专利名称：具有独立补偿逻辑的直流至直流转换器的制作方法
具有独立补偿逻辑的直流至直流转换器
背景技术：
直流(“DC”)至DC转换器(“转换器”)接收具有第一幅值的DC电压作为输入并 随后输出具有第二、不同幅值的DC电压。因此，当只有第一电压幅值可用、但需要第二电压 幅值时，转换器是有用的。此外，常常要求转换器接收不止一个电压幅值作为输入。此外， 常常还要求转换器输出不止一个电压幅值。照此，当输入和输出被局限于每个一个电压幅 值时可能的转换器改进、例如使转换器的瞬态响应最优化不再是可能的。
为了更全面地理解本公开，现在对附图和详细说明进行参考，在附图中，相同的参 考标号表示相同的部分图1举例说明依照至少某些说明性实施例的具有独立补偿逻辑的转换器；图2举例说明依照至少某些说明性实施例的具有多组独立补偿逻辑的转换器；图3举例说明依照至少某些说明性实施例的具有耦合到其他转换器逻辑的多组 独立补偿逻辑的转换器；图4举例说明依照至少某些说明性实施例的耦合到输出级的具有特定配置的独 立补偿逻辑的转换器；图5举例说明依照至少某些说明性实施例的耦合到特定配置的输出级的具有特 定配置的独立补偿逻辑的转换器；图6举例说明依照至少某些说明性实施例的耦合到输出级的具有一般配置的独 立补偿逻辑的转换器；以及图7举例说明依照至少某些说明性实施例的包含具有独立补偿逻辑的转换器的 计算机。注释和命名某些术语在以下说明和权利要求中自始至终用来指代特定组件。如本领域的技术 人员将认识到的那样，不同实体可以用不同的名称来指代组件。本文献不意图区别在名称 而不是功能方面不同的组件。在以下讨论和权利要求中，以开放的形式使用术语“包括”和 “包含”，因此应将其解释为意指“包括但不限于...”。并且，术语“耦合”意图意指光学连 接、无线连接、间接电连接、或直接电连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接 可以通过直接电连接、通过经由其它设备和连接的间接电连接、通过光学连接、或通过无线 连接来实现。另外，术语“系统”指的是两个或更多硬件组件的集合。
具体实施例方式以下讨论针对本发明的各种实施例。虽然这些实施例中的一个或多个可能是优 选的，但不应将所公开的实施例解释为或以其他方式用作限制包括权利要求的本公开的范 围，除非另作说明。任何实施例的讨论仅仅意图说明该实施例，并不意图暗示包括权利要求 的本公开的范围局限于该实施例。
为了克服上述缺点，公开了一种装置和系统。具有多组独立补偿逻辑的直流 (“DC”)至DC转换器(“转换器”)允许针对输入和输出电压的每种组合来最优化瞬态响 应。每组补偿逻辑被相互独立且与转换器中的其他逻辑独立地被启用和禁用。优选地，开 关将每组补偿逻辑耦合到转换器中的其他逻辑，并且经由发送到转换器的通信而断开和闭 合开关。优选地，所述通信是电信号。当开关被闭合时，对应的补偿逻辑被电耦合到其他转 换器逻辑。当开关断开时，对应的补偿逻辑被从其他转换器逻辑去耦。照此，可以启用或禁 用补偿逻辑组的任何组合或全部组合、或者可以不启用或禁用补偿逻辑组的组合。特定配 置的被启用和禁用的补偿逻辑组对应于针对特定配对的输入和输出电压的适当补偿。通过使转换器的瞬态响应最优化，补偿逻辑削减计算系统的成本、节省计算机板 上的有限空间，并且是高度可靠的，这些都是由于减小的输出电容。图1举例说明包括转换器102的装置100。转换器102适合于将输入DC电压转 换成输出DC电压。优选地，转换器102适合于将一个或多个输入电压转换成一个或多个输 出电压。转换器102包括标记为“Comp_0”的补偿逻辑104。补偿逻辑104适合于使转换 器102的瞬态响应最优化。优选地，补偿逻辑104适合于补偿转换器102的输出中的相移。 此外，补偿逻辑104适合于基于通过标记为“kleCt_Comp_0”的信道106发送到转换器102 的通信而独立于转换器102被禁用和启用。该通信优选地是通过电导体传输的电信号。在 至少一个实施例中，该信号是分别基于高或低信号来指示补偿逻辑104应被启用还是禁用 的二进制信号。在另一实施例中，补偿逻辑104基于信道106上的脉冲来改变状态。例如， 如果补偿逻辑104被启用，则信道106上的脉冲将禁用补偿逻辑104。如果补偿逻辑104被 禁用，则信道106上的脉冲将启用补偿逻辑104。无论补偿逻辑104是被启用还是禁用，转 换器102继续运行。也就是说，转换器102进行操作以将输入电压转换成输出电压，而与补 偿逻辑104被启用还是禁用无关。图2举例说明具有标记为“Comp_0”、“Comp_l ”和“Comp η”的多组独立补偿逻辑 104的转换器102。可以实现任何数目的补偿逻辑组104。每组补偿逻辑104可以是包含任 何数目的元件的单个电路或芯片、或多个电路或芯片。每组补偿逻辑104适合于基于通过 标记为“Select_Comp_0”、“Select_Comp_l”和“Select_Comp_n” 的信道 106 发送到转换器 102的通信而独立于其它组和转换器102被禁用和启用。该通信优选地是通过导线传输的 电信号。在至少一个实施例中，每组补偿逻辑104对应于信道106。在每个信道106上接收 到的信号是分别基于高或低信号来指示对应于特定信道106的补偿逻辑104应被启用还是 禁用的二进制信号。在另一实施例中，一组补偿逻辑104基于与该补偿逻辑104相对应的 信道106上的脉冲来改变状态。例如，如果Comp_l被启用，则klect_C0mp_l上的脉冲将 禁用Comp_l，反之亦然。无论所有补偿逻辑组、某些补偿逻辑组、或没有补偿逻辑组104被 启用或禁用，转换器102继续运行。图3举例说明具有其他转换器逻辑的转换器102。所述其他转换器逻辑接受由补 偿逻辑修改的输出电压以用于转换输入电压。具体而言，此类其他转换器逻辑包括误差放 大器(EA)310、脉宽调制器(PWM) 312、驱动器314、和标记为"Vref ”和"Vsaw ”的电压源。在 至少一个实施例中，除Comp_0这一个之外的每组补偿逻辑104适合于独立于所述其他转 换器逻辑、其它组的补偿逻辑、和转换器102被禁用和启用。禁用和启用基于通过信道106 发送到转换器102的通信发生，每个信道对应于一组独立的补偿逻辑。照此，CompJ)不是独立的，并且不具有对应信道。然而，Comp_l. . . Comp η是独立的，并具有标记为“klect_ Comp_l”... “klect_Comp_n ”的对应信道。优选地，转换器102包括适合于基于所述通信 将独立的补偿逻辑组104耦合到所述其他转换器逻辑以及将独立的补偿逻辑组104从所述 其他转换器逻辑去耦的开关308。误差放大器310接收经由到补偿逻辑组104的耦合所调整的标记为“V。ut”的电压 作为输入，该电压被递送到连接到转换器102的负载(未示出)。误差放大器310还接收基 准电压作为输入。优选地，Vref指示将被递送到负载的期望输出电压。照此，误差放大 器310将期望递送到负载的输出与由补偿逻辑调整的递送到负载的实际输出相比较，并将 该差输出到脉宽调制器312。在至少一个实施例中，误差放大器310将该差的倍数输出到脉 宽调制器312。脉宽调制器312还从电压源Vsaw接收具有锯齿波形的电压作为输入。脉宽调制器 312将误差放大器310的输出与Vsaw相比较，并且当Vsaw上升至误差放大器310的输出以上 时，逻辑高被发送到驱动器314。否则，逻辑低被发送到驱动器314。关于图5来进一步讨 论驱动器314。图4举例说明耦合到输出级416的具有特定配置的补偿逻辑104的转换器102。 输出级416被转换器102驱动以向负载提供输出电压。在至少一个实施例中，对应于信道 Select_Comp_l的一组补偿逻辑包括标记为Rfbl的电阻器、和标记为Cfbl的电容器。类似地， 对应于信道klect_C0mp_2的一组补偿逻辑包括Rfb2和Cfb2。优选地，一组补偿逻辑104中 的每个电阻器和电容器被串联地耦合，并且每组补偿逻辑104被并联地耦合。在至少一个 实施例中，补偿逻辑104被作为反馈从误差放大器310的输出端耦合到误差放大器310的 输入端。不独立的补偿逻辑不需要对应于信道。图4中的不独立的一组补偿逻辑包括Rfbtl 和CfM。在至少一个实施例中，补偿逻辑组104包括附加逻辑。如所示，补偿逻辑组104还 包括前馈逻辑RfK1、Rffl> Cffl, Rff2、和Cff2以进一步修改误差放大器310的输入。优选地，用 于每组补偿逻辑的前馈电阻器和电容器被串联地耦合，并且对应于相关的补偿逻辑的电阻 器Rfftl不与电容器配对。在至少一个实施例中，驱动器314被耦合到输出级416，将关于图5对其进行进一 步讨论。优选地，集成电路包括补偿逻辑104和其他转换器逻辑。图5举例说明耦合到特定配置的输出级416的具有特定配置的补偿逻辑104的转 换器102。在至少一个实施例中，用与每个反馈电阻器Rft(l、Rfbl、和Rfb2串联的一个反馈电容 器Cfbtl来代替图4的补偿逻辑组中的反馈电容器。反馈电阻器相互并联地耦合。转到补偿 逻辑组的启用和禁用的示例，如果要求转换器102将第一 DC电压转换成第二 DC电压，则第 一组补偿逻辑(经由信道“klectjompj”被激活)被启用，并且第二组补偿逻辑(经由 信道“kleCt_Comp_2”被激活)被禁用，以便使转换器102的瞬态响应和特定输入/输出 电压组合最优化。如果要求转换器102将第一 DC电压转换成第三DC电压，则第一组补偿 逻辑被禁用，并且第二组补偿逻辑被启用。第一 DC电压、第二 DC电压、或第三DC电压都不 是彼此相同的。输出级416包括晶体管Ql和Q2、电压源Vin、输出电感L。ut、和输出电容C。ut。输出 电压V。ut被递送到负载。优选地，Ql和Q2是由驱动器314控制的MOSFET，Ql的源极被耦 合到Q2的漏极，并且Vin被耦合到Ql的源极。优选地，驱动器314控制被提供给这些晶体管的栅极的电压和电流并使晶体管在饱和之前在线性区中花费的时间最小化。图6举例说明具有一般配置的补偿逻辑的转换器102。阻抗块ZfM、Zfbl^Zfb2, Zff0, Zffl、和Zff2包括任何类型的逻辑以形成补偿逻辑组。该补偿逻辑被设计为补偿转换器102 的输出中的相移。由于转换器102被设计为用于多个输出和输入电压，所以补偿逻辑根据 哪些补偿逻辑组被启用和禁用来针对多对输入和输出电压最优化瞬态响应。例如，当输入电压是5V且输出电压是1. 2V时，第一组补偿逻辑应被启用，同时第 二组补偿逻辑被禁用，以便使得转换器102的瞬态响应和特定输入/输出电压组合最优化。 如果输出电压变成6. 6V，则第一和第二组补偿逻辑应被启用，以便使转换器的瞬态响应最 优化。如果输入电压变成10V，则第一和第二组补偿逻辑应被禁用以便使转换器的瞬态响应 最优化。在至少一个实施例中，转换器被耦合到计算机，并且该计算机向转换器发送通信。图7举例说明包括耦合到计算机718的转换器102的系统700。转换器102包括 第一独立补偿逻辑(由信道“kleCt_Comp_l”激活)、第二独立补偿逻辑(由信道“Select_ Comp_2”激活)、相关补偿逻辑、及其他转换器逻辑。所述其他转换器逻辑包括误差放大器 310、脉宽调制器312、和驱动器314。补偿逻辑组104适合于补偿转换器102的输出中的相 移。另外，独立补偿逻辑组适合于基于经由信道106发送到转换器的通信而独立于其他独 立补偿逻辑组、所述其他转换器逻辑、和转换器102被禁用和启用。优选地，所述通信是通 过导线发送的电信号，并且计算机718适合于基于转换器102输入和输出电压向转换器102 发送通信。转换器102还包括适合于基于所述通信将补偿逻辑组104从所述其他转换器逻 辑去耦的开关308。优选地，集成电路包括补偿逻辑组和所述其他转换器逻辑。转到补偿逻辑组的启用和禁用的示例，如果要求转换器102将第一 DC电压转换 成第二 DC电压，则第一组补偿逻辑被启用，并且第二组补偿逻辑被启用，以便使转换器102 的瞬态响应和特定输入/输出电压组合最优化。如果要求转换器102将第一 DC电压转换 成第三DC电压，则第一组补偿逻辑被启用，并且第二组补偿逻辑被禁用。如果要求转换器 102将第一 DC电压转换成第四DC电压，则第一组补偿逻辑被禁用，并且第二组补偿逻辑被 启用。如果要求转换器102将第一 DC电压转换成第五DC电压，则第一组补偿逻辑被禁用， 并且第二组补偿逻辑被禁用。第一 DC电压、第二 DC电压、第三DC电压、第四DC电压、或第 五DC电压都不是彼此相同的。其它条件和条件组合对于本领域的技术人员来说将变得显而易见，包括上述条件 的组合，并且所有此类条件和组合在本公开的范围内。以上公开意图说明本发明的原理和各种实施例。因此一旦完全理解上述公开，许 多变更和修改对于本领域的技术人员来说将变得显而易见。意图在于将以下权利要求解释 为涵盖所有变更和修改。
权利要求
1.一种装置，包括直流(“DC”)至DC转换器，其包括第一补偿逻辑及其他DC至DC转 换器逻辑，所述第一补偿逻辑补偿所述DC至DC转换器的输出中的相移，基于发送到所述DC 至DC转换器的第一通信独立于所述其他DC至DC转换器逻辑来禁用和启用所述第一补偿 逻辑。
2.权利要求1的装置，其中，所述DC至DC转换器还包括第二补偿逻辑，基于发送到DC 至DC转换器的第二通信独立于所述第一补偿逻辑和所述其他DC至DC转换器逻辑而禁用 和启用该第二补偿逻辑。
3.权利要求1的装置，其中，所述DC至DC转换器还包括基于第一通信将第一补偿逻辑 从所述其他DC至DC转换器逻辑去耦的开关。
4.权利要求1的装置，其中，集成电路包括所述第一补偿逻辑和所述其他DC至DC转换 器逻辑。
5.权利要求1的装置，其中，所述DC至DC转换器在第一补偿逻辑被启用时基于第一补偿逻辑将第一 DC电压 转换成第二 DC电压，其中，所述DC至DC转换器在第一补偿逻辑被禁用时基于第一补偿逻辑将第一 DC电压 转换成第三DC电压，以及其中，第一 DC电压、第二 DC电压、或第三DC电压都不是彼此相同的。
6.权利要求1的装置，其中，所述其他DC至DC转换器逻辑包括误差放大器、脉宽调制 器、以及驱动器。
7.权利要求1的装置，其中，所述第一补偿逻辑包括电阻器和电容器。
8.权利要求1的装置，其中，所述第一通信是二进制信号。
9.权利要求2的装置，其中，在第一信道上发送所述第一通信，并且其中，在第二信道 上发送所述第二通信。
10.权利要求1的装置，其中，所述DC至DC转换器还包括第二补偿逻辑，所述第二补偿 逻辑与所述其他DC至DC转换器逻辑并发地被禁用和启用。
11.一种装置，包括用于将第一 DC电压转换成第二 DC电压的装置，所述用于转换的装 置包括用于补偿所述用于转换的装置的输出中的相移的第一装置，所述用于转换的装置还 包括用于将所述第一 DC电压转换成所述第二 DC电压的其他逻辑装置，基于来自用于与所 述用于转换的装置通信的装置的第一通信独立于所述用于转换的其他逻辑装置而禁用和 启用所述用于补偿的第一装置。
12.权利要求11的装置，其中，所述用于转换的装置还包括用于补偿所述用于转换的 装置的输出中的相移的第二装置，基于来自所述用于通信的装置的第二通信独立于所述用 于补偿的第一装置和所述用于转换的其他逻辑装置而禁用和启用所述用于补偿的第二装 置。
13.权利要求1的装置，其中，所述用于转换的装置在所述第一补偿逻辑被启用时基于所述用于补偿的第一装 置将所述第一 DC电压转换成所述第二 DC电压，其中，所述用于转换的装置在所述第一补偿逻辑被禁用时基于所述用于补偿的第一装 置将所述第一 DC电压转换成第三DC电压，以及其中，第一 DC电压、第二 DC电压、或第三DC电压不是相同的。
14.一种系统，包括耦合到计算机的DC至DC转换器，该DC至DC转换器包括第一补偿 逻辑、第二补偿逻辑、及其他DC至DC转换器逻辑，所述第一补偿逻辑和所述第二补偿逻辑 补偿所述DC至DC转换器的输出中的相移，基于发送到所述DC至DC转换器的第一通信独 立于所述第二补偿逻辑和所述其他DC至DC转换器逻辑而禁用和启用所述第一补偿逻辑， 基于发送到所述DC至DC转换器的第二通信独立于所述第一补偿逻辑和所述其他DC至DC 转换器逻辑而禁用和启用所述第二补偿逻辑。
15.权利要求14的系统，其中，所述DC至DC转换器还包括基于所述第一通信将所述第 一补偿逻辑从所述其他DC至DC转换器逻辑去耦的第一开关，并且其中，所述DC至DC转换 器还包括基于所述第二通信将所述第二补偿逻辑从所述其他DC至DC转换器逻辑去耦的第 二开关。
16.权利要求14的系统，其中，集成电路包括所述第一补偿逻辑、所述第二补偿逻辑、 以及所述其他DC至DC转换器逻辑。
17.权利要求14的系统，其中，所述DC至DC转换器在所述第一补偿逻辑被启用时基于第一补偿逻辑且在所述 第二补偿逻辑被启用时基于第二补偿逻辑将所述第一 DC电压转换成所述第二 DC电压，其中，所述DC至DC转换器在所述第一补偿逻辑被启用时基于第一补偿逻辑且在所述 第二补偿逻辑被禁用时基于第二补偿逻辑将所述第一 DC电压转换成第三DC电压，其中，所述DC至DC转换器在所述第一补偿逻辑被禁用时基于第一补偿逻辑且在所述 第二补偿逻辑被启用时基于第二补偿逻辑将所述第一 DC电压转换成第四DC电压，其中，所述DC至DC转换器在所述第一补偿逻辑被禁用时基于第一补偿逻辑且在所述 第二补偿逻辑被禁用时基于第二补偿逻辑将所述第一 DC电压转换成第五DC电压，以及其中，所述第一 DC电压、所述第二 DC电压、所述第三DC电压、所述第四DC电压、或所 述第五DC电压都不是彼此相同的。
18.权利要求14的系统，其中，所述其他DC至DC转换器逻辑包括误差放大器、脉宽调 制器、以及驱动器。
19.权利要求14的系统，其中，所述计算机向所述DC至DC转换器发送所述第一通信和所述第二通信。
20.权利要求14的系统，其中，在第一信道上发送所述第一通信，并且其中，在第二信 道上发送所述第二通信。
全文摘要
一种装置包括直流(‘DC’)至DC转换器(102)，其包括第一补偿逻辑(104)和其他DC至DC转换器逻辑。第一补偿逻辑(104)补偿DC至DC转换器(102)的输出中的相移。基于发送到DC至DC转换器(102)的第一通信独立于所述其他DC至DC转换器逻辑而禁用第一补偿逻辑(104)。
文档编号H02M3/155GK102057559SQ200880129631
公开日2011年5月11日 申请日期2008年4月4日 优先权日2008年4月4日
发明者K·J·普拉奇特, S·M·巴布, V·L·弗雷德里克森 申请人:惠普开发有限公司