台湾专利TW201320562A 用於電源供應電路內之電壓控制之差動感測

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在一項一般態樣中，一種設備可包含：一控制器；及一電力級，其耦合至該控制器且經組態以耦合至一電源。該電力級經組態以回應於該控制器而將一輸出電壓遞送至一負載模組。該設備亦包含一參考電壓電路，該參考電壓電路耦合至該控制器且經組態以接地至不同於與該負載模組相關聯之一第二接地電壓之一第一接地電壓。
公开号:TW201320562A
申请号:TW101110642
申请日:2012-03-27
公开日:2013-05-16
发明作者:Bin Zhao；Jack Cornish；Victor Lee
申请人:Fairchild Semiconductor；
IPC主号:H02M3-00

专利说明:
用於電源供應電路內之電壓控制之差動感測
本發明係關於用於一電源供應電路中之電壓控制之差動感測。
本申請案主張於2011年3月28日提出申請且標題為「Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply」之序號為61/468,224之美國臨時專利申請案之優先權及權益，且主張於2011年4月7日提出申請且標題為「Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply」之序號為61/472,980之美國臨時專利申請案之優先權及權益，兩個申請案皆以全文引用之方式併入本文中。
本申請案亦主張於2011年8月24日提出申請且標題為「Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply」之序號為13/216,522之美國非臨時專利申請案之優先權及權益，此美國非臨時專利申請案又主張於2011年3月28日提出申請且標題為「Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply」之序號為61/468,224之美國臨時專利申請案之優先權及權益，且主張於2011年4月7日提出申請且標題為「Differential Sensing for Voltage Control in a Power Supply」之序號為61/472,980之美國臨時專利申請案之優先權及權益。所有此等專利申請案係以全文引用之方式併入本文中。
某些已知電源供應電路(例如，一直流(DC)/DC轉換器，諸如一降壓轉換器)可經組態以調節提供至一負載模組之一輸出電壓。由於與一印刷電路板(PCB)及/或負載模組內之實際半導體電晶體裝置周圍之封裝相關聯之寄生電壓降，提供至負載模組之電壓可不同於提供至負載模組內之半導體裝置之電壓。儘管可使用各種技術(例如，錯誤校正回饋環路)及/或額外組件來校正寄生電壓降，但使用此等技術及/或額外組件之缺點(諸如，增加之電力消耗、控制環路不穩定等)在某些應用中係不期望的。此外，此等已知解決方案中之某些解決方案不能夠在負載電流中存在相對寬廣之變化之情況下提供跨越包含於負載模組中之半導體裝置之一所期望位準之電壓控制。因此，需要用以解決目前技術之不足且提供其他新的及創新特徵之系統、方法及設備。
在一項一般態樣中，一種設備可包含：一電力級，其經組態以耦合至一電源；及一參考電壓電路，其耦合至控制器且經組態以接地至不同於與負載模組相關聯之一第二接地電壓之一第一接地電壓。該設備亦可包含耦合至該電力級且耦合至該參考電壓電路之一控制器，其中該控制器經組態以基於一第一回饋信號與一第二回饋信號之一組合而觸發該電力級以將一輸出電壓遞送至一負載模組，該第一回饋信號係基於該輸出電壓而產生且該第二回饋信號係基於該輸出電壓與該第一接地電壓之間的一電壓而產生。
在另一一般態樣中，一種設備可包含：一控制器，其包含一滯後比較器；及一電力級，其耦合至該控制器且經組態以耦合至一電源。該電力級經組態以回應於該控制器而將一輸出電壓遞送至一負載模組。該設備亦包含一參考電壓電路，該參考電壓電路耦合至該控制器且經組態以接地至不同於與該負載模組相關聯之一第二接地電壓之一第一接地電壓。
在另一一般態樣中，一種電源供應電路可包含一電力級，該電力級經組態以耦合至一負載模組且經組態以耦合至一第一接地電壓。該設備可包含一參考電壓電路，該參考電壓電路經組態以耦合至回應於穿過該負載模組之一電流而相對於一第一接地電壓變化(例如，移動、浮動)之一第二接地電壓。該參考電壓電路可經組態以基於該第二接地電壓而產生一參考電壓。該電源供應電路亦可包含一控制器，該控制器耦合至該電力級且耦合至該參考電壓電路。該控制器可經組態以基於來自包含於該負載模組中之複數個負載裝置之一電力側之一回饋信號、參考電壓及一漣波信號之一組合而觸發該電力級以將一輸出電壓遞送至該負載模組。
在又一一般態樣中，一種方法可包含自在一負載模組之一封裝內部之一第一位置接收一第一電壓，其中該第一電壓係不同於該負載模組之一接地電壓。該方法可包含自在該負載模組之該封裝內部之一第二位置接收一第二電壓，其中該第二電壓係不同於該負載模組之該接地電壓。此外，該方法可包含基於該第一電壓而產生一參考電壓，及基於該參考電壓及該第二電壓而產生該負載模組之一輸出電壓。
在再一一般態樣中，一種設備可包含一電力級，該電力級經組態以耦合至一電源。該設備可包含一參考電壓電路，該參考電壓電路耦合至該控制器且經組態以接地至不同於與該負載模組相關聯之一第二接地電壓之一第一接地電壓。該設備亦可包含一控制器，該控制器耦合至該電力級且耦合至該參考電壓電路。該控制器可經組態以基於一第一回饋信號與一第二回饋信號之一組合而觸發該電力級以將一輸出電壓遞送至一負載模組，該第一回饋信號係基於該輸出電壓而產生且該第二回饋信號係基於該輸出電壓與該第一接地電壓之間的一電壓而產生。
在附圖及下文說明中闡明一或多項實施方案之細節。自該說明及圖式且自申請專利範圍將明瞭其他特徵。
圖1係圖解說明經組態以將電力自一電源150遞送至一負載模組130(亦可稱作一工作裝置)之一電源供應電路120之一圖。電源供應電路120包含一參考電壓電路122(例如，一帶隙參考電路)、一控制器124及一電力級126。電源供應電路120經組態以基於一參考電壓12且基於一回饋信號14(與一回饋控制環路相關聯且由一或多個回饋電壓定義)來管理(例如，控制、調節)遞送至負載模組130之一輸出電壓16。
特定而言，包含於電源供應電路120中之控制器124可經組態以觸發電力級126以將電力自電源150遞送至負載模組130或中斷自電源150至負載模組130之電力遞送。在某些實施例中，控制器124可包含一比較器(例如，一誤差比較器)及/或其他電路。舉例而言，控制器124可經組態以在回饋信號14(例如，定義回饋信號之一電壓)相對於參考電壓12減小一指定量(例如，減小一臨限值量以上)時觸發電力級126以自電源150遞送電力。類似地，控制器124可經組態以在回饋信號14相對於參考電壓12增加一指定量(例如，增加一臨限值量以上)時觸發電力級126以中斷自電源150遞送之電力。
如圖1中所展示，參考電壓電路122經組態以基於一接地電壓G2而產生參考電壓12。接地電壓G2係不同於一接地電壓G1，接地電壓G1係用於電源供應電路120、負載模組130及電源150之組件中之至少某些組件之接地電壓。在某些實施例中，由於接地電壓G2充當參考電壓電路122之一接地電壓，因此接地電壓G2可稱作一參考接地電壓(或稱作一感測接地或局域接地電壓)。在某些實施例中，接地電壓G1可稱作一全域接地電壓。
如圖1中所展示，參考接地電壓G2係來自在負載模組130內部且極接近於負載裝置136之一位置(例如，一節點)而非耦合至全域接地電壓G1。負載裝置136可包含諸多不同類型之裝置，諸如半導體裝置，包含電晶體、電阻器、電感器、電容器及/或諸如此類。由於參考電壓12係由參考電壓電路122基於參考接地電壓G2(其極接近於負載裝置136)而產生，因此電源供應電路120可比在參考電壓12由參考電壓電路122基於全域接地電壓G1(其不如此靠近於負載裝置136)而產生之情況下更準確地管理遞送至負載模組130內之負載裝置136之電力。
特定而言，參考接地電壓G2係來自極接近於負載裝置136之一位置(例如，一節點)且不受與負載模組130之封裝(例如，跡線、線接合件、連接器等)相關聯之寄生電阻(其由寄生封裝電阻器RP2表示)及/或板電阻(例如，印刷電路板跡線)(其由寄生板電阻器RB2表示)影響(例如，實質上不受其影響)。因此，參考接地電壓G2係來自安置於負載裝置136與寄生封裝電阻器RP2之間的一位置。在此實施例中，耦合參考接地電壓G2之位置可稱作內部接地VSS(或稱作負載裝置接地VSS)，且可來自負載裝置136(或負載模組130)之一接地側。
類似地，如圖1中所展示，回饋信號14係來自在負載模組130內部之一位置(而非耦合至或極接近於輸出電壓16)。由於回饋信號14極接近於負載裝置136，因此電源供應電路120可比在回饋信號14基於輸出電壓16(其不如此靠近於負載裝置136)之情況下更準確地管理遞送至負載模組130內之負載裝置136之電力。特定而言，回饋信號14係來自極接近於負載裝置136之一位置且不受與負載模組130之封裝(例如，跡線、線接合件、連接器等)相關聯之寄生電阻(其由寄生封裝電阻器RP1表示)及/或板電阻(例如，印刷電路板跡線)(其由寄生板電阻器RB1表示)影響(例如，實質上不受其影響)。因此，回饋信號14係來自安置於負載裝置136與寄生封裝電阻器RP1之間的一位置。在此實施例中，耦合回饋信號14之位置可稱作內部供應電壓VDD(或稱作負載裝置供應電壓VDD)，且可在負載裝置136(或負載模組130)之一電源供應側上。
在負載模組130之操作期間汲取穿過負載模組130(例如，由其消耗)之一負載電流10可基於由負載模組130進行之處理而變化。舉例而言，當負載模組130忙於密集之信號處理(例如，資料處理、提供一輸出)時，負載電流10可高於當負載模組130空閒(例如，處於一備用模式，不提供一輸出)時。因此，跨越寄生封裝電阻器RP1、RP2(其可小於1歐姆)及跨越寄生板電阻器RB1、RB2(其可小於1歐姆)之電壓降(其可稱作寄生電壓降)可基於由負載模組130執行之處理而變化。圖1中所展示之電源供應電路120經組態以基於耦合至內部供應電壓VDD之一回饋信號14及基於參考接地電壓G2(其耦合至內部接地VSS)而產生之一參考電壓12來管理跨越負載裝置136之電壓，使得可在不受(或實質上不受)來自寄生電壓降之影響之情況下管理跨越負載裝置136之電壓。特定而言，參考電壓12(其由參考電壓電路122產生且由電源供應電路120用於管理跨越負載裝置136的電壓降)將隨著參考接地電壓G2之改變(例如，增加、減小)而改變(例如，變化、移動、增加、減小)。儘管圖1中未展示，但在電源供應電路120經組態以基於(舉例而言)輸出電壓16(其在負載模組130之封裝外部)及基於全域接地電壓G1(其在負載模組130之封裝外部且不變化(例如，移動))而產生之一參考電壓12來管理跨越負載裝置136之電壓之情況下，由於寄生電壓降，電源供應電路120可不能夠以一所期望方式管理跨越負載裝置136之電壓。
作為一實例，電源供應電路120可經組態以基於回饋信號14及參考電壓12而將跨越負載模組130之負載裝置136(自內部供應電壓VDD至內部接地電壓VSS)之一電壓維持為大約1.5伏(V)之一電壓(使用圖1中所展示之組態)。因此可基於內部供應電壓VDD及內部接地電壓VSS將跨越負載裝置136之電壓維持(例如，偏壓)為1.5 V。當負載模組130之負載裝置136正在主動地處理資料時，可汲取負載裝置136多達(舉例而言)3安(A)的電流。在此例項中，即使寄生電阻器RP1、RP2及寄生板電阻器RB1、RB2之總電阻小至大約50毫歐(mΩ)，跨越此等寄生電阻器之組合電壓降亦將係大約150 mV。由於圖1中所展示之電源供應電路120經組態以基於內部供應電壓VDD(經由回饋信號14)及內部接地電壓VSS(經由參考接地G2)來維持跨越負載裝置136之電壓，因此由寄生電阻器造成的150 mV之電壓增加不影響(例如，實質上不影響)由電源供應電路120提供之電壓控制。
若電源供應電路120改為經組態以基於與輸出電壓16相關聯之一回饋信號(未展示)及/或基於全域接地電壓G1之一參考電壓12而將輸出電壓16維持為1.5 V(其不同於圖1中所展示之組態)，則當負載裝置136忙於密集之資料/信號處理時電源供應電路120不能準確地將跨越負載裝置136之電壓維持為1.5 V。舉例而言，當負載裝置136正在密集之資料/信號處理期間汲取大約3 A之一電流時，跨越寄生電阻器RP1、RP2及寄生板電阻器RB1、RB2之總電壓降(若假定總電阻為大約50 mΩ)將係大約150 mV。儘管輸出電壓16可由電源供應電路120維持為1.5 V，但跨越負載裝置136(自內部供應電壓VDD至內部接地電壓VSS)之電壓降將係1.35 V(1.5 V減去150 mV)。
在某些實施例中，回饋信號14及/或參考接地電壓G2可來自整合至負載模組130中之感測電壓輸出。舉例而言，若負載模組130係一微處理器(或其他類型之電路)，則一微處理器可將感測電壓輸出構建至該微處理器中，其可用於回饋信號14及/或參考接地電壓G2。在某些實施例中，內部供應電壓VDD及/或內部接地電壓VSS可物理上靠近於包含於負載模組130之負載裝置136中之電晶體裝置之源極、汲極、陰極、陽極等。在某些實施例中，回饋信號14及/或參考接地電壓G2可來自耦合至(或接近)應藉由電源供應電路120調節跨越其之電壓(或被視為藉由電源供應電路120進行調節之目標)之關鍵裝置(例如，組件)之位置。
在某些實施例中，內部供應電壓VDD(其等於或大約等於回饋信號14)及內部接地電壓VSS(其等於或大約等於參考接地電壓G2)可定義不同於由輸出電壓16及全域接地電壓G1定義之一組軌電壓之一組軌電壓。在某些實施例中，由內部供應電壓VDD及內部接地電壓VSS定義之該組軌電壓可稱作與負載裝置136相關聯之軌電壓(或稱作內部軌電壓)，且由輸出電壓16及全域接地電壓G1定義之該組軌電壓可稱作與負載模組130相關聯之軌電壓(或稱作外部軌電壓)。在某些實施例中，與負載裝置136相關聯之軌電壓可在與負載模組130(其包含寄生電阻)相關聯之軌電壓內。換言之，內部供應電壓VDD可低於輸出電壓16，且內部接地電壓VSS可高於全域接地電壓G1。在某些實施例中，當負載電流10係相對小時，輸出電壓16可大約等於內部供應電壓VDD，且全域接地電壓G1可大約等於內部接地電壓VSS。與負載裝置136相關聯之軌電壓和與負載模組130相關聯之軌電壓之間的差可隨著增加之負載電流10而增加且隨著減小之負載電流10而減小。
此外，由於參考接地電壓G2耦合至負載模組130中之不同於全域接地電壓G1之一位置，因此參考接地電壓G2可不同於全域接地電壓G1。在某些實施例中，參考接地電壓G2可具有高於全域接地電壓G1之一電壓之一電壓。在某些實施例中，參考接地電壓G2可依據負載電流10相對於全域接地電壓G1變化。舉例而言，一相對高之負載電流10可造成跨越寄生封裝電阻器RP2及寄生板電阻器RB2之相對高之電壓降，從而導致參考接地電壓G2與全域接地電壓G1之間的一對應差。
儘管圖1中未展示，但參考接地電壓G2可與內部接地電壓VSS相差跨越沿路徑121之一寄生封裝電阻及/或一寄生板電阻(及/或其他寄生電阻)之一電壓降。換言之，一寄生封裝電阻及/或一寄生板電阻可沿路徑121安置於參考電壓電路122與內部接地電壓VSS之間。在某些實施例中，與沿路徑121之寄生封裝電阻及/或寄生板電阻相關聯之電壓降可忽略不計，此乃因沿路徑121來自參考電壓電路122之一電流係相對小。舉例而言，在某些實施例中，沿路徑121之電流小於一毫安(mA)(例如，小於0.5 mA、小於100 μA)。在某些實施例中，沿路徑121之寄生電阻大約為1歐姆或小於1歐姆，從而導致大約1 mV或更小之電壓降。因此，在某些實施例中，由沿路徑121之寄生電阻造成之電壓控制不準確性可忽略不計。
在某些實施例中，可基於跨越沿路徑121之寄生電阻器之預期電壓降來校準(例如，調整)參考電壓電路122及/或控制器124。舉例而言，在某些實施例中，可將一恆定偏移構建至參考電壓中以抵消由跨越沿路徑121之寄生電阻器之相對大之電壓降引入之恆定誤差，此乃因沿路徑121之寄生電阻及參考電流消耗兩者可係恆定的。在某些實施例中，可在板級上裁剪寄生電阻值，使得沿路徑121之電壓降可精確地由參考電壓中之內建偏移抵消以獲得負載裝置136處之精確電壓控制。
在某些實施例中，沿路徑121及/或路徑123之電流將在比穿過負載裝置136之負載電流10小得多之一電流範圍內。舉例而言，沿路徑121及/或路徑123之電流可在零安與幾毫安之間變化，而負載電流10可在零安、幾毫安(當處於一備用模式時)及數安(例如，在密集之信號處理期間係數安)之間變化。因此，即使沿路徑121及/或路徑123之一寄生封裝電阻係與寄生封裝電阻器RP1及/或RP2及/或寄生板電阻器RB1及/或RB2一樣大(或甚至比其大)，跨越沿路徑121及/或路徑123之寄生封裝電阻之電壓降亦將通常顯著小於與寄生封裝電阻器RP1及/或RP2及/或寄生板電阻器RB1及/或RB2相關聯之一電壓降(由於其各別電流之顯著差)。
類似地，儘管圖1中未展示，但回饋信號14可與內部供應電壓VDD相差跨越沿路徑123之一寄生封裝電阻及/或一寄生板電阻(及/或其他寄生電阻)之一電壓降。換言之，一寄生封裝電阻及/或一寄生板電阻可沿路徑123安置於控制器124與內部供應電壓VDD之間。在某些實施例中，與沿路徑123之寄生封裝電阻及/或寄生板電阻相關聯之電壓降可忽略不計，此乃因沿路徑123至控制器124之一電流係相當(例如，相對)小。在某些實施例中，可基於與沿路徑123之寄生電阻相關之預期電壓降來校準(例如，調整)參考電壓電路122及/或控制器124。
在某些實施例中，可基於電源供應電路120之電力模式(例如，一降壓調節器之脈衝寬度調變(PWM)模式、脈衝頻率調變(PFM)模式)來執行(例如，動態地執行)對沿路徑121及/或沿路徑123之寄生電阻(例如，寄生板電阻、寄生封裝電阻)之校準。在某些實施例中，可定義沿路徑121及/或沿路徑123之寄生電阻以獲得電源供應電路120內之一所期望結果。舉例而言，沿路徑121之一寄生板電阻可經組態以平衡(在參考電壓電路122處及/或在控制器124處)沿路徑123之一寄生板電阻以獲得負載裝置136處之一精確電壓控制。
使用各自在內部耦合至負載模組130之回饋信號14及參考接地電壓G2(在圖1中所展示之差動感測方案中)，可避免(例如，實質上避免)來自負載模組130之電源供應側及一接地側之電壓誤差。電壓誤差可由穿過負載模組130之相對大之負載電流10及負載模組130之電力及接地路徑中之無法忽略不計之寄生電阻造成。圖1中所展示之組態不需要可潛在地導致控制環路不穩定性、額外成本及複雜性等之一複雜誤差放大器。
儘管圖1中未展示，但在某些實施例中，參考接地電壓G2可由一接地電壓電路(沿路徑121)基於內部接地電壓VSS而產生。在某些實施例中，接地電壓電路可係(舉例而言)一分壓器或其他類型之電路。在此等實施例中，參考接地電壓G2可不等於(或實質上等於)內部接地電壓VSS。類似地，儘管圖1中未展示，但在某些實施例中，回饋信號14可由一回饋電路(例如，沿路徑123之一分壓器)基於內部供應電壓VDD而產生。
在某些實施例中，電源供應電路120可係或可包含(舉例而言)包含電力級126內之一切換器電路之任何類型之切換器調節器。在某些實施例中，電源供應電路120可稱作一切換模式電源供應(SMPS)。舉例而言，電源供應電路120可係或可包含一降壓調節器、一升壓調節器、一升降壓調節器及/或諸如此類。在某些實施例中，電源供應電路120可係或可包含DC/DC(例如，一升降壓轉換器)或交流(AC)/DC轉換器之任何組合。
儘管未展示，但一輸入級、一輸出級(例如，包含電感器及/或電容器之一輸出級)及/或諸如此類可可操作地耦合至圖1中所展示之電力級126及/或控制器124或包含於其中。一輸出級可包含可用於電力級126之一特定實施方案中之任何電路。舉例而言，輸出級可包含用於電力級126之各種類型之電路，包含(舉例而言)一或多個電容器、電感器、變壓器、電晶體、電阻器、回饋電路及/或諸如此類。
儘管未展示，但在某些實施例中，控制器124可包含一或多個比較器、放大器、一輸入級、經組態以產生可觸發電力級126內之一切換器電路之切換之一控制信號之任何類型之控制電路及/或諸如此類。舉例而言，電力級126之控制電路可包含經組態以產生具有一方波波形(例如，具有上升及下降邊緣之一方波波形)之一控制信號之一信號發生器。
在某些實施例中，電源150可係任何種類之電源。舉例而言，電源150可係一直流(DC)電源，諸如一蓄電池、一燃料電池及/或諸如此類。儘管圖1中未展示，但電源供應電路120之額外部分(除電力級126外)亦可由電源150供電。舉例而言，參考電壓電路122、控制器124及/或諸如此類可耦合至電源150及/或由電源150供電。
圖2A至圖2C係共同圖解說明根據一實施例之圖1中所展示之電源供應電路120之至少某些部分之操作之曲線圖。如圖2A至2C中所展示，時間正向右邊增加。
儘管結合圖2A至圖2C來闡述電源供應電路120之部分之行為(如在指定時間、電壓及諸如此類下進行轉變)，但當實施(例如，使用金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)裝置實施)時，組件之轉變可稍微在指定電壓及/或指定時間之前或稍微在指定電壓及/或指定時間之後發生。特定而言，臨限電壓之變化、處理變化、溫度變化、裝置之切換時間、電路轉變延遲及/或諸如此類可導致可觸發電源供應電路120之組件稍微在指定電壓及/或時間之前或稍微在指定電壓及/或時間之後轉變之條件(例如，非理想條件)。此外，此等曲線圖中未繪示某些相對微小之非理想性，諸如雜訊(例如，切換雜訊)、漂移及/或諸如此類。
圖2A係圖解說明圖1中所展示之電源供應電路120內之電壓之一曲線圖。如圖2A中所展示，電壓係在y軸上，且所繪示電壓係展示為電源供應電路120之全域接地電壓G1(展示為0 V)之參考。圖2B係圖解說明穿過圖1中所展示之負載模組130之負載電流10之一曲線圖。圖2C係相對於圖1中所展示之全域接地電壓G1及參考接地電壓G2來圖解說明參考電壓12之一曲線圖。
如圖2B中所展示，負載電流10在時間T1與T2之間係一相對恆定且低之值。在某些實施例中，負載電流10可係一相對恆定且低之值，此乃因負載模組130係處於一備用狀態，其中汲取穿過負載模組130之電流係相對低且恆定。如圖2B中所展示，負載電流10在時間T2處開始且超過時間T3而增加。穿過負載模組130之負載電流10可隨著由負載模組130執行之信號/資料處理增加而增加。在某些實施例中，穿過負載模組130之負載電流10可不如圖2B中所展示逐漸地增加，而係可以一步進方式突然增加。時間T1與T2之間的時間週期將稱作備用時間週期，且在時間T2處開始之時間週期將稱作信號/資料處理時間週期。
如圖2A中所展示，參考接地電壓G2在備用時間週期期間相對於全域接地電壓G1係相對恆定。在某些實施例中，參考接地電壓G2與全域接地電壓G1之間的差可與跨越寄生封裝電阻器RP2及寄生板電阻器RB2之一電壓降相關聯，其在圖2A中表示為電壓降A。電壓回饋14與輸出電壓16之間的差表示跨越寄生封裝電阻器RP1及寄生板電阻器RB1之一電壓降C。
參考接地電壓G2與回饋信號14之間的差係跨越包含於負載模組130中之負載裝置136之一電壓降B。在此實施例中，回饋信號14表示負載裝置136之上限電壓(或內部供應電壓VDD)，且參考接地電壓G2表示負載裝置136之下限電壓(或內部接地電壓VSS)。在此實施例中，電源供應電路120經組態以將跨越負載裝置136之電壓降維持為電壓降B。
當穿過負載裝置130之負載電流10如圖2B中所展示增加時，電壓降A及電壓降C如圖2A中所展示增加。舉例而言，時間T3處之電壓降A大於備用時間週期期間之電壓降A，且時間T3處之電壓降C大於備用時間週期期間之電壓降C。
然而，即使穿過負載裝置130之負載電流10在時間T2處開始增加，電源供應電路120亦維持跨越負載裝置136之電壓降B。舉例而言，時間T3處之電壓降B等於(或大約等於)備用時間週期期間之電壓降B。
如圖2A中所展示，參考接地電壓G2隨著增加之負載電流10而相對於全域接地電壓G1增加。此外，儘管電壓降B在負載電流10增加時恆定(或大約恆定)，但定義電壓降B係電壓範圍相對於全域接地電壓G1增加(例如，上升)。換言之，圖2A中所展示之電壓降B然而隨著圖2B中所展示之負載電流10之增加而相對於全域接地電壓G1向上移位。
儘管負載電流10增加(如圖2B中所展示)，電源供應電路120亦可維持電壓降B(如圖2A中所展示)，此乃因圖2C中所展示之參考電壓12隨著一負載電流10增加而相對於全域接地電壓G1增加(例如，向上變化)。如圖2C中所展示，參考接地電壓G2與參考電壓12(其由電壓參考電路122基於參考接地電壓G2而產生)之間的差由電壓降D表示。儘管負載電流10增加，電壓降D亦恆定(或大約恆定)。舉例而言，時間T3處之電壓降D等於(或大約等於)備用時間週期期間之電壓降D。
由於由電壓參考電路122產生之參考電壓12隨著增加之參考接地電壓G2而增加(例如，向上變化)(如圖2C中所展示)，電壓降B可由電源供應電路120維持為一恆定值(或大約恆定值)。若參考電壓12改為基於接地電壓G1(其甚至在負載電流10在時間T2處開始增加之後保持恆定)而產生，則參考電壓12將為一相對恆定之值(且將不隨著負載電流10之增加而變化，如圖2C中所展示)。因此，回饋信號14(其表示跨越負載模組130之負載裝置136之上限電壓)將相對於接地供應電壓G1保持相對恆定，且跨越負載裝置136之電壓降B將隨著增加之負載電流10而以一不期望之方式減小。
儘管圖2A至2C係關於負載電流10之一增加，但電源供應電路120亦可類似地在負載電流10減小之情況下操作。在此等實施例中，參考接地電壓G2及由參考電壓電路122產生之參考電壓12將隨著負載電流10減小而減小(例如，向下變化)。因此，儘管負載電流10減小，亦可維持電壓降B(其大約係跨越負載裝置136之電壓)。
圖3係圖解說明根據一實施例之一電源供應電路之操作之一流程圖。在某些實施例中，電源供應電路可類似於或相同於圖1中所展示之電源供應電路120。
如圖3中所展示，自在一負載模組之一封裝內部之一第一位置接收一第一電壓，其中第一電壓係不同於負載模組之一接地電壓(方框310)。在某些實施例中，第一電壓可係圖1中所展示之參考接地電壓G2。在某些實施例中，第一電壓可係大約等於負載模組之一內部接地電壓(例如，圖1中所展示之內部接地電壓VSS)。
自在負載模組之封裝內部之一第二位置接收一第二電壓，第二電壓不同於負載模組之接地電壓(方框320)。在某些實施例中，第二電壓可係圖1中所展示之回饋信號14。在某些實施例中，第二電壓可大約等於負載模組之一內部供電電壓(例如，圖1中所展示之內部供電電壓VDD)。在某些實施例中，接地電壓可低於第一電壓及第二電壓。
基於第一電壓產生一參考電壓(方框330)。參考電壓可由一參考電壓電路(例如，圖1中所展示之參考電壓電路122)產生。在某些實施例中，參考電壓電路可係(舉例而言)一帶隙參考電路。在某些實施例中，參考電壓可經組態以隨著第一電壓之改變(例如，一增加或減小)而改變(例如，變化、增加及減小)。
基於參考電壓及第二電壓產生負載模組之一輸出電壓(方框340)。在某些實施例中，至負載模組之輸出電壓可至少部分地由一控制器(例如，圖1中所展示之控制器124)及一電力級(例如，圖1中所展示之電力級126)產生。在某些實施例中，輸出電壓16可高於第一電壓及第二電壓。
圖4係圖解說明經組態以將電力從一電源450遞送至一負載模組430(亦可稱作一工作裝置)之另一電源供應電路420之一圖。電源供應電路420包含一參考電壓電路422(例如，一帶隙參考電路)、一控制器424、一電力級426及一輸出級427。電源供應電路420經組態以基於一參考電壓42、一回饋信號47及一經放大漣波信號49來管理(例如，控制、調節)遞送至(例如，提供至)負載模組430之一輸出電壓46。如圖4中所展示，將回饋信號47與經放大漣波信號49組合(例如，在一加法器組件466處求和)以產生一經放大回饋信號45。
在某些實施例中，經放大漣波信號49可係一第一回饋信號且回饋信號47可係一第二回饋信號。在此等實施例中，經放大回饋信號45可係基於第一回饋信號及第二回饋信號(例如，基於其一組合)而產生之一第三回饋信號。在某些實施例中，該等信號可各自由可隨著時間而改變之一或多個電壓定義。在某些實施例中，經放大漣波信號49(或用以產生經放大漣波信號49之分量信號)可充當或可稱作一交流(AC)回饋信號，且回饋信號47(或用以產生回饋信號47之分量信號)可充當或可稱作一直流(DC)回饋信號。如圖4中所展示，AC回饋信號及DC回饋信號與負載模組430之不同位置相關聯。
圖4中所展示之電源供應電路420係經組態以為負載模組430(例如，負載模組430之負載裝置A、B)提供滯後電壓控制之一滯後型電源供應電路(例如，一滯後電力轉換器、一滯後直流(DC)/DC降壓轉換器、一滯後DC/DC升降壓轉換器)。特定而言，作為一滯後型電源供應電路，電源供應電路420經組態而以一相對快速之回應在由一上限臨限電壓及一下限臨限電壓限定之一輸出電壓範圍內控制輸出電壓46。當輸出電壓46下降至低於(或等於)下限臨限電壓時，電源供應電路420經組態以將電力提供至負載模組430。當輸出電壓46超過(或等於)上限臨限電壓時，電源供應電路420經組態以中斷(例如，減小、關斷)至負載模組430之電力。因此，輸出電壓46可由電源供應電路420維持在輸出電壓範圍之上限臨限電壓與下限臨限電壓之間(或大約其之間)。在某些實施例中，上限臨限電壓及下限臨限電壓可共同稱作輸出臨限電壓或輸出電壓範圍之電壓限制。
對電源供應電路420之滯後控制至少部分地由包含於電源供應電路420之控制器424中之一滯後比較器470(及相關聯控制器電路428)觸發。特定而言，滯後比較器470(及控制器電路428)經組態以基於經放大回饋信號45及參考電壓42而觸發電力級426自電源450提供電力(以一滯後方式)。滯後比較器470經組態以使用經放大回饋信號45(參考參考電壓42)來觸發電力級426在輸出電壓範圍內(例如，在輸出電壓範圍之電壓限制內)提供(例如，遞送)電力。滯後比較器470稱作一滯後比較器係乃因其係具有滯後(例如，一30毫伏之滯後(mV)、一100 mV之滯後)之一誤差比較器。在某些實施例中，滯後比較器470可經組態有一相對快速之瞬變回應時間、低電力消耗、相對小之佔用面積(例如，小矽面積)、高增益等(例如，相對於一摺疊式共陰共柵比較器)。
在某些實施例中，在其內管理電源供應電路420之輸出電壓範圍可與滯後比較器470之一滯後電壓範圍對應。舉例而言，滯後比較器470可具有與電源供應電路420之一目標輸出電壓範圍相同或與其成比例之一滯後電壓範圍(具有一上限臨限電壓及一下限臨限電壓)。在某些實施例中，滯後比較器470可經組態有觸發對電源供應電路420之輸出電壓46在一指定輸出電壓範圍內之控制之一滯後電壓範圍。因此，電源供應電路420之輸出電壓46可基於滯後比較器470之一滯後電壓範圍之一上限臨限電壓及一下限臨限電壓而維持在一輸出電壓範圍之一上限臨限電壓與一下限臨限電壓之間。在某些實施例中，滯後電壓範圍之上限臨限電壓及下限臨限電壓可共同稱作滯後臨限電壓或稱作滯後電壓範圍之電壓限制。
圖4中所展示之電源供應電路420係圖1中所展示之電源供應電路120之一變化形式。類似於圖1中所展示之電源供應電路120，電源供應電路420經組態以管理輸出電壓46，使得可以一所期望方式調節跨越包含於負載模組430中之負載裝置(例如，負載裝置A、B)之電壓。特定而言，如圖4中所展示，參考電壓電路422經組態以基於一接地電壓G42而產生參考電壓42。在某些實施例中，接地電壓G42可直接由參考電壓電路422接收，而不干涉電路(例如，運算放大器、感測電路等)及/或處理。接地電壓G42不同於一接地電壓G41，接地電壓G41係用於電源供應電路420、負載模組430及/或電源450之組件中之至少某些組件之接地電壓。在某些實施例中，由於接地電壓G42充當參考電壓電路422之一接地電壓，因此接地電壓G42可稱作一參考接地電壓(或稱作一感測接地電壓或局域接地電壓)。在某些實施例中，接地電壓G41可稱作一全域接地電壓。
如圖4中所展示，參考接地電壓G42係來自在負載模組430內部且極接近於負載裝置A、B之一位置(例如，一節點)而非耦合至全域接地電壓G41。負載裝置A、B可包含諸多不同類型之裝置，諸如半導體裝置，包含電晶體、電阻器、電感器、電容器及/或諸如此類。由於參考電壓42係由參考電壓電路422基於參考接地電壓G42(其極接近於負載裝置A、B)而產生，因此電源供應電路420可比在參考電壓42由參考電壓電路422基於全域接地電壓G41(其不如此靠近於負載裝置A、B)而產生之情況下更準確地管理遞送至負載模組430內之負載裝置A、B之電力(例如，調節一電壓)。
特定而言，參考接地電壓G42係來自極接近於負載裝置A、B之一位置(例如，一節點)且不受與負載模組430之封裝(例如，跡線、線接合件、連接器等)相關聯之寄生電阻(其由寄生封裝電阻器RP42表示)及/或板電阻(例如，印刷電路板跡線)(其由寄生板電阻器RB42表示)影響(例如，實質上不受其影響)。因此，參考接地電壓G42係來自安置於負載裝置A、B與寄生封裝電阻器RP42之間的一位置。在此實施例中，耦合參考接地電壓G42之位置可稱作內部接地VSS(或稱作負載裝置接地VSS)，且可來自負載裝置A、B(或負載模組430)之一接地側。
類似地，如圖4中所展示，回饋信號44(其用以產生回饋信號47)係來自在負載模組430內部之一位置(而非耦合至或極接近於輸出電壓46)。由於回饋信號44極接近於負載裝置A、B，因此電源供應電路420可比在回饋信號44基於輸出電壓46(其不如此靠近於負載裝置A、B)之情況下更準確地管理遞送至負載模組430內之負載裝置A、B的電力。特定而言，回饋信號44係來自極接近於負載裝置A、B之一位置且不受與負載模組430之封裝(例如，跡線、線接合件、連接器等)相關聯之寄生電阻(其由寄生封裝電阻器RP41表示)及/或板電阻(例如，印刷電路板跡線)(其由寄生板電阻器RB41表示)及/或晶片上路由(例如，金屬路由線)(其由寄生晶片上路由電阻器RCA及RCB表示)影響(例如，實質上不受其影響)。因此，回饋信號44係來自安置於各別負載裝置A、B與寄生晶片電阻器RCA、RCB之間的一位置。
如圖4中所展示，回饋信號44可與負載裝置A或負載裝置B相關聯。特定而言，當切換器SWA閉合(且SWB斷開)時，回饋信號44將安置於寄生晶片上路由電阻器RCA與負載裝置A之間。在某些實施例中，切換器裝置SWA、SWB可係(舉例而言)MOSFET裝置。當切換器SWA閉合(且SWB斷開)時，耦合回饋信號44之位置可稱作內部供應電壓VDDA(或稱作負載裝置供應電壓VDDA)，且可在負載模組430之負載裝置A之一電源供應側上。當切換器SWB閉合(且SWA斷開)時，回饋信號44將安置於寄生晶片上路由電阻器RCB與負載裝置B之間。當切換器SWB閉合(且SWA斷開)時，耦合回饋信號44之位置可稱作內部供應電壓VDDB(或稱作負載裝置供應電壓VDDB)，且可在負載模組430之負載裝置B之一電源供應側上。
切換器SWA、SWB可包含在負載模組430中以選擇性地(例如，視情況)允許跨越負載裝置A及/或負載裝置B之電壓控制。在某些實施例中，可以一互斥方式切換切換器SWA、SWB，使得電源供應電路420按照負載裝置A或負載裝置B之需要或需求來提供電壓調節。
如結合圖1類似地闡述，在負載模組430之操作期間汲取穿過負載模組430(例如，由其消耗)之一負載電流40可基於圖4中所展示之負載模組430之信號或資料處理而變化。舉例而言，當負載模組430忙於密集之信號處理(例如，資料處理、提供一輸出)時，負載電流40可高於當負載模組430空閒(例如，處於一備用模式，不提供一輸出)時。因此，跨越寄生封裝電阻器RP41、RP42(其可小於1歐姆)、跨越寄生板電阻器RB41、RB42(其可小於1歐姆)及/或跨越寄生晶片上路由電阻器RCA、RCB之電壓降(其可稱作寄生電壓降)可基於由負載模組430執行之信號/資料處理而變化。圖4中所展示之電源供應電路420經組態以基於耦合至內部供應電壓VDDA或VDDB之一回饋信號44(其用以產生回饋信號47)及基於參考接地電壓G42(其耦合至內部接地VSS)而產生之一參考電壓42來管理跨越負載裝置A的電壓及/或跨越負載裝置B之電壓，使得可在不受(或實質上不受)來自寄生電壓降之影響之情況下管理跨越負載裝置A、B之電壓。特定而言，參考電壓42(其由參考電壓電路422產生且由電源供應電路420用於管理跨越負載裝置A、B之電壓降)將隨著參考接地電壓G42之改變(例如，增加、減小)而改變(例如，變化、增加、減小)。儘管圖4中未展示，但在電源供應電路420經組態以基於(舉例而言)輸出電壓46(其在負載模組430之封裝外部)及基於全域接地電壓G41(其在負載模組430之封裝外部且不變化)而產生之一參考電壓42來管理跨越負載裝置A、B之電壓之情況下，由於寄生電壓降，電源供應電路420可不能夠以一所期望方式管理跨越負載裝置A、B之電壓。
如圖4中所展示，將基於回饋信號44而產生之回饋信號47與經放大漣波信號49組合以產生一經放大回饋信號45。經放大回饋信號45由滯後比較器470(參考參考電壓42)用來觸發電源供應電路420對輸出電壓46在一滯後電壓範圍內之控制。滯後電壓範圍(其可係恆定或可變且可與一輸出電壓範圍對應)可隨著參考接地電壓G42而移動。特定而言，基於參考接地電壓G42而產生之參考電壓42可致使滯後電壓範圍相對於全域接地電壓G41移位(例如，向上移位、向下移位)(以相對於全域接地電壓G41獲得一輸出電壓範圍內之所期望電壓控制)。滯後電壓範圍可隨著參考接地電壓G42之改變而移位，該等改變類似於結合圖2A至圖2C所展示之參考接地電壓G2之改變。
經由路徑423將所感測電壓VDDA或VDDB(作為回饋信號44)提供至回饋電路464(其可係(舉例而言)一分壓器)。回饋信號44由回饋電路464用來產生(例如，發生)回饋信號47。在某些實施例中，回饋信號47之漣波或交流(AC)分量可不足夠大(例如，相對於雜訊可不足夠大)以用於以一穩健或所期望方式對輸出電壓46進行滯後調節。可使用漣波回饋電路462來產生經放大漣波信號49，經放大漣波信號49可用以放大穩健滯後調節所需要之漣波或AC分量。由於(舉例而言)可係相對高阻抗切換器(例如，大約數千歐姆之電阻)之切換器SWA、SWB，回饋信號44之漣波或AC分量可易於阻尼且若單獨使用(未展示)可不適於滯後調節。舉例而言，回饋信號47(在不添加至經放大漣波信號49以產生經放大回饋信號45(此情形未展示)之情況下)可不適於以一所期望方式之滯後調節。即使回饋信號44經放大以使用一區塊(類似於漣波回饋電路462)來產生一經放大漣波信號(未展示)且將此經放大漣波信號添加至回饋信號47，此經放大漣波信號與回饋信號47之組合亦可不適於穩健滯後調節。
由於阻尼，回饋信號44及回饋信號47(其基於回饋信號44而產生)之信雜比(SNR或S/N)可低於一所期望水平。換言之，回饋信號44(及回饋信號47)之一漣波分量(AC分量)若由滯後比較器470用來觸發電源供應電路420對輸出電壓46之電壓調節(及跨越負載裝置A、B之電壓調節)則可相對於雜訊衰減，使得電源供應電路420之電壓調節可以一不期望之方式受影響。在某些實施例中，雜訊可由負載模組430、電源450及/或電源供應電路420之部分造成。在某些例項中，回饋信號44(及回饋信號47)上之雜訊可致使滯後比較器470(若單獨使用)錯誤地觸發電力級426(經由控制器電路428)而中斷來自電源450之電力或自電源450提供電力。
圖5係圖解說明具有一相對低之信雜比之一回饋信號52之一曲線圖。回饋信號52可類似於與圖4中所展示之電源供應電路420相關聯之回饋信號44及/或回饋信號47。
如圖5中所展示，回饋信號52之電壓係在y軸上，且正向右邊增加之時間係在x軸上。回饋信號52之一漣波分量53經圖解說明為一虛線。漣波分量53係目標用作可用於一滯後電壓範圍56內之控制之一回饋信號之回饋信號52之部分。滯後電壓範圍56具有一上限臨限值58及一下限臨限值57。如圖5中所展示，回饋信號52具有大約在滯後電壓範圍56內之一直流(DC)分量(例如，一DC電壓位準、一平均DC電壓位準)。
在此曲線圖中，回饋信號52之漣波分量53已阻尼，使得回饋信號52之雜訊之振幅相對於漣波分量53之振幅較大。在此實施例中，漣波分量53經圖解說明為具有限定於滯後電壓範圍56內之一振幅。如圖5中所展示，回饋信號52之一雜訊部分之一振幅Q大於漣波分量53之振幅(及滯後電壓範圍56)。因此，回饋信號52在滯後電壓範圍56外部之部分(諸如，與振幅Q相關聯之雜訊部分)可以一不期望之方式觸發電力至一負載模組之電力遞送或電力中斷。
返回參考圖4，經放大漣波信號49係由漣波回饋電路462基於輸出電壓46(且非回饋信號44)而產生。經放大漣波信號49係與回饋信號44之漣波分量對應之漣波分量(但非一DC分量)之一經放大版本。在某些實施例中，經放大漣波信號49可包含一DC分量(類似於回饋信號44中之DC分量)之至少一部分。為避免由於(舉例而言)切換器SWA、SWB之高阻抗而產生之阻尼漣波或AC分量，使用具有與回饋信號44對應之一漣波分量之輸出電壓46(例如，在時間上與其對應)來產生經放大漣波信號49(即，漣波分量之經放大版本)。使用輸出電壓46而非回饋信號44來產生經放大漣波信號49，此乃因回饋信號44受阻尼影響(例如，不利地受其影響)。和與一相對高阻抗路徑(由於SWA或SWB)相關聯之回饋信號44相比，輸出電壓46係與相對低阻抗路徑相關聯，且在其由漣波回饋電路462用來產生經放大漣波信號49時可根本不阻尼，或至回饋信號44阻尼之程度。經放大漣波信號49(及輸出電壓46)具有在時間上與回饋信號44(及回饋信號47)之一漣波分量對應(例如，從一計時角度看與其對準、與其同相)之一漣波分量，但與回饋信號44(及回饋信號47)之漣波分量相比經放大。
在某些實施例中，漣波回饋電路462可包含經組態以濾波(例如，提取)與輸出電壓46相關聯之漣波分量(或AC分量)之組件(例如，電感器、電容器、電阻器)。換言之，輸出電壓46之漣波分量可與輸出電壓46之一DC分量分離以產生經濾波漣波分量。可接著放大經濾波漣波分量以產生經放大漣波信號。
在加法器組件466處將經放大漣波信號49與回饋信號47(其包含阻尼或相對小之漣波分量及一DC分量)組合以產生經放大回饋信號45。經放大回饋信號45具有高於(舉例而言)回饋信號47之一信雜比的一信雜比(由於經放大漣波信號49之添加)。
圖6係圖解說明具有一相對高之信雜比之一經放大回饋信號62之一曲線圖。經放大回饋信號62可類似於由(舉例而言)圖4中所展示之電源供應電路420產生之經放大回饋信號45。
如圖6中所展示，經放大回饋信號62之電壓在y軸上，且正向右邊增加之時間在x軸上。經放大回饋信號62之一漣波分量63經圖解說明為一虛線。漣波分量63係目標用作可用於一滯後電壓範圍66內之控制之一回饋信號之經放大回饋信號62之部分。滯後電壓範圍66具有一上限臨限值68及一下限臨限值67。如圖6中所展示，經放大回饋信號62具有大約在滯後電壓範圍66內之一直流(DC)分量(例如，一DC電壓位準)。
在此曲線圖中，回饋信號62之漣波分量63已放大(基於一經放大漣波信號(例如，圖4中所展示之經放大漣波信號49)與一回饋信號(例如，圖4中所展示之回饋信號47)之一組合)，使得經放大回饋信號62之雜訊之振幅相對於漣波分量63之振幅較小。在此實施例中，漣波分量63經圖解說明為具有限定於已基於經放大漣波信號62之振幅而定義之滯後電壓範圍66內之一振幅。如圖6中所展示，由於經放大回饋信號62之振幅(甚至具有雜訊)與漣波分量63之振幅(及滯後電壓範圍66)相比相對小，因此雜訊可不以一不期望之方式藉由一電源供應電路觸發電力至一負載模組之電源供應或電源中斷。
儘管圖6中未展示，但滯後電壓範圍(其可恆定或可變)可隨著一參考接地電壓(例如，圖4中所展示之參考接地電壓G42)之改變而移動。特定而言，可基於參考接地電壓而產生之一參考電壓可致使滯後電壓範圍相對於一全域接地電壓移位(例如，向上移位、向下移位)。
返回參考圖4，經放大漣波信號49可視情況由漣波回饋電路462基於輸出電壓46和與一電力級輸出48相關聯之一信號(由虛信號線表示)之一組合而產生。在某些實施例中，可提供穿過輸出級427且由電力級426供應之一電流之電力級輸出48可與輸出電壓46之漣波分量同相。在某些實施例中，若輸出級427包含(舉例而言)耦合至一並聯電容器之一串聯電感器，則電力級輸出可提供穿過串聯電感器之電流。
在某些實施例中，回饋信號44及/或參考接地電壓G42可來自整合至負載模組430中之感測電壓輸出。舉例而言，若負載模組430係一微處理器(或其他類型之電路)，則一微處理器可將感測電壓輸出構建至該微處理器中，其可用於回饋信號44及/或參考接地電壓G42。在某些實施例中，內部供應電壓VDDA、VDDB及/或內部接地電壓VSS可物理上靠近於包含於負載模組430之負載裝置A、B中之電晶體裝置之源極、汲極、陰極、陽極等。在某些實施例中，回饋信號44及/或參考接地電壓G42可來自耦合至(或接近)應藉由電源供應電路420調節跨越其之電壓(或被視為藉由電源供應電路420進行調節之目標)之關鍵裝置(例如，組件)之位置。
由於參考接地電壓G42耦合至負載模組430中之不同於全域接地電壓G41之一位置，因此參考接地電壓G42可不同於全域接地電壓G41。在某些實施例中，參考接地電壓G42可具有高於全域接地電壓G41之一電壓之一電壓。在某些實施例中，參考接地電壓G42可依據負載電流40相對於全域接地電壓G41變化。舉例而言，一相對高之負載電流40可造成跨越寄生封裝電阻器RP42及寄生板電阻器RB42之相對高的電壓降，從而導致參考接地電壓G42與全域接地電壓G41之間的一對應差。
類似於結合圖1所闡述之電源供應電路120，參考接地電壓G42可與內部接地電壓VSS相差跨越沿路徑421之一寄生封裝電阻及/或一寄生板電阻(及/或其他寄生電阻)之一電壓降。換言之，一寄生封裝電阻及/或一寄生板電阻可沿路徑421安置於參考電壓電路422與內部接地電壓VSS之間。在某些實施例中，由沿路徑421之寄生電阻造成之電壓控制不準確性可忽略不計。
在某些實施例中，可基於跨越沿路徑421之寄生電阻器之預期電壓降來校準(例如，調整)參考電壓電路422及/或控制器424。在某些實施例中，可在板級上裁剪寄生電阻值，使得沿路徑421之電壓降可精確地由參考電壓中之內建偏移抵消以獲得負載裝置A、B處之精確電壓控制。
類似於結合圖1所闡述之電源供應電路120，回饋信號44可與內部供應電壓VDDA、VDDB相差跨越沿路徑423之一寄生封裝電阻及/或一寄生板電阻(及/或其他寄生電阻)之一電壓降。換言之，一寄生封裝電阻及/或一寄生板電阻可沿路徑423安置於控制器424與內部供應電壓VDDA、VDDB之間。在某些實施例中，與沿路徑423之寄生封裝電阻及/或寄生板電阻相關聯之電壓降可忽略不計，此乃因沿路徑423至回饋電路464之一電流相當(例如，相對)小。在某些實施例中，可基於與沿路徑423之寄生電阻相關之預期電壓降來校準(例如，調整)參考電壓電路422及/或控制器424。
在某些實施例中，可基於電源供應電路420之電力模式(例如，一降壓調節器之脈衝寬度調變(PWM)模式、脈衝頻率調變(PFM)模式)來執行(例如，動態地執行)對沿路徑421及/或沿路徑423之寄生電阻(例如，寄生板電阻、寄生封裝電阻)之校準。在某些實施例中，可定義沿路徑421及/或沿路徑423之寄生電阻以獲得電源供應電路420內之一所期望結果。舉例而言，沿路徑421之一寄生板電阻可經組態以平衡(在參考電壓電路422處及/或在控制器424處)沿路徑423之一寄生板電阻以獲得負載裝置436處之一精確電壓控制。在某些實施例中，沿路徑421及/或路徑423之電流將在比穿過負載裝置A、B之負載電流40小得多之一電流範圍內。
儘管圖4中未展示，但在某些實施例中，參考接地電壓G42可由一接地電壓電路(沿路徑421)基於內部接地電壓VSS而產生。在某些實施例中，接地電壓電路可係(舉例而言)一分壓器或其他類型之電路。在此等實施例中，參考接地電壓G42可不等於(或實質上等於)內部接地電壓VSS。
在某些實施例中，電源供應電路420可係或可包含(舉例而言)包含電力級426內之一切換器電路之任何類型之切換器調節器。在某些實施例中，電源供應電路420可稱作一切換模式電源供應(SMPS)。舉例而言，電源供應電路420可為或可包含一降壓調節器、一升壓調節器、一升降壓調節器及/或諸如此類。在某些實施例中，電源供應電路420可係或可包含DC/DC(例如，一升降壓轉換器)或交流(AC)/DC轉換器之任何組合。
儘管未展示，但一輸入級、一輸出級(或額外輸出級，諸如輸出級427)及/或諸如此類可可操作地耦合至圖4中所展示之電力級426及/或控制器424或包含在其中。舉例而言，輸出級427可包含用於電力級426之各種類型之電路，包含(舉例而言)一或多個電容器、電感器、變壓器、電晶體、電阻器、回饋電路及/或諸如此類。
儘管未展示，但在某些實施例中，控制器424可包含一或多個比較器(例如，除滯後比較器470外)、放大器、一輸入級、經組態以產生可觸發電力級426內之一切換器電路之切換之一控制信號的任何類型之控制電路及/或諸如此類。舉例而言，電力級426之控制電路可包含經組態以產生具有一方波波形(例如，具有上升及下降邊緣之一方波波形)之一控制信號之一信號產生器。
在某些實施例中，電源450可係任何種類之電源。舉例而言，電源450可係一直流(DC)電源，諸如一蓄電池、一燃料電池及/或諸如此類。儘管圖4中未展示，但電源供應電路420之額外部分(除電力級426外)亦可由電源450供電。舉例而言，參考電壓電路422、控制器424及/或諸如此類可耦合至電源450及/或由電源450供電。
圖7係圖解說明經組態以將電力自一電源750遞送至一負載模組730(亦可稱作一工作裝置)之又一電源供應電路720之一圖。電源供應電路720包含一參考電壓電路722(例如，一帶隙參考電路)、一控制器724、一電力級726及一輸出級727。電源供應電路720經組態以基於一參考電壓72、一回饋信號77及一經放大漣波信號79來管理(例如，控制、調節)遞送至負載模組730之一輸出電壓76。如圖7中所展示，將回饋信號77與經放大漣波信號79組合(例如，在一加法器組件766處組合)以產生一經放大回饋信號75。信號可各自由可隨著時間而改變之一或多個電壓定義。在某些實施例中，經放大漣波信號79(或用以產生經放大漣波信號79之分量信號)可充當或可稱作一交流(AC)回饋信號，且回饋信號77(或用以產生回饋信號77之分量信號)可充當或可稱作一直流(DC)回饋信號。如圖7中所展示，AC回饋信號及DC回饋信號與負載模組730之不同位置相關聯。
除控制器724之組態外，圖7中所展示之電源供應電路720與圖4中所展示之電源供應電路420相同。圖7中所展示之控制器724包含一滯後比較器770及一誤差放大器772。將接收經放大漣波信號79之滯後比較器770之輸出與接收回饋信號77及參考電壓72之誤差放大器772之輸出組合(在加法器組件766處)，以產生經放大回饋信號75。誤差放大器772之輸出可隨著參考接地電壓G72之移動而移動(例如，沿一向上方向移位、沿一向下方向移位)。在某些實施例中，參考接地電壓G72可直接由參考電壓電路722接收，而不干涉電路(例如，運算放大器、感測電路等)及/或處理。在某些實施例中，可實施圖1、圖4或圖7中所展示之電源供應電路之不同組態(例如，電源供應電路720之控制器724)。
在一項一般態樣中，一種設備可包含：一電力級，其經組態以耦合至一電源及一控制器；及一參考電壓電路，其耦合至該控制器且經組態以接地至與一負載模組相關聯之不同於一第二接地電壓之一第一接地電壓。該設備可包含一控制器，該控制器經組態以基於一第一回饋信號與一第二回饋信號之一組合而觸發該電力級以將一輸出電壓遞送至該負載模組，該第一回饋信號係基於該輸出電壓而產生且該第二回饋信號係基於該輸出電壓與該第一接地電壓之間的一電壓而產生。
在某些實施例中，第一回饋信號係一經放大漣波信號。在某些實施例中，第一回饋信號包含一交流(AC)分量。在某些實施例中，第二回饋信號具有在時間上與第一回饋信號之一漣波分量對應且與其相比經衰減之一漣波分量。在某些實施例中，第二回饋信號經由一切換器耦合至負載模組之複數個負載裝置。
在某些實施例中，該設備亦可包含包含於該控制器中之一滯後比較器，該滯後比較器經組態以基於一滯後電壓範圍而觸發電力級以進行以下操作中之至少一者：將電力遞送至負載模組或中斷至負載模組之電力。在某些實施例中，第一接地電壓係來自負載模組在負載模組之一封裝內部之一部分，且第二接地電壓係在負載模組之封裝外部之一接地電壓。在某些實施例中，第一接地電壓與第二接地電壓相差跨越負載模組之一封裝之一部分之一電壓降。在某些實施例中，第一接地電壓經組態以回應於穿過負載模組之一電流之改變而相對於一第二接地電壓變化。
在某些實施例中，第一接地電壓與第二接地電壓之間的一差回應於穿過負載模組之一負載電流改變而改變。在某些實施例中，對於參考電壓電路，第二接地電壓係一全域接地電壓且第一接地電壓係一局域接地電壓。在某些實施例中，該電源供應電路係一直流(DC)電壓轉換器。
在一項一般態樣中，一種設備可包含：一控制器，其包含一滯後比較器；及一電力級，其耦合至該控制器且經組態以耦合至一電源。該電力級可經組態以回應於該控制器而將一輸出電壓遞送至一負載模組。該設備可包含一參考電壓電路，該參考電壓電路耦合至該控制器且經組態以接地至不同於與該負載模組相關聯之一第二接地電壓之一第一接地電壓。
在某些實施例中，包含於控制器中之滯後比較器經組態以產生一經放大回饋信號，其中電力級經組態以基於由滯後比較器產生之經放大回饋信號而遞送輸出電壓。在某些實施例中，第一接地電壓係來自負載模組在負載模組之一封裝內部之一部分，且第二接地電壓係在負載模組之封裝外部之一接地電壓。在某些實施例中，第一接地電壓與第二接地電壓相差跨越負載模組之一封裝之一部分之一電壓降。
在某些實施例中，第一接地電壓經組態以回應於穿過負載模組之一電流之一改變而相對於一第二接地電壓變化。在某些實施例中，參考電壓電路經組態以產生一參考電壓。控制器可經組態以基於由參考電壓電路產生之參考電壓且基於具有高於第一接地電壓之一電壓之一回饋信號來控制經由電力級提供之輸出電壓。回饋信號可耦合至包含於負載模組中之複數個切換器。在某些實施例中，第一接地電壓與第二接地電壓之間的一差回應於穿過負載模組之一負載電流改變而改變。
在另一一般態樣中，一種電源供應電路可包含一電力級，該電力級經組態以耦合至一負載模組且經組態以耦合至一第一接地電壓。該電源供應電路可包含一參考電壓電路，該參考電壓電路經組態以耦合至回應於穿過負載模組之一電流而相對於一第一接地電壓變化之一第二接地電壓，其中該參考電壓電路經組態以基於該第二接地電壓而產生一參考電壓。該電源供應電路亦可包含一控制器，該控制器耦合至該電力級且耦合至該參考電壓電路，該控制器經組態以基於來自包含於該負載模組中之複數個負載裝置之一電力側之一回饋信號、該參考電壓及一漣波信號之一組合而觸發該力級以將一輸出電壓遞送至該負載模組。
在某些實施例中，漣波信號係一經放大漣波信號。該電源供應電路亦可包含：一輸出級，其耦合至該電力級；及一漣波回饋電路，其經組態以基於該輸出電壓且基於該輸出級與該電力級之間的一電壓而產生該經放大漣波信號。在某些實施例中，基於與該第二接地電壓相關聯之一板電阻來校準該參考電壓。在某些實施例中，該電源供應電路係一直流(DC)電壓轉換器。在某些實施例中，該第一接地電壓與第二接地電壓相差跨越負載模組之一封裝之一部分之至少一電壓降。
在再一一般態樣中，一種方法可包含：自在一負載模組之一封裝內部之一第一位置接收一第一電壓，其中該第一電壓不同於該負載模組之一接地電壓；及自在該負載模組之該封裝內部之一第二位置接收一第二電壓，其中該第二電壓不同於該負載模組之該接地電壓。該方法亦可包含基於該第一電壓而產生一參考電壓，及基於與該負載模組之一輸出電壓相關聯之一回饋信號而產生一漣波信號。該方法亦可包含基於該參考電壓、該漣波信號及該第二電壓而產生該負載模組之該輸出電壓。
在某些實施例中，該漣波信號充當一交流(AC)回饋信號，其中該第二電壓充當一直流(DC)回饋信號。在某些實施例中，使用一參考電壓電路來產生該參考電壓，其中該第一電壓充當參考電壓電路之一接地電壓。在某些實施例中，該第一電壓充當一參考電壓電路之一接地電壓。該方法亦可包含回應於穿過該負載模組之一增加之電流而相對於該負載模組之該接地電壓增加該參考電壓，其中該參考電壓電路之該接地電壓高於該負載模組之該接地電壓。在某些實施例中，該第一電壓與該第二電壓之間的一差小於該輸出電壓與該接地電壓之間的一差。
本文所闡述之各種技術之實施方案可以數字電子電路或者以電腦硬體、韌體、軟體或其組合來實施。方法之部分可由專用邏輯電路(例如，一FPGA(場可程式化閘陣列或一ASIC(特殊應用積體電路))執行，且一設備(例如，輸入電力保護裝置、電力管理裝置)可實施於專用邏輯電路(例如，一FPGA(場可程式化閘陣列)或一ASIC(特殊應用積體電路))內。
某些實施方案可包含各種半導體處理及/或封裝技術。某些實施例可使用與半導體基板(包含但不限於(舉例而言)矽(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化矽(SiC)及/或諸如此類)相關聯之各種類型之半導體處理技術來實施。
雖然已如本文所闡述圖解說明瞭所闡述實施方案之某些特徵，但熟習此項技術者現在將能想出諸多修改、替代、改變及等效形式。因此，應理解，所附申請專利範圍(當包含時)意欲涵蓋歸屬於該等實施例之範疇內之所有此等修改及改變。應理解，已僅藉由實例方式而非限制方式呈現該等實施例，且可作出形式及細節之各種改變。本文中所闡述之設備及/或方法之任何部分可以任何組合形式來組合，除互斥之組合外。本文中所闡述之實施例可包含所闡述之不同實施例之功能、組件及/或特徵之各種組合及/或子組合。
10‧‧‧負載電流
12‧‧‧參考電壓
14‧‧‧回饋信號
16‧‧‧輸出電壓
40‧‧‧負載電流
42‧‧‧參考電壓
44‧‧‧回饋信號
45‧‧‧經放大回饋信號
46‧‧‧輸出電壓
47‧‧‧回饋信號
48‧‧‧電力級輸出
49‧‧‧經放大漣波信號
52‧‧‧回饋信號
53‧‧‧漣波分量
56‧‧‧滯後電壓範圍
57‧‧‧下限臨限值
58‧‧‧上限臨限值
62‧‧‧經放大回饋信號
63‧‧‧漣波分量
66‧‧‧滯後電壓範圍
67‧‧‧下限臨限值
68‧‧‧上限臨限值
72‧‧‧參考電壓
75‧‧‧經放大回饋信號
76‧‧‧輸出電壓
77‧‧‧回饋信號
79‧‧‧經放大漣波信號
120‧‧‧電源供應電路
121‧‧‧路徑
122‧‧‧參考電壓電路
123‧‧‧路徑
124‧‧‧控制器
126‧‧‧電力級
130‧‧‧負載模組
136‧‧‧負載裝置
150‧‧‧電源
420‧‧‧電源供應電路
421‧‧‧路徑
422‧‧‧參考電壓電路
423‧‧‧路徑
424‧‧‧控制器
426‧‧‧電力級
427‧‧‧輸出級
428‧‧‧控制器電路
430‧‧‧負載模組
450‧‧‧電源
462‧‧‧漣波回饋電路
464‧‧‧回饋電路
466‧‧‧加法器組件
470‧‧‧滯後比較器
720‧‧‧電源供應電路
722‧‧‧參考電壓電路
724‧‧‧控制器
726‧‧‧電力級
727‧‧‧輸出級
730‧‧‧負載模組
750‧‧‧電源
766‧‧‧加法器組件
770‧‧‧滯後比較器
772‧‧‧誤差放大器
G1‧‧‧接地電壓
G2‧‧‧接地電壓
G41‧‧‧接地電壓
G42‧‧‧接地電壓
G72‧‧‧參考接地電壓
RB1‧‧‧寄生板電阻器
RB2‧‧‧寄生板電阻器
RB41‧‧‧寄生板電阻器
RB42‧‧‧寄生板電阻器
RCA‧‧‧寄生晶片上路由電阻器
RCB‧‧‧寄生晶片上路由電阻器
RP1‧‧‧寄生封裝電阻器
RP2‧‧‧寄生封裝電阻器
RP41‧‧‧寄生封裝電阻器
RP42‧‧‧寄生封裝電阻器
SWA‧‧‧切換器裝置
SWB‧‧‧切換器裝置
VDD‧‧‧負載裝置供應電壓/內部供應電壓
VDDA‧‧‧負載裝置供應電壓/內部供應電壓
VDDB‧‧‧負載裝置供應電壓/內部供應電壓
VSS‧‧‧內部接地/負載裝置接地
VSS‧‧‧內部接地/負載裝置接地
圖1係圖解說明經組態以將電力自一電源遞送至一負載模組之一電源供應電路之一圖。
圖2A係圖解說明圖1中所展示之電源供應電路內之電壓之一曲線圖。
圖2B係圖解說明穿過圖1中所展示之負載模組之一負載電流之一曲線圖。
圖2C係相對於圖1中所展示之全域接地電壓及參考接地電壓來圖解說明一參考電壓之一曲線圖。
圖3係圖解說明根據一實施例之一電源供應電路之操作之一流程圖。
圖4係圖解說明經組態以將電力自一電源遞送至一負載模組之另一電源供應電路之一圖。
圖5係圖解說明具有一相對低之信雜比之一回饋信號之一曲線圖。
圖6係圖解說明具有一相對高之信雜比之一經放大回饋信號之一曲線圖。
圖7係圖解說明經組態以將電力自一電源遞送至一負載模組之又一電源供應電路之一圖。
10‧‧‧負載電流
12‧‧‧參考電壓
14‧‧‧回饋信號
16‧‧‧輸出電壓
120‧‧‧電源供應電路
121‧‧‧路徑
122‧‧‧參考電壓電路
123‧‧‧路徑
124‧‧‧控制器
126‧‧‧電力級
130‧‧‧負載模組
136‧‧‧負載裝置
150‧‧‧電源
G1‧‧‧接地電壓
G2‧‧‧接地電壓
RB1‧‧‧寄生板電阻器
RB2‧‧‧寄生板電阻器
RP1‧‧‧寄生封裝電阻器
RP2‧‧‧寄生封裝電阻器
VDD‧‧‧負載裝置供應電壓/內部供應電壓
VSS‧‧‧內部接地/負載裝置接地

权利要求:
Claims (29)
[1] 一種設備，其包括：一電力級，其經組態以耦合至一電源及一控制器；一參考電壓電路，其耦合至該控制器且經組態以接地至不同於與一負載模組相關聯之一第二接地電壓之一第一接地電壓；且該控制器經組態以基於一第一回饋信號與一第二回饋信號之一組合而觸發該電力級以將一輸出電壓遞送至該負載模組，該第一回饋信號係基於該輸出電壓而產生且該第二回饋信號係基於該輸出電壓與該第一接地電壓之間的一電壓而產生。
[2] 如請求項1之設備，其中該第一回饋信號係一經放大漣波信號。
[3] 如請求項1之設備，其中該第一回饋信號包含一交流(AC)分量。
[4] 如請求項1之設備，其中該第二回饋信號具有在時間上與該第一回饋信號之一漣波分量對應且與該漣波分量相比經衰減之一漣波分量。
[5] 如請求項1之設備，其中該第二回饋信號係經由一切換器耦合至該負載模組之複數個負載裝置。
[6] 如請求項1之設備，其進一步包括：一滯後比較器，其包含於該控制器中，該滯後比較器經組態以基於一滯後電壓範圍而觸發該電力級以進行以下操作中之至少一者：將電力遞送至該負載模組或中斷至該負載模組之電力。
[7] 如請求項1之設備，其中該第一接地電壓係來自該負載模組在該負載模組之一封裝內部之一部分，且該第二接地電壓係在該負載模組之該封裝外部之一接地電壓。
[8] 如請求項1之設備，其中該第一接地電壓與該第二接地電壓相差跨越該負載模組之一封裝之一部分之一電壓降。
[9] 如請求項1之設備，其中該第一接地電壓經組態以回應於穿過該負載模組之一電流之改變而相對於一第二接地電壓變化。
[10] 如請求項1之設備，其中該第一接地電壓與該第二接地電壓之間的一差回應於穿過該負載模組之一負載電流改變而改變。
[11] 如請求項1之設備，其中對於該參考電壓電路，該第二接地電壓係一全域接地電壓且該第一接地電壓係一局域接地電壓。
[12] 如請求項1之設備，其中電源供應電路係一直流(DC)電壓轉換器。
[13] 一種設備，其包括：一控制器，其包含一滯後比較器；一電力級，其耦合至該控制器且經組態以耦合至一電源，該電力級經組態以回應於該控制器而將一輸出電壓遞送至一負載模組；及一參考電壓電路，其耦合至該控制器且經組態以接地至不同於與該負載模組相關聯之一第二接地電壓之一第一接地電壓。
[14] 如請求項13之設備，其中包含於該控制器中之該滯後比較器經組態以產生一經放大回饋信號，該電力級經組態以基於由該滯後比較器產生之該經放大回饋信號而遞送該輸出電壓。
[15] 如請求項13之設備，其中該第一接地電壓係來自該負載模組在該負載模組之一封裝內部之一部分，且該第二接地電壓係在該負載模組之該封裝外部之一接地電壓。
[16] 如請求項13之設備，其中該第一接地電壓與該第二接地電壓相差跨越該負載模組之一封裝之一部分之一電壓降。
[17] 如請求項13之設備，其中該第一接地電壓經組態以回應於穿過該負載模組之一電流之一改變而相對於一第二接地電壓變化。
[18] 如請求項13之設備，其中該參考電壓電路經組態以產生一參考電壓，該控制器經組態以基於由該參考電壓電路產生之該參考電壓且基於具有高於該第一接地電壓之一電壓之一回饋信號來控制經由該電力級提供之該輸出電壓，該回饋信號係耦合至包含於該負載模組中之複數個切換器。
[19] 如請求項13之設備，其中該第一接地電壓與該第二接地電壓之間的一差回應於穿過該負載模組之一負載電流改變而改變。
[20] 一種電源供應電路，其包括：一電力級，其經組態以耦合至一負載模組且經組態以耦合至一第一接地電壓；一參考電壓電路，其經組態以耦合至回應於穿過該負載模組之一電流而相對於一第一接地電壓變化之一第二接地電壓，該參考電壓電路經組態以基於該第二接地電壓而產生一參考電壓；及一控制器，其耦合至該電力級且耦合至該參考電壓電路，該控制器經組態以基於來自包含於該負載模組中之複數個負載裝置之一電力側之一回饋信號、該參考電壓及一漣波信號之一組合而觸發該電力級以將一輸出電壓遞送至該負載模組。
[21] 如請求項20之電源供應電路，其中該漣波信號係一經放大漣波信號，該電源供應電路進一步包括：一輸出級，其耦合至該電力級；及一漣波回饋電路，其經組態以基於該輸出電壓且基於該輸出級與該電力級之間的一電壓而產生該經放大漣波信號。
[22] 如請求項20之電源供應電路，其中該參考電壓係基於與該第二接地電壓相關聯之一板電阻來校準的。
[23] 如請求項20之電源供應電路，其中該電源供應電路係一直流(DC)電壓轉換器。
[24] 如請求項20之電源供應電路，其中該第一接地電壓與該第二接地電壓相差跨越該負載模組之一封裝之一部分之至少一電壓降。
[25] 一種方法，其包括：自在一負載模組之一封裝內部之一第一位置接收一第一電壓，該第一電壓不同於該負載模組之一接地電壓；自在該負載模組之該封裝內部之一第二位置接收一第二電壓，該第二電壓不同於該負載模組之該接地電壓；基於該第一電壓而產生一參考電壓；基於與該負載模組之一輸出電壓相關聯之一回饋信號而產生一漣波信號；及基於該參考電壓、該漣波信號及該第二電壓而產生該負載模組之該輸出電壓。
[26] 如請求項25之方法，其中該漣波信號充當一交流(AC)回饋信號，該第二電壓充當一直流(DC)回饋信號。
[27] 如請求項25之方法，其中使用一參考電壓電路來產生該參考電壓，該第一電壓充當該參考電壓電路之一接地電壓。
[28] 如請求項25之方法，其中該第一電壓充當一參考電壓電路之一接地電壓，該方法進一步包括：回應於穿過該負載模組之一增加之電流而相對於該負載模組之該接地電壓增加該參考電壓，該參考電壓電路之該接地電壓高於該負載模組之該接地電壓。
[29] 如請求項25之方法，其中該第一電壓與該第二電壓之間的一差小於該輸出電壓與該接地電壓之間的一差。

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