調(diào)壓器的電流平衡、電流傳感器和相位平衡的裝置和方法與流程
本申請是申請日為2014年3月14日、發(fā)明名稱為“調(diào)壓器的電流平衡、電流傳感器和相位平衡的裝置和方法”的專利申請201410267109.1的分案申請。
優(yōu)先權(quán)主張
本申請主張2013年3月15日提交的發(fā)明名稱為“集成調(diào)壓器”的美國臨時申請61799833以及2013年5月31日提交的發(fā)明名稱為“用于集成調(diào)壓器的片上補償器”的美國臨時申請61829992的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。
背景技術(shù)：
dc-dc變換器典型地通過全波整流并濾波一個或多個時變信號來產(chǎn)生dc(直流)電壓。由于全波整流過程中進行的開關(guān)，大量的電流通過大晶體管而以較快速度被頻繁地反復“開關(guān)”。測量流經(jīng)這些晶體管的電流通常有助于，例如，確定dc-dc變換器是否被裝載，監(jiān)測由開關(guān)引起的任何紋波電流，等等。
附圖說明
本公開內(nèi)容的實施例將從本公開內(nèi)容下文中給出的具體實施方式和本公開內(nèi)容的各種不同的實施例的附圖中得到更加全面的理解，然而，其不應理解為將本公開內(nèi)容限定為特定的實施例，而僅是用于解釋和理解。
圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有相位和電流平衡的調(diào)壓器。
圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的相位平衡電路。
圖3示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的電流感測的位置。
圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有電橋和n型和p型電流傳感器的電路。
圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的n型和p型電流傳感器的晶體管級結(jié)構(gòu)。
圖6示出了根據(jù)一個實施例的差分浮動電流源。
圖7是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于差分浮動電流源的偏置電路。
圖8a-b是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于從電流傳感器接收差分電流的低阻抗接收器。
圖9是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有接收器電路p型電流傳感器的電路。
圖10是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有接收器電路和n型電流傳感器的電路。
圖11是根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實施例的具有n型和p型電流傳感器的調(diào)壓器的一部分電路。
圖12是根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實施例的n型和p型電流傳感器的晶體管級結(jié)構(gòu)。
圖13是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的電流傳感器接收器電路。
圖14是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有遙測技術(shù)(telemetry)和過電流保護驅(qū)動器的調(diào)壓器電流傳感器的高級別結(jié)構(gòu)。
圖15是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于相位電流平均的電路。
圖16是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有偏移(offset)控制的相位平衡電路。
圖17是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于消除比較器和電流傳感器失配的偏移的高級別結(jié)構(gòu)。
圖18是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于消除比較器和電流傳感器失配的偏移的方法流程圖。
圖19是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的數(shù)字至模擬(dac)電流變換器。
圖20是常規(guī)的3型補償器。
圖21是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的差分3型補償器。
圖22是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的差分3型補償器的頻率響應。
圖23是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有dft(可測性設計)特征和結(jié)構(gòu)圖表的差分3型補償器。
圖24是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的引導電橋(pilotbridge)。
圖25是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有差分3型補償器的調(diào)壓裝置的一部分。
圖26是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有采用參考圖1至25描述的一個或多個電路的智能設備或計算機系統(tǒng)或soc(片上系統(tǒng))。
具體實施方式
實施例描述了電流平衡、電流感測和相位平衡、消除偏移的裝置和方法，具有使用二進制編碼輸入(無需二進制至溫度計譯碼器)的單調(diào)輸出的數(shù)字至模擬電流變換器，用于調(diào)壓器(vr)的補償器，等等。實施例具有許多技術(shù)效果，包括提高vr的可靠性，提高vr的效率，降低功率損耗等等。
在以下的描述中，討論許多細節(jié)，用來提供對本公開內(nèi)容的實施例的更加全面的解釋。然而，對所屬領域技術(shù)人員來說，在不需要這些特定的細節(jié)的情況下，實現(xiàn)本公開內(nèi)容的實施例將是顯而易見的。在其它的實例中，以方塊圖形式示出眾所周知的結(jié)構(gòu)和設備，而非以細節(jié)的形式，為的是避免使本公開內(nèi)容的實施例變得難以理解。
應當注意，在實施例的相應附圖中，用線條代表信號。一些線條可以粗一些，用來指示出更多組分信號路徑；和/或在一個或多個端部具有箭頭，用來指示主要信息的流向。所述指示并非意在限定。而是，與一個或多個典型的實施例一起使用的線條用來便于更加容易地理解電路或邏輯單元。任意代表的信號，如設計需求或偏好所要求的，可以實際上包括沿任一方向傳輸并采用任意合適的信號模式類型實現(xiàn)的一個或多個信號。
貫穿說明書，以及在權(quán)利要求中，術(shù)語“連接”意味著在相連接的物體間直接電連接，無需任何其它中間設備。術(shù)語“耦接”意味著在相連接的物體間直接電連接，或通過一個或多個無源的或有源的中間設備間接連接。術(shù)語“電路”意味著被布置用來彼此協(xié)作以提供所需功能的一個或多個無源的和/或有源的部件。術(shù)語“信號”意味著至少一種電流信號、電壓信號或數(shù)據(jù)/時鐘信號?！耙弧焙汀霸摗钡囊馑及◤蛿?shù)涵義。“在……內(nèi)”的意思包括“在……內(nèi)”和“在……上”。
術(shù)語“縮放”通常是指將設計(原理圖和布局)從一種工藝技術(shù)轉(zhuǎn)換為另一種工藝技術(shù)。術(shù)語“縮放”通常還指在相同的技術(shù)節(jié)點內(nèi)縮小布局和設備的尺寸。術(shù)語“縮放”還可以指相對于另一參數(shù)(例如電源電平)來調(diào)節(jié)(例如，減慢)信號頻率。術(shù)語“基本上”、“接近”、“近似”、“附近”和“大約”，通常是指在目標值的+/-20％的范圍內(nèi)。
除非另外規(guī)定，否則使用序數(shù)形容詞“第一”、“第二”和“第三”等來描述共同的對象僅僅表示涉及相同對象的不同實例，而不是要暗示所描述的對象必須是在時間上或空間上采用給定的順序、排序或任何其它的形式。
出于實施例的目的，晶體管是金屬氧化物半導體(mos)晶體管，其包括漏極端子、源極端子、柵極端子和體端子。所述晶體管還包括三柵極晶體管和鰭式場效應晶體管，全包圍柵圓柱形晶體管或其它實現(xiàn)晶體管功能的器件，例如碳納米管或自旋電子器件。源極端子和漏極端子可以是相同的端子，并且在本文中可互換使用。本領域技術(shù)人員將意識到，可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下使用其它晶體管，例如雙極結(jié)型晶體管—bjtpnp/npn、bicmos、cmos、efet等。術(shù)語“mn”表示n型晶體管(例如，nmos、npnbjt等)，并且術(shù)語“mp”表示p型晶體管(例如，pmos、pnpbjt等)。
圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有相位和電流平衡的vr100。典型的vr會產(chǎn)生相位間不同的相電流。例如，一個相可以傳輸1a電流，并且另一相可以傳輸4a電流。該相電流失配使vr喪失了效率，并且還有助于相關(guān)輸出電壓中的電壓誤差。以下實施例至少解決以上問題。
在一個實施例中，vr100包括：多個電橋1011-n(其中n大于一)，脈寬調(diào)制器(pwm)102，和補償器103。在該實例中，n＝16。然而，實施例并不限于n＝16?？梢允褂萌我鈹?shù)字‘n’。在一個實施例中，多個電橋1011-n耦接至多個電感器l1-n，多個電感器l1-n又耦接至負載電容器(或去耦電容器)cdecap，以及負載104。電容器的電壓vout是經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓。在一個實施例中，補償器103接收參考電壓vref和輸出電壓vout(與vsense相同)，用來為pwm102產(chǎn)生修正的參考電壓vfb(反饋電壓)。在一個實施例中，多個電橋1011-n中的每一個電橋的輸出均耦接至多個電感器l1-n當中的電感器l。例如，電感器l1耦接至電橋1011。在一個實施例中，多個電流傳感器(未示出)耦接至多個電橋1011-n，并且是可操作的，用來為每個電橋(或相)感測出電流iphase(1-n)。
在一個實施例中，pwm102產(chǎn)生多個脈寬調(diào)制信號，pwm(1-n)信號，用于定時控制和電橋驅(qū)動器1051-n。在一個實施例中，定時控制和電橋驅(qū)動器1051-n的輸出gn(1-n)和gp(1-n)用于控制多個電橋1011-n產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓vout。
在一個實施例中，pwm102包括波合成器106、電流混頻器1071-n和比較器1081-n。在一個實施例中，波合成器106(也稱波發(fā)生器)產(chǎn)生‘n’個三角波。在一個實施例中，三角波是周期性的并且具有在vh(高壓閾值)與vl(低壓參考)之間的電壓擺動。
在一個實施例中，比較器1081-n產(chǎn)生n個pwm信號(即，pwm(1-n)信號)，每個pwm信號驅(qū)動來自定時控制和電橋驅(qū)動器1051-n之中的相應的定時控制和電橋驅(qū)動器。在一個實施例中，pwm信號(即，pwm(1-n)信號)，具有隨輸入至比較器1081-n的dc電平變化的占空比。由電橋1011-n輸出的電流的強度、電流紋波和電壓vout取決于pwm(1-n)信號的占空比。
在一個實施例中，電流混頻器1071-n接收電橋1011-n中的每個電橋的感測出的相電流(iphase(1-n))，并且從所有電橋1011-n減去平均電流，用來產(chǎn)生誤差電流ierr(1-n)，該誤差電流用于針對相應的比較器1081-n的輸入產(chǎn)生相應的電壓vtw(1-n)。例如電流混頻器1071從電橋1011接收iphase1并且從iphase1減去平均電流，用來產(chǎn)生ierr1，該ierr1用于針對比較器1081產(chǎn)生vtw1。在該實施例中，所有電橋1011-n的輸出電流實質(zhì)上是平衡的，致使相位平衡。
在一個實施例中，在波合成器106和比較器1081-n的輸出交叉點處，電流傳感器信號(iphase(1-n))由電流混頻器1071-n組合并且添加至主vr回路。在該實施例中，主vr回路(包括pwm102→電橋驅(qū)動器1051-n→電橋1011-n→補償器103)調(diào)節(jié)輸出電壓vout，而電流感測回路(包括電流混頻器1071-n→比較器1081-n→電橋驅(qū)動器1051-n→電橋1011-n→電流傳感器(未明確示出))檢查并維持所有相(即，電橋1011-n)，產(chǎn)生相同大小的電流。
每相(或電橋)的三角波(即，波合成器106的輸出)由ierr＝iph-iavg的比例數(shù)上移或下移，其中ierr是單相電流和所有相的平均電流之間的差。在一個實施例中，上移三角波降低了pwm占空比，這降低了相電流，并且下移三角波提高了pwm占空比，這增加了相電流(即，來自電橋1011-n中的電橋的輸出)。
圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的相平衡電路200。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖2的這些元件能夠以類似于所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在該實施例中，電流混頻器rmix(來自電流混頻器1071-n中)耦接至波合成器106和比較器1081。為避免使實施例變得難以理解，電橋1011、電流混頻器1071、比較器1081、電感器l1根據(jù)相1來說明。相同的說明適用于其它相。在一個實施例中，每一相都具有其自身的電流誤差。在一個實施例中，電流傳感器輸出是電流模式信號iphase1并且其與電橋電流成比例。
在一個實施例中，相電流iphase1以正信號的形式施加，而平均電流iavg以負信號的形式施加。在一個實施例中，波合成器106與比較器1081-n的輸入之間的連接物是電流混頻器1071-n。在一個實施例中，電流混頻器(來自電流混頻器1071-n中)的每一個均混頻正的相電流并且同時減去平均電流(iavg)信號，使得電流差流經(jīng)電流混頻器產(chǎn)生相應的電壓降vtw。在一個實施例中，正是該電壓上移或下移三角波。三角波移動值由δvtri＝rmix*(iph-iavg)給定。在一個實施例中，圖1的電流平衡方案基于平均電流而非峰值電流。
在一個實施例中，vr100的每相均具有混頻電阻器rmix，該混頻電阻器rmix接收由其自身相位(例如，iphase1)產(chǎn)生的正電流信號以及負的平均信號(即，iavg)，其對于所有相而言都是相同的。在一個實施例中，正的相電流信號由將差分電流信號從傳動系(即電橋1011)翻轉(zhuǎn)至正號的單端信號產(chǎn)生。在一個實施例中，負的平均電流(即，-iavg)以相似的方式產(chǎn)生。
在一個實施例中，用于產(chǎn)生平均電流的差分-單端電路的輸入的極性被反轉(zhuǎn)，當與相電流信號比較時，賦予其-1的增益。在一個實施例中，負的平均電流單元的輸出被分為多個獨立的輸出，每一個對應vr100中的每一相。對于‘n’相，存在n個輸出，相比原始的輸出每一個具有1/n的強度。這些輸出隨后被均等地分至其它平均電流產(chǎn)生單元，使得針對特定相的合計負的平均電流實質(zhì)上是來自n相當中的每一相的單個1/n輸出的組合。在一個實施例中，涉及的信號是以電流的模式，因此這些輸出的疊加由將其短接在一起來實現(xiàn)。
例如，對于4相vr，相1的混頻電阻器rmix從四相當中的每一相接收全部的相電流信號和1/4的平均信號。如果相1的電流等于平均電流，那么沒有電流會流過rmix1(即，1071)并且三角波將保持不變。在該實施例中，其它相的rmix從相1中的平均電流單元中獲取一個分支(以及從其它相中的每一個獲取一個分支)。在一個實施例中，僅使用相電流信號而不減掉平均電流。在該實施例中，vr100以電流模式控制的形式運行，其能夠用來提高瞬態(tài)性能。
圖3示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的電流傳感器配置300。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖3的那些元件能夠以類似于所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在該實施例中，電橋1011和相應的輸出電感器l1被示出。在一個實施例中，電流傳感器被定位在如圖所示的位置‘1’、‘2’或‘3’。位置‘2’被稱為并聯(lián)電感技術(shù)，其在電感器中通過耦接磁場感生電流測量信號，所述磁場由通過電感器的測量的電流信號產(chǎn)生。不幸的是，并聯(lián)電感對于快速轉(zhuǎn)換的電流是不實際的，因為電感器的帶寬是有限的(即，隨著電流測量信號頻率的升高，電感器將使電流測量信號愈加衰減)。
位置‘3’被稱為串聯(lián)電阻技術(shù)。串聯(lián)電阻技術(shù)不會典型地遭遇有限帶寬的問題，因為純電阻不會隨信號頻率而改變其電阻特性。然而，不幸的是，串聯(lián)電阻技術(shù)對于大電流(譬如，由dc-dc變換器的開關(guān)晶體管抽取的這些電流)同樣是不實際的，因為大電流經(jīng)電阻驅(qū)動會趨向于消耗大量的功率(通過關(guān)系p＝i2r)，其導致了過熱；或者，如果功率“問題”由使用非常小的串聯(lián)電阻來處理，那么因為信號v＝i*r可能變得太小而無法測量，而導致不精確。
實施例使用位置‘1’，其中電流傳感器感測跨過p型器件mp1和/或mp2(其形成高側(cè)開關(guān))，和n型器件mn2和/或mn1(其形成低側(cè)開關(guān))的電流。
圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有電橋和n型及p型電流傳感器的電路400。應當指出，與任意其它附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖4的那些元件以類似于所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，電路400包括電橋1011，p型(例如，pmos)電流傳感器4011，n型(例如，nmos)電流傳感器4021，p型電流傳感器(cs)接收器4031，和n型電流傳感器接收器4041。盡管根據(jù)一相電橋來說明實施例，但相同的說明適用于其它電橋/相。
在該實施例中，p型電流傳感器4011的輸出通過金屬布線4051傳送至p型電流傳感器4031。在該實施例中，n型電流傳感器4021的輸出通過金屬布線4061傳送至n型電流傳感器接收器4041。在一個實施例中，將p型電流傳感器接收器4031和n型電流傳感器接收器4041的輸出相組合，用來產(chǎn)生代表電橋1011的相電流的iphase1電流。在一個實施例中，所有的電橋1011-n均具有其各自的p型和n型電流傳感器以及相應的p型和n型電流傳感器接收器，用來產(chǎn)生它們相應的iphase電流。
在一個實施例中，p型和n型電流傳感器4011和4021通過檢測電橋1011導通的一半上的漏極-源極電壓(vds或vsd)降來測定負載電流。例如，對于nmos(即，具有mn2和mn1的低側(cè)開關(guān))vds＝vxbr-vss；并且對于pmos(即，具有mp1和mp2的高側(cè)開關(guān))vsd＝vccin-vxbr，其中vxbr是電橋輸出。圖4的電流感測實施例通過消除了添加附加串聯(lián)電阻的需求而降低了功率損耗。
圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的n型和p型電流傳感器的晶體管級結(jié)構(gòu)500。應當指出，與任意其它附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖5的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，晶體管級結(jié)構(gòu)500包括電橋1011和電流傳感器，即，p型電流傳感器4011和n型電流傳感器4021。在一個實施例中，p型電流傳感器4011包括：第一組共源共柵器件，包括如圖所示耦接在一起的p型mps1、mps2和mps3；以及第二組共源共柵器件，包括在vccin與另一個vccin之間串聯(lián)耦接在一起的p型mps4、mps5和mps6。在一個實施例中，mps1和mps4的柵極端子耦接至cp，mps1和mps4的源極端子耦接至vccin，并且mps1的漏極端子耦接至vcp1，而mps4的漏極端子耦接至vcp2。在一個實施例中，mps2和mps5的柵極端子耦接至gp(或gp1)。在一個實施例中，mps3和mps6的柵極端子耦接至vccin/2。
在一個實施例中，vcp1和vcp2耦接至產(chǎn)生差分輸出電流的放大器。在一個實施例中，4011的放大器包括：浮動電流源icsn，連接成二極管的p型器件mpc2和mpc3，以及共柵極放大器mpc1和mpc4。在一個實施例中，如圖所示，vcp1耦接至mpc1和mpc2，而vcp2耦接至mpc3和mpc4。在一個實施例中，共柵極放大器mpc1和mpc3的輸出由p型電流傳感器接收器4031通過差分互連4051接收。
在一個實施例中，n型電流傳感器4021包括：第一堆疊器件，包括如圖所示耦接在一起的n型mns1、mns2和mns3；以及第二堆疊器件，包括在地與另一個地之間串聯(lián)耦接在一起的n型mns4、mns5和mns6。在一個實施例中，mns1和mns6的柵極端子耦接至cn，mns1和mns4的源極端子耦接至地，并且mns1的漏極端子耦接至vcn1，而mps4的漏極端子耦接至vcn2。在一個實施例中，mns2和mns5的柵極端子耦接至gn(或gn1)。在一個實施例中，mns3和mns6的柵極端子耦接至vccin/2。在一個實施例中，mns3的漏極端子耦接至mps3的漏極端子和電橋1011的輸出vxbr。
在一個實施例中，vcn1和vcn2耦接至產(chǎn)生差分輸出電流的放大器。在一個實施例中，4021的放大器包括：浮動電流源icsp，連接成二極管的的n型器件mnc2和mnc3，以及共柵極放大器mnc1和mnc4。在一個實施例中，如圖所示，vcn1耦接至mnc1和mnc2，而vcn2耦接至mnc3和mnc4。在一個實施例中，共柵極放大器mnc1和mnc3的輸出由n型電流傳感器接收器4041通過差分互連4061接收。
在一個實施例中，如果輸入vcp1和vcp2兩者是相等的，那么不存在由電流傳感器4011為互連4051產(chǎn)生的信號。當高側(cè)開關(guān)晶體管mp1和mp2關(guān)斷時，vcp1和vcp2可以是相等的。在一個實施例中，如果輸入vcn1和vcn2兩者是相等的，那么不存在由電流傳感器4021為互連4061產(chǎn)生的信號。當?shù)蛡?cè)開關(guān)晶體管mn1和mn2關(guān)斷時，vcn1和vcn2可以是相等的。
在一個實施例中，當每個pmos4011和nmos4021電流傳感器的電橋器件導通時，它們對電流進行感測。例如，當高側(cè)開關(guān)晶體管mp1和mp2導通時，pmos電流傳感器4011感測電流，并且當?shù)蛡?cè)開關(guān)晶體管mn1和mn2導通時，nmos電流傳感器4021感測電流。
在一個實施例中，當其電橋器件關(guān)斷時，vxbr節(jié)點接近相對的供電軌，并且電流傳感器進入定義的非感測狀態(tài)，用來避免發(fā)送錯誤的信號以及可能的柵極過電壓應力。在一個實施例中，電流傳感器利用電橋柵極和共源共柵節(jié)點，來在開關(guān)周期的每個半周期上、在感測與非感測狀態(tài)之間動態(tài)轉(zhuǎn)換。在一個實施例中，對于導通電橋，vxbr通?？拷╇娷墶８鶕?jù)一個實施例，在nmos實例(即，具有mn2和mn1的低側(cè)開關(guān))中，vxbr頻繁地變得低于vss。
在一個實施例中，電流傳感器4011和4012利用共柵極電流模式(gm)放大器來允許在這些極端電壓處精確感測電橋輸出節(jié)點。在一個實施例中，放大器是差分的使得輸出電流信號能夠在不易受到噪聲干擾的情況下長距離傳送。
圖6示出了根據(jù)一個實施例的差分浮動電流源600。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖6的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，差分浮動電流源600用于為傳動系電流傳感器(例如，4011和4021)提供偏置電流。在一個實施例中，電流傳感器和偏置電路可以分隔開一長距離，例如，5000μm。在一個實施例中，差分電流源600不受供電壓降(即，vccin和/或地的壓降)的影響，因為其參考其自身。
在一個實施例中，差分浮動電流源600包括用于為電流傳感器4011和4021的放大級的電流源分別提供vbiasn和vbiasp(即，差分偏置)的差分偏置網(wǎng)絡。對于每一個p型和n型電流傳感器，mncsn和mncsp均用于浮動電流源。
在一個實施例中，差分偏置網(wǎng)絡包括單位增益放大器601，該單位增益放大器接收vccin/2作為輸入并且產(chǎn)生vccin/2的副本作為vc/2。在一個實施例中，差分偏置網(wǎng)絡包括p型器件mpb1、mpb2、mpb3和mpb4，以及n型器件mnb1、mnb2、mnb3和mnb4。在一個實施例中，mnb3和mnb4構(gòu)成了由v,ibias(由圖7的實施例產(chǎn)生)偏置的電流源。在一個實施例中，來自單位增益放大器601的vc/2用于偏置mpb3和mnb1的源極端子。在一個實施例中，由mnb3抽取的電流設置電壓降vc/2-vbiasp。在一個實施例中，由mnb4抽取的電流流經(jīng)mpb4、mnb2和mpb2。在一個實施例中，mpb2將該電流鏡像至mpb1。在一個實施例中，流經(jīng)mpb1的電流設置電壓vbiasn-vc/2。在該實施例中，這些電壓降的總和(vc/2-vbiasp)+(vbiasn-vc/2)等于vbiasn-vbiasp＝v,bias。
在一個實施例中，連接成二極管的n型和p型器件mnb1和mpb3的柵極節(jié)點布線至位于各種不同的傳動系相(即，電橋1011-n)中的p型和n型電流傳感器(例如，4011和4021)中的副本電路。在該實施例中，電壓降問題由于柵極連接零載流而得以消除并且因此在長連接線上不存在ir降。
圖7是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于差分浮動電流源600的偏置電路700。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖7的那些元件能夠以類似于所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，偏置電路700包括放大器701和702，可調(diào)電流源703和704，和電阻器r1和r2。在一個實施例中，偏置電路700接收參考電壓(例如，來自帶隙電路)并且產(chǎn)生vbp和vbn，這兩者中的任一個能夠用于提供圖6中的v,ibias。在一個實施例中，可調(diào)電流源701是耦接至電源和電阻器r1的p型器件。在一個實施例中，電阻器r1耦接至地和器件703。在該實施例中，放大器701(例如，運算放大器)調(diào)節(jié)器件703的強度使得v1實質(zhì)上等于vref。在一個實施例中，可調(diào)電流源702是耦接至地和電阻器r2的n型器件。在一個實施例中，電阻器r2耦接至電源和器件704。在該實施例中，放大器702(例如，運算放大器)調(diào)節(jié)器件704的強度使得v2實質(zhì)上等于vref。
在一個實施例中，如果‘i’是流經(jīng)器件703和電阻器r1的電流，那么i＝vref/r1。在一個實施例中，如參考圖16-18所討論的，該電流‘i’還用于調(diào)整(trim)或補償比較器1081的偏移。例如，voffset＝m.i.rmix，其中‘m’是來自數(shù)模變換器(dac)1701的電流換算比例(currentscaling)。在voffset方程帶入‘i’示出了voffset取決于電阻器rmix和r1的比值，并且因此電阻器的處理偏差的影響實質(zhì)上得以消除。
在一個實施例中，偏置電路700產(chǎn)生電流使得該電流與管芯上電阻器的電阻的乘積基本上是常量，即處理靈敏度實質(zhì)上得以降低。在該實施例中，電流傳感器(例如，4011和4021)最終的輸出信號會取決于r1和r2的電阻，然而rmix電阻器兩端的偏移電壓并不取決于r1和r2的電阻，即ierr*rmix實質(zhì)上具有零處理相關(guān)性。
圖8a-b分別是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的低阻抗接收器結(jié)構(gòu)800和820，用于從電流傳感器(例如，4011和4021)接收差分電流。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖8a-b的那些元件能夠以類似于所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，低阻抗接收器結(jié)構(gòu)800包括接收器802和連接成二極管的n型器件mnd。在一個實施例中，接收器802從p型電流傳感器(例如，4011)經(jīng)其低阻抗輸入接收電流。為避免使實施例變得難以理解，未示出p型電流傳感器4011的差分輸出。在一個實施例中，電流從p型電流傳感器4011流經(jīng)長的互連4051，該互連4051被建模為耦接p型電流傳感器4011和低阻抗接收器802的電容器和電阻器的pi網(wǎng)絡803。
在一個實施例中，低阻抗接收器802包括放大器801和p型器件mpin。在一個實施例中，低阻抗接收器802的輸入vinp耦接至mpin和放大器801的輸入。在一個實施例中，放大器801還接收參考電壓vref并調(diào)節(jié)mpin的強度，來使vinp實質(zhì)上等于vref。在一個實施例中，經(jīng)過mpin的電流流經(jīng)連接成二極管的mnd，并且產(chǎn)生與該電流成比例的電壓vgn。
在一個實施例中，低阻抗接收器結(jié)構(gòu)820包括接收器822和連接成二極管的p型器件mpd。在一個實施例中，接收器822經(jīng)其低阻抗輸入接收來自n型電流傳感器(例如，4021)的電流。為避免使實施例變得難以理解，未示出n型電流傳感器4021的差分輸出。在一個實施例中，來自n型電流傳感器4021的電流流經(jīng)長的互連4061，該互連4061被建模為耦接n型電流傳感器4021和低阻抗接收器822的電容器和電阻器的pi網(wǎng)絡823。
在一個實施例中，低阻抗接收器822包括放大器821和n型器件mnin。在一個實施例中，低阻抗接收器822的輸入vinn耦接至mnin和放大器821的輸入。在一個實施例中，放大器821還接收參考電壓vref并且調(diào)節(jié)mnin的強度以使vinn實質(zhì)上等于vref。在一個實施例中，經(jīng)過mnin的電流流經(jīng)連接成二極管的mpd，并且產(chǎn)生與該電流成比例的電壓vgp。
在該實施例中，低阻抗輸入用于接收傳動系電流傳感器差分電流模式信號。使用低阻抗輸入是因為從傳動系(例如，電橋1011)至接收器802(和822)的長的布線(例如，5000μm)會導致帶寬非常差，除非布線端部的電壓擺動保持在最小值。在一個實施例中，低阻抗輸入vinp(和vinn)通過在長的布線4051(即，803)與連接成二極管的器件mnd(和mpd)之間插入增益提高的導通晶體管mpin(和mnin)來產(chǎn)生，該連接成二極管的器件mnd(和mpd)被鏡像至下一級。
在一個實施例中，導通晶體管mpin的輸入阻抗，額定1/gm，被以因數(shù)1+av提高，其中av是放大器801的增益。在一個實施例中，放大器801(和821)是具有大約30db增益的單級差分對。在該實施例中，放大器801(和821)僅具有單級以便消除不穩(wěn)定性的可能。在其它實施例中，可以使用用于放大器801(和821)的其它設計和級數(shù)。
圖9是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有接收器電路(例如，4031)和p型電流傳感器(例如，4011)的電路900。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖9的那些元件能夠以類似于所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，具有接收器電路(例如，4031)的電路900被耦接至電流傳感器(例如，4011)。在一個實施例中，電路900包括兩條支路，用來耦接至電流傳感器901(例如，4011)的差分輸出。第一支路包括mnr1和連接成二極管的mpr1，并且第二支路包括mpr2和mnr2。在一個實施例中，電流傳感器901的第一輸出電流被接收器802經(jīng)由互連14051接收，并且經(jīng)由連接成二極管的mnd1(與圖8a的mnd相同)被轉(zhuǎn)換為電壓vgn1。在該實施例中，mpr1和mpr2構(gòu)成電流鏡，并且在它們的柵極端子被vr偏置。
在一個實施例中，流經(jīng)mnd1的電流經(jīng)n型器件mnr1和連接成二極管的mpr1被鏡像至第二支路(具有mpr2和mnr2)。在一個實施例中，電流傳感器的第二輸出電流由接收器802經(jīng)由互連14051接收，并且經(jīng)由連接成二極管的mnd2(與圖8a的mnd相同)被轉(zhuǎn)換至電壓vgn2。在該實施例中，來自傳感器901的差分電流被轉(zhuǎn)換至單端電流iphase1(與電橋1011相關(guān)聯(lián))。
在一個實施例中，經(jīng)濾波的、未調(diào)壓的電源用于為電流傳感器接收器900供電。針對較高電壓的該應用基于由傳動系(例如，1011)與接收器900(例如，4031)之間的長的布線(例如,4051)上的nmos電流信號產(chǎn)生的電壓降。該電壓降將凈空高度(headroom)降低至可以將至少1.2v的供電用于穩(wěn)定的操作的點。
在一個實施例中，電流傳感器接收器不能由vccin軌直接供電，因為大的高頻噪聲會干擾電流傳感器的差分至單端輸出級。在一個實施例中，rc低通濾波器被施加在nmos功率晶體管的柵極，該nmos功率晶體管的漏極被連接至vccin并且其源極為電流傳感器接收器電路供電。在一個實施例中，rc低通濾波器在不需要額外的線性調(diào)壓器的情況下從vccin中濾除高頻噪聲。在一個實施例中，新電源vccsrcvr(被提供至mpr1和mpr2的源極端子)未在dc處調(diào)節(jié)，并且其值是vccin-vt,n。
在一個實施例中，一對通路器件(即，pmos電流傳感器901中的mpc1和mpc2，和mpc3，和mpc4)由重寫信號控制，允許電流傳感器901在沒有pmos共源共柵接通的情況下運行。在該實施例中，電流傳感器的輸出由第一階誤差信號(復合偏移)構(gòu)成，其用于將電流傳感器校準至‘零’。例如，當電橋1011的功率fet關(guān)斷時，與功率fet相關(guān)聯(lián)的電流傳感器不會測量電流，即電流傳感器的輸入被短接在一起。在該實例中，相電流傳感器的輸出僅是誤差電流(例如，由于處理偏差)。根據(jù)一個實施例，該誤差(或偏移)電流在pwm調(diào)整校準過程中被消除。在一個實施例中，接收器電路4031(即，在取出(takeout)901之后900的剩余物)，其接收來自電流傳感器901的差分電流信號，并且將其轉(zhuǎn)換至單端電流信號iphase1。在一個實施例中，接收器產(chǎn)生具有任意符號(正的或負的)的該信號iphase1的若干副本。在一個實施例中，來自若干相的該信號iphase的副本能夠被相加用來產(chǎn)生總和或平均電流傳感器信號以用于整個電壓域或若干域。
圖10是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有接收器電路(例如，4041)和n型電流傳感器(例如，4021)的電路1000。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖10的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，具有接收器電路(例如，4041)的電路1000耦接電流傳感器(例如，4021)。在一個實施例中，電路1000包括兩個支路，用來耦接至電流傳感器1001(例如，4021)的差分輸出。第一支路包括mpr1和連接成二極管的mnr1，并且第二支路包括mnr2和mpr2。在一個實施例中，電流傳感器1001的第一輸出電流由接收器822經(jīng)由互連24061接收并且經(jīng)由連接成二極管的mpd1(與圖8b的mpd相同)轉(zhuǎn)換為電壓vgp1。在該實施例中，mnr1和mnr2構(gòu)成電流鏡并且在它們的柵極端子處被vr偏置。
在一個實施例中，流經(jīng)mnd1的電流被經(jīng)由p型器件mpr1和連接成二極管的mnr1而鏡像至第二支路(具有mnr2和mpr2)。在一個實施例中，電流傳感器的第二輸出電流由接收器822經(jīng)由互連24061接收并且經(jīng)由連接成二極管的mpd2(與圖8b的mpd相同)轉(zhuǎn)換為電壓vgp2。在該實施例中，來自傳感器1001的差分電流被轉(zhuǎn)換至單端電流iphase1(與電橋1011相關(guān)聯(lián))。在一個實施例中，如參考圖9的實施例描述的那樣，使用經(jīng)濾波的、未經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓源來為電流傳感器接收器1000供電。
在一個實施例中，電阻器(未示出)被連接至一個或多個接收器輸出，使得電阻器的電壓變化與接收器的輸出電流的總和的變化成比例。在該實施例中，電阻器電壓變化可以與相電流、域電流或vr輸入電流(即，若僅有高側(cè)開關(guān)電流實際被使用)成比例。在一個實施例中，該電阻器的阻值是可編程的。在一個實施例中，電阻器能夠由分壓器偏置，典型地模擬電源的1/2左右，使得在不存在導致非線性的電壓凈空高度問題的情況下電流傳感器能夠精確地感測零左右的電流。
圖11是根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實施例的具有n型和p型電流傳感器的vr的一部分電路1100。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖11的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
電路1100示出了傳動系電橋1101和具有接收器11061的接收器模塊1102。圖11的實施例類似于圖4的實施例。然而，在圖11的實施例中，對于p型和n型電流傳感器(分別為11031和11041)來說一組經(jīng)互連11051的差分電流被用于為電流傳感器接收器11061提供電流。在該實施例中，沒有或基本上為零的dc電流通過11051，導致用于感測電流的動態(tài)范圍得以保留。此處，術(shù)語“保留”一般指沒有失去凈空高度因為在1105上不存在ir降(或基本為零)。在該實施例中，在圖4的實施例的基礎上實現(xiàn)了省電因為p型和n型電流傳感器共享了單個的偏置電流而不是消耗兩個獨立的電流。
在該實施例中，取代通過4051和4061獨立發(fā)送n型和p型傳感器信號(如參考圖4所討論的)，它們在傳動系1101處組合在一起。在該實施例中，布線資源得以節(jié)省并且集成復雜度得以降低。在一個實施例中，取代vccsrcvr電流傳感器接收器11061以額定模擬無噪聲電源運行。
當一些相無效時，所有相電流(即，iphase(1-n))的簡單求和并不能正確代表平均信號。其可能會導致相平衡回路增益隨有效的相數(shù)變化，降低了相電流平衡回路的效率。此外，其可能會在除某些相外(例如，4、8和16，對于16相vr來說)的任意數(shù)量的有效相處導致不精確的過電流保護(ocp)，而對寬范圍的有效相來說具有穩(wěn)定的過電流保護會是期望的。
圖11的實施例具有多個技術(shù)效果。相較于電流傳感器接收器4031和4041所使用的面積，電流傳感器接收器11041的面積僅為一半；長的模擬布線的數(shù)量僅為一半；不再使用高電壓模擬電源；在關(guān)機期間功率損耗顯著降低；跨相有效范圍的常量增益得以保留；ocp對于任意數(shù)量的有效相都是精確的，等等。
圖12是根據(jù)本公開內(nèi)容的另一個實施例的n型和p型電流傳感器的晶體管級結(jié)構(gòu)1200。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖12的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，n型和p型傳感器(11031和11041)的輸出信號由晶體管mpcsc1和mpcsc2組合，使得每個傳感器作為另一個的有效負載。在一個實施例中，mpcsc1和mpcsc2通過vccin/2偏置。在一個實施例中，具有合適的偏置，兩個傳感器(11031和11041)中的靜態(tài)電流實質(zhì)上保持相等并且實際的信號電流被發(fā)送至接收器11061。在一個實施例中，僅有偏移dc電流穿過11051的長距離流動。這減輕了導線可靠性需求并且降低了與ir降相關(guān)的凈空高度問題。在一個實施例中，每個傳感器可獨立運行。在該實施例中，通過將另一傳感器的輸入短接在一起而將其變成dc電流源。例如，當電流傳感器當中的一個是有效時，那么另一無效的電流傳感器相當于電流源并且為有效的電流傳感器提供工作點。
圖13是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的電流傳感器接收器電路1300(例如，11061)。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖13的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，電流傳感器接收器電路1300包括低阻抗輸入級，用于通過差分互連11051從電流傳感器11031和11041接收電流iin+和iin-。在一個實施例中，左側(cè)的低阻抗級包括p型器件mpp1、mpp2和mpp3，以及n型器件mnn1和mnn2。在一個實施例中，mpp1被pbias偏置，并且mnn2被nbias偏置。在一個實施例中，pbias和nbias能夠由任意已知的參考發(fā)生器產(chǎn)生。例如，pbias和nbias能夠使用圖7的偏置電路700產(chǎn)生?；仡^參考圖13，在一個實施例中，低阻抗級的輸出是vrx+。
在一個實施例中，右側(cè)的低阻抗級包括p型器件mpp11、mpp21和mpp31，以及n型器件mnn11和mnn21。在一個實施例中，mpp11由pbias偏置并且mnn21由nbias偏置。在一個實施例中，低阻抗級的輸出是vrx-。
在圖11-13的實施例中，更少數(shù)量的電流傳感器接收器和緊湊的接收器實現(xiàn)方式降低了功能模式的功率損耗。在一個實施例中，接收器1300的輸入端電壓被調(diào)節(jié)為低于電源電壓的vgs。這允許將額定電壓模擬電源用于接收器以及消除高電壓電源vccsrcvr的使用。這種改變導致了在關(guān)機期間泄漏功率的顯著降低。
圖14是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有遙測技術(shù)和過流保護驅(qū)動器的vr電流傳感器的高級別結(jié)構(gòu)1400。應當指出，具有與任意其它附圖的元件相同的附圖標記(或名稱)的圖14的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，結(jié)構(gòu)1400包括平均組合器1401、相組合器1402、過電流保護(ocp)驅(qū)動器1403、遙測技術(shù)驅(qū)動器1404、rmix(電流混頻器)和電流傳感器接收器11061。在一個實施例中，平均組合器1401接收所有相(iphase(1-n))的相電流并產(chǎn)生iavg電流。在一個實施例中，iavg電流通過電流混頻器rmix(例如，1071)從iphase電流(例如，iphase1)中被減掉，以產(chǎn)生ierr電流，該ierr電流用于向用于pwm比較器(例如，1081)的三角波提供dc電壓偏移。
在一個實施例中，來自所有相(即，電橋)的所有相電流的平均值由遙測技術(shù)驅(qū)動器1404接收，用于其它應用。例如，遙測技術(shù)信號可在大體積制造(hvm)期間用于監(jiān)測性能參數(shù)。在一個實施例中，來自所有相的所有相電流的平均值被ocp驅(qū)動器1403接收，用來產(chǎn)生ocp信號。例如，如果ocp信號指示iavg高于閾值，那么整個處理器和/或系統(tǒng)或子系統(tǒng)可以被關(guān)閉。
精確的平均電流信息對于電流平衡、遙測技術(shù)和過電流保護是有用的。iavg信號允許維持常量相信號，并且因此在整個相有效范圍上維持常量平衡回路增益。電流信號由接收器11061有效地采集，轉(zhuǎn)換為電壓，并且分別發(fā)送至平均和相組合器1401和1402。在一個實施例中，相組合器1402產(chǎn)生單端相電流信號。在一個實施例中，平均組合器1401將所有的相電流組合在一起，使得失配的電流得以平均，并且產(chǎn)生平均nmos和pmosvgs電壓。
圖15是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于相電流平均的電路1500。應當指出，具有與任意其它附圖的元件相同的附圖標記(或名稱)的圖15的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，電路1500包括耦接在一起的相組合器1402和平均組合器1401，用來提供iphase和iavg信號。在一個實施例中，相組合器1402包括p型器件mppc1(連接成二極管的)、mppc2和n型器件mnpc1和mnpc2。在一個實施例中，從電流傳感器接收器11061接收到vrx+和vrx-，并且產(chǎn)生與vrx+和vrx-成比例的相應的iphase。
在一個實施例中，平均組合器1401包括p型器件mpac1、mpac2、mpac3，n型器件mnac1、mnac2和mnac3，開關(guān)sac1、sac2，和電阻器rac1和rac2。在一個實施例中，mpac2和mnac2是連接成二極管的器件。在一個實施例中，開關(guān)sac1和sac2是相使能信號，其還用來組合不同相的相電流。在該實施例中，每個相驅(qū)動電流進入連接成二極管的器件mpac2和mnac2，并且連接成二極管的器件mpac2和mnac2被短接以得到平均電流(iavg)。在一個實施例中，器件mpac3和mnac3組合電流以形成iavg。在一個實施例中，mpac1和mnac1驅(qū)動電流用于使相有助于平均信號。在一個實施例中，當mpac1和mnac1通過sac1和sac2耦接至剩余相時，它們有助于平均電流。在一個實施例中，當tmpac1和mnac1解耦時，它們?nèi)匀粫?qū)動電流進入mnac2和mpac2，但所得到的信號不會添加至合計的平均電流。在一個實施例中，電阻器rac1和rac2產(chǎn)生低通濾波器，該低通濾波器平滑掉紋波并且使平均電流信號在開關(guān)周期的時間范圍內(nèi)表現(xiàn)為常量。
圖16是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有偏移控制的相平衡電路1600a。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖16的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。圖16類似于圖2的實施例，除了對于耦接至比較器1081的輸入來說加上或減去了電壓偏移(voffset)。
造成靜態(tài)相電流不平衡的因素之一為pwm比較器1081-n的固有輸入偏移和電流傳感器本身的輸出偏移。為了盡可能地減少該偏移，在一個實施例中，被稱為pwm調(diào)整的調(diào)整機制在電流傳感器的旁邊被加入到每一相的混頻器電阻器rmix中。在一個實施例中，pwm調(diào)整(參考圖17所討論的)將電流i,pwmtrim注入至混頻器電阻器，其中幅值i,pwmtrim＝-(i,csoofset+voffset,in/rmix)用來消除比較器1081和電流傳感器偏移電流中的任意偏移。在一個實施例中，i,csoffset是電流傳感器本身固有的輸出偏移。在一個實施例中，i,pwmtrim是被注入用來消除這個偏移以及比較器1081的輸入偏移的電流。在一個實施例中，p型和n型電流傳感器在pwm調(diào)整過程期間短接它們的輸入。
圖17是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于消除比較器和電流傳感器失配的偏移的高級別結(jié)構(gòu)1700。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖17的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，結(jié)構(gòu)1700包括pwm電流調(diào)整數(shù)字至模擬變換器(dac)1701；有限狀態(tài)機(fsm)1702，pwm比較器1081，電流傳感器和接收器1703，電流平衡混頻器rminx1(例如，1071)，和用來為比較器1081提供輸入的電路1704。在一個實施例中，對于每一相，使用獨立的結(jié)構(gòu)1700。在一個實施例中，結(jié)構(gòu)1700由所有的相共享。在該實施例中，假定來自比較器1081-n之中的每一個pwm比較器均具有相同的偏置。
在一個實施例中，結(jié)構(gòu)1700使用負反饋回路通過連續(xù)的校準來最小化可能的偏移。在一個實施例中，回路包括dac1701，其經(jīng)電阻器提供或汲取電流以補償偏移。在一個實施例中，比較結(jié)果經(jīng)比較器1081指令fsm1702控制dac1701。這構(gòu)成了將偏移調(diào)整至0(或基本為零)或小于dac1701的lsb(最低有效位)的值的回路。
在一個實施例中，首先pwm調(diào)整fsm1702將波合成器106設置為(此處以電路1704示出)常量dc值并且還將比較器1081的正輸入端連接至該dc電源。在一個實施例中，調(diào)整fsm1702經(jīng)由dac1701將i,pwmtrim設置為其最負的值并且檢查比較器1081的輸出。在一個實施例中，如果比較器1081的輸出高，fsm1702通過dac1701增大i,pwmtrim并且再次檢查比較器1081的輸出。在一個實施例中，fsm1702執(zhí)行該過程直至比較器1081的輸出變低。在該點上，在調(diào)整精度的一個lsb(最低有效位)內(nèi)消除了偏移，并且fsm1702停止循環(huán)并將i,pwmtrim保持在最后的值上。
圖18是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的用于消除比較器和電流傳感器失配的偏移的方法流程圖1800。
盡管參考圖18以特定的順序示出了流程圖中的塊，但動作的順序是可以修改的。因此，示出的實施例能夠以不同的順序執(zhí)行，并且一些動作/塊可以并行執(zhí)行。圖18中列出的部分塊和/或操作依照某些實施例是可選的。呈現(xiàn)的塊的序號是為了清楚性的目的而并非想要規(guī)定必然發(fā)生的各種不同塊的操作的順序。此外，來自各種不同流程的操作可以以各種組合的方式來使用。
在一個實施例中，當校準啟動時，比較器1081的輸入引腳被初始化為相同的電壓(vcc/2)。在一個實施例中，任意可能的偏移被放大并且強制比較器的輸出為vcc或vss。在一個實施例中，fsm1702連續(xù)監(jiān)測比較器輸出的結(jié)果并且調(diào)整dac的設置以便減少偏移。該過程持續(xù)到比較器的輸出反轉(zhuǎn)，其指示校準結(jié)束。在一個實施例中，最終的偏移小于dac1701的1lsb。
在塊1801，比較器1081的輸入由電路1704初始化為相同的電壓(例如，vcc/2)。塊1802在pwm102內(nèi)部指示來自比較器1081和電流傳感器1702的可能的偏移。在塊1803，fsm1702比較比較器1081的輸出和其先前的狀態(tài)，其由塊1804指示。在塊1805，fsm1702測定比較器1081的輸出是否已經(jīng)轉(zhuǎn)換或維持原樣。在一個實施例中，比較器1081的輸出指引方法流程。例如，假定pwmdac1701的范圍大于最大可能偏移，那么在最大負調(diào)整電流處，比較器1081輸出是高的。在該實例中，在最大正調(diào)整電流處，比較器1081輸出是低的。
在塊1806，如果fsm1702測定比較器1081的輸出已經(jīng)轉(zhuǎn)換(或從‘0’至‘1’或從‘1’至‘0’)那么fsm1702保存dac1701的輸出。在塊1807，如果fsm1702測定比較器1081的輸出維持原樣(即，輸出繼續(xù)為‘1’或‘0’，相對于先前的狀態(tài)無變化)，那么在塊1808，fsm1702調(diào)節(jié)來自dac1701的輸出電流。在塊1809，經(jīng)調(diào)節(jié)的電流被加入至比較器1081的輸入當中的一個(例如，經(jīng)由rminx1)，并且該過程繼續(xù)至比較器1081的輸出改變其狀態(tài)。
與流程圖1800相關(guān)聯(lián)的可執(zhí)行用來實現(xiàn)所公開主題的實施例的程序軟件代碼/指令可以以操作系統(tǒng)或特定的應用程序、部件、程序、對象、模塊、例程或指令的其它序列或指令的序列的組織的一部分的形式實現(xiàn)，其被稱之為“程序軟件代碼/指令”，“操作系統(tǒng)程序軟件代碼/指令”，“應用程序軟件代碼/指令”，或簡單地“軟件”。
與流程圖1800相關(guān)聯(lián)的程序軟件代碼/指令典型地包括在不同時間存儲在計算設備內(nèi)或外圍的不同實體存儲器和存儲設備中的一個或多個指令，所述指令當由計算設備(如本文所限定的)取/讀并執(zhí)行時，使計算設備執(zhí)行功能、函數(shù)和執(zhí)行方法所必需的操作，以便運行涉及構(gòu)成所公開主題的功能的各個方面、函數(shù)和(多個)方法的操作的元件。
出于本公開內(nèi)容的目的，模塊是軟件、硬件或固件(或其組合)系統(tǒng)，過程或函數(shù)，或其部件，其以由識別模塊執(zhí)行的方式執(zhí)行或促進本文所描述的過程、特征和/或功能、函數(shù)和/或操作(具有或不具有人工交互或增進)。模塊可以包括子模塊。模塊的軟件部件可存儲在實體機器可讀介質(zhì)中。模塊可以集成到一個或多個服務器中，或被一個或多個服務器載入并且運行。一個或多個模塊可以被分入引擎或應用中。
實體機器可讀介質(zhì)可以用于存儲程序軟件代碼/指令和數(shù)據(jù)，其當由計算設備運行時，使計算設備如在涉及所公開主題的一個或多個附加權(quán)利要求中所述的那樣執(zhí)行(多個)方法。實體機器可讀介質(zhì)可以包括在各種不同實際位置中存儲的可執(zhí)行軟件程序代碼/指令和數(shù)據(jù)，包括例如rom、易失性ram、非易失性存儲器和/或高速緩存和/或其它實體存儲器，如在本申請中所引用的。該程序軟件代碼/指令和/或數(shù)據(jù)的部分可以存儲在這些存儲設備和存儲器設備當中的任意一種內(nèi)。此外，程序軟件代碼/指令能夠從其它存儲設備獲得，包括例如，通過中央服務器或點對點網(wǎng)絡等等，包括互聯(lián)網(wǎng)。軟件程序代碼/指令和數(shù)據(jù)的不同部分能夠在不同的時間并且在不同的通信會話或相同的通信會話中獲得。
軟件程序代碼/指令和數(shù)據(jù)可以在由計算設備執(zhí)行相應的軟件程序或應用程序之前被全部獲得?？商娲?，軟件程序代碼/指令和數(shù)據(jù)的部分能夠被動態(tài)獲得，例如，當需要執(zhí)行的時候及時獲得。可替代地，例如，可發(fā)生獲得軟件程序代碼/指令和數(shù)據(jù)的這些方式的某些組合，例如，針對不同的應用程序、部件、程序、對象、模塊、例程或指令的其它序列或指令序列的組織。因此，不需要數(shù)據(jù)和指令整體上在特定的時間點處于實體機器可讀介質(zhì)上。
實體計算機可讀介質(zhì)的實例包括但不限于可記錄和非可記錄類型的介質(zhì)譬如易失性和非易失性存儲器設備、只讀存儲器(rom)、隨機存取存儲器(ram)、閃存設備、軟盤和其它可移動盤、磁盤存儲介質(zhì)、光學存儲介質(zhì)(例如，光盤只讀存儲器(cdrom)、數(shù)字多功能盤(dvd)，等等)，等等。這些軟件程序代碼/指令可以臨時存儲在數(shù)字實體通信鏈路中而實現(xiàn)電學的、光學的、聲學的或通過該實體通信鏈路的其它形式的傳遞信號，譬如載波、紅外信號、數(shù)字信號，等等。
一般地，實體機器可讀介質(zhì)包括以機器(即，計算設備)可存取的形式提供(即，以數(shù)字形式(例如數(shù)據(jù)包)存儲和/或傳輸)信息的實體機制，其可以被包括在，例如，通信設備、計算設備、網(wǎng)絡設備、個人數(shù)字助理、制造工具、移動通信設備(無論是否能夠從通信網(wǎng)絡(譬如，互聯(lián)網(wǎng))下載和運行應用程序及補充應用程序，例如，
圖19是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的數(shù)字至模擬(dac)電流變換器1900(例如，像1701那樣使用)。應當指出，具有與其它任意附圖的元件相同的附圖標記(或名稱)的圖19的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，dac1900包括耦接在一起用來提供輸出電流iout的p型開關(guān)網(wǎng)絡1901和n型開關(guān)網(wǎng)絡1902。在一個實施例中，dac1900包括將n型和/或p型器件耦接至輸出節(jié)點的開關(guān)。在一個實施例中，n型器件的柵極端子連接至電源。在一個實施例中，p型器件的柵極端子連接至地。在另一個實施例中，n型和/或p型器件的柵極端子被偏置到其它電壓電平。在一個實施例中，網(wǎng)絡1901的p型器件的源極/漏極端子當中的一個耦接至電源并且其它漏極/源極端子耦接至開關(guān)s1-s4當中的一個。在一個實施例中，網(wǎng)絡1902的n型器件的源極/漏極端子當中的一個耦接至地并且其它漏極/源極端子耦接至開關(guān)s1-s4當中的一個。
根據(jù)一個實施例，開關(guān)網(wǎng)絡1901和1902被設計為由二進制編碼控制，但它們像溫度計編碼操作那樣進行操作。因此，開關(guān)網(wǎng)絡1901和1902使能單調(diào)開關(guān)并且不需要任何二進制至溫度計解碼器。例如，開關(guān)網(wǎng)絡被設計為由二進制編碼控制，但其像溫度計編碼操作那樣進行操作，即，相較于傳統(tǒng)的dac，dac1900實現(xiàn)了更小的面積和功率損耗。
圖19的實施例參考p型開關(guān)1901來進行說明。相同的說明適用于n型開關(guān)1902。以下的實施例使用4位一個二進制代碼來控制四組開關(guān)s1、s2、s3和s4。在一個實施例中，s1由lsb(最低有效位)控制并且s4由msb(最高有效位)控制，并且其中s2和s3由二進制代碼的lsb+1和lsb+2位控制。
例如，當s1、s2、s3、s4＝{0,0,0,0}時，輸出節(jié)點(iout)是三態(tài)的；當s1、s2、s3、s4＝{0,0,0,1}時，輸出電流iout來自mpdac1；當s1、s2、s3、s4＝{1,0,0,1}時，輸出電流iout來自mpdac1和mpdac2，即，電流輸出加倍；當s1、s2、s3、s4＝{1,1,0,1}時，輸出電流iout來自mpdac1、mpdac2、和mpdac3，即進一步單調(diào)增加了電流；當s1、s2、s3、s4＝{1,1,1,1}時，那么輸出電流iout來自mpdac1-8。在一個實施例中，mpdac1-8當中的每一個均具有相同的尺寸，以根據(jù)二進制代碼s1-s4為iout提供增量電流。
以下實施例描述了用于補償器103的補償參考電壓的裝置和方法。
降壓變換器包括由感測線、補償器、脈寬調(diào)制器(pwm)構(gòu)成的反饋環(huán)，向傳動系發(fā)送信號，等等，用來保持輸出電壓vout接近一組參考電壓vref。輸出電壓vout是提供給負載的電壓。電壓模式控制降壓變換器中的補償器通常是典型的3型補償器，該補償器使用分立的或精密集成的無源電阻器和電容器部件。常規(guī)的補償器的帶寬高達接近1mhz。這樣一個常規(guī)的3型補償器在圖20中示出。常規(guī)的3型補償器2000包括放大器，用來經(jīng)電阻器-電容器網(wǎng)絡(r1、r3、c3)接收參考電壓vref和輸出電壓vout。放大器的輸出經(jīng)由另一個電阻器-電容器網(wǎng)絡(r2、c1和c2)耦接至放大器的輸入端子當中的一個。
用于集成調(diào)壓器(ivr)的補償器不同于常規(guī)的補償器因為其運行在更高的帶寬上(例如，大于100mhz)，其經(jīng)受管芯上的更高噪聲水平(通過基板、電源、和周圍/交叉信號耦接)，其極點和零頻率需要在寬范圍內(nèi)是管芯上可配置的，電阻器和電容器部件具有相對大的寄生電容和電阻并且橫跨過程角(processcorner)發(fā)生變化，并且電壓電平限于過程vmax，其例如在典型的數(shù)字引導過程(digitalleadprocess)中接近或小于1v。
一些實施例描述了完全差分設計，其不具有一階靈敏度(或基本上為零)以減去感測線或參考線上的噪聲或共模噪聲。在一個實施例中，完全差分設計支持高于過程vmax的輸出電壓。在一個實施例中，完全差分設計對于各種不同的參數(shù)在寬范圍內(nèi)是可配置的。在一個實施例中，完全差分設計包括dft(可測試性設計)特征，用于閉環(huán)分類測試(testingatsort)(其中電感器還沒有連接)并且表征頻率響應。
圖21是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的差分3型補償器2100(例如，103)。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖21的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，差分3型補償器2100包括差分放大器(amp)，具有阻值r1a、r1b的無源電阻器，副本無源電阻器r2和r3，副本無源電容器c1、c2、和c3，和單一門緩沖器(unitygatebuffer，ugb)。在一個實施例中，ugb是可選擇的。在一個實施例中，r1b＝r1/2并且r1a＝r1。
在一個實施例中，用于vout和vref的差分輸入(信號和地)通過無源器件接收并且最終作為差分放大器的輸入。術(shù)語“dacgndsense”指的是靠近dac的地節(jié)點(例如，圖25的nlc102中的dac)。術(shù)語“l(fā)oadvoltagesense”指的是靠近負載的節(jié)點vout(例如，靠近圖25的負載106的vout)。術(shù)語“l(fā)oadgndsense”指的是靠近負載的地節(jié)點(例如，靠近圖25的負載106的地)。術(shù)語“dacvidvoltage”指的是參考電壓vref(例如，如圖25所示)。
在一個實施例中，電阻器網(wǎng)絡包括具有阻值r1a和r1b的無源電阻器，使得vout＝vrefxr1a/r1b。在一個實施例中，(r1a/r1b)＝2用來支持當vout大于vccags時的情況，其中vccags是模擬電源。在其它實施例中，可使用r1a/r1b的其它比例。
在一個實施例中，副本無源器件(即，r2、r3、c1、c2、和c3)如在圖21中所示的那樣耦接在一起。在一個實施例中，副本無源器件的耦接使得頻率響應(即，vout/vfb的)得以保留。在一個實施例中，副本無源器件的耦接使得消除了電壓_感測/地_感測或參考_電壓/參考_地節(jié)點上的任何共模噪聲。
在一個實施例中，副本無源器件的耦接使得經(jīng)無源寄生耦接到放大器(amp)正和負輸入內(nèi)的任意襯底或電源噪聲近似相同，使得其對vfb不具有凈效應(或基本上零凈效應)。在一個實施例中，無源器件被調(diào)整用來確保盡管過程變化(例如，系統(tǒng)過程變化)，但任意rc時間常量接近目標值。
在一個實施例中，ugb用于降低放大器輸出端上的電容性負載。在該實施例中，單級放大器設計能夠用于差分放大器來保留相位余量。在一個實施例中，使用具有門限輸出級的放大器的多實例設計，使得補償器帶寬能夠被配置用來降低功率損耗。
圖22是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的差分3型補償器的頻率響應2200。應當指出，與其它任意附圖具有相同的附圖標記(或名稱)的圖22的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
頻率響應2200具有兩個曲線圖。頂部的曲線圖以db——頻率示出了增益(即，r2/r1)。底部的曲線圖以角度——頻率示出了相角。垂直的虛線示出了在近似一個十進位(decade)大于ωz2和近似一個十進位小于ωp1的頻率處發(fā)生最大相位提升，其中：
圖23是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有dft(可測性設計)特征和結(jié)構(gòu)方案的差分3型補償器2300。應當指出，具有與其它任意附圖的元件相同的附圖標記(或名稱)的圖23的那些元件能夠以類似于所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，輸入耦接至產(chǎn)生輸出電壓vpilot＝d*vin/3的引導電橋，其中d是pwm(脈寬調(diào)制)占空比，使得(調(diào)壓器的)反饋回路能夠在分類測試期間閉合，以便在沒有電感器的情況下進行結(jié)構(gòu)化測試。在一個實施例中，一對數(shù)字可控電流源耦接在電壓和地感測輸入處，使得感測線(和/或可選擇的小的串聯(lián)電阻器)上的i*r降將電壓的作用添加到vout。
在一個實施例中，該電壓可以是周期性的波形，例如方波，其頻率和振幅能夠被配置。vout對該電壓的響應(閉環(huán)響應)能夠用于表征vr開環(huán)傳遞函數(shù)。在一個實施例中，使用ugb來產(chǎn)生補償器輸出vfb的副本用于模擬探測(在vfb沒有過載的情況下)。
圖24是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的引導電橋2400。應當指出，具有與其它任意附圖的元件相同的附圖標記(或名稱)的圖24的那些元件能夠以類似于所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，引導電橋2400是傳動系的一個小的復制品，其中采用電阻器(ra+rb)來代替電感器。在一個實施例中，電阻器ra防止耦接至電阻器rb的nmos與pmos器件之間的短路。在一個實施例中，電阻器rc用于通過rc/(ra+rb+rc)來縮放引導電橋輸出電壓vpilot，其是可選擇的。在一個實施例中，縮放因數(shù)是1/3。在其他實施例中，可以使用其它縮放因數(shù)。在一個實施例中，電容器cfilter減少了vpilot上的紋波，其是可選擇的(因為互連寄生電容可以是充足的)。
在一個實施例中，對于給定的pwm占空比的vpilot的平均值是vpilot＝vccin*d*(rc/(ra+rb+rc))。其用于當不存在電感器時或當傳動系未啟動時取代實際輸出電壓(vccin*d)來進行測試。在一個實施例中，域內(nèi)所有相的(引導電橋的)輸出并聯(lián)耦接，使得vpilot是所有相的引導電橋輸出的平均值。
圖25是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有差分3型補償器的調(diào)壓器裝置2500的一部分。應當指出，具有與其它任意附圖的元件相同的附圖標記(或名稱)的圖25的那些元件能夠以類似于所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
在一個實施例中，裝置2500包括電橋控制器1051、(多個)高側(cè)開關(guān)mps、(多個)低側(cè)開關(guān)mns(其為1011的一部分)、主電感器l1、負載電容器c1、nlc單元2502、重寫邏輯2503、比較器1081、補償器2505、負載2506、rmix電阻器、和波發(fā)生器106。
在一個實施例中，電橋控制器1051控制何時分別經(jīng)由柵極控制信號np和nn接通和/或關(guān)斷高側(cè)和低側(cè)開關(guān)(mps和mns)。在一個實施例中，采用二極管代替低側(cè)開關(guān)。在調(diào)壓的正常操作中，電橋控制器1051接收比較器1081的輸出，用來確定何時接通和/或關(guān)斷高側(cè)和低側(cè)開關(guān)(mps和mns)。
例如，比較器1081比較由波發(fā)生器106產(chǎn)生的經(jīng)調(diào)制的波與參考電壓(例如，vref_s)，以產(chǎn)生開關(guān)信號，開關(guān)信號指示經(jīng)調(diào)制的波何時高于和低于參考電壓vref_s。在正常操作中，重寫邏輯2503表現(xiàn)的類似于緩沖器，并且將比較器1081的輸出傳遞給電橋控制器1051。術(shù)語“正常操作”一般指由負載2506抽取穩(wěn)定的電壓和電流，即，當輸出電壓沒有在下降時。正常操作不同于當負載2506突然抽取更多的電流從而引起電壓vout下降時電壓下降情形。
在一個實施例中，高側(cè)開關(guān)mps和低側(cè)開關(guān)mns構(gòu)成調(diào)壓器的電橋。在一個實施例中，采用二極管取代低側(cè)開關(guān)mns。在該實施例中，電橋控制器1051通過接通/關(guān)斷高側(cè)開關(guān)mps而有效控制輸出電壓。在一個實施例中，電橋接收輸入電源電壓vin，并且為負載2506產(chǎn)生經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓vout。在一個實施例中，流經(jīng)主電感l(wèi)1并且通過電橋為電容器c充電/放電的電流的開關(guān)保持vout穩(wěn)定。
在一個實施例中，當在vout上發(fā)生電壓下降時，nlc單元2502檢測到相對于參考電壓的電壓下降，并且產(chǎn)生觸發(fā)信號(也稱nlcfired信號)。在一個實施例中，觸發(fā)信號的確定(assertion)使重寫邏輯2503繞過比較器1081的輸出并且直接控制電橋控制器1051。在一個實施例中，重寫邏輯2503耦接至比較器1081和電橋控制器1051。在一個實施例中，重寫邏輯2503對比較器1081和觸發(fā)信號執(zhí)行或(or)邏輯功能。在一個實施例中，重寫邏輯2503是或門。在其它的實施例中，重寫邏輯2503是可操作用以響應于觸發(fā)信號的確定而重寫比較器1081的輸出的任意邏輯門。
在一個實施例中，當觸發(fā)信號被確定(即，當nlc單元2502檢測到vout上的電壓下降時)，高側(cè)開關(guān)mps接通，并且低側(cè)開關(guān)mns關(guān)斷。在一個實施例中，觸發(fā)信號是具有指示電壓下降的持續(xù)時間的脈沖寬度的脈沖信號。在一個實施例中，可以通過脈沖調(diào)節(jié)器(未示出)來調(diào)節(jié)觸發(fā)信號的脈沖寬度。在所述實施例中，在觸發(fā)信號的脈沖寬度持續(xù)期間，接通高側(cè)開關(guān)mps并關(guān)斷低側(cè)開關(guān)mns。在一個實施例中，當未確定觸發(fā)信號時，重寫邏輯2503允許比較器1081的輸出繼續(xù)對電橋控制器1051進行控制。在一個實施例中，nlc單元2502被交流(ac)耦合到vout以產(chǎn)生觸發(fā)信號。
在一個實施例中，由補償器2505接收輸出電壓vout。在一個實施例中，補償器2505將參考電壓vref縮放為用于補償器1081的vref_s。在一個實施例中，如圖所示，補償器2505包括耦合到無源設備2510的比較器2509。在一個實施例中，無源設備2510接收輸出電壓vout。在一個實施例中，補償器2505響應于vout上的電壓下降來調(diào)節(jié)vref_s，從而當下降結(jié)束并且重寫邏輯2503允許比較器1081的輸出控制橋控制器1051時，vout盡可能穩(wěn)定地達到其正常的電壓電平。
在一個實施例中，補償器2505提供反饋以及穩(wěn)定vr系統(tǒng)所需的傳遞函數(shù)，從而使得vout在名義上基本等于vref，同時實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)負載和低頻瞬時負載條件。在一個實施例中，補償器2505的傳遞函數(shù)用于以最優(yōu)方式調(diào)整vr回路的傳遞函數(shù)。
在一個實施例中，波發(fā)生器106產(chǎn)生用于比較器1081的三角波。比較器1081的輸出是脈沖寬度調(diào)制(pwm)信號。在一個實施例中，如采用其它實施例所討論的，rmix電阻器用于從iphase中減去iavg。在一個實施例中，裝置2505具有用來調(diào)整比較器1081的偏移的電路。在一個實施例中，rmix電阻器用于為多相降壓vr實現(xiàn)相電流平衡。在一個實施例中，向/從電位計(即，可調(diào)電阻器)上的不同抽頭點注入或抽取電流；這改變了在比較器1081處觀察的波發(fā)生器106的平均輸出電壓。
為免于使圖6的實施例難以理解，示出了一個橋控制器1051、一組高側(cè)和低側(cè)開關(guān)(mps和mns)以及一個主電感器l1。然而，可以采用多個橋控制器來操作所述實施例，每個橋控制器控制其自己的一組橋(即，高側(cè)和低側(cè)開關(guān))，這組橋耦合到其自己的電感器或耦合到主電感器l1，即，多相降壓vr。在所述實施例中，使用多個比較器從而每個比較器驅(qū)動示例橋或“相”。在一個實施例中，重寫邏輯2503接收多個比較器1081中的每個比較器的輸出，所述重寫邏輯2503用于在nlc2502檢測到電壓下降時，重寫所述比較器的輸出。在所述實施例中，在vout上存在電壓下降期間，所有橋控制器接通它們各自的高側(cè)開關(guān)并關(guān)斷它們的低側(cè)開關(guān)。在該實施例中，波發(fā)生器106產(chǎn)生多個波，所述波除了相位偏移之外基本上是相同的。在一個實施例中，通過rmix單獨調(diào)整每個相。
在一個實施例中，在具有多相橋驅(qū)動器的裝置2500的低功率模式操作期間，其中一些相是關(guān)斷的以節(jié)約功率(即不驅(qū)動那些橋)，而一些相是接通的以利用低電流需求產(chǎn)生vout，當nlc2502檢測到vout上的電壓下降時，由重寫邏輯2503強制(forcefully)接通那些(為了節(jié)約功率)關(guān)斷的橋，以減小電壓下降的影響。在一個實施例中，不是所有之前關(guān)斷的橋都被強制接通，而是已經(jīng)啟用的相(即，用于產(chǎn)生相的橋)被強制接通。
圖26是根據(jù)本公開內(nèi)容的一個實施例的具有參考圖1-25描述的一個或多個電路和方法的智能設備或計算機系統(tǒng)或soc(片上系統(tǒng))1600。應當指出，與其它任意附圖的元件具有相同的附圖標記(或名稱)的圖26的那些元件能夠以類似所述的任意方式運行或執(zhí)行功能，但并不限于此。
圖26示出了移動設備的實施例的框圖，其中可以使用平面接口連接器。在一個實施例中，計算設備1600表示移動計算設備，例如計算平板電腦、移動電話或智能手機、具有無線功能的電子閱讀器、或其它無線移動設備?？梢岳斫獾氖?，在計算設備1600中，概括地示出了所述設備的某些部件而不是全部部件。
在一個實施例中，計算設備1600包括具有參考圖1-25的實施例所描述的一個或多個電路和方法的第一處理器1610。計算設備1600的其它塊還可以包括參考圖1-25的實施例描述的一個或多個電路和方法。本公開內(nèi)容的各種實施例還可以包括1670內(nèi)的網(wǎng)絡接口(例如無線接口)，從而可以將系統(tǒng)實施例并入無線設備，例如，移動電話或個人數(shù)字助手。
在一個實施例中，處理器1610(以及處理器1690)可以包括一個或多個物理設備，例如微處理器、應用處理器、微控制器、可編程邏輯器件、或其它處理設備。由處理器1610執(zhí)行的處理操作包括執(zhí)行操作平臺或操作系統(tǒng)，在其上執(zhí)行應用程序和/或設備功能。所述處理操作包括與人類用戶或其它設備的i/o(輸入/輸出)相關(guān)的操作、與功率管理相關(guān)的操作、和/或與將計算設備1600連接到另一設備相關(guān)的操作。所述處理操作還可以包括與音頻i/o和/或顯示i/o相關(guān)的操作。
在一個實施例中，計算設備1600包括音頻子系統(tǒng)1620，其表示與向所述計算設備提供音頻功能相關(guān)聯(lián)的硬件(例如，音頻硬件和音頻電路)和軟件(例如，驅(qū)動程序、編解碼器)部件。音頻功能可以包括揚聲器和/或耳機輸出，以及麥克風輸入?？梢詫⒂糜谒龉δ艿脑O備集成到計算設備1600中，或連接到所述計算設備1600。在一個實施例中，用戶通過提供由處理器1610接收和處理的音頻命令來與所述計算設備1600進行交互。
顯示子系統(tǒng)1630表示為用戶提供視覺和/或觸覺顯示來與所述計算設備1600進行交互的硬件(例如，顯示設備)和軟件(例如，驅(qū)動程序)部件。顯示子系統(tǒng)1630包括顯示界面1632，其包括用于為用戶提供顯示的特定的屏幕或硬件設備。在一個實施例中，顯示界面1632包括獨立于處理器1610的邏輯以執(zhí)行至少一些與顯示相關(guān)的處理。在一個實施例中，顯示子系統(tǒng)1630包括觸摸屏(或觸摸板)設備，其向用戶提供輸入和輸出兩者。
i/o控制器1640表示涉及與用戶進行交互的硬件設備和軟件部件。i/o控制器1640能夠操作用于管理硬件，所述硬件是音頻子系統(tǒng)1620和/或顯示子系統(tǒng)1630的一部分。此外，i/o控制器1640示出用于連接到計算設備1600的其它設備的連接點，用戶可以通過所述其它設備與系統(tǒng)進行交互。例如，可以連接到計算設備1600的設備可以包括麥克風設備、揚聲器或立體聲系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)或其它顯示設備、鍵盤或小鍵盤設備、或用于特定應用的其它i/o設備(例如讀卡器或其它設備)。
如上所述，i/o控制器1640可以與音頻子系統(tǒng)1620和/或顯示子系統(tǒng)1630進行交互。例如，通過麥克風或其它音頻設備的輸入可以為計算設備1600的一個或多個應用或功能提供輸入或命令。此外，可以提供音頻輸出來替代顯示輸出，或者除了顯示輸出之外提供音頻輸出。在另一個示例中，如果顯示子系統(tǒng)1630包括觸摸屏，則該顯示設備還用作輸入設備，其可以至少部分地由i/o控制器1640管理。在所述計算設備1600上還可以存在附加的按鈕或開關(guān)以提供由i/o控制器1640管理的i/o功能。
在一個實施例中，i/o控制器1640管理諸如加速計、照相機、光傳感器或其它環(huán)境傳感器、或可以包括在所述計算設備1600中的其它硬件的設備。輸入可以是直接用戶交互的一部分，以及向系統(tǒng)提供環(huán)境輸入以影響其操作(例如，對噪聲進行濾波、針對亮度檢測來調(diào)節(jié)顯示、為照相機應用閃光燈，或其它特征)。
在一個實施例中，計算設備1600包括電源管理1650，其管理電池用電量、電池的充電、以及與省電操作相關(guān)的特征。存儲器子系統(tǒng)1660包括用于在計算設備1600中存儲信息的存儲器設備。存儲器可以包括非易失性(如果中斷對存儲器設備的供電，則狀態(tài)不改變)和/或易失性(如果中斷對存儲器設備的供電，則狀態(tài)是不確定的)存儲器設備。存儲器子系統(tǒng)1660可以存儲應用程序數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、音樂、照片、文件、或其它數(shù)據(jù)，以及與計算設備1600的應用程序和功能的執(zhí)行相關(guān)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)(無論是長期的還是臨時的)。
實施例的元件還被提供為用于存儲計算機可執(zhí)行指令(例如，實施本文所討論的任何其它處理的指令)的機器可讀介質(zhì)(例如，存儲器1660)。所述機器可讀介質(zhì)(例如，存儲器1660)可以包括，但不限于閃速存儲器、光盤、cd-rom、dvdrom、ram、eprom、eeprom、磁卡或光卡、相變存儲器(pcm)、或適合于存儲電子或計算機可執(zhí)行指令的其它類型的機器可讀介質(zhì)。例如，本公開內(nèi)容的實施例可以作為計算機程序(例如，bios)被下載，其可以經(jīng)由通信鏈路(例如，調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡連接)通過數(shù)據(jù)信號的方式從遠程計算機(例如，服務器)傳送到請求計算機(例如，客戶機)。
連接1670包括使計算設備1600能夠與外部設備進行通信的硬件設備(例如，無線和/或有線連接器和通信硬件)和軟件組件(例如，驅(qū)動程序、協(xié)議棧)。所述計算設備1600可以是單獨的設備，例如其它計算設備、無線接入點或基站、以及外圍設備(例如，耳機、打印機或其它設備)。
連接1670可以包括多種不同類型的連接。概括地說，計算設備1600被例示為采用蜂窩式連接1672和無線連接1674。蜂窩式連接1672通常指的是由無線運營商提供的蜂窩網(wǎng)絡連接，例如通過gsm(全球移動通信系統(tǒng))或其變型或其衍生物、cdma(碼分多址)或其變型或其衍生物、tdm(時分復用)或其變型或其衍生物、或其它蜂窩服務標準所提供的蜂窩網(wǎng)絡連接。無線連接(或無線接口)1674指的是非蜂窩式的無線連接，并且可以包括個人局域網(wǎng)(例如，藍牙、近場等)、局域網(wǎng)(例如，wi-fi)、和/或廣域網(wǎng)(例如，wimax)、或其它無線通信。
外圍連接1680包括用于進行外圍連接的硬件接口和連接器、以及軟件部件(例如驅(qū)動器、協(xié)議棧)。應當理解，計算設備1600既可以是連接到其它計算設備的外圍設備(“至”1682)，也可以具有連接于其上的外圍設備(“從”1684)。出于諸如管理(例如，下載和/或上載、改變、同步)計算設備1600上的內(nèi)容等目的，計算設備1600通常具有用于連接到其它計算設備的“對接(docking)”連接器。另外，對接連接器可以允許計算設備1600連接到特定外圍設備，所述特定外圍設備允許計算設備1600控制例如到影音或其他系統(tǒng)的內(nèi)容輸出。
除了外圍對接連接器或其它外圍連接硬件之外，所述計算設備1600可以經(jīng)由通用或基于標準的連接器進行外圍連接1680。通用類型可以包括通用串行總線(usb)連接器(其可以包括任何數(shù)量的不同硬件接口)、包括微型顯示端口(minidisplayport，mdp)的顯示端口、高清晰度多媒體接口(hdmi)、火線(firewire)、或其它類型。
說明書中提及的“實施例”、“一個實施例”、“一些實施例”或“其它實施例”表示結(jié)合實施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，至少包括在一些實施例中，但不必是所有實施例?！皩嵤├?、“一個實施例”或“一些實施例”的多次出現(xiàn)，不必全部指代相同的實施例。如果說明書中陳述“可以”、“可能”或“能夠”包括部件、特征、結(jié)構(gòu)或特性，則不是必需包括所述特定的部件、特征、結(jié)構(gòu)或特性。如果說明書或權(quán)利要求提及“一”元件，那并不表示僅存在一個元件。如果說明書或權(quán)利要求提到“一另外的”元件，則不排除存在多于一個的另外的元件。
此外，特定的特征、結(jié)構(gòu)、功能或特性可以以任何適合的方式結(jié)合到一個或多個實施例中。例如，只要與第一實施例和第二實施例相關(guān)聯(lián)的特定特征、結(jié)構(gòu)、功能或特性不互相排斥，則這兩個實施例可以結(jié)合。
盡管本公開內(nèi)容已結(jié)合其特定的實施例進行描述，但是根據(jù)前面的描述，所述實施例的很多替換、修改和變化對本領域普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。例如，其它存儲器結(jié)構(gòu)，例如動態(tài)ram(dram)可以使用所討論的實施例。本公開內(nèi)容的實施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求的寬泛范圍之內(nèi)的所有這些替換、修改和變化。
此外，為簡化說明和討論，并避免使本公開內(nèi)容難以理解，在所呈現(xiàn)的附圖中可以示出或可以不示出到集成電路(ic)芯片或其它部件的公知的電源/接地連接。此外，為避免使本公開內(nèi)容難以理解，可以以框圖的形式示出裝置，并且還考慮到這樣的事實，即與所述框圖裝置的實施相關(guān)的細節(jié)是高度取決于將要實施本公開內(nèi)容的平臺的(即，所述細節(jié)應該完全處于本領域技術(shù)人員的理解范圍之內(nèi))。盡管為描述本公開內(nèi)容的示例性實施例而闡述了具體細節(jié)(例如，電路)，但是對本領域技術(shù)人員來說顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下，或在這些具體細節(jié)有變化的情況下實施本公開內(nèi)容。因此，說明書應被認為是說明性的而不是限制性的。
下面的示例涉及其它實施例。示例中的細節(jié)可以用于一個或多個實施例中的任何地方。還可以針對方法或過程來實施本文所描述的裝置的所有可選的特征。
例如，在一個實施例中，一種裝置包括：耦接至電容器和負載的多個電感器；多個電橋，所述電橋當中的每一個均耦接至來自多個電感器的相應的電感器；以及多個電流傳感器；所述電流傳感器當中的每一個均耦接至電橋，以感測流經(jīng)電橋的晶體管的電流。在一個實施例中，裝置進一步包括利用從多個電流傳感器當中的每一個電流傳感器感測出的電流產(chǎn)生平均電流的電路。在一個實施例中，裝置進一步包括：用來產(chǎn)生多個波信號的波發(fā)生器；用來產(chǎn)生多個相位寬度調(diào)制(pwm)信號的多個比較器；以及多個電阻器，所述電阻器當中的每一個均耦接至多個比較器當中的比較器，并且耦接至波發(fā)生器。
在一個實施例中，多個電阻器當中的每一個電阻器用來從平均電流和相應的感測出的電橋的電流的差異產(chǎn)生誤差電流。在一個實施例中，多個電阻器當中的每一個電阻器均用來產(chǎn)生直流(dc)電壓以調(diào)節(jié)來自多個波信號的波信號的dc電平。在一個實施例中，每一個比較器均用來根據(jù)耦接至比較器的電阻器產(chǎn)生的dc電壓調(diào)節(jié)其產(chǎn)生的pwm信號的占空比。
在一個實施例中，波發(fā)生器用來產(chǎn)生多個波信號，該波信號是三角波。在一個實施例中，該裝置進一步包括用于消除多個比較器當中的每一個比較器的輸入偏移的電路。在一個實施例中，進一步包括過電流保護電路用來接收平均電流并且根據(jù)平均電流產(chǎn)生過電流保護信號。在一個實施例中，該裝置進一步包括功率控制單元(pcu)用來接收平均電流。
在一個實施例中，每一個電流傳感器包括：用于感測流經(jīng)電橋高側(cè)開關(guān)的電流的第一電流傳感器；和用于感測流經(jīng)電橋低側(cè)開關(guān)的電流的第二電流傳感器。在一個實施例中，第一和第二電流傳感器包括共同的柵極放大器。在一個實施例中，第一和第二電流傳感器當中的每一個均用來產(chǎn)生相應的差分電流輸出。
在一個實施例中，裝置進一步包括用來將相應的差分電流輸出轉(zhuǎn)換為相應的單端電流輸出的電路。在一個實施例中，第一電流傳感器耦接至第二電流傳感器，以產(chǎn)生組合差分電流輸出。在一個實施例中，裝置進一步包括用來將組合差分電流輸出轉(zhuǎn)換為單端電流輸出的電路。
在另一個實例中，在一個實施例中，系統(tǒng)包括：存儲器單元；耦接至存儲器單元的處理器，該處理器包括：耦接至電容器和負載的多個電感器；多個電橋，多個電橋當中的每一個均耦接至來自多個電感器中的相應的電感器；以及多個電流傳感器，該電流傳感器當中的每一個均耦接至電橋，以感測流經(jīng)電橋晶體管的電流；以及用于使處理器能夠與另一設備通信的無線接口。
在一個實施例中，系統(tǒng)進一步包括顯示單元。在一個實施例中，處理器進一步包括：使用從多個電流傳感器當中的每一個電流傳感器感測的電流來產(chǎn)生平均電流的電路；用來產(chǎn)生多個波信號的波發(fā)生器；用來產(chǎn)生多個相位寬度調(diào)制(pwm)信號的多個比較器；以及多個電阻器，所述多個電阻器當中的每一個均耦接至多個比較器當中的比較器，并且耦接至波發(fā)生器。在一個實施例中，多個電阻器當中的每一個電阻器都用來從平均電流與電橋的相應的感測的電流的差異產(chǎn)生誤差電流。
在另一個實例中，在一個實施例中，電流數(shù)字至模擬變換器(dac)包括：多個n型器件，該n型器件的柵極端子耦接至第一控制信號，其中n型器件當中的每一個的源極端子耦接至地；以及多個開關(guān)，用于將部分或全部n型器件的漏極端子彼此耦接，以產(chǎn)生第一電流輸出。
在一個實施例中，電流dac進一步包括多個p型器件，該p型器件的柵極端子耦接至第二控制信號，其中p型器件當中的每一個的源極端子均耦接至電源；以及多個開關(guān)，用于將部分或所有p型器件的漏極端子彼此耦接，用來產(chǎn)生第二電流輸出。在一個實施例中，電流dac進一步包括：用于耦接第一和第二電流輸出的輸出節(jié)點。
在一個實施例中，多個p型和n型器件由數(shù)字信號控制，以使多個p型和n型器件中的任意一個接通或關(guān)斷。在一個實施例中，數(shù)字信號是二進制編碼，并且其中輸出節(jié)點根據(jù)該二進制編碼產(chǎn)生電流的單調(diào)變化。
提供了摘要，其將允許讀者確定本技術(shù)公開內(nèi)容的本質(zhì)和要點。在具有這樣的認識的情況下提交所述摘要，即不將其用于限制權(quán)利要求的范圍或含義。在每個權(quán)利要求獨立地作為單獨的實施例的情況下，由此將下述權(quán)利要求并入具體實施方式中。
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