專利名稱：對向集成電路供電的并聯(lián)連接調(diào)壓器的控制的制作方法
背景諸如微處理器之類的集成電路(IC)的電源需求通常經(jīng)由調(diào)壓器(VR)提供。然而，在IC用調(diào)壓器的設(shè)計(jì)中存在相矛盾的目標(biāo)。一方面，熱設(shè)計(jì)電流(TDC)規(guī)范要求VR內(nèi)一定程度的效率。另一方面，瞬變負(fù)載線(LL)規(guī)范要求VR的快速響應(yīng)時(shí)間。因?yàn)閂R內(nèi)的快速響應(yīng)時(shí)間通常以效率為代價(jià)，所以通常無法同時(shí)優(yōu)化VR的效率和響應(yīng)時(shí)間。
已經(jīng)提出了雙VR解決方案，但是雙VR的控制裝置過分復(fù)雜而且不能令人滿意。
附圖簡述

圖1是根據(jù)某些實(shí)施例提供的以便為IC供電的雙調(diào)壓器的概念性示意圖。
圖2是比較圖1的雙VR與常規(guī)VR的模擬電壓波形的圖示。
圖3是比較圖1的雙VR的組成部分與常規(guī)VR的模擬電流波形的圖示。
圖4是根據(jù)某些實(shí)施例的系統(tǒng)的平面圖。
圖5是可以作為系統(tǒng)的其他實(shí)施例的一部分的IC封裝的示意性平面圖。
詳細(xì)描述圖1是根據(jù)某些實(shí)施例提供的以便為IC(未在圖1中示出)供電的雙調(diào)壓器10的概念性示意圖。在某些實(shí)施例中，IC可以是常規(guī)的微處理器。
雙調(diào)壓器10可以包括具備相對較快的響應(yīng)的第一調(diào)壓器12，以及具備較慢響應(yīng)的第二調(diào)壓器14。第一調(diào)壓器12和第二調(diào)壓器14可彼此并聯(lián)耦合以向IC提供已調(diào)電源。
第一調(diào)壓器12包括允許該第一調(diào)壓器12具備快速響應(yīng)時(shí)間的控制裝置16和電路18。電路18接收已調(diào)或未調(diào)電源輸入(例如，額定12伏)。在某些實(shí)施例中，第一調(diào)壓器12可以是開關(guān)轉(zhuǎn)換器，在此情況下電路18可包括振蕩器以及一個(gè)或多個(gè)功率晶體管(都沒有單獨(dú)示出)。根據(jù)開關(guān)轉(zhuǎn)換器的常規(guī)布局，振蕩器可以由控制裝置16控制并且可以進(jìn)而控制功率晶體管。振蕩器的開關(guān)頻率和/或其他參數(shù)可以被優(yōu)化以滿足用于IC的瞬變LL規(guī)范。
電路18可以經(jīng)由電感器22耦合至雙VR 10的輸出端20。一個(gè)電容器24(或一個(gè)以上電容器)耦合在輸出端20和地之間。輸出端20耦合到IC并用作IC用的已調(diào)電源。
用于第一調(diào)壓器12的控制裝置16被示為帶反饋的運(yùn)算放大器，但是也可以提供其他裝置。該控制裝置可以耦合至雙VR 10的輸出端20以接收該雙VR的輸出電壓作為反饋信號(hào)。第一調(diào)壓器12的控制裝置16還接收來自IC的基準(zhǔn)電壓信號(hào)(通常被稱為“VID”)作為其另一輸入。于是，該VID信號(hào)就代表基準(zhǔn)電壓，并且控制裝置16將雙VR 10的輸出電壓與該基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。第一調(diào)壓器12被控制以提供與該基準(zhǔn)電壓相匹配的輸出電壓。在第一調(diào)壓器12是開關(guān)轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例中，控制裝置16控制第一調(diào)壓器12的占空比以使雙VR 10輸出電壓與該基準(zhǔn)電壓相匹配。
在其他實(shí)施例中，第一調(diào)壓器12可以被配置為線性轉(zhuǎn)換器，在此情況下可以省略電感器22并且在要求第一調(diào)壓器12在其輸出處具備負(fù)向電流時(shí)可在電路18內(nèi)提供用于開關(guān)接地的裝置。
第二調(diào)壓器14包括控制裝置26和電路28，它們使得第二調(diào)壓器14具備比第一調(diào)壓器12更慢的響應(yīng)時(shí)間。電路28接收與第一調(diào)壓器12的電路18相同的已調(diào)或未調(diào)電源輸入。第二調(diào)壓器12可以是開關(guān)轉(zhuǎn)換器(例如，“降壓”轉(zhuǎn)換器(buckconverer))，于是電路28可以包括振蕩器以及一個(gè)或多個(gè)功率晶體管(都沒有單獨(dú)示出)。振蕩器可以由控制裝置26控制并且還可以進(jìn)而控制功率晶體管。振蕩器的開關(guān)頻率和/或其他參數(shù)可以被優(yōu)化以使得第二調(diào)壓器14更具供電效率。假設(shè)第一調(diào)壓器12也是開關(guān)轉(zhuǎn)換器，則第二調(diào)壓器14的開關(guān)頻率可以比第一調(diào)壓器12的開關(guān)頻率更慢。
電路28可以經(jīng)由電感器30耦合至雙VR 10的輸出端20。
用于第二調(diào)壓器14的控制裝置26被示為帶反饋的運(yùn)算放大器，但是也可以提供其他裝置。來自第一調(diào)壓器12的電路18的輸出電流被采樣或檢測以提供指示第一調(diào)壓器12的輸出電流的信號(hào)。第二調(diào)壓器14的控制裝置26耦合至第一調(diào)壓器12的電路18的輸出以接收第一調(diào)壓器12的輸出電流電平作為反饋信號(hào)。第二調(diào)壓器14的控制裝置26的另一輸入接地。因此，第二調(diào)壓器就被控制以使得從第一調(diào)壓器輸出的電流最小。第二調(diào)壓器14的控制裝置26控制第二調(diào)壓器14的占空比以使第一調(diào)壓器12的輸出電流保持盡可能接近零。
在操作中，響應(yīng)時(shí)間相對較慢且效率相對較高的第二調(diào)壓器14提供用于IC的靜態(tài)負(fù)載電流的大部分。響應(yīng)時(shí)間相對較快的第一調(diào)壓器12提供響應(yīng)于IC負(fù)載變化所需的瞬變電流尖脈沖。因?yàn)榈诙{(diào)壓器14用來使得由第一調(diào)壓器12提供的電流源最小，所以就使得第一調(diào)壓器12的相對較低的效率的影響最小，并使得雙調(diào)壓器10作為一整體具備高效率。同時(shí)，雙調(diào)壓器10依靠第一調(diào)壓器12的快速響應(yīng)而能夠具備對負(fù)載變化的快速響應(yīng)。
圖2是比較雙VR 10與常規(guī)VR(未示出)的模擬電壓波形的圖示。在圖2中，軌跡40是雙VR 10的模擬電壓波形，而軌跡42是常規(guī)單VR的模擬電壓波形。注意到軌跡40的波峰與軌跡42的基本匹配，這表明雙VR 10在電源電壓的尖脈沖和下降方面的性能與常規(guī)VR的性能基本匹配。
圖3是比較第一調(diào)壓器12、第二調(diào)壓器14與前圖所示的常規(guī)VR的模擬電流波形的圖示。在圖3中，軌跡50是第一調(diào)壓器12的模擬電流波形；軌跡52是第二調(diào)壓器14的模擬電流波形；而軌跡54是常規(guī)VR的模擬電流波形。從軌跡52中可注意到，第二調(diào)壓器14提供連續(xù)電流中的大部分。如軌跡50所示，第一調(diào)壓器12提供帶有高di/dt(即，高電流變化率)的瞬變電流尖脈沖。相比之下，常規(guī)VR必須同時(shí)提供高連續(xù)電流和瞬變電流尖脈沖，并且以效率為代價(jià)實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)。
圖4是根據(jù)某些實(shí)施例的系統(tǒng)60的平面圖。系統(tǒng)60包括雙VR 10、IC 62、主板64、存儲(chǔ)器66以及(未調(diào)的)電源68。系統(tǒng)60可包括臺(tái)式計(jì)算平臺(tái)的各個(gè)組件，而存儲(chǔ)器66則可包括用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任何種類的存儲(chǔ)器，諸如單倍數(shù)據(jù)速率隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、雙倍數(shù)據(jù)速率隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或者可編程只讀存儲(chǔ)器。IC 62在某些實(shí)施例中可以是常規(guī)微處理器。存儲(chǔ)器66耦合至IC 62以便向IC 62提供數(shù)據(jù)和/或程序指令。
雙VR 10可以經(jīng)由數(shù)據(jù)信號(hào)路徑70耦合至IC 62。雙VR 10(尤其是圖1中的第一VR 12)可以經(jīng)由數(shù)據(jù)信號(hào)路徑70接收來自IC 62的VID信號(hào)。還存在將IC 62耦合至雙VR 10的電源信號(hào)連接72。雙VR 10經(jīng)由該電源信號(hào)連接72向IC62供應(yīng)已調(diào)電源。
電源68可向VR 12的電路18以及VR 14的電路28提供上述未調(diào)輸入。
在某些實(shí)施例中，雙VR和/或其組成調(diào)壓器之一(VR 12和/或VR 14)可以直接由主板64支承或者可以位于由主板64支承的VR模塊(未單獨(dú)示出)中。在某些實(shí)施例中，VR 12和14中的一個(gè)或兩個(gè)可由IC封裝80(圖5)支承。例如，第一VR 12可以如圖5所示由IC封裝80支承。雖然未在圖5中示出，但是應(yīng)該理解IC 62也可以包含在IC封裝80內(nèi)，并且該IC封裝80可由主板64支承(見圖4，圖5中未示出)。
在此描述的若干實(shí)施例僅出于舉例說明的目的。在此描述的各個(gè)特征無需被同時(shí)使用，并且這些特征中的任何一個(gè)或多個(gè)都可以被結(jié)合在單個(gè)實(shí)施例中。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從該描述中認(rèn)識(shí)到也可以用各種修改和變化來實(shí)現(xiàn)其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括第一調(diào)壓器，它被控制以提供與基準(zhǔn)電壓相匹配的輸出電壓；以及耦合至所述第一調(diào)壓器的輸出的第二調(diào)壓器，它被控制以使得從所述第一調(diào)壓器輸出的電流最小。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一調(diào)壓器包括第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器，而所述第二調(diào)壓器包括第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器具有第一開關(guān)頻率，而所述第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器具有比所述第一開關(guān)頻率更慢的第二開關(guān)頻率。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一調(diào)壓器包括線性轉(zhuǎn)換器，而所述第二調(diào)壓器包括開關(guān)轉(zhuǎn)換器。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)壓器中的至少一個(gè)由主板支承以向所述主板上的集成電路提供已調(diào)電源。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)壓器中的至少一個(gè)由集成電路的封裝支承以向所述集成電路提供已調(diào)電源。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二調(diào)壓器彼此并聯(lián)耦合以向集成電路提供已調(diào)電源。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述集成電路是微處理器。
9.一種方法，包括控制第一調(diào)壓器以提供與基準(zhǔn)電壓相匹配的輸出電壓；以及控制第二調(diào)壓器以使得從所述第一調(diào)壓器輸出的電流最小。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一調(diào)壓器包括第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器，而所述第二調(diào)壓器包括第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器具有第一開關(guān)頻率，而所述第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器具有比所述第一開關(guān)頻率更慢的第二開關(guān)頻率。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一調(diào)壓器包括線性轉(zhuǎn)換器，而所述第二調(diào)壓器包括開關(guān)轉(zhuǎn)換器。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述調(diào)壓器中的至少一個(gè)由主板支承以向所述主板上的集成電路提供已調(diào)電源。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述調(diào)壓器中的至少一個(gè)由集成電路的封裝支承以向所述集成電路提供已調(diào)電源。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一和第二調(diào)壓器彼此并聯(lián)耦合以向集成電路提供已調(diào)電源。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述集成電路是微處理器。
17.一種系統(tǒng)，包括微處理器；第一調(diào)壓器，它耦合至所述微處理器以向所述微處理器提供與基準(zhǔn)電壓相匹配的電源電壓；以及第二調(diào)壓器，它與所述第一調(diào)壓器并聯(lián)地耦合至所述微處理器并且被控制以使得從所述第一調(diào)壓器輸出的電流最小。耦合至所述微處理器的雙倍速率存儲(chǔ)器。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一調(diào)壓器包括第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器，而所述第二調(diào)壓器包括第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關(guān)轉(zhuǎn)換器具有第一開關(guān)頻率，而所述第二開關(guān)轉(zhuǎn)換器具有比所述第一開關(guān)頻率更慢的第二開關(guān)頻率。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一調(diào)壓器包括線性轉(zhuǎn)換器，而所述第二調(diào)壓器包括開關(guān)轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
一種裝置包括被控制以提供與基準(zhǔn)電壓相匹配的輸出電壓的第一調(diào)壓器。該裝置還包括與第一調(diào)壓器的輸出相耦合并且被控制以使得從第一調(diào)壓器輸出的電流最小的第二調(diào)壓器。
文檔編號(hào)G06F1/26GK101036102SQ200580033632
公開日2007年9月12日 申請日期2005年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者H·科澤恩 申請人:英特爾公司