本申請通常涉及電子電路，且特別地涉及用于控制dc-dc轉(zhuǎn)換器的極低備用電源方法和電路。

背景技術(shù)：

出于從另一電平供應(yīng)一個(gè)電平的dc電壓的目的，dc-dc轉(zhuǎn)換器是現(xiàn)代電子學(xué)中所使用的常見電路。這些轉(zhuǎn)換器是尤其適用于日益普及的電池供電的裝置或無繩裝置的構(gòu)建塊。典型的集成電路組件需要3.3伏特或大于3.3伏特的電源供應(yīng)器。典型的堿性蓄電池組電池將具有接近1.5v的起動(dòng)電壓且將具有約1.1v的壽命終止電壓。dc-dc轉(zhuǎn)換器提供兩個(gè)重要的功能。第一是將電池電壓從1.5v電池功率范圍設(shè)置到3.3v范圍，且第二是補(bǔ)償電池電壓的標(biāo)準(zhǔn)的25％降低并仍向裝置電子器件供應(yīng)穩(wěn)定的3.3v。這些基礎(chǔ)功能在dc-dc轉(zhuǎn)換器市場中在某種程度上被視為理所當(dāng)然的，且雖然追求高效、超低功率的dc-dc轉(zhuǎn)換器，但焦點(diǎn)已轉(zhuǎn)到對延長電池壽命的不斷增長的需求上。如果輸出電平低于輸入電壓，則通常將dc-dc轉(zhuǎn)換器描述為“降壓”，如果輸出電平高于輸入電壓則描述為“升壓”，且如果轉(zhuǎn)換器能夠提供來自各種輸入電壓電平的輸出電壓則描述為“降壓-升壓”。dc-dc轉(zhuǎn)換器需要控制電路和方法來將輸出電壓維持在確定的電平處，且在低功率轉(zhuǎn)換器中，所有轉(zhuǎn)換器能夠受益于“休眠”或備用模式，其中在耦合在輸出端處的負(fù)載沒有需求的周期期間降低功率消耗。

在追求高效、超低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器時(shí)，有兩個(gè)尤其相關(guān)的特征。第一及主要區(qū)別是低功率消耗且具體地說，是低備用電流或靜態(tài)電流(iq)。在低功率轉(zhuǎn)換器操作中，iq是改進(jìn)轉(zhuǎn)換器效率的限制因素。iq是dc-dc轉(zhuǎn)換器在所述轉(zhuǎn)換器開啟但裝置需要極少或不需要負(fù)載電流時(shí)所使用的電流。這種情況通常存在于被稱為“休眠模式”的操作狀態(tài)期間。休眠模式中的功率消耗越低，則裝置中的電池將通常在充電之間持續(xù)更長，這是因?yàn)樾菝吣Ｊ绞怯糜谠S多電池供電裝置的主要模式。

第二特征是瞬態(tài)輸出電壓調(diào)節(jié)。在負(fù)載瞬態(tài)期間的輸出電壓調(diào)節(jié)的質(zhì)量由兩個(gè)參數(shù)指定：vdip和vrec。vdip是在快速瞬態(tài)負(fù)載出現(xiàn)在休眠模式期間時(shí)所需輸出電壓與實(shí)際輸出電壓(vout)之間的變化。vout恢復(fù)轉(zhuǎn)換速率(vrec)指示dc-dc轉(zhuǎn)換器能夠從vdip事件恢復(fù)的速度。這兩個(gè)參數(shù)vdip和vrec有助于確定瞬態(tài)負(fù)載調(diào)節(jié)的質(zhì)量。針對這些瞬態(tài)參數(shù)改進(jìn)轉(zhuǎn)換器性能通常與維持用于dc-dc轉(zhuǎn)換器的低iq的附加目標(biāo)不一致。將在以下示例中描述這些設(shè)計(jì)參數(shù)之間的相對關(guān)系。

電池供電的無繩鼠標(biāo)是將充當(dāng)說明性、非限制性示例應(yīng)用的常見消費(fèi)型裝置。在示例鼠標(biāo)內(nèi)，單個(gè)電池或電池包為dc-dc功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行饋送，所述dc-dc轉(zhuǎn)換器又向其余的鼠標(biāo)移動(dòng)及傳輸電子裝置供應(yīng)3.3v功率。當(dāng)鼠標(biāo)接通又閑置在桌子時(shí)，例如，在鼠標(biāo)電子裝置在等待檢測移動(dòng)的同時(shí)盡可能使用極少功率的情況下，鼠標(biāo)電子裝置進(jìn)入非活動(dòng)(inactive)模式。在這一時(shí)間期間，dc-dc轉(zhuǎn)換器將鼠標(biāo)電子裝置電壓維持在3.3v電平，同時(shí)其也能夠通過在其“休眠模式”下操作而省電。非活動(dòng)模式是電池供電鼠標(biāo)的主要模式且休眠模式是低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器的主要模式，因此，在dc-dc轉(zhuǎn)換器中以低備用電流iq為重點(diǎn)。

圖1a和1b以一對曲線圖示出采樣(sampled)或時(shí)鐘(clocked)dc-dc轉(zhuǎn)換器中的電壓衰減和誤差。在圖1a中，曲線圖100說明垂直軸線上的電壓和水平軸線上的時(shí)間。曲線圖100繪制所需輸出電壓(vref1)、采樣時(shí)鐘(cs)和實(shí)際輸出電壓(vout2)。曲線圖100說明了這種主要模式，其中在示例鼠標(biāo)中，電子裝置將被視為處于穩(wěn)態(tài)低功率模式中。在這一模式下，裝置負(fù)載極低，導(dǎo)致輸出電壓vout2的衰減非常緩慢地降低，如標(biāo)記為108的時(shí)間段中所說明。為了在采樣dc-dc轉(zhuǎn)換器中節(jié)省功率，將所述采樣時(shí)鐘cs周期延長到脈沖之間的標(biāo)記為110的最大時(shí)間間隔。在電壓衰減期間，采樣時(shí)鐘cs觸發(fā)比較器以時(shí)間間隔110檢查轉(zhuǎn)換器輸出電壓vout2。在周期108結(jié)束時(shí)，vout2誤差106達(dá)到下閾值，其觸發(fā)dc-dc轉(zhuǎn)換器變?yōu)榛顒?dòng)的(active)且增大輸出電壓vout2。在觸發(fā)事件之后啟用dc-dc轉(zhuǎn)換器之后，輸出電壓開始上升到電平104，其略微地高于所需vref1電平。重要的是應(yīng)注意，在時(shí)間段108期間，雖然輸出電壓逐漸衰減，但dc-dc轉(zhuǎn)換器可處于其休眠模式中且采樣間隔110比在活動(dòng)供應(yīng)模式期間使用的采樣間隔長得多。在休眠模式中，增加采樣間隔以便進(jìn)一步省電。在裝置使用極少功率(iq)的周期中通過dc-dc轉(zhuǎn)換器所消耗的電流是有助于延長電池壽命的特征。需要更低的iq以進(jìn)一步延長電池壽命。通過延長采樣之間的時(shí)間，進(jìn)一步減少備用功率。

在示例鼠標(biāo)中，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)，將電子裝置設(shè)置成開始工作且將更重的電流負(fù)載突然施加于輸出電壓及電池上，因?yàn)樵趯⒈环Q作“活動(dòng)模式”的模式期間檢測且傳輸運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。在圖1b中，采樣曲線圖120呈現(xiàn)有垂直軸線上的電壓及水平軸線上的時(shí)間，且繪制出活動(dòng)模式期間的所需輸出電壓(vref1)、采樣時(shí)鐘(cs)及實(shí)際輸出電壓(vout2)。曲線圖120說明在活動(dòng)使用期間用于dc-d轉(zhuǎn)換器的典型的電壓趨勢及采樣時(shí)鐘。在曲線圖120中，當(dāng)與曲線圖100中所示出的時(shí)間段108中的衰減相比時(shí)，電壓在輸出時(shí)的衰減更陡得多，如在周期128期間所說明。因?yàn)榇烁斓乃p時(shí)間，采樣時(shí)鐘周期cs縮短(時(shí)鐘頻率增加)到時(shí)鐘130之間的最小時(shí)間間隔，以使得改進(jìn)電壓調(diào)節(jié)且不超出可允許的電壓誤差126。在已檢查穩(wěn)態(tài)情況、休眠模式及活動(dòng)模式的情況下，現(xiàn)將描述從休眠模式到活動(dòng)模式的轉(zhuǎn)變以說明在瞬態(tài)期間的輸出電壓調(diào)節(jié)的重要性，并示出為何采樣時(shí)鐘cs無法任意設(shè)置成很長的時(shí)間間隔。

圖2以采樣曲線圖200呈現(xiàn)低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器中的瞬態(tài)輸出電壓及采樣時(shí)鐘變化。在圖2中，采樣曲線圖200示出垂直軸線上的電壓及水平軸線上的時(shí)間，且繪制出所需輸出電壓(vref1)、采樣時(shí)鐘(cs)及實(shí)際輸出電壓趨勢(vout2)。在曲線圖200中，時(shí)間段208為輕載或休眠模式區(qū)域，而時(shí)間段210描繪了轉(zhuǎn)變周期，其中采樣時(shí)鐘間隔響應(yīng)于輸出端處的增加的負(fù)載而連續(xù)變小，且時(shí)間段212示出了其中cs已減小到活動(dòng)模式區(qū)域中的最小時(shí)間間隔的周期。

在采樣dc-dc轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中，參數(shù)vdip和vrec為電壓負(fù)載調(diào)節(jié)質(zhì)量的一般指標(biāo)且通常與備用電流iq成反比。最壞情況vdip通常出現(xiàn)在其中dc-dc轉(zhuǎn)換器處于休眠模式且恰好在cs時(shí)鐘邊緣之后在輸出端處施加大負(fù)載的條件下。在所述情況下(曲線圖200中的點(diǎn)204處所說明)，輸出電壓vout將開始陡降。當(dāng)下一個(gè)cs采樣出現(xiàn)(點(diǎn)206處所說明)時(shí)，檢測到電壓誤差且啟用dc-dc轉(zhuǎn)換器以修正vout。所需電壓vref1與最低輸出電壓點(diǎn)206之間的差被定義為特征vdip。在可商購的一流的(best-in-class)低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器中，vdip指定為37mv。此外，恢復(fù)特征vrec為vout實(shí)現(xiàn)從vdip恢復(fù)的轉(zhuǎn)換速率。在曲線圖200中，vrec將為δ(delta)電壓220除以恢復(fù)到222的時(shí)間，且在先前所描述的相同一流的低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器中，vrec指定為0.5毫伏/微秒(μsec)。(在理想轉(zhuǎn)換器中，vdip將為零且vrec將為無窮大，然而在實(shí)際設(shè)計(jì)中，所述理想是不可能的。)

此外，可通過曲線圖200中所示出的這一示例能夠說明在休眠模式期間的低功率與瞬態(tài)輸出調(diào)節(jié)的相互矛盾的目的。如果需要更好的輸出電壓調(diào)節(jié)，則其可通過增加休眠模式cs頻率(更短的cs時(shí)間間隔)來實(shí)現(xiàn)，然而這反而增加了休眠模式功率消耗。相反，如果需要較低休眠模式功率，則降低休眠模式cs時(shí)鐘的頻率將實(shí)現(xiàn)所述目標(biāo)，然而其在修正開始之前以vout下降到更低電平(更大的vdip)為代價(jià)，因此使得負(fù)載調(diào)節(jié)變差。在先前已知解決方案的dc-dc轉(zhuǎn)換器中，這些參數(shù)存在設(shè)計(jì)折衷，因?yàn)闊o法在改進(jìn)vdip和vrec的同時(shí)獲得較低靜態(tài)電流iq。

圖3為使用先前已知方法的低功率、采樣dc-dc轉(zhuǎn)換器的電路框圖300。在300中，編號(hào)為302、304、306及308的四個(gè)部分指代在常見操作時(shí)間中活動(dòng)的部件。第一部分302含有接收三個(gè)信號(hào)(使能信號(hào)en1、采樣時(shí)鐘cs及輸出電壓vout)的數(shù)字控制塊310。數(shù)字控制塊310耦合到振蕩器312。振蕩器接收電壓vout作為輸入且輸出反饋到數(shù)字控制310且反饋到部分304中的時(shí)鐘比較器322的采樣時(shí)鐘(cs)。在部分304中，系統(tǒng)參考320輸出耦合到時(shí)鐘比較器322的參考電壓vref。時(shí)鐘比較器還從振蕩器312接收電壓vout及采樣時(shí)鐘cs。

使能信號(hào)(en)由時(shí)鐘比較器輸出且耦合到部分302中的數(shù)字控制310及部分306中的dc-dc轉(zhuǎn)換器。在部分306中，dc-dc轉(zhuǎn)換器330接收來自比較器322的使能信號(hào)(en)及待轉(zhuǎn)換為輸出電壓vout的輸入電壓vin。vout耦合到負(fù)載340。另外，輸出電壓vout作為反饋信號(hào)被反饋以供在如先前所描述的部分302及304中使用。負(fù)載340包括輸出電容和阻抗。

在此示例先前已知方法的低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器中，通過數(shù)字控制部分310對啟用信號(hào)en進(jìn)行計(jì)數(shù)及調(diào)節(jié)振蕩器314輸出采樣時(shí)鐘cs的頻率速率，部分302始終主動(dòng)地抽運(yùn)功率。在給定時(shí)間段中，通過增加en信號(hào)的數(shù)目來增加振蕩器頻率(指示負(fù)載的附加需求)且通過較少的en信號(hào)來減小振蕩器頻率(指示降低負(fù)載的需求)。結(jié)果為變化的cs頻率，例如，通過圖1及圖2中對cs信號(hào)的繪圖所示出的。在采樣時(shí)鐘cs有效(active)時(shí)僅對部分304供電。在部分304中，通過系統(tǒng)參考模塊320提供參考電壓。在比較器322處將vref與vout進(jìn)行比較且如果vout小于vref，則產(chǎn)生使能信號(hào)(en)。在所述點(diǎn)處，關(guān)閉這2個(gè)組件直到下一個(gè)采樣時(shí)鐘cs到達(dá)，由此省電。獨(dú)立控制部分305由如所說明的部分302及304構(gòu)成且所述控制部分輸出用于dc-dc轉(zhuǎn)換器的使能信號(hào)接收輸出電壓vout。

部分306含有在使能信號(hào)有效時(shí)執(zhí)行dc-dc電壓轉(zhuǎn)換的dc-dc轉(zhuǎn)換器330。輸出信號(hào)vout可如圖1及圖2中對vout2的繪圖所說明的進(jìn)行操作。部分308含有樣本負(fù)載340。

圖4以框圖400描繪了用于圖3的電路300的控制功能的示例實(shí)施方案的附加細(xì)節(jié)。在圖4中，為方便闡釋起見，塊412、410、422的較低數(shù)位(digit)與圖3中的對應(yīng)塊312、310、322的較低數(shù)位相同。在圖4中，振蕩器412在非限制性示例中經(jīng)示出實(shí)施為電流-電容器或i/c振蕩器，其中加權(quán)電流源對電容器充電以形成時(shí)鐘脈沖。標(biāo)記為cntrl(n：0)的控制輸入提供測溫控制代碼以啟用電流源。采樣時(shí)鐘用以啟用時(shí)鐘比較器422，所述時(shí)鐘比較器422將輸出電壓的反饋(標(biāo)記為vfb)與參考電壓電平進(jìn)行比較且在輸出電壓低于參考電平及時(shí)鐘cs有效時(shí)輸出使能信號(hào)en。

對應(yīng)于圖3中的控制器310的數(shù)字控制器410能夠用于控制可調(diào)式振蕩器412的頻率。在圖4中，示出了可能的實(shí)施方案，然而本申請案的布置也能夠使用替代性布置以實(shí)施控制器。在圖4中，計(jì)數(shù)器450對從比較器422輸出的使能信號(hào)之間的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)?？刂破?10使用一對比較器452、454，所述比較器各自將在一時(shí)間段內(nèi)所計(jì)數(shù)的使能信號(hào)或kick信號(hào)的數(shù)目與最大和最小電平進(jìn)行比較。如果在kick信號(hào)之間所計(jì)數(shù)的時(shí)鐘的數(shù)目過高(大于如由比較器454指示的最大值)，則在塊458中遞減計(jì)數(shù)并降低振蕩器頻率。如果所計(jì)數(shù)的數(shù)目低于如由比較器452指示的最小值，則遞增在塊458中的計(jì)數(shù)并增加頻率。以此方式，通過控制器410動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)振蕩器412以保持輸出電壓vout在某些誤差范圍內(nèi)，同時(shí)對負(fù)載的需求較低時(shí)同步降低功率。

如由框圖300所說明的采樣dc-dc轉(zhuǎn)換器能夠產(chǎn)生類似于圖1及圖2中所描述的那些波形的波形。在部分305中的控制電路的基本功能是在其處于休眠模式時(shí)使整個(gè)dc-dc轉(zhuǎn)換過程消耗盡可能少的功率，同時(shí)還響應(yīng)于vout終端上的負(fù)載所需要的電流而提供可接受的負(fù)載調(diào)節(jié)。低功率消耗對應(yīng)于具有小的iq、小的vdip及快速的vrec。如上文所解釋，在使用先前已知方法轉(zhuǎn)換器時(shí)，瞬態(tài)響應(yīng)性能的改進(jìn)(vdip和vrec的改進(jìn))與iq電流中的附加改進(jìn)相沖突。

因此，針對dc-dc轉(zhuǎn)換器中的低功率、低iq、快速瞬態(tài)響應(yīng)，需要對方法和設(shè)備進(jìn)行繼續(xù)改進(jìn)。本申請案的方面將在對提供低功率采樣dc-dc轉(zhuǎn)換器及對應(yīng)控制電路和方法的先前已知方法進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本申請案的布置中，提供具有快速瞬態(tài)響應(yīng)的低備用電流dc-dc轉(zhuǎn)換器。通過對具有可調(diào)式振蕩器的比較器進(jìn)行計(jì)時(shí)(clocking)來將快速瞬態(tài)檢測器用于快速控制回路中，所述快速控制回路與通過同步方式操作的較慢控制回路異步操作。因?yàn)閮H快速瞬態(tài)檢測器和可調(diào)式振蕩器始終是活動(dòng)的，而大部分的電路塊在大部分時(shí)間是非活動(dòng)的，所以降低了備用功率。即使當(dāng)可調(diào)式振蕩器在休眠或備用模式中運(yùn)行時(shí)，快速瞬態(tài)檢測電路和控制電路也使dc-dc轉(zhuǎn)換器能夠快速地對負(fù)載電流的改變作出響應(yīng)。能夠通過快速瞬態(tài)檢測器產(chǎn)生附加使能信號(hào)以使轉(zhuǎn)換器能夠?qū)敵鲭妷褐械乃矐B(tài)快速作出響應(yīng)。

在一示例布置中，設(shè)備包含：接收直流電壓輸入且輸出直流輸出電壓的電壓轉(zhuǎn)換器，其經(jīng)配置以響應(yīng)于使能控制信號(hào)而增大輸出電壓；至少一個(gè)反饋比較器，其經(jīng)配置以在輸出電壓小于參考電壓時(shí)輸出第一控制信號(hào)，所述反饋比較器響應(yīng)于時(shí)鐘信號(hào)輸入端處的邊緣而是活動(dòng)的；可調(diào)式頻率振蕩器，其用于響應(yīng)于控制信號(hào)而以預(yù)定頻率輸出第一時(shí)鐘信號(hào)，至少一個(gè)反饋比較器接收對應(yīng)于第一時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)；及快速瞬態(tài)檢測電路，其經(jīng)配置以在檢測到輸出電壓中大于電壓閾值的快速變化之后異步輸出第二信號(hào)；在第一時(shí)鐘信號(hào)有效且至少一個(gè)反饋比較器輸出第一控制信號(hào)或第二信號(hào)有效且輸出電壓小于參考電壓時(shí)，所述電壓轉(zhuǎn)換器接收使能控制信號(hào)。

在另一布置中，在上文所描述的設(shè)備中，快速瞬態(tài)檢測電路進(jìn)一步包含用于接收輸出電壓的輸入端、用于響應(yīng)于所述輸出電壓的快速減小而輸出第二信號(hào)上的脈沖的輸出緩沖器，及用于從偏置電流源接收偏置電流的時(shí)鐘輸入晶體管。

在又一布置中，在上文所描述的設(shè)備中，所述設(shè)備包含仲裁器電路，所述仲裁器電路具有耦合到至少一個(gè)比較器的時(shí)鐘輸入信號(hào)的輸出端，且具有耦合到第一時(shí)鐘信號(hào)的第一輸入端及耦合到第二時(shí)鐘信號(hào)的第二輸入端。

在又一布置中，在上文所描述的設(shè)備中，至少一個(gè)比較器將轉(zhuǎn)換器使能信號(hào)輸出到轉(zhuǎn)換器。在再一布置中，上文所描述的設(shè)備進(jìn)一步包含將使能信號(hào)輸出到電壓轉(zhuǎn)換器的仲裁器電路。

在又一附加布置中，在上文所描述的設(shè)備中，仲裁器電路在第一輸入端處耦合到至少一個(gè)時(shí)鐘比較器電路的輸出端并在第二輸入端處耦合到第二時(shí)鐘比較器電路的輸出端，所述第二時(shí)鐘比較器電路經(jīng)配置以在來自快速瞬態(tài)檢測電路的第二信號(hào)有效時(shí)將輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較，且所述仲裁器電路響應(yīng)于第一輸入端處的信號(hào)及第二輸入端處的信號(hào)而輸出使能信號(hào)。

在再一附加布置中，上文所描述的設(shè)備進(jìn)一步包含將控制信號(hào)輸出到可調(diào)式振蕩器以設(shè)置振蕩器的頻率的控制電路，所述控制電路具有耦合到轉(zhuǎn)換器的使能信號(hào)及振蕩器的輸出端的輸入端。

在又一附加設(shè)備中，在以上設(shè)備中，所述控制電路進(jìn)一步包含用于對來自振蕩器的使能信號(hào)之間的時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。在又一替代性布置中，在上文所描述的設(shè)備中，當(dāng)在使能信號(hào)之間所計(jì)數(shù)的時(shí)鐘的數(shù)目大于預(yù)定最大值時(shí)，所述控制電路減小振蕩器的頻率。在又一替代性布置中，在上文所描述的設(shè)備中，當(dāng)在使能信號(hào)之間所計(jì)數(shù)的時(shí)鐘的數(shù)目小于預(yù)定最小值時(shí)，所述控制電路增加振蕩器的頻率。

在一示例方法布置中，所述方法包含響應(yīng)于轉(zhuǎn)換器使能信號(hào)通過轉(zhuǎn)換輸入電壓來輸出輸出電壓以供應(yīng)所述輸出電壓；從具有耦合到可調(diào)式振蕩器的第一時(shí)鐘輸入端的至少一個(gè)時(shí)鐘比較器電路提供第一同步使能信號(hào)；響應(yīng)于第一時(shí)鐘輸入端上的脈沖而將輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較及在輸出電壓與參考電壓相差大于閾值電壓時(shí)輸出第一同步使能信號(hào)；提供耦合到輸出電壓的快速瞬態(tài)檢測電路且在輸出電壓快速變化時(shí)異步輸出第二使能信號(hào)且從來自至少一個(gè)時(shí)鐘比較器電路的第一同步使能信號(hào)中或從來自快速瞬態(tài)檢測電路的第二異步使能信號(hào)中提供轉(zhuǎn)換器使能信號(hào)。

在另一布置中，在上文所描述的方法中，所述方法進(jìn)一步包含提供在接收到第一時(shí)鐘輸入端上的脈沖時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)的比較器電路。在又一布置中，在上文所描述的方法中，所述方法包含提供快速瞬態(tài)檢測電路，進(jìn)一步包含提供電容耦合到輸出電壓的輸入端，及響應(yīng)于輸出電壓中的快速減小而輸出最小寬度的脈沖。在又一布置中，在上文所描述的方法中，所述方法包含通過對在一時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的后續(xù)轉(zhuǎn)換器使能信號(hào)之間的時(shí)鐘周期的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)來控制可調(diào)式振蕩器的頻率。在又一布置中，在上文所描述的方法中，所述方法包含將所計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目與最大閾值進(jìn)行比較及將所計(jì)數(shù)的時(shí)鐘信號(hào)的數(shù)目與最小閾值進(jìn)行比較。在又一布置中，在上文所描述的方法中，所述方法包含提供接收第一同步使能信號(hào)及第二異步使能信號(hào)的仲裁器，及響應(yīng)于接收第一同步使能信號(hào)及第二異步使能信號(hào)中的任一者而從仲裁器輸出轉(zhuǎn)換器使能信號(hào)。在又一替代性布置中，在上文所描述的方法中，所述方法包含響應(yīng)于接收快速瞬態(tài)檢測信號(hào)的輸出作為時(shí)鐘信號(hào)而提供經(jīng)耦合以輸出第二異步使能信號(hào)的第二時(shí)鐘比較器電路，及響應(yīng)于第二異步使能信號(hào)將輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較。在又一布置中，在上文所描述的方法中，所述方法包含關(guān)閉第一時(shí)鐘輸入端上的時(shí)鐘信號(hào)之間的至少一個(gè)時(shí)鐘比較器電路。

在另一示例布置中，集成電路包含：轉(zhuǎn)換器電路，其用于響應(yīng)于轉(zhuǎn)換器使能信號(hào)而將直流輸入電壓轉(zhuǎn)換成直流輸出電壓；可調(diào)式頻率振蕩器，其用于提供同步時(shí)鐘信號(hào)；至少一個(gè)時(shí)鐘比較器，其經(jīng)配置以響應(yīng)于同步時(shí)鐘信號(hào)將輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較，且響應(yīng)于所述比較而輸出第一使能信號(hào)；快速瞬態(tài)檢測電路，其耦合到輸出電壓且經(jīng)配置以在輸出電壓快速變化時(shí)異步輸出第二使能信號(hào)；及仲裁器電路，其經(jīng)配置以響應(yīng)于第一使能信號(hào)或第二使能信號(hào)而輸出轉(zhuǎn)換器使能信號(hào)。在又一布置中，在上文所描述的集成電路中，所述集成電路進(jìn)一步包含其中可調(diào)式頻率振蕩器及快速瞬態(tài)檢測電路始終是活動(dòng)的，且時(shí)鐘比較器僅在接收來自可調(diào)式頻率振蕩器的同步時(shí)鐘信號(hào)時(shí)是活動(dòng)的。

使用本申請案的新穎的布置啟用低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器，且具體地，不可能使用先前已知方法而提供性能的具有低備用電流iq及快速瞬態(tài)響應(yīng)的特征的低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器是通過使用所述布置而啟用的。

附圖說明

為了更完整理解本文中描述的本申請案的方面的說明性示例及其優(yōu)勢，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下描述，其中：

圖1a和圖1b說明dc-dc轉(zhuǎn)換器中的電壓衰減及電壓誤差的曲線圖；

圖2為說明低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器中的瞬態(tài)電壓響應(yīng)及采樣時(shí)鐘變化的采樣曲線圖；

圖3以簡化框圖說明低功率、采樣dc-dc轉(zhuǎn)換器；

圖4以簡化電路圖說明用于dc-dc轉(zhuǎn)換器的示例控制器；

圖5以簡化框圖說明本申請案的布置；

圖6以簡化框圖說明本申請案的低功率架構(gòu)的另一種布置；

圖7以電路示意圖說明用于所述布置的示例低功率快速瞬態(tài)檢測電路；

圖8以電路示意圖描繪了用于所述布置的時(shí)鐘比較器電路；

圖9以流程圖說明了用于操作具有快速瞬態(tài)檢測電路的低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器的方法布置；

圖10為來自并入了本申請案的特征且與一流的的先前方法dc-dc轉(zhuǎn)換器相比較的測試電路的結(jié)果的表。

除非另外指示，否則不同圖中的對應(yīng)標(biāo)號(hào)及符號(hào)通常指代對應(yīng)部分。繪制各圖以清晰說明說明性示例布置的相關(guān)方面且各圖未必按比例繪制。

具體實(shí)施方式

下文詳細(xì)論述并入本申請案的方面的各種示例說明性布置的制造及使用。然而，應(yīng)了解，所公開的說明性示例提供可體現(xiàn)在廣泛多種特定情形中的許多適用發(fā)明概念。所論述的特定示例及布置僅僅說明制造及使用各種布置的特定方式，且所描述示例并不限制本說明書的范圍，也不限制所附權(quán)利要求書的范圍。

舉例來說，當(dāng)本文中使用術(shù)語“耦合”以描述元件之間的關(guān)系時(shí)，如本說明書及所附權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語應(yīng)廣義地解釋，且雖然術(shù)語“耦合”包含“連接”，但術(shù)語“耦合”并不限于“連接”或“直接連接”，而實(shí)際上，術(shù)語“耦合”可包含具有介入元件(interveningelement)的連接，且可在描述為“耦合”的任何元件之間使用附加元件及各種連接。

現(xiàn)呈現(xiàn)本申請案的方面以說明dc-dc電源系統(tǒng)的輸出電壓調(diào)節(jié)與低備用功率消耗的去耦合以實(shí)現(xiàn)低功率(尤其是低備用或靜態(tài)電流消耗)以及響應(yīng)于采樣dc-dc轉(zhuǎn)換器中的輸出端處的瞬態(tài)的快速輸出電壓調(diào)節(jié)兩者。提供用于并入了這些新穎特征的dc-dc轉(zhuǎn)換器的布置產(chǎn)生了比使用先前已知方法可能的甚至更低功率的dc-dc轉(zhuǎn)換器。

圖5以框圖500說明本申請案的示例布置的低功率架構(gòu)。為簡單說明起見，也存在于圖3中的這一新架構(gòu)的某些塊保留與圖3相同的較低數(shù)位。編號(hào)方案包含(例如)數(shù)字控制510、振蕩器512、電壓參考520、時(shí)鐘比較器522、dc-dc轉(zhuǎn)換器530及負(fù)載540。此外，四個(gè)部分502、504、506及508保留如圖3中編號(hào)相同的較低數(shù)位。將具有電壓vout作為其輸入及另一使能信號(hào)cs2作為輸出的快速瞬態(tài)檢測(fasttransientdetect；ftd)電路516添加到部分502中的新穎架構(gòu)中。圖5的數(shù)字控制塊510具有來自部分504的附加輸入使能(en2)。部分504具有兩個(gè)新塊。第一是具有輸入vout及vref1且以類似于比較器522的方式操作的附加時(shí)鐘比較器524，然而其是通過來自快速瞬態(tài)檢測電路的第二信號(hào)cs2啟用的。比較器524的輸出為耦合到仲裁器(arb)526且還反饋到部分502的另一使能(en2)。第二新塊是從比較器522及524接收使能輸入en1及en2的仲裁器(arb)526。仲裁器輸出en反饋到部分502且還反饋到部分506中至dc-dc轉(zhuǎn)換器530。部分505可再次充當(dāng)獨(dú)立控制部分，類似于圖3中的部分305。

在部分504中，仲裁器526用以獲取一對異步時(shí)鐘使能信號(hào)en1、en2且確保這些信號(hào)同步以可靠地產(chǎn)生輸出信號(hào)en到dc-dc轉(zhuǎn)換器530。

在一個(gè)示例布置中，第二比較器524能夠使用與先前比較器522相同的電路進(jìn)行實(shí)施。因?yàn)檫@些新塊524、526僅在采樣時(shí)鐘cs1或信號(hào)cs2有效時(shí)供電，所以這些塊對控制部分505的備用功率消耗增添極少。

在部分502中，在這些組件始終通電的情況下，新的快速瞬態(tài)檢測(ftd)塊516監(jiān)測輸出電壓vout。在休眠模式期間的快速瞬態(tài)(由于負(fù)載處的電流需要而導(dǎo)致的vout快速降低)的情況下，塊516將產(chǎn)生異步采樣信號(hào)cs2以引起對附加比較器524計(jì)時(shí)(clock)且產(chǎn)生附加有效使能en2。此第二使能信號(hào)en2能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)提前于在將正常來自比較器522的使能信號(hào)en出現(xiàn)，這是因?yàn)檎袷幤鱫sc512將在所述時(shí)間點(diǎn)處于休眠模式，從而僅很少觸發(fā)比較器522。因?yàn)樾碌谋容^器524是異步觸發(fā)的且在第一比較器522不活動(dòng)時(shí)被觸發(fā)，所以其對控制部分的休眠模式功率消耗增添極少附加功率。此外，因?yàn)閒td516充當(dāng)崗哨(sentry)來注意快速瞬態(tài)，所以輸出電壓調(diào)節(jié)不再僅依賴于休眠模式時(shí)鐘定時(shí)。轉(zhuǎn)換器控制架構(gòu)中的新穎性進(jìn)步將休眠模式定時(shí)間隔與輸出電壓調(diào)節(jié)分離，且因此使電路設(shè)計(jì)者相比于使用先前已知方法架構(gòu)能夠?qū)⒆钚⌒菝吣Ｊ筋l率設(shè)置得更低，同時(shí)仍確保對輸出端處的瞬態(tài)的適當(dāng)響應(yīng)。通過并入快速瞬態(tài)檢測電路以產(chǎn)生對dc-dc轉(zhuǎn)換器的異步觸發(fā)信號(hào)，本申請案的布置能夠大量減少轉(zhuǎn)換器控制電路的備用電流。

圖5說明提供低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器的示例架構(gòu)的框圖500。在一示例布置中，由圖5中的塊表示的所有電路能夠?qū)嵤閱蝹€(gè)集成電路。在附加替代性布置中，控制部分505能夠?qū)嵤榧呻娐非沂Ｓ鄩K能夠單獨(dú)進(jìn)行實(shí)施，例如，現(xiàn)有dc-dc轉(zhuǎn)換器電路能夠與所述布置的新穎電路一起使用。此外，這些塊能夠?qū)嵤閷Ｓ糜布O(shè)計(jì)，使用可編程微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器等的硬件及軟件的混合物、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列可編程裝置(fpga)、復(fù)雜可編程邏輯裝置(clpd)、eeprom裝置或使用分立式晶體管、寄存器等。在圖5中示出為500的電路架構(gòu)也能夠與其他特征(例如電池監(jiān)測器、電池充電器、溫度傳感器、電池狀態(tài)傳感器等)進(jìn)一步集成以形成集成電路中或電路板或模塊上的完整系統(tǒng)。本發(fā)明人將這些替代性布置中的每一者預(yù)期作為形成本申請案的附加方面，所述附加方面屬于所附權(quán)利要求書的范疇。

圖6以框圖600說明本申請案的另一替代性低功率架構(gòu)布置。讀者將注意到，這種新架構(gòu)的若干塊包含來自圖5的一些塊，其中最高有效數(shù)位(5)現(xiàn)增加到6，包含數(shù)字控制610、振蕩器612、ftd616、參考620、比較器622、dc-dc轉(zhuǎn)換器630及負(fù)載640。此外，四個(gè)部分602、604、606及608保留與圖5中的部分502、504、506、508相同的含義。在框圖600中，部分602及604形成具有輸入vout及輸出en1的控制部分605。此控制部分605可與圖5中的控制部分505互換且執(zhí)行相同功能，但是所述功能現(xiàn)使用不同的電路架構(gòu)。

在部分602中，除了來自數(shù)字控制510的輸入en2已用ftd信號(hào)cs2替換之外，數(shù)字控制塊610能夠與圖5中的控制510相同的方式來實(shí)施。ftd616信號(hào)cs2輸出耦合到塊604且返回到數(shù)字控制塊610。通過移除第二比較器來從塊504簡化部分604。第一比較器622能夠與圖5中的比較器522相同的方式實(shí)施，其中唯一的改變是其時(shí)鐘cs現(xiàn)在來自仲裁器(arb)626。仲裁器626現(xiàn)在接收來自振蕩器osc612的同步時(shí)鐘cs1及來自ftd616的異步信號(hào)cs2。仲裁器626產(chǎn)生耦合到比較器622的輸出時(shí)鐘cs。比較器622具有耦合到數(shù)字控制610及部分606中的dc-dc轉(zhuǎn)換器630的輸出信號(hào)en1。部分606及608與圖5中的塊506及508保持一致。

在操作中，部分602產(chǎn)生用于部分604的兩個(gè)采樣時(shí)鐘cs1及cs2且具有輸入vout及en1。在部分604中，仲裁器arb626接收同步采樣時(shí)鐘cs1及異步采樣時(shí)鐘cs2且將經(jīng)同步的采樣時(shí)鐘cs輸出到單個(gè)比較器622。比較器622測試以參看電壓vout是否小于vref且如果是，則產(chǎn)生有效使能信號(hào)en1。來自比較器622的en1信號(hào)耦合到部分606中的dc-dc轉(zhuǎn)換器630。如果使能信號(hào)en1有效，則dc-dc轉(zhuǎn)換器被激活，從而增加耦合到負(fù)載640及輸出電容器cout且還耦合于到部分602的反饋路徑中的vout信號(hào)的電壓。

圖6中的電路拓樸呈現(xiàn)了形成本申請案的另一方面的另一替代性布置，且由于使用ftd電路，所以使得輸出電壓調(diào)節(jié)與由osc612產(chǎn)生的休眠模式時(shí)鐘的頻率無關(guān)。為了使備用或休眠模式中的功率降到最小，需要以確保附加功率消耗將較小的方式將ftd616添加到始終通電的部分602。

如上文關(guān)于圖5所描述，用于圖6的電路的電路框圖也能夠?qū)嵤榧呻娐飞系膶Ｓ糜布?、軟件及硬件的混合物、在可編程裝置上執(zhí)行的軟件，以及使用各種可編程及可配置的裝置(例如fpga、cpld、eeprom等)實(shí)施以形成集成電路、模塊或電路板，且電路600也能夠與其他功能集成以形成高度集成系統(tǒng)。

圖7以電路示意圖說明能夠用于實(shí)施先前圖中的ftd塊516及616的示例低功率快速瞬態(tài)檢測電路700。替代性快速瞬態(tài)檢測電路也能夠用以形成本申請案的附加布置且圖7的示例電路并不限制所述布置。在圖7中，vdd表示電路電源供應(yīng)器的正極側(cè)并且vss為電源供應(yīng)器的負(fù)極側(cè)或接地電位。部分701中的電流鏡確保比較器的上分支及下分支與偏置電流(ibias)同等偏壓。時(shí)鐘信號(hào)clk及時(shí)鐘條信號(hào)clk驅(qū)動(dòng)晶體管715及713的柵極。節(jié)點(diǎn)721及723為連接到晶體管741及743的柵極的高阻抗節(jié)點(diǎn)。轉(zhuǎn)換器輸出信號(hào)vout通過電容器c1及c2耦合到節(jié)點(diǎn)721及723。晶體管741及743連接在為施密特觸發(fā)器750的輸入端的節(jié)點(diǎn)724處。

在操作中，時(shí)鐘715及時(shí)鐘條713耦合到圖5或圖6中的vout比較器的輸出端。在vout比較器輸出無效時(shí)，晶體管713開啟且在其有效時(shí)，晶體管715開啟。輸出電壓vout上的瞬態(tài)將驅(qū)動(dòng)節(jié)點(diǎn)721及723中的一者以激活晶體管741及743的柵極。在當(dāng)時(shí)鐘條信號(hào)clk有效時(shí)檢測到快速瞬態(tài)時(shí)，所述激活行動(dòng)將引起施密特觸發(fā)器750產(chǎn)生數(shù)字脈沖。輸出電壓vout與高阻抗輸入節(jié)點(diǎn)的電容耦合是另一低功率設(shè)計(jì)技術(shù)，因?yàn)槌孤╇娏魍猓瑳]有或很少電流是從輸出電壓vout抽取(draw)的。

因此，使用電容耦合及高阻抗輸入將始終監(jiān)測vout信號(hào)的ftd電路700耦合到輸出vout。當(dāng)振蕩器時(shí)鐘無效時(shí)，ftd電路操作使得vout處的唯一瞬態(tài)將引起來自施密特觸發(fā)器650的脈沖，從而使得正常使能路徑無效。然后能夠檢測到發(fā)生在采樣之間的瞬態(tài)且能夠在來自振蕩器的時(shí)鐘之間啟用dc-dc轉(zhuǎn)換器。

在操作的備用或休眠模式中，用于dc-dc轉(zhuǎn)換器的控制電路將在響應(yīng)于振蕩器產(chǎn)生低頻時(shí)鐘時(shí)或在檢測到快速瞬態(tài)時(shí)產(chǎn)生使能信號(hào)。重要的是，快速瞬態(tài)檢測電路與來自振蕩器的時(shí)鐘異步且獨(dú)立于振蕩器電路而操作。仲裁器電路確保來自振蕩器或快速瞬態(tài)檢測器的使能信號(hào)同步以使得在dc-dc轉(zhuǎn)換器處適當(dāng)?shù)貞?yīng)用使能信號(hào)。仲裁器將同步的使能信號(hào)傳遞到dc-dc轉(zhuǎn)換器。

圖8以詳細(xì)的電路圖800描繪了能夠用于實(shí)施如以上圖5及圖6中的522、622的比較器的示例超低功率時(shí)鐘比較器電路822。需要有效備用電流或“始終開啟的”比較器代替?zhèn)鹘y(tǒng)比較器電路，時(shí)鐘比較器822是基于感測放大器拓樸且經(jīng)計(jì)時(shí)以使得僅在采樣vout信號(hào)時(shí)(例如在振蕩器提供時(shí)鐘輸入cs上的脈沖時(shí))才消耗大量功率。時(shí)鐘比較器接收輸出電壓vout作為輸入及參考電壓vref且針對一個(gè)時(shí)鐘周期輸出鎖存使能信號(hào)。能夠使用微調(diào)位或滯后位調(diào)整時(shí)鐘比較器以提供電壓偏移進(jìn)而調(diào)整圖8中的輸入晶體管mn13、mn31之間的電阻及接地電壓。使用上拉晶體管mp12、mp21及下拉晶體管mn12、mn21以及耦合到時(shí)鐘信號(hào)輸入端的時(shí)鐘輸入晶體管mn01、mn10將感測放大器形成為觸發(fā)器，以接收例如來自振蕩器的時(shí)鐘信號(hào)cs。還使用上拉晶體管mp13、mp31通過信號(hào)cs來對輸出sr鎖存器進(jìn)行計(jì)時(shí)以捕獲且放大觸發(fā)器晶體管的輸出節(jié)點(diǎn)且鎖存輸出，且具有真實(shí)及補(bǔ)充(trueandcomplement)比較器輸出q及q#。在使用圖8的比較器電路的示例實(shí)施方案中，實(shí)現(xiàn)1na/khz的動(dòng)態(tài)備用電流。因此，圖8的時(shí)鐘比較器在圖5及圖6中的布置中的使用減少了備用電流消耗。在附加替代性布置中，其它低功率比較器也可用以實(shí)施這些功能。

圖9以流程圖900說明用于操作具有包含快速瞬態(tài)檢測電路的新穎特征的低功率dc-dc轉(zhuǎn)換器的方法布置。在圖9中，振蕩器中存在兩個(gè)平行控制回路：包含塊905的快速控制回路及包含塊903的包含可調(diào)式頻率的慢速控制回路。執(zhí)行仲裁器功能的塊907接收來自所述兩個(gè)回路的使能輸入，所述塊907耦合到確定vout輸出電壓是否低于參考電壓vref的比較塊909，且方法從所述塊909流到其中啟用dc-dc轉(zhuǎn)換器且能夠增加電壓vout的塊911。

所述方法開始于塊901。隨著方法連續(xù)操作以調(diào)節(jié)輸出電壓且控制dc-dc轉(zhuǎn)換器，這個(gè)塊還用于在稍后的步驟中繼續(xù)所述方法。然后，快速及慢速控制回路并行操作可調(diào)式頻率或包含塊903的慢速回路及包含塊905的快速瞬態(tài)檢測回路。在塊903中，回路等待來自振蕩器的下一個(gè)時(shí)鐘。根據(jù)觀測到使能信號(hào)的數(shù)目，時(shí)鐘出現(xiàn)在降低或升高的頻率處，如果使能信號(hào)隨時(shí)間增加，則頻率隨著負(fù)載需要更多電流而升高，而如果使能信號(hào)的數(shù)目隨時(shí)間減少，則能夠減少振蕩器的頻率(當(dāng)輸出電壓保持為高，也就是說，負(fù)載不需要任何電流時(shí))。不論何時(shí)振蕩器達(dá)到采樣點(diǎn)，都輸出使能信號(hào)或時(shí)鐘信號(hào)且方法流到塊907。

在塊905中，并行且異步地執(zhí)行快速瞬態(tài)檢測。當(dāng)檢測到快速瞬態(tài)時(shí)，指示輸出電壓的快速下降超出閾值(例如，圖7中的施密特觸發(fā)器閾值)，所述方法轉(zhuǎn)到塊907。

在塊907中，仲裁器功能判定來自振蕩器的時(shí)鐘使能信號(hào)、來自快速瞬態(tài)檢測器的時(shí)鐘或使能或所述兩者是否存在，且使用最高優(yōu)先級(jí)的信號(hào)，方法轉(zhuǎn)到909處的比較步驟。

在決策塊909中，將輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較。如果輸出電壓小于參考電壓，則啟用dc-dc轉(zhuǎn)換器且將輸入電壓用于為輸出供電且為輸出電容器充電以維持輸出電壓。如果在決策塊909處輸出電壓仍高于參考電壓，則方法流回到塊901中的起始/繼續(xù)步驟且繼續(xù)操作。

在塊911處，在啟用dc-dc轉(zhuǎn)換器之后，所述方法轉(zhuǎn)回到塊901中的起始/繼續(xù)步驟且繼續(xù)操作。

以此方式，提供低備用電流dc-dc轉(zhuǎn)換器控制方法。因?yàn)榭焖倩芈分械目焖俎D(zhuǎn)換檢測是獨(dú)立于慢速回路中使用的可調(diào)式頻率振蕩器執(zhí)行的，所以能夠調(diào)整振蕩器以在休眠或備用模式期間很少對比較器電路計(jì)時(shí)，且dc-dc轉(zhuǎn)換器仍將對輸出電壓上的快速瞬態(tài)作出快速響應(yīng)。因?yàn)閮H在可調(diào)式頻率振蕩器脈沖或快速瞬態(tài)檢測信號(hào)存在時(shí)才執(zhí)行比較器功能，所以用于比較器的功率很低。當(dāng)采樣頻率在備用或休眠模式中很低時(shí)，所述布置也節(jié)省功率，僅留下快速瞬態(tài)電路在低負(fù)載功率需求的時(shí)間過程中有效運(yùn)行。

圖10以表呈現(xiàn)與“一流的”先前已知方法轉(zhuǎn)換器相比，從并入本申請案的特征而形成的測試電路中所觀測到的結(jié)果。在圖10中，表1000具有標(biāo)記為行#、參數(shù)、測試ulpa、ulpb、一流的及δ％的6個(gè)列。在6行中呈現(xiàn)的結(jié)果說明了編號(hào)為1至6的特定數(shù)據(jù)行。

表1000示出了對超低功率(ulp)dc-dc轉(zhuǎn)換器(ulp)進(jìn)行測試的結(jié)果。在由列ulpa及ulpb所指示的2個(gè)條件下進(jìn)行測試。測試條件中的差異為所施加的階躍負(fù)載(行2中所示)及連接到vout的輸出電容量(行1中所示)。ulpb高度匹配于對先前已知方法的一流(bic)的轉(zhuǎn)換器所執(zhí)行的測試，而ulpa經(jīng)執(zhí)行以示出在極小負(fù)載電流(5na)處的極高效操作。

逐行檢查表1000中的數(shù)據(jù)，輸出電容(行1)通常地用以減弱來自dc-dc轉(zhuǎn)換器的紋波電壓，且在輸出電壓調(diào)節(jié)較好時(shí)需要更小的值。電容越低，則電路所需要的面積越小，因此在紋波電壓與板空間之間存在折衷。正如數(shù)據(jù)所指示，在包含本申請案的布置的特征的兩種ulp測試情況下，所需要的電容量減小至少90％，其為一項(xiàng)實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。測試電流負(fù)載(行2)是起始于0至5毫安的階躍電流且接著增加至50ma或100ma。與一流的轉(zhuǎn)換器相比，這是所施加的階躍負(fù)載的兩倍，使得其為更嚴(yán)苛的測試。第3行，vrec指示轉(zhuǎn)換器如何快速從電壓驟降中恢復(fù)。在表中所示的測試中，ulpa及ulpb兩者經(jīng)測量為10毫伏/秒，而一流的先前方法轉(zhuǎn)換器恢復(fù)非常緩慢，為0.5毫伏/秒。新的設(shè)計(jì)對恢復(fù)時(shí)間提供20倍的改進(jìn)，其導(dǎo)致對負(fù)載調(diào)節(jié)的改進(jìn)。特別受關(guān)注的是行4，iq或備用電流。這是轉(zhuǎn)換器在休眠模式中時(shí)抽取的靜態(tài)電流。在將ulpb與先前已知的一流的進(jìn)行比較時(shí)，實(shí)現(xiàn)了從720na到39na的94.6％減小。iq的減小提供了對無繩電池操作的裝置的壽命的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。行5示出了為負(fù)載調(diào)節(jié)的另一指示的vdip測量。與示出37mvvdip的bic相比，ulpb經(jīng)測量為9mvvdip，即75.7％的改進(jìn)。ulpa經(jīng)測量為12.3mvvdip，比先前已知bic實(shí)現(xiàn)了66.8％的改進(jìn)。

此外，針對這些轉(zhuǎn)換器的瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行比較，已經(jīng)確定了優(yōu)值fom且所述fom示出于圖表1000的最后一行(行6)中。在比較極低esr/esl負(fù)載電容器與類似負(fù)載電流范圍時(shí)，fom為有效的(valid)。fom具有以秒計(jì)的單位。

所述優(yōu)值由以下方程式定義：

fom＝(iq_noload/imaxload)*(cload*δvout/δiload)

方程式1

在表1000中，可見fom示出使用上文所描述的布置的新穎特征啟用轉(zhuǎn)換器，所述轉(zhuǎn)換器相比先前已知方法的一流的轉(zhuǎn)換器具有極大的改進(jìn)。相比于用于先前已知方法的轉(zhuǎn)換器的fom為非常短的1.2納秒，用于ulpa的fom示出為7皮秒，而用于ulpb的fom為0.5皮秒。通過使用這些布置獲得了瞬態(tài)性能上的改進(jìn)，由此在提高性能上產(chǎn)生驚人的結(jié)果。

也可對步驟次序及步驟數(shù)目進(jìn)行各種修改以形成并入本申請案的方面的附加新穎布置，且這些修改將形成本發(fā)明人預(yù)期作為本申請案的部分且屬于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的附加替代性布置。

盡管已詳細(xì)地描述示例說明性布置，但應(yīng)理解，可在不脫離如由所附權(quán)利要求書定義的本申請案的精神及范圍的情況下在本文中進(jìn)行各種改變、替代及更改。

此外，本申請案的范圍并不意圖限于本說明書中描述的過程、機(jī)器、制品及物質(zhì)組成、手段、方法及步驟的特定說明性示例布置。如所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將從本發(fā)明容易地了解，可根據(jù)所呈現(xiàn)的說明性布置及所描述、建議或公開的替代性布置利用執(zhí)行基本上與本文中所描述的對應(yīng)示例布置相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本上與本文中所描述的對應(yīng)示例布置相同的結(jié)果的目前存在或稍后待開發(fā)的過程、機(jī)器、制品、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟。因此，所附權(quán)利要求書意圖在其范圍內(nèi)包含這些過程、機(jī)器、制品、物質(zhì)組成、手段、方法或步驟。