等效串聯(lián)電感消除的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于調(diào)節(jié)器的等效串聯(lián)電感(ESL)消除電路，該調(diào)節(jié)器通過(guò)衰減輸出電壓上產(chǎn)生的方波紋波電壓的幅值來(lái)調(diào)節(jié)反饋電壓。調(diào)節(jié)器包括輸出電感器和輸出電容器，其中電容器具有ESL，其與導(dǎo)致方波電壓紋波的輸出電感器形成電感分壓器。ESL消除電路可包括第一和第二電流源和耦合在輸出節(jié)點(diǎn)和調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)之間的電阻器裝置，該調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步耦合到調(diào)節(jié)器的反饋輸入。第一電流源施加與輸出電壓成比例的電流到調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)。第二電流源基于脈沖控制信號(hào)的狀態(tài)選擇性地施加正比于調(diào)節(jié)器的輸入電壓的電流。
【專利說(shuō)明】等效串聯(lián)電感消除的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年8月29日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)N0.61/871，597的利益，為了所有的意圖和目的，其通過(guò)整體引用被包含在此。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0003]參考以下描述以及附圖將能更好地理解本發(fā)明的益處、特征以及優(yōu)點(diǎn)，在附圖中
[0004]圖1是一個(gè)配置有電源的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖，該電源包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的利用ESL消除實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)器；
[0005]圖2是圖1的調(diào)節(jié)器的簡(jiǎn)化示意框圖，其示為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的降壓型DC-DC開關(guān)模式調(diào)節(jié)器；
[0006]圖3是繪制PWM信號(hào)、負(fù)載電流ILD、輸出電壓VOUT以及電感電流IL與時(shí)間關(guān)系的時(shí)序圖，其闡明當(dāng)沒(méi)有圖2的ESL消除電路工作時(shí)輸出處對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的常規(guī)響應(yīng)；
[0007]圖4是繪制在包括圖2的ESL消除電路工作的情況下，響應(yīng)于輸出處的負(fù)載瞬態(tài)，PWM信號(hào)、輸出電壓V0UT、調(diào)節(jié)后的輸出電壓VOUTaw和電感電流IL的時(shí)序圖；
[0008]圖5是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的圖2的ESL消除電路的示意圖；
[0009]圖6是本發(fā)明可選實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意框圖，用于提供校正電流以在圖2的調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)處相對(duì)于VOUT調(diào)節(jié)VOUTadj ；
[0010]圖7是描繪圖5的電阻的一個(gè)實(shí)施例的框圖，被實(shí)現(xiàn)為可調(diào)電阻或通過(guò)存儲(chǔ)器編程的可編程電阻；以及
[0011]圖8是闡明在圖2的調(diào)節(jié)器的輸出部分和反饋輸入之間提供的ESL消除電路的可選實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意框圖。
[0012]詳細(xì)說(shuō)明
[0013]單相和多個(gè)相(多相)調(diào)節(jié)器可被設(shè)計(jì)用于對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的單周期響應(yīng)。瞬態(tài)響應(yīng)可以被調(diào)諧成為受限的輸出濾波。由于開關(guān)頻率FSW的提高，以及由于輸出電感器L的電感值和輸出電容器的電容值均減少，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的單周期響應(yīng)有更大的挑戰(zhàn)。特別是，輸出電容器的等效串聯(lián)特性，如輸出電容器的等效串聯(lián)電感(ESL)和等效串聯(lián)電阻(ESR)，導(dǎo)致輸出電壓上的方波電壓紋波，其導(dǎo)致瞬態(tài)響應(yīng)增加至大于一個(gè)周期。輸出電容器的等效串聯(lián)電感與輸出物理輸出電感器形成電感分配器，其導(dǎo)致由相節(jié)點(diǎn)的開關(guān)引起的疊加至輸出電壓上的方波。
[0014]常規(guī)的替代，如增加輸出濾波(即，增加輸出電容器的大小)和/或提供對(duì)瞬態(tài)時(shí)間更慢的響應(yīng)會(huì)導(dǎo)致不利。更大的電容器增加成本以及更難包含到集成電路中。期望快的響應(yīng)以保持輸出電壓需求或滿足輸出特性規(guī)范。
[0015]圖1是配置有電源101的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100簡(jiǎn)化框圖，該電源101包括本發(fā)明的實(shí)施例以ESL消除實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)器103。電源101產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)供電電壓，其通過(guò)連接系統(tǒng)105給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100的其他系統(tǒng)裝置提供功率。連接系統(tǒng)105可以是總線系統(tǒng)或開關(guān)系統(tǒng)或一套導(dǎo)體或類似物。在圖示的實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100包括處理器107和外圍系統(tǒng)109，兩者都耦合在連接系統(tǒng)105以從電源101接收供電電壓。在圖示的實(shí)施例中，外圍系統(tǒng)109可以包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器111 (例如，包括RAM (隨機(jī)存取)和ROM (只讀)存儲(chǔ)其類型裝置和存儲(chǔ)器控制器和類似物的任何組合)和輸入/輸出(I/O)系統(tǒng)113的任意組合，輸入/輸出系統(tǒng)可以包括系統(tǒng)控制器或類似物，例如圖形控制器，中斷控制器，鍵盤和鼠標(biāo)控制器，系統(tǒng)存儲(chǔ)裝置控制器(例如，用于硬盤驅(qū)動(dòng)和類似物的控制器)，等等。圖示的系統(tǒng)僅僅是示意性的，因?yàn)樵S多處理器系統(tǒng)和支持裝置可以是如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的那樣集成到處理芯片上。
[0016]圖2是調(diào)節(jié)器103的簡(jiǎn)化示意框圖，其示出為根據(jù)一個(gè)實(shí)施例實(shí)施的降壓型DC-DC開關(guān)模式調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器103包括產(chǎn)生并提供脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)到驅(qū)動(dòng)器203的調(diào)制器201。驅(qū)動(dòng)器203提供上柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)UG至上開關(guān)01的柵極端子，并提供下柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)LG至下開關(guān)Q2的柵極端點(diǎn)。在圖示的實(shí)施例中，電子開關(guān)Ql和Q2顯示為FET或MOS型裝置，例如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的一對(duì)N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。可使用的其他類型的電子開關(guān)裝置可包括其他類型的FET以及類似物，以及其他類型的晶體管，例如雙極結(jié)型晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)以及類似物，等等。開關(guān)Ql具有連接在輸入電壓VIN和相節(jié)點(diǎn)205之間的漏極和源極端子，以及開關(guān)Q2具有連接在相節(jié)點(diǎn)205和地(GND)之間的漏極和源極端子。相節(jié)點(diǎn)205產(chǎn)生相電壓VPH。
[0017]相節(jié)點(diǎn)205被f禹合至輸出電感器L 一端,該電感器的另一端與產(chǎn)生輸出電壓VOUT的輸出節(jié)點(diǎn)207耦合。輸出電容器C耦合輸出節(jié)點(diǎn)207和地之間。等效串聯(lián)電路209顯示為耦合在輸出節(jié)點(diǎn)207和電容C的一端之間。等效串聯(lián)電路209包括與等效串聯(lián)電阻ESR串聯(lián)耦合的等效串聯(lián)電感ESL。ESL和ESR不是物理裝置，但能表示物理電容器C的串聯(lián)電感和電阻。本公開主要解決ESL的不利影響。負(fù)載211顯示為耦合在輸出節(jié)點(diǎn)207和GND之間，并在工作的過(guò)程中產(chǎn)生負(fù)載電流ILD。
[0018]VOUT被反饋到ESL消除電路213的輸入，ESL消除電路213具有輸出，其在調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)214上提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓VOUTaw至誤差放大器(EA) 215的輸入。參考電壓VREF被提供給EA215的另外一個(gè)輸入，EA215提供補(bǔ)償(COMP)電壓至調(diào)制器201的輸入。在常規(guī)配置中，VOUT可能被直接反饋或通過(guò)反饋電路(沒(méi)有示出)可能被包括以反饋其指示的成比例反饋信號(hào)。例如，反饋分壓器(如串聯(lián)耦合在輸出節(jié)點(diǎn)207和接地之間的電阻形成中間結(jié))可能被包括以感測(cè)作為反饋信號(hào)提供的VOUT(如通過(guò)反饋分壓器的中間結(jié)提供)。
[0019]在工作中，EA215放大VREF和VOUTaw之差并產(chǎn)生提供給調(diào)制器201的COMP信號(hào)。調(diào)制器201接收COMP并調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的占空比以控制VOUT的電壓電平，其中PWM被提供至驅(qū)動(dòng)器203的輸入。驅(qū)動(dòng)器203可選的導(dǎo)通或關(guān)斷開關(guān)Ql和Q2以切換位于VIN和GND之間的輸出電感L的一端以將VIN轉(zhuǎn)換為由PWM控制的VOUT。通常，當(dāng)PWM處于第一電平時(shí)，例如斷言為高，在周期的功率部分期間，驅(qū)動(dòng)器203關(guān)斷Q2并導(dǎo)通Ql以將VIN耦合至相節(jié)點(diǎn)205。當(dāng)PWM切換狀態(tài)時(shí)，例如當(dāng)其變低時(shí)，在剩下的周期的至少一部分期間，驅(qū)動(dòng)器203關(guān)斷Ql然后導(dǎo)通Q2以將相節(jié)點(diǎn)205耦合至GND。雖然并未示出，在驅(qū)動(dòng)器203中控制電路或類似物確保開關(guān)Ql和Q2中同一時(shí)間僅有一個(gè)導(dǎo)通。在PWM接下來(lái)的周期中操作以這樣的方式重復(fù)。
[0020]電感L產(chǎn)生電感電流IL以為負(fù)載211提供負(fù)載電流ILD以及給輸出電容器C充電。為了閉合回路和產(chǎn)生PWM以如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的那樣控制輸出，VOUT (或者與其成比例的電平)被反饋至EA215。
[0021]圖3是描繪PWM信號(hào)、負(fù)載電流ILD、輸出電壓V0UT、電感電流IL與時(shí)間關(guān)系的時(shí)序圖，其圖示了在沒(méi)有ESL消除電路213的操作的情況下，對(duì)輸出端負(fù)載瞬態(tài)的示例性響應(yīng)。就是說(shuō)，操作被示出，仿佛ESL消除電路213被去除或不起作用，因此VOUT被感測(cè)是沒(méi)有調(diào)節(jié)的。PWM周期在瞬態(tài)負(fù)載后被編號(hào)示出(周期1-5)。負(fù)載電流ILD初始是低的而且相對(duì)穩(wěn)定，然后如301所示響應(yīng)于負(fù)載211要求突然升高而跳變?yōu)楦?。VOUT的輸出電壓經(jīng)歷303瞬時(shí)變低然后回到高點(diǎn)。然后由于不具有ESL電路213的調(diào)節(jié)器103的工作，VOUT降低至低電平然后是最終被拉回至其正常工作電平。
[0022]工作期間，作為輸出電容器C的ESL的結(jié)果，在305處所示的方波疊加至V0UT。調(diào)節(jié)器103如所期望的在周期I的第一 PWM脈沖內(nèi)相對(duì)快速的響應(yīng)于負(fù)載瞬態(tài)。雖然不具備ESL消除電路213，被疊加至VOUT的方波305也被反饋至誤差放大器215和調(diào)制器201。組合后的信號(hào)在被反饋至調(diào)節(jié)器103的VOUT上引起306所示高峰。調(diào)節(jié)器103檢測(cè)高脈沖306，使其再次快速響應(yīng)并提前終止PWM脈沖。
[0023]當(dāng)PWM變回低時(shí)，VOUT下跌相應(yīng)的引起調(diào)節(jié)器103在PWM信號(hào)上產(chǎn)生另外的脈沖，該脈沖開始第二 PWM周期2。在PWM的開關(guān)工作期間電感電流IL在斜坡降低和斜坡升高之間反轉(zhuǎn)，但在PWM的單獨(dú)周期中并不響應(yīng)于負(fù)載瞬態(tài)而恢復(fù)。如圖所示，電感電流IL經(jīng)歷一如307所示的額外的開關(guān)周期，并且直到PWM周期2才恢復(fù)。
[0024]通常期望PWM具有高開關(guān)頻率(FSW)，同時(shí)減小輸出電感器L和輸出電容器C的尺寸。開關(guān)頻率的升高與輸出濾波器(LC)的尺寸的降低的組合限制圖3所示的單周期響應(yīng)。輸出電容器C的ESL與輸出電感器L形成電感分配器，其響應(yīng)于相節(jié)點(diǎn)205的電壓開關(guān)，該相節(jié)點(diǎn)的電壓開關(guān)導(dǎo)致305所示的方波被疊加至與開關(guān)周期重合的V0UT。被疊加方波的幅值通過(guò)人為終止初始的PWM脈沖來(lái)阻止切換，因此增加調(diào)節(jié)器103對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的整體響應(yīng)時(shí)間。
[0025]圖4是當(dāng)包括ESL消除電路213的操作時(shí)，描繪PWM信號(hào)、輸出電壓V0UT、調(diào)節(jié)輸出電壓VOUTaw和電感電流IL響應(yīng)于輸出處的負(fù)載瞬態(tài)的時(shí)序圖。PWM周期再次在負(fù)載瞬態(tài)后被編號(hào)示出(周期1-4)。在這種情況下，ESL消除電路213調(diào)節(jié)輸出電壓VOUT以提供VOUTadj,從而充分消除由在輸出電感和ESL之間的電感分壓器弓I起的方波電壓的紋波，并且能實(shí)現(xiàn)單周期響應(yīng)。如圖所示，ESL消除電路213用于充分消減如409所示的反饋的VOUT或VOUTaw上方波的幅值。
[0026]在工作過(guò)程中，作為輸出電容器C的ESL的結(jié)果，403所示的方波，與方波305相似，仍然可以被疊加到VOUT上。調(diào)節(jié)器103再次如期望的那樣在周期I中第一個(gè)PWM脈沖內(nèi)相對(duì)快速的響應(yīng)瞬間負(fù)載，使得方波405形成了一個(gè)與峰值306相似的高峰值406。然而，在這種情況下，ESL消除電路213從顯示在反饋信號(hào)的VOUTaw上充分消除了具有峰值406的疊加的方波405，VOUTaw被反饋而不是V0UT。如此，在第一周期I中的初始的PWM脈沖沒(méi)有提前被終止。因此，響應(yīng)于負(fù)載瞬態(tài)，如407所示，電感電流IL在單一 PWM的周期內(nèi)持續(xù)地斜坡增長(zhǎng)，且因此在第一開關(guān)周期中響應(yīng)，示為PWM周期I。在這種情況下，響應(yīng)于負(fù)載瞬態(tài)，電感電流IL在單一 PWM周期內(nèi)得以恢復(fù)。
[0027]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的ESL消除電路213的示意圖。產(chǎn)生VOUT的節(jié)點(diǎn)207被耦合至電阻器501的一端，電阻器的另一端耦合至產(chǎn)生VOUTaw的節(jié)點(diǎn)214。電流源503耦合至提供源電壓VSRC的電壓源和節(jié)點(diǎn)214之間，并提供電流gml -VOUT至節(jié)點(diǎn)214。單刀單擲(SPST)開關(guān)505的一個(gè)開關(guān)端被耦合至節(jié)點(diǎn)214，另一個(gè)開關(guān)端被耦合至另一電流源507的一端。開關(guān)505可以以任何合適的方式實(shí)現(xiàn)，如包含晶體管裝置或類似的裝置。電流源507的另一端被耦合至GND，且其通過(guò)開關(guān)505 (當(dāng)閉合時(shí))提供電流gm2.VIN至GND。開關(guān)505具有接收PWM信號(hào)的控制端。
[0028]電阻器裝置501被示出具有電阻值RADJ，表明其可以被調(diào)節(jié)。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于給定的實(shí)施方案，電阻值RADJ的的值選擇基于增益值以提供疊加至VOUT的方波的所需的衰減水平。一旦被選擇并相應(yīng)地被調(diào)節(jié)，電阻器裝置501的電阻不發(fā)生改變而替代的是具有靜態(tài)的電阻值。另一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)給定的實(shí)施方案，可調(diào)電阻器被使用并且被調(diào)節(jié)。一旦被調(diào)節(jié)，其阻值在工作過(guò)程中保持不被修改。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，PWM在功率部分期間變高，在此期間驅(qū)動(dòng)器203導(dǎo)通01以將相節(jié)點(diǎn)205耦合至輸出電感器L。這樣的話，當(dāng)PWM變高時(shí)，它也閉合開關(guān)505，以及當(dāng)PWM變低時(shí)，它打開開關(guān)505。值gml是第一跨導(dǎo)增益以及gm2是第二跨導(dǎo)增益。因此，電流源503產(chǎn)生與輸出電壓VOUT乘以跨導(dǎo)增益gml成比例的電流，電流源507產(chǎn)生與輸入電壓VIN乘以跨導(dǎo)增益gm2成比例的電流。在一個(gè)實(shí)施例中，gml = gm2 = gm，其中增益是相等的?？蛇x的，跨導(dǎo)增益gml和gm2可以是不同的或被調(diào)節(jié)，以獲得減小被疊加至VOUT的方波幅值的期望結(jié)果。
[0030]在工作中，電流源503持續(xù)提供與輸出電壓VOUT成比例的電流gml -VOUT至節(jié)點(diǎn)214，而電流源507僅當(dāng)開關(guān)505閉合時(shí)從節(jié)點(diǎn)214汲取或吸收電流gm2.VIN0參照?qǐng)D4，正好在響應(yīng)于負(fù)載瞬態(tài)的電壓瞬態(tài)303之后PWM變高，因此當(dāng)上開關(guān)Ql被閉合時(shí)電感電流IL升高。由于相電壓VPH升高至VIN，當(dāng)開關(guān)Ql被導(dǎo)通時(shí)VOUT跳高。輸出電感L和ESL之間的電感分配器弓I起VOUT相應(yīng)的升高。
[0031]然而，當(dāng)PWM變高，開關(guān)505也被閉合，因此額外的電流gm2-VIN被從節(jié)點(diǎn)214引出以得到施加至節(jié)點(diǎn)214的組合電流gml *V0UT-gm2.ν?Ν。組合電流升高或降低流過(guò)電阻器裝置501的電流，因此升高或降低相對(duì)于VOUT的V0UTAW。假設(shè)gml = gm2并且其中VIN> VOUT的降壓配置，組合電流gml.V0UT-gm2.VIN從節(jié)點(diǎn)214引出電流，因此如圖4所示VOUTadj相對(duì)于VOUT降低。加到VOUT的方波在VOUTaw上衰減。當(dāng)PWM變回低時(shí)，Ql被關(guān)斷以及Q2被導(dǎo)通，因此IL斜坡下降并且開關(guān)505被打開。電流gm2-VIN被移除并且僅電流gml.VOUT被加上，其相對(duì)于VOUT升高電壓V0UTAW。因此，方波的高電平被減小并且方波低電平被提高。
[0032]如405所示，VOUT方波被在VOUTaw上大幅消減。由于VOUTaw是VOUT的平滑版本，調(diào)節(jié)器103對(duì)負(fù)載瞬態(tài)的響應(yīng)迅速對(duì)瞬態(tài)事件響應(yīng)，例如在一個(gè)PWM周期內(nèi)。電感電流IL持續(xù)在斜坡上升和下降之間跳轉(zhuǎn)，但是響應(yīng)于如圖4所示升高的負(fù)載電平而處在高電流水平。
[0033]圖6是提供矯正電流以相對(duì)于節(jié)點(diǎn)214上的VOUT調(diào)節(jié)VOUTaw的可選實(shí)施例簡(jiǎn)化示意框圖。電流源503和507每個(gè)可以通過(guò)具有接收必要電壓的輸入的跨導(dǎo)放大器實(shí)現(xiàn)，VIN或V0UT。在某些配置中，調(diào)制器201已經(jīng)包括接收VOUT并提供電流gml -VOUT的第一跨導(dǎo)放大器603和接收VIN并提供電流m2.ν?Ν的第二跨導(dǎo)放大器607。不是使用單獨(dú)的電流源或放大器或類似物再產(chǎn)生這些電流，而是第一電流鏡(CM) 605被提供以鏡像gml -VOUT至節(jié)點(diǎn)214中并且第二電流鏡609被提供以通過(guò)開關(guān)507來(lái)自節(jié)點(diǎn)214的鏡像gm2.VIN。
[0034]圖7是描述電阻器裝置501的一實(shí)施例的框圖，其實(shí)施為可調(diào)或可編程電阻器且通過(guò)存儲(chǔ)器編程。在這種情況下，RADJ的電阻值被選為一可編程電阻器701的一部分，其具有基于選擇輸入的可編程的值?？删幊痰碾娮杵?01可按模擬或數(shù)字的方式實(shí)現(xiàn)。為了特定實(shí)現(xiàn)，確定RADJ的值使得方波衰減的程度最大化。注意，還可以調(diào)節(jié)gml和/或gm2(或單獨(dú)增益gm)以獲得理想的衰減。一旦RADJ被確定，RSEL的值被提供給或被維持在可編程電阻器701的選擇輸入?？删幊檀鎯?chǔ)器(MEM) 703或類似物可以用于提供RSEL值。MEM703可用RAM或ROM或類似物來(lái)實(shí)現(xiàn)。在可替代的實(shí)施例中，為了提供或者調(diào)節(jié)RSEL以獲得理想的RADJ的值，MEM703可以實(shí)施為一個(gè)或更多的可編程熔絲或用其替代。
[0035]圖8是描述在調(diào)節(jié)器103的輸出部分和反饋輸入之間提供的ESL消除電路的可替換實(shí)施例的簡(jiǎn)化示意框圖。調(diào)節(jié)器103包括與前面描述相似的部分，除了 ESL消除電路213被耦合在輸出節(jié)點(diǎn)207和誤差放大器215的反饋輸入之間的輸出反饋電路809替代。在這種情況下，不同的ESL消除電路805被插入在相節(jié)點(diǎn)209和RGND連接之間，RGND被反饋以調(diào)節(jié)誤差放大器215的參考輸入。操作相類似，除了消除是發(fā)生在反饋感測(cè)電壓的另一極。
[0036]在一些配置中，調(diào)節(jié)器103包括遠(yuǎn)程接地感測(cè)或“Kelvin”接地連接801。電阻接地(RGND)連接形成在輸出電容器C在801處的接地端。電阻GWI顯示為耦合在801和表示地線阻抗的GND之間。RGND連接被傳送至加法器807的一個(gè)輸入端，加法器另一個(gè)輸入端接收電壓VDAC并且在其輸出端提供前面描述的參考電壓VREF。VDAC被編程以提供VREF目標(biāo)級(jí)的電壓電平。RGND連接提供相對(duì)于輸出電容器的更加精確的接地參考。該遠(yuǎn)程接地連接彌補(bǔ)了連接到負(fù)載的低側(cè)連接的損耗并且具有反轉(zhuǎn)功能。如果RGND變高，則具有向VOUT變低一樣的反饋效果。
[0037]ESL消除電路805包括兩個(gè)電阻器Rl和R2。Rl插在節(jié)點(diǎn)801和節(jié)點(diǎn)803之間，其中RGND從節(jié)點(diǎn)803傳送至加法器805。R2耦合在相節(jié)點(diǎn)205和節(jié)點(diǎn)803之間。這種方法與ESL消除電路213有相似的效果，具有小的DC偏移。在這種情況下，當(dāng)VPH(相節(jié)點(diǎn)205)為高的時(shí)候電壓只是被減去。當(dāng)VPH低時(shí)，其具有幾乎和遠(yuǎn)程接地同樣的電壓，因此具有很小的效果。峰-峰電壓可以與為了消除疊加在VOUT上的電感分配器的方波的第一種方法相同。此外，為了 DC的精度可以進(jìn)行額外的調(diào)節(jié)。
[0038]在此所述的ESL消除系統(tǒng)和方法能減小輸出濾波器和提高(加快)負(fù)載瞬態(tài)性能。這使具有運(yùn)行處理器變得更快并更有效的能力。
[0039]參考以上描述以及附圖將能更好地理解本發(fā)明的益處、特征以及優(yōu)點(diǎn)。給出描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能在特定應(yīng)用及其需求的背景下作出和利用所提供的本發(fā)明。然而，優(yōu)選實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)是明顯的，而且可將本文所限定的一般原理應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明不旨在受限于本文中示出和描述的特定實(shí)施例，而應(yīng)被給予與本文中披露的原理和新穎特征一致的最寬范圍。
[0040]雖然已參考本發(fā)明的某些優(yōu)選版本相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但可構(gòu)想其它可能的版本和變型。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，他們能容易地利用所公開的理念和特定實(shí)施例作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或修改其它結(jié)構(gòu)以提供本發(fā)明的相同目的，這不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.用于調(diào)節(jié)器的等效串聯(lián)電感消除電路，包括耦合到位于輸出節(jié)點(diǎn)的輸出電容器的輸出電感，其中輸出電容器具有等效串聯(lián)電感，其中為了控制輸入電壓變換至產(chǎn)生在輸出節(jié)點(diǎn)上的輸出電壓，調(diào)節(jié)器使脈沖控制信號(hào)在無(wú)效狀態(tài)和有效狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，以及其中所述等效串聯(lián)電感消除電路包括: 耦合在輸出節(jié)點(diǎn)和調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)之間的電阻器裝置，其中所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步耦合到調(diào)節(jié)器的輸出電壓反饋輸入； 第一電流源，產(chǎn)生與調(diào)節(jié)器的輸出電壓成比例的第一電流，其中所述第一電流被提供給所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)； 第二電流源，產(chǎn)生與調(diào)節(jié)器的輸入電壓成比例的第二電流；以及 響應(yīng)于脈沖控制信號(hào)的開關(guān)，其將所述第二電流源耦合到所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)，使得當(dāng)脈沖控制信號(hào)處于有效狀態(tài)時(shí)從所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)吸收所述第二電流，以及當(dāng)所述脈沖控制信號(hào)處于非有效狀態(tài)時(shí)從所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)斷開所述第二電流源。
2.如權(quán)利要求1所述的等效串聯(lián)電感消除電路，其特征在于，所述第一電流源包括第一跨導(dǎo)放大器以及其中所述第二電流源包括第二跨導(dǎo)放大器。
3.如權(quán)利要求2所述的等效串聯(lián)電感消除電路，其特征在于，所述第一和第二跨導(dǎo)放大器中至少一個(gè)的增益被調(diào)節(jié)以衰減由輸出電容器的等效串聯(lián)電感引起的疊加至輸出節(jié)點(diǎn)的方波的幅值。
4.如權(quán)利要求2所述的等效串聯(lián)電感消除電路，進(jìn)一步包括: 耦合至所述第一跨導(dǎo)放大器的第一電流鏡，其將所述第一電流鏡像至所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)；以及 耦合至所述第二跨導(dǎo)放大器的第二電流鏡，其通過(guò)所述開關(guān)將第二電流鏡像至所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的等效串聯(lián)電感消除電路，其特征在于，所述第一和第二電流源的增益被調(diào)節(jié)以衰減由輸出電容器的等效串聯(lián)電感引起的疊加至輸出節(jié)點(diǎn)的方波電壓紋波的幅值。
6.如權(quán)利要求1所述的等效串聯(lián)電感消除電路，其特征在于，所述電阻器裝置包括可調(diào)電阻。
7.如權(quán)利要求1所述的等效串聯(lián)電感消除電路，其特征在于，所述電阻器裝置具有電阻值，所述電阻值被選擇以衰減由輸出電容器的等效串聯(lián)電感引起的被疊加至輸出節(jié)點(diǎn)上的方波電壓紋波。
8.如權(quán)利要求1所述的等效串聯(lián)電感消除電路，其特征在于，所述電阻器裝置包括通過(guò)存儲(chǔ)器裝置編程的可編程電阻器。
9.一電子裝置，包括: 調(diào)節(jié)器，包括: 耦合至輸出節(jié)點(diǎn)的輸出電感器； 開關(guān)電路，耦合至所述輸出電感并響應(yīng)于脈沖控制信號(hào)來(lái)將輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述輸出節(jié)點(diǎn)上的輸出電壓； 輸出電容器，I禹合至位于所述輸出節(jié)點(diǎn)處的所述輸出電感器，其中所述輸出電容器具有等效串聯(lián)電感，形成產(chǎn)生疊加至所述輸出電壓的方波電壓紋波的電感分配器； 接收經(jīng)調(diào)節(jié)的反饋電壓的調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)； 反饋控制電路，具有耦合至所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的輸入并且具有提供所述脈沖控制信號(hào)的輸出；以及 等效串聯(lián)電感消除電路，耦合在所述輸出電感器和所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)之間，所述等效串聯(lián)電感消除電路衰減提供至所述反饋控制電路的所述輸入的所述方波電壓紋波的幅值。
10.如權(quán)利要求9所述的電子裝置，進(jìn)一步包括處理器和耦合至所述調(diào)節(jié)器的存儲(chǔ)器。
11.如權(quán)利要求9所述的電子裝置，其特征在于，所述等效串聯(lián)電感消除電路包括: 耦合在所述輸出節(jié)點(diǎn)和所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)之間的電阻器裝置； 第一電流源，產(chǎn)生與所述調(diào)節(jié)器的所述輸出電壓成比例的第一電流，其中所述第一電流被提供至所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)； 第二電流源，產(chǎn)生與所述調(diào)節(jié)器的所述輸入電壓成比例的第二電流；以及開關(guān)，響應(yīng)于所述脈沖控制信號(hào)，所述開關(guān)將所述第二電流源耦合至所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)以當(dāng)所述脈沖控制信號(hào)處于有效狀態(tài)時(shí)從所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)吸收所述第二電流，以及當(dāng)所述脈沖控制信號(hào)處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)所述開關(guān)從所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)斷開所述第二電流源。
12.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其特征在于，所述第一電流源包括第一跨導(dǎo)放大器并且其中所述第二電流源包括第二跨導(dǎo)放大器。
13.如權(quán)利要求12所述的電子裝置，進(jìn)一步包括: 耦合至所述第一跨導(dǎo)放大器的第一電流鏡，其將所述第一電流鏡像至所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)；以及 耦合至所述第二跨導(dǎo)放大器的第二電流鏡，其通過(guò)所述開關(guān)將所述第二電流鏡像至所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其特征在于，所述第一和第二電流源中至少一個(gè)的增益被調(diào)節(jié)以衰減所述方波電壓紋波的幅值。
15.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其特征在于，所述電阻器裝置包括可調(diào)電阻器。
16.如權(quán)利要求11所述的電子裝置，其特征在于，所述電阻器裝置具有電阻值，其被選擇以衰減所述方波電壓紋波的幅值。
17.如權(quán)利要求9所述的電子裝置，其特征在于， 所述開關(guān)電路被耦合至位于相節(jié)點(diǎn)的所述輸出電感器； 其中所述輸出電容器被耦合在Kelvin接地連接； 其中所述反饋控制電路包括誤差放大器；以及 其中所述等效串聯(lián)電感消除電路包括: 率禹合在所述Kelvin接地連接和所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)之間的第一電阻器； 耦合在所述相節(jié)點(diǎn)和所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)之間的第二電阻器； 加法器，具有接收參考電壓的第一輸入，耦合至所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)的第二輸入，以及提供經(jīng)調(diào)節(jié)的參考電壓至所述誤差放大器的第一輸入的輸出，其中所述誤差放大器具有接收指示所述輸出電壓的反饋電壓的第二輸入。
18.—種能夠消除調(diào)節(jié)器的輸出電容器的等效串聯(lián)電感的方法，該調(diào)節(jié)器包括耦合至位于輸出節(jié)點(diǎn)的輸出電容器的輸出電感器，其中，為了控制輸入電壓轉(zhuǎn)換為產(chǎn)生在輸出節(jié)點(diǎn)上的輸出電壓，調(diào)節(jié)器使得脈沖控制信號(hào)在有效和無(wú)效狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，所述方法包括: 將電阻器裝置耦合在輸出節(jié)點(diǎn)和調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)之間，所述調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)被耦合至調(diào)節(jié)器的輸出電壓反饋輸入； 提供與調(diào)節(jié)器的輸出電壓成比例的第一電流至調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)； 產(chǎn)生與調(diào)節(jié)器的輸入電壓成比例的第二電流；以及 施加第二電流以當(dāng)脈沖控制信號(hào)處于有效狀態(tài)時(shí)從調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)吸收電流，以及否則當(dāng)脈沖控制信號(hào)處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)從調(diào)節(jié)節(jié)點(diǎn)隔離第二電流。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括選擇電阻器裝置的阻值以衰減產(chǎn)生在輸出節(jié)點(diǎn)上的方波電壓紋波的幅值，所述方波電壓紋波是由位于輸出電感器和輸出電容器的等效串聯(lián)電感之間的電感分壓器導(dǎo)致的。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括選擇第一和第二電流中的每個(gè)的幅值以衰減產(chǎn)生在輸出節(jié)點(diǎn)上的方波電壓紋波的幅值，該方波電壓紋波是由位于輸出電感器和輸出電容器的等效串聯(lián)電感之間的電感分壓器導(dǎo)致的。
【文檔編號(hào)】H02M3/155GK104426338SQ201310757421
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】R·S·A·菲爾布里克, E·陳, G·盧夫, R·J·帕里克 申請(qǐng)人:英特賽爾美國(guó)有限公司