專利名稱：在多倍壓電源系統(tǒng)中提供電壓調(diào)節(jié)的系統(tǒng)和方法
優(yōu)先權(quán)本申請(qǐng)要求于2004年11月12日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第60/627,647號(hào)的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及電壓調(diào)節(jié)器，尤其涉及供采用電壓多倍壓電平的系統(tǒng)中使用的電壓調(diào)節(jié)器。
在諸如以電池電源運(yùn)行的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的某些電子系統(tǒng)中，期望允許電源在正常操作期間提供全功率，而當(dāng)電路處于空閑狀態(tài)時(shí)提供降低的功率電平。
雙電源總是可提供高電壓(例如，1.5伏)和低電壓(例如，0.9伏)兩者，且可按需為系統(tǒng)操作提供這兩個(gè)電壓源之間的切換。然而，這樣的方法可能不是高能效的，因?yàn)樗仨毧偸翘峁﹥煞N電壓電勢(shì)以及所需電流。
另一方法可涉及在操作期間響應(yīng)于系統(tǒng)的功率需求而改變電源的輸出電壓。然而，這一方法在改變發(fā)生時(shí)可能導(dǎo)致功率浪涌或尖峰。而且，眾多電源在輸出級(jí)包括電容器，改變輸出電壓時(shí)供電容器可能需要時(shí)間來相應(yīng)地改變其電荷，尤其是當(dāng)從高輸出電壓改變成低輸出電壓時(shí)。
從而，存在對(duì)供多倍壓電源系統(tǒng)中使用的更高效且經(jīng)濟(jì)的電壓調(diào)節(jié)器的需求。
發(fā)明概述本發(fā)明提供根據(jù)一實(shí)施例供在第一輸出電壓電勢(shì)和第二輸出電壓電勢(shì)上選擇性調(diào)節(jié)電壓源時(shí)使用的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)。該電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)包括基準(zhǔn)單元、濾波器單元和電流源單元?；鶞?zhǔn)單元用于接收表示改變輸出基準(zhǔn)電壓信號(hào)的請(qǐng)求的電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)。濾波器單元用于在預(yù)定的一段時(shí)間上提供對(duì)輸出電壓的改變。電流源單元用于將正向或負(fù)向電流源之一提供給提供輸出基準(zhǔn)電壓的輸出節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)另一實(shí)施例，本發(fā)明提供包括基準(zhǔn)單元、開關(guān)單元和電流源單元的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)?；鶞?zhǔn)單元用于接收表示改變輸出基準(zhǔn)電壓信號(hào)的請(qǐng)求的電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)，并用于在多個(gè)比較器中的每一個(gè)處接收輸出基準(zhǔn)電壓。開關(guān)單元用于接收比較器的輸出，并用于規(guī)定在電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)與輸出基準(zhǔn)電壓之間存在顯著差異的情況下斷開將電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)耦合至輸出電容器的開關(guān)。電流源單元用于將正向或負(fù)向電流源之一提供給提供輸出基準(zhǔn)電壓的輸出節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)又一實(shí)施例，基準(zhǔn)單元用于接收表示改變輸出基準(zhǔn)電壓信號(hào)的請(qǐng)求的電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)，并用于在多個(gè)比較器中的每一個(gè)處接收輸出基準(zhǔn)電壓。開關(guān)單元用于接收所述比較器的輸出，并用于規(guī)定在電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)與輸出基準(zhǔn)電壓之間存在顯著差異的情況下斷開將電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)耦合至輸出電容器的開關(guān)。電流源單元用于將正向或負(fù)向電流源之一提供給輸出電容器和響應(yīng)于基準(zhǔn)單元的比較器的輸出提供輸出基準(zhǔn)電壓的輸出節(jié)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)述可參考附圖進(jìn)一步理解以下描述，附圖中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多倍壓電平調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的說明性示意功能圖；圖2示出用于執(zhí)行圖1的多倍壓電平調(diào)節(jié)功能的電路的說明性示意圖；以及圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)的輸出電壓隨時(shí)間變化的說明性示意圖形表示。
附圖僅為說明性目的示出。
所示實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的調(diào)節(jié)器系統(tǒng)10的各元件的功能圖。系統(tǒng)10本身對(duì)多倍壓信號(hào)處理系統(tǒng)的開關(guān)式調(diào)節(jié)器提供輸入。
系統(tǒng)10經(jīng)由輸入節(jié)點(diǎn)12接收基準(zhǔn)電壓(例如，0.9伏或1.5伏)，其輸出被期望提供為電源電壓?；鶞?zhǔn)單元14確定輸出電壓是否需要改變。如果是，則斜坡(ramp)濾波器單元16使電壓的改變?cè)谝恍《螘r(shí)間上(即，經(jīng)由斜坡)發(fā)生，使得改變?cè)谝欢螘r(shí)間上被展寬以便避免尖峰。存儲(chǔ)單元20(諸如電容器)便于向輸出節(jié)點(diǎn)22提供穩(wěn)定的輸出電源。
圖2示出執(zhí)行以上參考圖1討論的功能的電路。當(dāng)在信號(hào)處理系統(tǒng)的操作期間開關(guān)式調(diào)節(jié)器加電或需要將其輸出電壓變?yōu)镺N時(shí)，如果基準(zhǔn)電壓改變太突然，則可能導(dǎo)致較大的瞬態(tài)電流。在圖2中所示的電路中，在節(jié)點(diǎn)30處接收到基準(zhǔn)電壓，且將其輸入到兩個(gè)比較器32和34中每一個(gè)的正向輸入。比較器32和34的負(fù)向輸入經(jīng)由電壓容差單元36和38被耦合至電路的輸出。每一比較器的輸出被耦合至或非門40(NOR門)的輸入，后者驅(qū)動(dòng)開關(guān)42。比較器32的輸出也被耦合至開關(guān)46，比較器34的輸出也被耦合至開關(guān)50。
當(dāng)兩個(gè)電壓(Vrefin和Vrefout)處于彼此的容差內(nèi)(例如，在大約25毫伏內(nèi))時(shí)，則開關(guān)42閉合以便經(jīng)由電阻44將輸入電壓連至電容器54，從而在節(jié)點(diǎn)56提供輸出電源電壓。如果基準(zhǔn)電壓(Vrefin)突然增大，則開關(guān)42斷開且開關(guān)46閉合。這將導(dǎo)致要經(jīng)由源48在電容器54上積分的電流使輸出電壓線性增大直到它處于容差電壓內(nèi)。然后開關(guān)46將再次斷開且開關(guān)42將閉合。如果基準(zhǔn)電壓(Vrefin)突然減小，則開關(guān)42將斷開而開關(guān)50將閉合。這將導(dǎo)致要經(jīng)由源52在電容器54上積分的負(fù)電流使輸出電壓線性增大直到它處于容差電壓內(nèi)。負(fù)向斜坡將在輸出基準(zhǔn)上出現(xiàn)。
如圖3中所示，當(dāng)如60處所指示電路一開始接通時(shí)，輸出電壓可斜線上升。當(dāng)所需電壓下降時(shí)，輸出電壓如62所指示可斜線下降，然后所需電壓增大，輸出電壓如64處所指示可斜線上升。最后，當(dāng)電路關(guān)斷時(shí)，輸出電壓如66處所指示可斜線下降。
本領(lǐng)域中的技術(shù)人員可以理解，可對(duì)以上公開的實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變化，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種供在第一輸出電壓電勢(shì)和第二輸出電壓電勢(shì)上選擇性地調(diào)節(jié)電壓源使用的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，所述電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)包括基準(zhǔn)裝置，用于接收表示改變輸出基準(zhǔn)電壓信號(hào)的請(qǐng)求的電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)；濾波器裝置，用于提供所述輸出電壓在預(yù)定的一段時(shí)間上的改變；以及電流源裝置，用于將正或負(fù)電流源之一提供給在其上提供所述輸出基準(zhǔn)電壓的輸出節(jié)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)裝置包括多個(gè)比較器。
3.如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)裝置包括多個(gè)電壓容差單元。
4.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)裝置包括或門。
5.如權(quán)利要求4所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述或門是反相或門。
6.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括輸出電容器，且所述電流源裝置將所述正或負(fù)電流源之一提供給所述輸出電容器。
7.一種供在第一輸出電壓電勢(shì)和第二輸出電壓電勢(shì)上選擇性地調(diào)節(jié)電壓源使用的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，所述電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)包括基準(zhǔn)裝置，用于接收表示改變輸出基準(zhǔn)電壓信號(hào)的請(qǐng)求的電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)，并用于在多個(gè)比較器中的每一個(gè)處接收輸出基準(zhǔn)電壓；開關(guān)裝置，用于接收所述比較器的輸出，并用于規(guī)定在所述電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)與所述輸出基準(zhǔn)電壓之間存在顯著差異的情況下使將所述電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)耦合至輸出電容器的開關(guān)斷開；以及電流源裝置，用于將正或負(fù)電流源之一提供給提供所述輸出基準(zhǔn)電壓的輸出節(jié)點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)裝置的所述比較器經(jīng)由容差單元接收所述輸出基準(zhǔn)電壓。
9.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)裝置包括或門。
10.如權(quán)利要求9所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述或門是反相或門。
11.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述電流源裝置將所述正或負(fù)電流源之一提供給所述輸出電容器。
12.一種供在第一輸出電壓電勢(shì)和第二輸出電壓電勢(shì)上選擇性地調(diào)節(jié)電壓源使用的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，所述電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)包括基準(zhǔn)裝置，用于接收表示改變輸出基準(zhǔn)電壓信號(hào)的請(qǐng)求的電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)，并用于在多個(gè)比較器中的每一個(gè)處接收輸出基準(zhǔn)電壓；開關(guān)裝置，用于接收所述比較器的輸出，并用于規(guī)定在所述電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)與所述輸出基準(zhǔn)電壓之間存在顯著差異的情況下使將所述電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)耦合至輸出電容器的開關(guān)斷開；以及電流源裝置，用于將正或負(fù)電流源之一提供給所述輸出電容器和輸出節(jié)點(diǎn)，所述輸出節(jié)點(diǎn)響應(yīng)于所述基準(zhǔn)裝置的比較器的輸出提供所述輸出基準(zhǔn)電壓。
13.如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述基準(zhǔn)裝置的所述比較器經(jīng)由容差單元接收所述輸出基準(zhǔn)電壓。
14.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)裝置包括或門。
15.如權(quán)利要求14所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述或門是反相或門。
16.如權(quán)利要求12所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述電流源裝置包括耦合至所述基準(zhǔn)裝置的第一比較器的正電流源開關(guān)。
17.如權(quán)利要求12所述的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)，其特征在于，所述電流源裝置包括耦合至所述基準(zhǔn)裝置的第二比較器的負(fù)電流源開關(guān)。
全文摘要
公開了供在第一輸出電壓電勢(shì)和第二輸出電壓電勢(shì)上選擇性調(diào)節(jié)電壓源使用的電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)。該電壓調(diào)節(jié)器系統(tǒng)包括基準(zhǔn)單元、濾波器單元和電流源單元。基準(zhǔn)單元用于接收表示改變輸出基準(zhǔn)電壓信號(hào)的請(qǐng)求的電壓基準(zhǔn)輸入信號(hào)。濾波器單元用于在預(yù)定的一段時(shí)間上提供輸出電壓的改變。電流源單元用于將正向或負(fù)向電流源之一提供給提供輸出基準(zhǔn)電壓的輸出節(jié)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05F1/62GK101057197SQ200580038733
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2005年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者P·里爾 申請(qǐng)人:模擬設(shè)備股份有限公司