TWI380549B - Apparatus, mobile device and method for high speed voltage regulation - Google Patents

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TWI380549B
TWI380549B TW094133641A TW94133641A TWI380549B TW I380549 B TWI380549 B TW I380549B TW 094133641 A TW094133641 A TW 094133641A TW 94133641 A TW94133641 A TW 94133641A TW I380549 B TWI380549 B TW I380549B
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Description

1380549 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於用於高速電壓調整之方法與系統，且尤其 係關於一種支持動態電壓調節的高速調整器。 【先前技術】 行動器件（諸如但不限制於個人數位助理、蜂巢式電話、 無線電、呼叫器、膝上型電腦及其類似物）在再充電前需要 工作相對較長時間。此等行動器件通常包括一或多個處理 器以及多個記憶體模塊及其它外圍器件。 為了減小行動器件的功率消耗，提出了許多功率消耗控 制技術。第一技術包括減小行動器件的時脈頻率。第二技 術已知為動態電壓調節（DVS)或另外的已知為動態電壓及 頻率調節（DFVS)，且包括改變供應處理器的電壓及響應計 算負載需求（亦稱為通量）而改變提供應處理器之時脈訊號 的頻率。較高的電壓位準與較高的工作頻率及較高的計算 負載相關’但亦與較高的能量消耗相關。
Burstein 等人之題為"digital voltage using current control"的美國專利申請第20040052098號；Gabara等人之 題為"Block processing in a maximum a. posteriori processor for reduced power consumption"的美國專利申請第 20030139927號；Burstein等人之題為"Switching regulator with capacitance near load”的美國專利申請第 20020000797 號；Gary 等人之題為"Methodology for coordinating and tuning application power"的美國專利申請第 20040025068 105175.doc 號 ’ Burstein 等人之題為"Digital v〇itage regulator using
current control"的美國專利申.請第2〇〇1〇〇38277號；及T D
Burd、T. A. Pering、A. J_ Stratakos及 R. W. Brodersen在 2000 年十月第35卷第11期IEEE Journal Journal of solid-state circuits發表的"a Dynamic Voltage Scaled Microprocessor
System" ’都以引用的方式併入本文中，以簡單回顧若干動 態電壓調節技術。 圖1說明在執行許多任務期間及在一空閒時段期間施加 至一處理器（諸如圖2之CPU (中央處理單元））的供應電壓。 為了使說明簡單’供應電壓圖示為一連串斜坡，而未說明 介於電壓斜坡之間的過渡期。過渡期極短，且通常不超過 幾毫秒。 在開始於T0並結束於丁丨的第一時期άτι u期間，處理器 執行一極高通量之任務並因此接收一極高頻率的時脈訊號 及一極高位準的供應電壓Vvery_hig.h。 在開始於T1並結束於T2的第二時期ΔΤ2 12期間，處理器 執行一向通量的任務並因此接收一高頻率的時脈訊號及一 高位準的供應電壓Vhigh。 在開始於T2並結束於T3的第三時期ΔΤ3 13期間，處理器 執行一中等通量的任務並因此接收一中等頻率的時脈訊號 及一中專位準的供應電壓Vmedium。 在開始於T3並結束於T4的第四時期ΔΤ4 14期間，處理器 為空閒的並因此接收一極低頻率的時脈訊號（或不接收時 脈訊號）及一極低（甚至為零）位準的供應電壓Vvery_low。 105175.doc 1380549 在開始於T4並結束於T5的第五時期ΔΤ5 15期間，處理器 執行一高通量的任務並因此接收一高頻率的時脈訊號及一 高位準的供應電壓Vhigh。 需注意施加至處理器的電壓在約TbT2及T3時減小（通常 在一極短的時期内）並在約T4時增大。 圖2說明一先前技術之器件2〇，其包括多個功率消耗器 件，諸如中央處理單元（CPU)、SRAM及I/O卡（共同表示為 30)、頻率調整器4〇、電壓調整器5〇 '輸出電感器34及負载 電容器32 » 電壓調整器50接收1 Mhz時脈訊號、一來自頻率調整器4〇 之一所需頻率，並提供一頻率錯誤訊號至數位筛選器，數 位篩選器接著發送控制訊號至一FET控制及驅動單元52,該 FET控制及驅動單元52應用一脈衝_寬度/脈衝頻率調變方 案來控制一對功率FET電晶體Μη 56及Mp 54。Μη 56及Mp 54的閘極連接至FET控制及驅動單元52, FET控制及驅動單 元52響應於該調變方案而將其接通或斷開β Mp 5 4的源極連 接至電池60且Mp 54的汲極連接至Μη 56的波極。Μη 56的 汲極接地。Μη 56及Μρ 54之汲極連接於調整器之輸出節點 處。此輸出節點連接至電感器34的第一末端。電感器34的 另一個末端連接至負載電容器32的第一末端。負载電容器 32的第二末端接地。電感器34的第二末端亦連接至頻率調 整器40及器件30。 負載電容器相對較大（約5.5微法拉）。通常，諸如負載電 容器30用於穩定施加至處埋器的電壓。在許多行動器件 105175.doc 1380549 中，負載電容器亦可用作功率存儲器，其在短時間的供電 故障期間提供電力。此功率存儲器在腕等人的美國專利 第6226556號中描述，此處以引用的方式併入。 再參看先則技術之器件2〇，調整器5〇可增大或減小施加 . 纟其輸出節點的經調整之電壓，且因此可動態地改變施加 至CPU及其它器件的電壓。 在右干先刖技術之調整器中，經調整電壓之衰減包含由 φ 於漏電至地面而引起之負載電容器32的電荷減少。因此每 一電壓衣減均包含功率損耗。 由於自負載電容器移除電荷至電池旁路電容器(圖2未顯 示），故先前技術之器件20亦損失能量。 需要提供用於動態提供經調整電壓至處理器之有效方法 與裝置。 【發明内容】 響應於處理器之計算負載，動態地改變施加至處理器的 • 及與該負載相關之工作頻率。供應電Μ藉由允許負載 電容15供應所需電壓而衰減，且藉由提供一恰當的經調整 的電壓而增大。 肖速電壓調整裝置包括：⑷調整器，其適於提供一蛵調 整的電虔：⑹切換電路，其連接至調整器，其適於⑴將調 整器麵接至-輸出節點’或（u)將調整器與輸出節點斷開連 接’同時將輸出節點連接至一動態功率消耗器件（諸如但不 限制於處理器）及負載電容器，·及（C)控制邏輯，其連接至調 整器’該控制邏輯適於接收至少一反應輸出節點之電壓的 I05175.doc 1380549 指示且適於控制切換電路，以使得調整器與輪出節點斷開 連接’以有助於輸出節點之電壓降低。
—種用於高速電壓調整的方法包括：（A)判定是否：⑴ 衰減輸出節點的電壓，（ii)維持輸出節點的電壓，或（丨⑴增 加輸出節點的電壓；（B)允許藉由斷開調整器與輸出節㈣ 連接而衰減輸出節點電壓；同時將輸出節點耦接至一動態 功率消耗器件（諸如但不限制於處理器）及負載電容器；及 (日C)若判定维持輸出節點之電壓或增加輸出節點之電壓，則 提供與輸出節點所需電壓相對應之經調整的電壓。 一種行動器件包括：⑷電池；（B)動態功率消耗器件（諸 如但不限制於處理器），其連接至輸出節點；（C)調整器，.其 連接至電池，該調整II適於提供—經調整的電壓；⑼切換 電路’其連接至調整器，該切換電路適於：⑴將調整器柄接 至輸出節點，或⑻斷開調整器與輸出節點的連接，同時將 輸出節點進-步連接至負載電容器；及⑻控制邏輯，其連 接至調整器，其適於接收至少—反應輸出節點之電壓的指 示且適於控制切換電路，以使得調整器與輸出節點斷開連 接，以有助於輸出節點之電壓降低。 【實施方式】 以下描述係關於處理器的供應電壓。熟悉此項技術者將 瞭解:所揭示之系統及方法可用於(就實際的情形，在細節上 做必要的修正)向其它動態功率消耗器件供應電壓。 進一步需注意：儘管所揭示裝置包括—降壓型開關，但 是可應用Μ㈣元件及其它組態（包括升壓組態及升/降 105175.doc -10 - 1380549 壓組態）。 術語"處理器"指能夠執行與不同計算負載相關之各種任 務的實體。處理器可為RISC處理器、通用處理器、數位訊 號處理器、控制器、純量處理器及其類似物。 需注意：通常電壓調整器向多個」器件（諸如記憶體組、顯 示器及其類似物）提供供應電壓，但為了說明之簡單起見， 附圖及相關描述均指處理器。 術語"動態功率消耗器件"指可在不同功率消耗模式下， 尤其係響應於可隨時間而改變的通量需求而工作的器件。 此類器件可為可以不同電壓位準及不同工作頻率工作以 支援與不同計算負載相關之任務的處理器。 圖3說明一種根據本發明之一實施例的裝置1〇〇。裝置ι〇〇 包括電壓調整器110、切換電路（諸如開關12〇)及降壓型開 關，該開關又包含NMOS電晶體124及PMOS電晶體12^裝 置100進一步包括負載電容器140及控制邏輯16〇 β 裝置1〇〇包括連接至負載電容器140、處理器15〇及降壓型 開關之輸出端之輸出節點1〇2 β輸出節點之電壓表示為v〇ut 130，且亦稱為"輸出電壓、充當裝置1〇〇之輸出電壓。 開關120連接於電壓調整器11〇與降壓型開關之輸入端之 間。降壓型開關之輸入端連接至電晶體124及122的閘極。 PMOS電晶體122的源極連接至電池128且其汲極連接至 NMOS電晶體124的祕以形成裳置⑽之輸出節點⑽。 NMOS電晶體124的汲極接地。 輸出節點H)2連接至諸如處理器15〇的器件且亦連接至負 t05175.doc 1380549 載電容器140之一末端。負載電容器之另一末端接地。輪出 節點102亦連接至電壓調整器並視情況連接至控制單元 160以向後面的器件提供一或多個反饋訊號。 電壓調整器110可為能夠提供經調整之電壓的任何先前 技術之器件。其作為輸入端接收一代表裝置1〇〇之輸出節點 102之電壓（Vout 200)的訊號，但是其亦可接收自身v〇ut。
調整器進一步接收控制訊號（諸如但不限制於決定所需 Vout的Vreq 204)。電壓調整器11〇或控制單元16〇可決定 Vout之當前值與Vout之下一值之間的關係。舉例而言，參 看圖1闡明之實例，在τι時，需將vou^ Vvery—high變化為 Vout 〇 開關120由控制邏輯16〇控制，且可將電壓調整器丨丨〇之輸 出端連接至降壓型開關，或者斷開降壓型開關與電壓調整 器110的連接。開關120可由電晶體建構（儘管並非必須如 此）。
便利地，當降壓型開關與電壓調整器11〇斷開連接時， NMOS電晶體124為OFF(關），以此防止負載電容器14〇經由 NMOS電晶體124而放電。 當開關120關閉時，由電壓調整器n〇供應的經調整的電 壓’”里由降壓型開關提供至裝置i 〇〇的輸出節點上。當開關 120打開時’電壓調整器11()與輸出節點⑽斷開連接且輸出 節點的電壓藉由處理器150對負載電容器14〇放電而衰減。 輸出節點1〇2連接至控制單元16〇，以使得無論何時輸出 電壓Vout達到電壓臨限值，均可停止輸出電壓之衰減。電 105175.doc 1380549 壓臨限值可響應於處理器15G之計算負載而動態地設定。再 夕看圖1’在T1時，當輸出電壓自Vvery』igh變化為Vhigh 時，電壓臨限值設定至Vhigh以保證vout*會降到vhigh以 下以使得在第二時期ΔΤ2期間，處理器可以適當的頻率工 作。 根據本發明之一實施例，裝置100亦能夠控制負載電容器 140之放電速率且尤其能夠限制負載電容器之放電速 率此包括g開關120斷開降壓型開關與電壓調整器11〇的 連接時’自處於ON(開）狀態的PMOS電晶體122向裝置1〇〇 之輪出節點102提供電流。電流對負載電容器’丨利充電，且 提供至處理器15〇。 可能需要限制負載電容器140之放電速率，以簡化切換電 路的控制機制’且尤其係防止由於負載電容器14〇的快速放 電及與控制機制相關的時序限制而使裝置1〇〇不能夠防止 V〇ut衰減至電壓臨限值以下的情況。 裝置1〇〇通常包括於行動器件（諸如但不限制於pda或蜂 巢式電話）内，且連接至該行動器件的電池。 \ 圖4為根據本發明之實施例的多個過渡期的時序圖。 在第一過渡期Ttr_first 22 1期間，供應電壓自Vvery_i〇w 增加至V—high。Ttr_first 221開始於T10 230並結束於T11 23 1 »方便地，在此第一過渡期22 i期間，處理器1 5〇接收經 調整的電壓，該經調整電壓逐漸地以增量級距自當前值 Vvery—l〇w增加至下一值vvery_high。應注意到：電壓可以 其他方式增加。Ttr_first221後接著一相對較長的中間期（如 105175.doc -13- 1380549 虛線所不）’在此中間期内將經調整的電壓vvery_high提供 至處理器150。 在第二過渡期Ttr_second 222期間，供應電壓自
Vvery_high下降至v_high。在該期間（T12 232)的開始，電 壓調整器110與輸出節點1〇2斷開連接且處理器15〇以表示 為Ihigh的電流對負載電容器放電。因此，輸出節點之電壓 Vout呈指數級地下降。假想其在Ttr_Sec〇nd222結束前下降 至Vhigh (在時間τΐ3 233時）。在該點，監控輸出電壓的裝 置100將電壓調整器11〇連接至降壓型開關，以使得自Τ13 233時，向處理器提供電壓Vhigh。 第二過渡期後接著一中間期’，在此中間期中v〇ut維持在 Vhigh。第二中間期在τ 14 234時結束，且此時第三過渡期 Ttr_third 223 開始。 在Ttr一third 223期間，Vout呈指數級地下降但不達到 Vlow ’因此在整個時期内，電壓調整器u 〇均斷開。 根據本發明之一實施例，若Vout之衰減速率極低（例如低 於預訂的放電速率）’則甚至在傳送期及後面的任何中間期 結束之後，Vout仍可進一步衰減。 圖5為說明根據本發明之實施例的用於高速電麼調整之 方法300的流程圖。方法3〇〇從階段31〇開始，階段31〇判定 是否：（i)降低輸出節點的電壓，（ii)保持輸出節點的電壓， 或（iii)增加輸出節點的電壓》參看圖3，控制邏輯160判定目 標Vout位準並向電壓調整器110發送適當的控制訊號。 若階段3 1 0判定降低Vout，則階段3 10後接著階段320。階 105175.doc .14· 1380549 段320包括藉由斷開調整器與輸出節點的連接而允許輸出 節點電壓下降；同時將輸出節點耦接至動態功率消耗器件 (諸如但不限制於處理器）及負載電容器。再參看圖3,處理 器150連接至負載電容器14〇，負載電容器140在向處理器 ι:〇提供所需的電壓及電流的同時已經放電。需注意：在此 阳奴』間，電壓調整器110與輸出節點102斷開連接且當 Vout達到電壓臨限值時可與之再連接。
右P自段3 10判定維持或增加v〇ut，則階段3 10後接著階段 階& 330包括提供對應於輸出節點之所需電壓的經調 整的電壓。參看圖3，在此期間，開關120閉合。 P“又320便利地包括監控輸出節點之電壓衰減的階段⑽ 及判定是否輸出節點之電壓大體上降低至電壓臨限值的階 又〇電>1臨限值可動態地設定為響應於動態功率消耗器 件之特徵的所需電壓位準（諸如處理器之計算負載）。 階段350後接著階段36〇，階段36〇在輸出節點t電麼降低
至大體上達到電Μ臨限值時’提供大體上等於電塵臨限值 的經調整的電麼。當輸出節點之電璧高於電壓臨限值時， 階段350後接著階段34〇。 便利地，階段320亦包括藉由向至少負載電容器提供充電 電流而控制輸出節點之電壓的衰減速率一部分電流可流 經處理器丨50,同時另一部分對電容器14〇充電。 在不偏離本發明所主張之精神與料的條件下，熟悉此 項技術者可對本文所㈣的進行變更、修正及其它建構。 因此本發明並不由先前說明性描述界定而由下列_請專利 105175.doc 15 1380549 範圍之精神及範嘴來界定。 【圖式簡單說明】 圖1為說明施加至處理器之電壓響應於處理器計算負載 之變化而改變的時序圖； 圖2說明一包含電源供應單元之先前技術器件； 圖3為根據本發明之實施例之高速電壓調整裝置的示意 I由飞 · 圆，
圖4說明根據本發明之實施例的在過渡期及中間期之輸 出電壓的時序圖；及 圖5為說明根據本發明之實施例的高速電壓調整之方法 的流程圖。
【主要元件符號說明】 30 CPU，SRAM及 I/O卡 32 負載電容器 34 輸出電感器 40 頻率調整器 50 電壓調整器 52 FET控制及驅動單元 54 功率FET電晶體Mp 56 功率FET電晶體Μη 100 裝置 102 輪出節點 110 電壓調整器 120 開關 105I75.doc 1380549 122 PMOS電晶體 124 NMOS電晶體 128 電池 - 140 負載電容器 150 處理器 160 控制邏輯/控制單元
% 105175.doc

Claims (1)

  1. 十、申請專利範園： ι· 一種高逮電壓調整裝置 第094133641號專利申請案 t文f請專利範圍替換本(1〇〇年〗〗月) 年 月曰修f 該裝置包含：JOILIL I4 調整器，其適於提供一經調整的電壓； ，換電路，其轉接至該調整器，該切換電路適於⑴ 銓：調正态耦接至一輸出節點，或⑼斷開該調整器與該 二 節點的連接；同時將該輸出節點輕接至一動態功率 /·耗器件及一負載電容器；及 控制邏輯，其輕接至号 $敏 c ^ 祸赉至4調整窃，該控制邏輯適於接收 -該輪出節點之-電漫的至少—個指示，且適於控制 。切換電路錢得該㈣器與㈣輯開連接，以 有助於該輸出節點之該電壓衰減； 其中该裝置係進一步適於春兮袖杜 7適於田6亥調整态與該輸出節點斷 開連接時，不斷地提供—亦 充電電〜至该負載電容器及該 動態功率消耗器件。 2. 如請求項1之裝置， 節點而防止該輸出 值。 其適於藉由將該調整器耦接至該輸出 節點之該電壓衰減至低於一電壓臨限 •=求項2之裝置，其進—步適於藉由組態該調整器以提 :=調整的大體上等於該電壓臨限值的電壓而防止該 輸出節點之該電壓衰減。 步適於藉由向至少該負載電容 該輸出節點之該電壓的衰減速 4·如請求項1之裝置，其進一 器供應該充電電流而控制 率 〇 5 _如請求項1之裝置 八中該切換電路包含一降壓型開關。 105175-100lH4.doc 6. 月求項1之裝置，其中該調整電壓 耗器件的工作頻率。 電堡響應於該動“率消 7·=们之裝置，其適於在該控制邏輯判定增加 8.二Γ電壓時以適度級距增加該經調整的電壓。 一^、項1之裝置，其中該調整器輕接至—電池。 種用於高速電壓調整的方法，該方法包括： 判定是否：⑴降低一輸出節點之一 之該電壓，或㈣增加該輸出節點之該 器:Μ—一動態功率消耗器件及一負载電容 ::斷開-調整器與該輸出節點的連接而允 即點之一電壓減少；同時將出 及-負載電容器； 出即相接至-處理器 右判定維持該輸出節點之該電麼或增加 壓’則提供-對應於該輸出節點之1需：的 調整的電屋，·及 厅而电Μ的.，生 當該調整器與該輸出節點 充電電㈣負載電容器及該動斷地提供-10.如清求項9之方法，其弗 代•态仟 •的衰減，及在該輸出節二出節點之該電 -電遷臨限值時’提供一大體^[降低至大體上達到 調整的電壓❶ 莩於該電壓臨限值的經 比如請求項9之方法，其進—步包 益供應該充電電流而控制該二夕。亥負載電合 出即點之该電壓的衰減速 105175-1001IH.doc 1380549 率。 12. 如請求項11之方法，其中該輸出節點之該所 於該動態功率消耗器件的工作頻率。 13. 一種行動器件，其包括： —電池； -動態功率消耗器#，其耦接至一輸出節點 一調整器，其適於提供一經調整之電壓；
    需電壓響應 器，該切換電路適於：⑴ ，或（ii)斷開該調整器與該 出節點進一步耦接至一負 切換電路，其耦接至該調整 將該調整器耦接至該輪出節點 輸出節點的連接；同時將該輸 載電容器；及 :制邏輯，其純至該調整器，該控制邏輯適於接收 反應該輸出節點之-電壓的至少—個指示，且適於 該切換電路以使得該調整器與該輸出節點斷開連接：以 有助於該輸出節點之該電壓衰減； 其中該行動器件係進-步適於當該調整器與該輸出節 點斷開連接時，不斷地提供—充電電流至該負載電容器 及該動態功率消耗器件。 14.如請求項13之行動器件’其進-步適於藉由將該調整器 耦接至該輪出節點而防止該輸出節點之該電壓衰減至低 於一電壓臨限值。 15. 如請求項14之行動器件’其進—+ 〇〇 退步適於藉由組態該調整 器以k供一大體上等於一電壓臨p自# ^ 电i t限值的經調整的電壓而 防止該輸出節點之該電壓衰減。 105175-1001114.doc 16.1380549 如請求項13之行動器件，其進一步適於藉由向至少該負 載電容器提供該充電電流而控制該輪出節點之該電壓的 衣減速率。 17. 18. 19. 如請求項丨3之行動器件，其中該切換電路包含一降壓型 開關。 如請求項13之行動器件，其中該經調整的電壓響應於該 動態功率消耗器件的工作頻率。 二月求項13之行動盗件’其進一步適於在該控制邏輯判 定增加該輸出節點之該電壓時，以適度級距增加該經調 整的電壓。 105175-1001114.doc
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080209169A1 (en) * 2005-06-30 2008-08-28 Freescale Semiconductor, Inc Output Stage Circuit Apparatus for a Processor Device and Method Therefor
TWM340549U (en) * 2008-04-01 2008-09-11 Richtek Technology Corp Apparatus for decreasing internal power loss in integrated circuit package
GB2476606B (en) 2008-09-08 2012-08-08 Virginia Tech Intell Prop Systems, devices, and methods for managing energy usage
US8319548B2 (en) * 2009-02-18 2012-11-27 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit having low power mode voltage regulator
US20100283445A1 (en) * 2009-02-18 2010-11-11 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit having low power mode voltage regulator
US7825720B2 (en) 2009-02-18 2010-11-02 Freescale Semiconductor, Inc. Circuit for a low power mode
US8400819B2 (en) * 2010-02-26 2013-03-19 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit having variable memory array power supply voltage
US8539262B2 (en) * 2010-12-09 2013-09-17 Intel Corporation Apparatus, method, and system for improved power delivery performance with a dynamic voltage pulse scheme
US8537625B2 (en) 2011-03-10 2013-09-17 Freescale Semiconductor, Inc. Memory voltage regulator with leakage current voltage control
US9035629B2 (en) 2011-04-29 2015-05-19 Freescale Semiconductor, Inc. Voltage regulator with different inverting gain stages
US8645886B2 (en) * 2012-04-16 2014-02-04 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit power management verification method
US9110643B2 (en) 2012-06-11 2015-08-18 Arm Limited Leakage current reduction in an integrated circuit
US8860595B1 (en) 2013-04-25 2014-10-14 Fairchild Semiconductor Corporation Scalable voltage ramp control for power supply systems
GB2520290B (en) * 2013-11-14 2018-02-28 Advanced Risc Mach Ltd Leakage current reduction in an integrated circuit
US9214802B2 (en) * 2014-03-27 2015-12-15 Hamilton Sundstrand Corporation Fault protection of a variable differential transformer (VDT) excitation circuit
TWI503645B (zh) 2014-05-07 2015-10-11 Nuvoton Technology Corp 電壓調節器、方法與晶片
TWI587116B (zh) * 2014-05-07 2017-06-11 新唐科技股份有限公司 電壓調節晶片
US10110127B2 (en) * 2015-12-04 2018-10-23 Intersil Americas LLC Method and system for DC-DC voltage converters
US9785166B2 (en) 2015-12-14 2017-10-10 Intersil Americas LLC Method and system for DC-DC voltage converters
EP3200335B1 (en) * 2016-01-29 2021-01-06 Nxp B.V. Controller

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4879504A (en) * 1988-09-15 1989-11-07 Hughes Aircraft Company Digital switching voltage regulator having telescoped regulation windows
FR2651343A1 (fr) * 1989-08-22 1991-03-01 Radiotechnique Compelec Circuit destine a fournir une tension de reference.
US5260643A (en) * 1992-07-16 1993-11-09 National Semiconductor Corporation Programmable reference voltage generator
US5481178A (en) * 1993-03-23 1996-01-02 Linear Technology Corporation Control circuit and method for maintaining high efficiency over broad current ranges in a switching regulator circuit
JP2000228084A (ja) * 1999-02-05 2000-08-15 Mitsubishi Electric Corp 電圧発生回路
US6222353B1 (en) * 2000-05-31 2001-04-24 Philips Semiconductors, Inc. Voltage regulator circuit
US6680837B1 (en) * 2001-06-14 2004-01-20 Analog Devices, Inc. Hiccup-mode short circuit protection circuit and method for linear voltage regulators
JP3693625B2 (ja) * 2002-04-15 2005-09-07 沖電気工業株式会社 過電流保護回路およびその集積回路
US6909320B2 (en) * 2003-06-19 2005-06-21 Freescale Semiconductor, Inc. Method and apparatus for dual output voltage regulation
US6979983B2 (en) * 2004-04-28 2005-12-27 Faraday Technology Corp. Voltage regulator
US7170265B2 (en) * 2005-04-07 2007-01-30 Sige Semiconductor Inc. Voltage regulator circuit with two or more output ports

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