KR20150113900A - 복수 구성을 갖는 디지털 전압 조정기 제어기 - Google Patents

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Abstract

디지털 전압 조정기 제어기는 제어 로직, 인터페이스 및 구성 로직을 포함한다. 제어 로직은 전압 조정기의 전력 스테이지를 제어하여 하나 이상의 전력 스테이지의 그룹이 전압 조정기의 하나 이상의 출력 전압을 개별적으로 조정하도록 동작가능하다. 보드 또는 보드 형태 상의 제어기의 위치를 표시하는 외부 전기 파라미터는 인터페이스를 통해 측정된다. 구성 로직은 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 보드 또는 보드 형태 상의 제어기의 위치에 기초하여 전압 조정기에 대한 구성 파라미터의 세트를 결정하고, 구성 파라미터의 세트에 따라 제어 로직을 구성하여 각각의 출력 전압이 보드 또는 보드 형태 상의 제어기의 위치에 기초하여 조정되도록 동작가능하다.

Description

복수 구성을 갖는 디지털 전압 조정기 제어기{DIGITAL VOLTAGE REGULATOR CONTROLLER WITH MULTIPLE CONFIGURATIONS}
본 출원은 전압 조정기를 위한 디지털 제어기에 관한 것이고, 특히 복수 구성을 갖는 디지털 전압 조정기 제어기에 관한 것이다.
전압 조정기는 이들의 고효율성 및 이러한 컨버터에 의해 소비되는 소량의 영역/부피 때문에 통신을 위한 컴퓨팅(서버 및 모바일) 및 POL(Point-of-Load System)와 같은 다양한 애플리케이션에 대한 최신 전자 시스템에서 널리 사용된다. 널리 인정되는 전압 조정기 토폴로지는 벅(buck), 부스트(boost), 벅-부스트(buck-boost), 포워드(forward), 플라이백(flyback), 하프브릿지(half-bridge), 풀브릿지 (full-bridge) 및 SEPIC 토폴로지를 포함한다. 다위상 벅 컨버터는 마이크로프로세서, 그래픽 프로세서, 및 네트워크 프로세서와 같은 고성능 집적 회로에 의해 필요한 저전압에서 고전류를 제공하기에 특히 적합한 것이다. 벅 컨버터는 펄스 폭 변조(PWM) 제어기 IC(integrated circuit), 드라이버, 회로, 전력 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)을 포함하는 하나 이상의 위상과 같은 능동 컴포넌트, 및 인덕터, 변환기, 또는 연결된 인덕터, 캐패시터, 및 저항기와 같은 수동 컴포넌트와 함께 구현된다. 다위상(전력 스테이지(power stage))은 고출력 전류 필요조건을 충족시키기 위해 개별적인 인덕터를 통해 부하와 병렬로 연결될 수 있다.
전자 시스템을 위한 전력 공급 필요조건은 통상적인 다중 컴포넌트 보드에서 전압, 전류, 시동 등과 같은 상이한 필요조건에 대해 생성된 많은 상이한 전력 공급 레일(출력 전압)과 함께 복합적이다. POL 조정기는 전력 분배의 효율적인 방법으로써, 전압 공급이 부하에 매우 인접하게 발생되는 것을 가능하게 한다. 디지털 전압 조정기는 POL에 대해 널리 인정되고 있어서, 양호한 성능을 갖는 다양한 출력 필요조건 세트 및 풍부한 기능 세트를 구현하도록 유연성을 제공한다. 디지털 전압 조정기는 통상적으로 각 레일(출력 전압)에 필요한 설계 특징을 구현하는 저장된 구성 또는 프로그램에 의존한다. 어떤 컴포넌트가 어떤 레일과 연관되는지를 나타내는 물리적 식별이 거의 없거나 존재하지 않기 때문에 디지털 전압 조정기 제어기의 관리는 중요한 이슈이다.
일 통상적인 접근방식에서, 보드 상의 디지털 전압 조정기 제어기의 위치와 연관된 구성 정보는 외부 저항기를 통해 구성 정보로 제어기를 핀 프로그래밍(pin programming)함으로써 제공된다. 하지만, 이 접근방식은 다양한 구성 옵션을 지원하도록 외부 컴포넌트의 큰 세트를 필요로 하여, 보드 크기 및 비용을 증가시킨다. 다른 통상적인 기술은 상이한 저장된 구성을 갖는 디지털 전압 조정기 제어기의 부분 관리를 구현하는 것을 포함한다. 이 접근 방식은 고가의 복합적인 부분 관리 프로세스를 필요로 하고, 잘못 구성된 컴포넌트에 대한 위험성을 증가시킨다. 다른 통상적인 기술에서, 디지털 전압 조정기 제어기 구성 정보는 초기화 동안 버스 마스터(bus master)로부터 다운로드된다. 이 접근방식은 다운로드를 수행하는 시간을 필요로한다. 각각의 경우에, 보드 상의 불량 제어기를 재조정하거나 재배치하는 것이 도전과제이다.
디지털 전압 조정기 제어기의 실시예에 따라, 제어기는, 전압 조정기의 복수의 전력 스테이지를 제어하여 하나 이상의 전력 스테이지 그룹은 개별적으로 전압 조정기의 하나 이상의 출력 전압을 조정하도록 동작가능한 제어 로직과, 보드 또는 보드 형태 상의 제어기의 위치를 표시하는 외부 전기 파라미터를 측정하기 위한 인터페이스를 포함한다. 제어기는 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 보드 또는 보드 형태 상의 제어기의 위치에 기초하여 전압 조정기에 대한 구성 파라미터의 세트를 결정하고, 구성 파라미터의 세트에 따라 제어 로직을 구성하여 각각의 출력 전압이 보드 또는 보드 형태 상의 제어기의 위치에 기초하여 조정되도록 동작가능한 제어 로직을 더 포함한다.
전압 조정기의 실시예에 따라, 전압 조정기는 복수의 전력 스테이지 및 디지털 제어기를 포함한다. 디지털 제어기는 전압 조정기의 복수의 전력 스테이지를 제어하여 하나 이상의 전력 스테이지의 그룹이 전압 조정기의 하나 이상의 출력 전압을 개별적으로 조정하도록 동작가능한 제어 로직과, 보드 또는 보드 형태(a version of the board) 상의 제어기의 위치를 표시하는 외부 전기 파라미터를 측정하는 인터페이스를 포함한다. 제어기는 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 보드 또는 보드 형태 상의 제어기의 위치에 기초하여 전압 조정기에 대한 구성 파라미터의 세트를 결정하고, 구성 파라미터의 세트에 따라 제어 로직을 구성하여 각각의 출력 전압이 보드 또는 보드 형태 상의 제어기의 위치에 기초하여 조정되도록 동작가능한 구성 로직을 더 포함한다.
전자 시스템의 실시예에 따라, 전자 시스템은 보드 상에 배치된 복수의 부하와, 보드 상의 상이한 위치에 배치된 복수의 전압 조정기―보드 상의 각각의 위치는 어떤 부하가 어떤 전압 조정기에 의해 조정되는지를 판정하고, 전압 조정기의 각각은 복수의 전력 스테이지 및 디지털 제어기를 포함함―와, 보드 또는 보드 형태 상의 전압 조정기의 각각의 위치를 표시하기 위해 조정기의 각각에 할당되는 외부 전기 파라미터를 포함한다. 전압 조정기의 각각은 하나 이상의 출력 전압을 조정하도록 동작가능하다. 전압 조정기는 동일한 초기 디폴트 구성을 갖는다. 전압 조정기의 각각은 전압 조정기에 할당되는 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 보드 또는 보드 형태 상의 전압 조정기의 위치에 기초하여 초기 디폴트 구성을 변경하여 전압 조정기의 각각은 보드 또는 보드 형태 상의 전압 조정기의 위치에 기초하여 조정되는 하나 이상의 출력 전압을 제공하도록 동작가능하다.
전압 조정기를 구성하는 방법의 실시예에 따라, 방법은, 전압 조정기의 리셋(reset) 또는 파워업(power-up) 동안 디폴트 구성으로 전압 조정기를 초기화하는 단계와, 전압 조정기에 할당되는 외부 전기 파라미터를 결정하는 단계―외부 전기 파라미터는 보드 또는 보드 형태 상의 전압 조정기의 위치를 표시함―와, 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 보드 또는 보드 형태 상의 전압 조정기의 위치에 기초하여 전압 조정기에 대한 구성 파라미터의 세트를 결정하는 단계와, 구성 파라미터의 세트에 따라 전압 조정기를 재구성하여 전압 조정기에 의해 제공되는 각각의 출력 전압이 보드 또는 보드 형태 상의 전압 조정기의 위치에 기초하여 조정되는 단계를 포함한다.
당업자는 다음의 상세한 설명을 판독하고, 첨부한 도면을 참고할 시에, 추가적인 특징 및 장점을 인식할 것이다.
도면의 요소들은 반드시 서로 상대적인 비율로 도시되는 것은 아니다. 유사한 참조부호는 대응하는 유사한 부분을 지정한다. 다양한 도시된 실시예의 특징은 이들이 서로 배제하지 않는다면 조합될 수 있다. 실시예는 도면에서 도시되고 다음의 설명에서 더 상세된다.
도 1은 보드 상에 배치된 복수의 부하 및 보드 상의 상이한 위치에 배치된 복수의 전압 조정기를 포함하는 전자 시스템의 실시예의 블록도를 도시한다.
도 2는 각각이 복수 구성을 갖는 두 전압 조정기의 실시예의 블록도를 도시한다.
도 3은 전압 조정기를 구성하는 실시예의 흐름도를 도시한다.
도 4는 복수 구성 옵션을 갖는 디지털 전압 조정기 제어기에 포함되는 제어 로직의 실시예의 블록도를 도시한다.
도 5는 복수 구성 옵션을 갖는 디지털 전압 조정기 제어기에 포함되는 제어기 로직의 다른 실시예의 블록도를 도시한다.
본원에서 설명된 실시예는 저항, 전압, 또는 전압 및 저항의 조합과 같은 외부 전기 파라미터를 활용하여 보드 상의 디지털 전압 조정기 제어기의 위치를 식별한다. 보드 상의 디지털 제어기의 위치는 어떤 부하가 어떤 전압 조정기에 의해 조정되는지를 결정한다. 외부 전기 파라미터에 의해 표시된 위치에 기초하여, 디지털 제어기는 부하를 지원하기 위한 적합한 구성을 디폴트 구성으로부터 도출하거나 제어기에 의해 저장된 구성 파라미터의 세트로부터 적합한 구성을 선택할 수 있다. 이 방식으로, 동일한 보드 상의 모든 디지털 전압 조정기 제어기는 동일한 구성 정보가 동일하게 제공되고 위치에 기초한 적합한 구성을 선택 또는 도출함으로써 보드 상의 임의의 위치에 사용될 수 있다. 디지털 전압 조정기 제어기에 대한 이러한 설계 접근방식은 제어기 제조사 및 보드 어셈블러를 위해 컴포넌트를 구성하는 것 및 추적하는 것의 프로세스를 단순화시킨다. 제어기는 보드에 납땜될 수 있고 각각의 제어기의 구성을 추적할 필요가 없거나 보드 상으로 납땜한 후에 각각의 제어기를 구성할 필요가 없다면 그 후에 순차적으로 교체될 수 있다.
도 1은 인쇄 회로 보드(PCB)와 같은 보드(102) 상에 배치된 복수의 부하(100)와 보드(102) 상의 상이한 위치(106, 108)에 배치된 복수의 전압 조정기(104)를 포함하는 전자 시스템의 실시예를 도시한다. 추가적인 수동 및/또는 능동 컴포넌트(110)는 예를 들어, 글루잉, 납땜 등에 의해 보드에 부착될 수 있다. 보드 상의 각각의 위치(106, 108)는 어떤 부하(100)가 어떤 전압 조정기(104)에 의해 조정되는지를 결정한다. 전압 조정기(104)의 각각은 복수의 전력 스테이지(112) 및 디지털 제어기(114)를 포함한다. 저항, 전압, 또는 전압 및 저항의 조합과 같은 외부 전기 파라미터는 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 각각의 전압 조정기(104)의 위치(106, 108)를 표시하기 위해 각각의 전압 조정기(104)에 할당된다. 전자(첫번째)의 경우에, 각각의 외부 전기 파라미터는 보드(102) 상의 전압 조정기(104)의 위치(106, 108)를 표시하며, 이는 그 조정기(104)에 의해 인가되는 부하(100)에 대응한다. 이 방식으로, 동일한 제어기 설계는 상이한 전압 조정 필요조건을 갖는 부하(100)를 사용하는 보드(102) 상에서 사용될 수 있다. 두번째(후자)의 경우에, 외부 전기 파라미터는 각각의 디지털 전압 조정기 제어기(114)가 보드 형태(102)에 대한 적합한 구성을 구현할 수 있도록 어떤 보드 형태(102)가 제조되는지를 식별한다. 이 방식으로, 동일한 제어기 설계는 예를 들어, 상이한 컴포넌트 옵션 또는 유사하지만 상이한 설계를 사용하는 상이한 보드 형태(102) 상에서 사용될 수 있다. 각각의 전압 조정기(104)에 할당되는 외부 전기 파라미터는 대응하는 디지털 제어기(114)에 연결되는 하나 이상의 외부 저항기로서 도시되고 도 1에서 포괄적으로 'R'로 라벨링된다.
도 2는 두 전압 조정기(104)가 더 자세하게 도시된다. 각각의 전압 조정기(104)는 조정기(104)가 연결되는 부하(100)에 대해 하나 이상의 출력 전압(VoutX)을 조정하도록 동작가능하다. 전압 조정기(104)는 동일한 초기 디폴트 구성을 갖고, 각각의 전압 조정기(104)는 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 전압 조정기(104)의 위치에 기초하여 그 위치와 연관된 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 초기 디폴트 구성을 변경할 수 있다. 각각의 전압 조정기(104)에 할당된 외부 전기 파라미터는 대응하는 디지털 제어기(114)의 인터페이스(200)에 연결된 하나 이상의 외부 저항기로서 도시되고 도 2에서 포괄적으로 'R'로 라벨링된다. 각각의 하나 이상의 외부 저항기는 어떤 예시의 제어기(114)가 구현되는지의 식별 수단을 대응하는 전압 조정기 제어기(114)에 제공한다. 이로써, 각각의 전압 제어기(104)는 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 전압 조정기(104)의 위치에 기초하여 조정되는 하나 이상의 출력 전압(VoutX)을 제공한다.
각각의 디지털 전압 조정기 제어기(114)는 대응하는 전압 조정기(104)의 각 전력 스테이지(112)의 동작을 제어하기 위한 마이크로제어기, 마이크로프로세서, ASIC(application-specific integrated-circuit) 등이 될 수 있다. 각각의 전압 제어기(104)는 단일 전력 스테이지(즉, 단일 위상 조정기) 또는 하나 초과의 전력 스테이지(즉, 다위상 조정기)를 포함하는 임의의 다수의 전력 스테이지(112)를 포함할 수 있다. 전력 스테이지(112)는 조정된 전압을 대응하는 부하(100)에 제공한다. 각각의 전력 스테이지(112)는 하나 이상의 인덕터(L)를 통해 부하(100)로 위상 전류를 전달하고 인덕터 및 조정기 출력과 병렬로 하나 이상의 출력 캐패시터(Cout)를 통해 전압 조정기(104)에 연결된다. 각각의 조정기(104)에 대한 인덕터는 동일한 또는 상이한 값을 가질 수 있고, 도 2에서 포괄적으로 'L'로 라벨링된다. 유사하게 각각의 조정기(104)에 대한 출력 캐패시터는 동일한 또는 상이한 값을 가질 수 있고, 도 1에서 포괄적으로 'Cout'으로 라벨링된다. 부하(100)는 마이크로프로세서, 그래픽 프로세서, 네트워크 프로세서 등과 같은 고성능 집적 회로, 또는 전압 조정을 필요로 하는 다른 타입의 전자 회로가 될 수 있다. 각각의 전력 스테이지(112)는 제 1 스위칭 상태에서 대응하는 부하(100)를 전압 조정기(104)의 입력 전압(Vin)에 연결시키고 제 2 스위칭 상태에서 접지에 연결시킨다.
이 조정기(104)에 대한 디지털 제어기(114)는 부하(100)에 전달되는 위상 전류를 조절함으로써, 부하(100)에 전달되는 각각의 전압(VoutX)를 조정하도록 각각의 전력 스테이지(112)의 스위칭 상태를 관리한다. 전력 스테이지(112)의 스위칭에 기초한 PWM(pulse width modulation)의 경우에, 제어기(114)는 전력 스테이지(112)를 스위칭하기 위한 PWM 제어 신호(pwm)를 발생시키는 PWM 유닛을 포함한다. 부하 전류가 낮다면(예를 들어, 위상 전류의 절반보다 낮음), 동기화 컨버터는 음의 전류(역전류)가 소멸되는 하나 이상의 전력 스테이지(112)의 로우 사이드 스위치(LS)를 통해 흐르는 것을 가능하게 한다. 하지만, 로우 사이드 스위치가 오프이면, 대응하는 바디 다이오드는 역전류를 전도시킬 수 없고 이는 HiZ(고임피던스) 또는 DCM(불연속 전도 모드)로 지칭되는 제로 전류로 남아있다. 전압 조정기(104)는 또한 전류 싱킹 기능(current sinking capability)을 갖는 연속 전도 모드(CCM)로 동작할 수 있다. 일반적으로, 개별적인 전력 스테이지(112)의 스위칭 상태 및 듀티 사이클은 대응하는 부하(100)에 제공되는 출력 전압에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되어 전압 조정기(104)는 부하 조건을 변경하는 것이 가능할 정도로 빠르고 신뢰가능하게 반응할 수 있다.
각각의 디지털 전압 조정기 제어기(114)는 하나의 기준 전압으로부터 다른 전압으로의 변경을 관리할 수 있다. 각각의 디지털 제어기(114)는 또한 출력 전압과 대응하는 기준 전압 사이의 에러를 판정하고, 예를 들어, PWM 제어 신호의 듀티 사이클을 조절함으로써 전력 스테이지(112)의 스위칭 상태 및/또는 듀티 사이클을 수정하기 위해 PWM에 제공되는 디지털 표현으로 에러 전압을 변환할 수 있다. 이러한 전압 조정 기능은 통상적인 디지털로 제어되는 스위칭 전력 컨버터에서 표준이고 따라서, 이와 관련한 추가 설명이 주어지지 않는다.
조정기 전력 스테이지(112) 각각은, 전력 스테이지(112)에 의해 수신되는 스위칭 제어 신호(pwm)에 응답하여, 제 1 스위칭 상태, 즉, 하이 사이드 스위치(HS) 온, 로우 사이드 스위치(LS) 오프, 제 2 스위칭 상태, 즉, 하이 사이드 스위치 오프, 로우 사이드 스위치 온, 또는 비 스위칭 상태, 즉, 하이 사이드 스위치 오프, 로우 사이드 스위치 오프에서 대응하는 전력 스테이지(112)를 설정하기 위한 드라이버 회로(202)를 포함한다. 드라이버 회로(202)는 하이 사이드 스위치의 게이트에 대해 제어 신호를 발생시키는 하이 사이드 드라이버(206), 로우 사이드 스위치의 게이트에 대해 제어 신호를 발생시키는 로우 사이드 드라이버(206), 및 스위칭 제어 신호(pwm)에 응답하여 내부 신호를 발생시키기 위한 드라이버 제어 로직(208)을 포함하여서 하이 사이드 및 로우 사이드 드라이버(204, 206)는 각각의 스위칭 상태가 구현될 수 있도록 하이 사이드 및 로우 사이드 스위치에 대한 적합한 게이트 제어 신호를 발생시킨다. 각각의 전력 스테이지(112)의 드라이버 회로(202)는 하나 이상의 전압 공급 및 입력 바이어스 회로, 하이 사이드 스위치를 위한 레벨 시프터 및 부트스트랩 회로, 대응하는 인덕터를 통해 전력 스테이지의 출력 전류를 측정 및 감지하기 위한 전류 모니터, 전력 스테이지의 온도를 특정하기 위한 온도 센서 등과 같은 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다. 이러한 표준 전력 스테이지 컴포넌트는 잘 알려져 있어 도시의 용이함을 위해 도 2에서 더 자세하게 도시되지 않았다.
각각의 디지털 전압 조정기 제어기(114)는 스위칭 제어 신호(pwm)를 통해 대응하는 전압 조정기(104)의 각각의 전력 스테이지(112)를 제어하기 위한 제어 로직(210)을 포함하여 하나 이상의 전력 스테이지(112)의 그룹은 개별적으로 전압 조정기(104)의 하나 이상의 출력 전압(VoutX)을 조정한다. 전력 스테이지 제어 로직(210)은 PID(proportional-integral-derivative) 제어기, PWM 유닛, AVP(adaptive voltage position) 유닛, 전류 밸런싱 유닛 등을 포함할 수 있다. 이들의 각각은 당 기술 분야에 잘 알려져 있어서 이와 관련하여 본원에서 추가 설명이 주어지지 않는다.
각각의 디지털 전압 조정기 제어기(114)는 또한 적합한 출력 조정을 유지하기 위해 전력 스테이지(112)의 스위칭을 제어하는 것에 있어서 전력 스테이지 제어 로직(210)에 의한 사용을 위해, 디지털 제어기(114)에 의해 제어되는 전력 스테이지(112)의 위상 전류 및/또는 출력 전압을 측정하기 위한 전압 및/또는 전류 원격 측정 센서(current telemetry sensor)(212)를 또한 포함한다. 이러한 전압 및/또는 전류 원격 측정 센서(212)는 당 기술 분야에서 잘 알려서 있어서 이와 관련하여 본원에서 추가 설명이 주어지지 않는다.
각각의 디지털 전압 조정기 제어기(114)는 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 제어기(114)의 위치를 표시하는 외부 전기 파라미터를 획득하기 위한 인터페이스(200)와, 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 제어기(114)에 기초하여 대응하는 전압 조정기(104)에 대한 구성 파라미터의 세트를 결정하기 위한 구성 로직(214)을 더 포함한다. 구성 로직(214)는 또한 위치 특정 구성 파라미터의 세트에 따라 전력 스테이지 제어 로직(210)을 구성하여 각각의 출력 전압은 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 제어기(114)의 위치에 기초하여 제어된다. 전력 스테이지 제어 로직(210) 및 구성 로직(214)은 예를 들어, 펌웨어에서 동일한 마이크로제어기에 의해 구현될 수 있다.
도 3은 개별적인 디지털 제어기(114)에 의해 각각의 전압 조정기(104)를 구성하는 방법의 실시예의 흐름도를 도시한다. 방법은 전압 조정기(104)의 리셋 또는 파워업 동안 디폴트 구성으로 전압 조정기(104)를 초기화하는 단계(블록 300)와, 전압 조정기(104)에 할당된 외부 전기 파라미터를 결정하는 단계를 포함한다. 본원에서 이전에 설명된 바와 같이, 외부 전기 파라미터는 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 전압 조정기(104)의 위치를 표시한다(블록 310). 디폴트 구성 파라미터는 전력 스테이지(112)의 그룹의 각각에서의 다수의 전력 스테이지(112) 중 적어도 하나, 전력 스테이지(112)의 그룹의 각각에서의 전력 스테이지(112)의 배열(즉, 전력 스테이지가 첫번째, 두번째 등임), 전력 스테이지 스위칭 주파수, 출력 전압(Vout), 출력 인덕턴스, 출력 캐패시턴스, 출력 전압 및 전류 한계치, 출력 필터 인덕턴스 및 캐패시턴스, 조정기 시동 시퀀스 정보, 예를 들어, PID 이득 파라미터와 같은 보상기 전달 기능 파라미터, I2C, SMB(system management bus), PMBUS(power management bus), SVID(serial voltage definition) 등과 같은 디지털 버스 어드레스, 전력 스테이지 타입, 전력 스테이지 향상 특징, 예를 들어, 저전력 모드, 고장 검출, 및 집적 센서와 같은 전력 스테이지 향상 특징, 및 전류 및/또는 전압 및/또는 온도 센서 이득 및 오프셋을 포함할 수 있다.
방법은 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 전압 조정기(104)의 위치에 기초하여 전압 조정기(104)에 대한 구성 파라미터의 세트를 결정하는 단계(블록 320)와, 구성 파라미터의 위치 특정 세트에 따라 전압 조정기(104)를 재구성하여서 전압 조정기(104)에 의해 제공되는 각각의 출력 전압은 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 전압 조정기(104)의 위치에 기초하여 조정된다(블록 330). 실시예에 따라, 각각의 디지털 전압 조정기 제어기(114)는 대응하는 전압 조정기(104)에 대한 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 저장하고, 각각의 사전결정된 구성 파라미터의 세트는 보드(102) 또는 상이한 보드 형태(102) 상의 상이한 위치에 대응한다. 이 실시예에 따라, 디지털 제어기(114)의 구성 로직(214)은 그 제어기(114)와 연관된 외부 전기 파라미터에 대응하는 사전결정된 구성 파라미터의 세트에 따라 제어기(114)의 전력 스테이지 제어 로직(210)을 구성한다.
도 4는 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 저장하는 디지털 전압 조정기 제어기(114)의 실시예를 도시한다. 각각의 사전결정된 구성 파라미터의 세트는 보드(102) 또는 상이한 보드 형태(102) 상의 위치에 대응한다. 디지털 제어기(114)는 판독 전용 메모리, e-퓨즈 또는 다른 일회(one-time) 프로그램가능한 메모리, EEPROM, 플래쉬 메모리, 강유전성 RAM(F-RAM), 자기저항성 RAM(MRAM)과 같은 비휘발성 메모리(NVM)(400), 또는 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 저장하기 위한 다른 수회(multi-time) 프로그래밍가능한 메모리를 포함한다.
디지털 전압 조정기 제어기(114)의 인터페이스(200)는 그 제어기와 연관된 외부 전기 파라미터를 측정하고 대응하는 디지털 값(Rvalue)을 발생시키기 위한, 전류 및/또는 전압 감지 회로와 같은 회로, ADC(analog to digital converter), 하나 이상의 필터 등을 포함한다. 제어기 구성 로직(214)은 디지털 값에 대응한 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 검색하도록 디지털 값에 기초한 비휘발성 메모리(400)에서 룩업(도 4에서 단계'a')을 수행하기 위한 룩업 테이블 함수(402)를 포함한다. 즉, 각각의 사전결정된 구성 파라미터의 세트는 상이한 값의 Rvalue에 대응하는 인덱스를 갖고, Rvalue에 매칭하는 인덱스를 갖는 사전결정된 구성 파라미터의 세트는 룩업 테이블 함수(402)에 의해 비휘발성 메모리(400)로부터 검색된다(도 4에서 단계'b'). 제어기 구성 로직(214)은 또한 제어기(114)의 전력 스테이지 제어 로직(210)에 의해 액세스가능한 레지스터(404)의 세트에서 비휘발성 메모리(400)로부터 검색되는 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 저장한다(도 4에서 단계'c').
전력 스테이지 제어 로직(210)은 레지스터의 세트(404)에 저장된 사전결정된 구성 파라미터의 세트에 액세스하고(도 4의 단계'd') 구성 파라미터의 세트에 따라 전압 조정기(104)를 재구성하여서 전압 조정기(104)에 의해 제공되는 각각의 출력 전압은 제어기(114)와 연관된 외부 전기 파라미터에 대응하는 디지털 값(Rvalue)에 의해 표시된 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 전압 조정기(104)의 위치에 기초하여 조정된다. 이는 전력 스테이지(112)의 그룹의 각각에서 다수의 전력 스테이지(112)를 재구성하는 것, 전력 스테이지(112)의 그룹의 각각에서 전력 스테이지(112)의 배열을 변경하는 것, 전력 스테이지 스위칭 주파수, 출력 전압, 출력 인덕턴스, 출력 캐패시턴스, 출력 전압 및 전류 한계치, 출력 필터 인덕턴스 및 캐패시턴스 중 하나 이상을 조절하는 것, 전압 조정기 시동 시퀀스를 수정하는 것, 하나 이상의 보상기 전달 기능 파라미터를 조절하는 것, 전류 및/또는 전압 센서(원격 측정) 이득 및 오프셋을 조절하는 것 등을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 각각의 디지털 전압 조정기 제어기(114)는 제어기 구성 로직(214)에 의해 액세스가능한 디폴트 구성 파라미터에 기초하여 초기에 구성된다. 이 실시예에 따라, 제어기 구성 로직(214)은 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 제어기(114)의 위치에 기초하여 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 수정한다.
도 5는 제어기 구성 로직(214)에 의해 액세스가능한 디폴트 구성 파라미터에 기초하여 초기에 구성되고 외부 전기 파라미터에 기초하여 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 수정하는 디지털 전압 조정기 제어기(114)의 실시예를 도시한다. 제어기(114)는 디폴트 구성 파라미터를 저장하기 위한 판독 전용 메모리, 플래쉬 메모리, 강유전성 RAM(F-RAM), 자기저항성 RAM(MRAM) 등과 같은 비휘발성 메모리(NVM)(500)를 포함한다. 제어기(114)의 제어 로직(214)은 또한 비휘발성 메모리(500)로부터 디폴트 구성 파라미터를 검색하고(도 4의 단계'a') 제어기(114)의 인터페이스 회로(200)에 의해 제공되는 것과 같은 외부 전기 파라미터의 디지털 표현(Rvalue)에 의해 표시된 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 제어기(114)의 위치에 기초하여 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 수정하기 위한 수정 로직(502)을 포함한다. 일 실시예에서, 수정 로직(502)은 기초한 규칙 세트 또는 외부 전기 파라미터의 기능을 사용하여 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 스케일링한다(도 4의 단계'b'). 예를 들어, 수정 로직(502)은 스케일링 계수의 세트를 저장―각각의 스케일링 계수의 세트는 보드(102) 또는 상이한 보드 형태(102) 상의 상이한 위치와 연관됨―하고 Rvalue에 대응하는 스케일링 계수의 세트에 기초하여 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 스케일링하는 테이블(504)에 액세스할 수 있다(도 4의 단계'b'). 즉, 각각의 스케일링 계수의 세트는 상이한 값의 Rvalue에 대응하는 인덱스를 가질 수 있고 Rvalue에 매치하는 인덱스를 갖는 스케일링 계수의 세트는 수정 로직(502)에 의해 테이블(504)로부터 검색된다. 수정 로직(502)은 또한 제어기(114)의 전력 스테이지 제어 로직(210)에 의해 액세스가능한 레지스터의 세트(506)에 수정된 구성 파라미터를 저장한다(도 4의 단계'c').
전력 스테이지 제어 로직(210)은 레지스터의 세트(506)에 저장된 수정된 구성 파라미터에 액세스하고(도 4의 단계'd') 수정된 구성 파라미터에 따라 전압 조정기(104)를 재구성하여서 조정기(104)에 의해 제공되는 각각의 출력 전압은 제어기(114)와 연관된 외부 전기 파라미터에 대응하는 디지털 값(Rvalue)에 의해 표시된 보드(102) 또는 보드 형태(102) 상의 전압 조정기(104)의 위치에 기초하여 조정된다. 이는 전력 스테이지(112)의 그룹의 각각에서 다수의 전력 스테이지(112)를 재구성하는 것, 전력 스테이지(112)의 그룹의 각각에서 전력 스테이지(112)의 배열을 변경하는 것, 전력 스테이지 스위칭 주파수, 출력 전압, 출력 인덕턴스, 출력 캐패시턴스, 출력 전압 및 전류 한계치, 출력 필터 인덕턴스 및 캐패시턴스 중 하나 이상을 조절하는 것, 전압 조정기 시동 시퀀스를 수정하는 것, 하나 이상의 보상기 전달 기능 파라미터를 조절하는 것, 전류 및/또는 전압 센서(원격 측정) 이득 및 오프셋을 조절하는 것 등을 포함할 수 있다.
"제 1", 제 2"와 같은 용어 및 유사한 것은 다양한 요소, 영역, 섹션 등을 설명하기 위해 사용되고 한계치하는 것으로 의도되지 않는다. 명세서 전반에서 유사한 용어는 유사한 요소를 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이, "갖는(having)", "수용하는(containing)", "수반하는(including)", "포함하는(comprising)" 과 같은 용어 및 유사한 것은 언급된 요소 또는 특징의 존재를 나타내는 연장가능한 용어이지만, 추가적인 요소 또는 특징를 배제하지는 않는다. "한", "하나", 및 "상기"와 같은 관사는, 콘텍스트가 달리 명료하게 나타내지 않는다면, 단수뿐만 아니라 복수를 포함하도록 의도된다.
본원에서 설명된 다양한 실시예의 특징는, 달리 특별하게 언급되지 않는다면, 서로 조합될 수 있음이 이해될 것이다.
본원에서 특정 실시예가 도시되고 설명되었지만, 다양한 대안 및/또는 동등한 구현이 본원의 범위로부터 벗어남이 없이 도시되고 설명된 특정 실시예에 대해 대체될 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 본 명세서는 본원에서 논의된 특정 실시예의 임의의 조정 또는 변형을 커버하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 청구항 및 이와 동등한 것에 의해서만 한계치되도록 의도된다.

Claims (25)

  1. 디지털 전압 조정기 제어기에 있어서,
    전압 조정기의 복수의 전력 스테이지를 제어하여 하나 이상의 전력 스테이지의 그룹이 상기 전압 조정기의 하나 이상의 출력 전압을 개별적으로 조정하도록 동작가능한 제어 로직과,
    보드 또는 보드 형태(a version of the board) 상의 상기 제어기의 위치를 표시하는 외부 전기 파라미터를 측정하는 인터페이스와,
    상기 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 제어기의 위치에 기초하여 상기 전압 조정기에 대한 구성 파라미터의 세트를 결정하고, 상기 구성 파라미터의 세트에 따라 상기 제어 로직을 구성하여 각각의 출력 전압이 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 제어기의 위치에 기초하여 조정되도록 동작가능한 구성 로직을 포함하는
    디지털 전압 조정기 제어기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 조정기에 대한 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 저장하도록 동작가능한 비휘발성 메모리를 더 포함하되, 상기 사전결정된 구성 파라미터의 세트의 각각은 상기 보드 또는 상이한 보드 형태 상의 상이한 위치에 대응하고, 상기 구성 로직은 상기 외부 전기 파라미터에 대응하는 상기 사전결정된 구성 파라미터의 세트에 따라 상기 제어 로직을 구성하도록 동작가능한
    디지털 전압 조정기 제어기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구성 로직은 상기 제어 로직에 의해 액세스가능한 레지스터의 세트에 상기 외부 전기 파라미터에 대응하는 상기 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 저장하도록 동작가능한
    디지털 전압 조정기 제어기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 외부 전기 파라미터에 대응하는 디지털 값을 발생시키도록 동작가능한 회로를 더 포함하되, 상기 구성 로직은 상기 디지털 값에 기초하여 상기 비휘발성 메모리에서 룩업(lookup)을 수행하여 상기 디지털 값에 대응하는 상기 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 검색하도록 동작가능한
    디지털 전압 조정기 제어기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 비휘발성 메모리에 저장된 상기 사전결정된 구성 파라미터는,
    상기 전력 스테이지의 그룹의 각각에서의 다수의 전력 스테이지와,
    상기 전력 스테이지의 그룹의 각각에서의 상기 전력 스테이지의 배열과,
    전력 스테이지 스위칭 주파수와,
    출력 전압과,
    출력 인덕턴스와,
    출력 캐패시턴스와,
    출력 전압 및 전력 한계치와,
    출력 필터 인덕턴스 및 캐패시턴스와,
    상기 전압 조정기에 대한 시동(startup) 시퀀스 정보와,
    보상기 전달 기능 파라미터(compensator transfer function parameters)와,
    디지털 버스 어드레스와,
    전력 스테이지 타입과,
    센서 이득 및 오프셋 중 적어도 하나를 포함하는
    디지털 전압 조정기 제어기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 로직은 상기 구성 로직에 의해 액세스가능한 디폴트 구성 파라미터에 기초하여 초기에 구성되고, 상기 구성 로직은 상기 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 제어기의 위치에 기초하여 하나 이상의 상기 디폴트 구성 파라미터를 수정하도록 동작가능한
    디지털 전압 조정기 제어기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 구성 로직은 상기 외부 전기 파라미터에 기초하는 규칙 세트를 사용하여 상기 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 스케일링(scale)하도록 동작가능한
    디지털 전압 조정기 제어기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 구성 로직은,
    스케일링 팩터의 세트를 저장하고―상기 스케일링 팩터의 각각은 상기 보드 또는 상이한 보드 형태 상의 상이한 위치와 연관됨―, 상기 외부 전기 파라미터에 대응하는 스케일링 계수(scaling factor)에 기초하여 상기 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 스케일링하는 테이블에 액세스하도록 동작가능한
    디지털 전압 조정기 제어기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 디폴트 구성 파라미터는,
    상기 전력 스테이지의 그룹의 각각에서의 다수의 전력 스테이지와,
    상기 전력 스테이지의 그룹의 각각에서의 상기 전력 스테이지의 배열과,
    전력 스테이지 스위칭 주파수와,
    출력 전압과,
    출력 인덕턴스와,
    출력 캐패시턴스와,
    출력 전압 및 전력 한계치와,
    출력 필터 인덕턴스 및 캐패시턴스와,
    상기 전압 조정기에 대한 시동 시퀀스 정보와,
    보상기 전달 기능 파라미터와,
    디지털 버스 어드레스와,
    전력 스테이지 타입과,
    센서 이득 및 오프셋 중 적어도 하나를 포함하는
    디지털 전압 조정기 제어기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 전기 파라미터는 저항, 전압, 또는 전압 및 저항의 조합인
    디지털 전압 조정기 제어기.
  11. 복수의 전력 스테이지와,
    디지털 제어기를 포함하는 전압 조정기로서,
    상기 디지털 제어기는,
    상기 전압 조정기의 복수의 전력 스테이지를 제어하여 하나 이상의 전력 스테이지의 그룹이 상기 전압 조정기의 하나 이상의 출력 전압을 개별적으로 조정하도록 동작가능한 제어 로직과,
    보드 또는 보드 형태 상의 상기 제어기의 위치를 표시하는 외부 전기 파라미터를 측정하는 인터페이스와,
    상기 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 제어기의 위치에 기초하여 상기 전압 조정기에 대한 구성 파라미터의 세트를 결정하고, 상기 구성 파라미터의 세트에 따라 상기 제어 로직을 구성하여 각각의 출력 전압이 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 제어기의 위치에 기초하여 조정되도록 동작가능한 구성 로직을 포함하는
    전압 조정기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 상기 전압 조정기에 대한 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 저장하도록 동작가능한 비휘발성 메모리를 더 포함하되, 상기 사전결정된 구성 파라미터의 세트의 각각은 상기 보드 또는 상이한 보드 형태 상의 상이한 위치에 대응하고, 상기 구성 로직은 상기 외부 전기 파라미터에 대응하는 상기 사전결정된 구성 파라미터의 세트에 따라 상기 제어 로직을 구성하도록 동작가능한
    전압 조정기.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 디지털 제어기는 상기 외부 전기 파라미터에 대응하는 디지털 값을 발생시키도록 동작가능한 회로를 더 포함하되, 상기 구성 로직은 상기 디지털 값에 기초하여 상기 비휘발성 메모리에서 룩업을 수행하여 상기 디지털 값에 대응하는 상기 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 검색하도록 동작가능한
    전압 조정기.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 로직은 디폴트 구성 파라미터에 기초하여 초기에 구성되고, 상기 구성 로직은 상기 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 제어기의 위치에 기초하여 하나 이상의 상기 디폴트 구성 파라미터를 수정하도록 동작가능한
    전압 조정기.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 구성 로직은 상기 외부 전기 파라미터에 기초하는 규칙 세트를 사용하여 상기 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 스케일링하도록 동작가능한
    전압 조정기.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 구성 로직은,
    스케일링 팩터의 세트를 저장하고―상기 스케일링 팩터의 각각은 상기 보드 또는 상이한 보드 형태 상의 상이한 위치와 연관됨―, 상기 외부 전기 파라미터에 대응하는 스케일링 계수에 기초하여 상기 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 스케일링하는 테이블에 액세스하도록 동작가능한
    전압 조정기.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 전기 파라미터는 저항, 전압, 또는 전압 및 저항의 조합인
    전압 조정기.
  18. 보드 상에 배치된 복수의 부하와,
    상기 보드 상의 상이한 위치에 배치된 복수의 전압 조정기―상기 보드 상의 각각의 위치는 어떤 부하가 어떤 전압 조정기에 의해 조정되는지를 판정하고, 상기 전압 조정기의 각각은 복수의 전력 스테이지 및 디지털 제어기를 포함함―와,
    상기 보드 또는 보드 형태 상의 상기 전압 조정기의 각각의 위치를 표시하기 위해 상기 전압 조정기의 각각에 할당되는 외부 전기 파라미터를 포함하되,
    상기 전압 조정기의 각각은 하나 이상의 출력 전압을 조정하도록 동작가능하고,
    상기 전압 조정기는 동일한 초기 디폴트 구성을 갖고,
    상기 전압 조정기의 각각은 상기 전압 조정기에 할당되는 상기 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 전압 조정기의 위치에 기초하여 상기 초기 디폴트 구성을 변경하여 상기 전압 조정기의 각각이 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 전압 조정기의 위치에 기초하여 조정되는 하나 이상의 출력 전압을 제공하도록 동작가능한
    전자 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 외부 전기 파라미터의 각각은 저항, 전압, 또는 전압 및 저항의 조합인
    전자 시스템.
  20. 전압 조정기를 구성하는 방법에 있어서,
    상기 전압 조정기의 리셋(reset) 또는 파워업(power-up) 동안 디폴트 구성으로 상기 전압 조정기를 초기화하는 단계와,
    상기 전압 조정기에 할당되는 외부 전기 파라미터를 결정하는 단계―상기 외부 전기 파라미터는 보드 또는 보드 형태 상의 상기 전압 조정기의 위치를 표시함―와,
    상기 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 전압 조정기의 위치에 기초하여 상기 전압 조정기에 대한 구성 파라미터의 세트를 결정하는 단계와,
    상기 구성 파라미터의 세트에 따라 상기 전압 조정기를 재구성하여 상기 전압 조정기에 의해 제공되는 각각의 출력 전압이 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 전압 조정기의 위치에 기초하여 조정되는 단계를 포함하는
    전압 조정기 구성 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 전압 조정기의 비휘발성 메모리에 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 저장하는 단계―상기 사전결정된 구성 파라미터의 세트의 각각은 상기 보드 또는 상이한 보드 형태 상의 상이한 위치에 대응함―와,
    상기 외부 전기 파라미터에 대응하는 상기 사전결정된 구성 파라미터의 세트에 따라 상기 전압 조정기를 재구성하는 단계를 더 포함하는
    전압 조정기 구성 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 외부 전기 파라미터에 대응하는 디지털 값을 발생시키는 단계와,
    상기 디지털 값에 기초하여 상기 비휘발성 메모리에서 룩업을 수행하여 상기 디지털 값에 대응하는 상기 사전결정된 구성 파라미터의 세트를 검색하도록 하는 단계를 더 포함하는
    전압 조정기 구성 방법.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 전압 조정기는 상기 전압 조정기에 저장된 디폴트 구성 파라미터에 기초하여 초기화되며, 상기 방법은,
    상기 외부 전기 파라미터에 의해 표시되는 상기 보드 또는 상기 보드 형태 상의 상기 전압 조정기의 위치에 기초하여 하나 이상의 상기 디폴트 구성 파라미터를 수정하는 단계를 더 포함하는
    전압 조정기 구성 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 수정하는 단계는,
    상기 외부 전기 파라미터에 기초하는 규칙 세트를 사용하여 상기 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 스케일링하는 단계를 포함하는
    전압 조정기 구성 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 수정하는 단계는,
    스케일링 팩터의 세트를 저장하는 테이블에 액세스하는 단계―상기 스케일링 팩터의 세트의 각각은 상기 보드 또는 상이한 보드 형태 상의 상이한 위치와 연관됨―와,
    상기 외부 전기 파라미터에 대응하는 상기 스케일링 팩터에 기초하여 상기 하나 이상의 디폴트 구성 파라미터를 스케일링하는 단계를 포함하는
    전압 조정기 구성 방법.
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