可以提供一种电压调节器,电压调节器包括第一电路,第一电路从降压变换器接收至少一个反馈信号,并基于至少一个反馈信号来向降压变换器提供至少一个驱动信号以提供输出电压,以及第二电路,当第一电路不使用降压变换器来提供输出电压时,第二电路控制超级电容器以提供输出电压。
1.一种电压调节器,包括:第一电路,所述第一电路用于从降压变换器接收至少一个反馈信号,并用于基于所述至少一个反馈信号来向所述降压变换器提供至少一个驱动信号以提供输出电压;以及第二电路,所述第二电路用于当所述第一电路不使用所述降压变换器来提供所述输出电压时,控制超级电容器来提供所述输出电压,其中,所述第一电路用于感测所述输出电压,并用于当所述至少一个反馈信号指示所述输出电压降到低于阈值时,使用所述降压变换器来提供所述输出电压。
2.根据权利要求1所述的电压调节器,其中,所述第一电路用于向所述降压变换器的第一开关晶体管提供第一驱动信号,并用于向所述降压变换器的第二开关晶体管提供第二驱动信号。
3.根据权利要求1所述的电压调节器,其中,所述第二电路用于向超级电容器设备的第一控制晶体管提供第一控制信号,并用于向所述超级电容器设备的第二控制晶体管提供第二控制信号。
4.根据权利要求1所述的电压调节器,其中,所述第一电路用于接收空闲信号,并用于响应于接收所述空闲信号而停止使用所述降压变换器。
5.根据权利要求1所述的电压调节器,其中,所述第一电路包括电压感测设备和电流感测设备,所述电压感测设备用于接收指示所述输出电压的反馈信号,所述电流感测设备用于接收指示所述降压变换器中的电流的反馈信号。
6.一种电子设备,包括:平台负载,所述平台负载具有处理器,以及电压调节器,所述电压调节器用于向所述平台负载提供输出电压,所述电压调节器包括:降压变换器,所述降压变换器用于接收直流(DC)电压,并用于向所述平台负载提供所述输出电压;电压控制器,所述电压控制器用于从所述降压变换器接收至少一个反馈信号,所述电压控制器用于向所述降压变换器提供至少一个驱动信号;以及超级电容器设备,当不使用所述降压变换器来提供所述输出电压时,所述超级电容器设备用于提供所述输出电压,其中,所述电压控制器用于感测所述输出电压,并用于当所述至少一个反馈信号指示所述输出电压降到低于阈值时,使用所述降压变换器来提供所述输出电压。
7.根据权利要求6所述的电子设备,其中,所述电压控制器用于向所述降压变换器的第一开关晶体管提供第一驱动信号,并用于向所述降压变换器的第二开关晶体管提供第二驱动信号。
8.根据权利要求6所述的电子设备,其中,所述电压控制器用于向所述降压变换器的第一开关晶体管提供第一控制信号,并用于向所述降压变换器的第二开关晶体管提供第二驱动信号。
9.根据权利要求6所述的电子设备,其中,所述电压控制器包括空闲控制设备,所述空闲控制设备用于当所述平台负载处于空闲状态中时,提供空闲信号。
10.根据权利要求6所述的电子设备,其中,所述电压控制器包括电压感测设备和电流感测设备,所述电压感测设备用于接收指示所述输出电压的反馈信号,所述电流感测设备用于接收指示所述降压变换器中的电流的反馈信号。
11.根据权利要求6所述的电子设备,进一步包括电池,所述电池用于提供所述DC电压。
12.根据权利要求6所述的电子设备,其中,当所述平台负载处于空闲状态中时,所述降压变换器不用于提供所述输出电压。
13.一种为电子设备供电的方法,包括:在电压调节器处接收输入电压;接通所述电压调节器的降压变换器;当使用所述降压变换器时,从所述电压调节器提供输出电压;当使用所述降压变换器时,为所述电压调节器的超级电容器充电;当不使用所述降压变换器时,从所述超级电容器提供所述输出电压;感测所述输出电压,以及当至少一个反馈信号指示所述输出电压降到低于阈值时,从所述降压变换器提供所述输出电压。
14.根据权利要求13所述的方法,进一步包括:向所述降压变换器的第一开关晶体管提供第一驱动信号,以及向所述降压变换器的第二开关晶体管提供第二驱动信号。
15.根据权利要求13所述的方法,进一步包括:向所述降压变换器的第一开关晶体管提供第一控制信号,以及向所述降压变换器的第二控制晶体管提供第二控制信号。
16.根据权利要求13所述的方法,进一步包括:从所述电子设备接收空闲信号,以及响应于接收所述空闲信号而停止使用所述降压变换器。
17.根据权利要求15所述的方法,进一步包括:基于所述电压调节器的所述输出电压来停止对所述超级电容器的充电。技术领域
本发明涉及一种用于电子设备的电压调节器。
背景技术
电子设备(或者平台负载)可以由电池和电压调节器提供电力。电压调节器(VR)损耗是总平台功耗中的主要影响因素。电压调节器输出电流的所在之处(或概率)可以显示大部分时间在何处耗电。例如,大约50%的时间,电压调节器可以工作在空闲状况。空闲状况可以是无负载状况或者低负载状况。电子设备可以在相当大部分的电池寿命中处于空闲。这样,在空闲状态中功耗的减小会是平台功率传送的关键方面。电压调节器高功耗的一个影响因素是直流(DC)-直流(DC)降压型电压调节器中的开关损耗。
发明内容
根据本发明的一个方面,提供了一种电压调节器,包括:第一电路,所述第一电路用于从降压变换器接收至少一个反馈信号,并用于基于所述至少一个反馈信号来向所述降压变换器提供至少一个驱动信号以提供输出电压;以及第二电路,所述第二电路用于当所述第一电路不使用所述降压变换器来提供所述输出电压时,控制超级电容器来提供所述输出电压,其中,所述第一电路用于感测所述输出电压,并用于当所述至少一个反馈信号指示所述输出电压降到低于阈值时,使用所述降压变换器来提供所述输出电压。根据本发明的另一方面,提供了一种电子设备,包括:平台负载,所述平台负载具有处理器,以及电压调节器,所述电压调节器用于向所述平台负载提供输出电压,所述电压调节器包括:降压变换器,所述降压变换器用于接收直流(DC)电压,并用于向所述平台负载提供所述输出电压;电压控制器,所述电压控制器用于从所述降压变换器接收至少一个反馈信号,所述电压控制器用于向所述降压变换器提供至少一个驱动信号;以及超级电容器设备,当不使用所述降压变换器来提供所述输出电压时,所述超级电容器设备用于提供所述输出电压,其中,所述电压控制器用于感测所述输出电压,并用于当所述至少一个反馈信号指示所述输出电压降到低于阈值时,使用所述降压变换器来提供所述输出电压。根据本发明的另一方面,提供了一种为电子设备供电的方法,包括:在电压调节器处接收输入电压;接通所述电压调节器的降压变换器;当使用所述降压变换器时,从所述电压调节器提供输出电压;当使用所述降压变换器时,为所述电压调节器的超级电容器充电;当不使用所述降压变换器时,从所述超级电容器提供所述输出电压;感测所述输出电压,以及当至少一个反馈信号指示所述输出电压降到低于阈值时,从所述降压变换器提供所述输出电压。
附图说明
可以参考以下附图来详细说明布置和实施例,其中,相似的附图标记指代相似的元件,并且其中:图1显示了电子设备的示例;图2显示了用于电子设备(或平台负载)的电源系统的示例;图3显示了根据示例性实施例的电压调节器;图4显示了空闲控制设备的示例;图5是第一次接通到平台负载的电力时的电压调节器的时序图;图6是平台负载处于空闲状态中时的电压调节器的时序图;以及图7是电压调节器的功率循环时序图。
具体实施方式
在以下的详细说明中,在不同附图中相似的附图标记可以用于指定相同、相应和/或相似的部件。此外,在以下的详细说明中,可以给出示例性尺寸/模型/值/范围,尽管实施例不限于它们。当为了说明示例性实施例而阐述了特定细节时,对于本领域技术人员来说显而易见的是,可以实践实施例而无需这些特定细节。在以下说明中,可以将信号描述为有效的。这可以对应于是高(HIGH)信号(或者1)。也可以将信号被描述为无效的。这可以对应于低(LOW)信号(或者0)。电子设备(下文中也称为平台负载)可以从电压调节器接收直流(DC)电压。可以在电子设备或平台负载外部提供电压调节器。图1显示了电子设备的示例。也可以提供其他结构。电子设备(或平台负载)可以是多个电池供电的设备中的任意一个,例如但不限于,移动电话、个人数字助理、媒体播放器、和/或膝上型或笔记本电脑。可替换地,电子设备可以是常常在固定位置使用的AC供电的设备,所述固定位置例如是台式计算机、电视、数字视频盘(DVD)或其他类型的媒体播放器、环绕声和/或其他媒体接收器,这是仅列举的一部分。如图1所示,电子设备可以包括处理器1、芯片组2、图形接口3、无线通信单元4、显示器5、存储器6、和多个功能电路,包括通用串行总线(USB)接口7、扬声器和话筒电路8、和闪存卡9。还可以提供媒体播放器。在其他实施例中,可以包括电路和功能的不同组合或布置。图2显示了用于电子设备(或者平台负载)的电源系统的示例。也可以提供其他结构。图2的特征也可以认为是装置、系统和/或电子设备。图2显示了电池10可以向电压调节器(VR)20提供直流(DC)电压(或电压输入)。电压调节器20可以将接收的电压输入调整为电压输出,可以将它随后提供给平台负载30(或电子设备)。电源系统可以包括电压调节器20和电池10。电压调节器20可以向平台负载30提供DC电压,所述平台负载30是电子设备。如以下将说明的,实施例可以在轻负载条件下使用超级电容器来提供所需的电力。这可以导致在特定负载的能量需求的显著改善。还可以在电源的噪声性能中得到改善。图3显示了根据示例性实施例的电压调节器。图4显示了用于图3的电压调节器的空闲控制设备的示例。其他实施例和结构也在本公开内容的范围内。图3中所示的电压调节器可以对应于图2中所示的电压调节器。可以提供空闲控制设备的其他结构。图3的特征也可以认为是装置、系统和/或电子设备。更具体地,图3显示了电压调节器100,所述电压调节器100包括电压控制器120、降压变换器150和超级电容器器件170。电压调节器100可以耦合到电池110,所述电池110可以对应于图2的电池10。电池110可以向电压调节器100提供DC电压。电压调节器100(更具体地,电压控制器120)可以包括脉宽调制(PWM)控制设备122、晶体管驱动器电路126(或者场效应晶体管(FET)驱动器)、电压感测设备132、电流感测设备136、超级电容器控制设备146、和空闲控制设备142。PWM控制设备122、晶体管驱动器电路126、电压感测设备132、电流感测设备136和空闲控制设备142可以认为是第一电路,超级电容器控制设备146可以认为是第二电路。降压变换器150可以包括第一开关晶体管152、第二开关晶体管154、电感器156、和电容器158。第一开关晶体管152和第二开关晶体管154中的每一个都可以是场效应晶体管(FET)。如图3所示,第一开关晶体管152和第二开关晶体管154串联耦合在电池110与地之间。第一开关晶体管152和第二开关晶体管154之间的中间节点153耦合到电感器156的第一端。电感器156的第二端是向平台负载(或电子设备)提供输出电压V₀的输出节点160。如图3所示,降压变换器150的电容器158耦合在输出节点160与地之间。电容器158的第一端耦合到电感器156的第二端(即输出节点160),电容器158的第二端子耦合到地。降压变换器150可以向电压控制器120提供反馈信号,以使得电压控制器120可以控制降压变换器150。例如,第一反馈信号I_SENSE是横跨电感器156的第一端(或节点153)与电感器156的第二端(或节点160)的电压。第一反馈信号I_SENSE可以是到电压控制器120的电流感测设备136的输入。电流感测设备136可以接收指示降压变换器150中的电流的反馈信号。降压变换器150可以进一步基于在输出节点160(在电感器156与电容器158之间)与地之间的电压来提供第二反馈信号V_SENSE。第二反馈信号可以是到电压控制器120的电压感测设备132的输入。电压感测设备132可以接收指示输出电压的反馈信号。第二反馈信号也可以取自平台负载。第二反馈信号V_SENSE和第一反馈信号I_SENSE可以有助于将电压调节器100的输出电压V₀稳定在所期望的容限内。第一反馈信号I_SENSE还可以有助于保护电压调节器100免于过电流情况。电压感测设备132可以向PWM控制设备122提供输出信号,电流感测设备136可以向PWM控制设备122提供输出信号。PWM控制设备122可以控制晶体管驱动器电路126。PWM控制设备122可以进一步基于从电压感测设备132接收的信号来提供OVERRIDE(覆写)信号。在输出电压降低到容限(V₀-ΔV)以下时的空闲状况中,使OVERRIDE信号有效。例如,ΔV=容限×V₀/100。容限是允许的输出变化的百分比。电压感测设备132可以接收指示输出电压V₀的反馈信号。电流感测设备136可以接收指示降压变换器150中的电流(即通过电感器156的电流)的反馈信号。脉宽调制控制设备122可以从电压感测设备132和电流感测设备136接收信号。脉宽调制控制设备122可以基于从电压感测设备132所接收的信号来提供OVERRIDE信号。晶体管驱动器电路126可以提供驱动信号以控制降压变换器150的第一开关晶体管152和第二开关晶体管154。更具体地,晶体管驱动器电路126可以向降压变换器150的第一开关晶体管152和第二开关晶体管154施加脉宽调制信号。这些信号的宽度可以控制第一和第二开关晶体管152、154的时间安排。可以基于反馈信号来调整(或提供)驱动信号。超级电容器设备170可以包括第一控制晶体管172、第二控制晶体管174和超级电容器176。第一控制晶体管172和第二控制晶体管174中的每一个控制晶体管都可以是场效应晶体管。第一控制晶体管172、第二控制晶体管174和超级电容器176串联耦合在输出节点160与地之间,并可以控制输出电压V₀。在节点175的电压Vs可以表示在超级电容器176中的电压。第一控制晶体管172可以接收驱动放电信号SC_DIS,其大体上与超级电容器176的放电相关。第二控制晶体管174可以接收驱动充电信号SC_CHG,其大体上与超级电容器176的充电相关。因此,第一控制晶体管172和第二控制晶体管174可以充当控制开关,用以控制流入超级电容器176的电荷的流动以及从超级电容器176流出的电荷的流动。作为一个示例,超级电容器176可以是具有相对高能量密度的电化学电容器。超级电容器176也可以称为电双层电容器。第一和第二控制晶体管172、174可以由驱动信号SC_CHG和SC_DIS控制,所述驱动信号由(电压控制器120的)超级电容器控制设备146产生。例如,在通电条件下,超级电容器控制设备146可以确保超级电容器176变为充满电。另外,在空闲状态(或状况)下,超级电容器控制设备146可以使超级电容器176向电源放电,例如向平台负载放电。在功率循环或非空闲状态下,超级电容器控制设备146可以隔离超级电容器176免于被放电。作为一个示例,当驱动信号SC_CHG和SC_DIS都为高(或1)时,则超级电容器176可以是用于充电以及放电的ON。当驱动信号SC_DIS为高且驱动信号SC_CHG为低(或0)时,那么超级电容器176可以仅放电(不充电)。当驱动信号SC_DIS为低且驱动信号SC_CHG为高时,那么超级电容器176可以仅充电(不放电)。此外,当驱动信号SC_DIS和SC_CHG都为低时,则可以使超级电容器176断开连接(或隔离)。如图4所示,空闲控制设备142包括逻辑与(AND)器件144、逻辑或(OR)器件146和诸如2-输入与非门(2-inputNegativeANDgate)的逻辑器件148。其他逻辑器件或逻辑门可以用于空闲控制设备142。空闲控制设备142可以接收两个输入信号,即第一输入信号VR_EN和第二输入信号SO_iX。可以从平台负载提供第一输入信号和第二输入信号,所述平台负载例如图2中所示的平台负载30。第一输入信号VR_EN可以表示平台负载的接通或断开。当平台负载通电接通时第一输入信号VR_EN可以为高,并且当平台负载未通电接通时第一输入信号VR_EN可以为低。第二输入信号SO_iX可以表示平台负载的空闲状况。当平台负载处于空闲状态(或情况)中时第二输入信号SO_iX可以为高,并且当平台负载不处于空闲状态中时第二输入信号SO_iX可以为低。逻辑器件148可以接收反相的第二输入信号SO_iX和反相的OVERRIDE信号。逻辑器件148可以基于所接收的信号来执行逻辑与运算。逻辑器件148的输出可以提供给逻辑或门146的输入端子。逻辑或器件146可以接收两个输入信号,其中一个信号来自逻辑器件148且一个信号来自PWM控制设备122。来自PWM控制设备122的信号可以是OVERRIDE信号。在空闲状态中,当输出电压V₀降低到诸如V₀-ΔV的规定值以下时,可以提供OVERRIDE信号。逻辑或设备146可以对所接收的输入信号执行逻辑或运算。逻辑或设备146可以向逻辑与设备144提供输出信号。逻辑与设备144可以接收两个输入信号,第一输入信号VR_EN和来自逻辑或设备146的一个输入信号。逻辑与设备144可以基于接收的信号执行逻辑与运算。逻辑与设备144可以向晶体管驱动器电路126提供输出信号(即,晶体管驱动器使能信号SW_EN)。图3显示了降压变换器150可以从电池110接收DC电压,并可以提供输出电压V₀。电压控制器120可以从降压变换器150接收反馈信号。电压控制器120可以基于反馈信号向第一和第二开关晶体管152、154提供驱动信号。当断开降压变换器150时,超级电容器设备170可以提供输出电压V₀。当接收到第二输入信号SO_iX指示平台负载被初始接通时,电压控制器120可以接通降压变换器150。在降压变换器150断开的同时,可以从电压调节器100提供输出电压。在降压变换器150接通的同时,可以充电超级电容器176。当接收到指示平台负载处于空闲摘要(或空闲状况)中的第一输入信号VR_EN时,电压控制器120可以断开降压变换器。此时,可以从超级电容器176提供输出电压,同时断开降压变换器150。当平台负载处于空闲状态中时,空闲控制设备142可以提供空闲信号。晶体管驱动器电路126可以从空闲控制设备142接收空闲信号,并响应于接收空闲信号而断开降压变换器150。因此,可以基于反馈信号来提供或调整降压变换器150(即、第一和第二开关晶体管152、154)的驱动信号。图5是第一次接通(或第一次通电)到平台负载的电力时的电压调节器的时序图。其他实施例和时序图也在本公开内容的范围内。更具体地,图5显示了由平台负载(或电子设备)使第一输入信号VR_EN有效,指示电压调节器100应开始增大(或斜升)其输出电压V₀。图5显示了第一输入信号VR_EN升为高。在图5中,没有使得第二输入信号SO_iX(或空闲信号)有效。基于第一输入信号VR_EN的有效,使晶体管驱动器使能信号SW_EN有效(或升为高)。这使得晶体管驱动器电路126能够驱动第一和第二开关晶体管152、154。PWM控制设备122可以将输出电压控制在设定容限内(显示为+Tol%或-Tol%)。如图5进一步显示的,通过使得驱动充电信号SC_CHG有效来使第二控制晶体管174导通,且以恒流模式对超级电容器176进行充电。这个循环将电压V₀充电到V₀+ΔV。ΔV可以对应于容限。在这一点上,可以使驱动充电信号SC_CHG无效,第二控制晶体管174截止。换言之,在接通降压变换器150的同时,可以充电超级电容器176。一旦将超级电容器176充电到规定值,就可以停止充电。图6是平台负载处于空闲状态(或空闲模式或状况)中时的电压调节器的时序图。其他实施例和时序图也在本公开内容的范围内。例如,可以由平台负载上的部件做出平台负载是否处于空闲状态中的确定。更具体地,当平台负载30处于空闲模式中时,平台负载30可以通过使第二输入信号SO_iX有效来通知电压调节器100。换言之,当平台负载30处于空闲模式中时,第二输入信号SO_iX如图6所示地升为高。这导致晶体管驱动器使能信号SW_EN无效(或降为低),如图6所示。晶体管驱动器使能信号SW_EN的该无效有效地禁用了晶体管驱动器电路126,这又关闭(或断开)了降压变换器150。换言之,当平台负载30工作在空闲状态中时,断开降压变换器150。基本上在使得晶体管驱动器使能信号SW_EN无效的同时,接通超级电容器设备170的第一控制晶体管172和第二控制晶体管174(即,使能晶体管172、174)。换言之,超级电容器控制设备146使得到第二控制晶体管174的驱动充电信号SC_CHG有效,并且超级电容器控制设备146使得到第一控制晶体管172的驱动放电电信号SC_DIS有效。如图6所示,驱动充电信号SC_CHG和驱动放电电信号SC_DIS都为高。基于需要提供给平台负载的输出电流,超级电容器176基于第一和第二控制晶体管172、174的操作而开始放电。当输出电压V₀降到V₀-ΔV以下时,PWM控制设备122使得OVERRIDE信号有效以覆写晶体管驱动器使能信号SW_EN。就是说,晶体管驱动器使能信号SW_EN升为高,且OVERRIDE信号升为高。基于这些信号,可以接通降压变换器150,可以向平台负载提供电力,并可以将横跨超级电容器176的电压Vs充电为V₀+ΔV。当超级电容器176充满电时,可以使得OVERRIDE信号无效(或者降为低)。这可以断开降压变换器150,且超级电容器176可以通过第一和第二控制晶体管172、174而开始放电。图7是根据示例性实施例的电压调节器的功率循环时序图。其他实施例和结构也在本公开内容的范围内。在诸如待机/休眠模式之类的功率循环期间,可以通过使用第一和第二控制晶体管172、174来将超级电容器176与输出节点16(即电压V₀)断开连接,从而保持超级电容器176的电荷(或电压Vs)。图7显示了驱动充电信号SC_CHG和驱动放电信号SC_DIS降为低。当在唤醒事件期间使第一输入信号VR_EN信号有效时,可以通过使驱动充电信号SC_CHG和驱动放电信号SC_DIS有效,而通过超级电容器176不断提供输出电压V₀。一旦降压变换器170的电容器158充电,就可以在充电模式中提供超级电容器176,并可以将超级电容器176充电至电压V₀+ΔV。随后可以将超级电容器176与输出电压V₀断开连接,直至将平台负载提供为空闲状态中为止。实施例可以提供一种为电子设备、系统或装置供电的方法。所述方法可以包括在电压调节器100接收输入电压,接通电压调节器100的降压变换器150,在接通降压变换器150的同时,从电压调节器100提供输出电压V₀,及在接通降压变换器150的同时,为电压调节器100的超级电容器176充电。电压调节器100可以接收指示空闲状态的信号,响应于接收指示空闲状态的信号,断开降压变换器150。在断开降压变换器150的同时,可以从超级电容器176提供输出电压V₀。随后,在输出电压V₀低于规定值时,可以接通降压变换器150。在本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的任何引用都表示结合该实施例所述的特定的特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书的多处出现的这样的术语不一定指代同一实施例。此外,在结合任何实施例来描述特定的特征、结构或特性时,应当理解,结合其他实施例来实现这样的特征、结构或特性也在本领域技术人员的视野内。尽管参考其多个例示实施例说明了实施例,但应当理解,能够由本领域技术人员设计的许多其他变型例和实施例都将落入本公开内容的精神和范围内。更具体地,在本公开内容、附图和所附权利要求的范围内的主题组合布置的组成部分和/或布置中,许多变化和变型是可能的。除了组成部分和/或布置中的变化和变型以外,可替换的应用对于本领域技术人员来说也是显而易见的。