TW201334384A - 具有整合式電壓控制器之積體電路裝置 - Google Patents

具有整合式電壓控制器之積體電路裝置 Download PDF

Info

Publication number
TW201334384A
TW201334384A TW101145147A TW101145147A TW201334384A TW 201334384 A TW201334384 A TW 201334384A TW 101145147 A TW101145147 A TW 101145147A TW 101145147 A TW101145147 A TW 101145147A TW 201334384 A TW201334384 A TW 201334384A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
external
integrated circuit
voltage
circuit device
coupled
Prior art date
Application number
TW101145147A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI569568B (zh
Inventor
Bryan Kris
Original Assignee
Microchip Tech Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Microchip Tech Inc filed Critical Microchip Tech Inc
Publication of TW201334384A publication Critical patent/TW201334384A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI569568B publication Critical patent/TWI569568B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/157—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with digital control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1588—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load comprising at least one synchronous rectifier element
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Power Sources (AREA)

Abstract

本發明揭示一種積體電路裝置，其具有：一外殼，其具有複數個外部接針；一中央處理單元(CPU)，其以一內部核心電壓操作且與該複數個接針耦合；及一內部切換模式電壓調節器，其透過該複數個外部接針之至少第一及第二外部接針而接收比該內部核心電壓更高之一外部供應電壓且產生該內部核心電壓，其中該內部切換模式電壓調節器透過該複數個外部接針之至少另一外部接針而與至少一外部組件耦合。

Description

具有整合式電壓控制器之積體電路裝置
本申請案之技術領域係關於積體電路裝置，特定言之，本申請案之技術領域係關於一種具有整合式電壓調節器之微處理器或微控制器。
微處理器或微控制器通常包括一中央處理單元(CPU)及用一特定技術製造之介面。微控制器除包括記憶體以外，亦包括複數個周邊裝置以在可應用於諸多應用中之一晶片上形成一系統。現代處理器(諸如微處理器及微控制器)歸因於改良處理技術而佔據較小空間。隨著處理幾何結構減小，此等裝置中之操作電壓或核心電壓亦減小。雖然常見的是使用例如5伏特之一供應電壓，但更新裝置僅使用3.3伏特或甚至更小。在0.18微米處理技術中，內部核心電壓為1.8伏特。其他技術甚至可將電壓進一步減小至例如1.2伏特。雖然電路板通常被設計成使用3.3伏特或5伏特作為供應電壓，但諸多微處理器及/或微控制器藉由一整合式電壓調節器而產生例如1.8伏特之內部核心電壓或甚至更低核心電壓。此等電壓調節器為傳統線性調節器。因此，可出現高達45%((3.3伏特-1.8伏特)/3.3伏特=45%)之藉由線性電壓調節器而轉換成熱之一輸入電力損耗。此能量浪費在任何電池操作裝置中會更顯著。
因此，需要存在一種包括一CPU之改良積體電路裝置。
根據一實施例，一積體電路裝置可包括：一外殼，其具有複數個外部接針；一中央處理單元(CPU)，其以一內部核心電壓操作且與該複數個接針耦合；及一內部切換模式電壓調節器，其透過該複數個外部接針之至少第一及第二外部接針而接收比該內部核心電壓更高之一外部供應電壓且產生該內部核心電壓，其中該內部切換模式電壓調節器透過該複數個外部接針之至少另一外部接針而與至少一外部組件耦合。
根據另一實施例，外部組件可包括一電感器。根據另一實施例，外部組件可包括一電感器及一電容器，其中該電感器係耦合於複數個外部接針之一第三與第四外部接針之間且該電容器係耦合於該第四外部接針與接地之間。根據另一實施例，內部切換模式電壓調節器可為一降壓調節器。根據另一實施例，積體電路可進一步包括以核心電壓操作之複數個周邊裝置。根據另一實施例，積體電路可進一步包括可操作以啟用或停用該降壓調節器之一電力管理單元。根據另一實施例，外部供應電壓可為約3.3伏特且內部核心電壓為約1.8伏特。根據另一實施例，該降壓調節器可包括與一正反器耦合之一誤差放大器，該正反器之輸出控制一驅動單元以控制串聯耦合於外部供應電壓與接地之間之兩個功率場效電晶體，其中該兩個功率場效電晶體之間之一節點與該第三外部接針耦合且該誤差放大器與該第四外部接針耦合。根據另一實施例，可藉由一特殊功能暫存器而修整該降壓調節器之功能。根據另一實施例， 可藉由至少一熔斷器而修整該降壓調節器之功能。根據另一實施例，該降壓調節器可進一步包括一欠壓鎖定裝置及一熱關斷裝置。根據另一實施例，該降壓調節器可以脈寬調變與脈頻調變之一組合操作。
根據另一實施例，一電路板可包括如上文所描述之積體電路裝置及以外部供應電壓操作之複數個另外積體電路裝置，其中該電路板將作為唯一電源電壓之外部供應電壓提供至積體電路。
根據另一實施例，一電路板可包括如上文所描述之積體電路裝置及以外部供應電壓操作之複數個另外積體電路裝置，其中該電路板將外部供應電壓提供至積體電路且不提供其他供應電壓至積體電路，該電路板進一步包括至少一低電壓積體電路裝置，其中該至少一低電壓積體電路裝置之一電源接針與積體電路裝置之第四接針耦合。
根據又一實施例，操作一積體電路裝置之一方法可包括：提供一供應電壓；提供具有以比該外部供應電壓更低之一內部核心電壓操作之一中央處理單元(CPU)之一積體電路裝置；將該供應電壓供給至該積體電路；藉由一切換模式電壓調節器而在該積體電路裝置內產生該內部核心電壓，該切換模式電壓調節器經由至少一外部連接接針而連接至至少一外部組件。
根據方法之另一實施例，外部組件可包括一電感器。根據方法之另一實施例，外部組件可包括一電感器及一電容器，其中該電感器係耦合於複數個外部接針之一第三與第 四外部接針之間且該電容器係耦合於該第四外部接針與接地之間。根據方法之另一實施例，內部切換模式電壓調節器可為一降壓調節器。根據方法之另一實施例，方法可進一步包括以核心電壓操作之複數個周邊裝置。根據方法之另一實施例，方法可進一步包括藉由一電力管理單元而啟用或停用該降壓調節器之步驟。根據方法之另一實施例，外部供應電壓可為約3.3伏特且內部核心電壓為約1.8伏特。根據方法之另一實施例，方法包括：由與一誤差放大器耦合之一正反器控制一驅動單元，其中該驅動單元控制串聯耦合於外部供應電壓與接地之間之兩個功率場效電晶體，其中該兩個功率場效電晶體之間之一節點與該第三外部接針耦合且該誤差放大器與該第四外部接針耦合。根據方法之另一實施例，方法可進一步包括藉由程式化一特殊功能暫存器或設定至少一熔斷器而修整該降壓調節器之至少一功能之步驟。根據方法之另一實施例，該降壓調節器進一步包括一欠壓鎖定裝置及一熱關斷裝置。根據方法之另一實施例，方法可進一步包括以脈寬調變與脈頻調變之一組合操作該降壓調節器。
熟習技術者將易於自以下圖式、描述及技術方案明白本發明之其他技術優點。本申請案之各種實施例可僅獲得所闡釋優點之一子集。對於該等實施例而言，任何一個優點均非至關重要。
可藉由參考結合附圖之以下描述而獲得本發明及其優點 之一更完全瞭解，其中相同元件符號指示相同特徵。
特定言之，電池供電微控制器(MCU)應用需要使電力消耗最小化。雖然可提供外部電壓調節器，但此一解決方案通常無法接受空間及成本要求。再者，使用此一低內部核心電壓之裝置僅可與一整合式線性電壓調節器一起使用，此會導致電池壽命縮短。因此，無法使用一更有效率之外部調節器。
根據各種實施例，包括一CPU之一積體電路裝置(諸如一微處理器或微控制器)可擁有一切換模式電力調節器，諸如一內部降壓調節器。此一切換式電壓調節器可被設計成非常有效率。根據各種實施例，該內部切換模式電壓調節器可被設計成僅需要最少外部組件(諸如電感器及大電容器)。可整合全部其他組件(諸如電力電晶體及控制電路)，其中根據各種實施例，某些周邊功能可與內部調節器組合以進一步節省矽晶粒上之佔用面積。再者，以下實施例展示一降壓調節器作為切換模式電壓調節器。然而，雖然此一應用特別有益，但其他切換模式電壓調節器可取代該降壓調節器。
圖1展示根據一實施例之一微控制器100之一方塊圖。為更佳地概觀，圖1僅展示組件之間之某些連接。各連接可根據各自功能性而表示單一或多個連接線。可替代及無需一些連接，如熟習技術者所瞭解。
一積體晶片100係嵌入至具有複數個外部接針140之一外殼105中。作為典型微控制器，積體晶片100包括一中央處 理單元110、複數個周邊裝置120及記憶體130。此等周邊裝置之一者可為一脈寬調變模組150。此外，根據一實施例，微控制器包括一整合式切換模式電壓調節器180，例如一降壓調節器。根據一實施例，該降壓調節器使用例如由脈寬調變模組150提供之某些周邊功能。然而，根據其他實施例，切換模式電壓調節器180可不需要來自微控制器之資源。在此一情況中，全部周邊功能可供一使用者使用。微控制器可包括一內部系統及/或周邊匯流排。圖1中展示另外功能單元或模組，例如一中斷控制器190、一時鐘脈衝系統170(其可將一或多個時脈信號供應至脈寬調變模組150及切換模式電壓調節器180)。可提供一電力管理模組165，其可尤其在將系統切換至一低電力模式以進一步減少裝置之電力消耗時控制某些功能。電力管理模組可以透過外部接針140a及140b而提供之外部供應電壓操作。因此，電力管理模組165可經組態以關斷除自身以外之微控制器之全部其他組件，其中電力管理單元可在處於睡眠模式時僅需要非常小之供應電流。為此，切換模式電力調變器180可操作以藉由電力管理模組165而接通或斷開。
降壓調節器180與外部供應電壓Vext連接且透過外部接針140a及140b而與接地連接。如上文所提及，降壓調節器可被設計成僅需要最少外部組件。在圖1所展示之實施例中，外部上僅需要一單一電感器182及電容器185。此等組件182、185經由兩個額外外部接針140c及140d而與整合式降壓調節器180連接。為此，電感器182係耦合於第一額外 外部接針140c與140d之間，其中電容器係耦合於第二額外外部接針140d與接地之間。降壓調節器180產生較低核心電壓且將其內部地供應至以此電壓(如內部電壓輸出Vint所指示)操作之各種微控制器結構。然而，由於可在外部連接VFB處使用核心電壓Vint時，所以一電路板上之其他組件可連接至此接針。
圖2展示一微控制器內之一降壓調節器之一可行實施方案之一更詳細電路圖。然而，可在一微控制器內使用其他設計。圖2中所展示之降壓調節器包括一欠壓鎖定單元205及一能帶隙參考210，其等各透過外部接針140a而與外部供應電壓連接。一軟起動單元215與能帶隙參考210之輸出端連接且提供參考電壓Vref。一第一運算放大器250使其非反相輸入端接收參考電壓Vref且使其反相輸入端接收回饋信號。透過外部接針140d及一濾波網路(其由耦合於回饋接針140d與比較器245之輸出端之間之電阻器255、260、275及280與電容器265、270及285組成)而獲得回饋信號。運算放大器250之輸出端與一第一比較器245之輸入端耦合，第一比較強245之輸出控制正反器240之R輸入。正反器240之S輸入端接收一脈衝信號。正反器240之輸出驅動控制功率MOSFET 295及297之一開關驅動邏輯及時序模組235。一第二比較器比較由感測器225量測之輸入至MOSFET 295中之電流與一參考值ILIMpwm，且產生供給至模組235之一控制信號+ILPK。類似地，一第三比較器222比較自MOSFET 297輸出之通過感測器227之電流與一參考 值Vref，且產生供給至模組235之一控制信號-ILPK。一求和點230接收來自感測器225之輸入電流量測信號及一參考鋸齒形信號。求和點230之輸出係供給至第一比較器。降壓調節器可進一步包括一熱關斷模組290。另外，可將一修整單元217提供給降壓調節器180之某些單元。替代地，降壓調節器之某些單元或功能可經組態以藉由一控制單元(諸如微控制器)而修整(例如透過一或多個特殊功能暫存器160或藉由至少一或多個熔斷器等等)。用於修整之特殊功能暫存器160亦可有利地為具非揮發性之一組態暫存器。特殊功能暫存器160(尤其是一非揮發性組態暫存器)可用於控制降壓調節器之其他功能及參數，諸如輸出電壓、輸出電流、能帶隙之參數、過壓或欠壓保護等等。
圖2中所展示之降壓調節器180為一同步降壓調節器，其在一脈頻調變(PFM)模式或一脈寬調變(PWM)模式中操作以最大化整個操作電流範圍內之系統效率。然而，可使用如上文所提及之其他切換模式電壓調節器。由於能夠操作例如自2.7伏特至5.5伏特之輸入電壓源，所以降壓調節器180可例如輸送500毫安培之連續輸出電流。當處於PWM模式時，裝置以例如2.0兆赫(典型)之一恆定頻率切換以容許有較少濾波組件。可提供各種固定電壓，例如1.2伏特、1.5伏特、1.8伏特、2.5伏特、3.3伏特。另外，裝置之特徵為：單元205之欠壓鎖定(UVLO)、單元290之過熱關斷、過電流保護及啟用/停用控制(其可受控於電力管理模組165)。
降壓調節器180具有容許裝置在整個操作電流及電壓範圍內維持一高水準效率之兩個不同操作模式。裝置根據輸出負載要求而自動切換於PWM模式與PFM模式之間。在重負載條件期間，降壓調節器180以使用電流模式控制之例如2.0兆赫(典型)之一高固定切換頻率操作。此使輸出脈動(通常為10毫伏特至15毫伏特)及雜訊最小化，同時維持高效率(通常為88%，其中VIN=3.6伏特、VOUT=1.8伏特、IOUT=300毫安培)。在正常PWM操作期間，當內部P通道MOSFET 295係接通時，開始一切換循環。感測斜坡電感器電流且使其與內部高速比較器245之一輸入關聯。高速比較器之另一輸入為誤差放大器之輸出。此為0.8伏特之內部參考電壓與經分壓(divided down)之輸出電壓之間之差異。當所感測之電流變為等於經放大之誤差信號時，高速比較器245切換狀態且P通道MOSFET 295被斷開。接通N通道MOSFET 297，直至內部振盪器設定一內部RS鎖存器以啟動另一切換循環。針對以下條件之任何者而啟動PFM至PWM之模式轉變：連續裝置切換及輸出電壓已失調。
根據一實施例，在輕負載條件期間，降壓調節器180在一PFM模式中操作。當降壓調節器180進入此模式時，其開始脈衝跳躍以藉由減小每秒之切換循環數而最小化非必要靜態電流汲取。此裝置之典型靜態電流汲取為例如45微安培。針對以下條件之任何者而啟動PWM至PFM之模式轉變：在一設定持續時間內感測不連續感測器電流，且感測 器峰值電流下降至低於轉變臨限值限制。在起動期間控制降壓調節器180之輸出。此控制容許在起始於VIN升高至高於UVLO電壓或SHDN被啟用之起動期間存在極小量之VOUT過衝(overshoot)。
過熱保護電路290係整合至降壓調節器180中。此電路監測裝置接面溫度且在接面溫度超過典型150℃臨限值之條件下切斷裝置。若超過此臨限值，則裝置將在接面溫度下降約10℃之後自動重新起動。在一過熱條件期間重新設定軟起動單元215。
逐循環電流限制係用於在施加一外部短路時保護降壓調節器180免受損壞。典型峰值電流限制為例如860毫安培。若所感測之電流達到860毫安培限制，則即使輸出電壓未失調，P通道MOSFET 295亦被斷開。裝置將試圖在內部振盪器設定內部RS鎖存器時起動一新的切換循環。
UVLO特徵使用一比較器來感測輸入電壓(VIN)位準。若輸入電壓低於適當操作降壓調節器180之所需電壓，則UVLO特徵將使轉換器保持關閉。當VIN升高至高於所需輸入電壓時，釋放UVLO且軟起動開始。將滯後量建置至UVLO電路中以補償輸入阻抗。例如，若輸入電壓源與操作時之裝置之間存在任何電阻，則裝置之輸入端處將存在等於IIN×RIN之一電壓降。典型滯後量為140毫伏特。
圖3展示呈一微處理器形式之一類似裝置。相同元件具有相同元件符號。此處，可僅提供將該裝置連接至外部周邊裝置及記憶體之一介面模組320以取代複數個周邊裝 置。處理器300亦具有含有一微處理器之全部基本組件之一外殼305。根據其他實施例，該裝置亦可包括快取記憶體。切換模式電力調節器180亦可為如圖2中所展示及如上文所論述之一降壓調節器。
圖4展示包括如圖1及圖3中所展示之一積體電路裝置100或300之一印刷電路板。該印刷電路板包括複數個導電路徑或線路410、425、426、460、470、480及連接墊440與450。此外，圖中展示額外組件182、185、420及430。當然，電路板400可包括更多或更少組件及額外電路線路。由一外部電源產生之一外部供應電壓係供給至連接墊440及450，使得接地連接至連接墊450且例如3.3伏特電壓連接至連接墊440。線路460及470使電源與積體電路裝置100/300之電源接針140a、140b連接。由積體電路裝置100/300之內部組件及外部組件182、185形成之降壓轉換器產生1.8伏特之內部核心電壓。為此，電路板400提供導電線路410及480以使電感器182及電容器185與積體電路裝置100/300之額外接針140c及140d適當連接。電路板可包括以3.3伏特之較高供應電壓操作之複數個其他組件。圖4展示元件符號為430之一個此類組件。然而，可存在複數個此等組件。因此，組件430分別透過電路線路460及470之延伸部而直接連接至連接墊440及450。另外，電路板可包括以1.8伏特之較低核心電壓操作之組件。圖4展示元件符號為420之一個此類組件。在此一組件自身不具有電壓調節器之情況中，當接收回饋信號VFB之外部接針140d具 有例如1.8伏特之調節核心電壓時，裝置可連接至接地墊450及積體電路裝置100/300之外部接針140d。以此電壓操作之其他組件亦可連接至此接針140d。
因此，本發明經適當調適以實施目的且實現所提及之目標及優點以及本發明內之固有其他者。雖然已藉由參考本發明之尤佳實施例而描繪、描述及界定本發明，但此等參考不隱含對本發明之一限制，且無法推知此限制。如一般技術者所瞭解，本發明能夠在形式及功能上進行大幅修改、改動及等效。本發明之所描繪及所描述之較佳實施例僅具例示性，且未窮舉本發明之範疇。因此，本發明意欲僅受限於隨附申請專利範圍之精神及範疇，同時充分認知全部態樣中之等效物。
100‧‧‧微控制器/積體晶片/積體電路裝置
105‧‧‧外殼
110‧‧‧中央處理單元(CPU)
120‧‧‧周邊裝置
130‧‧‧記憶體
140‧‧‧外部接針
140a‧‧‧外部接針/電源接針
140b‧‧‧外部接針/電源接針
140c‧‧‧外部接針
140d‧‧‧外部接針/回饋接針
150‧‧‧脈寬調變(PWM)模組
160‧‧‧特殊功能暫存器
165‧‧‧電力管理模組
170‧‧‧時鐘脈衝系統
180‧‧‧切換模式電壓調節器/降壓調節器/切換模式電力調節器
182‧‧‧電感器/組件
185‧‧‧電容器/組件
190‧‧‧中斷控制器
205‧‧‧欠壓鎖定(UVLO)單元
210‧‧‧能帶隙參考
215‧‧‧軟起動單元
217‧‧‧修整單元
220‧‧‧第二比較器
222‧‧‧第三比較器
225‧‧‧感測器
227‧‧‧感測器
230‧‧‧求和點
235‧‧‧開關驅動邏輯及時序模組
240‧‧‧正反器
245‧‧‧第一比較器
250‧‧‧運算放大器
255‧‧‧電阻器
260‧‧‧電阻器
265‧‧‧電容器
270‧‧‧電容器
275‧‧‧電阻器
280‧‧‧電阻器
285‧‧‧電容器
290‧‧‧熱關斷模組/過熱保護電路
295‧‧‧功率MOSFET/P通道MOSFET
297‧‧‧功率MOSFET/N通道MOSFET
300‧‧‧處理器/積體電路裝置
305‧‧‧外殼
320‧‧‧介面模組
400‧‧‧電路板
410‧‧‧導電路徑/導電線路
420‧‧‧組件
425‧‧‧導電路徑/導電線路
430‧‧‧組件
440‧‧‧連接墊
450‧‧‧連接墊/接地墊
460‧‧‧導電路徑/導電線路/電路線路
470‧‧‧導電路徑/導電線路/電路線路
480‧‧‧導電路徑/導電線路
Gnd‧‧‧接地
ILIMpwm‧‧‧參考值
Vext‧‧‧外部供應電壓
VFB‧‧‧外部連接/回饋信號
Vint‧‧‧內部電壓輸出/核心電壓
Vref‧‧‧參考電壓/參考值
+ILPK‧‧‧控制信號
-ILPK‧‧‧控制信號
圖1係展示根據一實施例之一微控制器之一方塊圖；圖2展示可與一微控制器整合之一例示性降壓調節器之一實施例；圖3展示一微處理器之另一實施例；圖4展示如圖1及圖3中所展示之一微處理器或微控制器之一應用，其中其他組件位於一電路板上。
100‧‧‧微控制器/積體晶片/積體電路裝置
105‧‧‧外殼
110‧‧‧中央處理單元(CPU)
120‧‧‧周邊裝置
130‧‧‧記憶體
140‧‧‧外部接針
140a‧‧‧外部接針/電源接針
140b‧‧‧外部接針/電源接針
140c‧‧‧外部接針
140d‧‧‧外部接針/回饋接針
150‧‧‧脈寬調變(PWM)模組
160‧‧‧特殊功能暫存器
165‧‧‧電力管理模組
170‧‧‧時鐘脈衝系統
180‧‧‧切換模式電壓調節器/降壓調節器/切換模式電力調節器
182‧‧‧電感器/組件
185‧‧‧電容器/組件
190‧‧‧中斷控制器
Gnd‧‧‧接地
Vext‧‧‧外部供應電壓
VFB‧‧‧外部連接/回饋信號
Vint‧‧‧內部電壓輸出/核心電壓

Claims (25)

  1. 一種積體電路裝置，其包括：一外殼，其具有複數個外部接針；一中央處理單元(CPU)，其以一內部核心電壓操作且與該複數個接針耦合；一內部切換模式電壓調節器，其透過該複數個外部接針之至少第一及第二外部接針而接收比該內部核心電壓更高之一外部供應電壓且產生該內部核心電壓，其中該內部切換模式電壓調節器透過該複數個外部接針之至少另一外部接針而與至少一外部組件耦合。
  2. 如請求項1之積體電路裝置，其中該外部組件包括一電感器。
  3. 如請求項1之積體電路裝置，其中該外部組件包括一電感器及一電容器，其中該電感器係耦合於該複數個外部接針之一第三與第四外部接針之間且該電容器係耦合於該第四外部接針與接地之間。
  4. 如請求項3之積體電路裝置，其中該內部切換模式電壓調節器為一降壓調節器。
  5. 如請求項3之積體電路裝置，其進一步包括以該核心電壓操作之複數個周邊裝置。
  6. 如請求項3之積體電路裝置，其進一步包括可操作以啟用或停用該降壓調節器之一電力管理單元。
  7. 如請求項3之積體電路裝置，其中該外部供應電壓為約3.3伏特，且該內部核心電壓為約1.8伏特。
  8. 如請求項4之積體電路裝置，其中該降壓調節器包括與一正反器耦合之一誤差放大器，該正反器之輸出控制一驅動單元以控制串聯耦合於該外部供應電壓與接地之間之兩個功率場效電晶體，其中該兩個功率場效電晶體之間之一節點與該第三外部接針耦合，且該誤差放大器與該第四外部接針耦合。
  9. 如請求項8之積體電路裝置，其中可藉由一特殊功能暫存器而修整該降壓調節器之功能。
  10. 如請求項8之積體電路裝置，其中可藉由至少一熔斷器而修整該降壓調節器之功能。
  11. 如請求項8之積體電路裝置，其中該降壓調節器進一步包括一欠壓鎖定裝置及一熱關斷裝置。
  12. 如請求項8之積體電路裝置，其中該降壓調節器以脈寬調變與脈頻調變之一組合操作。
  13. 一種電路板，其包括如請求項1之積體電路裝置及以該外部供應電壓操作之複數個另外積體電路裝置，其中該電路板將作為唯一電源電壓之該外部供應電壓提供至該積體電路。
  14. 一種電路板，其包括如請求項3之積體電路裝置及以該外部供應電壓操作之複數個另外積體電路裝置，其中該電路板將該外部供應電壓提供至該積體電路且未將其他供應電壓提供至該積體電路，該電路板進一步包括至少一低電壓積體電路裝置，其中該至少一低電壓積體電路裝置之一電源接針與該積體電路裝置之該第四接針耦 合。
  15. 一種操作一積體電路裝置之方法，其包括：提供一供應電壓；提供具有以比該外部供應電壓更低之一內部核心電壓操作之一中央處理單元(CPU)之一積體電路裝置；將該供應電壓供給至該積體電路；藉由一切換模式電壓調節器而在該積體電路裝置內產生該內部核心電壓，該切換模式電壓調節器經由至少一外部連接接針而連接至至少一外部組件。
  16. 如請求項15之方法，其中該外部組件包括一電感器。
  17. 如請求項15之方法，其中該外部組件包括一電感器及一電容器，其中該電感器係耦合於該複數個外部接針之一第三與第四外部接針之間且該電容器係耦合於該第四外部接針與接地之間。
  18. 如請求項17之方法，其中該內部切換模式電壓調節器為一降壓調節器。
  19. 如請求項17之方法，其進一步包括以該核心電壓操作之複數個周邊裝置。
  20. 如請求項17之方法，其進一步包括藉由一電力管理單元而啟用或停用該降壓調節器。
  21. 如請求項17之方法，其中該外部供應電壓為約3.3伏特，且該內部核心電壓為約1.8伏特。
  22. 如請求項18之方法，其中由與一誤差放大器耦合之一正反器控制一驅動單元以控制串聯耦合於該外部供應電壓 與接地之間之兩個功率場效電晶體，其中該兩個功率場效電晶體之間之一節點與該第三外部接針耦合且該誤差放大器與該第四外部接針耦合。
  23. 如請求項22之方法，其進一步包括以下步驟：藉由程式化一特殊功能暫存器或藉由設定至少一熔斷器而修整該降壓調節器之至少一功能。
  24. 如請求項22之方法，其中該降壓調節器進一步包括一欠壓鎖定裝置及一熱關斷裝置。
  25. 如請求項22之方法，其進一步包括以脈寬調變與脈頻調變之一組合操作該降壓調節器。
TW101145147A 2011-12-02 2012-11-30 積體電路裝置、電路系統、電路板及操作積體電路裝置之方法 TWI569568B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/309,633 US20130141058A1 (en) 2011-12-02 2011-12-02 Integrated circuit device with integrated voltage controller

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201334384A true TW201334384A (zh) 2013-08-16
TWI569568B TWI569568B (zh) 2017-02-01

Family

ID=47521144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101145147A TWI569568B (zh) 2011-12-02 2012-11-30 積體電路裝置、電路系統、電路板及操作積體電路裝置之方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130141058A1 (zh)
EP (1) EP2786474A2 (zh)
KR (1) KR20140105505A (zh)
CN (1) CN104054247A (zh)
TW (1) TWI569568B (zh)
WO (1) WO2013082371A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112711284A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 马克西姆综合产品公司 包括多用途引脚的电压调节系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9385587B2 (en) * 2013-03-14 2016-07-05 Sandisk Technologies Llc Controlled start-up of a linear voltage regulator where input supply voltage is higher than device operational voltage
US9323261B2 (en) 2014-08-12 2016-04-26 Winbond Electronics Corp. Internal voltage generating apparatus
US9564801B1 (en) * 2015-07-24 2017-02-07 Semiconductor Components Industries, Llc Inductive-energy-based auto-tuning DC-to-DC controller
CN109560699B (zh) * 2017-09-25 2023-11-03 恩智浦美国有限公司 具有过冲保护的dc-dc电力转换器
CN111162658A (zh) 2018-11-06 2020-05-15 恩智浦美国有限公司 电压变换器的零电流检测器
CN110504832B (zh) * 2019-09-19 2024-04-26 晶艺半导体有限公司 用于高压buck开关变换器的控制电路及方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1169781A (ja) * 1997-08-28 1999-03-09 Hitachi Ltd パルス幅変調回路及びそれに用いるコンパレータ
JP2001211640A (ja) * 2000-01-20 2001-08-03 Hitachi Ltd 電子装置と半導体集積回路及び情報処理システム
JP4963144B2 (ja) * 2000-06-22 2012-06-27 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体集積回路
US6414858B1 (en) * 2001-11-20 2002-07-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-mode pulse-width modulator for power control applications
US6747855B2 (en) * 2002-01-24 2004-06-08 Intel Corporation Innovative regulation characteristics in multiple supply voltages
JP2005086931A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Renesas Technology Corp スイッチング電源装置とそれに用いられる半導体集積回路
WO2005079447A2 (en) * 2004-02-17 2005-09-01 Agere Systems, Inc. Switching power supply controller with built-in supply switching
US7482792B2 (en) * 2005-06-14 2009-01-27 Intel Corporation IC with fully integrated DC-to-DC power converter
JP4936315B2 (ja) * 2005-11-08 2012-05-23 ルネサスエレクトロニクス株式会社 スイッチング電源装置と半導体集積回路装置
JP4929857B2 (ja) * 2006-06-12 2012-05-09 株式会社日立製作所 半導体装置
JP2008010469A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Seiko Epson Corp 電子装置
US20080238750A1 (en) * 2007-03-29 2008-10-02 Microchip Technology Incorporated Intelligent Power Control Peripheral
US8330439B2 (en) * 2009-06-23 2012-12-11 Intersil Americas Inc. System and method for PFM/PWM mode transition within a multi-phase buck converter
GB0912745D0 (en) * 2009-07-22 2009-08-26 Wolfson Microelectronics Plc Improvements relating to DC-DC converters
US8373400B2 (en) * 2009-09-15 2013-02-12 Intersil Americas Inc. System and method for smoothing mode transitions in a voltage supply
JP5618733B2 (ja) * 2009-12-09 2014-11-05 ローム株式会社 半導体装置及びこれを用いたスイッチングレギュレータ
CN102201699A (zh) * 2010-03-23 2011-09-28 百富(澳门离岸商业服务)有限公司 具有提供数字闭环功率控制的数字电源管理器的分布式供电系统
US8493045B2 (en) * 2010-12-22 2013-07-23 Atmel Corporation Voltage regulator configuration
US8779734B2 (en) * 2011-12-07 2014-07-15 Microchip Technology Incorporated Integrated circuit device with two voltage regulators

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112711284A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 马克西姆综合产品公司 包括多用途引脚的电压调节系统
CN112711284B (zh) * 2019-10-25 2024-03-26 马克西姆综合产品公司 包括多用途引脚的电压调节系统、智能引脚管理器和方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013082371A2 (en) 2013-06-06
KR20140105505A (ko) 2014-09-01
WO2013082371A3 (en) 2014-01-23
TWI569568B (zh) 2017-02-01
EP2786474A2 (en) 2014-10-08
US20130141058A1 (en) 2013-06-06
CN104054247A (zh) 2014-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI569130B (zh) 具有二個電壓調節器之積體電路裝置
TWI569568B (zh) 積體電路裝置、電路系統、電路板及操作積體電路裝置之方法
US7595569B2 (en) Versatile and intelligent power controller
US9780677B2 (en) Electrical circuit for delivering power to consumer electronic devices
US7529105B1 (en) Configuring a power converter to operate with or without burst mode functionality
JP5731398B2 (ja) 電源アダプタおよびｄｃ／ｄｃコンバータの制御回路
KR102299908B1 (ko) 기준 전압 발생 회로 및 이것을 구비한 ｄｃｄｃ 컨버터
US10680504B2 (en) Bandgap reference circuit and DCDC converter having the same
TWI767399B (zh) 具有分段線性負載線的電壓調節器
US9742209B2 (en) System and apparatus for improving the utility of regulators and associated methods
Huang et al. A high-efficiency current-mode buck converter with a power-loss-aware switch-on-demand modulation technique for multifunction SoCs
US20080136382A1 (en) Reference voltage generator for reduced voltage overshoot in a switch mode regulator at the end of soft-start
Chen et al. A hybrid 4-in-1 DC? DC controller chip for a PC mainboard
TW201339782A (zh) 電源三端穩壓器電路

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees