電壓調(diào)節(jié)裝置、電壓調(diào)節(jié)器和包括電壓調(diào)節(jié)裝置或電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】描述了一種電壓調(diào)節(jié)裝置，包括：低側(cè)開關(guān)，其耦合至用于提供調(diào)節(jié)后的供電電壓的輸出節(jié)點；以及第一驅(qū)動器，其被操作用于當(dāng)輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使低側(cè)開關(guān)關(guān)斷。也描述了一種電壓調(diào)節(jié)器，包括：信號發(fā)生器，其產(chǎn)生脈寬調(diào)制（PWM）信號；橋，其具有耦合至輸出節(jié)點的低側(cè)開關(guān)，所述輸出節(jié)點用于根據(jù)PWM信號提供調(diào)節(jié)后的供電電壓；第一驅(qū)動器，被操作用于當(dāng)所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側(cè)開關(guān)關(guān)斷；以及橋控制器，其用于向所述第一驅(qū)動器提供控制信號。所述電壓調(diào)節(jié)器可以在沒有二極管鉗位的情況下操作，并且其操作是自定時的。所述電壓調(diào)節(jié)器還提供了針對制程變異的耐受性。還描述了一種包括電壓調(diào)節(jié)裝置或電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，包括存儲器，無線接口，處理器，和上述電壓調(diào)節(jié)裝置或電壓調(diào)節(jié)器。
【專利說明】電壓調(diào)節(jié)裝置、電壓調(diào)節(jié)器和包括電壓調(diào)節(jié)裝置或電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及電壓調(diào)節(jié)器的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電壓調(diào)節(jié)器(VR)用來向電路提供調(diào)節(jié)后的電壓。分立的VR包括諸如肖特基二極管鉗位之類的二極管鉗位(diode clamp)。然而，這些二極管鉗位受困于可靠性問題。此夕卜，這樣的分立VR可能不容易在與處理器相同的管芯上實施。
實用新型內(nèi)容
[0003]在一實施例中，提出了一種電壓調(diào)節(jié)裝置，包括:低側(cè)開關(guān)，其耦合至用于提供調(diào)節(jié)后的供電電壓的輸出節(jié)點；以及第一驅(qū)動器，其被操作用于當(dāng)所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側(cè)開關(guān)關(guān)斷。
[0004]在一實施例中，提出了一種電壓調(diào)節(jié)器，包括:信號發(fā)生器，其用于產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)信號；橋，其具有耦合至輸出節(jié)點的低側(cè)開關(guān)，所述輸出節(jié)點用于根據(jù)所述PWM信號提供調(diào)節(jié)后的供電電壓；第一驅(qū)動器，其被操作用于當(dāng)所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側(cè)開關(guān)關(guān)斷；以及橋控制器，其用于向所述第一驅(qū)動器提供控制信號。
[0005]在一實施例中，提出了一種包括電壓調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)，包括:存儲器；無線接口 ；以及處理器，所述處理器能夠經(jīng)由所述無線接口直接或間接與另一設(shè)備進行通信，所述處理器包括根據(jù)權(quán)利要求1-17中的任一項所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述處理器包括多個硬件處理核心，并且其中，至少一個硬件處理核心耦合至存儲器。
[0006]在一實施例中，提出了一種電壓調(diào)節(jié)裝置，包括:用于激活預(yù)充電電路以對用于驅(qū)動電壓調(diào)節(jié)器的低側(cè)開關(guān)器件的節(jié)點進行預(yù)充電的模塊；以及用于當(dāng)耦合至所述低側(cè)開關(guān)器件的輸出節(jié)點從輸入供電電壓電平轉(zhuǎn)變?yōu)樗鲚斎牍╇婋妷弘娖降囊话肱c地電位之間的供電電壓電平時導(dǎo)通所述低側(cè)開關(guān)器件的模塊。
[0007]在一實施例中，提出了一種電壓調(diào)節(jié)器，包括:低側(cè)開關(guān)，其耦合至輸出節(jié)點和第一供應(yīng)電壓；高側(cè)開關(guān)，其耦合至所述輸出節(jié)點和第二供應(yīng)電壓，所述第二供應(yīng)電壓高于所述第一供應(yīng)電壓；以及電感器，其具有耦合至所述輸出節(jié)點的第一端和耦合至電容器的第二端，其中，所述低側(cè)開關(guān)被操作用于通過來自所述電感器的反向電流提升所述輸出節(jié)點上的電壓，并且其中，所述高側(cè)開關(guān)被操作用于對提升后的輸出電壓節(jié)點進行充電。
[0008]在一實施例中，提出了一種包括電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，包括:存儲器；無線接口 ；以及處理器，所述處理器能夠經(jīng)由所述無線接口直接或間接與另一設(shè)備進行通信，所述處理器包括根據(jù)權(quán)利要求18-22中的任一項所述的電壓調(diào)節(jié)器。
[0009]在一實施例中，提出了一種包括電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，包括:存儲器；無線接口 ；以及處理器，所述處理器能夠經(jīng)由所述無線接口直接或間接與另一設(shè)備進行通信，所述處理器包括根據(jù)權(quán)利要求30-33中的任一項所述的電壓調(diào)節(jié)器。
[0010]在一實施例中，提出了一種包括電壓調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)，包括:存儲器；無線接口 ；以及處理器，所述處理器能夠經(jīng)由所述無線接口直接或間接與另一設(shè)備進行通信，所述處理器包括根據(jù)權(quán)利要求24-29中的任一項所述的電壓調(diào)節(jié)裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]根據(jù)以下給出的詳細(xì)的描述以及本公開的各個實施例的附圖，將更全面地理解本公開的實施例，然而，該各個實施例不應(yīng)當(dāng)被理解為將本公開限制到該具體實施例，而僅用于解釋和理解的目的。
[0012]圖1是根據(jù)本公開的一個實施例的具有集成的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的處理器的高層體系結(jié)構(gòu)。
[0013]圖2是根據(jù)本公開的一個實施例的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的功率轉(zhuǎn)換器的高層體系結(jié)構(gòu)。
[0014]圖3是根據(jù)本公開的一個實施例的具有低側(cè)和高側(cè)橋(或開關(guān))以及對應(yīng)的橋驅(qū)動器的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的一部分。
[0015]圖4是根據(jù)本公開的一個實施例的用于驅(qū)動低側(cè)橋開關(guān)的N型橋驅(qū)動器。
[0016]圖5是根據(jù)本公開的一個實施例的用于驅(qū)動高側(cè)橋開關(guān)的P型橋驅(qū)動器。
[0017]圖6是根據(jù)本公開的一個實施例的用于關(guān)斷N型橋驅(qū)動器的N型橋驅(qū)動器的釋放電路(release circuit)。
[0018]圖7是根據(jù)本公開的一個實施例的N型橋驅(qū)動器的下降沿預(yù)充電電路。
[0019]圖8是根據(jù)本公開的一個實施例的N型橋驅(qū)動器的上升沿預(yù)充電電路。
[0020]圖9A示出了說明根據(jù)本公開的一個實施例的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的各個節(jié)點的操作的波形。
[0021]圖9B是說明根據(jù)本公開的一個實施例的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的各個節(jié)點的操作的波形圖。
[0022]圖10是根據(jù)本公開的一個實施例的包括具有完全集成的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的處理器的智能設(shè)備的系統(tǒng)級圖示。
[0023]圖11是根據(jù)本公開的另一個實施例的具有低側(cè)開關(guān)和高側(cè)開關(guān)以及相應(yīng)驅(qū)動器的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的一部分。
【具體實施方式】
[0024]分立的電壓調(diào)節(jié)器(VR)包括諸如肖特基二極管鉗位之類的二極管鉗位。然而，這些二極管鉗位受困于可靠性問題。此外，這樣的分立VR不容易在與處理器相同的管芯上實施。因為當(dāng)前可用于VR的VR控制器電路、驅(qū)動器電路和功率晶體管或者橋模塊被限制在幾MHz(遠低于100MHz)的頻率，所以面臨的挑戰(zhàn)是在高頻率(例如100MHz)下操作常規(guī)的VR0
[0025]本文中公開的是根據(jù)一個實施例的用于開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的橋驅(qū)動器。在一個實施例中，在具有處理器的同一半導(dǎo)體管芯上實施該開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器。橋驅(qū)動器接收被調(diào)制的輸入信號(例如脈寬調(diào)制(PWM)信號)，并且驅(qū)動具有低側(cè)開關(guān)和高側(cè)開關(guān)的橋以產(chǎn)生用于負(fù)載(例如處理器核心)的調(diào)節(jié)后的電力供應(yīng)。
[0026]在本文中討論的實施例中，橋驅(qū)動器包括N型驅(qū)動器和P型驅(qū)動器以分別驅(qū)動低側(cè)開關(guān)和高側(cè)開關(guān)。在一個實施例中，低側(cè)開關(guān)和高側(cè)開關(guān)耦合至輸出節(jié)點，所述輸出節(jié)點耦合至電感器，其中，N型驅(qū)動器和P型驅(qū)動器是自定時的(self-timed)以驅(qū)動它們對應(yīng)的低側(cè)橋開關(guān)和高側(cè)橋開關(guān)，使得從電感器至低側(cè)開關(guān)的反向電流用來首先對輸出節(jié)點進行充電以降低由低側(cè)開關(guān)消耗的功率。
[0027]在這樣的實施例中，將來自電感器的磁能轉(zhuǎn)換為電能以在將P型驅(qū)動器導(dǎo)通而對輸出節(jié)點進行完全充電之前及時地對輸出節(jié)點進行預(yù)充電。在一個實施例中，自定時的電路包括低側(cè)開關(guān)、高側(cè)開關(guān)以及對應(yīng)的耦合至低側(cè)開關(guān)和高側(cè)開關(guān)的橋驅(qū)動器，形成穩(wěn)定的控制回路，所述控制回路對耦合至電感器的負(fù)載中的制程變異和電流變異較不敏感。
[0028]在本文中討論的實施例中，橋驅(qū)動器用于對它們相應(yīng)的低側(cè)開關(guān)和高側(cè)開關(guān)進行軟切換和/或硬切換。
[0029]本文中的術(shù)語“軟切換”通常指的是在低側(cè)開關(guān)或高側(cè)開關(guān)中的其它橋開關(guān)關(guān)斷或?qū)ㄖ皩⒌蛡?cè)開關(guān)或高側(cè)開關(guān)中的一個切換為導(dǎo)通或關(guān)斷。在軟切換期間，反向電感器電流用來對耦合至電感器的輸出節(jié)點進行預(yù)充電，使得低側(cè)開關(guān)或高側(cè)開關(guān)可以比所需要的更晚地導(dǎo)通，由此節(jié)省功率消耗。
[0030]本文中的術(shù)語“硬切換”通常指的是使低側(cè)開關(guān)或高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通或關(guān)斷，而不管橋輸出節(jié)點是否已 經(jīng)被預(yù)充電。硬切換通常在負(fù)載電流為高(例如為正常的負(fù)載電流的兩倍)時被使能。
[0031]不以任何方式限制以上的技術(shù)效果。其它的技術(shù)效果也由本文中討論的實施例預(yù)期到。
[0032]在以下的描述中，討論了很多細(xì)節(jié)以提供對本公開內(nèi)容的實施例的更透徹的解釋。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯而易見的是，本公開內(nèi)容的實施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實踐。在其它的實例中，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖形式示出，而非詳細(xì)示出，以避免使本公開的實施例晦澀。
[0033]應(yīng)當(dāng)注意的是，在實施例的對應(yīng)附圖中，信號用線表示。一些線可以是更粗的，以表示更多組分的信號路徑，和/或在一端或多端處具有箭頭，以表示主要信息流向。這樣的表示并非旨在限制。相反，結(jié)合一個或多個示例性的實施例使用所述線以方便更容易地理解電路或邏輯單元。如通過設(shè)計需要或優(yōu)選來指示的任何表示的信號實際上可以包括能夠在任意方向行進且能夠以任何合適類型的信號方案來實現(xiàn)的一個或多個信號。
[0034]在整個說明書以及在權(quán)利要求中，術(shù)語“連接”意思是在連接的事物之間的直接電連接，而沒有任何中間設(shè)備。術(shù)語“耦合”意思是在事物或設(shè)備之間的直接電連接，或者經(jīng)由一個或多個無源或有源中間設(shè)備的間接連接。術(shù)語“電路”意思是被布置為相互合作以提供期望的功能的一個或多個無源和/或有源部件。術(shù)語“信號”意思是至少一個電流信號、電壓信號或數(shù)據(jù)信號。“一個” “一種”和“所述”的含義包括復(fù)數(shù)個?！霸凇小钡暮x包括“在……中”和“在……上”。
[0035]本文中的術(shù)語“基本上”、“接近于”、“近似”或“約”指的是在目標(biāo)值的20%內(nèi)。
[0036]為了本文中描述的實施例的目的，晶體管是金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管，其包括漏極端子、源極端子、柵極端子和塊體端子。源極端子和漏極端子可以是相同的端子并且可以在本文中交換使用。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到也可以使用其它晶體管，例如:雙極結(jié)型晶體管一BJT PNP/NPN、BiCMOS、CMOS、eFET等，而不脫離本公開的范圍。本文中的術(shù)語“麗”表示η型晶體管(例如NM0S、NPN BJT等)且術(shù)語“MP”表示p型晶體管(例如PM0S、PNP BJT 等)。
[0037]如本文中使用的，除非另有說明，用于描述普通對象的順序的形容詞“第一”、“第二”、和“第三”等的使用僅僅表示所指的相同對象的不同實例，并且不意在暗示這樣描述的對象必須在時間上、在空間上、在隊列中或以任何其它方式處于給定的序列中。
[0038]圖1是根據(jù)本公開的一個實施例的具有集成電壓調(diào)節(jié)器(IVR)的處理器100的高層體系結(jié)構(gòu)。術(shù)語“集成電壓調(diào)節(jié)器”指的是將電壓調(diào)節(jié)器并入與負(fù)載相同的管芯上。然而，所述實施例的范圍并不限于集成電壓調(diào)節(jié)器。本文中討論的實施例也可以應(yīng)用于分立電壓調(diào)節(jié)器，所述分立電壓調(diào)節(jié)器不被制造在與負(fù)載相同的半導(dǎo)體管芯上，所述負(fù)載接收來自所述電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)后的電壓。
[0039]在一個實施例中，處理器100是單一的半導(dǎo)體管芯，并且可以具有一個或多個處理器核心103以及一個或多個IVR106，所述IVR106包括信號發(fā)生器101，所述信號發(fā)生器101耦合至具有一個或多個橋驅(qū)動器的功率轉(zhuǎn)換器(例如，DC-DC轉(zhuǎn)換器)102。在一個實施例中，信號發(fā)生器101是產(chǎn)生具有可調(diào)節(jié)占空比的PWM信號104的PWM信號發(fā)生器。在其它實施例中，可以使用其它信號發(fā)生器來產(chǎn)生用于功率轉(zhuǎn)換器102的周期信號。例如，可以使用PFM(脈沖頻率調(diào)制)控制器、滯環(huán)控制器或電流模式控制器來作為基于PWM的控制器的補充，或者取代基于PWM的控制器。
[0040]本文中的“占空比”指的是周期信號中高相位與低相位的比例。例如，50%占空比的信號中的高相位與低相位之比為1:1。25%占空比的信號具有為其低相位的四倍(在時域中)的高相位。
[0041]在一個實施例中，功率轉(zhuǎn)換器102的輸出是調(diào)節(jié)后的供電電壓105，該供電電壓105被提供給處理器100的一個或多個處理器核心103。處理器核心是包括一個或多個單一微處理器邏輯單元的硬件處理邏輯。處理器核心可以共享大存儲器緩存(未示出)，或者可以具有用于一個或多個處理器核心的相關(guān)聯(lián)的存儲器緩存(未示出)。
[0042]在一個實施例中，功率轉(zhuǎn)換器102包括橋控制器以產(chǎn)生用于導(dǎo)通/關(guān)斷以下設(shè)備的控制信號:橋驅(qū)動器、高側(cè)橋驅(qū)動器和低側(cè)橋驅(qū)動器、由高側(cè)橋驅(qū)動器和低側(cè)橋驅(qū)動器驅(qū)動的橋、以及耦合至電感器電容器(LC)網(wǎng)絡(luò)的輸出節(jié)點。為了不使本公開的實施例難以理解，公開了高側(cè)橋驅(qū)動器和低側(cè)橋驅(qū)動器及其對應(yīng)的橋開關(guān)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以與多路橋/開關(guān)一起使用多路橋驅(qū)動器以驅(qū)動輸出節(jié)點，從而產(chǎn)生調(diào)節(jié)器電力供應(yīng)Vccl05o
[0043]圖2是根據(jù)本公開的一個實施例的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器200/106的高層體系結(jié)構(gòu)。參考圖1描述圖2。在一個實施例中，開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器200/106包括VR控制器201、橋驅(qū)動器202、橋203、電感器204和電容器205。
[0044]在一個實施例中，VR控制器201包括一個或多個信號發(fā)生器201&1_Ν，其中“N”是正整數(shù)。在一個實施例中，信號發(fā)生器201&1_Ν是產(chǎn)生一個或多個具有可調(diào)節(jié)占空比的信號104的PWM發(fā)生器。在一個實施例中，VR控制器201包括一個或多個橋控制器20Ib1,,其中“N”是正整數(shù)。在一個實施例中，所述一個或多個橋控制器201lvN產(chǎn)生控制信號206以驅(qū)動橋驅(qū)動器202的各個部件/設(shè)備?？刂菩盘?06包括例如指示何時導(dǎo)通或關(guān)斷橋驅(qū)動器、何時軟切換橋驅(qū)動器，何時硬切換橋驅(qū)動器等的信號。在一個實施例中，控制信號的時序(即何時產(chǎn)生控制信號，它們何時從邏輯高轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷突蛘呦喾吹?確定了在各個電路節(jié)點上的過沖和在橋203設(shè)備上的壓力和由可開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器200/106消耗的功率的量。
[0045]在一個實施例中，VR控制器201包括相位控制器201c，所述相位控制器201c根據(jù)在電感器204的一端上的輸出電壓Vx來調(diào)整信號104的占空比。在一個實施例中，相位控制器201c可操作用于選擇來自延時線的延時信號以控制信號發(fā)生器201&1_Ν的相位，從而調(diào)整信號104的占空比和/或信號發(fā)生器201&1_Ν的導(dǎo)通或關(guān)斷的相位。
[0046]在一個實施例中，橋驅(qū)動器20 2包括一個或多個橋驅(qū)動器202i_N，其中“N”是整數(shù)。在一個實施例中，橋驅(qū)動器202i_N可操作用于接收來自對應(yīng)的橋控制器20 IIvn的控制信號206以產(chǎn)生用于驅(qū)動橋203的信號207。在一個實施例中，橋203包括一個或多個橋203^，其中“N”是整數(shù)。來自一個或多個橋203i_N的輸出是驅(qū)動電感器204以產(chǎn)生調(diào)節(jié)后的電力供應(yīng)Vccl05的輸出節(jié)點Vx。
[0047]雖然圖2的實施例示出了單一的電感器204，但是在一些實施例中可以使用兩個或更多個的電感器。例如，一個或多個橋203i_N中的每一個耦合至電感器的端子，使得電感器的另一端子耦合至共同的節(jié)點Vccl05。
[0048]為了不使本公開的實施例難以理解，討論信號發(fā)生器201?、橋控制器2011^、橋驅(qū)動器202i和橋203i的單個實例。相同的解釋可應(yīng)用于多個信號發(fā)生器、多個橋控制器、多個橋驅(qū)動器和多個橋的其它實例。
[0049]在一個實施例中，橋驅(qū)動器包括P型驅(qū)動器202pl和N型驅(qū)動器202nl。在一個實施例中，P型驅(qū)動器202pl可操作用于接收來自橋控制器20Ibl的控制信號206，并且控制何時導(dǎo)通或關(guān)斷橋203i的高側(cè)開關(guān)203hl。在一個實施例中，P型驅(qū)動器202pl監(jiān)控在節(jié)點Vx上的輸出電壓以確定何時導(dǎo)通/關(guān)斷高側(cè)開關(guān)203hl。在一個實施例中，P型驅(qū)動器202pl包括PMOS驅(qū)動器，所述PMOS驅(qū)動器耦合至其它PMOS器件和NMOS器件以控制用于驅(qū)動橋203i的高側(cè)開關(guān)203hl的該PMOS驅(qū)動器。
[0050]在一個實施例中，N型驅(qū)動器202nl可操作用于接收來自橋控制器201bl的控制信號206，并且控制何時導(dǎo)通或關(guān)斷橋203i的低側(cè)開關(guān)203u。在一個實施例中，N型驅(qū)動器202nl監(jiān)控在節(jié)點Vx上的輸出電壓以確定何時導(dǎo)通/關(guān)斷低側(cè)開關(guān)203u。在一個實施例中，N型驅(qū)動器202nl包括NMOS驅(qū)動器，所述NMOS驅(qū)動器耦合至其它PMOS器件和NMOS器件以控制用于驅(qū)動橋203i的低側(cè)開關(guān)203u的該NMOS驅(qū)動器。
[0051]圖3是根據(jù)本公開的一個實施例的包括橋203i和對應(yīng)的橋驅(qū)動器的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器200/106的一部分，該橋203i具有低側(cè)開關(guān)203u和高側(cè)開關(guān)203hl。參考圖2描述圖3。
[0052]在一個實施例中，高側(cè)開關(guān)203hl包括共源共柵P器件。在一個實施例中，共源共柵P器件是PMOS晶體管MPl和MP2，其中MPl的源極端子耦合至輸入的電力供應(yīng)Vccin，并且MPl的漏極端子耦合至MP2的源極端子(等同于“cp”)。在該實施例中，MP2的漏極端子耦合至Vx，所述Vx是耦合至電感器204的一端的輸出節(jié)點。在該實施例中，MPl的柵極端子由來自PMOS橋驅(qū)動器202pl的信號“gp”驅(qū)動。[0053]術(shù)語“信號”和承載該信號的“節(jié)點”在本公開中是可交換使用的。例如，可交換使用節(jié)點“gp”和信號“gp”來指代在該節(jié)點上的電壓或在該節(jié)點上的信號。
[0054]在一個實施例中，PMOS橋驅(qū)動器202pl監(jiān)控“cp”的電壓電平以確定何時通過信號“gp”使MPl導(dǎo)通/關(guān)斷。在一個實施例中,PMOS橋驅(qū)動器202pl接收Vccdrvn,所述Vccdrvn是Vccin的半軌(half-rail)。在一個實施例中,Vccdrvn用作PMOS橋驅(qū)動器202pl的低電力供應(yīng)。在一個實施例中，通過去耦的分壓器網(wǎng)絡(luò)301和302來使半軌Vccdrvn穩(wěn)定。在一個實施例中，去耦的分壓器網(wǎng)絡(luò)包括電阻器R和電容器C。例如，C的值通常是幾nF，而RC時間常數(shù)為Ins或更小。在如參考圖11討論的其它實施例中，Vccdrvn由電源或地連接代替。
[0055]再次參考圖3，在一個實施例中，低側(cè)開關(guān)203u包括共源共柵N器件。在一個實施例中，共源共柵N器件是NMOS晶體管麗I和麗2，其中，麗I的漏極端子耦合至輸出節(jié)點Vx，所述輸出節(jié)點Vx耦合至電感器204的一端。在一個實施例中，MNl的源極端子耦合至MN2的漏極端子。在該實施例中，MN2的源極端子耦合至Vsxin。在一個實施例中，Vsxin耦合至地。在其它實施例中，Vsxin由基本上接近于地的低電力供應(yīng)來供電。在一個實施例中，麗I的柵極端子由來自NMOS橋驅(qū)動器202u的信號“gn”驅(qū)動。在一個實施例中，NMOS橋驅(qū)動器202nl監(jiān)控“cn”的電壓電平以確定何時通過信號“gn”使麗2導(dǎo)通或關(guān)斷。
[0056]在一個實施例中，NMOS橋驅(qū)動器202nl接收Vccdrvn,所述Vccdrvn是Vccin的半軌。在一個實施例中，Vccdrvn用作NMOS橋驅(qū)動器202nl的高電力供應(yīng)(例如0.7-2V)，而Vsxin用作低電力供應(yīng)(例如0-0.1V)。
[0057]在一個實施例 中，信號“ddp”、“dp”和“enp”是來自橋控制器2011^的用于控制PMOS橋驅(qū)動器202pl的時序的橋控制信號。在一個實施例中，信號“ddn”、“dn”和“enn”是來自橋控制器201匕的用于控制NMOS橋驅(qū)動器202nl的時序的橋控制信號。在一個實施例中，該控制信號確保了 PMOS橋驅(qū)動器202pl和NMOS橋驅(qū)動器202nl不會同時使高側(cè)開關(guān)203hl和低側(cè)開關(guān)203n導(dǎo)通。
[0058]信號“(1(1?”、“(1?”、“6即”、“(1(111”、“(111”和“的11”被統(tǒng)稱為206。本文中的信號“ddp”指的是信號“dp”的延遲版本。本文中的信號“ddn”指的是信號“dn”的延遲版本。本文中的信號“enp”和“enn”指的是用于分別使能或去使能PMOS橋驅(qū)動器202pl和NMOS橋驅(qū)動器202nl的使能信號。參考圖9A-B討論控制信號的時序以及可開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器106的操作。
[0059]再次參考圖3，在一個實施例中，當(dāng)高側(cè)開關(guān)203!^導(dǎo)通且低側(cè)開關(guān)203u*斷時，節(jié)點Vx上的電壓基本上等于Vccin，并且正電流在電容器205的方向上流動通過電感器204并對電容器205進行充電，電容器205向處理器核心(即負(fù)載)提供Vccl05。當(dāng)控制信號“dp”和“dn”斷言(assert)，即從邏輯低電平轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺唠娖綍r，高側(cè)開關(guān)203hl關(guān)斷，因為“gp”的電壓電平上升以使MPl關(guān)斷。雖然本文中的實施例示出了控制信號“dp”和“dn”的轉(zhuǎn)變的具體順序，但是可以理解的是，可以在不改變實施例的本質(zhì)的情況下改變該邏輯以適應(yīng)互補的轉(zhuǎn)變事件。
[0060]在一個實施例中，隨著信號“dp”開始上升(如本文中提及的，“dn”和“dp”具有類似的時序特性)，節(jié)點“gp”上的電壓開始上升，導(dǎo)致MPl關(guān)斷，從而導(dǎo)致高側(cè)開關(guān)203hl關(guān)斷。在這樣的實施例中，節(jié)點上的電壓“gn”隨著節(jié)點“cn”上的電壓開始下降而開始上升，從而使麗2導(dǎo)通。隨著麗2導(dǎo)通,節(jié)點Vx上的電壓開始從Vccin電平下降至Vsxin電平。隨著節(jié)點Vx上的電壓開始放電，發(fā)生電流反向。
[0061]本文中的術(shù)語“電流反向”通常指的是電感器204中的電流的流動的改變。例如，當(dāng)電感器204中的電流開始從電容器205離開朝向低側(cè)開關(guān)203u流動時，已經(jīng)發(fā)生電流反向。
[0062]在一個實施例中，反向電流(從電感器至低側(cè)開關(guān)203u)開始對節(jié)點Vx進行從Vsxin電平朝向Vccin電平的充電。隨著節(jié)點Vx開始進行充電，節(jié)點“cn”上的電壓開始上升(其之前基本上等于Vsxin電平)。隨著節(jié)點“cn”上的電壓的改變，NMOS橋驅(qū)動器202nl開始使“ gn”的電壓上升，從而導(dǎo)致麗2關(guān)斷。在該時間期間，隨著節(jié)點“ cp ”上的電壓由于來自電感器204的反向電流而上升，MPl開始導(dǎo)通。在該實施例中，因為輸出節(jié)點Vx最初由于反向電流而被充電至Vxsin電平以上，所以PMOS橋驅(qū)動器202pl可以稍晚一點導(dǎo)通，即MPl比必需的時間稍晚一點導(dǎo)通，從而可以將節(jié)點Vx充電至Vccin電平，而不必將Vx從Vsxin電平充電至Vccin電平。
[0063]在一個實施例中，反向電流使橋驅(qū)動器能夠軟切換它們的相應(yīng)的低側(cè)開關(guān)和高側(cè)開關(guān)。在軟切換期間，反向電感器電流用來對耦合至電感器的輸出節(jié)點進行預(yù)充電，使得低側(cè)開關(guān)和高側(cè)開關(guān)可以比所需的時間更晚導(dǎo)通，由此節(jié)省了功率消耗。
[0064]在該實施例中，反向電流實現(xiàn)功率節(jié)省，因為高側(cè)開關(guān)203hl的導(dǎo)通可以被延遲，這轉(zhuǎn)而帶來了功率節(jié)省——反向電流用來對節(jié)點Vx進行最初的充電，使得MPl不必提早導(dǎo)通(并消耗更多的功率)以將節(jié)點Vx從Vsxin電平進行充電。這樣由反向電流并然后由MPl對節(jié)點Vx進行充電在本文中被稱作軟切換。在該實施例中，來自電感器的磁能被轉(zhuǎn)換為電能以對節(jié)點Vx進行充電，并且因此可以延遲能量的外部源的操作(例如，高側(cè)開關(guān)203hl)以節(jié)省電壓調(diào)節(jié)器的整體功率消耗。
[0065]在一個實施例中，在信號“dp”和“ddp”的解斷言之間的時間差(“tdp”)用來發(fā)起硬切換。例如，如果MP2被晚導(dǎo)通，并且Vx還沒有被充電至Vccin電平，即還沒有完成軟切換，則PMOS驅(qū)動器使得節(jié)點“gp”上的電壓降低以使MPl導(dǎo)通，使得Vx節(jié)點被充電至Vccin電平。這樣的切換被稱作硬切換。硬切換用來確保當(dāng)軟切換沒有完成節(jié)點Vx上的電壓切換或者當(dāng)時間“tdp”期滿時,節(jié)點Vx從Vsxin電平切換至Vccin,并且反之亦然。在一個實施例中，時間“ tdp ”是由軟件或硬件可編程的。
[0066]在一個實施例中，MPl由PMOS驅(qū)動器202pl導(dǎo)通。在一個實施例中，當(dāng)Vx上升至超過Vccdrvn (Vccin的半軌)一個PM0S(MP2的)閾值電壓時，節(jié)點“cp”上的電壓開始上升。在該實施例中，當(dāng)節(jié)點“cp”上的電壓是上升至超過Vccdrvn —個NM0S(圖5中的麗5的)Vt時，PMOS驅(qū)動器202pl使MPl導(dǎo)通。在一個實施例中，當(dāng)節(jié)點“cn”上的電壓下降至低于Vccdrvn(半軌Vccin) —個閾值電壓時，麗2被NMOS驅(qū)動器202nl導(dǎo)通。在一個實施例中，當(dāng)Vx下降至低于Vccdrvn — (MNl的)Vt時節(jié)點“cn”上的電壓下降,并且當(dāng)節(jié)點“cp”上的電壓下降至低于Vccdrvn —(圖4中MP3的)Vt時NMOS驅(qū)動器202nl使麗2導(dǎo)通。在本文中討論的實施例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器300的電路拓?fù)浜涂刂菩盘?06的時序?qū)崿F(xiàn)了具有快速控制回路的自定時電路，該快速控制回路對制程變異和電流變異不敏感。
[0067]圖4是根據(jù)本公開的一個實施例的包括用于驅(qū)動低側(cè)開關(guān)203u的N型橋驅(qū)動器202nl的調(diào)節(jié)器106的一部分400。參考圖1-3和圖6_9來描述圖4。[0068]在一個實施例中，NMOS驅(qū)動器202nl包括推挽式電路，所述推挽式電路包括耦合至下拉η型晶體管麗3的上拉P型晶體管MP3以產(chǎn)生信號“gn”，來驅(qū)動η型晶體管麗2的柵極端子。在一個實施例中，NMOS驅(qū)動器202?1還包括終止預(yù)充電電路401、零電流切換(ZCS)釋放電路402、零電壓切換(ZVS)捕獲電路(catch circuit) 403以及預(yù)充電控制電路404。NMOS驅(qū)動器202nl的實施例示出了終止預(yù)充電電路401、ZCS釋放電路404、ZVS捕獲電路403以及預(yù)充電控制電路404的功能模型。這些電路的各種實施方式都是可能的，并且參考圖6-8不出一些實施例。
[0069]再次參考圖4，在一個實施例中，ZVS捕獲電路403包括耦合至PMOS晶體管MP4的傳輸門MTG1。傳輸門MTGl包括并聯(lián)耦合至P型晶體管的η型晶體管，使得η型晶體管和P型晶體管的源極/漏極端子耦合在一起，而它們的柵極端子可以接收互補的信號。在另一實施例中，傳輸門MTGl可以用通過門(pass-gate)來代替。例如，η型晶體管通過門或p型晶體管通過門可以用來取代或結(jié)合傳輸門MTG1。
[0070]在一個實施例中，當(dāng)橋輸出Vx接近于零或Vsxin時，ZVS捕獲電路403通過信號“on#”使橋器件麗2導(dǎo)通。在一個實施例中，借助由橋控制器20Ib1產(chǎn)生的控制信號“dn”來激活ZVS捕獲電路403的MTGl和MP4。例如，當(dāng)“dn”是邏輯高電平時，ZVS捕獲電路403被激活，即被導(dǎo)通。ZVS捕獲電路403在下降瞬變(falling transient)時，即當(dāng)Vx上的電壓基本上下降至接近于零伏特時，實施零電壓開關(guān)。在一個實施例中，經(jīng)由節(jié)點“cn”上的電壓來感測橋輸出Vx，所述節(jié)點“cn”上的電壓接近于Vx( 即，比Vx小一閾值電壓)。
[0071]在一個實施 例中，ZCS釋放電路402包括耦合至ZVS捕獲電路403的至少一個p型晶體管MP5。在一個實施例中，當(dāng)橋輸出Vx上升至閾值電壓以上時，ZCS釋放電路402經(jīng)由“off”信號使低側(cè)橋器件麗2關(guān)斷。在一個實施例中，控制信號“dn”用來激活ZCS釋放電路402。例如，當(dāng)“dn”處于邏輯低電平時，ZCS釋放電路402被激活且當(dāng)“cn”上升時MP5導(dǎo)通，并且當(dāng)“off”信號超過閾值電壓時麗3導(dǎo)通。在一個實施例中，當(dāng)“dn”處于邏輯低電平時，在橋輸出Vx上升至超過閾值電壓(MN3的Vtn)之前，“ddn”信號可以通過使麗3導(dǎo)通來使麗2關(guān)斷。如本文中提及的，信號“ddn”是信號“dn”的延遲版本。在一個實施例中，當(dāng)“ddn”接近或達到邏輯低電平(并且dn已經(jīng)是低電平)時，MPrl和MPr3隨后將節(jié)點“off”拉至邏輯高電平，即Vccdrvn，然后這使麗3導(dǎo)通。在一個實施例中，ZCS釋放電路402在上升瞬變時，即當(dāng)通過電感器204的電流的方向反向并從電容器205流向麗I時，實施零電流切換。在該實施例中，如參考ZVS捕獲電路403討論的，經(jīng)由節(jié)點“ cn ”上的電壓來感測節(jié)點Vx上的電壓。
[0072]圖6是根據(jù)本公開的一個實施例的N型橋驅(qū)動器202nl的ZCS釋放電路402。本文中的術(shù)語“釋放”通常指的是電路的關(guān)斷。
[0073]在該實施例中，ZCS釋放電路402包括如所示的串聯(lián)耦合在一起的η型器件MNrl、MNr2和MNr3的堆疊，其中MNrl的柵極端子由信號“dn”控制，MNr2的柵極端子由信號“ddn” ( “dn”的延遲版本)控制，并且MNr3的柵極端子由使能信號“en.”控制。在一個實施例中，η型器件MNrl、MNr2和MNr3是NMOS晶體管。信號“en”用來使能或去使能ZCS釋放電路402的操作。雖然本文中的實施例示出了三個η型器件的堆疊，但是堆疊中的η型器件的數(shù)目可以改變以調(diào)整該釋放功能。
[0074]在該實施例中，ZCS釋放電路402還包括ρ型晶體管MPrl、MPr2和MPr3，其中MPrl的柵極端子由信號“ddn”控制，MPr3的柵極端子由“dn”控制并且MPr2的柵極端子由信號“ dd_n ”的反相，即“ ddn_b ”控制。在一個實施例中，P型晶體管MPr 1、MPr2和MPr3是PMOS晶體管。在該實施例中，MPrl的漏極端子稱合至Vccdrvn (半軌),而MPr2的漏極端子稱合至“cn”。在該實施例中，MPrl和MPr2的源極端子耦合在一起，并且也耦合至MPr3的源極端子。在該實施例中，MPr3的漏極源極端子耦合至MNrl的漏極端子以產(chǎn)生信號“off ”。在一個實施例中，只要“en”、“dn”、和“ddn”處于邏輯高電平，釋放電路402就將“off”信號保持為地。在一個實施例中，當(dāng)“dn”處于邏輯低電平，而“ddn”仍處于邏輯高電平(因此，“ddn_b”處于邏輯低)時，則節(jié)點“cn”上的電壓一上升至MPr3的閾值電壓以上，所述“off”信號就經(jīng)由MPr2和MPr3耦合至“cn”，然后“Vx” 一上升至麗3的閾值以上，這就使麗3導(dǎo)通并由此使麗2關(guān)斷。在一個實施例中，當(dāng)“ddn”和“dn”兩者都處于邏輯低電平時，貝丨J “off”經(jīng)由MPrl和MPr3上升至邏輯高電平。在該實施例中，即使Vx沒有上升，麗2也關(guān)斷。
[0075]再次參考圖4，在一個實施例中，預(yù)充電控制電路404包括下降沿預(yù)充電電路和上升沿預(yù)充電電路。在一個實施例中，下降沿預(yù)充電電路向麗2柵極電壓“gn”提供下降沿預(yù)充電相位以使節(jié)點“gn”上的電壓上升至在Vsxin(基本上接近于零伏特)與閾值電壓(例如，NMOS晶體管的Vtn)之間的某一電壓，直至橋輸出Vx下降。下降沿預(yù)充電電路的一個技術(shù)效果是在高電流期間降低節(jié)點Vx處的下沖。高電流通常是大于兩倍的正常負(fù)載電流。
[0076]在一個實施例中，NMOS橋驅(qū)動器202nl包括具有或非門405和NMOS晶體管MN4的終止預(yù)充電電路401，其用于當(dāng)節(jié)點Vx上的電壓下降至近似Vccdrvn/2以下時終止下降沿預(yù)充電過程。在該實施例中，或非門405通過執(zhí)行信號“cn”和“dn_b” (信號“dn”的反相版本)的邏輯或非操作來產(chǎn)生用于MN4的柵極端子的控制信號。
[0077]在一個實施例中，上升沿預(yù)充電電路向麗2柵極電壓“gn”提供上升沿預(yù)充電相位以使“gn”上升至在Vsxin (基本上接近于零伏特)與Vt之間的某一電壓,直至橋輸出Vx上升至Vccdrvn/2以上。在該實施例中，控制信號“ddn”(信號“dn”的延遲版本)可以用來在電壓Vx開始上升至Vccdrvn/2以上以前終止預(yù)充電過程。在一個實施例中，當(dāng)Vx上的電壓跨越Vccdrvn/2，即柵極的跳變點時，上升沿預(yù)充電電路終止。在一個實施例中，Vx一跨越Vt,即在預(yù)充電電路解脫(disengage)之前，ZCS/釋放電路就促使“off ”節(jié)點至邏輯聞電平。
[0078]上升沿預(yù)充電電路的一個技術(shù)效果是在高電流期間降低節(jié)點Vx處的下沖。在一個實施例中，利用Vx的上升沿激活上升沿預(yù)充電電路，而利用Vx的下降沿激活下降沿預(yù)充電電路。兩種預(yù)充電電路考慮到用于Vx的上升和下降沿的自定義的預(yù)充電電平。在一個實施例中，上升沿預(yù)充電電路和下降沿預(yù)充電電路具有可調(diào)節(jié)的預(yù)充電驅(qū)動強度，所述驅(qū)動強度可由與上升和下降沿預(yù)充電電路相關(guān)聯(lián)的電阻確定。例如，可以通過增加對節(jié)點“gn.”進行預(yù)充電的該預(yù)充電電路中的電阻來使預(yù)充電過程減速。
[0079]在本文中討論的實施例中，軟切換出現(xiàn)在下降沿上，即當(dāng)?shù)蛡?cè)開關(guān)203u導(dǎo)通時。在當(dāng)“dn”最初處于邏輯低電平時的下降沿瞬變期間，節(jié)點“cn”上的初始電壓是Vccdrvn，因為“dn”是邏輯低，從而導(dǎo)致ZVS捕獲電路403由于MTGl關(guān)斷而處于高阻抗，因而MP3也是關(guān)斷的，所以“on#”的初始電壓是未知的，因為dn = O導(dǎo)致MP5導(dǎo)通，因而最初處于導(dǎo)通(即，“gn”是邏輯低的)的麗3因此開始關(guān)斷，所以ZCS釋放電路402是導(dǎo)通的。在當(dāng)“dn”最初處于邏輯低電平時的最初下降沿瞬變期間，因為節(jié)點“gn”上的電壓處于邏輯低電平，所以麗2也是關(guān)斷的。
[0080]隨著信號“dn”從邏輯低電平向邏輯高電平轉(zhuǎn)變，MTGl導(dǎo)通，其激活ZVS捕獲電路403。隨著節(jié)點“cn”上的電壓下降，即“cn”上的電壓近似為Vccdrvn-Vtn，則因為MP4是關(guān)斷的，而MTGl是導(dǎo)通的，所以信號“on#”跟隨“cn”。在該實施例中，“cn”的電壓電平足夠低以使MP3慢慢地導(dǎo)通，從而將節(jié)點“gn”拉高，這轉(zhuǎn)而使麗2導(dǎo)通。當(dāng)麗2導(dǎo)通時，節(jié)點Vx上的電壓開始下降，從而得到節(jié)點Vx上的下降沿。在該實施例中，低側(cè)開關(guān)203u開始通過電感器204從節(jié)點Vxsin(例如,地)至節(jié)點Vx引導(dǎo)電流。在該實施例中，在節(jié)點“gn”與麗2的漏極端子(即“cn”)之間的密勒電容使麗2的導(dǎo)通事件延遲，這進一步降低了節(jié)點Vx上的下沖。 [0081]降低節(jié)點Vx上的下沖的一個原因是改善電壓調(diào)節(jié)器的器件可靠性，避免閉鎖，并且避免對襯底的少數(shù)載流子注入。節(jié)點Vx上的下沖的量級由ZVS捕獲電路403控制，所述ZVS捕獲電路403間接地使麗2處于亞閾值(不完全導(dǎo)通)區(qū)。
[0082]在下降沿預(yù)充電期間，將麗3偏置，使得它被弱導(dǎo)通，而不是由“off”節(jié)點上的邏輯高電平帶來的強導(dǎo)通。最初，當(dāng)信號“dn”在邏輯上為低時，因為ZCS釋放電路402的MP4是導(dǎo)通的，所以節(jié)點“off”上的電壓在邏輯上是高的。節(jié)點“off”上的邏輯高導(dǎo)致晶體管麗3(下拉晶體管)被強導(dǎo)通，從而帶來節(jié)點“gn”上的邏輯低電壓，導(dǎo)致麗2關(guān)斷。在當(dāng)信號“dn”最初處于邏輯低電平時的下降沿瞬變期間，節(jié)點“cn”上的初始電壓是Vccdrvn，并且節(jié)點“on#，，上的初始電壓是未知的，因為信號“dn”處于邏輯低電平，導(dǎo)致ZVS捕獲電路403由于MTGl關(guān)斷而處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，并且MP3因此也關(guān)斷。
[0083]隨著信號“dn”從邏輯低電平向邏輯高電平轉(zhuǎn)變，MTGl導(dǎo)通，其激活ZVS捕獲電路403。隨著節(jié)點“cn”上的電壓下降，即節(jié)點“cn”上的電壓近似為Vccdrvn-Vtn，因為MP4是關(guān)斷的，而MTGl是導(dǎo)通的，所以信號“on#”跟隨“cn”。節(jié)點“cn”上的電壓電平足夠低以使MP3慢慢地導(dǎo)通，否則，MP3保持關(guān)斷。節(jié)點“off”上的電壓從邏輯高電平向約麗2的閾值電壓轉(zhuǎn)變，從而導(dǎo)致MN2弱導(dǎo)通。隨著節(jié)點“off”上的電壓從邏輯高(例如，Vccdrvn)電平下降至Vt，在下降沿預(yù)充電電路中形成傳導(dǎo)路徑，從而導(dǎo)致節(jié)點“gn”上的電壓從邏輯低(例如，地)上升至麗3的閾值電壓(Vtn)。隨著節(jié)點“gn”上的電壓上升至Vtn，麗2開始在亞閾值區(qū)中導(dǎo)電，由此放慢了節(jié)點Vx上的電壓的放電，以便減小下沖。
[0084]隨著節(jié)點“cn”上的電壓由于麗2的亞閾值導(dǎo)電而下降接近于Vsxin，終止預(yù)充電電路被激活。隨著節(jié)點“cn”上的電壓下降，節(jié)點“on#”上的電壓(其與“cn”相同，因為MTGl導(dǎo)通)導(dǎo)致MP3完全導(dǎo)通。節(jié)點“cn”的邏輯低電平經(jīng)由或非門405導(dǎo)致MN4導(dǎo)通，這使麗3關(guān)斷。當(dāng)麗3關(guān)斷，而MP3導(dǎo)通時,節(jié)點“gn”上的電壓被拉至Vccdrvn電平(邏輯高)，從而導(dǎo)致麗2關(guān)斷。在該實施例中，節(jié)點“off”上的電壓是邏輯低的，其導(dǎo)致預(yù)充電控制電路404關(guān)斷下降沿預(yù)充電操作。
[0085]圖7是根據(jù)本公開的一個實施例的N型橋驅(qū)動器202nl的下降沿預(yù)充電電路700/404。在該實施例中，信號“off”由MPfel產(chǎn)生，所述MPfel在其柵極端子處接收信號“dn_b” ( “dn”的反相版本)，其中MPfel的源極端子耦合至節(jié)點“cn”。信號“gn”由晶體管MPfe2以及晶體管^fel和麗fe2的電阻來調(diào)整。在該實施例中，η型晶體管^fel和麗fe2串聯(lián)耦合在一起，使得麗f el的漏極端子耦合至節(jié)點“off”和MPfel的漏極端子，并且其中麗fe2的源極端子耦合至節(jié)點“gn”。在該實施例中，節(jié)點“cn”上的信號控制麗fel的柵極端子，而信號“dn”控制麗fe2。在該實施例中，MPfe2的源極端子耦合至Vccdrvn，而MFfe2的漏極端子耦合至節(jié)點“gn”，其中MPfe2的柵極端子由信號“dn_b”控制。終止預(yù)充電電路401耦合至節(jié)點“off”以自動終止預(yù)充電過程。
[0086]在一個實施例中，圖7中示出了下降沿預(yù)充電電路700/400。在一個實施例中，每當(dāng)“dn”處于邏輯高電平且“cn”仍處于邏輯高電平，即在下降沿之前瞬間，則下降沿預(yù)充電電路700/400處于激活狀態(tài)。在一個實施例中，節(jié)點“cn”上的電壓一下降至(MNfel、麗fe2的)Vt以下，下降沿預(yù)充電電路700/400就解脫，除非MPfe2(通常為弱器件)由于dn處于邏輯高電平而保持導(dǎo)通。
[0087]返回參考圖4，在一個實施例中，當(dāng)“dn”從邏輯高轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷碗娖蕉鴮?dǎo)致MP5導(dǎo)通時，ZCS釋放電路402被激活。在這樣的實施例中，為邏輯低的節(jié)點“cn”上的電壓使“off”節(jié)點跟隨“cn”，其導(dǎo)致麗3關(guān)斷。隨著信號“dn”從邏輯高電平轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷碗娖?，MP4導(dǎo)通，從而導(dǎo)致“on#”處于邏輯高電平，其轉(zhuǎn)而導(dǎo)致MP3關(guān)斷。因為，麗3和MP3兩者都是關(guān)斷的，所以節(jié)點“ gn ”上的電壓保持它的過去的電壓電平，其是邏輯高的，導(dǎo)致MN2繼續(xù)保持導(dǎo)通，然后，因為“gn”沒有被任何驅(qū)動器驅(qū)動，所以所述麗2慢慢地變成弱導(dǎo)通。
[0088]在節(jié)點Vx上的上升沿轉(zhuǎn)變期間，當(dāng)高側(cè)開關(guān)203hJf要導(dǎo)通(但還是關(guān)斷的)時，來自電感器204的反向電流通過(低側(cè)開關(guān)203u的)晶體管麗2對節(jié)點Vx進行充電，所述晶體管MN2仍是導(dǎo)通的但處于關(guān)斷的過程中。此時，高側(cè)開關(guān)203hl是關(guān)斷的，并且還沒有被導(dǎo)通以將節(jié)點Vx上拉至邏輯高電平。在該實施例中，信號“dn”邏輯地從邏輯高電平切換至邏輯低電平。
[0089]為了不使實施例難以理解，不再討論在各個節(jié)點處的所有瞬變。在該實施例中，節(jié)點“gn”上的電壓慢慢地進行放電。(隨著節(jié)點“cn”上的電壓上升)最初具有邏輯高電壓電平的節(jié)點“gn”上的電壓通過首先穩(wěn)定至接近于麗3的Vtn的電壓電平來轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫷碗妷弘娖?。在該實施例中，隨著節(jié)點“cn”上的電壓上升至邏輯高電平，麗3因為節(jié)點“off”上的電壓從邏輯低電平上升至邏輯高電平而關(guān)斷。在一個實施例中，因為節(jié)點“off”上的電壓在Vtn電平處也穩(wěn)定了短的持續(xù)時間而導(dǎo)致麗3弱導(dǎo)通，所以節(jié)點“off”上的電壓的該轉(zhuǎn)變不是立即的，而是逐漸的。
[0090]隨著在內(nèi)部節(jié)點(“Cn”、“off”、“gn”、“on#”)上的電壓瞬變穩(wěn)定，MN2關(guān)斷，這是由于“gn”穩(wěn)定至邏輯低電平。此時，高側(cè)開關(guān)203hl導(dǎo)通，從而將節(jié)點Vx上的電壓從最初由反向電感器電流導(dǎo)致的充電電平上拉至邏輯高電平。在這樣的實施例中，反向電感器電流通過如下方式來節(jié)省功率消耗:使用電感器204的磁能將節(jié)點Vx充電至最初充電的Vx，并且由此減小了高側(cè)開關(guān)203hl將節(jié)點Vx充電上升至邏輯高電平所需的能量。
[0091]圖8是根據(jù)本公開的一個實施例的N型橋驅(qū)動器的上升沿預(yù)充電電路800/402。在一個實施例中，上升沿預(yù)充電電路800包括推挽式電路，所述推挽式電路包括如所示的率禹合至下拉η型晶體管MNrel的上拉ρ型晶體管MPrel。在該實施例中,MPrel的源極端子耦合至Vccdrvn，而漏極端子耦合至節(jié)點“off”。在該實施例中，MNrel的源極端子耦合至節(jié)點“gn”，而MNrel的漏極端子耦合至MPrel的漏極端子以及節(jié)點“off”。在一個實施例中，MPrel的柵極端子由與非門801驅(qū)動，所述與非門801執(zhí)行信號“dn_b” ( “dn”的反相版本)與信號“ddn”( “dn”的延遲版本)之間的與非操作。在該實施例中，MNrel的柵極端子由或非門802驅(qū)動，所述或非門802對信號“cn”和與非門801的輸出執(zhí)行或非操作。在一個實施例中，每當(dāng)“dn”處于邏輯低電平而“ddn”處于邏輯高電平，并且cn仍處于邏輯低電平，即在上升沿之前瞬時地，上升沿預(yù)充電電路800被激活。
[0092]圖5是根據(jù)本公開的一個實施例的用于驅(qū)動高側(cè)橋203hl的P型橋驅(qū)動器202pl的電路500。P型橋驅(qū)動器20251是參考圖4討論的N型橋驅(qū)動器202nl的互補版本。為了不使本發(fā)明的實施例難以理解，僅僅描述P型橋驅(qū)動器202pl的結(jié)構(gòu)。在功能上，電路500類似于電路400，但與所述電路400互補。例如，P型橋驅(qū)動器202pl用來驅(qū)動用于對節(jié)點Vx進行充電的高側(cè)開關(guān)，而N型橋驅(qū)動器202nl用來驅(qū)動用于對輸出節(jié)點Vx上的電壓進行放電的低側(cè)開關(guān)。
[0093]在一個實施例中，P型橋驅(qū)動器202pl包括推挽式晶體管(分別是MP5和麗5)、終止預(yù)充電電路501、硬切換超馳電路502、ZVS捕獲電路503以及具有上升沿預(yù)充電電路和下降沿預(yù)充電電路的預(yù)充電控制電路504。
[0094]在P型橋驅(qū)動器202pl的一個實施例中，預(yù)充電控制電路504及其相關(guān)聯(lián)的上升/下降沿預(yù)充電電路在功能上類似于參考圖7-8討論的預(yù)充電控制電路及其相關(guān)聯(lián)的上升/下降沿預(yù)充電電路，但在結(jié)構(gòu)上與所述參考圖7-8討論的預(yù)充電控制電路及其相關(guān)聯(lián)的上升/下降沿預(yù)充電電路互補。返回參考圖5，推挽式晶體管MP5和麗5具有分別與如圖4的晶體管麗3和MP3類似的功能。
[0095]返回參考圖5，ZVS捕獲電路503包括如所示的耦合至晶體管MN8和麗5的傳輸門MTG2。圖5的傳輸門MTG2具有與圖4的MTGl類似的功能。圖5的晶體管MN8具有與圖4的MP5類似的功能。ZVS捕獲電路503的功能類似于圖4的ZVS捕獲電路403的功能，但是具有互補的電路結(jié)構(gòu)。
[0096]返回參考圖5，終止預(yù)充電電路501包括驅(qū)動MP6的與非門。終止預(yù)充電電路501具有與圖4的終止預(yù)充電電路401類似的功能，但是具有互補的電路結(jié)構(gòu)。
[0097]返回參考圖5，節(jié)點“gp”、“Cp”、“offp”、“dp”以及“ddp”分別對應(yīng)于參考圖4討論的“gn”、“cn”、“off ”、“dn”和“ddn”的功能。圖5的晶體管MN7執(zhí)行與圖4的MP4類似的功能。
[0098]返回參考圖5，在一個實施例中，硬切換超馳電路502包括比較器邏輯以及下拉晶體管MN6，以下拉節(jié)點“gp”上的電壓，從而使MPl導(dǎo)通來切換節(jié)點Vx上的電壓。在一個實施例中，比較器邏輯包括或非門，所述或非門執(zhí)行對信號“ ddp ”、“ dp ”和“ cp ”的或非操作。在其它實施例中，可以使用其它邏輯門執(zhí)行比較功能。在一個實施例中，在上升瞬變時進行硬切換的條件是“dp”和“ddp”兩者都處于邏輯低電平，并且Vx(即“cp”)還沒有上升至近似(Vccin+Vccdrvn)/2 以上。
[0099]圖9A-B提供了例示出根據(jù)本公開的一個實施例的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器106的各個節(jié)點的操作的一些示例性的波形圖900和920。圖9A-B中示出的時域波形以節(jié)點Vx上的下降瞬變開始，接著是在節(jié)點Vx上的上升瞬變。
[0100]在一個實施例中，根據(jù)來自信號發(fā)生器的PWM信號104來產(chǎn)生控制信號。例如，隨著PWM信號104轉(zhuǎn)變，信號“dp”和“dn”相應(yīng)地轉(zhuǎn)變。PWM信號104的占空比決定了節(jié)點Vx上的信號的占空比。節(jié)點Vx上的信號的占空比決定了調(diào)節(jié)后的電壓電平Vccl05。
[0101]當(dāng)信號“dp”和“dn”斷言，即從邏輯低電平向邏輯高電平轉(zhuǎn)變時，高側(cè)開關(guān)203hl*斷(PMOS關(guān)斷)且Vx上的輸出電壓開始下降,節(jié)點“gp”上的電壓開始從Vccdrvn (半軌)電平上升到Vccin電平，節(jié)點“gn”上的電壓最初處于Vxsin電平(例如，地)，并且由下降沿預(yù)充電電路進行預(yù)充電，所述下降沿預(yù)充電電路由電路400的預(yù)充電控制電路404導(dǎo)通。
[0102]隨著節(jié)點“gn”繼續(xù)上升，節(jié)點“Vx”上的電壓繼續(xù)下降，并且低側(cè)開關(guān)203u完全導(dǎo)通，引起ZVS捕獲電路403激活以抑制或減小節(jié)點Vx上的下沖。在該時間期間，信號“ddp”和“ddn”仍處于邏輯低電平，并且隨后轉(zhuǎn)變?yōu)檫壿嫺唠娖??！癲dp”和“dp”的下降沿轉(zhuǎn)變之間的差異被稱作“ tdp ”，而“ ddn ”和“ dn ”的下降沿之間的差異是“ tdn ”。在一個實施例中，“ tdp ”和“ tdn ”兩者的持續(xù)時間都可以由軟件或硬件編程。在一個實施例中，時間“ tdp ”和“tdn”時間越短，硬切換越早被激活。同樣地，當(dāng)“tdp”和“tdn”在時間上被延長時，硬開關(guān)被延遲。
[0103]在一個實施例中，在上升瞬變之前或在上升瞬變的早期，低側(cè)開關(guān)203u開始關(guān)斷，并且節(jié)點“gn”上的電壓從Vccdrvn電平向Vsxin下降。高側(cè)開關(guān)203hl此時仍是關(guān)斷的，并且節(jié)點Vx接近于Vsxin電平。
[0104]如本文中討論的，發(fā)生電流反向，并且電流開始從電感器204流到低側(cè)開關(guān)203u。反向電流開始對節(jié)點Vx進行充電。在該實施例中，高側(cè)開關(guān)203hl中的上升沿預(yù)充電電路激活并使節(jié)點“gp”上的電壓稍稍下降，從而使MPl導(dǎo)通在亞閾值區(qū)，即弱導(dǎo)通。在該實施例中，晶體管MPl被延遲完全導(dǎo)通，使得反向電流可以對節(jié)點Vx進行充電。通過借助反向電流對節(jié)點Vx進行充電并且延遲MPl的完全導(dǎo)通的操作，減小了功率消耗。
[0105]在一個實施例中，激活ZVC釋放電路402以使低側(cè)開關(guān)晶體管麗2關(guān)斷。在該實施例中，也激活ZVS捕獲電路503以防止節(jié)點Vx上的電壓的過沖。然后，節(jié)點“gp”上的電壓從Vccin電平下降至Vxxdrvn電平以使MPl導(dǎo)通，MPl隨后將Vx充電至Vccin電平。
[0106]虛線波形示出了當(dāng)負(fù)載電流為高并且硬切換被使能以確定對節(jié)點Vx進行及時的充電和放電，從而形成穩(wěn)定的調(diào)節(jié)后的電壓Vccl05時的情況。
[0107]圖10是根據(jù)本公開的一個實施例的包括具有完全集成的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器106的處理器100的智能設(shè)備的系統(tǒng)級示圖。圖10也示出了移動設(shè)備的實施例的框圖，在所述移動設(shè)備中可以使用平面接口連接器。在一個實施例中，計算設(shè)備1600代表諸如平板電腦、移動電話或智能電話、支持無線功能的電子閱讀器或其它無線移動設(shè)備之類的移動計算設(shè)備。應(yīng)當(dāng)理解的是，通常示出某些部件，并且不是這樣的設(shè)備的所有部件都被示為在設(shè)備1600 中。
[0108]在一個實施例中，根據(jù)本文中討論的實施例，計算設(shè)備1600包括具有可開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器106的第一處理器1610以及具有可開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器106的第二處理器1690。
[0109]本公開內(nèi)容的各個實施例也可以包括諸如無線接口之類的1670內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)接口，使得系統(tǒng)實施例可以被并入諸如手機或個人數(shù)字助理之類的無線設(shè)備中。
[0110]在一個實施例中，處理器1610可以包括一個或多個物理設(shè)備,例如:微處理器、應(yīng)用處理器、微控制器、可編程邏輯器件或者其它處理模塊。由處理器1610執(zhí)行的處理操作包括操作平臺或操作系統(tǒng)的執(zhí)行，在所述操作平臺或操作系統(tǒng)上執(zhí)行應(yīng)用和/或設(shè)備功能。處理操作包括關(guān)于與人類用戶或與其它設(shè)備的1/0(輸入/輸出)的操作、關(guān)于功率管理的操作、和/或關(guān)于將計算設(shè)備1600連接另一設(shè)備的操作。處理操作也可以包括關(guān)于音頻I/O和/或顯示I/O的操作。[0111]在一個實施例中，計算設(shè)備1600包括音頻子系統(tǒng)1620，所述音頻子系統(tǒng)1620表示與向計算設(shè)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)動器、編碼解碼器)部件。音頻功能可以包括揚聲器和/或耳機輸出以及麥克風(fēng)輸入。用于這樣的功能的設(shè)備可以被集成到設(shè)備1600中，或者連接到計算設(shè)備1600。在一個實施例中，用戶通過提供音頻命令來與計算設(shè)備1600交互，所述音頻命令由處理器1610接收并處理。
[0112]顯示子系統(tǒng)1630表示為用戶與計算設(shè)備交互而提供視覺和/或觸覺顯示的硬件(例如，顯示設(shè)備)和軟件(例如，驅(qū)動器)部件。顯示子系統(tǒng)1630包括顯示接口 1632，所述顯示接口 1632包括用來向用戶提供顯示的具體的屏幕或硬件設(shè)備。在一個實施例中，顯示接口 1632包括與處理器1610分離的邏輯，以執(zhí)行關(guān)于顯示的至少一些處理。在一個實施例中，顯示子系統(tǒng)1630包括向用戶提供輸出和輸入兩者的觸摸屏(或觸摸板)設(shè)備。
[0113]I/O控制器1640表示關(guān)于與用戶的交互的硬件設(shè)備和軟件部件。I/O控制器1640被操作用于管理作為音頻子系統(tǒng)1620和/或顯示子系統(tǒng)1630的一部分的硬件。此外，I/O控制器1640示出了用于額外的設(shè)備的連接點，所述額外的設(shè)備連接至設(shè)備1600，用戶通過所述額外的設(shè)備與系統(tǒng)交互。例如，可以被附接至計算設(shè)備1600的設(shè)備可能包括麥克風(fēng)設(shè)備、揚聲器或立體聲系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)或其它顯示設(shè)備、鍵盤或按鍵設(shè)備、或者諸如讀卡器或其它設(shè)備之類的用于與專門應(yīng)用一起使用的其它I/O設(shè)備。
[0114]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交互。例如，通過麥克風(fēng)或其它音頻設(shè)備的輸入可以提供用于計算設(shè)備1600的一個或多個應(yīng)用或功能的輸入或命令。此外，可以提供音頻輸出以取代顯示輸出，或作為顯示輸出的附加。在另一示例中，當(dāng)顯示子系統(tǒng)包括觸摸屏?xí)r，顯示設(shè)備可以用作輸入設(shè)備，該輸入設(shè)備至少可以部分地由I/O控制器1640管理。計算設(shè)備1600上也可以存在額外的按鈕或開關(guān)，以提供由I/O控制器1640管理的I/O功能。
[0115]在一個實施例中，I/O控制器1640管理諸如加速度計、照相機、光傳感器或其它環(huán)境傳感器、或者其它可以被包含在計算設(shè)備1600中的硬件之類的設(shè)備。所述輸入可以是直接用戶交互的部分，以及向系統(tǒng)提供環(huán)境輸入以影響其操作(例如，噪聲的過濾，針對亮度檢測來調(diào)節(jié)顯示，施加照相機的閃光或者其它特征)。
[0116]在一個實施例中，計算設(shè)備1600包括功率管理器1650，所述功率管理器1650管理電池功率的使用、電池的充電以及關(guān)于功率節(jié)省操作的特征。存儲器子系統(tǒng)1660包括用于存儲設(shè)備1600中的信息的存儲器設(shè)備。存儲器可以包括非易失性(如果供應(yīng)到存儲器設(shè)備的電力中斷，則狀態(tài)不改變)和/或易失性(如果供應(yīng)到存儲器設(shè)備上的電力中斷，則狀態(tài)不確定)的存儲器設(shè)備。存儲器1660可以存儲應(yīng)用數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、音樂、照片、文件或者其它數(shù)據(jù)，以及關(guān)于執(zhí)行計算設(shè)備1600的應(yīng)用和功能的系統(tǒng)數(shù)據(jù)(無論長期或暫時的)。
[0117]也提供實施例的元件作為用于存儲計算機可執(zhí)行指令(例如，本文中討論的用于實施任何其它程序的指令)的機器可讀介質(zhì)(例如，存儲器1660)。機器可讀介質(zhì)(例如，存儲器1660)可以包括，但不限于閃存存儲器、光盤、CD_R0M、DVD ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光學(xué)卡、或者其它類型的適合于存儲電子或計算機可執(zhí)行指令的機器可讀介質(zhì)。例如，本公開的實施例可以下載作為計算機程序(例如，BIOS)，所述計算機程序可以以數(shù)據(jù)信號的方式經(jīng)由通信線路(例如，調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)連接)從遠程計算機(例如，服務(wù)器)傳輸至請求計算機(例如，客戶端)。
[0118]連接1670包括硬件設(shè)備(例如，無線和/或有線連接器以及通信硬件)和軟件部件(例如，驅(qū)動程序、協(xié)議棧)，以使能計算設(shè)備1600與外部設(shè)備通信。所述設(shè)備可以是單獨的設(shè)備，例如:其它計算設(shè)備、無線接入點或基站，以及諸如耳機、打印機或其它設(shè)備之類的外圍設(shè)備。
[0119]連接1670可以包括多種不同類型的連接。為了歸納，計算設(shè)備1600被示出具有蜂窩連接1672和無線連接1674。蜂窩連接1672通常指的是由無線運行商提供的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接，例如經(jīng)由GSM(全球移動通信系統(tǒng))或變型或衍生物、CDMA(碼分多址)或變型或衍生物、TDM(時分復(fù)用)或變型或衍生物，或者其它蜂窩服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)提供的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接。無線連接1674指的是非蜂窩形式的無線連接，并且可以包括個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(例如藍牙、近場等)，局域網(wǎng)絡(luò)(例如，W1-Fi)，和/或廣域網(wǎng)絡(luò)(例如，WiMax)，或者其它無線通信。
[0120]外圍連接1680包括硬件接口和連接器，以及軟件部件(例如，驅(qū)動程序、協(xié)議棧)以實現(xiàn)外圍連接。應(yīng)當(dāng)理解，計算設(shè)備1600可以是連接至其它計算設(shè)備的外圍設(shè)備(“至”1682)，也可以具有連接至其的外圍設(shè)備(“來自”1684)。計算設(shè)備1600通常具有“對接”連接器以連接至其它計算設(shè)備，用于諸如管理(例如，下載和/或上傳、改變、同步)設(shè)備1600上的內(nèi)容的目的。此外，對接連接器可以允許設(shè)備1600連接至特定的外圍設(shè)備，所述外圍設(shè)備允許計算設(shè)備1600控制內(nèi)容輸出，例如，對視聽系統(tǒng)或其它系統(tǒng)的內(nèi)容輸出。
[0121]除了專有的對接連接器或其它專有的連接硬件之外，計算設(shè)備1600可以經(jīng)由共同的或基于標(biāo)準(zhǔn)的連接器來實現(xiàn)外圍連接1680。一般的類型可以包括通用串行總線(USB)連接器(其可以包括任意數(shù)目的不同的硬件接口)、包括迷你顯示端口(MDP)的顯示端口、高清晰度多媒體接口(HDMI)、火線、或者其它類型。 [0122]說明書中提及“實施例”、“一個實施例”、“一些實施例”或者“其它實施例”意味著與實施例聯(lián)系描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性包含在至少一些實施例中，但不必須包含在所有的實施例中。出現(xiàn)“實施例”、“ 一個實施例”或者“ 一些實施例”的各種情況未必指的是相同的實施例。如果說明書聲明“可以”、“可能”或“能夠”包括部件、特征、結(jié)構(gòu)、或者特性，則不是必須包括該特定的部件、特征、結(jié)構(gòu)、或者特性。如果說明書或權(quán)利要求提及“一”或“一個”元件，則這并不意味著僅僅存在一個元件。如果說明書或權(quán)利要求提及“一額外的”元件，則這并不排除存在多于一個的該額外的元件。
[0123]此外，可以在一個或多個實施例中以任意合適的方式組合特定的特征、功能、結(jié)構(gòu)或特性。例如，第一實施例可以與第二實施例在與兩個實施例相關(guān)聯(lián)的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性不相互排斥的任何地方組合。
[0124]雖然已經(jīng)結(jié)合其具體實施例描述了本公開，但是，根據(jù)前面的描述，所述實施例的許多替代、修改和變型對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。
[0125]圖11中示出了一個這樣的替代。圖11是是根據(jù)本公開的另一實施例的具有低側(cè)開關(guān)1203hl和高側(cè)開關(guān)1203u的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器106的一部分1100，其中所述低側(cè)開關(guān)1203hl和高側(cè)開關(guān)1203^分別具有對應(yīng)的驅(qū)動器202pl和202nl。在該實施例中，去除了半軌 Vccdrvn0
[0126]本公開的實施例旨在包括所有這樣的替代、修改和變化，以便落入所附的權(quán)利要求的寬范圍內(nèi)。此外，連接至集成電路(IC)芯片和其它部件的公知的電源/地連接可以在或者可以不在當(dāng)前的附圖中示出，以便簡化說明和討論，并且以便不使本公開難以理解。此夕卜，布置可以以框圖形式示出，從而避免使本公開難以理解，并且也考慮到與實施這樣的框圖布置有關(guān)的詳情高度取決于實施本公開內(nèi)容所在的平臺，即這樣的詳情應(yīng)當(dāng)完全處于本領(lǐng)域技術(shù)人員的視界內(nèi)。在介紹具體的細(xì)節(jié)(例如，電路)以描述本公開的示例性的實施例的情況下，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，可以在不具有這些具體的細(xì)節(jié)或者具有這些具體的細(xì)節(jié)的變型的情況下實踐本公開。本說明書因此被認(rèn)為是說明性的，而非限制性的。
[0127]以下的示例屬于另外的實施例。示例中的詳情可以用在一個或多個實施例中的任何地方。也可以關(guān)于方法或制程來實施本文中描述的裝置的所有可選的特征。
[0128]例如，在一個實施例中，所述裝置包括:耦合至用于提供調(diào)節(jié)后的供電電壓的輸出節(jié)點的低側(cè)開關(guān)；以及第一驅(qū)動器，其可操作用于當(dāng)該輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使低側(cè)開關(guān)關(guān)斷。在一個實施例中，所述裝置進一步包括耦合至該輸出節(jié)點的高側(cè)開關(guān)；以及第二驅(qū)動器，其可操作用于當(dāng)該輸出節(jié)點達到第二晶體管閾值電壓時或當(dāng)控制信號使高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通時使高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通。
[0129]在一個實施例中，高側(cè)開關(guān)包括共源共柵器件，所述共源共柵器件包括耦合至輸出節(jié)點的第一 P型晶體管，以及第二 P型晶體管，其中，所述第二驅(qū)動器根據(jù)將所述第一 P型晶體管耦合至所述第二 P型晶體管的節(jié)點上的電壓電平來驅(qū)動所述第二 P型晶體管。在一個實施例中，第二晶體管閾值電壓對應(yīng)于第一 P型晶體管的閾值電壓。
[0130]在一個實施例中，第一驅(qū)動器可操作用于當(dāng)輸出節(jié)點基本上接近于零伏特時使低側(cè)開關(guān)導(dǎo)通。在一個實施例中，低側(cè)開關(guān)包括共源共柵器件，所述共源共柵器件包括耦合至輸出節(jié)點的第一 η型晶體管，以及第二 η型晶體管，其中，第一驅(qū)動器根據(jù)將第一 η型晶體管耦合至第二 η型晶體管的節(jié)點上的電壓電平來驅(qū)動第二 η型晶體管。在一個實施例中，第一晶體管閾值電壓對應(yīng)于第一η型晶體管的閾值電壓。在一個實施例中，第一驅(qū)動器包括零電壓捕獲電路，所述零電壓捕獲電路可操作用于間接感測輸出節(jié)點上的電壓以使低側(cè)開關(guān)導(dǎo)通。
[0131]在一個實施例中，第一驅(qū)動器包括釋放電路，所述釋放電路可操作用于間接感測輸出節(jié)點上的電壓以使低側(cè)開關(guān)關(guān)斷。在一個實施例中，第一驅(qū)動器包括預(yù)充電電路以對驅(qū)動低側(cè)開關(guān)的節(jié)點進行預(yù)充電。在一個實施例中，預(yù)充電電路可操作用于使驅(qū)動低側(cè)開關(guān)的節(jié)點上的電壓上升至或基本上保持恒定為地與低側(cè)開關(guān)的晶體管的閾值電壓之間的電壓。在一個實施例中，第一驅(qū)動器包括終止預(yù)充電電路以終止預(yù)充電電路的操作。在一個實施例中，第二驅(qū)動器包括預(yù)充電電路以對驅(qū)動高側(cè)開關(guān)的節(jié)點進行預(yù)充電。
[0132]在一個實施例中，預(yù)充電電路可操作用于使驅(qū)動高側(cè)開關(guān)的節(jié)點上的電壓下降至或基本上保持恒定為電力供應(yīng)與高側(cè)開關(guān)的晶體管的閾值電壓之間的電壓。在一個實施例中，第二驅(qū)動器包括終止預(yù)充電電路用于終止預(yù)充電電路的操作。在一個實施例中，輸出節(jié)點耦合至電感器的一端，所述電感器具有耦合至電容器的另一端。在一個實施例中，耦合至電容器的另一端向電路提供調(diào)節(jié)后的供電電壓。
[0133]在另一實施例中，電壓調(diào)節(jié)器包括:信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)信號；橋，具有耦合至輸出節(jié)點的低側(cè)開關(guān)，所述輸出節(jié)點用于根據(jù)PWM信號提供調(diào)節(jié)后的供電電壓；第一驅(qū)動器，其可操作用于當(dāng)輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使低側(cè)開關(guān)關(guān)斷；以及橋控制器，其用于向第一驅(qū)動器提供控制信號。
[0134]在一個實施例中，橋包括耦合至輸出節(jié)點的高側(cè)開關(guān)。在一個實施例中，電壓調(diào)節(jié)器進一步包括:第二驅(qū)動器，其可操作用于當(dāng)輸出節(jié)點達到第二晶體管閾值電壓時或當(dāng)控制信號使高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通時使高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通。在一個實施例中，橋控制器可操作用于向第二驅(qū)動器提供控制信號。在一個實施例中，電壓調(diào)節(jié)器對應(yīng)于本文中討論的任意一個裝置。
[0135]在另一示例中，一種系統(tǒng)包括:無線接口 ；以及處理器，所述處理器能夠經(jīng)由無線接口直接或間接與另一設(shè)備進行通信，所述處理器包括電壓調(diào)節(jié)器、低側(cè)開關(guān)，該低側(cè)開關(guān)耦合至用于提供調(diào)節(jié)后的供電電壓的輸出節(jié)點；以及第一驅(qū)動器，其可操作用于當(dāng)輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使低側(cè)開關(guān)關(guān)斷。在一個實施例中，電壓調(diào)節(jié)器對應(yīng)于本文中討論的任意一個裝置。
[0136]在一個實施例中，該處理器包括多個硬件處理核心，并且其中，至少一個硬件處理核心耦合至存儲器。在一個實施例中，該系統(tǒng)也包括耦合至處理器的存儲器。
[0137]在另一示例中，該裝置包括:用于激活預(yù)充電電路以對驅(qū)動電壓調(diào)節(jié)器的低側(cè)開關(guān)器件的節(jié)點進行預(yù)充電的模塊；以及用于當(dāng)耦合至低側(cè)開關(guān)器件的輸出節(jié)點從輸入的供電電壓電平轉(zhuǎn)變?yōu)檩斎牍╇婋妷弘娖降囊话肱c地之間的供電電壓電平時使低側(cè)開關(guān)器件導(dǎo)通的模塊。在一個實施例中，該裝置還包括用于當(dāng)輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使低側(cè)開關(guān)關(guān)斷的模塊。在一個實施例中，該裝置還包括用于當(dāng)輸出節(jié)點上的電壓上升至輸入供電電壓電平的一半以上時使高側(cè)開關(guān)器件導(dǎo)通的模塊。在一個實施例中，該裝置還包括用于在輸出節(jié)點開始充電之前終止預(yù)充電電路對驅(qū)動低側(cè)開關(guān)器件的節(jié)點進行預(yù)充電的模塊。在一個實施例中，輸出節(jié)點耦合至電感器的一端，所述電感器具有耦合至電容器的另一端。在一個實施例中，耦合至電容器的另一端向電路提供調(diào)節(jié)后的供電電壓。
[0138]在另一實施例中，電壓調(diào)節(jié)器包括:低側(cè)開關(guān)，其耦合至輸出節(jié)點和第一供電電壓；高側(cè)開關(guān)，其耦合至輸出節(jié)點和第二供電電壓，所述第二供電電壓高于所述第一供電電壓；電感器，其具有耦合至輸出節(jié)點的第一端和耦合至電容器的第二端，其中，低側(cè)開關(guān)可操作用于通過來自電感器的反向電流提升(boast)輸出節(jié)點上的電壓，并且其中，高側(cè)開關(guān)可操作用于對提升后的輸出電壓節(jié)點進行充電。在一個實施例中，電壓調(diào)節(jié)器以大于等于IOOMHz的頻率工作。
[0139]提供了將使讀者能夠確定該技術(shù)公開的本質(zhì)和主旨的摘要。在摘要不用來限制權(quán)利要求的范圍或含義的這一理解下提交了摘要。在每個權(quán)利要求作為單獨的實施例獨立存在的情況下，以下的權(quán)利要求據(jù)此被并入詳細(xì)的描述中。
【權(quán)利要求】
1.一種電壓調(diào)節(jié)裝置，包括: 低側(cè)開關(guān)，其耦合至用于提供調(diào)節(jié)后的供電電壓的輸出節(jié)點；以及 第一驅(qū)動器，其被操作用于當(dāng)所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側(cè)開關(guān)關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，進一步包括: 高側(cè)開關(guān)，其耦合至所述輸出節(jié)點；以及 第二驅(qū)動器，其被操作用于當(dāng)所述輸出節(jié)點達到第二晶體管閾值電壓時或當(dāng)控制信號使所述高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通時使所述高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述高側(cè)開關(guān)包括共源共柵器件，所述共源共柵器件包括耦合至所述輸出節(jié)點的第一 P型晶體管，以及第二 P型晶體管，其中，通過所述第二驅(qū)動器根據(jù)將所述第一P型晶體管耦合至所述第二P型晶體管的節(jié)點上的電壓電平來驅(qū)動所述第二 P型晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述第二晶體管閾值電壓對應(yīng)于所述第一P型晶體管的閾值電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述第一驅(qū)動器被操作用于當(dāng)所述輸出節(jié)點基本上接近于零 伏特時使所述低側(cè)開關(guān)導(dǎo)通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述低側(cè)開關(guān)包括共源共柵器件，所述共源共柵器件包括耦合至所述輸出節(jié)點的第一 η型晶體管，以及第二 η型晶體管，其中，通過所述第一驅(qū)動器根據(jù)將所述第一η型晶體管耦合至所述第二η型晶體管的節(jié)點上的電壓電平來驅(qū)動所述第二 η型晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述第一晶體管閾值電壓對應(yīng)于所述第一η型晶體管的閾值電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述第一驅(qū)動器包括零電壓捕獲電路，所述零電壓捕獲電路被操作用于間接感測所述輸出節(jié)點上的電壓以導(dǎo)通所述低側(cè)開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述第一驅(qū)動器包括釋放電路，所述釋放電路被操作用于間接感測所述輸出節(jié)點上的電壓以關(guān)斷所述低側(cè)開關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述第一驅(qū)動器包括預(yù)充電電路以對驅(qū)動所述低側(cè)開關(guān)的節(jié)點進行預(yù)充電。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述預(yù)充電電路被操作用于使驅(qū)動所述低側(cè)開關(guān)的所述節(jié)點上的電壓上升至或基本上保持恒定為地與所述低側(cè)開關(guān)的晶體管的閾值電壓之間的電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述第一驅(qū)動器包括終止預(yù)充電電路以用于終止所述預(yù)充電電路的操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述第二驅(qū)動器包括預(yù)充電電路以對驅(qū)動所述高側(cè)開關(guān)的節(jié)點進行預(yù)充電。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述預(yù)充電電路用于使驅(qū)動所述高側(cè)開關(guān)的所述節(jié)點上的電壓下降至或基本上保持恒定為電源與所述高側(cè)開關(guān)的晶體管的閾值電壓之間的電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述第二驅(qū)動器包括終止預(yù)充電電路以終止所述預(yù)充電電路的操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述輸出節(jié)點耦合至電感器的一端，所述電感器具有耦合至電容器的另一端。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，耦合至所述電容器的所述另一端向電路提供調(diào)節(jié)后的供電電壓。
18.—種電壓調(diào)節(jié)器,包括: 信號發(fā)生器，其用于產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)信號； 橋，其具有耦合至輸出節(jié)點的低側(cè)開關(guān)，所述輸出節(jié)點用于根據(jù)所述PWM信號提供調(diào)節(jié)后的供電電壓； 第一驅(qū)動器，其被操作用于當(dāng)所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側(cè)開關(guān)關(guān)斷；以及 橋控制器，其用于向所述第一驅(qū)動器提供控制信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述橋包括耦合至所述輸出節(jié)點的高側(cè)開關(guān)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電壓調(diào)節(jié)器，進一步包括: 第二驅(qū)動器，其被操作用于當(dāng)所述輸出節(jié)點達到第二晶體管閾值電壓時或當(dāng)控制信號使所述高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通時使所述高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述橋控制器向所述第二驅(qū)動器提供控制信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述高側(cè)開關(guān)包括共源共柵器件，所述共源共柵器件包括耦合至所述輸出節(jié)點的第一 P型晶體管，以及第二 P型晶體管，其中，通過所述第二驅(qū)動器根據(jù)將所述第一P型晶體管耦合至所述第二P型晶體管的節(jié)點上的電壓電平來驅(qū)動所述第二 P型晶體管。
23.一種包括電壓調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)，包括: 存儲器； 無線接口 ；以及 處理器，所述處理器能夠經(jīng)由所述無線接口直接或間接與另一設(shè)備進行通信，所述處理器包括根據(jù)權(quán)利要求1-17中的任一項所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述處理器包括多個硬件處理核心，并且其中，至少一個硬件處理核心耦合至存儲器。
24.—種電壓調(diào)節(jié)裝置，包括: 用于激活預(yù)充電電路以對用于驅(qū)動電壓調(diào)節(jié)器的低側(cè)開關(guān)器件的節(jié)點進行預(yù)充電的模塊；以及 用于當(dāng)耦合至所述低側(cè)開關(guān)器件的輸出節(jié)點從輸入供電電壓電平轉(zhuǎn)變?yōu)樗鲚斎牍╇婋妷弘娖降囊话肱c地電位之間的供電電壓電平時導(dǎo)通所述低側(cè)開關(guān)器件的模塊。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，進一步包括用于當(dāng)所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時關(guān)斷所述低側(cè)開關(guān)的模塊。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，進一步包括用于當(dāng)所述輸出節(jié)點上的電壓上升至所述輸入供電電壓電平的一半以上時導(dǎo)通高側(cè)開關(guān)器件的模塊。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，進一步包括用于在所述輸出節(jié)點開始充電之前終止所述預(yù)充電電路對用于驅(qū)動所述低側(cè)開關(guān)器件的所述節(jié)點進行預(yù)充電的模塊。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，所述輸出節(jié)點耦合至電感器的一端，所述電感器具有耦合至電容器的另一端。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的電壓調(diào)節(jié)裝置，其中，耦合至所述電容器的所述另一端向電路提供調(diào)節(jié)后的供電電壓。
30.一種電壓調(diào)節(jié)器，包括: 低側(cè)開關(guān)，其耦合至輸出節(jié)點和第一供應(yīng)電壓； 高側(cè)開關(guān)，其耦合至所述輸出節(jié)點和第二供應(yīng)電壓，所述第二供應(yīng)電壓高于所述第一供應(yīng)電壓；以及 電感器，其具有耦合至所述輸出節(jié)點的第一端和耦合至電容器的第二端，其中，所述低側(cè)開關(guān)被操作用于通過來自所述電感器的反向電流提升所述輸出節(jié)點上的電壓，并且其中，所述高側(cè)開關(guān)被操作用于對提升后的輸出電壓節(jié)點進行充電。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電壓調(diào)節(jié)器，其中，所述第一供應(yīng)電壓是地，且所述第二供應(yīng)電壓是電源。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的電壓調(diào)節(jié)器，進一步包括第一驅(qū)動器，所述第一驅(qū)動器被操作用于當(dāng)所述輸出節(jié)點上升至第一晶體管閾值電壓以上時使所述低側(cè)開關(guān)關(guān)斷。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的電壓調(diào)節(jié)器，進一步包括第二驅(qū)動器，所述第二驅(qū)動器用于當(dāng)所述輸出節(jié)點達到第二晶體管閾值電壓時或當(dāng)控制信號使所述高側(cè)開關(guān)導(dǎo)通時使所述聞側(cè)開關(guān)導(dǎo)通。
34.一種包括電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，包括: 存儲器； 無線接口 ；以及 處理器，所述處理器能夠經(jīng)由所述無線接口直接或間接與另一設(shè)備進行通信，所述處理器包括根據(jù)權(quán)利要求18-22中的任一項所述的電壓調(diào)節(jié)器。
35.一種包括電壓調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，包括: 存儲器； 無線接口 ；以及 處理器，所述處理器能夠經(jīng)由所述無線接口直接或間接與另一設(shè)備進行通信，所述處理器包括根據(jù)權(quán)利要求30-33中的任一項所述的電壓調(diào)節(jié)器。
36.一種包括電壓調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)，包括: 存儲器； 無線接口 ；以及 處理器，所述處理器能夠經(jīng)由所述無線接口直接或間接與另一設(shè)備進行通信，所述處理器包括根據(jù)權(quán)利要求24-29中的任一項所述的電壓調(diào)節(jié)裝置。
【文檔編號】H02M1/088GK203800810SQ201320374293
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】G·施羅姆, M·S·米爾施泰因, A·利亞霍夫 申請人:英特爾公司