TW201739161A - 電壓調整器、用於切換式電壓調整器之設備及具有該調整器之系統 - Google Patents

電壓調整器、用於切換式電壓調整器之設備及具有該調整器之系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201739161A
TW201739161A TW106107985A TW106107985A TW201739161A TW 201739161 A TW201739161 A TW 201739161A TW 106107985 A TW106107985 A TW 106107985A TW 106107985 A TW106107985 A TW 106107985A TW 201739161 A TW201739161 A TW 201739161A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
side switch
node
output node
driver
Prior art date
Application number
TW106107985A
Other languages
English (en)
Inventor
戈哈得 雪洛姆
馬克 米爾斯坦
亞歷山大 利亞霍夫
Original Assignee
英特爾股份有限公司
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 英特爾股份有限公司 filed Critical 英特爾股份有限公司
Publication of TW201739161A publication Critical patent/TW201739161A/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
    • H02M3/158—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
    • 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • 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
    • 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
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/338—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a self-oscillating arrangement
    • 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)

Abstract

所述的為一種設備，其包含：低側開關，耦接至輸出節點，用以提供調整電壓供給；及第一驅動器，可操作以當輸出節點上升超出第一電晶體臨限電壓時使得低側開關關閉。所述的也為一種電壓調整器，其包含：信號產生器，以產生脈寬調變(PWM)信號；電橋，具有低側開關耦接至輸出節點，用以依據該PWM信號，提供調整電壓供給；第一驅動器，可操作以當輸出節點上升超過第一電晶體臨限電壓時，使得低側開關關閉；及電橋控制器，以提供控制信號至第一驅動器。電壓調整器可於沒有二極體定位器下操作且其操作為自計時。該電壓調整器同時也提供對製程變化容忍度。

Description

電壓調整器、用於切換式電壓調整器之設備及具有該調整器之系統
本發明關於用於切換式電壓調整器之電橋驅動器。
電壓調整器(VR)被用以提供調整電壓給電路。分立VR包含例如蕭基二極體定位器的二極體定位器。然而，這些二極體定位器受到可靠度問題。另外，此等分立VR可能不容易被實施在與處理器的同一晶粒上。
100‧‧‧處理器
101‧‧‧信號產生器
103‧‧‧處理器核心
104‧‧‧PWM信號
105‧‧‧調整電壓供給
106‧‧‧切換電壓調整器
200‧‧‧切換電壓調整器
201‧‧‧VR控制器
201a1-aN‧‧‧信號產生器
201b1-bN‧‧‧電橋控制器
201c‧‧‧相位控制器
202‧‧‧電橋驅動器
2021-202N‧‧‧電橋驅動器
203‧‧‧電橋
2031-203N‧‧‧電橋
204‧‧‧電感
205‧‧‧電容
206‧‧‧控制信號
300‧‧‧DC-DC轉換器
302‧‧‧電壓除法器網路
400‧‧‧部份
401‧‧‧終止預充電電路
402‧‧‧零電流切換釋放電路
403‧‧‧零電壓切換捕捉電路
404‧‧‧預充電控制電路
405‧‧‧NOR閘
500‧‧‧電路
501‧‧‧終止預充電電路
502‧‧‧硬切換越權電路
503‧‧‧ZVS捕捉電路
504‧‧‧預充控制電路
700‧‧‧下降緣預充電電路
800‧‧‧上升緣預充電電路
801‧‧‧NAND閘
802‧‧‧NOR閘
1610‧‧‧第一處理器
1620‧‧‧音訊次系統
1630‧‧‧顯示次系統
1632‧‧‧顯示介面
1650‧‧‧電力管理
1660‧‧‧記憶體次系統
1670‧‧‧網路介面
1672‧‧‧細胞式連接性
1674‧‧‧無線連接性
1680‧‧‧週邊連接
1690‧‧‧第二處理器
1600‧‧‧計算裝置
1640‧‧‧I/O控制器
本案的實施例將由以下所給定之詳細說明與本案各種實施例的附圖完全了解，然而，該等說明與附圖不應被用以限定本案至特定實施例，而只是作解釋及了解用途。
圖1為依據本案的一實施例之具有整合切換 式電壓調整器的處理器的高階架構。
圖2為依據本案的一實施例之切換式電壓調整器的功率轉換器的高階架構。
圖3為依據本案的一實施例之具有低側及高側電橋(或開關)及相關電橋驅動器的切換式電壓調整器的一部份。
圖4為依據本案的一實施例之用以驅動低側電橋開關的N-型電橋驅動器。
圖5為依據本案的一實施例之用以驅動高側電橋開關的P-型電橋驅動器。
圖6為依據本案的一實施例之切斷該N-型電橋驅動器的N-型電橋驅動器的釋放電路。
圖7為依據本案的一實施例之N-型電橋驅動器的下降緣預充電電路。
圖8為依據本案的一實施例之N-型電橋驅動器的上升緣預充電電路。
圖9A為依據本案的一實施例之切換式電壓調整器的各種節點的操作的波形。
圖9B為依據本案的一實施例之切換式電壓調整器的各種節點的操作的波形。
圖10為智慧裝置的系統級圖，其包含具有依據本案的一實施例之全整合切換式電壓調整器的處理器。
圖11為依據本案的另一實施例之具有低側及高側開關及相關驅動器的切換式電壓調整器的一部份。
【發明內容及實施方式】
分立電壓調整器(VR)包含例如蕭基二極體定位器的二極體定位器。然而，這些二極體定位器受到可靠度問題。另外，此等分立VR可能不容易被實施在與處理器同一的晶粒上。以例如100MHz的高頻操作傳統VR呈現一種挑戰，因為現在可用於VR的VR控制器電路、驅動電路、及功率電晶體或電橋模組係受限於幾MHz(低於100MHz)的頻率。
於此所揭示為一種依據一實施例的用於切換式電壓調整器的電橋驅動器。在一實施例中，切換式電壓調整器係被實施於具有處理器的相同半導體晶粒上。電橋驅動器接收例如脈寬調變(PWM)信號的調變輸入信號並驅動具有低側開關及高側開關的電橋，以產生調整電源給負載(例如處理器核心)。
在於此所討論的實施例中，電橋驅動器包含N-型驅動器及P-型驅動器，以分別驅動低側及高側開關。在一實施例中，低側及高側開關係耦接至輸出節點，其係耦接至電感，其中N-型驅動器及P-型驅動器係被自計時，以驅動其相關低側及高側電橋開關，使得由電感至低側開關的逆電流係被用以初始地充電輸出節點，以降低為低側開關所消耗的電力。
在此一實施例中，來自電感的磁能係被轉換為電能，以在P-型驅動器被導通，以全充電輸出節點之前，及時預充電輸出節點。在一實施例中，自計時電路包 含低側開關、高側開關、及相關電橋驅動器，耦接至該低側及高側開關，形成穩定控制環路，其可以對製程變化及在耦接至該電感的負載中的電流變化較不敏感。
在此所討論的實施例中，電橋驅動器係可操作以軟-切換及/或硬-切換其個別低側及高側開關。
於此之用語“軟-切換”通常表示在另一電橋開關關斷或導通之前，導通或關斷低側或高側開關之一。在軟切換時，逆電感電流係被用以預充電耦接至該電感的輸出節點，使得低側或高側開關可以較所需地較晚導通，因此，節省電力消耗。
於此之用語“硬-切換”通常表示不管電橋輸出節點已經被預充電否，導通或關斷低側或高側開關。硬-切換通常當負載電流為高，例如於正常負載電流之兩倍時被致能。
上述技術作用並不以任何方式限制。其他技術功效可以為於此所討論的實施例列入考慮。
在以下說明中，各種細節係被討論，以提供對本案實施例的更完整解說。然而，對於熟習於本技藝者可以了解，本案的實施例可以在沒有這些細節下加以實施。在其他例子中，已知結構及裝置係以方塊圖形式加以顯示，而不是細節，以避免模糊本案的實施例。
注意，在實施例的相關圖式中，信號以線表示。有些線較粗以表示更多構成的信號路徑，及/或具有一或更多端的箭頭，以表示主要資訊流向。此等表示並不 作為限制。相反地，該等線係用以連接一或更多例示實施例，以促成對電路或邏輯單元的更容易了解。以設計需求或喜好表示的任何代表信號可以實際包含一或更多信號，其可以行進於任一方向並可以以任何適當類型的信號設計加以實施。
在整個說明書及在申請專利範圍中，用語“連接”表示在被連接物間之直接電連接，沒有任何中間裝置。用語“耦接”表示在物或裝置間之直接電連接，或透過一或更多被動或主動中間裝置的間接連接。用語“電路”表示被安排以彼此配合提供想要功能的一或更多被動及/或主動元件。用語“信號”表示至少一電流信號、電壓信號或資料信號。“一”及“該”的意義包含多數。“在”的意義包含“在內”及“在上”。
用語“實質”、“接近”、“近似”、或“大約”於此表示在目標值的20%內。
為此所述之實施例的目的，電晶體為金屬氧化物半導體(MOS)電晶體，其包含汲極、源極、閘極、及主體終端。源極及汲極終端可以為相同終端並且於此可以切換使用。熟習於本技藝者可以了解，其他電晶體，例如，雙極性接面電晶體-BJT PNP/NPN、BiCMOS、CMOS、eFET等等可以被使用而不脫離本案的範圍。於此用語“MN”表示n-型電晶體(例如NMOS、NPN BJT等等)及用語“MP”表示p-型電晶體(例如PMOS、PNP BJT等等)。
如於此所用，除非特別指出，否則所用之順序形容詞“第一”、“第二”及“第三”等係描述一共同物，只表示被指出的類似物的不同例子，並不是用以表示這些物必須以給定順序，或時間上或空間上排序或以任何方式排序。
圖1為具有依據本案實施例的積集電壓調整器(IVR)的處理器100的高階架構。用語“積集電壓調整器”表示將電壓調整器加入與負載相同的晶粒上。然而，實施例的範圍並不限於積集電壓調整器。於此所討論的實施例可以應用至分立電壓調整器，其並未被製造在與負載相同的半導體晶粒上，該負載係由電壓調整器接收該調整電壓。
在一實施例中，處理器100為單一半導體晶粒並可以具有一或更多處理器核心103及一或更多IVR106，其包含耦接至功率轉換器(例如，DC-DC轉換器)102的信號產生器101，該功率轉換器具有一或更多電橋驅動器。在一實施例中，信號產生器101為PWM信號產生器，其產生具有可調工作週期的PWM信號104。在其他實施例中，其他信號產生器可以用以產生用於功率轉換器102的週期信號。例如，PFM(脈頻調變)控制器、遲滯控制器、或電流模式控制器可以使用以加入PWM為主控制器或替代PWM為主控制器。
於此用語“工作週期”表示週期信號的高相與低相的比率。例如，50%工作週期信號具有高相對低相 1：1的比率。25%工作週期信號具有高相，其(在時域中)係為四倍大於其低相。
在一實施例中，功率轉換器102的輸出為調整電壓供給105，其係被提供給處理器100的一或更多處理器核心103。處理器核心為包含單一微處理器的一或更多邏輯單元的硬體處理邏輯。處理器核心可以共用大記憶體快取(未示出)或可以具有相關記憶體快取(未示出)用於一或更多處理器核心。
在一實施例中，功率轉換器102包含電橋控制器，以產生用以導通/關斷電橋驅動器高側及低側電橋驅動器的控制信號、為高側及低側電橋驅動器所驅動的電橋、及耦接至電感-電容(LC)網路之輸出節點。以不模糊本案的實施例，高側及低側電橋驅動器及其相關電橋開關係被揭示。熟習於本技藝者可以了解，多數電橋驅動器可以被使用以配合多數電橋/開關，以驅動輸出節點，以產生調整器電源Vcc105。
圖2為依據本案的實施例之切換式電壓調整器200/106的高階架構。圖2係參考圖1加以描述。在一實施例中，切換式電壓調整器200/106包含VR控制器201、電橋驅動器202、電橋203、電感204、及電容205。
在一實施例中，VR控制器201包含一或更多信號產生器201a1-N，其中’N’為正整數。在一實施例中，信號產生器201a1-N為PWM產生器，其產生具有可調工作 週期的一或更多信號104。在一實施例中，VR控制器201包含一或更多電橋控制器201b1-N，其中’N’為正整數。在一實施例中，一或更多電橋控制器201b1-N產生控制信號206，以驅動電橋驅動器202的各種元件/裝置。控制信號206包含例如表示何時導通或關斷電橋驅動器、何時軟切換電橋驅動器、何時硬切換電橋驅動器等之信號。在一實施例中，控制信號的時序，即，何時產生控制信號、何時它們由邏輯高轉換為邏輯低或反之亦然等、決定在電橋203裝置上的各種電路節點與應力的過衝及為可切換式電壓調整器200/106的消耗功率量。
在一實施例中，VR控制器201包含相位控制器201c，其依據在電感204一端上的輸出電壓Vx，調整信號104的工作週期。在一實施例中，相位控制器201c可操作以選擇來自延遲線的延遲信號，以控制信號產生器201a1-N的相位，以調整信號104的工作週期及/或導通或關斷信號產生器201a1-N的相位。
在一實施例中，電橋驅動器202包含一或更多電橋驅動器2021-N，其中’N’為整數。在一實施例中，電橋驅動器2021-N可操作以自對應電橋控制器201b1-N接收控制信號206，以產生用以驅動電橋203的信號207。在一實施例中，電橋203包含一或更多電橋2031-N，其中’N’為整數。來自該一或更多電橋2031-N的輸出為輸出節點Vx，其驅動電感204，以產生調整電源Vcc105。
雖然圖2的實施例顯示單一電感204，但在一 些實施例中，也可以使用兩或更多電感。例如，各個一或更多電橋2031-N係耦接至電感的終端，使得電感的另一終端係耦接至共同節點Vcc105。
為了不模糊本案的實施例，討論信號產生器201a1、電橋控制器201b1、電橋驅動器2021、及電橋2031的單一例子。相同解釋可以應用至信號產生器、電橋控制器、電橋驅動器、及電橋的其他例子。
在一實施例中，電橋驅動器2021包含P-型驅動器202p1及N-型驅動器202n1。在一實施例中，P-型驅動器202p1係可操作以自電橋控制器201b1接收控制信號206並控制何時導通或關斷電橋2031的高側開關203h1。在一實施例中，P-型驅動器202p1監視在節點Vx上的輸出電壓，以決定何時導通/關斷高側開關203h1。在一實施例中，P-型驅動器202p1包含PMOS驅動器耦接至其他PMOS及NMOS裝置，以控制該PMOS驅動器，以驅動電橋2031的高側開關203h1。
在一實施例中，N-型驅動器202n1可操作以自電橋控制器201b1接收控制信號206並控制何時導通或關斷電橋2031的低側開關203l1。在一實施例中，N-型驅動器202n1監視在節點Vx上的輸出電壓，以決定何時導通/關斷低側開關203l1。在一實施例中，N-型驅動器202n1包含NMOS驅動器，耦接至其他PMOS及NMOS裝置，以控制NMOS驅動器，用以驅動該電橋2031的低側開關203l1。
圖3為依據本案一實施例的具有低側203l1及高側203h1開關及相關電橋驅動器的電橋2031的切換式電壓調整器200/106的一部份。圖3係參考圖2加以描述。
在一實施例中，高側開關203h1包含疊接P-裝置。在一實施例中，疊接P-裝置為PMOS電晶體MP1及MP2，其中MP1的源極端係耦接至輸入電源Vccin及MP1的汲極端係耦接至MP2的源極端(與“cp”相同)。在此實施例中，MP2的汲極端係耦接至Vx，其係為耦接至電感204的一端的輸出節點。在此實施例中，MP1的閘極端係為來自PMOS電橋驅動器202p1的信號“gp”所驅動。
承載信號的用語“信號”及“節點”在本案中可互換。例如，節點“gp”及信號“gp”可互換用以表示在該節點上的電壓或在該節點上的信號。
在一實施例中，PMOS電橋驅動器202p1監視“cp”的電壓位準，以決定何時經由信號“gp”導通或關斷MP1。在一實施例中，PMOS電橋驅動器202p1接收Vccdrvn，其係為Vccin的一半準位。在一實施例中，Vccdrvn係用作為PMOS電橋驅動器202p1的低電源。在一實施例中，半準位Vccdrvn係為去耦合電壓除法器網路301及302所穩定化。在一實施例中，去耦合電壓除法器網路包含電阻R及電容C。例如，用於C的值典型幾nF，具有低1ns或更少的RC時間常數。在其他實施例中，如參考圖11所討論，Vccdrvn係為電源或接地連接法替代。
回來參考圖3，在一實施例中，低側開關203l1包含疊接N-裝置。在一實施例中，疊接N-裝置為NMOS電晶體MN1及MN2，其中MN1的汲極端係耦接至輸出節點Vx，其係耦接至電感204的一端。在一實施例中，MN1的源極端係耦接至MN2的汲極端。在此實施例中，MN2的源極端係耦接至Vsxin。在一實施例中，Vsxin係耦接至地。在其他實施例中，Vsxin係被以實質接近零的低電源供電。在一實施例中，MN1的閘極端係為來自NMOS電橋驅動器202l1的信號“gn”所驅動。在一實施例中，NMOS電橋驅動器202n1監視“cn”的電壓位準，以決定何時經由信號“gn”導通或關斷MN2。
在一實施例中，NMOS電橋驅動器202n1接收Vccdrvn，其係為Vccin的半準位。在一實施例中，Vccdrvn係被使用作為NMOS電橋驅動器202n1的高電源(例如0.7-2伏)，而Vsxin係被使用作為低電源(例如，0-0.1伏)。
在一實施例中，信號“ddp”、“dp”及“enp”為來自電橋控制器201b1的電橋控制信號，以控制PMOS電橋驅動器202p1的時序。在一實施例中，信號“ddn”、“dn”、及“enn”為來自電橋控制器201b1的電橋控制信號，以控制NMOS電橋驅動器202n1的時序。在一實施例中，控制信號確保PMOS電橋驅動器202p1及NMOS電橋驅動器202n1不會同時導通高側開關203h1及低側開關203l1。
信號“ddp”、“dp”、“enp”、“ddn”、“dn”、及“enn”一起稱為206。於此所稱信號“ddp”表示信號“dp”的延遲版本。於此，所稱信號“ddn”表示信號“dn”的延遲版本。於此，所稱信號“enp”及“enn”為致能信號，以分別致能或去能PMOS電橋驅動器202p1及NMOS電橋驅動器202n1。控制信號的時序及可開關電壓調整器106的操作係參考圖9A-9B加以討論。
回來參考圖3，在一實施例中，當高側開關203h1導通及低側開關203l1關斷時，在節點Vx上的電壓係實質等於Vccin及正電流流經電感204，以電容205的方向，並充電電容205，提供Vcc105給處理器核心，即負載。當控制信號“dp”及“dn”主張，即由邏輯低位準轉移至邏輯高位準時，高側開關203h1關斷，因為“gp”的電壓位準上升以關斷MP1。雖然於此所實施例顯示控制信號“dp”及“dn”的轉移的特定順序，但可以了解的是，邏輯可以改變，以容許互補轉移事件，而不必改變實施例的本質。
在一實施例中，當信號“dp”開始上升時(如此所述，“dn”及“dp”具有類似時序特性)，在節點“gp”上的電壓開始上升，使得MP1關斷，使得高側開關203h1關斷。在此一實施例中，在節點“gn”上的電壓開始上升，當在節點“cn”上的電壓開始下降時，則導通MN2。當MN2導通時，在節點Vx上的電壓開始由Vccin位準下降至Vsxin位準。當在節點Vx上的電壓開始放電 時，電流逆轉發生。
於此用語“電流逆轉”通常表示在電感204中之電流的流向的改變。例如，當在電感204中的電流開始流離開電容205朝向低側開關203l1時，開始發生電流逆轉。
在一實施例中，逆轉電流(由電感至低側開關203l1)開始由Vsxin位準充電節點Vx至Vccin位準。當節點Vx開始充電時，在節點“cn”上的電壓開始上升(其先前實質等於Vsxin位準)。當在節點“cn”上的電壓充電時，NMOS電橋驅動器202n1開始上升“gn”的電壓，使得MN2關斷。在此時，當節點“cp”上的電壓開始上升，由於來自電感204的逆轉電流流動，MP1開始導通。在此實施例中，由於逆轉電流之故，因為輸出節點Vx初始時充電上述Vsxin位準，所以，PMOS電橋驅動器202p1可以稍晚導通，即，MP1可以較所需稍晚導通，使得其可以充電節點Vx至Vccin位準，而不必由Vsxin位準充電至Vccin位準。
在一實施例中，逆轉電流允許電橋驅動器軟切換其個別低側及高側開關。在軟切換時，逆轉電感電流係用以預充電耦接至電感的輸出節點，使得低側或高側開關可以較所需為晚導通，因此，節省電力消耗。
在此實施例中，因為高側開關203h1導通可以延遲，其隨後造成電力節省，所以逆轉電流造成電力節省。逆轉電流係用以初始充電節點Vx，使得MP1並不必 早導通(因此消耗更多電力)，以由Vsxin位準充電節點Vx。此由逆轉電流並隨後由MP1充電節點Vx在此係被稱為軟切換。在此實施例中，來自電感的磁能係被轉換為電能，以充電節點Vx，因此，外部能量源的操作(例如，高側開關203h1)可以被延遲，以節省電壓調整器的整個電力消耗。
在一實施例中，在信號“dp”及“ddp”之去主張間之時間“tdp”差係被使用以初始硬切換。例如，如果MP2被晚導通及Vx並未充電至Vccin位準，即軟切換並未完成，所以PMOS驅動器使得在節點“gp”上的電壓下降，以導通MP1，使得Vx節點充電至Vccin位準。此切換被稱為硬切換。硬切換被使用以確保節點Vx由Vsxin位準切換至Vccin，及當軟切換並未完成在節點Vx上的電壓切換或當時間“tdp”到期時，反之亦然。在一實施例中，時間“tdp”係為軟體或硬體可程式化。
在一實施例中，MP1為PMOS驅動器202p1導通。在一實施例中，當Vx上升一PMOS臨限Vt(MP2的臨限)超出Vccdrvn(Vccin的半準位)時，在節點“cp”上的電壓開始上升。在此實施例中，當在節點“cp”上的電壓上升一NMOS Vt(圖5的MN5的Vt)超出Vccdrvn時，PMOS驅動器202p1導通MP1。在一實施例中，當在節點“cn”上的電壓下降低於Vccdrvn(Vccin的半準位)一電晶體臨限時，MN2為NMOS驅動器202n1所導通。在一實施例中，當Vx下降低於Vccdrvn一(MN1的)Vt時，在節點 “cn”上的電壓下降，當在節點“cp”的電壓下降低於Vccdrvn(圖4的MP3的)Vt時，NMOS驅動器202n1導通MN2。在於此所述之一實施例中，DC-DC轉換器300的電路拓樸及控制信號206的時序造成自計時電流，其具有對製程及電流變化不靈敏的快速控制迴路。
圖4為依據本案一實施例的調整器106的部份400，其包含用以驅動低側開關203l1的N-型電橋驅動器202n1。圖4係參考圖1至3及圖6至9加以描述。
在一實施例中，NMOS驅動器202n1包含推挽電路，其包含上拉p-型電晶體MP3耦接至下拉n-型電晶體MN3，以產生信號“gn”，以驅動n-型電晶體MN2的閘極端。在一實施例中，NMOS驅動器202n1更包含終止-預充電電路401、零電流切換(ZCS)釋放電路402、零電壓切換(ZVS)捕捉電路403、及預充電控制電路404。NMOS驅動器202n1的實施例顯示終止-預充電電路401、ZCS釋放電路404、ZVS捕捉電路403、及預充電控制電路404的功能模型。這些電路的各種實施法係有可能，及部份實施例係參考圖6至8加以顯示。
回來參考圖4，在一實施例中，ZVS捕捉電路403包含傳輸閘MTG1耦接至PMOS電晶體MP4。傳輸閘MTG1包含n-型電晶體並聯耦接至p-型電晶體，使得n-型及p-型電晶體的源極/汲極端係耦接在一起，同時，其閘極端可以接收互補信號。在另一實施例中，傳輸閘MTG1可以以通過閘代替。例如，n-型電晶體通過閘或p-型電晶 體通過閘可以被使用以替代或結合傳輸閘MTG1。
在一實施例中，當電橋輸出Vx接近近似零或Vsxin時，ZVS捕捉電路403經由信號“on#”導通低側電橋裝置MN2。在一實施例中，ZVS捕捉電路403的MTG1及MP4係為電橋控制器201b1所產生之控制信號“dn”的方法所啟動。例如，當“dn”為邏輯高位準時，ZVS捕捉電路403被啟動，即導通。ZVS捕捉電路403在下降暫態，即當Vx上的電壓下降實質接近零伏時，實施零-電壓-切換。在一實施例中，電橋輸出Vx係經由在節點“cn”上的電壓被感應，該電壓係接近Vx(例如，低於Vx的臨限電壓)。
在一實施例中，ZCS釋放電路402包含耦接至ZVS捕捉電路403的至少一p-型電晶體MP5。在一實施例中，當電橋輸出Vx上升超出臨限電壓時，ZCS釋放電路402經由“off”信號關斷低側電橋裝置MN2。在一實施例中，控制信號“dn”係被用以啟動ZCS釋放電路402。例如，當“dn”為邏輯低位準時，ZCS釋放電路402係被啟動及當“cn”上升時，MP5導通，及當“off”信號超出臨限電壓時，MN3導通。在一實施例中，當“dn”為邏輯低位準時，“ddn”信號可以藉由在電橋輸出Vx上升超出臨限電壓(MN3的Vtn)之前，導通MN3，而關斷MN2。如此所述，信號“ddn”為信號“dn”的延遲版。在一實施例中，當“ddn”接近或到達邏輯低位準(及dn已經為低)，則MPr1及MPr3將節點拉“斷”至邏 輯高位準，即Vccdrvn，其隨後導通MN3。在一實施例中，ZCS釋放電路402在上升暫態上，即當經由電感204的電流方向逆轉並由電容205流向MN1時，實施零電流切換。在此實施例中，在節點Vx上的電壓係如參考ZVS捕捉電路403所討論地經由在節點“cn”上的電壓加以感應。
圖6為依據本案實施例之N-型電橋驅動器202n1的ZCS釋放電路402。於此之用語“釋放”通常表示電路的關斷。
在此實施例中，ZCS釋放電路402包含一堆疊的n-型裝置MNr1、MNr2、及MNr3如所示串聯耦接在一起，其中MNr1的閘極端係為信號“dn”所控制，MNr2的閘極端係為“ddn”(“dn”的延遲版)所控制、及MNr3的閘極端係為致能信號“en”所控制。在一實施例中，n-型裝置MNr1、MNr2及MNr3為NMOS電晶體。信號“en”係被用以致能或去能ZCS釋放電路402的操作。雖然於此實施例顯示一堆疊的三個n-型裝置、但在該堆疊中之n-型裝置的數目可以改變，以調整釋放功能。
在此實施例中，ZCS釋放電路402更包含p-型電晶體MPr1、MPr2、及MPr3，其中MPr1的閘極端係為信號“ddn”所控制；MPr3的閘極端係為“dn”所控制、及MPr2的閘極端係為信號“dd_n”的反轉，即“ddn_b”所控制。在一實施例中，p-型電晶體MPr1、MPr2、MPr3為PMOS電晶體。在此實施例中，MPr1的 汲極端係被耦接至Vccdrvn(半準位)，而MPr2的汲極端係耦接至“cn”。在此實施例中，MPr1及MPr2的源極端係耦接在一起，並耦接至MPr3的源極端。在此實施例中，MPr3的汲源極端係耦接至MNr1的汲極端，以產生信號“off”。在一實施例中，只要“en”、“dn”、及“ddn”為邏輯高位準，釋放電路402保持“off”信號為地端。在一實施例中，當“dn”於邏輯低位準同時“ddn”係仍在邏輯高位準(因此，“ddn_b”係在邏輯低)，則一旦在節點“cn”上的電壓上升超出MPr3的臨限時，“off”信號係經由MPr2及MPr3被耦接至“cn”，其隨後導通MN3因此，當“Vx”上升超出MN3的臨限時，關斷MN2。在一實施例中，當“ddn”及“dn”兩者均為邏輯低位準時，則“off”經由MPr1及MPr3上升至邏輯高位準。在此實施例中，即使Vx未上升，MN2關斷。
回到參考圖4，在一實施例中，預充電控制電路404包含下降緣預充電電路及上升緣預充電電路。在一實施例中，下降緣預充電電路提供一下降緣預充電階段給MN2閘電壓“gn”，以使得在節點“gn”上的電壓上升至Vsxin(實質接近零伏)及臨限電壓(例如NMOS電晶體的Vtn)間之一些電壓，直到電橋輸出Vx下降為止。下降源預充電電路的一技術作用為降低在高電流時之節點Vx的下衝。高電流通常大於正常負載電流兩倍。
在一實施例中，NMOS電橋驅動器202n1包含 終止-預充電電路401，具有NOR閘405及NMOS電晶體MN4，其係可操作以當在節點Vx上的電壓下降低於約Vccdrvn/2時，終止下降緣預充電處理。在此實施例中，藉由在信號“cn”及“dn_b”(信號“dn”的反相版本)執行邏輯NOR運算，NOR閘極405產生用於MN4的閘極端的控制信號。
在一實施例中，上升緣預充電電路提供上升緣預充電階段給MN2閘極電壓“gn”，使得“gn”上升至Vsxin(實質接近零伏)及Vt間之電壓，直到電橋輸出Vx上升超出Vccdrvn/2為止。在此實施例中，控制信號“ddn”(信號“dn”的延遲版本)可以用以在電壓Vx開始上升超出Vccdrvn/2之前，終止該預充電處理。在一實施例中，當在Vx上的電壓越過Vccdrvn/2之時，即閘極跳脫點時，上升緣預充電電路終止。在一實施例中，當Vx越過Vt，即在預充電電路斷開前，ZCS/釋放電路強迫“off”節點至邏輯高位準。
上升緣預充電電路的技術用途為降低於高電流時之在節點Vx的下衝。在一實施例中，上升緣預充電電路係被以Vx的上升緣所啟動，而下降緣預充電電路係被以Vx的下降緣所啟動。兩預充電電路允許客製化用於Vx的上升及下降緣的預充電位準。在一實施例中，上升緣預充電電路及下降緣預充電電路具有可調預充電驅動強度，其可以為有關於上升及下降緣預充電電路的電阻所決定。例如，預充電處理可以藉由增加在該預充電節點 “gn”的預充電電路中之電阻而變慢。
在於此所討論的實施例中，軟切換發生於下降緣，即，當低側開關203l1被導通時。當“dn”初始於邏輯低位準時的下降緣暫態期間，在節點“cn”上的初始電壓為Vccdrvn，“on#”的初始電壓為未知，因為“dn”為邏輯低，由於MTG1被關斷及MP3也被關斷，造成ZVS捕捉電路403於高阻抗，因為dn=0造成MP5導通及初始也為導通(即，“gn”為邏輯低)的MN3開始關斷，所以，ZCS釋放電路402導通。當“dn”初始為邏輯低位準時，在初始下降緣暫態期間，因為在節點“gn”的電壓為邏輯低位準，所以MN2也關斷。
當信號“dn”由邏輯低位準轉移至邏輯高位準時，MTG1導通，這啟動ZVS捕捉電路403。當在節點“cn”上的電壓下降，即在“cn”上的電壓接近Vccdrvn-Vtn時，則信號“on#”跟隨“cn”，因為當MTG1導通的同時，MP4關斷。在此實施例中，“cn”的電壓位準低到使得MP3緩慢導通，將節點“gn”拉高，這隨後使得MN2導通。當MN2導通時，在節點Vx上的電壓開始下降，造成在節點Vx的下降邊緣。在此實施例中，低側開關203l1開始通過電感204導通電流由節點Vxsin(例如地端)至節點Vx。在此實施例中，在節點“gn”與MN2的汲極端，即“cn”間之米勒電容延遲導通MN2的事件，這進一步降低在節點Vx上的下衝。
降低在節點Vx上的下衝的理由為改良電壓調 整器的裝置的可靠度，避免閂鎖，及避免少數注入基板。在節點Vx上的下衝的大小係為ZVS捕捉電路403所控制，ZVS捕捉電路403間接使得MN2在次臨限(未全導通)區。
在下降緣預充電時，MN3被加偏壓，使得其相反於為在“off”節點上的邏輯高位準所造成的強導通的弱導通。初始時，當信號“dn”為邏輯低時，因為ZCS釋放電路402的MP4導通，所以在節點“off”上的電壓為邏輯高。在節點“off”上的邏輯高使得電晶體MN3(下拉電晶體)為強導通，造成在節點“gn”上的邏輯低電壓，使得MN2被關斷。當信號“dn”被初始地在邏輯低位準時的下降緣暫態期間，在節點“cn”上的初始電壓為Vccdrvn，及在節點“on#”上的初始電壓為未知，因為信號“dn”在邏輯低位準，造成ZVS捕捉電路403為高阻抗狀態，由於MTG1被關斷，及MP3也被關斷。
當信號“dn”由邏輯低位準轉移至邏輯高位準時，MTG1導通，這啟動ZVS捕捉電路403。當在節點“cn”上的電壓下降，即，在節點“cn”上的電壓接近Vccdrvn-Vtn時，信號“on#”跟隨“cn”，因為MP4關斷，MTG1同時導通。在節點“cn”上的電壓位準足夠低使得MP3緩慢導通，否則MP3保持關斷。在節點“off”上的電壓由邏輯高位準轉移至約MN2的臨限電壓，使得MN2微弱地導通。當在節點“off”上的電壓由邏輯高(例如，Vccdrvn)位準下降至Vt時，一導通路徑被形成在下 降緣預充電電路，使得在節點“gn”上的電壓由邏輯低(例如，地端)上升至MN3的臨限電壓(Vtn)。當節點“gn”上的電壓上升至Vtn時，MN2開始導通於次臨限區，因此，緩慢地放電在節點Vx上的電壓，以降低下衝。
當在節點“cn”上的電壓下降接近Vsxin，由於MN2的次臨限導通，則終止-預充電電路被啟動。當在節點“cn”上的電壓下降時，在節點“on#”(因為MTG1導通，所以其係相同於“cn”)上的電壓使得MP3全導通。節點“cn”的邏輯低位準使得MN4經由NOR閘405導通，其關斷MN3。當MN3關斷時，於MP3導通的同時，在節點“gn”上的電壓被拉下至Vccdrvn位準(邏輯高)，使得MN2關斷。在此實施例中，在節點“off”上的電壓為邏輯低，這造成預充電控制電路404關斷下降緣預充電操作。
圖7為依據本案的一實施例之N型電橋驅動器202n1之下降緣預充電電路700/404。在此實施例中，信號“off”係為MPfe1所產生，其接收在其閘極端的信號“dn_b”(“dn”的反相版)，其中MPfe1的源極端係被耦接至節點“cn”。信號“gn”係為電晶體MPfe2及電晶體MNfe1及MNfe2的電阻所調整。在此實施例中，n-型電晶體MNfe1及MNfe2係被串聯耦接在一起，使得MNfe1的汲極端係耦接至節點“off”及MFfe1的汲極端，及其中MNfe2的源極端係耦接至節點“gn”。在此 實施例中，於信號“dn”控制MNfe2的同時，在節點“cn”上的信號控制MNfe1的閘極端。在此實施例中，於MFfe2的汲極端耦接至節點“gn”的同時，MPfe2的源極端係耦接至Vccdrvn，其中，MPfe2的閘極端係為信號“dn_b”所控制。終止-預充電電路401係耦接至節點“off”，以自動終止預充電程序。
在一實施例中，下降緣預充電電路700/400係被示於圖7。在一實施例中，只要“dn”為邏輯高位準及“cn”仍在邏輯高位準，即，在下降緣之前，下降緣預充電電路700/400係為作動。在一實施例中，除非MPfe2(通常為弱裝置)保持導通，只要dn為邏輯高位準，一旦在節點“cn”上的電壓下降至低於(MNfe1，MPfe1之)Vt，下降緣預充電電路700/400斷開。
回來參考圖4，在一實施例中，當“dn”由邏輯高轉移至邏輯低，使得MP5導通時，ZCS釋放電路402被啟動。在此一實施例中，在節點“cn”上的邏輯低電壓使得“off”節點跟隨“cn”，這使得MN3關斷。當信號“dn”由邏輯高位準轉移至邏輯低位準時，MP4導通，使得“on#”為邏輯高位準，這隨後使得MP3關斷。因為兩MN3及MP3均關斷，所以在節點“gn”上的電壓保持其舊電壓位準，這係為邏輯高，使得MN2持續導通，然後，因為“gn”並未為任何驅動器所驅動，其緩慢變成弱導通。
在節點Vx上的上升緣轉移期間，即當高側開 關203h1將要導通(但仍關斷)時，來自電感204的逆向電流透過(低側開關203l1的)電晶體MN2充電節點Vx，電晶體MN2仍導通並在程序中關斷。在此時，高側開關203h1被關斷，並未導通，以將節點Vx拉升至邏輯高位準。在此實施例中，信號“dn”被由邏輯高位準邏輯切換至邏輯低位準。
為了不模糊實施例，所有在各種節點的暫態並未再次討論。在此實施例中，在節點“gn”上的電壓緩慢地放電。開始時具有邏輯高電壓位準的在節點“gn”上的電壓為首先穩定至接近MN3的Vtn的電壓位準而被轉移至邏輯低電壓位準(因為在節點“cn”上的電壓上升)。在此實施例中，當節點“cn”上的電壓上升至邏輯高位準時，因為節點“off”上的電壓由邏輯低位準上升至邏輯高位準，所以MP3關斷。在一實施例中，此在節點“off”上的電壓的轉移並未立即，而是當在節點“off”上的電壓也穩定Vtn位準持續一短時間，使得MN3弱導通時逐漸轉移。
當在內部節點(“cn”、“off”、“gn”、“on#”)上的電壓轉移穩定時，因為“gn”穩定至邏輯低位準，所以MN2關斷。在此時，高側開關203h1導通，將在節點Vx上的電壓由為逆向電感電流所造成之初始充電位準，上拉至邏輯高位準。在此一實施例中，逆向電感電流藉由使用電感204的磁能以初始地充電Vx，來充電節點Vx來節省電力消耗，因而降低為高側開關203h1所需 之能量，以充電節點Vx至邏輯高位準。
圖8為依據本案一實施例之N-型電橋驅動器的上升緣預充電電路800/402。在一實施例中，上升緣預充電電路800包含推挽電路，其如所示包括上拉p-型電晶體MPre1耦接至下拉n-型電晶體MNre1。在此實施例中，於汲極端耦接至節點“off”的同時，MPre1的源極端被耦接至Vccdrvn。在此實施例中，於MNre1的汲極端被耦接至MPre1的汲極端與節點“off”的同時，MNre1的汲極端係耦接至節點“gn”。在一實施例中，MPre1的閘極端係為NAND閘801所驅動，其執行信號“dn_b”(“dn”的反相版)與信號“ddn”(“dn”的延遲版)間之NAND運算。在此實施例中，MNre1的閘極端係為NOR閘802所驅動，該NOR閘對信號“cn”及NAND閘801的輸出執行NOR運算。在一實施例中，當“dn”在邏輯低位準及“ddn”為邏輯高位準時，上升緣預充電電路800係為作動，及cn仍為邏輯低位準，即立即在上升緣之前。
圖5為依據本案一實施例之用以驅動高側電橋203h1的P-型電橋驅動器202p1的電路500。P-型電橋驅動器202p1係為參考圖4所討論的N-型電橋驅動器202n1的互補版。為不模糊本發明實施例，只有P-型電橋驅動器202p1的結構被描述。功能上，電路500係類似但互補於電路400。例如，於N-型電橋驅動器202n1被用以驅動低側開關，以放電在輸出節點Vx上的電壓的同時，P-型電橋驅動器202p1被用以驅動高側開關，用以充電節點Vx。
在一實施例中，P-型電橋驅動器202p1包含分別推挽電晶體MP5及MN5、終止-預充電電路501、硬切換越權電路502、ZVS捕捉電路503、及預充電控制電路504，其有上升緣預充電電路及下降緣預充電電路。
在P-型電橋驅動器202p1的一實施例中，預充電控制電路504及其相關上升/下降緣預充電電路係功能類似，但與參考圖7-8所討論的預充電控制電路404及相關上升/下降緣預充電電路結構上互補。回來參考圖5，推挽電晶體MP5及MN5分別具有與圖4的電晶體MN3及MP3有類似功能。
回來參考圖5，如所示ZVS捕捉電路503包含傳輸閘MTG2耦接至電晶體MN8及MN5。圖5的傳輸閘MTG2具有類似如圖4所示之MTG1的功能。圖5的電晶體MN8具有類似於圖4的MP5之功能。ZVS捕捉電路503的功能係類似於圖4的ZVS捕捉電路403的功能，但具有互補電路結構。
回來參考圖5，終止-預充電電路501包含NAND閘驅動器MP6。終止-預充電電路501具有類似於圖4的終止-預充電電路401的功能，但具有互補電路結構。
回來參考圖5，節點“gp”、“cp”、“offp”、“dp”、及“ddp”分別對應於參考圖4所討論的“gn”、“cn”、“off”、“dn”、及“ddn”。圖5的電晶體MN7執行類似於圖4的MP4的功能。
回來參考圖5，在一實施例中，硬切換越權電路502包含比較器邏輯及下拉電晶體MN6，以將在節點“gp”的電壓下拉，使得MP1導通，以切換在節點Vx上的電壓。在一實施例中，比較器邏輯包含NOR閘，其對信號“ddp”、“dp”及“cp”執行NOR運算。在其他實施例中，其他邏輯閘也可以使用以執行比較功能。在一實施例中，在上升暫態中之硬切換的條件為“dp”及“ddp”均為邏輯低及“Vx”(即，“cp”)並未上升超出約(Vccin+Vccdrvn)/2。
圖9A-9B提供一些例示波形900及920，其例示依據本案實施例之切換電壓調整器106的各節點的操作。例示於圖9A-9B的時域波形開始於節點Vx的下降暫態，其後為在節點Vx上的上升暫態。
在一實施例中，控制信號係依據來自信號產生器的PWM信號104產生。例如，當PWM信號104轉移時，信號“dp”及“dn”據此轉移。PWM信號104的工作週期決定在節點“Vx”上信號的工作週期。在節點Vx上的信號的工作週期決定調整電壓位準Vcc105。
當信號“dp”及“dn”主張，即，由邏輯低位準轉移至邏輯高位準時，高側開關203h1關斷(PMOS關斷)及在Vx的輸出電壓開始下降，在節點“gp”上的電壓開始由Vccdrvn(半準位)上升至Vccin位準，在節點“gn”上的電壓初始在Vxsin位準(例如，地端)並被下降緣預充電電路預充電，該預充電電路係為電路400的預充 電控制電路404所導通。
當節點“gn”持續上升時，在節點“Vx”上的電壓持續下降及低側開關203l1完全導通，並使得ZVS捕捉電路403啟動，以禁止或降低在節點Vx上的下衝。在此時，信號“ddp”及“ddn”仍在邏輯低位準然後轉移至邏輯高位準。在“ddp”及“dp”之下降緣轉移間之差係稱為“tdp”，同時，在“ddn”及“dn”之下降緣間之差為“tdn”。在一實施例中，“tdp”及“tdn”兩者之持續時間係可以為軟體或硬體可程式化。在一實施例中，時間“tdp”及“tdn”愈短，則硬切換愈早啟動。同樣地，當“tdp”及“tdn”時間愈長，則硬切換被延遲。
在一實施例中，在上升暫態之前或在先前階段，低側開關203l1開始關斷及在節點“gn”上的電壓由Vccdrvn位準下降至Vsxin。高側開關203h1在該時間仍關斷及節點Vx接近Vsxin位準。
如於此所討論，電流逆轉發生及電流開始由電感204流向低側開關203l1。逆轉電流開始充電節點Vx。在此實施例中，在高側開關203h1中的上升緣預充電電路啟動並使得在節點“gp”上的電壓略微下降，使得MP1在次臨限區導通，即弱導通。在此實施例中，電晶體MP1被延遲不全導通，使得逆轉電流可以充電節點Vx。藉由逆轉電流充電節點Vx及延遲全導通MP1的操作，降低了電力消耗。
在一實施例中，ZCS釋放電路402被啟動，以 關斷低側開關電晶體MN2。在此實施例中，ZVS捕捉電路503也被啟動，以防止在節點Vx上的電壓過衝。在節點“gp”上的電壓然後由Vccin位準下降至Vxxdrvn位準，以導通MP1，其然後將Vx充電至Vccin位準。
虛線波形顯示當負載電流為高及硬切換被致能，以確保節點Vx及時充電及放電，以形成穩定調整電壓Vcc105。
圖10為智慧裝置的系統級圖，其包含處理器100，其依據本案實施例具有全整合切換電壓調整器106。圖10同時也顯示行動裝置的實施例的方塊圖，其中可以使用平坦表面介面連接器。在一實施例中，計算裝置1600代表行動計算裝置，例如，計算平板電腦、行動電話或智慧手機、能無線e-reader、或其他無線行動裝置。將了解的是，某些元件被大致顯示，並非此裝置的所有元件均被顯示於裝置1600中。
在一實施例中，計算裝置1600依據於此討論的實施例包含：第一處理器1610，其有可切換電壓調整器106；及第二處理器1690，其具有可切換電壓調整器106。
本案的各種實施例也可以包含網路介面於1670內，例如無線介面，使得系統實施例可以加入例如行動手機或個人數位助理的無線裝置中。
在一實施例中，處理器1610可以包含一或更多實體裝置，例如微處理器、應用處理器、微控制器、可 程式邏輯裝置、或其他處理手段。為處理器1610所執行之處理操作包含作業平台或作業系統的執行，其上，執行有應用程式及/或裝置功能。處理操作包含有關於有人類使用者的I/O(輸入/輸出)或其他裝置的操作、有關於電力管力的操作、及/或有關於連接計算裝置1600至另一裝置的操作。處理操作也可以包含有關於音訊I/O及/或顯示I/O的操作。
在一實施例中，計算裝置1600包含音訊次系統1620，其表示與提供音訊功能給計算裝置相關的硬體(例如音訊硬體及音訊電路)及軟體(例如驅動器、編解碼器)元件。音訊功能可以包含喇叭及/或耳機輸出，及麥克風輸入。用於此等功能的裝置可以積集入裝置1600，或連接至計算裝置1600。在一實施例中，使用者藉由提供音訊命令而與計算裝置1600互動，該等命令係為處理器1600所接收及處理。
顯示次系統1630表示硬體(例如顯示裝置)及軟體(例如驅動器)元件，其提供視訊及/或觸覺顯示給使用者，以與計算裝置互動。顯示次系統1630包含顯示介面1632，其包含用以提供顯示器給使用者的特定螢幕或硬體裝置。在一實施例中，顯示介面1632包含與處理器1610分開的邏輯，以執行有關於顯示的至少一些處理。在一實施例中，顯示次系統1630包含觸控螢幕(或觸控板)裝置，其提供輸入及輸出給使用者。
I/O控制器1640代表與使用者互動的硬體裝置 及軟體元件。I/O控制器1640可操作以管理為音訊次系統1620及/或顯示次系統1630的一部份之硬體。另外，I/O控制器1640例示用於額外裝置的連接點，其連接至使用者可能透過與系統互動的裝置1600。例如，可以附接至計算裝置1600的裝置可以包含麥克風裝置、喇叭或立體音系統、視訊系統或其他顯示裝置、鍵盤或鍵盤墊裝置、或其他與特定應用使用的I/O裝置，例如讀卡機或其他裝置。
如上所述，I/O控制器1640可以與音訊次系統1620及/或顯示次系統1630互動。例如，透過麥克風或其他音訊裝置的輸入可以提供輸入或命令給計算裝置1600的一或更多應用或功能。另外，音訊輸出可以提供，而替代顯示輸出或作為除了顯示輸出外的輸出。在另一例子中，當顯示次系統包含觸控螢幕時，顯示裝置也作動為輸入裝置，其可以至少部份為I/O控制器1640所管理。其中也可以有額外按鈕或開關於計算裝置1600上，以提供為I/O控制器1640所管理的I/O功能。
在一實施例中，該I/O控制器1640管理例如加速計、攝影機、光感應器或其他環境感應器、或其他可以包含在計算裝置1600中之硬體的裝置。輸入可以為直接使用者互動的一部份，及提供環境輸入給系統，以影響其操作(例如過濾雜訊、調整顯示器的亮度檢測、應用閃光給攝影機、或其他特性)。
在一實施例中，計算裝置1600包含電力管理 1650，其管理電池電力利用、電池充電及有關於省電操作的特性。記憶體次系統1660也包含記憶體裝置，用以儲存資訊於裝置1600中。記憶體可以包含非揮發(如果至記憶體裝置的電力被中斷，狀態不會改變)及/或揮發(如果至記憶體裝置的電力被中斷，狀態未定)記憶體裝置。記憶體1660可以儲存應用資料、使用者資料、音樂、照片、文件或其他資料，及有關於執行計算裝置1600的應用及功能的系統資料(不管是長期或短期)。
實施例的元件也可以提供為機器可讀取媒體(例如記憶體1660)，用以儲存電腦可執行指令(例如，執行其他於此所討論的程序之指令)。機器可讀取媒體(例如記憶體1660)可以包含但並不限於快閃記憶體、光碟、CD-ROM、DVD-ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁或光卡、或其他類型的機器可讀取媒體，其適用以儲存電子或電腦可執行指令。例如，本案的實施例可以下載為電腦程式(例如BIOS)，其可以由遠端電腦(例如伺服器)以資料信號透過通訊鏈結(例如數據機或網路連接)傳送至要求電腦(例如客戶)。
連接性1670包含硬體裝置(例如無線及/或有線連接器及通訊硬體)及軟體元件(例如驅動程式、協定堆疊)，以使得電腦裝置1600與外部裝置通訊。裝置可以為分開裝置，例如其他計算裝置、無線接取點或基地台、及例如耳機、印表機、或其他裝置的週邊。
連接性1670可以包含多數不同類型連接性。 通常來說，計算裝置1600被顯示為細胞式連接性1672及無線連接性1674。細胞式連接性1672通常表示為無線載波所提供之細胞式網路連接性，其係例如經由GSM(行動通訊的全球系統)或變化或衍生、CDMA(分碼多工接取)或變化或衍生、TDM(分時多工)或變化或衍生、或其他細胞式服務標準加以提供。無線連接性1674表示不是細胞式之無線連接性並可以包含個人區域網路(例如藍芽、近場等)、區域網路(例如Wi-Fi)、及/或寬域網路(例如WiMax)、或其他無線通訊。
週邊連接1680包含硬體介面及連接器，及軟體元件(例如驅動程式、協定堆疊)，以完成週邊連接。將了解的是，計算裝置1600可以是週邊裝置(“to”1682)至其他計算裝置，及具有週邊裝置(“from”1684)連接至其上。計算裝置1600通常具有“停放”連接器，以連接至其他計算裝置，用以例如管理裝置1600上的內容(例如下載及/或上載、改變、同步化)的目的。另外，停放連接器可以允許裝置1600控制內容輸出，例如，至音訊視訊或其他系統之輸出。
除了專屬停放連接器或其他專屬連接硬體外，計算裝置1600可以經由共同或標準為主連接器完成週邊連接1680。共同類型可以包含通用串列匯流排(USB)連接器(其可以包含任意數量的不同硬體介面)、包含微顯示埠(MDP)的顯示埠、高解析多媒體介面(HDMI)、火線或其他類型。
在說明書中之“實施例”、“一實施例”、“一些實施例”、或“其他實施例”表示與該實施例有關的一特定特性、結構或特徵係被包含在至少部份實施例中，但並不必然所有實施例。“實施例”、“一實施例”、“一些實施例”的各種出現並不必然表示全部都是同一實施例。如果說明書描述元件、特性、結構或特徵“可以”或“可能”可以包含，則該特定元件、特性、結構、或特徵並不需要包含。如果說明書或申請專利範圍表示“一”元件，其並不必然只有一元件。如果說明書或申請專利範圍表示“額外”元件，並不排除一個以上的該額外元件。
再者，特定特性、結構、功能、或特徵可以在一或更多實施例中以任何適當方式結合。例如，第一實施例可以組合第二實施例，其中與兩實施例相關的任何特定特性、結構、功能或特徵並不互相排除。
雖然本案已經配合其特定實施例加以描述，但實施例的很多替代、修改及變化在熟習於本技藝者由前述說明加以完成。
一種此替代法係被顯示於圖11。圖11為依據本案另一實施例之具有低側1203h1及高側1203l1開關的切換電壓調整器106的一部份1100，開關分別具有對應驅動器202p1及202n1。在此實施例中，半準位Vccdrvn係被移除。
本案的實施例係想要囊括所有此等替代法、 修改、及變化，以落入隨附申請專利範圍的範圍內。另外，為了簡單顯示與討論起見，至積體電路(IC)晶片及其他元件的已知電力/接地連接法可以或可不顯示在所示圖中，以不會模糊本案。再者，配置係可以以方塊圖式加以顯示，以避免模糊本案，同時，事實上，有關於實施此等方塊圖配置的細節係高度取決於本案所予以實施的平台，即，此等細節應在熟習於本技藝者所理解的範圍內。當特定細節(例如電路)係被說明時，以描述本案的例示實施例，應為熟習於本技藝者所了解，本案可以在沒有這些特定細節下實施，或以其變化加以實施。因此，發明說明係被視為例示用而非限定用。
以下例子屬於這些實施例。在例子中之細節可以在一或更多實施例中加以使用。所有於此所裝置的選用特性也可以有關於方法或程序加以實施。
例如，在一實施例中，該設備包含：低側開關，耦接至輸出節點，用以提供調整電壓供給；及第一驅動器，可操作以當輸出節點上升超出第一電晶體臨限電壓時，使得低側開關關斷。在一實施例中，該設備更包含高側開關，耦接至該輸出節點；及第二驅動器，可操作以當輸出節點到達第二電晶體臨限電壓或當控制信號使得高側開關導通時，高側開關導通。
在一實施例中，高側開關包含疊接裝置，其包含第一p-型電晶體，耦接至輸出節點；及第二p-型電晶體，其中第二p-型電晶體係為第二驅動器依據耦接第一 p-型電晶體至第二p-型電晶體的節點上的電壓位準所驅動。在一實施例中，第二電晶體臨限電壓對應於第一p-型電晶體的臨限電壓。
在一實施例中，第一驅動器可操作以使得當輸出節點實質接近零伏時使得低側開關導通。在一實施例中，低側開關包含疊接裝置，其包含第一n-型電晶體，耦接至輸出節點；及第二n-型電晶體，其中該第二n-型電晶體係為第一驅動器依據耦接第一n-型電晶體至第二n-型電晶體的節點的電壓位準所驅動。在一實施例中，第一電晶體臨限電壓對應於第一n-型電晶體的臨限電壓。在一實施例中，第一驅動器包含零電壓捕捉電路，其可操作以間接感應在輸出節點上的電壓，以導通低側開關。
在一實施例中，第一驅動器包含釋放電路，其可操作以間接感應在輸出節點上的電壓，以關斷低側開關。在一實施例中，第一驅動器包含預充電電路，以預充電驅動低開關的節點。在一實施例中，預充電電路可操作以提升驅動低側開關上的節點上的電壓至該低側開關電晶體的地端與臨限電壓間之電壓，或保持驅動該低側開關的節點上的電壓為實質固定值。在一實施例中，第一驅動器包含終止-預充電電路，以終止預充電電路的操作。在一實施例中，第二驅動器包含預充電電路，以預充電驅動高側開關的節點。
在一實施例中，預充電電路可操作以降低驅動高側開關的節點上的電壓至高側開關的電晶體的電源與 臨限電壓間之電壓，或保持驅動該高側開關的節點上的電壓為實質固定值。在一實施例中，第二驅動器包含終止-預充電電路，以終止該預充電電路的操作。在一實施例中，輸出節點係耦接至電感的一端，該電感另一端係耦接至電容。在一實施例中，另一端係耦接至電容，以提供調整之電壓供給給電路。
在另一例子中，電壓調整器包含：信號產生器，以產生脈寬調變(PWM)信號；電橋，具有低側開關，耦接至輸出節點，用以依據該PWM信號，提供調整電壓供應；第一驅動器，可操作以當輸出節點超出第一電晶體臨限電壓時，使低側開關關斷；及電橋控制器，以提供控制信號給第一驅動器。
在一實施例中，電橋包含高側開關，耦接至輸出節點。在一實施例中，電壓調整器更包含：第二驅動器，可操作以當輸出節點到達第二電晶體臨限電壓或當控制信號使得高側開關導通時，使得高側開關導通。在一實施例中，電橋控制器可操作以提供控制信號給第二驅動器。在一實施例中，電壓調整器係依據於此討論的任一設備。
在另一例子中，一系統包含：無線介面；及處理器，能經由該無線介面與另一裝置直接或間接通訊，該處理器包含電壓調整器、低側開關，可耦接至輸出節點，用以提供調整電壓供給；及第一驅動器，可操作以當輸出節點上升超出第一電晶體臨限電壓時，使得低側開關 關斷。在一實施例中，電壓調整器係依據於此所討論的任一設備。
在一實施例中，處理器包含多數硬體處理核心，及其中至少一硬體處理核心被耦接至記憶體。在一實施例中，該系統更包含記憶體，耦接至該處理器。
在另一例子中，該設備包含：啟動手段，用以啟動預充電電路，以預充電驅動電壓調整器的低側開關裝置的節點；及導通手段，用以當耦接至低側開關裝置的輸出節點，由輸入電壓供給位準轉移至輸入電壓供給位準的一半與地端間之電壓供給位準時，導通低側開關裝置。在一實施例中，該設備更包含關斷手段，用以當輸出節點上升超出第一電晶體臨限電壓時，關斷該低側開關。在一實施例中，該設備更包含導通手段，用以當在輸出節點上的電壓上升超出輸入電壓供給位準的一半時，導通高側開關裝置。在一實施例中，該設備更包含終止手段，用以在輸出節點開始充電之前，終止預充電電路預充電驅動低側開關裝置的節點。在一實施例中，輸出節點係耦接至電感的一端，其另一端係耦接至電容。在一實施例中，另一端係耦接至電容，以提供調整電壓供給至一電路。
在另一例子中，電壓調整器包含：低側開關，耦接至輸出節點及第一供給；高側開關，耦接至輸出節點及第二供給，該第二供給係高於第一供給；電感，具有第一端耦接至輸出節點及第二電端耦接至電容，其中低側開關可操作以透過來自電感的逆轉電流以加壓在輸出節 點上的電壓，及其中高側開關係可操作以充電該加壓輸出電壓節點。在一實施例中，電壓調整器操作於100MHz或更高的頻率。
摘要將被提供以允許讀者確定本案揭示的本質與精髓。該摘要係被補充作為了解，並不用以限定申請專利範圍或意義。以下申請專利範圍係被併入所述說明中，各個請求項表示一分別實施例。
100‧‧‧處理器
101‧‧‧信號產生器
102‧‧‧功率轉換器
103‧‧‧處理器核心
104‧‧‧PWM信號
105‧‧‧調整電壓供給
106‧‧‧切換電壓調整器

Claims (37)

  1. 一種設備，包含：低側開關，耦接至輸出節點；及第一驅動器，可操作以當該輸出節點上升超出第一電晶體臨限電壓時，使得該低側開關關斷。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含：高側開關，耦接至該輸出節點；及第二驅動器，可操作以當該輸出節點到達第二電晶體臨限電壓或當控制信號使得該高側開關導通時，使得該高側開關導通。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該高側開關包含疊接裝置，其包含：第一p-型電晶體，耦接至該輸出節點；及第二p-型電晶體，其中該第二p-型電晶體係依據耦接該第一p-型電晶體至該第二p-型電晶體的節點上的電壓位準為該第二驅動器所驅動。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之設備，其中該第二電晶體臨限電壓對應於該第一p-型電晶體的臨限電壓。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該第一驅動器可操作以當該輸出節點實質接近零伏時，使得該低側開關導通。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該低側開關包含疊接裝置，其包含：第一n-型電晶體，耦接至該輸出節點；及第二n-型電晶體，其中該第二n-型電晶體係依據耦接該第一n-型電晶體至該第二n-型電晶體的節 點上的電壓位準為該第一驅動器所驅動。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之設備，其中該第一電晶體臨限電壓對應於該第一n-型電晶體的臨限電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該第一驅動器包含零電壓捕捉電路，其可操作以間接感應在該輸出節點上的電壓，以導通該低側開關。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該第一驅動器包含釋放電路，其可操作以間接感應在該輸出節點上的電壓，以關斷該低側開關。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該第一驅動器包含預充電電路，以預充電驅動該低側開關的節點。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之設備，其中該預充電電路可操作以提升在驅動該低側開關的該節點上的電壓至該低側開關的電晶體的地端與臨限電壓間之一電壓或保持在該驅動該低側開關的節點上的電壓為實質固定值。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之設備，其中該第一驅動器包含終止-預充電電路，以終止該預充電電路的操作。
  13. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該第二驅動器包含預充電電路，以預充電驅動該高側開關的節點。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之設備，其中該預充電電路可操作以降低驅動該高側開關的該節點上的電壓 至該高側開關的電晶體的電源及臨限電壓間之電壓或保持驅動該高側開關的該節點上的電壓為實質固定值。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之設備，其中該第二驅動器包含終止-預充電電路，以終止該預充電電路的操作。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該輸出節點係耦接至電感的一端，電感的另一端係耦接至電容。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之設備，其中該耦接該電容的另一端提供調整電壓供給至一電路。
  18. 一種電壓調整器，包含：信號產生器，用以產生脈寬調變(PWM)信號；電橋，具有耦接至輸出節點之低側開關，用以依據該PWM信號，提供調整電壓供給；第一驅動器，可操作以當該輸出節點上升超出第一電晶體臨限電壓時，使得該低側開關關斷。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電壓調整器，其中該電橋包含耦接至該輸出節點的高側開關。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之電壓調整器，更包含：第二驅動器，可操作以當該輸出節點到達第二電晶體臨限電壓或當控制信號使得該高側開關導通時，使得該高側開關導通。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之電壓調整器，更包含： 電橋控制器，用以提供控制信號至該第一驅動器及用以提供控制信號至該第二驅動器。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之電壓調整器，其中該高側開關包含疊接裝置，其包含：第一p-型電晶體，耦接至該輸出節點；及第二p-型電晶體，其中該第二p-型電晶體係依據耦接該第一p-型電晶體至該第二p-型電晶體的節點上的電壓位準為該第二驅動器所驅動。
  23. 一種系統，包含：無線介面；及處理器，能透過該無線介面，與另一裝置直接或間接通訊，該處理器包含電壓調整器，低側開關，耦接至輸出節點；及第一驅動器，可操作以當該輸出節點上升超出第一電晶體臨限電壓時，使得該低側開關關斷。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之系統，其中該電壓調整器更包含：高側開關，耦接該輸出節點；及第二驅動器，可以操作以當該輸出節點到達第二電晶體臨限電壓或當控制信號使得該高側開關導通時，使得該高側開關導通。
  25. 如申請專利範圍第23項所述之系統，其中該處理器包含多數硬體處理核心，及其中至少一硬體處理核心被耦接至記憶體。
  26. 如申請專利範圍第23項所述之系統，更包含記憶體耦接至該處理器。
  27. 一種設備，包含：預充電手段，用以預充電驅動電壓調整器的低側開關裝置的節點；及導通手段，用以當耦接至該低側開關裝置的輸出節點由輸入電壓供給位準轉移至該輸入電壓供給位準的一半與地端間之電壓供給位準時，將該低側開關裝置導通。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之設備，更包含關斷手段，用以當輸出節點上升超出第一電晶體臨限電壓時，將該低側開關關斷。
  29. 如申請專利範圍第27項所述之設備，更包含導通手段，用以當在該輸出節點上的電壓上升超出該輸入電壓供給位準之一半時，導通高側開關裝置。
  30. 如申請專利範圍第27項所述之設備，更包含終止手段，用以在該輸出節點開始充電之前，終止對驅動該低側開關裝置的該節點的預充電。
  31. 如申請專利範圍第27項所述之設備，其中該輸出節點係耦接至電感的一端，該電感的另一端係耦接至電容。
  32. 如申請專利範圍第31項所述之設備，其中該耦接至該電容的另一端提供調整電壓供給至電路。
  33. 一種電壓調整器，包含：低側開關，耦接至輸出節點及第一供給； 高側開關，耦接至該輸出節點及第二供給，該第二供給高於該第一供給；電感，具有：第一端耦接至該輸出節點；及第二端，其中該低側開關可操作以透過來自該電感的逆轉電流增加在該輸出節點上的電壓，及其中該高側開關係可操作以充電該已升壓的輸出電壓節點。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之電壓調整器，其中該第一供給係地端及該第二供給係電源。
  35. 如申請專利範圍第33項所述之電壓調整器，更包含第一驅動器可操作以當該輸出節點上升超出第一電晶體臨限電壓時，使得該低側開關關斷。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之電壓調整器，更包含第二驅動器可操作以當該輸出節點到達第二電晶體臨限電壓時或當控制信號使得該高側開關導通時，使得該高側開關導通。
  37. 如申請專利範圍第33項所述之電壓調整器，其中該電壓調整器可操作於100MHz或更高的頻率。
TW106107985A 2012-06-27 2013-06-06 電壓調整器、用於切換式電壓調整器之設備及具有該調整器之系統 TW201739161A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/534,780 US9154026B2 (en) 2012-06-27 2012-06-27 Bridge driver for a switching voltage regulator which is operable to soft-switch and hard-switch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201739161A true TW201739161A (zh) 2017-11-01

Family

ID=49777441

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104127164A TWI586087B (zh) 2012-06-27 2013-06-06 電壓調整器、用於切換式電壓調整器之設備及具有該調整器之系統
TW106107985A TW201739161A (zh) 2012-06-27 2013-06-06 電壓調整器、用於切換式電壓調整器之設備及具有該調整器之系統
TW102120163A TWI506936B (zh) 2012-06-27 2013-06-06 電壓調整器、用於切換式電壓調整器之設備及具有該調整器之系統

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104127164A TWI586087B (zh) 2012-06-27 2013-06-06 電壓調整器、用於切換式電壓調整器之設備及具有該調整器之系統

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102120163A TWI506936B (zh) 2012-06-27 2013-06-06 電壓調整器、用於切換式電壓調整器之設備及具有該調整器之系統

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9154026B2 (zh)
CN (1) CN203800810U (zh)
TW (3) TWI586087B (zh)
WO (1) WO2014003967A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI770881B (zh) * 2021-01-06 2022-07-11 台灣積體電路製造股份有限公司 電源供應產生器及其操作方法
US11947372B2 (en) 2021-01-06 2024-04-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Linear voltage regulator circuit and multiple output voltages

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9035625B2 (en) * 2009-12-23 2015-05-19 R2 Semiconductor Common cascode routing bus for high-efficiency DC-to-DC conversion
TWI520482B (zh) * 2012-03-09 2016-02-01 鈺創科技股份有限公司 起始電壓產生電路和起始電壓產生的方法
US9003209B2 (en) 2012-06-29 2015-04-07 Intel Corporation Efficient integrated switching voltage regulator comprising switches coupled to bridge drivers to provide regulated power supply to power domains
US9755423B2 (en) * 2014-03-13 2017-09-05 Infineon Technologies Ag Overvoltage protection for a synchronous power rectifier
US9559683B2 (en) * 2014-08-29 2017-01-31 Infineon Technologies Austria Ag System and method for a switch having a normally-on transistor and a normally-off transistor
CN107077180B (zh) * 2014-12-23 2021-11-19 英特尔公司 基于功率状态而调整电压调节器
US9780636B2 (en) 2015-01-19 2017-10-03 Infineon Technologies Austria Ag Protection from hard commutation events at power switches
US9780639B2 (en) * 2015-01-19 2017-10-03 Infineon Technologies Austria Ag Protection from hard commutation events at power switches
US9793805B2 (en) * 2015-03-31 2017-10-17 Fujitsu Limited Charge pump current adjustment
JP2017045190A (ja) * 2015-08-25 2017-03-02 株式会社東海理化電機製作所 ポジションセンサ
US9735678B2 (en) * 2015-09-04 2017-08-15 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Voltage converters with asymmetric gate voltages
CN110851387B (zh) * 2015-09-30 2022-08-19 联想(北京)有限公司 一种接口功能配置方法和电子设备
DE102016103714B4 (de) * 2016-03-02 2021-09-30 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleiterpackages und Multiphasengleichrichter mit einem Leistungshalbleiterpackage
KR102576765B1 (ko) * 2016-11-28 2023-09-11 에스케이하이닉스 주식회사 내부전압생성회로
US10461643B1 (en) 2018-04-04 2019-10-29 Nanohenry, Inc. Composite embedded voltage regulator (CEVR)
US10797579B2 (en) * 2018-11-02 2020-10-06 Texas Instruments Incorporated Dual supply low-side gate driver
KR102351154B1 (ko) * 2019-07-02 2022-01-14 성균관대학교산학협력단 Pwm 벅 컨버터
CN110391736A (zh) * 2019-07-22 2019-10-29 西安易朴通讯技术有限公司 Buck变换器的控制电路
US20210152090A1 (en) * 2020-12-23 2021-05-20 Intel Corporation Stacked buck converter with inductor switching node pre-charge and conduction modulation control
CN112511005B (zh) * 2021-02-03 2021-06-01 深圳市正浩创新科技有限公司 双向dc/dc变换器及储能系统
US11688444B2 (en) * 2021-03-23 2023-06-27 Arm Limited Wordline driver architecture
CN113066316B (zh) * 2021-04-04 2022-10-21 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种多功能人机交互近地告警控制板装置及交互方法
CN113342106B (zh) 2021-06-04 2022-03-11 广东希荻微电子股份有限公司 一种低压差线性稳压器与控制系统
KR20230056116A (ko) * 2021-10-19 2023-04-27 삼성전자주식회사 스위칭 레귤레이터 및 그를 포함하는 전력 관리 집적 회로

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5180964A (en) * 1990-03-28 1993-01-19 Ewing Gerald D Zero-voltage switched FM-PWM converter
US5666045A (en) * 1994-12-09 1997-09-09 Psc Inc. Laser drive and control systems useful for laser diode protection
US5479089A (en) * 1994-12-21 1995-12-26 Hughes Aircraft Company Power converter apparatus having instantaneous commutation switching system
US5679953A (en) * 1996-08-05 1997-10-21 International Business Machines Corporation Automatic threshold setting circuit
EP1065580B1 (en) * 1999-06-30 2003-11-12 STMicroelectronics S.r.l. Voltage regulating circuit for a capacitive load
JP2001216033A (ja) * 2000-02-02 2001-08-10 Yazaki Corp 電源供給制御装置および電源供給制御方法
US6977492B2 (en) * 2002-07-10 2005-12-20 Marvell World Trade Ltd. Output regulator
US6747441B2 (en) 2002-08-20 2004-06-08 Texas Instruments Incorporated Non-synchronous switching regulator with improved output regulation at light or low loads
US6838863B2 (en) * 2002-12-30 2005-01-04 Intel Corporation Voltage converter utilizing independently switched inductors
US6798256B1 (en) * 2003-04-30 2004-09-28 Intel Corporation Resonant buffer apparatus, method, and system
US6944034B1 (en) * 2003-06-30 2005-09-13 Iwatt Inc. System and method for input current shaping in a power converter
US7015720B2 (en) 2003-12-29 2006-03-21 Intel Corporation Driver circuit
US7330017B2 (en) * 2004-01-29 2008-02-12 Enpirion, Inc. Driver for a power converter and a method of driving a switch thereof
US7274181B2 (en) * 2004-06-25 2007-09-25 Intel Corporation Systems, multiphase power converters with droop-control circuitry and methods
US7259614B1 (en) * 2005-03-30 2007-08-21 Integrated Device Technology, Inc. Voltage sensing circuit
US7145316B1 (en) 2005-06-06 2006-12-05 Micrel, Inc. Control circuit for monitoring and maintaining a bootstrap voltage in an N-channel buck regulator
JP4689377B2 (ja) 2005-07-08 2011-05-25 ローム株式会社 降圧型スイッチングレギュレータおよびその制御回路ならびにそれを用いた電子機器
US7417879B2 (en) * 2006-03-08 2008-08-26 Micrel, Inc. PFM and current controlled switching regulator
US7443148B2 (en) * 2006-09-11 2008-10-28 Micrel, Inc. Constant on-time regulator with increased maximum duty cycle
US20080100371A1 (en) * 2006-10-26 2008-05-01 Fabrice Paillet Dual rail generator
US20080143408A1 (en) 2006-12-19 2008-06-19 Fabrice Paillet Pulse width modulator
US7602257B2 (en) 2006-12-19 2009-10-13 Intel Corporation Signal generating circuit
US7728568B1 (en) 2006-12-22 2010-06-01 Chil Semiconductor Inc. Power supply circuit and switch drivers
US7814345B2 (en) * 2007-02-28 2010-10-12 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Gate drive voltage selection for a voltage regulator
US7782644B2 (en) * 2007-03-03 2010-08-24 Sadwick Laurence P Method and apparatus for supplying power
US8102192B2 (en) * 2007-07-27 2012-01-24 International Rectifier Corporation DC brushed motor drive with circuit to reduce di/dt and EMI, for MOSFET Vth detection, voltage source detection, and overpower protection
TW200929879A (en) 2007-12-28 2009-07-01 Advanced Analog Technology Inc PWM control circuit and the chip thereof
TWI371670B (en) * 2008-01-18 2012-09-01 Advanced Analog Technology Inc Switching voltage regulator control circuit
US7649384B2 (en) * 2008-02-05 2010-01-19 Broadcom Corporation High-voltage tolerant output driver
US8237422B2 (en) * 2009-05-09 2012-08-07 Cosmic Circuits Private Limited Efficient switch cascode architecture for switching devices
US8212536B2 (en) * 2009-12-23 2012-07-03 R2 Semiconductor, Inc. Stacked NMOS DC-to-DC power conversion
US8797009B2 (en) * 2010-07-06 2014-08-05 Csr Technology Inc. Auto cascode buck voltage converter
US8493048B2 (en) * 2011-05-23 2013-07-23 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Constant on-time switching regulator implementing light load control
JP2013070263A (ja) * 2011-09-22 2013-04-18 Renesas Electronics Corp 電力変換回路、多相ボルテージレギュレータ、及び電力変換方法
US9086705B2 (en) * 2012-07-19 2015-07-21 Infineon Technologies Austria Ag Charge recovery in power converter driver stages
US9696350B2 (en) 2013-03-15 2017-07-04 Intel Corporation Non-linear control for voltage regulator

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI770881B (zh) * 2021-01-06 2022-07-11 台灣積體電路製造股份有限公司 電源供應產生器及其操作方法
US11561562B2 (en) 2021-01-06 2023-01-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Linear voltage regulator circuit and multiple output voltages
US11947372B2 (en) 2021-01-06 2024-04-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Linear voltage regulator circuit and multiple output voltages

Also Published As

Publication number Publication date
US20150333628A1 (en) 2015-11-19
TWI586087B (zh) 2017-06-01
TW201406029A (zh) 2014-02-01
CN203800810U (zh) 2014-08-27
TWI506936B (zh) 2015-11-01
US10651733B2 (en) 2020-05-12
TW201620237A (zh) 2016-06-01
WO2014003967A1 (en) 2014-01-03
US20140002049A1 (en) 2014-01-02
US9154026B2 (en) 2015-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI586087B (zh) 電壓調整器、用於切換式電壓調整器之設備及具有該調整器之系統
US10027223B1 (en) Soft-charging of switched capacitors in power converter circuits
TWI528166B (zh) 複數電壓識別（ｖｉｄ）電源架構，數位可合成低壓降調節器及用於改善電源閘之可靠度的設備
US10203742B2 (en) Efficient integrated switching voltage regulator comprising switches coupled to bridge drivers to provide regulated power supply to power domains
US9831762B2 (en) Apparatus for starting up switching voltage regulator
US10354611B2 (en) Low power high frequency digital pulse frequency modulator
CN116569458A (zh) 功率转换器
TW201418926A (zh) 帶有遲滯控制之低壓降穩壓器
US8417984B2 (en) Dynamically scaling apparatus for a system on chip power voltage
US20160294281A1 (en) Apparatus for charge recovery during low power mode
US20170149427A1 (en) APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING di/dt DURING POWER WAKE-UP
JP6557567B2 (ja) 充放電制御装置
US20170288660A1 (en) Ultra-Low Quiescent Current Multi-Function Switching Circuit and Method for Connecting a Voltage Source to an Output Load with Deep Sleep Capability
KR20190123729A (ko) 전력 게이트 램프-업 제어 장치 및 방법
CN109075702B (zh) 用于降低di/dt的装置和方法
US8847633B1 (en) Low voltage swing repeater
US20240030812A1 (en) Bootstrap circuitry for driving a high-side switch of a switching converter
US20240128873A1 (en) Optimizing dead-time between end of on-phase of a high-side switch and beginning of on-phase of a low-side switch in a switching converter