用于高級(jí)功率能力的異步降壓轉(zhuǎn)換器的并行安排的制作方法
【專利說明】用于高級(jí)功率能力的異步降壓轉(zhuǎn)換器的并行安排
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年2月19日提交的題為“Parallel arrangement ofasynchronous buck converters for advanced power capability(用于高級(jí)功率會(huì)^力的異步降壓轉(zhuǎn)換器的并行安排)”的美國非臨時(shí)申請S/N.13/770，734的優(yōu)先權(quán)，其通過援引全部明確納入于此。
[0003]背景
[0004]領(lǐng)域
[0005]本公開一般涉及用于無線通信系統(tǒng)的功率遞送，尤其涉及用于高級(jí)功率能力的異步降壓轉(zhuǎn)換器的并行安排。
【背景技術(shù)】
[0006]無線通信系統(tǒng)被廣泛部署以提供諸如語音、數(shù)據(jù)等等各種類型的通信內(nèi)容。這些系統(tǒng)可以是能夠通過共享可用系統(tǒng)資源(例如，帶寬和發(fā)射功率)來支持與多用戶通信的多址系統(tǒng)。此類多址系統(tǒng)的示例包括碼分多址(CDMA)系統(tǒng)、時(shí)分多址(TDMA)系統(tǒng)、頻分多址(FDMA)系統(tǒng)、3GPP長期演進(jìn)(LTE)系統(tǒng)、以及正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)、以及通用移動(dòng)電信(UMTS)系統(tǒng)。
[0007]不論移動(dòng)電話在其上操作的無線系統(tǒng)如何，功率管理對于正確的操作是很關(guān)鍵的。電源必須能夠?yàn)槊總€(gè)功能和應(yīng)用按需供應(yīng)必要的電流。功率管理集成電路(PMIC)的設(shè)計(jì)是移動(dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)的至關(guān)重要的部分。隨著無線設(shè)備執(zhí)行越來越多的操作并運(yùn)行不斷增長的應(yīng)用，高效的功率管理變得重要得多。
[0008]現(xiàn)代蜂窩電話支持多種載波和操作模式。另外，許多電話能夠運(yùn)行各式各樣的用于附加服務(wù)和能力的專門應(yīng)用。所有這些添加的特征和功能性需要功率，并且所需功率電平可取決于在給定時(shí)間運(yùn)行的功能和應(yīng)用而波動(dòng)。這些可變的需求使蜂窩電話的電源的選擇和操作復(fù)雜化。
[0009]在設(shè)計(jì)過程期間，在平臺(tái)開發(fā)過程晚期負(fù)載的電流消耗增大是常見的。負(fù)載可以是蜂窩電話處理器(MSM)、或由電壓和電流驅(qū)動(dòng)的任何其他負(fù)載，其具有數(shù)學(xué)關(guān)系。此增大可迫使PMIC的重新設(shè)計(jì)，這是消耗成本和消耗時(shí)間的過程，其可延遲產(chǎn)品的發(fā)布。
[0010]在本領(lǐng)域中存在對用于“升級(jí)”現(xiàn)有PMIC解決方案以提供較高電流而無需完全地重新設(shè)計(jì)PMIC的方法和裝置的需要。
[0011]概述
[0012]本文所公開的各實(shí)施例提供了用于擴(kuò)展功率管理設(shè)備的驅(qū)動(dòng)容量的方法和裝置。該方法涉及確定關(guān)于功率管理設(shè)備的操作的能量要求。接著，該方法將關(guān)于功率管理設(shè)備的操作的能量要求與第一功率設(shè)備的能力進(jìn)行比較。如果能量要求大于第一功率設(shè)備的能量要求，則能量被切換到具有較高容量的第二功率設(shè)備。
[0013]進(jìn)一步實(shí)施例提供了一種用于擴(kuò)展功率管理設(shè)備的驅(qū)動(dòng)容量的裝置。該裝置包括:第一功率設(shè)備；并聯(lián)連接至第一功率設(shè)備的第二功率設(shè)備；連接至第一功率設(shè)備的第一電感器以及連接至第一電感器的電容器；以及連接至第二功率設(shè)備的第二電感器以及連接至第二電感器的電容器。
[0014]再進(jìn)一步實(shí)施例提供了一種用于擴(kuò)展功率管理設(shè)備的驅(qū)動(dòng)容量的設(shè)備。該設(shè)備包括:用于確定關(guān)于功率管理設(shè)備的操作的能量要求的裝置；用于將關(guān)于功率管理設(shè)備的操作的能量要求與第一功率設(shè)備的能力進(jìn)行比較的裝置；以及用于如果該能量要求大于第一功率設(shè)備的能量要求，則將能量遞送切換到具有較高容量的第二功率設(shè)備的裝置。
[0015]又進(jìn)一步實(shí)施例提供了一種包含指令的非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該指令在被處理器執(zhí)行時(shí)使得該處理器執(zhí)行以下步驟:確定關(guān)于功率管理設(shè)備的操作的能量要求；將關(guān)于功率管理設(shè)備的操作的能量要求與第一功率設(shè)備的能力進(jìn)行比較；以及如果該能量要求大于第一功率設(shè)備的能量要求，則將能量遞送切換到具有較高容量的第二功率設(shè)備。
[0016]附圖簡述
[0017]圖1描繪了根據(jù)本公開的實(shí)施例的PMIC芯片和外部降壓調(diào)控器。
[0018]圖2解說了根據(jù)本公開的實(shí)施例的從非turbo模式轉(zhuǎn)移成turbo模式(加速模式)并轉(zhuǎn)移回非turbo模式。
[0019]圖3示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的PMIC和外部降壓調(diào)控器的組合輸出電壓。
[0020]圖4解說了根據(jù)本公開的實(shí)施例的從非turbo模式轉(zhuǎn)移成turbo模式并轉(zhuǎn)移回非turbo模式的流程圖。
[0021]詳細(xì)描述
[0022]現(xiàn)在參照附圖描述各個(gè)方面。在以下描述中，出于解釋目的闡述了眾多具體細(xì)節(jié)以提供對一個(gè)或多個(gè)方面的透徹理解。然而，明顯的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐此種(類)方面。
[0023]如本申請中所使用的，術(shù)語“組件”、“模塊”、“系統(tǒng)”及類似術(shù)語旨在包括計(jì)算機(jī)相關(guān)實(shí)體，諸如但并不限于硬件、固件、硬件與軟件的組合、軟件、或執(zhí)行中的軟件。例如，組件可以是但不限于是，在處理器上運(yùn)行的進(jìn)程、處理器、對象、可執(zhí)行件、執(zhí)行的線程、程序和/或計(jì)算機(jī)。作為解說，在計(jì)算設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用和該計(jì)算設(shè)備兩者皆可以是組件。一個(gè)或多個(gè)組件可駐留在進(jìn)程和/或執(zhí)行的線程內(nèi)，且組件可以本地化在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上和/或分布在兩臺(tái)或更多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間。另外，這些組件能從其上存儲(chǔ)著各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來執(zhí)行。這些組件可藉由本地和/或遠(yuǎn)程進(jìn)程來通信，諸如根據(jù)具有一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)分組的信號(hào)來通信，這樣的數(shù)據(jù)分組諸如是來自藉由該信號(hào)與本地系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)中另一組件交互的、和/或跨諸如因特網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)與其他系統(tǒng)交互的一個(gè)組件的數(shù)據(jù)。
[0024]另外，本文結(jié)合終端來描述各個(gè)方面，終端可以是有線終端或無線終端。終端也可被稱為系統(tǒng)、設(shè)備、訂戶單元、訂戶站、移動(dòng)站、移動(dòng)臺(tái)、移動(dòng)設(shè)備、遠(yuǎn)程站、遠(yuǎn)程終端、接入終端、用戶終端、通信設(shè)備、用戶代理、用戶設(shè)備、或用戶裝備(UE)。無線終端可以是蜂窩電話、衛(wèi)星電話、無繩電話、會(huì)話發(fā)起協(xié)議(SIP)電話、無線本地環(huán)路(WLL)站、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、具有無線連接能力的手持式設(shè)備、計(jì)算設(shè)備、或連接到無線調(diào)制解調(diào)器的其他處理設(shè)備。此外，本文結(jié)合基站來描述各個(gè)方面?；究捎糜谂c無線終端進(jìn)行通信，且也可被稱為接入點(diǎn)、B節(jié)點(diǎn)、或其它某個(gè)術(shù)語。
[0025]此外，術(shù)語“或”旨在表示包含性“或”而非排他性“或”。即，除非另外指明或從上下文能清楚地看出，否則短語“X采用A或B”旨在表示任何自然的可兼排列。S卩，短語“X米用A或B”由以下任何實(shí)例滿足:X米用A ；X米用B ;或X米用A和B兩者。另外，本申請和所附權(quán)利要求書中所使用的冠詞“一”和“某” 一般應(yīng)當(dāng)被解釋成表示“一個(gè)或多個(gè)”，除非另外聲明或者可從上下文中清楚看出是指單數(shù)形式。
[0026]現(xiàn)有PMIC可被“升級(jí)”以通過添加恰適的外部降壓調(diào)控器來提供較高電流。此實(shí)施例在PMIC上保留現(xiàn)有功率節(jié)省特征，同時(shí)僅在需要時(shí)提供增大的電流容量。這還允許更佳的冷卻，因?yàn)樯筛郊訜崃康妮^高電流不是?！伴_”的。這通過使用兩個(gè)并行的降壓轉(zhuǎn)換器來達(dá)成。降壓轉(zhuǎn)換器I(PMIC)遞送用于正?；颉胺莟urbo”工作模式的能量。在PMIC外部的降壓轉(zhuǎn)換器2在每當(dāng)需要較高性能時(shí)被激活(turbo模式)。提供較高輸出電壓的降壓轉(zhuǎn)換器為處理器或負(fù)載供應(yīng)所有輸出電流。不活躍的降壓轉(zhuǎn)換器自動(dòng)地進(jìn)入待機(jī)模式，因?yàn)榻M合輸出超過降壓轉(zhuǎn)換器的工作閾值。
[0027]降壓轉(zhuǎn)換器是遞降的DC到DC轉(zhuǎn)換器。該設(shè)計(jì)類似于遞升式升壓轉(zhuǎn)換器，并且類似于升壓轉(zhuǎn)換器，它是使用兩個(gè)開關(guān)的開關(guān)模式電源，這兩個(gè)開關(guān)是晶體管和二極管、以及電感器和電容器。
[0028]降低DC電源的電壓的最簡單方式是使用線性調(diào)控器，但是這可導(dǎo)致熱量的增加，因?yàn)榫€性調(diào)控器耗散過度功率作為熱量。降壓轉(zhuǎn)換器是非常高效的，對于集成電路可能高達(dá)95%，并且常常用于將主電壓向下轉(zhuǎn)換成特定組件(諸如處理器)所需的較小值。
[0029]在工作時(shí)，降壓轉(zhuǎn)換器包括電感器以及控制該電感器的兩個(gè)開關(guān)。降壓轉(zhuǎn)換器在將電感器連接至源電壓以便于在電感器中存儲(chǔ)能量與將電感器放電到負(fù)載中之間交替。
[0030]降壓轉(zhuǎn)換器的關(guān)鍵概念在于電感器“不情愿”允許電流的變化。當(dāng)開關(guān)處于“關(guān)斷”位置時(shí)，電路中的電流為O。當(dāng)開關(guān)首先閉合時(shí)，電流開始增大，然而，電感器不情愿從O改變，并且嘗試通過降低電壓來抵消該增大。此壓降抵消源的電壓并且由此降低了跨負(fù)載的凈電壓。隨著時(shí)間推移，電感器通過減小其降低的電壓并由此增大了負(fù)載所見的電壓來允許電流緩慢增大。在此時(shí)間期間，電感器以磁場形式存儲(chǔ)能量。
[0031]如果開關(guān)在電感器被完全充電之前被斷開，則將常常存在跨電感器的壓降，因此負(fù)載所見的凈電壓將始終小于輸入電壓源。
[0032]降壓轉(zhuǎn)換器的概念被應(yīng)用于這里描述的實(shí)施例并且在以下更詳細(xì)地討論。
[0033]圖1示出PMIC芯片和被用來臨時(shí)增大提供給負(fù)載的電流的外部降壓調(diào)控器。組裝件100包括PMIC 102和外部降壓轉(zhuǎn)換器104。PMIC 102向電感器106提供輸入。電感器106提供輸出電壓，并且還通過電容器110連接至接地。外部降壓轉(zhuǎn)換器104向電感器108提供輸入。電感器108對所產(chǎn)生的輸出電壓作出貢獻(xiàn)。電感器108還通過電容器112連接至接地。接地引腳輸入和輸出提供PMIC 102 (其具有指示符Ul)和外部降壓調(diào)控器104之間的連接。所定義的負(fù)載轉(zhuǎn)移通過在工作期間改變降壓電壓設(shè)置來執(zhí)行。
[0034]圖2解說了從非turbo模式轉(zhuǎn)移成turbo模式并轉(zhuǎn)移回非turbo模式。如圖2中所示，在非turbo模式中，PMIC 102提供負(fù)載所需的全部電流。當(dāng)外部降壓轉(zhuǎn)換器104達(dá)到相同輸出電壓并將組合輸出推到較高電平時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)移開始。當(dāng)外部降壓轉(zhuǎn)換器104提供完整電流并且PMIC 102進(jìn)入待機(jī)模式(高Z)時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)移結(jié)束