专利名称：用于向电路块提供功率的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及向器件(如集成电路器件)提供功率信号的技术。
背景技术：
功率管理单元(PMU)可用于控制提供给各种器件的功率。例如，PMU 可与电池相连并用于向集成电路(IC)器件提供功率信号。因为IC器件往往 包括对各自的电源信号具有不同需求的电路块(circuit block)。可对PMU进 行配置使其输出具有不同特性的电源信号。例如，可对PMU进行配置以使其 输出可供IC器件的敏感电路块使用的低噪声信号。PMU也可用于管理电池输 出以提供不间断电源和管理电池充电。
PMU和其功率功能受到该PMU控制的IC器件一般装配在印刷电路板 (PCB)上。功率信号一般通过互连(interconnection)从PMU发送到IC器件， 如电路线迹(circuit trace)、转接线(via)、信号平面或它们的组合。这些互连 线通过下列方式在PCB上占据一定的空间(1) PMU和IC器件上发送和接 收电源信号所需的引脚(pin)和(2)与这些互连相连的用于增强电源信号的 稳定性的去耦和/或补偿电容。
因此，需要一种可用于分布功率管理单元以在有效利用PCB空间的同时 满足各个电路块需要的方法和系统
发明内容
本发明涉及用于有效功率管理分布的器件、方法和系统。在一个实施例中， 一种用于向电路块提供功率的系统包括设置在第一基层的功率管理单元
(PMU)和设置在第二基层的集成电路(IC)。 PMU包括用于降低输入电压并
输出第一调整电压的第一调压器。所述IC包括电路块和用于接收第一调整电 压并输出第二调整电压的第二调压器。该第二功率调整电压向电路块提供功 率。该第一调压器比第二调压器更高效。
在另一实施例中，用于提供功率的系统包括设置在第一基层的功率管理单 元(PMU)和设置在第二基层的集成电路(IC)。 PMU包括用于降低输入电压 并输出第一调整电压的第一调压器。所述IC包括与所述第一调压器相连的多 个第二调压器和多个电路块。每个所述第二调压器接收第一调整电压并输出各 自的第二调整电压。每个电路块分别与各自的第二调压器相连，并用于从各自 的第二调压器接收各自的第二调整电压。该第一调压器比各个第二调压器更高 效。
根据一个方面，本发明涉及一种用于向电路块提供功率的系统，其包括 设置在第一基层的功率管理单元(PMU)，包括
第一调压器，用于接收输入电压并基于所述接收到的输入电压输出第 一调整电压；
设置在第二基层的集成电路(IC)，包括 所述电路块；和
第二调压器，用于接收所述第一调整电压并输出第二调整电压； 其中所述第二调整电压向所述电路块提供功率。
优选地，所述PMU和IC在不同的器件封装(devicepackage)中实施。
优选地，所述第二调压器包括线性调压器。
优选地，所述线性调压器是低压差线性调压器。
优选地，所述第一和第二基层装配在共同的印刷电路板上。
优选地，所述第二调压器进一步包括
电容，所述电容具有基于电路块的负载定制的电容值。 优选地，所述第一调压器包括开关调压器(switchingregulator)。优选地，与第一调整电压相比，所述第二调整电压具有更高的信噪比。 优选地，所述电路块是锁向环或模数转换器。
优选地，所述IC包括下列器件中的至少一个多媒体器件、基带器件或 射频通信器件。
优选地，所述输入电压由电池提供。
优选地，所述第一调压器比第二调压器更高效。
优选地，所述第一调压器用于升高接收到的输入电压。
优选地，所述第一调压器用于降低接收到的输入电压。
根据一个方面，本发明涉及一种用于提供功率的系统，其包括
设置在第一基层的功率管理单元(PMU)，包括-
第一调压器，用于接收输入电压并基于所述接收到的输入电压输出第 一调整电压；
设置在第二基层的集成电路(IC)，包括
多个第二调压器，所述多个第二调压器与所述第一调压器相连，其中 每个所述第二调压器接收第一调整电压并输出各自的第二调整电压，
多个电路块，每个电路块分别与各自的第二调压器相连，并用于从各 自的第二调压器接收各自的第二调整电压， 其中，该第一调压器比各个第二调压器更高效。 优选地，所述PMU和IC设置在不同的器件封装中。 优选地，所述第二调压器中的至少一个包括线性调压器。 优选地，所述线性调压器是低压差线性调压器。 优选地，所述第二调压器的至少一个进一步包括
电容，所述电容具有基于其电路块的负载定制的电容值。 优选地，所述第一调压器包括开关调压器。
优选地，与第一调整电压相比，所述第二调整电压中的至少一个具有更高 的信噪比。
优选地，所述电路块中的至少一个是锁向环或模数转换器。
优选地，所述IC包括下列器件中的至少一个多媒体器件、基带器件或射频通信器件。
优选地，所述第一调压器比第二调压器中的每一个都更高效。 优选地，所述第一调压器用于升高接收到的输入电压。 优选地，所述第一调压器用于降低接收到的输入电压。
应注意，发明内容和摘要部份仅对包括发明人对本发明所预计的一个或多 个实施例，而并没有包括全部的实施例在内。
在此，附图作为说明书的一部分。下面将结合附图及实施例对本发明作进 一步说明，该附图进一步用于说明本发明的原理以使得本领域技术人员可以实 施本发明
图1和2是包括功率管理单元和集成电路器件的系统的框图3和4是根据本发明的实施例的具有分布式功率管理的系统的框图5是现有的线性调压器的电路图6是根据本发明的实施例的线性调压器的电路图7是根据本发明的实施例的用于组装具有分布式功率管理的系统的典 型步骤的流程图。
现在，将参照附图对本发明进行说明。在附图中，相同的附图标记代表相 同的或是功能相似的元件。另外，附图标记的最左位表示第一次出现该附图标 记的附图。
具体实施例方式
应注意，具体实施例部分，不同于发明内容和摘要，是用于解释权利要求 的。发明内容和摘要仅对包括发明人对本发明所预计的一个或多个实施例，而 并没有包括全部的实施例在内，因此，并不用于以任何方式限定本发明和未决 的权利要求。
本发明借助功能性模块的方式来描述特定功能的执行过程及其相互关系。 为便于描述，文中对这些功能性模块的边界和顺序进行了专门的定义。在使这些功能及其关系可正常工作的前提下，也可重新定义他们的边界和顺序。
上述对本发明的特定实施例的描述有助于透彻地理解本发明的原理。在本 发明的教导下，无需过多的试验，可通过应用本技术领域的现有知识对这些实 施例做出多种修改和变化，而不脱离本发明的精神和范围。因此，基于此处公 开的本发明的教导和指引，对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换而得 的技术方案，都落入本发明公开的实施例的等效技术方案的意图和范围。应了 解，此处的术语和措词是为了说明而不是用于限定本发明的，因此本领域技术 人员在本发明的教导和指引下，可以理解本发明的这些术语和措词。
本发明的保护范围不应受到任何上述典型实施例的限制，而是应该由本发 明由未决的权利要求和其等效技术方案进行限定。
图1示出了包括与集成电路(IC)器件104相连的功率管理单元(PMU) 102的系统100的框图。IC器件104可为片上系统，其具有射频、基带、频率 调制(FM)多媒体和/或混合信号(mixed-signal)音频应用。在一个实施例中， 系统100包括在移动设备中，举例来说，蜂窝电话、个人数字助理等。
PMU 102包括开关调压器106和108，以及线性调压器110-118。调压器 106-118可直接地或是间接地与电池(未示出)相连，并生成可用于IC器件 104的功率部件的调整功率信号。在一个实施例中，线性调压器110-118可为 低压差线性调压器。低压差线性调压器运行时，输出信号的电压(举例来说， 电池信号或从开关调压器接收到的信号)和生成的输出信号之间压差相对较小。
在一个实施例中，开关调压器106和108是DC-DC转换器，可用于将从 电池接收到的信号的电压降低。本领域技术人员可以理解，开关调压器106 和108可比线性调压器更高效地将功率信号的电压降低，也就是，消耗更少的 功率。当提供的信号为高电流功率信号时，开关调压器提供的高效率变得特别 重要。另一方面，线性调压器提供的功率信号的噪声比开关调压器提供的功率 信号的噪声要低。为了向需要低噪声电压信号并获取大电流的电路块提供功 率，可将开关调压器与线性调压器级联以提供开关调压器和线性调压器的优 点。例如，开关调压器可有效地降低电压，而线性调压器可接收所述降低的电压并输出另一电压，该电压的信噪比(SNR)比开关调压器输出的降低的电压 的SNR要高。例如，在图1中，开关调压器108与线性调压器110和112级 联，以向IC104的数字和模拟电路块提供功率信号。在一个实施例中，与线性 调压器110和112相连的电路块对其各自的功率信号中的噪声较为敏感。
开关调压器106和108、线性调压器110-118可用于升高或降低输入电压。 例如，开关调压器106可用于升高或降低接收到的电池电压。
在另一实施例中，开关调压器生成的信号可直接供IC器件104的电路块 使用而无需采用线性调压器。例如，开关调压器106生成的功率信号可由IC 器件104的中不像其它电路块一样容易受到噪声干扰的数字电路块接收。
线性调压器也可直接从电池接收功率信号，而无需采用开关调压器。例如， 线性调压器114-118可直接与电池相连。线性调压器114-118可与IC器件104 中的无需获取大电流的电路块相连。这样，与开关调压器相比，线性调压器 114-118的额外功率消耗就不那么明显了。例如，线性调压器114和116可与 IC器件104中的无需获取大电流的模拟电路块相连。同样的，线性调压器118 可与IC器件104中的无需获取大电流的输入/输出(I/O)电路块相连。
系统100也可包括分别与开关调压器106和108相连的电感120和122。 电感120和122可用于进一步增强开关调压器106和108的效率。例如，当开 关调压器106和108分别处于"开启"状态时，可在电感120和122的磁心建 立电磁场，而当开关调压器106和108分别处于"关闭"状态时，该电磁场可 进行放电。这样，即使当开关调压器106和108处于"关闭"状态时，也可提 供输出信号。
PMU 102可包括动态电压管理(DVM)控制模块150，该动态电压管理 控制模块150可与IC器件104中的DVM控制模块152相连。在一个实施例 中，DVM控制模块150可通过串行接口与DVM控制模块152相连。DVM控 制模块152可向DVM控制模块150发送信号以动态管理PMU 102提供的信 号的电压。可采用这样一种方式来降低向IC器件104的电路块提供的电压以 节省功率并降低热耗散。例如，如果确定电路块可由一个比正在向其提供功率 的信号的电压更低的信号来向其提供功率，DVM控制模块152可向DVM控制模块150发送信号，请求降小功率信号的电压。该降低的电压可导致电路块 的性能下降，但是电池寿命的增加和/或热耗散的减轻胜过性能上的下降。
在一个实施例中，PMU 102和IC器件104可装配在PCB上。PMU 102 向IC器件104提供的每个电源信号将使得PMU 102和IC器件104之间增加 至少一个互连。这些互连中的每一个需要分别设置在PMU 102和IC器件104 上的一个或多个引脚，、以及与每个互连连接的电容。发明人意识到互连所需 的大量电容以及功率引脚造成的PMU 102和减IC器件04的封装尺寸的增大 将占据装配PMU 102和IC器件104的PCB板上的大量空间。
图2示出了系统200，其包括PMU 202和IC器件204。 IC器件204包括 开关调压器206和208、线性调压器210-218。与图1所示IC器件104相似， IC器件204可为片上系统，其具有射频、基带、频率调制(FM)、多媒体和/ 或混合信号(mixed-signal)音频设施。在另一实施例中，IC器件204可包括 IC器件104所包括的所有电路块，举例来说，模拟、数字、RF、 I/O。在另一 实施例中，开关调压器206和208、线性调压器210-218可分别与图1中示出 的开关调压器106和108、线性调压器110-118基本相同。
开关调压器208与线性调压器210和212级联以分别向IC器件204的数 字和模拟电路块提供功率信号。在一个实施例中，与线性调压器210禾D 212 相连的电路块对其各自的功率信号中的噪声较为敏感。
开关调压器206生成的功率信号可由IC器件204的中不像其它电路块一 样容易受到噪声干扰的数字电路块接收。线性调压器21-218可与IC器件204 中无需获取大电流的电流块相连。如上所述，在这一实施例中，通过使用线性 调压器来代替开关调压器，额外的功率消耗可能较小。例如，线性调压器2104 和216可与IC器件204中无需获取大电流的模拟电流块相连。类似地，线性 调压器218可与IC器件204中的无需获取大电流的输入/输出(I/O)电路块 相连。
IC器件204也可包括DVM控制模块252。在一个实施例中，DVM控制 模块252与图1中示出的DVM控制模块152类似。然而，与DVM控制模块 152相比，DVM控制模块252并不向PMU (举例来说，PMU 202)的对应DVM模块发送信号。作为替代地，DVM控制模块252通过与内置在IC器件 204中的调压器206-218交互来动态调整电源信号的电压。
系统200可包括电感220和222。在一个实施例中，电感220和222可与 图l所示的电感120和122基本相同。
因为IC器件204包括可生成供IC器件204的电路块使用的功率信号的调 压器，所以可以限制PMU202和IC器件204间的互连。然而，在某些实施例 中，在PMU中设置大功率调压器较佳。例如，用于制作PMU的制造方法最 好是适合处理生成大功率信号的调压器，而不是用于制造IC器件204的制造 方法。例如，可这样制造PMU202，使其线距(line width)(举例来说，65 nm) 比IC器件204的线距更宽，举例来说，大约0.35pm。在一个实施例中，PMU 202具有较大的线距，这是由于其控制电池充电。这些较大的线距更适合处理 与大功率信号相关的大电流。此外，在大多数系统中，不能完全移除PMU。 例如，PMU可处理对应的IC器件不能处理的任务，举例来说，电池管理和/ 或电池的充电。
典型实施例
在此处所述的实施例中，功率管理可分布在PMU和由PMU生成的信号 向其供电的设备之间。大功率调压器，举例来说可有效地降低大功率信号的调 压器，如开关调压器，设置在PMU中。小功率调压器，举例来说，用于提供 低噪声和/或小功率信号的调压器，如线性调压器，设置在被供电的器件中。 发明人发现，通过如此处所述的分布式功率管理，可节省PCB上的板空间， 并增强其性能。例如，此处所述的分布式功率管理，可减少PMU和被供电器 件间的互连。互连的减少使得在PUM和被供电器件上的功率功能所需的引脚 减少，进而减小PMU和/或器件的IC封装。互连的减少也可减少装配在PCB 上，用来稳定在该互连上传输的电源信号的电容的数量。此外，根据此处的实 施例，可这样装配调压器，以使得某些互连无需电容。可通过减少与外部电容 相连的互连的数量，和对调压器进行设计来减少外部电容的数量，这样在某些 剩余的互连中的外部电容也可不再需要。可通过减少PMU和/或器件间的连接数量(举例来说，在球栅阵列封装(ball grid array package)中的丝焊连接(wire bond connections))来降低电感，减少互连数量来增强性能。本领域技术人员 知悉，电感将在系统中引入噪声。通过为器件的各部分电路块提供定制的调压 器，可增强电路块之间的绝缘来降低噪声影响并在供电信号特性中提供更大的 粒度(granularity),进而提高整个系统的性能。
图3示出了根据本发明实施例的系统300，其包括分布式功率管理。系统 300包括PMU 302和IC器件304。 PMU 302包括开关调压器306和308。 IC 器件304包括线性调压器310-318。与图1所示IC器件104相似，IC器件304 可为片上系统，其具有射频、基带、频率调制(FM)、多媒体和/或混合信号
(mixed-signal)音频设施。在一个实施例中，系统300包括在移动设备中， 举例来说，蜂窝电话、个人数字助理等。
开关调压器306和308、线性调压器310-318可分别与图1中示出的开关 调压器106和108、线性调压器110-118基本相同。
用于制作PMU的制造方法更适合处理生成大功率信号的调压器，而不是 用于制造IC器件204的制造方法。例如，可这样制造PMU 302，使其线距(line width)(举例来说，65 nm)比IC器件304的线距(举例来说，大约0.35 pm) 更宽。在一个实施例中，PMU 302具有较大的线距，这是由于其控制电池充 电。这些较大的线距更适合处理与大功率信号相关的大电流。
如图3所示，功率管理和调整可分散在PMU 302和IC器件304之间。特 别地，用于提供大功率(举例来说，大电流)信号的开关调压器306和308 可设置在PMU 302中。用于接收来自开关调压器308的信号的线性调压器310 和312和用于提供相小功率信号(举例来说，低电流)的线性调压器314-318 设置在IC器件304中。如图3所示，开关调压器306直接向IC器件304中的 一个或多个电路块供电。例如，开关调压器306可向能在噪声较强的功率信号 上运行的IC器件304的数字电路块提供功率信号。开关调压器308与线性调 压器310和312级联，以分别向IC器件304的数字和模拟电路块提供低噪声 大功率的信号。在一个实施例中，从线性调压器310和312接收信号的电路块 对噪声特别敏感。例如，电路块可包括射频(RF)和/或模拟元件。线性调压器314-318直接与电池相连。与图1中示出的调压器114-118类似，调压器 314-318可用于提供小功率，这样与开关调压器相比，线性调压器314-318的 低效不会引起显著的功率浪费。在一个实施例中，线性调压器314和316可用 于为IC器件304的模拟电路提供功率信号。线性调压器318可用于向IC器件 304的I/O电路块提供功率信号。
PMU 302和IC器件304可包括各自的DVM控制模块350和352。 DVM 控制模块352可用于动态管理线性调压器310-318提供的信号电压。此外， DVM控制模块352可向PMU 302的DVM控制模块350发送信号来调整开关 调压器306和308生成的功率信号的电压。采用这样的方法，IC器件304的 DVM控制模块352可优化提供给IC器件304的各个电路块的功率信号的电 压，这样以最大化电池的寿命和/或降低热耗散。
通过如图3所示将功率管理和调整任务分开，与图1中的系统100相比， 可充分减少PMU 302和IC器件304中的互连的数量。互连的减少将减少电容 的数量并降低PMU 302和IC器件304中的引脚的总数。与互连相连的电容占 据了装配PMU 302和IC器件304的PCB上的大部分空间。通过减少互连的 数量，可减少电容的数量。PMU302和IC器件304上引脚数量的减少可縮小 PMU 302和IC器件304的封装并减少每个IC封装中互连(举例来说，线焊 连接)的数量。如上所述，IC封装中互连数量的减少可降低电感，进而降低 噪声。此外，系统300还可保持在PMU 302中设置大功率调压器306和308 的好处。
图4示出了根据本发明的实施例的具有分布式功率管理的系统400。系统 400包括PMU 402和IC器件454。 PMU 402包括开关调压器404和406、 5-伏(V)电源408、三脚充电器(wall charger)和USB充电器410、电池管理 器412、脉宽调制(PWM)信号模块414、 DVM控制模块416、实时时钟418、 一次可编程(OTP)存储器420和放大器422。 IC器件454包括模拟电路424 和426、多媒体处理器428、线性调压器430-436、线性调压器438、 DVM控 制模块440、开关442和444。
在一个实施例中，IC器件454包括核心部份模拟电路块424和426、多媒体处理器428和线性调压器430-436。 IC器件454的这一部份可提供IC器 件454可提供的主要特征。IC器件454的其它部份，举例来说，与线性调压 器438相连的电路块，可提供IC器件454的非关键或可选特征。
与图3中示出的系统300相似，系统400中的功率管理和调整可分布在 PMU402和IC器件454。特别地，大功率调压器设置在PMU 402中，小功率 调压器设置在IC器件454中。如图4所示，作为示例，开关调压器404与5V 电池相连，并输出电压为L2V、总电流为900毫安(mA)的功率信号。开关 调压器404输出的900mA的总电流中，280mA由SDRAM存储器模块(未示 出)接收。剩余的700mA由IC器件454的元件接收。此处的电压和电流值仅 仅是用于举例的，而不是用于限定本发明的。例如，剩余的700mA电流可在 模拟电路块424和426、多媒体处理器428间进行分配。又如图4所示，模拟 电路块426和多媒体处理器428可分别通过开关442和444接收开关调压器 404提供的功率信号。当模拟电路块426和多媒体处理器428没有使用时，为 了省电，开关442和444可用于断开模拟电路块426和多媒体处理器428。当 模拟电路块426和多媒体处理器428被断开时，因为它们不再获取电流，所以 开关调压器404可输出具有减小的电流的信号。
PMU 402的开关调压器406可与IC器件454的线性调压器430级联。开 关调压器406输出电压1.5V， 100mA的功率信号。线性调压器430接收该功 率信号，并降低其电压以生成电压1.2V、电流100mA的功率信号。5V电源 408向HDMI终端(未示出)输出电压5V、电流55mA的信号。三脚充电器 (wall charger) /USB充电器410基于从三脚插座或USB线接收到的功率信号 为电池充电。电池管理器412用于管理电池的输出并提供不间断电源。PWM 模块414用于输出PWM信号，该信号用于控制PMU 402的器件，如发光二 极管(LED)。实时时钟418用于为PMU402的运行提供时钟信号。OTP存储 器420永久性地存储PMU 402的内部设置，如开关调压器404和406的设置。 放大器422用于放大功率和/或音频信号。在另一实施例中，放大器422包括 高效并且可用于音频或功率信号的D级放大器。
模拟电路块424和426、多媒体处理器428直接从开关调压器404接收功率信号，也就是，其间没有线性调压器。在一个实施例中，与IC器件454的 其它电路块相比，模拟电路块424和426、多媒体处理器428对其各自的供电 信号中的噪声不太敏感。线性调压器430与开关调压器406级联以有效地向模 拟电路块提供低噪声大功率信号(举例来说，大电流)。该模拟电路块可对其 电源信号中的噪声特别敏感。线性调压器432-438直接与电池功率信号相连。 线性调压器432-438中的每一个提供已知电流(50mA)的信号。与系统400 中提供的其它功率信号相比，50mA的电流相对较小，这样使用线性调压器代 替开关调压器噪声的低效就不那么明显了。例如，线性调压器432-434可向分 别向模拟电路块提供2.5V和3.0V的功率信号。例如，线性调压器436可向I/O 模块提供电压1.8V的功率信号。例如，线性调压器438可向音频模块提供电 压3.0V的功率信号。线性调压器430-438中的一个或多个可为低压差线性调 压器。
DVM控制模块440和416可用于动态管理功率信号的电压，这样以最大 化电池的寿命和/或降低热耗散。例如，IC器件454的DVM控制模块440可 基于与各个调压器相连的电路块的需要来调整调压器430-438的输出电压。 DVM控制模块440也可向DVM控制模块416发送信号，DVM控制模块416 基于此信号调整开关调压器404和406的输出电压。
通过如图4所示将功率管理和调整任务分开，在减少PMU 402和IC器件 454之间互连数量的同时，系统400还可保持在PMU 402中设置大功率调压 器的好处。如上所述，通过减少PMU 402和IC器件454之间互连的数量和减 少PCB上必须装配的电容的数量和缩小PMU 402和IC器件454的封装尺寸， 可节省装配PMU 402和IC器件454的PCB板上的空间。
图5示出了与模拟IP或数字核心550相连的现有线性调压器500的电路 图。线性调压器500和核心550 —般可设置在不同的IC封装中，且通过PCB 板上的互连相连。例如，线性调压器500可在图1示出的线性调压器114-118 中的一个或多个中使用。线性调压器500包括金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 504、运算放大器506、电阻510和512、以及电容516。如图5 所示，MOSFET 504的源极与节点502相连，该节点502维持预定电压，例如，约1.5V。例如，MOSFET504可与输出1.5V的功率信号的开关调压器相连。 运算放大器506可接收参考电压508，并与MOSFET 504的栅极相连。电阻 510和512形成分压器。
本领域技术人员知悉，运算放大器506、电阻510和512、 MOSFET 504 构成线性调压器500的反馈电路，想要将节点514的电压维持在期望值，例如 约1.2V。节点514的电压值主要由电阻510和512的阻值、MOSFET 504的 源极接收到的电压和运算放大器506接收到的参考电压508决定。在一个实施 例中，可这样设置这些参数值，使得在节点514获得期望的电压输出1.2V。
线性调压器500也需要外部电容516。因为当设计线性调压器500时，由 线性调压器500的输出供电的核心550的负载是未知的，并且用于向设置在另 一 IC中的器件或电路块550的输出也是未知的，可这样设计线性调压器500， 使得其主导极点(dominant pole)位于节点514。这样的设计可为模拟或数字 核心550的多个负载提供足够的稳定性。然而，这一设计也需要外部电容。例 如，外部电容可与PMU和IC器件(例如图3中的PMU302和IC器件304) 之间的互连相连。如上所述，与互连相连的外部电容占据PCB上的大量空间。 如果可以节省PCB上的空间，就可将其他的元件装配到PCB上，使得整个系 统具有增加的功能。作为替换地，节省下来的空间也可用于来縮小PCB的尺 寸。
图6示出了根据本发明的实施例的与电路块650相连的线性调压器600 的电路图。线性调压器600包括MOSFET 604、运算放大器606、电阻610和 612、以及电容616。 MOSFET 604、运算放大器606、电阻610和612可与上 面图5中示出的MOSFET504、运算放大器506、电阻510和512基本相同。
与图5中示出的线性调压器500相比，线性调压器600用于向特定电路块 650供电。例如，电路块650可为锁相环(PLL)或模数转换器(ADC)。线 性调压器600包括在模拟或是数字器件中。这样，当配置线性调压器600时， 电路块650的负载已知。发明人发现，当配置线性调压器600时，电路块650 的负载已知，可使用这样一种线性调压器的设计，使其无需为各种状况提供稳 定性。例如，线性调压器600的主导极点不在位于输出节点614,而是位于MOSFET604的栅极。这样可使用内部补偿或去耦电容。这样线性调压器600 可具有内部电容，用来代替外部电容，举例来说，图5中示出的电容516。通 过将电容包含在线性调压器以内，而不使用外部电容，可在PCB上节省大量 空间。此外，由于线性调压器600为电路块的特定部分提供功率信号，该供电 信号的特性，举例来说电压可以定制。这样，通过使用类似与图6中示出的线 性调压器600类似的调压器来获得供电信号的特性中更大的粒度。
在上述的在具有分布式供电管理的系统的实施例中使用线性调压器600， 可显著地节省PCB上的空间。特别地，可降低互连的数量，还可去除某些与 剩余的互连相连的外部电容。
图7示出了根据本发明的实施例的用于组装具有分布式功率管理的系统 的典型步骤的流程图。基于下列讨论，对相关领域技术人员来说，其他的结构 和操作实施例是显而易见的。图7中的步骤无需按照其示出的顺序执行。下面 详细示出了图7的步骤。
流程图700始于步骤702。在步骤702，确定将要供电的电路块的负载。 例如，在图6中，确定电路块650的负载。
在步骤704，提供生成用于向该电路块供电的信号的调压器。该调压器包 括内部电容，该内部电容具有基于步骤702确定的电路块的负载的容量。例如， 在图6中，提供线性调压器600，该线性调压器600包括内部电容616，该电 容616的容量由电路块650的负载确定。
在步骤706，提供具有大功率调压器的功率管理单元。例如，提供图3中 的PMU 302，该PMU 302包括开关调压器306和308。
在步骤708，将该IC器件和PMU装配到PCB上。例如，将图3中示出 的PMU 302和IC器件304装配到PCB上。
在步骤710，在该PMU、 IC器件和电池之间建立互连。在一个实施例中， 一个或多个互连无需电容，因为该电容可配置在IC器件中包含的调压器中。
如上所述，流程图700中的步骤无需按照其示出的顺序进行。例如，步骤 708和710的顺序可以反转。在这一实施例中，该互连可在IC器件和PMU装 配到PCB上之前在PCB上形成。结论
本发明是通过各种具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，这 些例子是用于说明本发明而不是用于限定本发明的。对相关领域技术人员来 说，在不脱离本发明范围的情况下，对本发明进行各种变换及等同替代是显而 易见的。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明 权利要求范围内的全部实施方式。
权利要求
1、一种用于向电路块提供功率的系统，其特征在于，包括设置在第一基层的功率管理单元，包括第一调压器，用于接收输入电压并基于所述接收到的输入电压输出第一调整电压；设置在第二基层的集成电路，包括所述电路块；和第二调压器，用于接收所述第一调整电压并输出第二调整电压；其中所述第二调整电压向所述电路块提供功率。
2、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于 电路在不同的器件封装中实施。
3、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于 调压器。
4、 根据权利要求3所述的系统，其特征在于 线性调压器。
5、 根据权利要求3所述的系统，其特征在于 同的印刷电路板上。
6、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于括电容，所述电容具有基于电路块的负载定制的电容值。
7、 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一调压器包括开关 调压器。
8、 一种用于提供功率的系统，其特征在于，包括 设置在第一基层的功率管理单元，包括.-第一调压器，用于接收输入电压并基于所述接收到的输入电压输出第一调整电压；设置在第二基层的集成电路，包括，所述功率管理单元和集成 ，所述第二调压器包括线性 ，所述线性调压器是低压差 ，所述第一和基层装配在共 ,所述第二调压器进一步包多个第二调压器，所述多个第二调压器与所述第一调压器相连，其中 每个所述第二调压器接收第一调整电压并输出各自的第二调整电压，多个电路块，每个电路块分别与各自的第二调压器相连，并用于从各 自的第二调压器接收各自的第二调整电压， 其中，该第一调压器比各个第二调压器更高效。
9、 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述功率管理单元和集成 电路在不同的器件封装中实施。
10、 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二调压器包括线性 调压器。
全文摘要
本发明涉及一种用于向电路块提供功率的系统，具体涉及用于有效功率管理分布的器件、方法和系统。在一个实施例中，一种用于向电路块提供功率的系统包括设置在第一基层的功率管理单元和设置在第二基层的集成电路。功率管理单元包括用于降低输入电压并输出第一调整电压的第一调压器。所述集成电路包括电路块和用于接收第一调整电压并输出第二调整电压的第二调压器。该第二功率调整电压向电路块提供功率。该第一调压器比第二调压器更高效。
文档编号H02J7/00GK101431244SQ200810176018
公开日2009年5月13日 申请日期2008年11月3日 优先权日2007年11月1日
发明者吴江沣, 李天伟, 皮特·沃恩坎普, 阿迪亚·维内斯 申请人:美国博通公司