供電電源及其控制方法
【專利摘要】公開了供電電源及其控制方法。通過補(bǔ)償參數(shù)產(chǎn)生一幅值信號，基于該幅值信號對上升的參考電壓進(jìn)行補(bǔ)償，產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓。該供電電源包括根據(jù)補(bǔ)償后的參考電壓將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓的電壓調(diào)節(jié)器。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，避免了現(xiàn)有技術(shù)中參考電壓從初始值上升到目標(biāo)值的過程中因電感電流額外增大而導(dǎo)致輸出電壓變化到目標(biāo)值的速率偏小的問題，縮短了輸出電壓的安定時間。
【專利說明】
供電電源及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及電源，尤其涉及供電電源及其控制方法。【背景技術(shù)】
[0002]在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，電壓調(diào)節(jié)器提供給處理器(例如CPU)的工作電壓由基于處理器需求而產(chǎn)生的動態(tài)電壓識別編碼(voltage identificat1n code，VID code)決定。
[0003]圖1為現(xiàn)有的處理器供電電源的框圖。處理器103基于其所需工作電壓產(chǎn)生VID編碼。參考調(diào)節(jié)電路101接收VID編碼和一速率指令，以受控速率將參考電壓Vrrf從初始值增大至與VID編碼對應(yīng)的目標(biāo)值。該目標(biāo)值可能與所需的工作電壓相等。速率指令被用以指示工作電壓的所需變化速度，可以是SetVID_Fast或SetVID_Slow指令。
[0004]電壓調(diào)節(jié)器102包括控制電路106和開關(guān)變換電路107。開關(guān)變換電路107包括至少一個開關(guān)管，通過該至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vc^t?？刂齐娐?06接收參考電壓Vref，并根據(jù)該參考電壓Vref產(chǎn)生控制信號CTRL，以控制開關(guān)變換電路 107中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。輸出電壓VQUt作為處理器103的工作電壓，應(yīng)當(dāng)在參考電壓Vraf達(dá)到目標(biāo)值后快速進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，以滿足安定時間Tse5ttl(5的要求。
[0005]一般地，電壓調(diào)節(jié)器102采用自適應(yīng)電壓定位(AVP，Adaptive Voltage Posit1n) 控制技術(shù)，它能響應(yīng)負(fù)載電流iid的變化獲得較為穩(wěn)定的輸出電壓VcmuAVP控制的基本原理可以表示為:
[0006]V〇ut = Vref-RLL*iload( 1 )其中RlL為負(fù)載調(diào)整率。
[0007]在實(shí)際應(yīng)用中，電感電流k而非負(fù)載電流ilciad被檢測來實(shí)現(xiàn)AVP。如圖1所示，除了參考電壓vref，電感電流和輸出電壓Vcmt均被反饋至控制電路106以調(diào)節(jié)控制信號CTRL，從而控制開關(guān)變換電路107中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。當(dāng)滿足以下條件時，開關(guān)變換電路107中至少一個開關(guān)管被導(dǎo)通:
[0008]V〇ut+RLL*iL<Vref (2)
[0009]在穩(wěn)態(tài)時，忽略輸出紋波，電感電流k等于負(fù)載電流ilciad。然而，在參考電壓Vrrf的上升過程中，電感電流iL需額外的電流對輸出電容器Cout充電，即
[0010]iL=icap+iload (3)
[0011]將式(3)代入式(2)，可得[001 2 ]Vout+Rn* i load+Rn* i cap < Vref(4)
[0013]從式(4)可以看出，由于在參考電壓Vref的上升過程中，電感電流k額外的增大，輸出電壓會相應(yīng)的偏小，從而拖長了輸出電壓V?t的安定時間。
[0014]圖2為圖1所示現(xiàn)有處理器供電電源的波形圖，其中虛線部分為參考電壓Vref的波形圖，實(shí)線部分為輸出電壓V。u t的波形圖。如圖2所示，在11時刻，參考電壓V r e f為初始值 VreFI，輸出電壓Vout等于參考電壓Vref。在t2時刻，與目標(biāo)值VREF2相對應(yīng)的VID編碼被傳遞至參考調(diào)節(jié)電路101。目標(biāo)值VREF2大于初始值VREF1，參考電壓Vrrf開始逐漸增大，輸出電壓Vcmt隨著參考電壓Vref逐漸增大。在t3時刻，參考電壓Vref到達(dá)與VID2對應(yīng)的目標(biāo)值VREF2。在t5時刻，輸出電壓v?t的調(diào)節(jié)結(jié)束，進(jìn)入目標(biāo)值VREF2的預(yù)設(shè)范圍。
[0015]從圖2可以看出，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(tl-t2時段與t5時刻之后)，電感電流iL可代替負(fù)載電流Ii〇ad實(shí)現(xiàn)AVP。然而，在參考電壓Vref的上升過程中(t2t5時段)，電感電流iL的一部分要對輸出電容器Cout充電，輸出電壓Vout的上升速率小于參考電壓Vref的上升速率，導(dǎo)致輸出電壓V?t的安定時間little將超出要求的時間。
[0016]現(xiàn)有的解決方法是在將參考電壓Vrrf調(diào)節(jié)至與VID編碼對應(yīng)的目標(biāo)值后，參考電壓 Vrrf繼續(xù)保持上升以獲得合適的輸出電壓Vcmt。然而電感上存儲的能量將引起輸出電壓Vcmt 過沖，導(dǎo)致輸出電壓Vcmt的安定難以滿足安定時間little的要求，尤其是在參考電壓Vrrf采用較快的速率變化時。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]為了解決前面提到的一個或多個技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種與現(xiàn)有技術(shù)不同的供電電源及其控制方法。
[0018]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種供電電源，包括:參考調(diào)節(jié)電路，接收電壓識別編碼，將參考電壓從初始值增大至與電壓識別編碼對應(yīng)的目標(biāo)值;參考補(bǔ)償電路，接收基于補(bǔ)償參數(shù)產(chǎn)生的幅值信號，基于該幅值信號對參考電壓進(jìn)行補(bǔ)償，產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓，該補(bǔ)償參數(shù)用于對參考電壓上升過程中額外增大的電感電流進(jìn)行補(bǔ)償；以及電壓調(diào)節(jié)器，包括:開關(guān)變換電路，包括至少一個開關(guān)管，通過該至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓;控制電路，耦接至參考補(bǔ)償電路以接收補(bǔ)償后的參考電壓，并根據(jù)補(bǔ)償后的參考電壓產(chǎn)生控制信號以控制開關(guān)變換電路中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0019]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種供電電源的控制方法，其中該供電電源包括根據(jù)補(bǔ)償后的參考電壓將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓的電壓調(diào)節(jié)器，該控制方法包括:從處理器接收電壓識別編碼;將參考電壓從初始值增大至與電壓識別編碼對應(yīng)的目標(biāo)值;基于補(bǔ)償參數(shù)計(jì)算一幅值信號，該補(bǔ)償參數(shù)用于對參考電壓上升過程中額外增大的電感電流進(jìn)行補(bǔ)償；以及基于該幅值信號對參考電壓進(jìn)行補(bǔ)償，產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，避免了現(xiàn)有技術(shù)中參考電壓從初始值上升到目標(biāo)值的過程中因電感電流額外增大而導(dǎo)致輸出電壓上升到目標(biāo)值的速率偏小的問題，縮短了輸出電壓的安定時間?！靖綀D說明】[0021 ]圖1為現(xiàn)有的處理器供電電源的框圖；
[0022]圖2為圖1所示現(xiàn)有處理器供電電源的波形圖；[〇〇23]圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處理器供電電源200的框圖；[〇〇24]圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處理器供電電源300的電路原理圖；[〇〇25]圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖4所示處理器供電電源300的波形圖；[〇〇26]圖6為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的圖4所示處理器供電電源300的波形圖；
[0027]圖7為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓的電路原理圖；
[0028]圖8為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓的電路原理圖；[〇〇29]圖9為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處理器供電電源控制方法的流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在以下描述中，為了提供對本發(fā)明的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是:不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(shí)行本發(fā)明。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本發(fā)明，未具體描述公知的電路、材料或方法。
[0031]在整個說明書中，對“一個實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本發(fā)明至少一個實(shí)施例中。 因此，在整個說明書的各個地方出現(xiàn)的短語“在一個實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個示例” 或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和、或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個或多個實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱“元件”“連接到”或“親接”到另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接親接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。
[0032]如前所述，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，將參考電壓從初始值增大至與VID編碼對應(yīng)的目標(biāo)值的過程中，電壓調(diào)節(jié)器的輸出電壓不能及時地增大至目標(biāo)值，導(dǎo)致輸出電壓的安定時間難于滿足要求的時間。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考補(bǔ)償電路接收基于補(bǔ)償參數(shù)產(chǎn)生的幅值信號，基于該幅值信號對參考電壓進(jìn)行補(bǔ)償，產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓，該補(bǔ)償參數(shù)用于對參考電壓上升過程中額外增大的電感電流進(jìn)行補(bǔ)償，以提高輸出電壓的響應(yīng)速度，縮短輸出電壓的安定時間。下面根據(jù)圖3的實(shí)施例來說明本發(fā)明的工作原理。[〇〇33]圖3為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處理器供電電源200的框圖。供電電源200包括參考調(diào)節(jié)電路201、電壓調(diào)節(jié)器202和參考補(bǔ)償電路204。處理器203根據(jù)其所需工作電壓產(chǎn)生VID 編碼，并耦接至電壓調(diào)節(jié)器202以接收輸出電壓Vcmt。處理器203可以是CPU，GPU或者其他類型的信號處理器。[〇〇34] 參考調(diào)節(jié)電路201從處理器203接收速率指令和VID編碼，以受控速率將參考電壓 Vref從初始值VREF1增大，直至參考電壓Vref達(dá)到與VID編碼對應(yīng)的目標(biāo)值VREF2。參考調(diào)節(jié)電路 201可以通過串行通信或者并行通信來接收VID編碼。在一個實(shí)施例中，參考調(diào)節(jié)電路201通過串行VID總線來接收VID編碼，該串行VID總線是用來傳遞功率管理信息的三線(時鐘 c 1 ock、數(shù)據(jù)data、警報a 1 er t)同步串行接口。
[0035]參考補(bǔ)償電路204接收基于補(bǔ)償參數(shù)產(chǎn)生的幅值信號Vmax，該補(bǔ)償參數(shù)用于對參考電壓Vref上升過程中額外增大的電感電流進(jìn)行補(bǔ)償。在一個實(shí)施例中，可根據(jù)以下補(bǔ)償參數(shù)來設(shè)定幅值信號Vmax:
[0036] VMAX = RLL*icap( 5 )其中RlL為負(fù)載調(diào)整率，icap為流過輸出電容器Ccmt的電流。在另一個實(shí)施例中，按照以下補(bǔ)償參數(shù)來設(shè)定幅值信號Vmax:
[0037] VMAx = RLL*C*k(6)
[0038]其中C為輸出電容器Ccmt的容值，k為輸出電壓Vcmt上升的速率。在一個實(shí)施例中，k 為輸出電壓Vcmt上升速率的最大值。在另一個實(shí)施例中，k為處理器速率指令(例如SetVID_Fast指令)所限定的最大上升速率。對于特定電路結(jié)構(gòu)的供電電源來講，其輸出電容器的容值與處理器速率指令(所限定的最大上升速率是常數(shù)。在一個實(shí)施例中，負(fù)載調(diào)整率Rll是數(shù)字信號，可通過圖形用戶界面(GUI)調(diào)節(jié)。[〇〇39]參考補(bǔ)償電路204基于幅值信號Vmax對參考電壓Vref進(jìn)行補(bǔ)償，產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓V^ef。在圖3所示的實(shí)施例中，參考補(bǔ)償電路204產(chǎn)生參考補(bǔ)償信號Vcmp并疊加至參考電壓Vref，以產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓V'ref。在一個實(shí)施例中，參考補(bǔ)償電路204直接將參考補(bǔ)償信號Vcmp設(shè)置為幅值信號Vmax。在另一個實(shí)施例中，參考補(bǔ)償電路304以一定速率將參考補(bǔ)償信號Vgmp逐漸增大至幅值信號Vmax 〇
[0040]電壓調(diào)節(jié)器202耦接至參考補(bǔ)償電路204以接收補(bǔ)償后的參考電壓Vref，并根據(jù)補(bǔ)償后的參考電壓V'ref將輸入電壓VinR換為輸出電壓Vcmt。電壓調(diào)節(jié)器202包括控制電路206 和開關(guān)變換電路207。開關(guān)變換電路207包括至少一個開關(guān)管，通過該至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓Vijf換為輸出電壓Vcmt?？刂齐娐?06耦接至參考補(bǔ)償電路204以接收補(bǔ)償后的參考電壓疒ref，并根據(jù)補(bǔ)償后的參考電壓V'ref產(chǎn)生控制信號CTRL以控制開關(guān)變換電路307中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷?？刂齐娐?06可采用PWM(脈沖寬度調(diào)制)或PFM (脈沖頻率調(diào)制)。開關(guān)變換電路207可以設(shè)置為任何AC/DC或DC/DC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。[〇〇41]如圖3所示，除了補(bǔ)償后的參考電壓電感電流k和輸出電壓Vcmt均被反饋至控制電路206以調(diào)節(jié)控制信號CTRL，從而控制開關(guān)變換電路107中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。當(dāng)滿足以下條件時，開關(guān)變換電路307中至少一個開關(guān)管被導(dǎo)通:
[0042]V〇ut+RLL*iL<V/ ref (7)
[0043]其中
[0044]V7 ref = Vref+VCMP(8)
[0045]當(dāng)對輸出電壓Vcmt的調(diào)節(jié)結(jié)束(Vcmt進(jìn)入目標(biāo)值VREF2的預(yù)設(shè)范圍)時，方將參考補(bǔ)償信號Vgmp移除。
[0046]在另一個實(shí)施例中，參考補(bǔ)償電路204直接基于幅值信號Vmax對參考電壓Vref進(jìn)行補(bǔ)償，產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓，rrf。在一個實(shí)施例中，目標(biāo)值VREF2大于初始值VREF1，補(bǔ)償后的參考電壓V'ref被設(shè)置為在接收到VID編碼時從初始值VREF1開始斜坡上升，在補(bǔ)償后的參考電壓V' ref達(dá)到參考電壓Vref與幅值信號Vmax的和值后被保持在參考電壓Vrrf與幅值信號Vmax 的和值。此后，參考補(bǔ)償電路204持續(xù)等待，直至對輸出電壓Vcmt的調(diào)節(jié)結(jié)束(Vcmt進(jìn)入目標(biāo)值 VREF2的預(yù)設(shè)范圍)，方將補(bǔ)償后的參考電壓斜坡下降至目標(biāo)值VREF2。在一個實(shí)施例中，補(bǔ)償后的參考電壓V7 ref的上升速率大于參考電壓Vref的上升速率。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在參考電壓Vref上升過程中，參考補(bǔ)償電路204引入了基于補(bǔ)償參數(shù)計(jì)算的幅值信號VMM，基于該幅值信號VMM對額外增大的電感電流進(jìn)行補(bǔ)償，使得輸出電壓Vout快速上升至目標(biāo)值，縮短了輸出電壓Vout的安定時間，提高了處理器203的工作性能。[0〇48]在一個實(shí)施例中，輸出電壓Vmjt被用作與閾值電壓Vthl比較。若輸出電壓Vmjt小于閾值電壓Vthl，則輸出電壓Vmjt被視為進(jìn)入目標(biāo)值VREF2的預(yù)設(shè)范圍。在另一個實(shí)施例中，輸出電壓Vout被用作與閾值電壓Vthl和Vth2比較，若輸出電壓大于Vth2且小于Vthl，則輸出電壓Vout被視為進(jìn)入目標(biāo)值VREF2的預(yù)設(shè)范圍，其中Vthl大于Vth2。在一個實(shí)施例中，閾值電壓Vthl等于目標(biāo)值VREF2與安定值VsettlJ例如10mV)之和，而閾值電壓Vth2等于目標(biāo)值VREF2與安定值Vsettl之差。
[0049]在一個實(shí)施例中，采樣輸出電壓Vc^t并產(chǎn)生輸出采樣信號。該輸出采樣信號被反饋以調(diào)節(jié)控制信號CTRL，并被用作與閾值電壓VthdPVth2比較，以判斷輸出電壓Vcmt是否進(jìn)入目標(biāo)值VREF2的預(yù)設(shè)范圍。
[0050]圖4為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處理器供電電源300的電路原理圖。供電電源300包括參考調(diào)節(jié)電路301、電壓調(diào)節(jié)器302和參考補(bǔ)償電路304。在圖4所示的實(shí)施例中，電壓調(diào)節(jié)器302包括控制電路306和開關(guān)變換電路307。開關(guān)變換電路307包括第一開關(guān)管S1、第二開關(guān)管S2、電感器L和輸出電容器Cc>ut，通過該第一開關(guān)管S1和第二開關(guān)管S2的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vmjt。第一開關(guān)管S1具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收輸入電壓vin，控制端耦接至控制單元306以接收控制信號CTRL。第二開關(guān)管S2具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一開關(guān)管S1的第二端，第二端接地，控制端耦接至控制單元306以接收控制信號CTRL。電感器L具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一開關(guān)管S1的第二端和第二開關(guān)管S2的第一端。輸出電容器Cout親接在電感器的第二端和地之間。[0051 ]控制電路306耦接至參考補(bǔ)償電路304以接收補(bǔ)償后的參考電壓V^ef，并根據(jù)補(bǔ)償后的參考電壓疒ref產(chǎn)生控制信號CTRL以控制開關(guān)變換電路307中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。在一個實(shí)施例中，控制電路包括加法器308、比較器COM和邏輯控制電路309。加法器 308具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電感電流k經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換(A 環(huán)節(jié))后得到的有源下調(diào)電壓Vd_P，第二輸入端接收輸出電壓Vc>ut，在其輸出端產(chǎn)生有源下調(diào)電壓Vdr，與輸出電壓Vmjt的和值。比較器COM的同相輸入端接收補(bǔ)償后的參考電壓V' ref， 反相輸入端接收有源下調(diào)電壓Vdr_與輸出電壓Vcmt的和值，在其輸出端產(chǎn)生置位信號SET。 邏輯控制電路309接收置位信號SET，產(chǎn)生控制信號CTRL以控制開關(guān)變換電路307中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0052]在另一個實(shí)施例中，當(dāng)開關(guān)變換電路307中輸出電容器的等效串聯(lián)阻抗值較小時， 輸出電壓心^可能會產(chǎn)生次諧波振蕩，造成電壓調(diào)節(jié)器307工作不穩(wěn)定。為了防止該次諧波振蕩的產(chǎn)生，控制電路306通常還包括斜坡補(bǔ)償單元310。斜坡補(bǔ)償單元310產(chǎn)生斜坡補(bǔ)償信號VsiiiPE并將其提供至比較器COM。比較器COM的同相輸入端接收補(bǔ)償后的參考電壓V' ref與斜坡補(bǔ)償信號VsLClPE的和值，反相輸入端接收有源下調(diào)電壓Vdroop與輸出電壓Vout的和值，在其輸出端產(chǎn)生置位信號SET。
[0053] 在一個實(shí)施例中，參考調(diào)節(jié)電路301、參考補(bǔ)償電路304和控制電路306被集成在同一芯片中。
[0054]在如下圖5與圖6所示的實(shí)施例中，參考補(bǔ)償電路304產(chǎn)生參考補(bǔ)償信號Vcmp并疊加至參考電壓Vref，以產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓V'ref。但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，具有其他產(chǎn)生形式的補(bǔ)償后的參考電壓疒ref也同樣適用于本發(fā)明，例如參考補(bǔ)償電路304直接基于幅值信號VmAX和參考電壓Vref產(chǎn)生的補(bǔ)償后的參考電壓V' ref。[〇〇55]圖5為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的圖4所示處理器供電電源300的波形圖。如圖5所示， 在t0時刻，參考電壓Vref為對應(yīng)VID1的初始值VREF1，參考補(bǔ)償信號VOIP為零，因此補(bǔ)償后的參考電壓與輸出電壓v?t均等于初始值VREF1。
[0056] 在tl時刻，處理器303將速率指令和VID2傳遞至參考調(diào)節(jié)電路301，其中VID2>VID1，參考電壓Vref以受控速率逐步增大。在t3時刻，參考電壓Vref增大至與VID2對應(yīng)的目標(biāo)值VREF2 〇[〇〇57]參考補(bǔ)償信號VGMP從tl時刻開始斜坡上升。在t2時刻，參考補(bǔ)償信號VGMP斜坡上升至幅值信號VmAX，之后參考補(bǔ)償信號VCMP被保持在幅值信號VMAX。在t4時刻，輸出電壓Vmjt進(jìn)入目標(biāo)值VREF2的預(yù)設(shè)范圍，方將參考補(bǔ)償信號V(MP移除。參考補(bǔ)償信號V(MP還可具有其他的表現(xiàn)形式，例如參考補(bǔ)償信號VCMP被保持在幅值信號VMM直到對輸出電壓￥_的調(diào)節(jié)結(jié)束并再經(jīng)過一段延時后，方將參考補(bǔ)償信號VeMP移除。
[0058]與圖2相比，圖5提供的補(bǔ)償后的電壓V'ref可以補(bǔ)償額外增大的電感電流，提高輸出電壓Vout的上升速率，使得輸出電壓Vmjt快速上升到目標(biāo)值VREF2,縮短了輸出電壓Vmjt的安定時間Tsettle。
[0059]盡管圖5中給出了以固定速率上升的參考補(bǔ)償信號VCMP，實(shí)際上它的上升速率可能是不固定的。在一個實(shí)施例中，參考補(bǔ)償信號VCMP的形狀可能與圖5所示的有所不同。例如， 參考補(bǔ)償信號v?P的上升斜坡或下降斜坡可以是分段線性的。[0〇6〇] 在另一個實(shí)施例中，參考電壓Vref與參考補(bǔ)償信號VCMP可以數(shù)字方式產(chǎn)生，也可以通過數(shù)字與模擬結(jié)合的方式產(chǎn)生。參考補(bǔ)償信號VCMP的幅值由幅值信號VMM決定，其上升速率和下降速率可基于參考分辨率進(jìn)行調(diào)整。
[0061]在一個實(shí)施例中，控制電路306采用數(shù)字控制方式，圖4所示的參考調(diào)節(jié)電路301、 參考補(bǔ)償電路304和控制電路306可由數(shù)字控制器來實(shí)現(xiàn)。[〇〇62]圖6為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的圖4所示處理器供電電源300的波形圖。在圖6所示的實(shí)施例中，參考調(diào)節(jié)電路301以數(shù)字方式提供參考電壓的數(shù)字信號Vrrf(D)，參考補(bǔ)償電路 304以數(shù)字方式提供參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號VCmp(d)。如圖6所示，在t0時刻，參考電壓的數(shù)字信號Vref(D)等于初始值VREF1，參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號Vgmpw為零。在tl時刻，處理器303 將速率指令和VID2傳遞至參考調(diào)節(jié)電路301。在tl?t3期間，參考電壓的數(shù)字信號Vref(D)以受控速率逐步增大至目標(biāo)值VREF2,例如通過N個步驟，N為大于等于2的整數(shù)。在每個步驟中， 將參考電壓的數(shù)字信號VrrfW增加一參考預(yù)設(shè)值Vpra。每個步驟持續(xù)的時間與參考分辨率有關(guān)。在一個實(shí)施例中，每個步驟對應(yīng)的參考預(yù)設(shè)值VpreU，Vpre_2，……，Vpra_N并不相等。在另一個實(shí)施例中，這些參考預(yù)設(shè)值都等于Vpre。
[0063]在tl?t2期間，參考補(bǔ)償電路304通過多個步驟逐步增大參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號VCMP(D)直到其達(dá)到幅值信號Vmax。在每個上升步驟中，將參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號V?P(D)增加一補(bǔ)償預(yù)設(shè)值VpRE。在t2?t4期間，參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號VCMP(D)被保持在幅值信號 VMM。在t4?t6期間，參考補(bǔ)償電路304通過多個步驟逐步減小參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號 VCM_到零。在每個下降步驟中，將參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號Vcmpw減小一補(bǔ)償預(yù)設(shè)值VPRE。 每個上升或下降步驟持續(xù)的時間與參考分辨率有關(guān)。[0〇64] 在一個實(shí)施例中，根據(jù)上升脈沖Inc_pulse和下降脈沖Dec_pulse來設(shè)定參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號的上升步驟和下降步驟。上升脈沖Inc_pulse和下降脈沖Dec_pulse 可通過GUI調(diào)節(jié)。
[0065]在一個實(shí)施例中，參考電壓的數(shù)字信號Vmw每增大2次參考預(yù)設(shè)值Vpre5,上升脈沖 Impulse產(chǎn)生一個脈沖信號，將參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號V?P(D)增大一補(bǔ)償預(yù)設(shè)值VPRE，然后在上升脈沖Inc_pulse的下一個脈沖信號來臨時進(jìn)入下一步驟。下降脈沖Dec_pulse與參考分辨率有關(guān)，當(dāng)其脈沖信號來臨時，將參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號v?P(D)減小一補(bǔ)償預(yù)設(shè)值 VpRE，然后在下降脈沖DeC_pulse的下一個脈沖信號來臨時進(jìn)入下一步驟。
[0066]圖7為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓的電路原理圖。參考調(diào)節(jié)電路601產(chǎn)生參考電壓的數(shù)字信號Vrrf(D)。參考補(bǔ)償電路604包括補(bǔ)償產(chǎn)生電路640、數(shù)字加法單元641和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路642。補(bǔ)償產(chǎn)生電路640接收幅值信號Vmax，基于幅值信號Vmax產(chǎn)生參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號V?P(D)。參考補(bǔ)償電路604通過數(shù)字運(yùn)算單元641，將參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號Vcmp(d)疊加至參考電壓的數(shù)字信號Vcmp(d)，并將兩者之和傳輸至數(shù)模轉(zhuǎn)換電路642。 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路642輸出的模擬信號為補(bǔ)償后的參考電壓V'ref。
[0067]圖8為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓的電路原理圖。參考調(diào)節(jié)電路601產(chǎn)生參考電壓的數(shù)字信號Vref(D)。參考補(bǔ)償電路604包括補(bǔ)償產(chǎn)生電路640、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路644和645以及模擬加法電路646。補(bǔ)償產(chǎn)生電路640用于產(chǎn)生參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號VcMPW。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路644接收參考電壓的數(shù)字信號VrrfW，輸出參考電壓Vrrf。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路645接收參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號Vcmp(d)，輸出參考補(bǔ)償信號Vcmp。參考補(bǔ)償電路604通過模擬加法電路646將參考補(bǔ)償信號Vcmp疊加至參考電壓Vref，并將兩者之和作為補(bǔ)償后的參考電壓Vrrf在輸出端提供至控制電路。
[0068]圖9為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的處理器供電電源控制方法的流程圖。該供電電源包括根據(jù)補(bǔ)償后的參考電壓將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓的電壓調(diào)節(jié)器。該控制方法包括包括步驟721?725。[〇〇69]在步驟721，電壓調(diào)節(jié)器正常運(yùn)行；[〇〇7〇]從處理器接收代表所需輸出電壓的VID編碼。[0071 ]在步驟722,產(chǎn)生從初始值增大至目標(biāo)值的參考電壓。
[0072]在步驟723,基于補(bǔ)償參數(shù)計(jì)算一幅值信號，該補(bǔ)償參數(shù)用于補(bǔ)償參考電壓上升過程中額外增大的電感電流。[〇〇73]在步驟724,基于幅值信號產(chǎn)生參考補(bǔ)償信號。參考補(bǔ)償信號可直接被設(shè)置為幅值信號，亦或被設(shè)置為以一定斜率增大至幅值信號。
[0074]在步驟725,將參考補(bǔ)償信號疊加至參考電壓，產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓。
[0075]在一個實(shí)施例中，步驟723包括將負(fù)載調(diào)整率、輸出電容器的容值以及輸出電壓的上升速率相乘，產(chǎn)生幅值信號。
[0076]在另一個實(shí)施例中，基于幅值信號和參考電壓產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓，補(bǔ)償后的參考電壓被設(shè)置為在接收到VID編碼時從初始值開始斜坡上升，在達(dá)到參考電壓與幅值信號的和值時保持在參考電壓與幅值信號的和值，其中補(bǔ)償后的參考電壓的上升速率大于參考電壓的上升速率。此后，檢測輸出電壓是否進(jìn)入目標(biāo)值的預(yù)設(shè)范圍。若是，補(bǔ)償后的參考電壓開始斜坡下降至目標(biāo)值。否則繼續(xù)檢測。在一個實(shí)施例中，輸出電壓被用作與第一閾值電壓和第二閾值電壓比較，若輸出電壓大于第二閾值電壓且小于第一閾值電壓，則視為輸出電壓進(jìn)入目標(biāo)值的預(yù)設(shè)范圍。[〇〇77]雖然已參照幾個典型實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種供電電源，包括:參考調(diào)節(jié)電路，接收電壓識別編碼，將參考電壓從初始值增大至與電壓識別編碼對應(yīng) 的目標(biāo)值；參考補(bǔ)償電路，接收基于補(bǔ)償參數(shù)產(chǎn)生的幅值信號，基于該幅值信號對參考電壓進(jìn)行 補(bǔ)償，產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓，該補(bǔ)償參數(shù)用于對參考電壓上升過程中額外增大的電感電 流進(jìn)行補(bǔ)償；以及電壓調(diào)節(jié)器，包括:開關(guān)變換電路，包括至少一個開關(guān)管，通過該至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷將輸入電 壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓；控制電路，親接至參考補(bǔ)償電路以接收補(bǔ)償后的參考電壓，并根據(jù)補(bǔ)償后的參考電壓 產(chǎn)生控制信號以控制開關(guān)變換電路中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。2.如權(quán)利要求1所述的供電電源，其中該幅值信號基于負(fù)載調(diào)整率、輸出電容器的容值 以及輸出電壓的上升速率來計(jì)算。3.如權(quán)利要求1所述的供電電源，其中參考補(bǔ)償電路基于幅值信號產(chǎn)生參考補(bǔ)償信號 并疊加至參考電壓以產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓，該參考補(bǔ)償信號被設(shè)置為幅值信號。4.如權(quán)利要求1所述的供電電源，其中參考補(bǔ)償電路基于幅值信號產(chǎn)生參考補(bǔ)償信號 并疊加至參考電壓以產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓，該參考補(bǔ)償信號被設(shè)置為以一定斜率增大至 幅值信號。5.如權(quán)利要求1所述的供電電源，其中補(bǔ)償后的參考電壓被設(shè)置為在接收到電壓識別 編碼時從初始值開始斜坡上升，在達(dá)到參考電壓與幅值信號的和值時保持在參考電壓與幅 值信號的和值，其中補(bǔ)償后的參考電壓的上升速率大于參考電壓的上升速率。6.如權(quán)利要求5所述的供電電源，其中補(bǔ)償后的參考電壓在輸出電壓進(jìn)入目標(biāo)值的預(yù) 設(shè)范圍后被減小至目標(biāo)值。7.如權(quán)利要求6所述的供電電源，其中輸出電壓被用作與第一閾值電壓和第二閾值電 壓比較，若輸出電壓大于第二閾值電壓且小于第一閾值電壓，則視為輸出電壓進(jìn)入目標(biāo)值 的預(yù)設(shè)范圍。8.如權(quán)利要求1所述的供電電源，其中參考調(diào)節(jié)電路以數(shù)字方式產(chǎn)生參考電壓的數(shù)字信號；參考補(bǔ)償電路包括:補(bǔ)償產(chǎn)生電路，基于該幅值信號以數(shù)字方式產(chǎn)生參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號；數(shù)字加法單元，用于將參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號與參考電壓的數(shù)字信號相加，產(chǎn)生補(bǔ) 償后的參考電壓的數(shù)字信號；以及第一數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將補(bǔ)償后的參考電壓的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償后的參考電壓提供至 控制電路。9.如權(quán)利要求1所述的供電電源，其中參考調(diào)節(jié)電路以數(shù)字方式產(chǎn)生參考電壓的數(shù)字信號；；參考補(bǔ)償電路包括:第二數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將參考電壓的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為參考電壓；補(bǔ)償產(chǎn)生電路，基于該幅值信號以數(shù)字方式產(chǎn)生參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號；第三數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將參考補(bǔ)償信號的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為參考補(bǔ)償信號；以及模擬加法電路，將參考補(bǔ)償信號與參考電壓的和值作為補(bǔ)償后的參考電壓提供給控制 電路。10.如權(quán)利要求1所述的供電電源，其中該開關(guān)變換電路包括:第一開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端接收輸入電壓，控制端耦接至 控制單元以接收控制信號；第二開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一開關(guān)管的第二端， 第二端接地，控制端耦接至控制單元以接收控制信號；電感器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至第一開關(guān)管的第二端和第二開關(guān)管 的第一端；以及輸出電容器，耦接在電感器的第二端和地之間。11.如權(quán)利要求1所述的供電電源，其中該控制電路包括:加法器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中第一輸入端接收電感電流經(jīng)電阻 轉(zhuǎn)換后得到的有源下調(diào)電壓，第二輸入端接收輸出電壓，在其輸出端產(chǎn)生有源下調(diào)電壓與 輸出電壓的和值；比較器，具有同相輸入端、反相輸入端和輸出端，其中同相輸入端接收補(bǔ)償后的參考電 壓，反相輸入端接收有源下調(diào)電壓與輸出電壓的和值，在其輸出端產(chǎn)生置位信號；以及邏輯控制電路，接收置位信號，產(chǎn)生控制信號以控制開關(guān)變換電路中至少一個開關(guān)管 的導(dǎo)通與關(guān)斷。12.—種供電電源的控制方法，其中該供電電源包括根據(jù)補(bǔ)償后的參考電壓將輸入電 壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓的電壓調(diào)節(jié)器，該控制方法包括:從處理器接收電壓識別編碼；將參考電壓從初始值增大至與電壓識別編碼對應(yīng)的目標(biāo)值；基于補(bǔ)償參數(shù)計(jì)算一幅值信號，該補(bǔ)償參數(shù)用于對參考電壓上升過程中額外增大的電 感電流進(jìn)行補(bǔ)償；以及基于該幅值信號對參考電壓進(jìn)行補(bǔ)償，產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓。13.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其中該幅值信號基于負(fù)載調(diào)整率、輸出電容器的容 值以及輸出電壓的上升速率來計(jì)算。14.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其中產(chǎn)生補(bǔ)償后的參考電壓的步驟包括:基于幅值信號產(chǎn)生參考補(bǔ)償信號，該參考補(bǔ)償信號被設(shè)置為幅值信號或者以一定斜率 增大至幅值信號；以及將參考補(bǔ)償信號疊加至參考電壓。15.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其中補(bǔ)償后的參考電壓被設(shè)置為在接收到電壓識 別編碼時從初始值開始斜坡上升，在達(dá)到參考電壓與幅值信號的和值時保持在參考電壓與 幅值信號的和值，其中補(bǔ)償后的參考電壓的上升速率大于參考電壓的上升速率。16.如權(quán)利要求15所述的控制方法，其中補(bǔ)償后的參考電壓在輸出電壓進(jìn)入目標(biāo)值的 預(yù)設(shè)范圍后被減小至目標(biāo)值。17.如權(quán)利要求16所述的控制方法，其中輸出電壓被用作與第一閾值電壓和第二閾值 電壓比較，若輸出電壓大于第二閾值電壓且小于第一閾值電壓，則視為輸出電壓進(jìn)入?yún)⒖茧妷旱念A(yù)設(shè)范圍。
【文檔編號】H02M1/36GK105978315SQ201610431676
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】吳小康, 姜禮節(jié), 歐陽茜
【申請人】成都芯源系統(tǒng)有限公司