TWI496390B - 多相電源控制器及其方法 - Google Patents

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Description

多相電源控制器及其方法
本發明大體涉及電子學，尤其是涉及形成半導體裝置的方法和結構。
過去，電子工業利用各種方法和結構來形成計算系統例如電腦系統和微處理器系統的電源控制器。很多現有的計算系統利用INTEL(因特爾)微處理器或其他類似的微處理器作為計算系統的計算元件。這些現有的計算系統通常要求為計算元件提供操作功率的電源控制器具有調節來自電源控制器的輸出電壓的值的能力。然而，輸出電壓的這些變化一般不降低計算系統所利用的功率的量。隨著對減少功率消耗並提高效率需要的增加，期望提供具有比這些現有技術電源控制器所提供的效率更高的效率的電源控制器。
因此，期望有一種用於計算系統的具有提高的效率的電源控制器。
為了說明的簡潔和清楚，附圖中的元件沒有必要按比例繪製，且不同圖中相同的參考數字表示相同的元件。此外，為了描述的簡單而省略了已知的步驟和元件的說明與詳述。本領域中具有通常知識者應認識到，這裏使用的詞"在…的期間、在…同時、當…的時候"不是表示一有啟動行為就會馬上發生行為的準確術語，而是在被初始行為激起的反應之間可能有一些微小但合理的延遲，例如傳播延遲。詞"大約"或"實質上"的使用意指元件的值具有被預期非常接近於規定值或位置的參數。然而，如在本領域中所已知的，總是存在阻止上述值或位置確切地如規定的微小變化。本領域中完全確認，直到至少10%的變化是偏離確切地如所述的理想目標的合理變化。
圖1簡要示出計算系統10的一部分的實施方式，該計算系統10包括有效電源控制器32的示例性實施方式。系統10在輸入端子12和返回端子13之間接收輸入電壓和電流，並在電壓輸入14和返回端子13之間提供實質上被調節的輸出電壓。計算元件，例如微電腦或微處理器(處理器)11連接在輸出14和返回端子13之間，以便接收輸出電壓作為用於操作處理器11的操作電壓。為了圖式的清楚，在圖1中沒有示出到返回13的連接。如本領域中具有通常知識者所已知的，計算系統10可包括連接到處理器11的其他計算元件，例如匯流排控制器、週邊控制器等，以便形成完整的計算系統。
在較佳實施方式中，處理器11為INTEL微處理器例如PENTIUM(奔騰)、INTEL CORE(英代爾核)、INTEL CORE Duo(因特爾雙核)處理器，或對計算元件的不同操作狀態具有不同的功率要求的其他功率類型的微處理器。INTEL和INTEL CORE是加利福尼亞州的San Jose的因特爾公司的註冊商標。系統10的功率控制元件包括電源控制器32以及各種其他元件，這些其他元件一般在控制器32的外部，且用於產生輸出14上的輸出電壓並將其調節到期望值。由於變化的功率要求，控制元件包括用來調節輸出電壓的多個功率控制相位(phase)或通道。每個相位或通道一般包括形成PWM驅動信號的PWM控制部分、電感器和功率開關，該功率開關由PWM驅動信號驅動並開啟或關閉電感器以調節輸出電壓。不同的相位或通道一般從時鐘信號操作，每個相位的每個PWM控制部分使用的每個時鐘信號相對於其他PWM控制部分的時鐘偏移或移動。每個時鐘信號通常產生自共同時鐘信號並與該共同時鐘信號同步。這樣的多相PWM控制器對本領域中具有通常知識者來說是已知的。
在圖1中示出的功率控制元件的示例性實施方式包括一對開關電晶體17和18，這對開關電晶體連接在端子12和13之間的堆疊配置中，並由來自控制器32的PWM控制部分的PWM驅動信號操作。電晶體17和18開啟或關閉向輸出14提供電壓和電流的電感器19。電流感測元件可用於感測流經電感器19的電流並形成由控制器32在輸入50上接收的第一電流感測信號。例如，電阻-電容濾波器(未示出)可連接在電感器19兩端以感測電流流動。類似地，第二通道或第二相位包括一對開關電晶體21和22，這對開關電晶體連接在端子12和13之間的堆疊配置中，由來自控制器32的第二PWM控制部分的PWM驅動信號操作。電晶體21和22開啟或關閉向輸出14提供電壓和電流的電感器23。另一電流感測元件可用於感測流經電感器23的電流並形成由控制器32在輸入54上接收的第二電流感測信號。控制器32和控制器32外部的元件可具有如PWM控制部分N所示的任何數量(N)的相位或通道。第N通道或相位包括一對開關電晶體25和26，這對開關電晶體連接在端子12和13之間的堆疊配置中，由來自控制器32的第N PWM控制部分的PWM驅動信號操作。電晶體25和26開啟或關閉向輸出14提供電壓和電流的第N電感器27。第N電流感測元件可用於感測流經第N電感器27的電流。第N電流感測信號由控制器32的第N PWM通道在輸入58上接收。回饋網路例如電阻分壓器形成表示輸出14和端子13之間的輸出電壓的值的回饋(FB)信號。控制器32在輸入60上接收FB信號並向每個PWM控制部分提供FB信號。如在本領域中所已知的，FB信號通常由包括某種類型的頻率補償的差分放大器或誤差放大器接收，以提供穩定的控制迴路。
控制器32包括通常連接到相應的端子12和13的電壓輸入59和電壓返回66，以便接收用於操作控制器32的功率。內部調節器84在控制器32內通常連接在輸入59和返回66之間，以便接收輸入電壓並在輸出85上提供用於操作控制器32的元件的內部操作電壓。控制器32通常包括時鐘發生器或時鐘33，其配置成形成用於操作控制器32的多個PWM控制部分的多個時鐘信號。一般來說，每個時鐘信號都具有相同的固定週期；然而，每個時鐘信號的週期通常相對於其他時鐘信號偏移或移動，以便每個PWM控制部分在不同的時刻使相應的PWM驅動信號有效。這樣的PWM控制部分和時鐘對本領域中具有通常知識者來說是已知的。第一PWM控制部分包括第一PWM控制電路或第一PWM電路或控制器36以及PWM驅動器37和38。PWM控制器36接收來自時鐘33的第一時鐘信號、來自輸入50的第一電流感測信號以及回饋(FB)信號，並形成第一PWM驅動信號。驅動器37和38接收PWM驅動信號並形成適合於通過控制器32的輸出48和49操作電晶體17和18的信號。類似地，第二PWM控制部分包括第二PWM控制電路或第二PWM電路或控制器40，控制器40接收來自時鐘33的第二時鐘信號、來自輸入54的第二電流感測信號以及FB信號，並形成第二PWM驅動信號。及閘驅動器41和42用作接收第二PWM信號並提供用於通過輸出52和53操作電晶體21和22的驅動信號的驅動器。第N PWM控制通道包括第N PWM控制電路或第N PWM電路或控制器44，控制器44接收來自時鐘33的第N時鐘信號、來自輸入58的第N電流感測信號以及FB信號，並形成第N PWM驅動信號。及閘驅動器45和46接收第N PWM信號並用作提供用於通過輸出56和57操作電晶體25和26的驅動信號的驅動器。如在下文中將進一步看到的，控制器32可包括可選的節電輸入65，其用於接收節電輸入控制(PS)信號並強制控制器32禁止形成至少一個PWM驅動信號。控制器32的可選的相位選擇輸入或選擇輸入61可用於控制在某些條件下保持操作的PWM通道的數量，如在下文中將進一步看到的。
圖2是用圖形示出處理器11的內部執行指令、處理器11的內部時鐘頻率和系統10的其他信號之間的相互關係的圖示。條形圖90示出由處理器11在內部執行的指令的狀態，而條形圖91示出在條形圖90所示指令的操作期間處理器11的內部時鐘的相對頻率。在圖91中的標號PX表示處理器11可操作的X個數量的可變功率狀態中的一個可變功率狀態。曲線92示出由處理器11產生的多個電壓識別(VID)信號的值，而曲線93示出控制器32的相位失效(PD)控制信號的狀態。
圖3簡要示出控制器32的可選的啟動控制電路或EN電路110的示例性實施方式。電路110包括求和電路131、比較器118、電晶體111和123、電容器120、電阻器112-115、119、125-126和128。可選的電晶體122和電阻器124可包括在一些可選的實施方式中。此描述參考圖1、圖2和圖3。本領域中具有通常知識者應理解，處理器11具有不同的操作狀態和功率要求，這取決於在處理器11的內部執行的指令的類型。因為MOS電晶體通常在較高的電壓準位處具有較低的傳播延遲，處理器11通常包括多個電壓識別(VID)信號和輸出(例如VID信號和在圖1中被標識為VID1-VID7的輸出)，這些VID信號和輸出用於請求功率控制系統為處理器11提供輸出電壓的某些值，以便有助於快速執行指令。VID信號指示處理器11的電壓要求，因此，它們可被視為電壓要求信號。例如，當處理器11執行要求處理器11使用內部元件的指令(例如在暫存器內移動資料或計算虛擬或實體位址位置)時，處理器11可操作在高內部操作時鐘頻率下，並且還可請求系統10在輸出14上為輸出電壓提供高值。VID信號通常為以數位格式或代碼例如二進位碼來編碼的數位信號，每個代碼表示在輸出14上的輸出電壓的電壓值。因此，VID信號的值指示電壓要求。包括控制器32的功率控制系統使用VID信號來設定輸出14上的輸出電壓的值。
控制器32從VID信號接收數位代碼，且轉換器87通過諸如數模轉換器(DAC)等元件將數位信號轉換成類比信號。轉換器87接收數位VID信號並形成類比參考信號或Ref，從1到N的PWM控制部分利用該類比參考信號或Ref作為在PWM控制部分內的PWM控制器的參考電壓值。當處理器11所需要的電壓改變時，由VID信號形成的代碼的值改變以請求輸出14上的輸出電壓的較高或較低的值。控制器32接收VID信號並回應性地增加或減少參考信號(Ref)，從而增加或減小輸出14上的輸出電壓的值。VID信號和轉換器87形成Ref信號並改變輸出電壓的功能對本領域中具有通常知識者來說是已知的。
控制器32通常還包括第一電路或VID解碼電路67以及邏輯電路68，邏輯電路68接收VID信號並使用被編碼在其中的資料以幫助操作控制器32。在較佳實施方式中，VID解碼電路67包括邏輯，該邏輯接收VID信號並確定由VID信號形成的代碼的值是增加還是減小了，從而確定VID信號的值是增加還是減小了。電路67和68用來控制可操作地向輸出14提供電流和電壓的PWM通道的數量，以便提高系統10的效率。邏輯電路68的示例性實施方式包括正反器(flip-flop)73、反或閘71和76、及閘74、或閘82和反相器70。如將在下文中進一步看到的，可選的啟動控制電路或EN電路110有助於為控制器32提供禁止形成多個PWM驅動信號中的一些PWM驅動信號並增加控制器32所提供的效率的能力。在一些實施方式中，電路110可在控制器32的外部，電路110的輸出連接到輸入62。
假定在時刻T0(圖2)，處理器11正執行指令並以高頻操作內部時鐘，以便以快速的方式執行指令。在這個時刻期間，由VID信號形成的代碼的值為高。轉換器87接收VID信號並回應性地形成Ref信號的高值，以便輸出電壓值可以為高。
假定在時刻T1(圖2)，處理器11完成了操作軟體代碼並處於閒置狀態(例如執行停止指令)，等待中斷或超時或一些其他事件來自重新啟動軟體例行程式的執行。處理器11在內部感測此操作狀態並降低內部頻率，如圖91所示。因為處理器11的內部操作狀態轉到低操作狀態，處理器11還降低VID信號的代碼的值。電路67配置成檢測VID信號的值的降低，並使指示VID信號的值已降低的減弱(down，DN)控制信號有效。電路67回應於檢測到VID信號的值已降低而迫使DN信號高。高DN信號迫使正反器73的時鐘輸入高，這使邏輯高計時到正反器73中並迫使Q輸出高。假定啟動(EN)輸入62高且電路110被省略，則高Q輸出迫使閘74的輸出高。來自閘74的高信號迫使閘76的輸出低，從而使相位減少(PD)信號有效。來自閘76的低信號迫使驅動器45和46的輸出低，從而禁止PWM通道N產生PWM驅動信號。因此，控制器32中的至少一個PWM通道被禁止形成PWM驅動信號。
控制器32可選地包括相位選擇輸入或選擇輸入61，其用於控制在相位減少(PD)控制信號有效時保持操作的PWM通道的數量。如果相位選擇輸入61高，則控制器32保持一個PWM通道操作和形成PWM驅動信號，而如果輸入61低，則控制器32保持兩個PWM通道操作並形成PWM驅動信號。在輸入61上的高信號迫使緩衝反相器78的輸出低。可選的測試多工器或Mux 79用一測試位元多工反相器78的輸出，該測試位元在測試模式期間用來便於測試控制器32。在正常操作模式中，Mux 79的測試模式選擇輸入將反相器78的輸出選擇至閘80的輸入。進入閘80的選擇輸入用於選擇單相位操作模式或多相操作模式。如果選擇輸入為低，則控制器32總是使用單個通道。假定閘80的選擇輸入為高，則來自反相器78的低信號迫使閘80的輸出為低，從而允許PD信號迫使閘82的輸出為低。來自閘82的低信號迫使驅動器41和42的輸出低，從而禁止第二PWM通道形成PWM驅動信號。如果選擇輸入61低，則反相器78的輸出高，這迫使閘80和82的輸出高。來自閘82的高信號使驅動器41和42能夠由PWM驅動信號驅動，從而阻止PD信號禁止第二PWM通道產生PWM驅動信號。
假定在時刻T2，處理器11再次開始執行各種指令並增加VID信號的值。電路67檢測VID信號的值的增加，這迫使UP控制信號高。來自UP控制信號的高信號迫使閘71的輸出低，這使正反器73重設，從而迫使Q輸出低。低Q輸出迫使閘74的輸出低。假定PS輸入65上的節電(PS)控制輸入信號高，則反相器70的輸出低，這允許來自閘74的低信號迫使閘76的輸出高。來自閘76的高信號迫使PD信號高，以使PD信號無效，如在時刻T2示出的。來自閘76的高信號使驅動器45和46能夠回應於由PWM控制器N產生的PWM信號而在輸出56和57上產生PWM驅動信號。來自閘76的高信號還迫使閘82的輸出高，從而允許驅動器41和42也回應於由PWM控制器40產生的PWM信號而形成PWM驅動信號。如果VID信號再次增加，如在時刻T3所示，則對電路67或68沒有效應，因為UP控制信號已經為高。
如果VID信號降低，如在時刻T4所示的，則電路67檢測到值的降低並迫使DN控制信號為高，以再次將邏輯高計時到正反器73中並使PD控制信號有效，從而禁止多個PWM通道中的至少一個產生PWM驅動信號。參考圖3，可選的電路110從電流感測輸入50、54和58接收電流感測信號，並通過求和電路131對它們求和以產生總電流感測信號(SCS)。總電流感測信號(SCS)由比較器118接收。如果處理器11所使用的電流沒有減少，則SCS信號的值將不降低並將保持大於某個最小值。由此，比較器118比較SCS信號與在臨限(TH)輸入96上接收的參考信號，並且如果SCS信號小於最小臨限值就迫使EN信號低。低EN信號允許控制器32禁止多個PWM通道之一。電路110接收輸入96上的臨限(Th)信號並通過電阻器113和114構成的電阻分壓器來形成節點115上的參考信號。如果輸入61上的選擇信號為高，則節點115上的參考信號由電阻器113與電阻器114和112的並聯組合串聯來確定，這是由於電晶體111處於開啟狀態的緣故。當SCS信號大於在節點115處由Th信號以及電阻分壓器113、114和112/111設定的參考信號時，比較器118的輸出將為高。假定可選的電晶體122和電阻器124被省略，則電晶體123導通且電路110的輸出上的EN信號為低。低EN信號將EN信號拉到返回66的值。低EN信號阻止控制器32回應於VID信號的減少而減少PWM通道的數量。可選的電晶體122和電阻器124配置成從處理器11接收停止時鐘信號(STPCLK)。當處理器11的時鐘在處理器11的內部被停止時，STPCLK信號為有效低。STPCLK信號變低關閉了電晶體122，這阻止電晶體123拉低EN信號，從而使EN信號能夠以低潛時回應來自處理器11的STPCLK信號。在電路110在控制器32的內部的實施方式中，控制器32需要用於接收STPCLK信號的額外輸入(未示出)。相反，如果SCS低於節點115上的參考信號，則電晶體123被禁止，允許電阻器125將EN信號拉高到調節器84的輸出85上的操作電壓(圖1)。高EN信號使控制器32能夠回應於VID信號的減少而減少操作通道的數量。如果，如在時刻T5所示，VID信號的值再次降低，並假定處理器11所需要的電流也降低，則電路110迫使EN信號高，且電路67檢測到值的降低並迫使DN控制信號高，以再次將邏輯高計時到正反器73中以使PD控制信號有效，從而禁止多個PWM通道中的至少一個產生PWM驅動信號。在上文中所指出的，可選輸入61的狀態決定了多少PWM通道繼續形成PWM驅動信號。
可選的節電輸入65可用來迫使控制器32禁止形成至少一個PWM驅動信號而獨立於VID信號的狀態。假定POR輸入只在控制器32的通電重設時間間隔期間為高，且在控制器32的正常操作期間為低。如果輸入65低，則反相器70的輸出高，這迫使閘76的輸出低以使PD信號有效而獨立於VID信號的狀態。因此，控制器32回應於此控制信號而禁止至少一個PWM通道形成PWM驅動信號。當輸入65變高時，反相器70的輸出低，這允許VID控制信號的狀態通過UP和DN控制信號來確定形成PWM驅動信號的PWM通道的數量。輸入65的低到高轉變從單觸發器(one-shot)69形成正脈衝，這迫使閘71的輸出低。來自閘71的低信號使鎖存器73重設並迫使Q輸出低。來自鎖存器73的低信號迫使閘74的輸出低和閘76的輸出高，以迫使第N PWM形成驅動信號。來自閘76的高信號還迫使閘82的輸出高，以迫使PWM 2形成驅動信號。
本領域中具有通常知識者應認識到，一些處理器產生指示處理器已達到或超過用於操作處理器的最大可接受的溫度的信號。對於一些處理器，該信號被稱為PROCHOT信號。該信號在圖1中被示為PHOT信號。在一個實施方式中，PHOT信號可以可選地連接到輸入62和電路110，如虛線所示。在這樣的實施方式中，當PHOT信號變低時，閘74的輸出被強制為低，從而使正反器73的輸入對閘76無效，這阻止VID轉變使PWM輸出無效。在這麼做的過程中，PWM輸出都被強制有效，除非輸入65有效(低)。這當處理器11在其最高溫度之上運行時阻止控制器32以減少的通道運行，處理器11在其最高溫度之上運行一般是大電流汲取的徵兆並且也相應於積體電路的最壞情況洩露。當處理器11以明顯較低的電流汲取量在低功率模式中運行並可用輸出電壓的減小的值操作的時期期間，使控制器32禁止形成一些PWM驅動信號減少了在那些通道中發生的功率損耗的量，從而提高了系統10的效率。在一個示例性實施方式中，使操作在5安培(5amp)的四相位PWM控制器將PWM驅動信號的數量減少到一個提供了至少20%的效率提高。
為了提供控制器32的這項功能，調節器84連接在輸入59和返回66之間。輸出85連接成向控制器32的各個元件例如閘71、74、76、轉換器87等提供操作功率。電路67和轉換器87每個都具有連接到控制器32的多個輸入端子的多個輸入，以便從處理器11接收控制信號。轉換器87的類比參考輸出Ref連接到每個PWM控制器36、40和44的參考輸入。來自電路67的UP控制信號連接到閘71的第一輸入，閘71具有連接到正反器73的重設輸入的輸出。閘71的第二輸入連接到單觸發器69的輸出，單觸發器69的輸入連接到輸入65和反相器70的輸入。反相器70的輸出連接到閘76的第一輸入。閘71的第三輸入連接到控制器32的通電重設(POR)輸入64。電路67的DN控制輸入連接到正反器73的時鐘輸入。正反器73的資料(D)輸入連接到邏輯高信號。正反器73的Q輸出連接到閘74的第一輸入，閘74具有連接到閘76的第二輸入的輸出。閘74的第二輸入連接到啟動輸入62。閘76的輸出共同地連接到驅動器45和46的輸入以及閘82的第一輸入。閘82的輸出共同地連接到驅動器41和42的輸入。反相器78具有連接到輸入61的輸入和連接到Mux 79的輸入的輸出。Mux 79的第二輸入連接成從測試電路接收測試位元。Mux 79的模式控制輸入連接到測試模式控制信號。Mux 79的輸出連接到閘80的第一輸入，閘80具有連接到閘82的第二輸入的輸出。閘80的第二輸入連接到選擇信號。
圖4簡要示出在圖1和圖2的描述中解釋的電路67的一個示例性結構圖實施方式的一部分。電路67包括用於鎖存VID信號的狀態的兩個鎖存暫存器137和138。鎖存N暫存器137配置成儲存VID信號的當前/最近的狀態，而鎖存N-1暫存器138代表VID信號的以前鎖存的狀態。當來自時鐘136的時鐘信號有效時，新的讀取/鎖存事件出現在鎖存N暫存器137中，而被鎖存到暫存器137中的以前的狀態傳送到鎖存N-1暫存器138。因此，暫存器137包括VID信號的當前狀態，而暫存器138包括VID信號的以前狀態。暫存器138中的VID信號的狀態從被鎖存到暫存器137中的新V17D狀態中減去並與新VID狀態比較。如果新VID信號的二進位值(在暫存器137中)增加了(相對於暫存器138中的以前的值)，則UP信號有效，而如果新VID信號的二進位值降低了，則DN信號有效。
圖5簡要示出在半導體晶粒101上形成的半導體裝置或積體電路100的實施方式的一部分的放大平面圖。控制器32在晶粒101上形成。晶粒101還可包括在圖4中為製圖簡單而沒有示出的其他電路。控制器32和裝置或積體電路100通過半導體製造技術在晶粒101上形成，這些技術對本領域中具有通常知識者來講是已知的。
鑒於上述全部內容，顯然公開的是一種新的裝置和方法。連同其他特徵包括的是配置多通道PWM控制器以接收狀態信號並回應於狀態信號的降低而禁止形成多個PWM驅動信號中的至少一個PWM驅動信號。
雖然本發明的主題是用特定的實施方式來描述的，但顯然對本領域中具有通常知識者來說許多替換和變化是明顯的。例如，雖然驅動器37、38、41、42、45和46被示為在控制器32的內部，以及電晶體17、18、21、22、25和26被示為在控制器32的外部，但是這些驅動器和電晶體可在控制器32的內部或外部。本領域中具有通常知識者應認識到，驅動器42和平46可以不是分離的邏輯閘，因為每個PWM控制器36、40或44內的邏輯可提供其他邏輯(加上驅動器41、42、45和46的邏輯功能)。例如，每個PWM控制器36、40和44內的邏輯可保持底部電晶體啟動以更快地減小輸出14上的電壓的值。此外，為電路67和68示出的邏輯僅僅是例證性的，並且可由其他實現代替，這些實現檢測在輸入63上接收的狀態信號的值的變化並回應性地禁止控制器32形成至少一個PWM驅動信號。控制器32可具有更多的控制輸入例如輸入61，以控制被禁止的PWM驅動信號的數量。
10．．．計算系統
11．．．微電腦/微處理器
12．．．輸入端子
13．．．返回端子
14．．．電壓輸出
17．．．開關電晶體
18．．．開關電晶體
19．．．電感器
21．．．開關電晶體
22．．．開關電晶體
23．．．電感器
25．．．開關電晶體
26．．．開關電晶體
27．．．第N電感器
32．．．電源控制器
33．．．時鐘發生器/時鐘
36．．．第一PWM控制電路/第一PWM電路/控制器
37．．．PWM驅動器
38．．．PWM驅動器
40．．．第二PWM控制電路/第二PWM電路/控制器
41．．．閘驅動器
42．．．閘驅動器
44．．．第N PWM控制電路/第N PWM電路/控制器
45．．．閘驅動器
46．．．閘驅動器
48．．．輸出
49．．．輸出
50．．．輸入
52．．．輸出
53．．．輸出
54．．．輸入
56．．．輸出
57．．．輸出
58．．．輸入
59．．．電壓輸入
60．．．輸入
61．．．相位選擇輸入/選擇輸入
62．．．輸入
64．．．輸入
65．．．節電輸入
66．．．電壓返回
67．．．第一電路/VID解碼電路
68．．．邏輯電路
69．．．單觸發器
70．．．反相器
71．．．反或閘
73．．．正反器
74．．．及閘
76．．．反或閘
78．．．反相器
79．．．測試多工器/Mux
80．．．閘
82．．．或閘
84．．．內部調節器
85．．．輸出
87．．．轉換器
90．．．條形圖
91．．．條形圖
92．．．曲線
93．．．曲線
96．．．輸入
100．．．半導體裝置/積體電路1
101．．．半導體晶粒
110．．．啟動控制電路/EN電路
111．．．電晶體
112．．．電阻器
113．．．電阻器
114．．．電阻器
115．．．電阻器
118．．．比較器
119．．．電阻器
120．．．電容器
122．．．電晶體
123．．．電晶體
124．．．電阻器
125．．．電阻器
126．．．電阻器
128．．．電阻器
131．．．求和電路
136．．．時鐘
137．．．鎖存暫存器
138．．．鎖存暫存器
圖1簡要示出包括根據本發明的有效電源控制器的示例性實施方式的計算系統的一部分的實施方式；
圖2簡要示出根據本發明的圖1的計算系統的各種狀態和在計算系統內的信號；
圖3簡要示出根據本發明的圖1的有效電源控制器的可選電路的示例性實施方式；
圖4簡要示出根據本發明的圖1的有效電源控制器的一部分的示例性實施方式的結構圖；以及
圖5簡要示出包括根據本發明的圖1的有效電源控制器的半導體裝置的放大平面圖。
10．．．計算系統
11．．．微電腦/微處理器
12．．．輸入端子
13．．．返回端子
14．．．電壓輸出
17．．．開關電晶體
18．．．開關電晶體
19．．．電感器
21．．．開關電晶體
22．．．開關電晶體
23．．．電感器
25．．．開關電晶體
26．．．開關電晶體
27．．．第N電感器
32．．．電源控制器
33．．．時鐘發生器/時鐘
36．．．第一PWM控制電路/第一PWM電路/控制器
37．．．PWM驅動器
38．．．PWM驅動器
40．．．第二PWM控制電路/第二PWM電路/控制器
41．．．閘驅動器
42．．．閘驅動器
44．．．第N PWM控制電路/第N PWM電路/控制器
45．．．閘驅動器
46．．．閘驅動器
48．．．輸出
49．．．輸出
50．．．輸入
52．．．輸出
53．．．輸出
54．．．輸入
56．．．輸出
57．．．輸出
58．．．輸入
59．．．電壓輸入
60．．．輸入
61．．．可選的相位選擇輸入/選擇輸入
65．．．可選的節電輸入
66．．．電壓返回
84．．．內部調節器

Claims (15)

  1. 一種電源控制器，包括：多個PWM電路，其配置成形成多個PWM驅動信號，每個PWM電路都配置成形成該多個PWM驅動信號中的一PWM驅動信號，以操作一功率開關來將一輸出電壓調節到一期望值，其中每個PWM驅動信號相對於該多個PWM驅動信號的其他PWM驅動信號在相位上偏移；一參考電路，其配置成形成一參考信號；一回饋輸入，其配置成接收代表輸出電壓的一回饋信號，其中該多個PWM電路在一控制迴路中使用該回饋信號且使用該參考信號以控制該等PWM驅動信號之一工作週期(duty cycle)；一第一電路，其配置成從一電腦接收多個電壓要求信號並回應性地形成一第一控制信號，該第一控制信號指示該電腦要求電壓的增加或降低之一者，且該第一電路配置成形成一第二控制信號，該第二控制信號指示該電腦要求電壓的該增加或降低之不同的一者；及一邏輯電路，其配置成接收該第一控制信號並回應於指示該電腦要求電壓的降低的該第一控制信號且獨立於該回饋信號之值而禁止形成該多個PWM驅動信號中的至少一個PWM驅動信號，以及進一步包括該邏輯電路被配置成回應於該第二控制信號而隨後使該多個PWM驅動信號中的該至少一個PWM驅動信號之形成重新有效(re-enable)。
  2. 如請求項1的電源控制器，進一步包括一第二電路，該第二電路配置成接收該多個電壓要求信號並形成指示增加或降低該輸出電壓的值的要求的一類比信號。
  3. 如請求項2的電源控制器，其中該第二電路包括一數位至類比轉換器，以將該多個電壓要求信號的一值轉換為一類比信號，該類比信號用於調節該輸出電壓的一值而獨立於該第一電路。
  4. 如請求項1的電源控制器，進一步包括該電源控制器配置成接收一輸入控制信號並回應於該輸入控制信號的一無效狀態而回應性地使該多個PWM驅動信號中的至少一個PWM驅動信號無效，而獨立於該第一控制信號的一狀態。
  5. 如請求項4的電源控制器，其中該第一電路包括數位邏輯以感測值增加的該多個電壓要求信號。
  6. 一種形成電源控制器的方法，包括：配置多個PWM電路以形成多個PWM驅動信號，每個PWM電路都配置成形成一PWM驅動信號，以操作一功率開關來將一輸出電壓調節到一期望值，其中每個PWM驅動信號相對於該多個PWM驅動信號的其他PWM驅動信號在相位上偏移；配置該電源控制器以接收一感測信號，該感測信號係一回饋信號之一者，該回饋信號代表該輸出電壓之一值或一電流感測信號，該電流感測信號代表提供給一負載之一電流值，該負載用以接收該輸出電壓； 配置該電源控制器以接收具有一值的多個狀態信號並回應於獨立於該回饋信號之一值及該等狀態信號的該值的一減少之兩者的一結合而使一第一控制信號有效，且進一步包括配置該電源控制器以回應於該等狀態信號之該值的一增加及獨立於該回饋信號之一值之兩者的一結合而使一第二控制信號有效，其中該多個狀態信號從該電源控制器的外部的一電腦被接收且該多個狀態信號代表該電腦之一電壓要求；以及配置該電源控制器以回應於該第一控制信號而禁止形成至少一個PWM驅動信號，且回應於該第二控制信號而隨後使該至少一個PWM驅動信號重新有效。
  7. 如請求項6的方法，其中配置該電源控制器以禁止形成至少一個PWM驅動信號的該步驟包括配置該電源控制器以禁止形成該多個PWM驅動信號中除了一個PWM驅動信號以外的全部PWM驅動信號。
  8. 如請求項6的方法，進一步包括配置該電源控制器以接收一相位控制輸入信號，該相位控制輸入信號具有表示將不被禁止的該多個PWM驅動信號的一數量的一值。
  9. 如請求項8的方法，其中配置該電源控制器以禁止形成至少一個PWM驅動信號的該步驟包括配置該電源控制器以禁止形成除了該數量的該多個PWM驅動信號以外的所有PWM驅動信號。
  10. 如請求項6的方法，進一步包括配置該電源控制器以接收一第三控制信號並回應於該第三控制信號而禁止形成 該至少一個PWM驅動信號，而獨立於該第二控制信號的一狀態。
  11. 一種形成電源控制器的方法，包括：配置多個PWM電路以形成多個PWM驅動信號，每個PWM電路都配置成形成一PWM驅動信號，以操作一功率開關來將一輸出電壓調節到一期望值，其中每個PWM驅動信號相對於該多個PWM驅動信號的其他PWM驅動信號在相位上偏移；配置該電源控制器以接收代表該輸出電壓的一回饋信號；配置該電源控制器以從一負載接收多個狀態信號，其中該多個狀態信號代表該負載要求之一電壓且缺乏用以指示該負載之一低功率操作模式的一單一信號；配置該電源控制器以轉換該多個狀態信號至一第一控制信號且回應於該控制信號及該回饋信號來控制該多個PWM驅動信號的一工作週期；及配置該電源控制器以解碼該多個狀態信號之一值，且回應於該多個狀態信號之該值及獨立於該回饋信號之一值之兩者的一結合而禁止形成該多個PWM驅動信號的至少一個PWM驅動信號，以及進一步包括配置該電源控制器以回應於該多個狀態信號之該值的一改變及獨立於該回饋信號之一值之兩者的一結合而隨後使形成該至少一個PWM驅動信號重新有效。
  12. 如請求項11的方法，其中配置該電源控制器以接收該多 個狀態信號包括配置該電源控制器以接收該多個狀態信號並回應於該值的降低而回應性地禁止形成該至少一個PWM驅動信號。
  13. 如請求項11的方法，其中配置該電源控制器以接收該多個狀態信號包括配置該電源控制器以禁止形成該多個PWM驅動信號中除了一個PWM驅動信號以外的全部PWM驅動信號。
  14. 如請求項11的方法，其中配置該電源控制器以接收該多個狀態信號包括配置該電源控制器以禁止形成除了該多個PWM驅動信號中一部分PWM驅動信號以外的全部PWM驅動信號。
  15. 如請求項14的方法，其中配置該電源控制器以禁止形成該多個PWM驅動信號中一部分PWM驅動信號以外的全部PWM驅動信號的該步驟包括使該部分形成為小於該多個PWM驅動信號的全部而大於一個PWM驅動信號。
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