은 전력 공급 회로(420)에 의해 출력 전압 범위인 상부 임계 전압과 하부 임계 전압 사이로(또는 실질적으로 이들 사이로) 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 임계 전압과 하부 임계 전압은 집합하여 출력 임계 전압들로 또는 출력 전압 범위의 전압 한계들로 지칭될 수 있다.
전력 공급 회로(420)의 히스테리틱 제어가, 적어도 부분적으로, 전력 공급 회로(420)의 제어기(424)에 포함된 히스테리틱 비교기(470)(및 관련된 제어기 회로구성(428))에 의해, 트리거된다. 구체적으로, 히스테리틱 비교기(470) (및 제어기 회로구성(428))는, 전원(450)으로부터 전력을 (히스테리틱 방식으로) 제공하기 위해 증폭된 피드백 신호(45) 및 기준 전압(42)에 기초하여 전력단(426)을 트리거하도록 구성된다. 출력 전압 범위 내로(예를 들어, 출력 전압 범위의 전압 한계들 내로) 전력을 공급(예를 들어, 전달)하기 위해, 히스테리틱 비교기(470)는, 기준 전압(42)과 대비한, 증폭된 피드백 신호(45)를 사용하도록 구성된다. 히스테리틱 비교기(470)는 히스테리틱 비교기로 지칭되는데, 이는 상기 히스테리틱 비교기가 히스테리시스(예를 들어, 30 밀리볼트(mV) 히스테리시스, 100 mV 히스테리시스)를 갖는 오차 비교기이기 때문이다. 일부 실시예들에서, 히스테리틱 비교기(470)는 (폴디드 캐스코드 비교기(folded-cascode comparator)에 비해) 상대적으로 빠른 천이 응답 시간, 낮은 전력 소모, 상대적으로 작은 넓이(footprint)(예를 들어, 작은 실리콘 면적(area)), 높은 이득(gain), 등을 갖도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 그 범위 내로 전력 공급 회로(420)가 관리되는 출력 전압 범위는 히스테리틱 비교기(470)의 히스테리틱 전압 범위와 상응할 수 있다. 예를 들어, 히스테리틱 비교기(470)는 전력 공급 회로(420)의 목표 출력 전압 범위와 같거나 또는 비례하는 (상부 임계 전압과 하부 임계 전압을 갖는) 히스테리틱 전압 범위를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 히스테리틱 비교기(470)는, 전력 공급 회로(420)의 출력 전압(46)의 특정 출력 전압 범위 내로의 제어를 트리거시키는 히스테리틱 전압 범위를 갖도록 구성될 수 있다. 따라서, 전력 공급 회로(420)의 출력 전압(46)은, 히스테리틱 비교기(470)의 히스테리틱 전압 범위인 상부 임계 전압과 하부 임계 전압에 기초하여, 출력 전압 범위인 상부 임계 전압과 하부 임계 전압 사이로 유지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 히스테리틱 전압 범위의 상부 임계 전압과 하부 임계 전압은 집합하여 히스테리틱 전압 범위의 전압 한계들로 또는 히스테리틱 임계 전압들로 지칭될 수 있다.
도 4에 나타난 전력 공급 회로(420)는 도 1에 나타난 전력 공급 회로(120)의 변형이다. 도 1에 나타난 전력 공급 회로(120)와 마찬가지로, 전력 공급 회로(420)는 출력 전압(46)을 관리하도록 구성되고, 그에 따라 부하 모듈(430)에 포함된 부하 장치들(예를 들어, 부하 장치들(A, B))에 걸친 전압들이 원하는 방법으로 조절될 수 있다. 구체적으로, 도 4에 나타난 바와 같이, 기준 전압 회로(422)는 접지 전압(G42)에 기초하여 기준 전압(42)을 생성하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 접지 전압(G42)은, 회로구성(예를 들어, 연산 증폭기들, 감지 회로구성, 등) 및/또는 처리가 개입됨이 없이, 기준 전압 회로(422)에 의해 직접 수신될 수 있다. 접지 전압(G42)은 접지 전압(G41)과 다르며, 접지 전압(G41)은 전력 공급 회로(420), 부하 모듈(430), 및/또는 전원(450)의 구성요소들 중 적어도 일부에 대해 사용되는 접지 전압이다. 일부 실시예들에서, 접지 전압(G42)이 기준 전압 회로(422)에 대한 접지 전압으로서 기능하기 때문에, 접지 전압(G42)은 기준 접지 전압으로(또는 감지 접지 전압 또는 국부 접지 전압으로) 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접지 전압(G41)은 광역 접지 전압으로 지칭될 수 있다.
도 4에 나타난 바와 같이, 기준 접지 전압(G42)은 광역 접지 전압(G41)에 연결되지 않고 부하 모듈(430) 내부의 위치(예를 들어, 노드)로부터 나오며 부하 장치들(A, B)에 근접한다. 부하 장치들(A, B)은, 트랜지스터들, 저항들, 인덕터들, 커패시터들, 및/또는 등등을 포함하는 반도체 장치들과 같은 많은 다른 타입의 장치들을 포함할 수 있다. 기준 전압(42)이 부하 장치들(A, B)에 근접한 기준 겁지 전압(G42)에 기초하여 기준 전압 회로(422)에 의해 생성되기 때문에, 전력 공급 회로(420)는, 기준 전압(42)이 (부하 장치들(A, B)과 근접하지 않은) 광역 접지 전압(G41)에 기초하여 기준 전압 회로(422)에 의해 생성되는 것보다 더욱 정확하게, 부하 장치들(A, B)에 전달되는 전력을 관리(예를 들어, 전압을 조절)할 수 있다.
구체적으로, 기준 접지 전압(G42)은 부하 장치들(A, B)과 근접한 위치(예를 들어, 노드)로부터 나오고, 부하 모듈(430)의 패키징(예를 들어, 트레이스들, 와이어본드들, 커넥터들 등)과 관련된 기생 저항들에 의해 영향 받지 않으며(예를 들어, 실질적으로 영향 받지 않으며), 상기 기생 저항들은, 기생 패키징 저항(RP42), 및/또는 기생 보드 저항(RB42)으로 나타난 보드 저항들(예를 들어, 인쇄 회로 기판 트레이스들)에 의해 나타난다. 따라서, 기준 접지 전압(G42)은 부하 장치들(A, B)과 기생 패키징 저항(RP42) 사이에 배치된 위치로부터 나온다. 이 실시예에서, 기준 접지 전압(G42)이 연결된 상기 위치는 내부 접지(VSS)(또는 부하 장치 접지(VSS))로 지칭될 수 있고, 부하 장치들(A, B)(또는 부하 모듈(430))의 접지측으로부터 나올 수 있다.
마찬가지로, 도 4에 나타난 바와 같이, (피드백 신호(47)를 생성하는데 사용되는) 피드백 신호(44)는, (출력 전압(46)과 연결되거나 근접하지 않고) 부하 모듈(430) 내부의 위치로부터 나온다. 피드백 신호(44)가 부하 장치들(A, B)과 근접하기 때문에, 전력 공급 회로(420)는, 피드백 신호(44)가 (부하 장치들(A, B)에 가깝지 않은) 출력 전압(46)에 기초한 경우보다 더욱 정확하게, 부하 모듈(430) 내 부하 장치들(A, B)에 전달되는 전력을 관리할 수 있다. 구체적으로, 피드백 신호(44)는 부하 장치들(A, B)과 근접한 위치로부터 나오고, 부하 모듈(430)의 패키징(예를 들어, 트레이스들, 와이어본드들, 커넥터들 등)과 관련된 기생 저항들에 의해 영향 받지 않으며(예를 들어, 실질적으로 영향 받지 않으며), 상기 기생 저항들은, 기생 패키징 저항(RP41), 기생 보드 저항(RB41)으로 나타난 보드 저항들(예를 들어, 인쇄 회로 기판 트레이스들), 및/또는 기생 온-칩 라우팅(on-chip routing) 저항들(RCA, RCB)로 나타나는 온-칩 라우팅(예를 들어, 금속 라우팅 와이어들)에 의해 나타난다. 따라서, 피드백 신호(44)는 각각의 부하 장치들(A, B)과 기생 칩 저항들(RCA, RCB) 사이에 배치된 위치로부터 나온다.
도 4에 나타난 바와 같이, 피드백 신호(44)는 부하 장치들(A) 또는 부하 장치들(B)과 관련될 수 있다. 구체적으로, 스위치(SWA)가 닫힐 경우(그리고 스위치(SWB)가 열릴 경우), 피드백 신호(44)는 기생 온-칩 라우팅 저항(RCA)와 부하 장치들(A) 사이로 배치될 것이다. 일부 실시예들에서, 스위치 장치들(SWA, SWB)은, 예를 들어, MOSFET 장치들일 수 있다. 스위치(SWA)가 닫힐 경우(그리고 스위치(SWB)가 열릴 경우), 피드백 신호(44)가 연결된 위치는 내부 공급 전압(VDDA)(또는 부하 장치 공급 전압(VDDA)으로) 지칭될 수 있고, 부하 모듈(430)의 부하 장치들(A)의 전력 공급측이 될 수 있다. 스위치(SWB)가 닫힐 경우(그리고 스위치(SWA)가 열릴 경우), 피드백 신호(44)는 기생 온-칩 라우팅 저항(RCB)과 부하 장치들(B) 사이로 배치될 것이다. 스위치(SWB)가 닫힐 경우(그리고 스위치(SWA)가 열릴 경우), 피드백 신호(44)가 연결된 위치는 내부 공급 전압(VDDB)(또는 부하 장치 공급 전압(VDDB)으로) 지칭될 수 있고, 부하 모듈(430)의 부하 장치들(B)의 전력 공급측이 될 수 있다.
스위치들(SWA, SWB)은 부하 장치들(A) 및/또는 부하 장치들(B)에 걸친 전압 제어를 택일적으로(예를 들어, 선택적으로) 허용하기 위해 부하 모듈(430)에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 스위치들(SWA, SWB)은 상호 배타적인 방식으로 스위칭될 수 있고, 그에 따라 전압 조절이 부하 장치(A) 또는 부하 장치(B)의 필요나 요구에 따라 전력 공급 회로(420)에 의해 제공된다.
마찬가지로 도 1에 연관되어 설명된 바와 같이, 부하 모듈(430)의 동작 동안 부하 모듈(430)을 통해 흐르는(예를 들어, 부하 모듈(430)에 의해 소모되는) 부하 전류(40)는 도 4에 나타난 부하 모듈(430)에 의한 신호 또는 데이터 처리에 기초하여 변동할 수 있다. 예를 들어, 부하 모듈(430)이 집중적인 신호 처리(예를 들어, 데이터 처리, 출력 제공)를 하는 경우, 부하 전류(40)는 부하 모듈(430)이 유휴(idle)(예를 들어, 출력을 제공하지 않는 대기 상태)인 경우보다 높을 수 있다. 따라서, (1 옴 미만일 수 있는) 기생 패키징 저항들(RP41, RP42)에 걸친 그리고 (1 옴 미만일 수 있는) 기생 보드 저항들(RB41, RB42)에 걸친 전압 강하들(기생 전압 강하들로도 지칭될 수 있음)은 부하 모듈(430)에 의해 수행되는 신호/데이터 처리에 기초하여 변동할 수 있다. 도 4에 나타난 전력 공급 회로(420)는, 내부 접지(VSS)에 연결된 기준 접지 전압(G42)에 기초하여 생성된 내부 공급 전압(VDDA, VDDB) 및 기준 전압(42)과 연결된 (피드백 신호(47)를 생성하는데 사용되는) 피드백 신호(44)에 기초하여 부하 장치들(A)에 걸친 전압 및/또는 부하 장치들(B)에 걸친 전압을 관리하도록 구성되고, 그에 따라 부하 장치들(A, B)에 걸친 전압이 상기 기생 전압 강하들로부터의 영향 없이(또는 실질적으로 없이) 관리될 수 있다. 구체적으로, 전력 공급 회로(420)에 의한 부하 장치들(A, B)에 걸친 전압 강하의 관리에 사용되며 기준 전압 회로(422)에 의해 생성되는 기준 전압(42)은 기준 접지 전압(G42)의 변화들(예를 들어, 증가들, 감소들)에 따라 변화(예를 들어, 변동, 이동, 증가, 감소)할 것이다. 비록 도 4에 나타나지는 않았지만, 만일 전력 공급 회로(420)가 예를 들어 (부하 모듈(430)의 패키지 외부의) 출력 전압(46) 및 (부하 모듈(430)의 패키지 외부이고 변동하지 않는) 광역 접지 전압(G41)에 기초하여 생성된 기준 전압(42)에 기초하여 부하 장치들(A, B)에 걸친 전압을 관리하도록 구성된 경우, 기생 전압 강하 때문에 전력 공급 회로(420)는 부하 장치들(A, B)에 걸친 전압을 원하는 방법으로 관리하는 것이 가능하지 않을 수 있다.
도 4에 나타난 바와 같이, 피드백 신호(44)에 기초하여 생성된 피드백 신호(47)는 증폭된 리플 신호(49)와 조합되어 증폭된 피드백 신호(45)를 생성한다. 증폭된 피드백 신호(45)는, 기준 전압과 비교하여(42), 전력 공급 회로(420)에 의한 출력 전압(46)의 히스테리틱 전압 범위 내로의 제어를 트리거시키기 위해, 히스테리틱 비교기(470)에 의해 사용된다. (일정하거나 변화할 수 있고 출력 전압 범위에 상응할 수 있는) 상기 히스테리틱 전압 범위는 기준 접지 전압(G42)와 같이 이동할 수 있다. 구체적으로, 기준 접지 전압(G42)에 기초하여 생성된 기준 전압(42)은, (광역 접지 전압(G41)에 대한 출력 전압 내로의 바람직한 전압 제어를 위한) 광역 접지 전압(G41) 대비 히스테리틱 전압 범위의 쉬프팅(shifting)(예를 들어, 상부 쉬프팅, 하부 쉬프팅)을 야기할 수 있다. 상기 히스테리틱 전압 범위는 도 2a 내지 도 2c와 연관되어 나타난 기준 접지 전압(G2)의 변화들과 유사한 기준 접지 전압(G42)의 변화들에 따라 쉬프트할 수 있다.
(피드백 신호(44)와 같은) 감지된 전압(VDDA, VDDB)은, 경로(423)를 통해 (예를 들어, 전압 분배기일 수 있는) 피드백 회로(464)에 제공된다. 피드백 신호(44)는, 피드백 회로(464)에 의해, 피드백 신호(47)를 생성하는데(예를 들어, 발생시키는데) 사용된다. 일부 실시예들에서, 피드백 신호(47)의 교류(AC) 성분(component) 또는 리플들은, 강건하거나 원하는 방식으로의 출력 전압(46)의 히스테리틱 조절에 충분할 정도로 크지 않을 수(예를 들어, 노이즈에 비해 충분히 크지 않을 수) 있다. 리플 피드백 회로(462)는 증폭된 리플 신호(49)를 생성하는데 사용될 수 있고, 상기 증폭된 리플 신호(49)는 강건한 히스테리틱 조절에 필요한 AC 성분 또는 리플을 증폭시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 높은 임피던스 스위치들(예를 들어, 약 수천 옴의 저항들)일 수 있는 스위치들(SWA, SWB) 때문에, 피드백 신호(44)의 AC 성분 또는 리플은 약화(dampening)되기 쉬울 수 있고 단독으로 사용되는 경우(미도시) 히스테리틱 조절에 적합하지 않을 수 있다. 예를 들어, 증폭된 피드백 신호(45)를 생성하기 위해 증폭된 리플 신호(49)가 추가되지 않는 경우(이 경우는 나타나지 않음), 피드백 신호(47)는 원하는 방식으로의 히스테리틱 조절에 적합하지 않을 수 있다. 비록 (리플 피드백 회로(462)와 유사한) 블록을 사용하여 증폭된 리플 신호(미도시)를 생성하기 위해 피드백 신호(44)가 증폭되고 상기 증폭된 리플 신호가 피드백 신호(47)에 더해진다고 하더라도, 상기 증폭된 리플 신호와 피드백 신호(47)의 조합은 강건한 히스테리틱 조절에 적합하지 않을 수 있다.
상기 약화(dampening)때문에, 피드백 신호(44)에 기초하여 생성된 피드백 신호(47) 및 피드백 신호(44)의 신호-잡음비(signal-to-noise ratio, SNR 또는 S/N)는 원하는 레벨 미만일 수 있다. 다시 말해, 피드백 신호(44)(및 피드백 신호(47))의 리플 성분(AC 성분)은, 만일 전력 공급 회로(420)에 의해 출력 전압(46)의 전압 조절(및 부하 장치들(A, B)에 걸친 전압 조절)을 트리거시키기 위해 히스테리틱 비교기(470)에 의해 사용되는 경우, 노이즈에 비해 희석될(attenuated) 수 있고, 그에 따라 전력 공급 회로(420)의 전압 조절이 원하지 않는 방법으로 영향 받을 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 노이즈는 부하 모듈(430), 전원(450), 및/또는 전력 공급 회로(420)의 부분들에 의해 야기될 수 있다. 일부 예들에서, 피드백 신호(44)(및 피드백 신호(47))의 노이즈는 (단독으로 사용되는 경우) 히스테리틱 비교기가 전력단(426)을 트리거시키고, 제어기 회로(428)를 통해, 전원(450)으로부터 전력을 제공하거나 차단하는 것을 야기할 수 있다.
도 5는 상대적으로 낮은 신호-잡음비를 갖는 피드백 신호(52)를 도시하는 그래프이다. 피드백 신호(52)는 도 4에 나타난 전력 공급 회로(420)와 연관된 피드백 신호(47) 및/또는 피드백 신호(44)와 유사할 수 있다.
도 5에 나타난 바와 같이, 피드백 신호(52)의 전압은 y-축에 있고, 우측으로 갈수록 증가하는 시간은 x-축에 있다. 피드백 신호(52)의 리플 성분(53)은 점선으로 도시된다. 리플 성분(53)은, 히스테리틱 전압 범위(56) 내로의 제어에 사용될 수 있는 피드백 신호로서의 사용을 위해 타게팅된 피드백 신호(52)의 부분이다. 히스테리틱 전압 범위(56)는 상부 임계(58) 및 하부 임계(57)를 갖는다. 도 5에 나타난 바와 같이, 피드백 신호(52)는 대략적으로 히스테리틱 전압 범위(56) 내인 직류(DC) 성분(예를 들어, DC 전압 레벨, 평균 DC 전압 레벨)을 갖는다.
이 그래프에서, 피드백 신호(52)의 리플 성분(53)은 약화되고 그에 따라 피드백 신호(52)의 노이즈의 크기는 리플 성분(53)의 크기에 비해 크다. 이 실시예에서, 리플 성분(53)은 히스테리틱 전압 범위(56) 내로 경계된 크기를 갖도록 도시된다. 도 5에 나타난 바와 같이, 피드백 신호(52)의 노이즈 부분의 크기(Q)는 리플 성분(53)(및 히스테리틱 전압 범위(56))의 크기보다 크다. 따라서, (크기(Q)와 연관된 노이즈 부분들과 같은) 히스테리틱 전압 범위(56) 외부의 피드백 신호(52)의 부분들은 원하지 않는 방법으로 부하 모듈로의 전력의 차단 또는 전력의 전달을 트리거시킬 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 증폭된 리플 신호(49)는 (피드백 신호(44)가 아닌) 출력 전압(46)에 기초하여 리플 피드백 회로(462)에 의해 생성된다. 증폭된 리플 신호(49)는 피드백 신호(44)의 리플 성분과 상응하는 (DC 성분을 제외한) 리플 성분의 증폭된 모습이다. 일부 실시예들에서, 증폭된 리플 신호(49)는 (피드백 신호(44) 내의 그것과 유사한) DC 성분의 부분을 적어도 포함할 수 있다. 예를 들어, 스위치들(SWA, SWB)의 높은 저항 때문인 약화된 리플 또는 AC 성분을 방지하기 위해, 피드백 신호(44)와 상응하는(예를 들어, 일시적으로 상응하는) 리플 성분을 갖는 출력 전압(46)이 증폭된 리플 신호(49)(즉, 리플 성분의 증폭된 모습)를 생성하는데 사용된다. 증폭된 리플 신호(49)를 생성하는데 피드백 신호(44)보다는 출력 전압(46)이 사용되는데, 이는 피드백 신호(44)가 약화(dampening)에 의해 영향 받기(예를 들어, 반대로(adversely) 영향 받기) 때문이다. 출력 전압(46)은, 스위치(SWA 또는 SWB) 때문인 상대적으로 높은 임피던스와 연관된 피드백 신호(44)와 비교하여 상대적으로 낮은 임피던스 경로와 연관되고, 그것이 리플 피드백 회로(462)에 의해 증폭된 리플 신호(49)를 생성하는데 사용되는 경우, 피드백 신호(44)가 약화되는 정도까지 또는 전혀 약화되지 않을 수 있다. 증폭된 리플 신호(49)(및 출력 전압(46))는, 피드백 신호(44)(및 피드백 신호(47))의 리플 성분과 일시적으로 상응하는(예를 들어, 타이밍 관점에서 정렬된, 또는 동일한 위상의) 리플 성분을 갖지만, 피드백 신호(44)(및 피드백 신호(47)의 리플 성분과 비교해서는 증폭된다.
일부 실시예들에서, 리플 피드백 회로(462)는 출력 전압(46)과 연관된 리플 성분(또는 AC 성분)을 필터링(예를 들어, 추출)하도록 구성된 구성요소들(예를 들어, 인덕터들, 커패시터들, 저항들)을 포함할 수 있다. 다시 말해, 상기 필터링된 리플 성분을 생성하기 위해 출력 전압(46)의 리플 성분이 출력 전압(46)의 DC 성분으로부터 분리될 수 있다. 이후 상기 필터링된 리플 성분은 증폭된 리플 신호를 생성하도록 증폭될 수 있다.
증폭된 리플 신호(49)는 가산기 구성요소(466)에서 (약화된 또는 상대적으로 작은 리플 성분 및 DC 성분을 포함하는) 피드백 신호(47)와 조합되어 증폭된 피드백 신호(45)를 생성한다. 증폭된 피드백 신호(45)는, 예를 들어, 증폭된 리플 신호(49)의 추가 때문에) 피드백 신호(47)의 신호-대-잡음비보다 높은 신호-대 잡음비를 갖는다.
도 6은 상대적으로 높은 신호-대-잡음비를 갖는 증폭된 피드백 신호(62)를 도시하는 그래프이다. 증폭된 피드백 신호(62)는, 예를 들어, 도 4에 나타난 전력 공급 회로(420)에 의해 공급된 증폭된 피드백 신호(45)와 유사할 수 있다.
도 6에 나타난 바와 같이, 증폭된 피드백 신호(62)의 전압은 y-축 상에 있고, 우측으로 갈수록 증가하는 시간은 x-축 상에 있다. 증폭된 피드백 신호(62)의 리플 성분(63)은 점선으로 도시된다. 리플 성분(63)은, 히스테리틱 전압 범위(66) 내로의 제어에 사용될 수 있는 피드백 신호로서의 사용을 위해 타게팅된, 증폭된 피드백 신호(62)의 부분이다. 히스테리틱 전압 범위(66)는 상부 임계(68) 및 하부 임계(67)를 갖는다. 도 6에 나타난 바와 같이, 증폭된 피드백 신호(62)는 대략적으로 히스테리틱 전압 범위(66) 내의 직류(DC) 성분(예를 들어, DC 전압 레벨)을 갖는다.
이 그래프에서, 피드백 신호(62)의 리플 성분(63)은 (증폭된 리플 신호(예를 들어, 도 4에 나타난 증폭된 리플 신호(49)) 및 피드백 신호(예를 들어, 도 4에 나타난 피드백 신호(47))의 조합에 기초하여) 증폭되어 왔고, 그에 따라 증폭된 피드백 신호(62)의 잡음의 크기는 리플 성분(63)의 크기에 비하여 작다. 이 실시예에서, 리플 성분(63)은 히스테리틱 전압 범위(66) 내로 경계된 크기를 갖도록 도시되며, 이는 증폭된 리플 신호(62)의 크기에 기초하여 정의된다. 도 6에 나타난 바와 같이, 증폭된 피드백 신호(62)의 크기는, 비록 노이즈를 포함한다고 하더라도, 리플 성분(63)(및 히스테리틱 전압 범위(66))의 크기와 비교하여 상대적으로 작기 때문에, 상기 노이즈는, 원하지 않는 방법으로의 전력 공급 회로에 의한 부하 모듈로의 전력의 공급 또는 전력의 차단을 트리거시키지 않을 수 있다.
비록 도 6에 나타나지는 않았지만, (일정하거나 또는 변화할 수 있는) 히스테리틱 전압 범위는 기준 접지 전압(예를 들어, 도 4에 나타난 기준 접지 전압(G42))의 변화들에 따라 이동할 수 있다. 구체적으로, 상기 기준 접지 전압에 기초하여 생성될 수 있는 기준 전압은, 광역 접지 전압에 대한 히스테리틱 전압 범위의 쉬프팅(예를 들어, 상향 쉬프팅, 하향 쉬프팅)을 야기할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 증폭된 리플 신호(49)는, 선택적으로 리플 피드백 회로(462)에 의해 출력 전압(46) 및 전력단 출력(48)과 연관된 점선의 신호 라인으로 나타난) 신호의 조합에 기초하여 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력단(426)에 의해 공급되고 출력단(427)을 통하는 전류를 제공할 수 있는 전력단 출력(48)은, 출력 전압(46)의 리플 성분과 동일 위상(in phase)일 수 있다. 일부 실시예들에서, 만일 출력단(427)이, 예를 들어, 병렬 커패시터와 연결된 직렬 인덕터(series inductor)를 포함하는 경우, 상기 전력단 출력은 상기 직렬 인덕터를 통하는 전류를 제공할 수 있다.
일부 실시예들에서, 피드백 신호(44) 및/또는 기준 접지 전압(G42)는 부하 모듈(430) 내로 집적된 센스 전압 출력들(sense voltage outputs)로부터 나올 수 있다. 예를 들어, 만일 부하 모듈(430)이 마이크로프로세서(또는 다른 타입의 회로)인 경우, 마이크로프로세서는, 피드백 신호(44) 및/또는 기준 접지 전압(G42)에 사용될 수 있는, 마이크로 프로세서 내로 추가된 센스 전압 출력들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 공급 전압들(VDDA, VDDB), 및/또는 내부 접지 전압(VSS)은 부하 모듈(430)의 부하 장치들(A, B)에 포함된 트랜지스터 장치들의 소스들, 드레인들, 캐소드들, 애노드들 등과 물리적으로 근접할 수 있다. 일부 실시예들에서, 피드백 신호(44) 및/또는 그라운드 접지 전압(G42)은 중요한 장치들(예를 들어, 구성요소들)에 연결된(또는 근접한) 위치들로부터 나올 수 있고, 상기 중요한 장치들에 걸친 전압은 전력 공급 회로(420)에 의해 조절되어야(또는 타게팅되어야) 한다.
기준 접지 전압(G42)이 광역 접지 전압(G41)과 다른 부하 모듈(430) 내의 위치와 연결되기 때문에, 기준 접지 전압(G42)은 광역 접지 전압(G41)과 다를 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 접지 전압(G42)은 광역 접지 전압(G41)의 전압보다 높은 전압을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 접지 전압(G42)은 부하 전류(40)에 기초하여 광역 접지 전압(G41)에 따라 변동할 수 있다. 예를 들어, 상대적으로 높은 부하 전류(40)는 기생 패키지 저항(RP42) 및 기생 보드 저항(RB42)에 걸친 상대적으로 높은 전압 강하들을 일으킬 수 있고, 이는 기준 접지 전압(G42)과 광역 접지 전압(G41) 사이의 상응하는 차이로 귀결된다.
도 1과 관련하여 설명된 전력 공급 회로(120)와 마찬가지로, 기준 접지 전압(G42)은 경로(421)를 따른 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항(및/또는 다른 기생 저항들))에 걸친 전압 강하(들)에 의해 내부 접지 전압(VSS)과 다를 수 있다. 다시 말해, 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항이 경로(421)를 따라 기준 전압 회로(422)와 내부 접지 전압(VSS) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 경로(421)를 따른 기생 저항에 의해 야기되는 전압 제어 부정확성을 무시할 수 있다.
일부 실시예들에서, 기준 전압 회로(422) 및/또는 제어기(424)는 경로(421)에 따른 기생 저항들에 걸친 예상 전압 강하들에 기초하여 조정될(예를 들어, 보정될) 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기생 저항 값은 보드 레벨에서 측정될(tailored)수 있고, 그에 따라, 부하 장치(A, B)에서의 정확한 전압 제어를 위해 상기 기준 전압에 추가된 오프셋(build-in offset)에 의해, 경로(421)를 따른 전압 강하가 정확하게 제거될 수 있다.
도 1과 관련하여 설명된 전력 공급 회로(120)와 마찬가지로, 피드백 신호(44)는, 경로(423)를 따른 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항(및/또는 다른 기생 저항들)에 걸친 전압 강하(들)에 의해 내부 공급 전압들(VDDA, VDDB)과 다를 수 있다. 다시 말해, 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항이 경로(423)를 따라 제어기(424)와 내부 공급 전압들(VDDA, VDDB) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 경로(423)를 따른 기생 패키징 저항 및/또는 기생 보드 저항과 연관된 전압 강하들은, 경로(423)를 따른 피드백 회로(464)로의 전류가 매우(예를 들어, 상대적으로) 작기 때문에 무시할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 전압 회로(422) 및/또는 제어기(424)는 경로(423)에 따른 기생 저항들과 관련된 예상 전압 강하들에 기초하여 조정될(예를 들어, 보정될) 수 있다.
일부 실시예들에서, 경로(421) 및/또는 경로(423)를 따른 기생 저항들(예를 들어, 기생 보드 저항들, 기생 패키징 저항들)에 대한 조정은, 전력 공급 회로(420)의 전력 모드(예를 들어, 벅 레귤레이터의 펄스 주파수 변조(PFM) 모드, 펄스 폭 변조(PWM) 모드)에 기초하여 수행될(예를 들어, 동적으로 수행될) 수 있다. 일부 실시예들에서, 경로(421) 및/또는 경로(423)를 따른 기생 저항들은 전력 공급 회로(420) 내 원하는 결과를 얻도록 정의될 수 있다. 예를 들어, 부하 장치(436)에서 정확한 전압 제어를 얻기 위해, 경로(421)를 따른 기생 보드 저항은 (기준 전압 회로(422) 및/또는 제어기(424)에서) 경로(423)를 따른 기생 보드 저항과 균형을 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 경로(421) 및/또는 경로(423)를 따른 전류는 부하 장치들(A, B)을 통하는 부하 전류(40)보다 훨씬 작은 전류 범위 내에 있을 것이다.
비록 도 4에 나타나지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 기준 접지 전압(G42)은 내부 접지 전압(VSS)에 기초한 (경로(421)를 따른) 접지 전압 회로에 의해 생성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접지 전압 회로는, 예를 들어, 전압 분배기 또는 다른 타입의 회로일 수 있다. 그러한 실시예들에서, 기준 접지 전압(G42)은 내부 접지 전압(VSS)과 동일하지(또는 실질적으로 동일하지) 않을 수 있다.
일부 실시예들에서, 전력 공급 회로(420)는, 예를 들어, 전력단(426) 내 스위치 회로를 포함하는 임의의 타입의 스위치 레귤레이터이거나, 또는 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 공급 회로(420)는 스위치-모드 전력 공급 장치(SMPS)로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 전력 공급 회로(420)는 벅 레귤레이터, 부스트 레귤레이터, 벅 부스트 레귤레이터, 및/또는 등등이거나, 또는 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 공급 회로(420)는, DC-DC 컨버터(예를 들어, 벅-부스트 컨버터) 또는 교류(AC)-DC 컨버터의 임의의 조합이거나, 또는 이를 포함할 수 있다.
비록 도면에 나타나지는 않았지만, 입력단, 출력단(또는 출력단(427)과 같은 추가적인 출력단들), 및/또는 등등이 도 4에 나타난 전력단(426) 및/또는 제어기(424)에 포함되거나, 또는 이들에 동작 연결될(operably coupled) 수 있다. 예를 들어, 출력단(427)은, 예를 들어 1개 이상의 커패시터들, 인덕터들, 변압기들, 트랜지스터들, 저항들, 피드백 회로들, 및/또는 등등을 포함하는, 전력단(426)을 위한 다양한 타입들의 회로구성들을 포함할 수 있다.
비록 도면에 나타나지는 않았지만, 일부 실시예들에서, 제어기(424)는 (예를 들어, 히스테리틱 비교기(470) 뿐만 아니라) 1개 이상의 비교기들, 증폭기들, 입력단, 전력단(426) 내 스위치 회로의 스위칭을 트리거시킬 수 있는 제어 신호를 생성하도록 구성된 임의의 타입의 제어 회로구성, 및/또는 등등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력단(426)의 제어 회로는 사각파 파형(예를 들어, 라이징 및 폴링 에지들을 갖는 사각파 파형)을 갖는 제어 신호를 생성하도록 구성된 신호 생성기를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전원(450)은 임의의 종류의 전원일 수 있다. 예를 들어, 전원(450)은 배터리, 연료 전지, 및/또는 등등과 같은 직류(DC) 전원일 수 있다. 비록 도 4에 나타나지는 않았지만, (전력단(426)에 더하여) 전력 공급 회로(420)의 추가 부분들은 전원(450)에 의해 전력공급될 수 있다. 예를 들어, 기준 전압 회로(422), 제어기(424), 및/또는 등등은 전원(450)에 의해 전력공급되거나, 및/또는 전원(450)에 연결될 수 있다.
도 7은 전원(750)으로부터 부하 모듈(730)(작업 장치로도 지칭될 수 있음)로 전력을 전달하도록 구성된 또 다른 전력 공급 회로(720)를 도시하는 도면이다. 전력 공급 회로(720)는 기준 전압 회로(722)(예를 들어, 밴드갭 기준 회로), 제어기(724), 전력단(726), 및 출력단(727)을 포함한다. 전력 공급 회로(720)는, 기준 전압(72), 피드백 신호(77), 및 증폭된 리플 신호(79)에 기초하여 부하 모듈(730)에 전달되는 출력 전압(76)을 관리(예를 들어, 제어, 조절)하도록 구성된다. 도 7에 나타난 바와 같이, 피드백 신호(77) 및 증폭된 리플 신호(79)는, 증폭된 피드백 신호(75)를 생성하기 위해 조합될(예를 들어, 가산기 구성요소(766)에서 더해질) 수 있다. 상기 신호들은 각각 시간에 따라 변화할 수 있는 1개 이상의 전압들에 의해 정의될 수 있다. 일부 실시예들에서, 증폭된 리플 신호(79)(또는 증폭된 리플 신호(79)를 생성하는데 사용되는 구성요소 신호들)는 교류(AC) 피드백 신호로 기능하거나, 또는 이로 지칭될 수 있고, 피드백 신호(77)(또는 피드백 신호(77)를 생성하는데 사용되는 구성요소 신호들)는 직류(DC) 피드백 신호로 기능하거나, 또는 이로 지칭될 수 있다. 도 7에 나타난 바와 같이, AC 피드백 신호(들) 및 DC 피드백 신호(들)은 부하 모듈(730)의 다른 위치들과 연관된다.
도 7에 나타난 전력 공급 회로(720)는 제어기(724)의 구성을 제외하고는 도 4에 나타난 전력 공급 회로(420)와 동일하다. 도 7에 나타난 제어기(724)는 히스테리틱 비교기(770) 및 오차 증폭기(772)를 포함한다. 증폭된 리플 신호(79)를 수신하는 히스테리틱 비교기(770)의 출력은 (가산기 구성요소(766)에서) 피드백 신호(77) 및 기준 신호(72)를 수신하여 증폭된 피드백 신호(75)를 생성하는 오차 증폭기(772)의 출력과 조합된다. 오차 증폭기(772)의 출력은 기준 접지 전압(G72)의 움직임에 따라 이동(상향 쉬프트, 하향 쉬프트)할 수 있다. 일부 실시예들에서, 기준 접지 전압(G72)은, 회로구성(예를 들어, 연산 증폭기들, 감지 회로구성, 등) 및/또는 처리가 개입됨이 없이, 기준 전압 회로(722)에 의해 직접 수신될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 1, 도 4, 또는 도 7에 나타난 전력 공급 회로의 다른 구성들(예를 들어, 전력 공급 회로(720)의 제어기(724))가 구현될 수 있다.
일 일반적인 측면에서, 장치는 전원 및 제어기와 연결되도록 구성된 전력단, 상기 제어기와 연결되고 부하 모듈과 연관된 제2 접지 전압과 다른 제1 접지 전압에 접지되도록 구성된 접지 전압 회로를 포함할 수 있다. 상기 장치는 상기 부하 모듈에 출력 전압을 전달하기 위해 상기 전력단을 트리거시키도록 구성되되, 상기 출력 전압에 기초하여 생성된 제1 피드백 신호와 상기 출력 전압과 상기 제1 접지 전압 사이의 전압에 기초하여 생성된 제2 피드백 신호의 조합에 기초하여 상기 전력단을 트리거시키도록 구성된 제어기를 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 피드백 신호는 증폭된 리플 신호이다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 피드백 신호는 교류(AC) 성분을 포함한다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 피드백 신호는, 상기 제1 피드백 신호의 리플 성분과 일시적으로 상응하고 상기 제1 피드백 신호의 상기 리플 성분과 비교하여 희석된 리플 성분을 갖는다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 피드백 신호는 스위치를 통해 상기 부하 모듈의 복수의 부하 장치들과 연결된다.
일부 실시예들에서, 상기 장치는 또한 상기 제어기에 포함된 히스테리틱 비교기도 포함하고, 상기 히스테리틱 비교기는 히스테리틱 전압 범위에 기초하여 상기 부하 모듈에 전력을 공급하거나 전력을 차단하는 것 중 적어도 하나를 위해 상기 전력단을 트리거시키도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 접지 전압은 상기 부하 모듈의 패키지 내부의 상기 부하 모듈의 부분으로부터 나오고, 상기 제2 접지 전압은 상기 부하 모듈의 상기 패키지 외부의 접지 전압이다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 접지 전압은 상기 제2 접지 전압에 비해 상기 부하 모듈의 패키지의 부분에 걸친 전압 강하만큼 다르다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 접지 전압은 상기 부하 모듈을 통하는 전류의 변화에 응답하여 제2 접지 전압에 따라 변동하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 더 높은 상기 제1 접지 전압과 상기 제2 접지 전압 사이의 차이는, 변화하는 상기 부하 모듈을 통하는 부하 전류에 응답하여 변화한다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 접지 전압은 광역 접지 전압이고 상기 제1 접지 전압은 상기 기준 전압 회로에 대한 국부 접지 전압이다. 일부 실시예들에서, 상기 전력 공급 회로는 직류(DC) 전압 컨버터이다.
일 일반적인 측면에서, 장치는 히스테리틱 비교기를 포함하는 제어기, 및 상기 제어기에 연결되고 전원에 연결되도록 구성된 전력단을 포함한다. 상기 전력단은 상기 제어기에 응답하여 부하 모듈에 출력 전압을 전달하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는, 상기 제어기에 연결되고 상기 부하 모듈과 연관된 제2 접지 전압과 다른 제1 접지 전압과 접지되도록 구성된 기준 전압 회로를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제어기에 포함된 상기 히스테리틱 비교기는 증폭된 피드백 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 전력단은 상기 히스테리틱 비교기에 의해 생성된 상기 증폭된 피드백 신호에 기초하여 상기 출력 전압을 전달하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 접지 전압은 상기 부하 모듈의 패키지 내부의 상기 부하 모듈의 부분으로부터 나오고, 상기 제2 접지 전압은 상기 부하 모듈의 상기 패키지 외부의 접지 전압이다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 접지 전압은 상기 제2 접지 전압에 비해 상기 부하 모듈의 패키지의 부분에 걸친 전압 강하만큼 다르다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 접지 전압은 상기 부하 모듈을 통하는 전류의 변화에 응답하여 제2 접지 전압에 따라 변동하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 상기 기준 전압 회로는 기준 전압을 생성하도록 구성된다. 상기 제어기는 상기 전력단을 통해 제공된 상기 출력 전압을 상기 기준 전압 회로에 의해 생성된 상기 기준 전압에 기초하여 그리고 상기 제1 접지 전압보다 높은 전압을 갖는 피드백 신호에 기초하여 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 피드백 신호는 상기 부하 모듈에 포함된 복수의 스위치들에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 접지 전압과 상기 제2 접지 전압 사이의 차이는, 변화하는 상기 부하 모듈을 통하는 부하 전류에 응답하여 변화한다.
또 다른 일반적인 측면에서, 전력 공급 회로는 부하 모듈과 연결되도록 구성되고 제1 접지 전압과 연결되도록 구성된 전력단을 포함할 수 있다. 상기 전력 공급 회로는 상기 부하 모듈을 통하는 전류에 응답하여 제1 접지 전압에 대하여 변동하는 제2 접지 전압과 연결되도록 구성된 기준 전압 회로를 포함할 수 있고, 여기서, 상기 기준 전압 회로는 상기 제2 접지 전압에 기초하여 기준 전압을 생성하도록 구성된다. 상기 전력 공급 회로는 또한 상기 전력단과 연결되며 상기 기준 전압 회로와 연결된 제어기를 포함할 수 있고, 상기 제어기는 상기 부하 모듈에 포함된 복수의 부하 장치들의 전력측으로부터의 피드백 신호, 상기 기준 전압, 및 리플 신호의 조합에 기초하여 상기 부하 모듈로 출력 전압을 전달하도록 상기 전력단을 트리거시키도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 상기 리플 신호는 증폭된 리플 신호이다. 상기 전력 공급 회로는 또한 상기 전력단과 연결된 출력단, 및 상기 출력 전압에 기초하고 상기 출력단과 상기 전력단 사이의 전압에 기초하여 상기 증폭된 리플 신호를 생성하도록 구성된 리플 피드백 회로를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 기준 전압은 상기 제2 접지 전압과 연관된 보드 저항에 기초하여 조정된다. 일부 실시예들에서, 상기 전력 공급 회로는 직류(DC) 전압 컨버터이다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 접지 전압은 상기 제2 접지 전압에 비해 적어도 상기 부하 모듈의 패키지의 일부에 걸친 전압 강하만큼 다르다.
또 다른 일반적인 측면에서, 방법은 부하 모듈의 패키지 내부의 제1 위치로부터 상기 부하 모듈의 접지 전압과 다른 제1 전압을 수신하는 단계, 및 상기 부하 모듈의 상기 패키지 내부의 제2 위치로부터 상기 부하 모듈의 상기 접지 전압과 다른 제2 전압을 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 제1 전압에 기초하여 기준 전압을 생성하는 단계, 및 상기 부하 모듈에 대한 출력 전압과 연관된 피드백 신호에 기초하여 리플 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 상기 기준 전압, 상기 리플 신호, 및 상기 제2 전압에 기초하여 상기 부하 모듈에 대한 상기 출력 전압을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 리플 신호는 교류(AC) 피드백 신호로 기능하고, 상기 제2 전압은 직류(DC) 피드백 신호로 기능한다. 일부 실시예들에서, 상기 기준 전압은 기준 전압 회로를 사용하여 생성되고, 상기 제1 전압은 상기 기준 전압 회로에 대한 접지 전압으로 기능한다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 전압은 기준 전압 회로에 대한 접지 전압으로 기능한다. 또한, 상기 방법은, 상기 부하 모듈을 통하는 증가된 전류에 응답하여 상기 부하 모듈의 상기 접지 전압에 대한 상기 기준 전압을 증가시키는 단계를 더 포함하고, 여기서 상기 기준 전압 회로의 상기 접지 전압은 상기 부하 모듈의 상기 접지 전압보다 크다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이의 차이는 상기 출력 전압과 상기 접지 전압 사이의 차이보다 작다.
여기에 설명된 다양한 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로구성 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 방법들의 부분들은 예를 들어, FPGA(field programmable gate array) 또는 ASIC(application specific integrated circuit)와 같은 특정 목적 논리 회로구성에 의해 수행될 수 있고, 장치(예를 들어, 입력 전력 보호 장치, 전력 관리 장치)는 예를 들어, FPGA 또는 ASIC와 같은 특정 목적 논리 회로구성으로 구현될 수 있다.
일부 구현들은 다양한 반도체 공정 및/또는 패키징 기술들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들은, 예를 들어 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 실리콘 카바이드(SiC), 및/또는 등등을 포함하나 이에 제한되지는 않는 반도체 기판들과 연관된 다양한 종류의 반도체 공정 기술들을 사용하여 구현될 수 있다.
비록 설명된 구현들의 특정 특징들이 여기에 설명된 바와 같이 도시되었지만, 이제 많은 수정들, 대체들, 변화들 및 동등물들이 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 이루어질 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들이, 포함되는 경우, 실시예들의 범위 내에 해당하는 모든 그러한 수정들 및 변화들을 포함하도록 의도된 것임이 이해되어야 한다. 이러한 것들은 단지 예시적인 방법으로 나타난 것일 뿐이고, 한정을 위한 것이 아니며, 형식이나 구체적인 부분에서 다양한 변화들이 이루어질 수 있다. 여기에 설명된 장치 및/또는 방법들의 임의의 부분은, 상호 배타적인 조합을 제외하고는, 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 여기에 설명된 실시예들은, 설명된 다른 실시예들의 기능들, 구성요소들, 및/또는 특징들의 다양한 조합들 및/또는 서브-조합들(sub-combination)을 포함할 수 있다.

Claims (29)

  1. 전원 및 제어기와 연결되도록 구성된 전력단;
    상기 제어기와 연결되고, 부하 모듈과 연관된 제2 접지 전압과 다른 제1 접지 전압에 접지되도록 구성된 기준 전압 회로를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 부하 모듈에 출력 전압을 전달하기 위해 상기 전력단을 트리거시키도록 구성되되, 상기 출력 전압에 기초하여 생성된 제1 피드백 신호와 상기 출력 전압과 상기 제1 접지 전압 사이의 전압에 기초하여 생성된 제2 피드백 신호의 조합에 기초하여 상기 전력단을 트리거시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피드백 신호는 증폭된 리플 신호인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 피드백 신호는 교류(AC) 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 피드백 신호는, 상기 제1 피드백 신호의 리플 성분과 일시적으로 상응하고 상기 제1 피드백 신호의 상기 리플 성분과 비교하여 희석된(attenuated) 리플 성분을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 피드백 신호는 스위치를 통해 상기 부하 모듈의 복수의 부하 장치들과 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기에 포함된 히스테리틱 비교기를 더 포함하고,
    상기 히스테리틱 비교기는 히스테리틱 전압 범위에 기초하여 상기 부하 모듈에 전력을 공급하거나 전력을 차단하는 것 중 적어도 하나를 위해 상기 전력단을 트리거시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접지 전압은 상기 부하 모듈의 패키지 내부의 상기 부하 모듈의 부분으로부터 나오고,
    상기 제2 접지 전압은 상기 부하 모듈의 상기 패키지 외부의 접지 전압인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접지 전압은 상기 제2 접지 전압에 비해 상기 부하 모듈의 패키지의 부분에 걸친 전압 강하만큼 다른 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 접지 전압은 상기 부하 모듈을 통하는 전류의 변화에 응답하여 제2 접지 전압에 따라 변동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    더 높은 상기 제1 접지 전압과 상기 제2 접지 전압 사이의 차이는, 변화하는 상기 부하 모듈을 통하는 부하 전류에 응답하여 변화하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 접지 전압은 광역 접지 전압이고,
    상기 제1 접지 전압은 상기 기준 전압 회로에 대한 국부 접지 전압인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전력 공급 회로는 직류(DC) 전압 컨버터인 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 히스테리틱 비교기를 포함하는 제어기;
    상기 제어기에 연결되고 전원에 연결되도록 구성되며, 상기 제어기에 응답하여 부하 모듈에 출력 전압을 전달하도록 구성된 전력단; 및
    상기 제어기에 연결되고, 상기 부하 모듈과 연관된 제2 접지 전압과 다른 제1 접지 전압과 접지되도록 구성된 기준 전압 회로를 포함하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어기에 포함된 상기 히스테리틱 비교기는 증폭된 피드백 신호를 생성하도록 구성되고,
    상기 전력단은 상기 히스테리틱 비교기에 의해 생성된 상기 증폭된 피드백 신호에 기초하여 상기 출력 전압을 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 접지 전압은 상기 부하 모듈의 패키지 내부의 상기 부하 모듈의 부분으로부터 나오고,
    상기 제2 접지 전압은 상기 부하 모듈의 상기 패키지 외부의 접지 전압인 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 접지 전압은 상기 제2 접지 전압에 비해 상기 부하 모듈의 패키지의 부분에 걸친 전압 강하만큼 다른 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 접지 전압은 상기 부하 모듈을 통하는 전류의 변화에 응답하여 제2 접지 전압에 따라 변동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 기준 전압 회로는 기준 전압을 생성하도록 구성되고,
    상기 제어기는 상기 전력단을 통해 제공된 상기 출력 전압을 상기 기준 전압 회로에 의해 생성된 상기 기준 전압에 기초하여 그리고 상기 제1 접지 전압보다 높은 전압을 갖는 피드백 신호에 기초하여 제어하도록 구성되며,
    상기 피드백 신호는 상기 부하 모듈에 포함된 복수의 스위치들에 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 제1 접지 전압과 상기 제2 접지 전압 사이의 차이는, 변화하는 상기 부하 모듈을 통하는 부하 전류에 응답하여 변화하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 부하 모듈과 연결되도록 구성되고 제1 접지 전압과 연결되도록 구성된 전력단;
    상기 부하 모듈을 통하는 전류에 응답하여 제1 접지 전압에 대하여 변동하는 제2 접지 전압과 연결되도록 구성된 기준 전압 회로로서, 상기 제2 접지 전압에 기초하여 기준 전압을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기준 전압 회로; 및
    상기 전력단과 연결되며 상기 기준 전압 회로와 연결된 제어기로서, 상기 부하 모듈에 포함된 복수의 부하 장치들의 전력측(power side)로부터의 피드백 신호, 상기 기준 전압, 및 리플 신호의 조합에 기초하여 상기 부하 모듈로 출력 전압을 전달하도록 상기 전력단을 트리거시키도록 구성된 제어기를 포함하는 전력 공급 회로.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 리플 신호는 증폭된 리플 신호이고,
    상기 전력 공급 회로는,
    상기 전력단과 연결된 출력단; 및
    상기 출력 전압에 기초하고 상기 출력단과 상기 전력단 사이의 전압에 기초하여 상기 증폭된 리플 신호를 생성하도록 구성된 리플 피드백 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 공급 회로.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 기준 전압은 상기 제2 접지 전압과 연관된 보드 저항에 기초하여 조정되는 것을 특징으로 하는 전력 공급 회로.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 전력 공급 회로는 직류(DC) 전압 컨버터인 것을 특징으로 하는 전력 공급 회로.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 제1 접지 전압은 상기 제2 접지 전압에 비해 적어도 상기 부하 모듈의 패키지의 일부에 걸친 전압 강하만큼 다른 것을 특징으로 하는 전력 공급 회로.
  25. 부하 모듈의 패키지 내부의 제1 위치로부터 상기 부하 모듈의 접지 전압과 다른 제1 전압을 수신하는 단계;
    상기 부하 모듈의 상기 패키지 내부의 제2 위치로부터 상기 부하 모듈의 상기 접지 전압과 다른 제2 전압을 수신하는 단계;
    상기 제1 전압에 기초하여 기준 전압을 생성하는 단계;
    상기 부하 모듈에 대한 출력 전압과 연관된 피드백 신호에 기초하여 리플 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 기준 전압, 상기 리플 신호, 및 상기 제2 전압에 기초하여 상기 부하 모듈에 대한 상기 출력 전압을 생성하는 단계를 포함하는 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 리플 신호는 교류(AC) 피드백 신호로 기능하고,
    상기 제2 전압은 직류(DC) 피드백 신호로 기능하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 기준 전압은 기준 전압 회로를 사용하여 생성되고,
    상기 제1 전압은 상기 기준 전압 회로에 대한 접지 전압으로 기능하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 제1 전압은 기준 전압 회로에 대한 접지 전압으로 기능하고,
    상기 방법은,
    상기 부하 모듈을 통하는 증가된 전류에 응답하여 상기 부하 모듈의 상기 접지 전압에 대한 상기 기준 전압을 증가시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 기준 전압 회로의 상기 접지 전압은 상기 부하 모듈의 상기 접지 전압보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제25항에 있어서,
    상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이의 차이는 상기 출력 전압과 상기 접지 전압 사이의 차이보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
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