專利名稱：對向集成電路供電的并聯(lián)連接調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)的電源需求通常經由調壓器(VR)提供。然而，在IC用調壓器的設計中存在相矛盾的目標。一方面，熱設計電流(TDC)規(guī)范要求VR內一定程度的效率。另一方面，瞬變負載線(LL)規(guī)范要求VR的快速響應時間。因為VR內的快速響應時間通常以效率為代價，所以通常無法同時優(yōu)化VR的效率和響應時間。
已經提出了雙VR解決方案，但是雙VR的控制裝置過分復雜而且不能令人滿意。
附圖簡述

圖1是根據(jù)某些實施例提供的以便為IC供電的雙調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)某些實施例的系統(tǒng)的平面圖。
圖5是可以作為系統(tǒng)的其他實施例的一部分的IC封裝的示意性平面圖。
詳細描述圖1是根據(jù)某些實施例提供的以便為IC(未在圖1中示出)供電的雙調壓器10的概念性示意圖。在某些實施例中，IC可以是常規(guī)的微處理器。
雙調壓器10可以包括具備相對較快的響應的第一調壓器12，以及具備較慢響應的第二調壓器14。第一調壓器12和第二調壓器14可彼此并聯(lián)耦合以向IC提供已調電源。
第一調壓器12包括允許該第一調壓器12具備快速響應時間的控制裝置16和電路18。電路18接收已調或未調電源輸入(例如，額定12伏)。在某些實施例中，第一調壓器12可以是開關轉換器，在此情況下電路18可包括振蕩器以及一個或多個功率晶體管(都沒有單獨示出)。根據(jù)開關轉換器的常規(guī)布局，振蕩器可以由控制裝置16控制并且可以進而控制功率晶體管。振蕩器的開關頻率和/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可以經由電感器22耦合至雙VR 10的輸出端20。一個電容器24(或一個以上電容器)耦合在輸出端20和地之間。輸出端20耦合到IC并用作IC用的已調電源。
用于第一調壓器12的控制裝置16被示為帶反饋的運算放大器，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。第一調壓器12的控制裝置16還接收來自IC的基準電壓信號(通常被稱為“VID”)作為其另一輸入。于是，該VID信號就代表基準電壓，并且控制裝置16將雙VR 10的輸出電壓與該基準電壓進行比較。第一調壓器12被控制以提供與該基準電壓相匹配的輸出電壓。在第一調壓器12是開關轉換器的實施例中，控制裝置16控制第一調壓器12的占空比以使雙VR 10輸出電壓與該基準電壓相匹配。
在其他實施例中，第一調壓器12可以被配置為線性轉換器，在此情況下可以省略電感器22并且在要求第一調壓器12在其輸出處具備負向電流時可在電路18內提供用于開關接地的裝置。
第二調壓器14包括控制裝置26和電路28，它們使得第二調壓器14具備比第一調壓器12更慢的響應時間。電路28接收與第一調壓器12的電路18相同的已調或未調電源輸入。第二調壓器12可以是開關轉換器(例如，“降壓”轉換器(buckconverer))，于是電路28可以包括振蕩器以及一個或多個功率晶體管(都沒有單獨示出)。振蕩器可以由控制裝置26控制并且還可以進而控制功率晶體管。振蕩器的開關頻率和/或其他參數(shù)可以被優(yōu)化以使得第二調壓器14更具供電效率。假設第一調壓器12也是開關轉換器，則第二調壓器14的開關頻率可以比第一調壓器12的開關頻率更慢。
電路28可以經由電感器30耦合至雙VR 10的輸出端20。
用于第二調壓器14的控制裝置26被示為帶反饋的運算放大器，但是也可以提供其他裝置。來自第一調壓器12的電路18的輸出電流被采樣或檢測以提供指示第一調壓器12的輸出電流的信號。第二調壓器14的控制裝置26耦合至第一調壓器12的電路18的輸出以接收第一調壓器12的輸出電流電平作為反饋信號。第二調壓器14的控制裝置26的另一輸入接地。因此，第二調壓器就被控制以使得從第一調壓器輸出的電流最小。第二調壓器14的控制裝置26控制第二調壓器14的占空比以使第一調壓器12的輸出電流保持盡可能接近零。
在操作中，響應時間相對較慢且效率相對較高的第二調壓器14提供用于IC的靜態(tài)負載電流的大部分。響應時間相對較快的第一調壓器12提供響應于IC負載變化所需的瞬變電流尖脈沖。因為第二調壓器14用來使得由第一調壓器12提供的電流源最小，所以就使得第一調壓器12的相對較低的效率的影響最小，并使得雙調壓器10作為一整體具備高效率。同時，雙調壓器10依靠第一調壓器12的快速響應而能夠具備對負載變化的快速響應。
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是比較第一調壓器12、第二調壓器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是第一調壓器12的模擬電流波形；軌跡52是第二調壓器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，第二調壓器14提供連續(xù)電流中的大部分。如軌跡50所示，第一調壓器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必須同時提供高連續(xù)電流和瞬變電流尖脈沖，并且以效率為代價實現(xiàn)以上目標。
圖4是根據(jù)某些實施例的系統(tǒng)60的平面圖。系統(tǒng)60包括雙VR 10、IC 62、主板64、存儲器66以及(未調的)電源68。系統(tǒng)60可包括臺式計算平臺的各個組件，而存儲器66則可包括用于存儲數(shù)據(jù)的任何種類的存儲器，諸如單倍數(shù)據(jù)速率隨機存取存儲器、雙倍數(shù)據(jù)速率隨機存取存儲器或者可編程只讀存儲器。IC 62在某些實施例中可以是常規(guī)微處理器。存儲器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可以經由數(shù)據(jù)信號路徑70耦合至IC 62。雙VR 10(尤其是圖1中的第一VR 12)可以經由數(shù)據(jù)信號路徑70接收來自IC 62的VID信號。還存在將IC 62耦合至雙VR 10的電源信號連接72。雙VR 10經由該電源信號連接72向IC62供應已調電源。
電源68可向VR 12的電路18以及VR 14的電路28提供上述未調輸入。
在某些實施例中，雙VR和/或其組成調壓器之一(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(未單獨示出)中。在某些實施例中，VR 12和14中的一個或兩個可由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，但是應該理解IC 62也可以包含在IC封裝80內，并且該IC封裝80可由主板64支承(見圖4，圖5中未示出)。
在此描述的若干實施例僅出于舉例說明的目的。在此描述的各個特征無需被同時使用，并且這些特征中的任何一個或多個都可以被結合在單個實施例中。因此，本領域普通技術人員將從該描述中認識到也可以用各種修改和變化來實現(xiàn)其它實施例。
權利要求
1.一種裝置，包括第一調壓器，它被控制以提供與基準電壓相匹配的輸出電壓；以及耦合至所述第一調壓器的輸出的第二調壓器，它被控制以使得從所述第一調壓器輸出的電流最小。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一調壓器包括第一開關轉換器，而所述第二調壓器包括第二開關轉換器。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一開關轉換器具有第一開關頻率，而所述第二開關轉換器具有比所述第一開關頻率更慢的第二開關頻率。
4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一調壓器包括線性轉換器，而所述第二調壓器包括開關轉換器。
5.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述調壓器中的至少一個由主板支承以向所述主板上的集成電路提供已調電源。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述調壓器中的至少一個由集成電路的封裝支承以向所述集成電路提供已調電源。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二調壓器彼此并聯(lián)耦合以向集成電路提供已調電源。
8.如權利要求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，包括控制第一調壓器以提供與基準電壓相匹配的輸出電壓；以及控制第二調壓器以使得從所述第一調壓器輸出的電流最小。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一調壓器包括第一開關轉換器，而所述第二調壓器包括第二開關轉換器。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一開關轉換器具有第一開關頻率，而所述第二開關轉換器具有比所述第一開關頻率更慢的第二開關頻率。
12.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一調壓器包括線性轉換器，而所述第二調壓器包括開關轉換器。
13.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述調壓器中的至少一個由主板支承以向所述主板上的集成電路提供已調電源。
14.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述調壓器中的至少一個由集成電路的封裝支承以向所述集成電路提供已調電源。
15.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一和第二調壓器彼此并聯(lián)耦合以向集成電路提供已調電源。
16.如權利要求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電壓相匹配的電源電壓；以及第二調壓器，它與所述第一調壓器并聯(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器。
18.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一調壓器包括第一開關轉換器，而所述第二調壓器包括第二開關轉換器。
19.如權利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一開關轉換器具有第一開關頻率，而所述第二開關轉換器具有比所述第一開關頻率更慢的第二開關頻率。
20.如權利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一調壓器包括線性轉換器，而所述第二調壓器包括開關轉換器。
全文摘要
一種裝置包括被控制以提供與基準電壓相匹配的輸出電壓的第一調壓器。該裝置還包括與第一調壓器的輸出相耦合并且被控制以使得從第一調壓器輸出的電流最小的第二調壓器。
文檔編號G06F1/26GK101036102SQ200580033632
公開日2007年9月12日 申請日期2005年11月14日 優(yōu)先權日2004年11月19日
發(fā)明者H·科澤恩 申請人:英特爾公司