用于高級功率能力的異步降壓轉換器的并行安排的制作方法
【專利說明】用于高級功率能力的異步降壓轉換器的并行安排
[0001]相關申請的交叉引用
[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(用于高級功率會^力的異步降壓轉換器的并行安排)”的美國非臨時申請S/N.13/770，734的優先權，其通過援引全部明確納入于此。
[0003]背景
[0004]領域
[0005]本公開一般涉及用于無線通信系統的功率遞送，尤其涉及用于高級功率能力的異步降壓轉換器的并行安排。
【背景技術】
[0006]無線通信系統被廣泛部署以提供諸如語音、數據等等各種類型的通信內容。這些系統可以是能夠通過共享可用系統資源(例如，帶寬和發射功率)來支持與多用戶通信的多址系統。此類多址系統的示例包括碼分多址(CDMA)系統、時分多址(TDMA)系統、頻分多址(FDMA)系統、3GPP長期演進(LTE)系統、以及正交頻分多址(OFDMA)系統、以及通用移動電信(UMTS)系統。
[0007]不論移動電話在其上操作的無線系統如何，功率管理對于正確的操作是很關鍵的。電源必須能夠為每個功能和應用按需供應必要的電流。功率管理集成電路(PMIC)的設計是移動設備設計的至關重要的部分。隨著無線設備執行越來越多的操作并運行不斷增長的應用，高效的功率管理變得重要得多。
[0008]現代蜂窩電話支持多種載波和操作模式。另外，許多電話能夠運行各式各樣的用于附加服務和能力的專門應用。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間運行的功能和應用而波動。這些可變的需求使蜂窩電話的電源的選擇和操作復雜化。
[0009]在設計過程期間，在平臺開發過程晚期負載的電流消耗增大是常見的。負載可以是蜂窩電話處理器(MSM)、或由電壓和電流驅動的任何其他負載，其具有數學關系。此增大可迫使PMIC的重新設計，這是消耗成本和消耗時間的過程，其可延遲產品的發布。
[0010]在本領域中存在對用于“升級”現有PMIC解決方案以提供較高電流而無需完全地重新設計PMIC的方法和裝置的需要。
[0011]概述
[0012]本文所公開的各實施例提供了用于擴展功率管理設備的驅動容量的方法和裝置。該方法涉及確定關于功率管理設備的操作的能量要求。接著，該方法將關于功率管理設備的操作的能量要求與第一功率設備的能力進行比較。如果能量要求大于第一功率設備的能量要求，則能量被切換到具有較高容量的第二功率設備。
[0013]進一步實施例提供了一種用于擴展功率管理設備的驅動容量的裝置。該裝置包括:第一功率設備；并聯連接至第一功率設備的第二功率設備；連接至第一功率設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備的第二電感器以及連接至第二電感器的電容器。
[0014]再進一步實施例提供了一種用于擴展功率管理設備的驅動容量的設備。該設備包括:用于確定關于功率管理設備的操作的能量要求的裝置；用于將關于功率管理設備的操作的能量要求與第一功率設備的能力進行比較的裝置；以及用于如果該能量要求大于第一功率設備的能量要求，則將能量遞送切換到具有較高容量的第二功率設備的裝置。
[0015]又進一步實施例提供了一種包含指令的非瞬態計算機可讀介質，該指令在被處理器執行時使得該處理器執行以下步驟:確定關于功率管理設備的操作的能量要求；將關于功率管理設備的操作的能量要求與第一功率設備的能力進行比較；以及如果該能量要求大于第一功率設備的能量要求，則將能量遞送切換到具有較高容量的第二功率設備。
[0016]附圖簡述
[0017]圖1描繪了根據本公開的實施例的PMIC芯片和外部降壓調控器。
[0018]圖2解說了根據本公開的實施例的從非turbo模式轉移成turbo模式(加速模式)并轉移回非turbo模式。
[0019]圖3示出了根據本公開的實施例的PMIC和外部降壓調控器的組合輸出電壓。
[0020]圖4解說了根據本公開的實施例的從非turbo模式轉移成turbo模式并轉移回非turbo模式的流程圖。
[0021]詳細描述
[0022]現在參照附圖描述各個方面。在以下描述中，出于解釋目的闡述了眾多具體細節以提供對一個或多個方面的透徹理解。然而，明顯的是，沒有這些具體細節也可實踐此種(類)方面。
[0023]如本申請中所使用的，術語“組件”、“模塊”、“系統”及類似術語旨在包括計算機相關實體，諸如但并不限于硬件、固件、硬件與軟件的組合、軟件、或執行中的軟件。例如，組件可以是但不限于是，在處理器上運行的進程、處理器、對象、可執行件、執行的線程、程序和/或計算機。作為解說，在計算設備上運行的應用和該計算設備兩者皆可以是組件。一個或多個組件可駐留在進程和/或執行的線程內，且組件可以本地化在一臺計算機上和/或分布在兩臺或更多臺計算機之間。另外，這些組件能從其上存儲著各種數據結構的各種計算機可讀介質來執行。這些組件可藉由本地和/或遠程進程來通信，諸如根據具有一個或多個數據分組的信號來通信，這樣的數據分組諸如是來自藉由該信號與本地系統、分布式系統中另一組件交互的、和/或跨諸如因特網之類的網絡與其他系統交互的一個組件的數據。
[0024]另外，本文結合終端來描述各個方面，終端可以是有線終端或無線終端。終端也可被稱為系統、設備、訂戶單元、訂戶站、移動站、移動臺、移動設備、遠程站、遠程終端、接入終端、用戶終端、通信設備、用戶代理、用戶設備、或用戶裝備(UE)。無線終端可以是蜂窩電話、衛星電話、無繩電話、會話發起協議(SIP)電話、無線本地環路(WLL)站、個人數字助理(PDA)、具有無線連接能力的手持式設備、計算設備、或連接到無線調制解調器的其他處理設備。此外，本文結合基站來描述各個方面。基站可用于與無線終端進行通信，且也可被稱為接入點、B節點、或其它某個術語。
[0025]此外，術語“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，本申請和所附權利要求書中所使用的冠詞“一”和“某” 一般應當被解釋成表示“一個或多個”，除非另外聲明或者可從上下文中清楚看出是指單數形式。
[0026]現有PMIC可被“升級”以通過添加恰適的外部降壓調控器來提供較高電流。此實施例在PMIC上保留現有功率節省特征，同時僅在需要時提供增大的電流容量。這還允許更佳的冷卻，因為生成附加熱量的較高電流不是常“開”的。這通過使用兩個并行的降壓轉換器來達成。降壓轉換器I(PMIC)遞送用于正常或“非turbo”工作模式的能量。在PMIC外部的降壓轉換器2在每當需要較高性能時被激活(turbo模式)。提供較高輸出電壓的降壓轉換器為處理器或負載供應所有輸出電流。不活躍的降壓轉換器自動地進入待機模式，因為組合輸出超過降壓轉換器的工作閾值。
[0027]降壓轉換器是遞降的DC到DC轉換器。該設計類似于遞升式升壓轉換器，并且類似于升壓轉換器，它是使用兩個開關的開關模式電源，這兩個開關是晶體管和二極管、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控器，但是這可導致熱量的增加，因為線性調控器耗散過度功率作為熱量。降壓轉換器是非常高效的，對于集成電路可能高達95%，并且常常用于將主電壓向下轉換成特定組件(諸如處理器)所需的較小值。
[0029]在工作時，降壓轉換器包括電感器以及控制該電感器的兩個開關。降壓轉換器在將電感器連接至源電壓以便于在電感器中存儲能量與將電感器放電到負載中之間交替。
[0030]降壓轉換器的關鍵概念在于電感器“不情愿”允許電流的變化。當開關處于“關斷”位置時，電路中的電流為O。當開關首先閉合時，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載的凈電壓。隨著時間推移，電感器通過減小其降低的電壓并由此增大了負載所見的電壓來允許電流緩慢增大。在此時間期間，電感器以磁場形式存儲能量。
[0031]如果開關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，因此負載所見的凈電壓將始終小于輸入電壓源。
[0032]降壓轉換器的概念被應用于這里描述的實施例并且在以下更詳細地討論。
[0033]圖1示出PMIC芯片和被用來臨時增大提供給負載的電流的外部降壓調控器。組裝件100包括PMIC 102和外部降壓轉換器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。外部降壓轉換器104向電感器108提供輸入。電感器108對所產生的輸出電壓作出貢獻。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)和外部降壓調控器104之間的連接。所定義的負載轉移通過在工作期間改變降壓電壓設置來執行。
[0034]圖2解說了從非turbo模式轉移成turbo模式并轉移回非turbo模式。如圖2中所示，在非turbo模式中，PMIC 102提供負載所需的全部電流。當外部降壓轉換器104達到相同輸出電壓并將組合輸出推到較高電平時，負載轉移開始。當外部降壓轉換器104提供完整電流并且PMIC 102進入待機模式(高Z)時，負載轉移結束