專利名稱：具有多路反饋的電壓調節器的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于電子電路的電源系統。
背景技術：
大多數的現代電子系統是通過一個或多個向系統提供已調輸出功率的電壓調節器來供電的。典型的電壓調節器包括一個從系統的功率輸入引出并返回到DC/DC變換器的反饋信號。反饋信號在電壓調節器中被用于在系統輸入處調節輸出功率，從而可降低了已調輸出的誤差，該誤差可由電壓調節器和系統之間的傳導損耗引起。
圖1示出了一種典型的傳統反饋系統，其與電壓調節器12和電子系統14一起使用。集成電路16可包括電壓調節器12，并通過引腳17連接到外部濾波器組件，例如輸出電感器18和輸出電容器20。來自己調輸出Vout的反饋信號22可通過引腳19連接到電壓調節器。典型地，從輸出電感器18和輸出電容器20的接合點處獲得反饋信號22，所以與濾波器組件有關的增益和相位均被包括在電壓調節器12的控制回路中。另外，可從更靠近電子系統14輸入端的某個位置獲得反饋信號，以使諸如傳導損耗和漏感之類的寄生效應所產生的誤差減至最小。
通過對濾波器組件的接合點進行檢測來生成反饋信號，可以提高電壓調節器12的已調輸出的穩定性和準確性，但是如果傳送反饋信號的線路出現電退化，那么已調輸出就可能漂移到調節范圍之外，導致電壓調節器12關閉。
發明內容
在本發明的第一個方面中，提供了一種集成電路。所述集成電路包括一個輸出端；一個接收反饋信號的反饋端；一個電壓調節器，其具有一個反饋輸入以接收來自所述反饋端的反饋信號；所述電壓調節器具有一個與所述輸出端相連的功率輸出，所述電壓調節器響應所述反饋信號以產生所述功率輸出；一個產生上拉電壓的電壓發生器，所述上拉電壓的幅度大于所述功率輸出的DC電壓幅度，從所述功率輸出中分離地取得所述上拉電壓地；和一個上拉電阻，其連接在所述上拉電壓和所述電壓調節器的所述反饋輸入之間。
進一步地，所述上拉電壓的幅度大約是所述功率輸出的DC電壓幅度的120％。所述集成電路進一步包括一個濾波器，以從所述功率輸出中產生一個已調輸出電壓；和其中從所述已調輸出電壓中取得所述反饋信號。所述集成電路被包括在一個功率分配系統中，該分配系統包括一條反饋線路，以把所述反饋信號從所述已調輸出電壓傳導到所述反饋端。所述集成電路被包括在一個功率分配系統中，該功率分配系統包括連接到所述輸出端的外部濾波器組件；所述外部濾波器組件包括一個輸出電感器和一個輸出電容器，以對所述功率輸出進行濾波，從而產生一個已調輸出電壓。所述上拉電阻的阻抗范圍是大約100歐姆到1000000歐姆。所述電壓調節器是從由開關調節器和線性調節器組成的組中選擇的。所述輸出端是從由引腳、球柵陣列和連接器組成的組中選擇的。所述反饋端是從由引腳、球柵陣列和連接器組成的組中選擇的。所述集成電路，進一步包括一個反饋監視器，以檢測所述反饋端和所述已調輸出電壓之間的電退化連接。所述功率輸出具有幅度；所述電退化連接被定義成具有增加的阻抗，增加的阻抗導致所述反饋信號的質量不足以讓所述電壓調節器來控制所述功率輸出的幅度。所述電退化連接是從由冷焊接點、與所述已調輸出電壓部分斷開的反饋線路以及與所述已調輸出電壓完全斷開的反饋線路組成的組中選擇的。所述反饋監視器比較所述反饋端上的電壓和參考電壓，以檢測所述電退化連接。所述集成電路進一步包括至少兩個反饋端，各自接收所述反饋信號。所述集成電路被包括在一個功率分配系統中，該功率分配系統包括一個濾波器，以從所述功率輸出中產生一個已調輸出電壓；和冗余的反饋線路，其連接在所述已調輸出電壓和所述集成電路的所述至少兩個反饋端之間，以傳導所述反饋信號。所述集成電路進一步包括互連所述反饋端的互連電路。所述電壓發生器是從交流電源和直流電源組成的組中選擇的電源類型。
在本發明的另一個方面中，提供了另一種集成電路。所述集成電路包括一個輸出端；至少兩個各自接收反饋信號的反饋端；一個電壓調節器，其具有一個與所述至少兩個反饋端相連的反饋輸入，以接收所述反饋信號；所述電壓調節器具有一個與所述輸出端相連的功率輸出，所述電壓調節器響應所述反饋信號以產生所述功率輸出。
進一步地，所述集成電路被包括在一個功率分配系統中，該功率分配系統包括連接到所述輸出端的外部濾波器組件；所述外部濾波器組件包括一個輸出電感器和輸出電容器，以對所述功率輸出進行濾波來產生一個已調輸出電壓。所述電壓調節器是從由開關調節器和線性調節器組成的組中選擇的。所述輸出端是從由引腳、球柵陣列和連接器組成的組中選擇的。所述至少兩個反饋端是從由引腳、球柵陣列和連接器組成的組中選擇的。所述集成電路進一步包括一個互連電路，以把每個所述反饋端互連到所述電壓調節器的所述反饋輸入。所述集成電路進一步包括一個濾波器，以從所述功率輸出中產生一個已調輸出電壓；和其中從所述已調輸出電壓中取得所述反饋信號。所述集成電路被包括在一個功率分配系統中，該功率分配系統包括一個濾波器，以從所述功率輸出中產生一個已調輸出電壓；和冗余的反饋線路，其連接在所述已調輸出電壓和所述集成電路的至少兩個端之間，以傳導所述反饋信號。所述集成電路進一步包括一個產生上拉電壓的電壓發生器，所述上拉電壓的幅度大于所述功率輸出的DC電壓幅度，所述上拉電壓是從所述功率輸出中分離地取得的；和一個上拉電阻，其連接在所述上拉電壓和所述電壓調節器的所述反饋輸入之間。所述上拉電壓的幅度大約是所述功率輸出的DC電壓幅度的120％。所述的上拉電阻的阻抗范圍是大約100歐姆到1000000歐姆。所述電壓發生器是從交流電源和直流電源組成的組中選擇的電源類型。
在本發明的第三個方面中，還提供了一種集成電路。所述集成電路包括一個輸出端；一個接收反饋信號的反饋端；一個電壓調節器，其具有一個反饋輸入以接收來自所述反饋端的所述反饋信號；所述電壓調節器具有一個與所述輸出端相連的功率輸出，所述電壓調節器響應所述反饋信號以產生所述功率輸出；和一個信號發生器，其輸出阻抗至少比所述反饋端的輸出阻抗大10倍，所述信號發生器產生一個與所述反饋輸入相連的上拉信號。
進一步地，所述信號發生器是從電流源和具有輸出電阻的電壓源組成的組中選擇的。所述信號發生器是從直流電源和交流電源組成的組中選擇的。所述集成電路，進一步包括一個濾波器，以從所述功率輸出中產生一個已調輸出電壓；和其中從所述已調輸出電壓中取得所述反饋信號。所述集成電路被包括在一個功率分配系統中，該功率分配系統包括一條反饋線路，以把所述反饋信號從所述已調輸出電壓傳導到所述反饋端。所述集成電路被包括在一個功率分配系統中，該功率分配系統包括連接到所述輸出端的外部濾波器組件；所述外部濾波器組件包括一個輸出電感器和一個輸出電容器，以對所述功率輸出進行濾波以產生一個已調輸出電壓；其中從所述已調輸出電壓中取得所述反饋信號。所述電壓調節器是從由開關調節器和線性調節器組成的組中選擇的。所述輸出端是從由引腳、球柵陣列和連接器組成的組中選擇的。所述反饋端是從由引腳、球柵陣列和連接器組成的組中選擇的。所述集成電路進一步包括一個反饋監視器，以檢測所述反饋端和所述已調輸出電壓之間的電退化連接。所述功率輸出具有一個幅度；和其中所述電退化連接被定義成具有增加的阻抗，增加的阻抗導致所述反饋信號的質量不足以讓所述電壓調節器來控制所述功率輸出的幅度。所述電退化連接是從由冷焊接點、與所述已調輸出電壓部分斷開的反饋線路以及與所述已調輸出電壓完全斷開的反饋線路組成的組中選擇的。所述反饋監視器比較所述反饋端上的電壓和參考電壓，以檢測所述電退化連接。所述集成電路進一步包括至少兩個反饋端，以各自接收所述反饋信號。所述集成電路被包括在一個功率分配系統中，該功率分配系統包括一個濾波器，以從所述功率輸出中產生一個已調輸出電壓；和冗余的反饋線路，其連接在所述已調輸出電壓和所述集成電路的所述至少兩個端之間，以傳導所述反饋信號。所述集成電路，進一步包括一個互連電路以互連所述反饋端。所述信號發生器是從由直流電源和交流電源組成的組中選擇的電源類型。
結合附圖和以下的描述，本說明書詳細闡述了本發明的一個或多個實施例。根據描述、附圖以及權利要求書，本發明的其他特征、目標和優點將變得更加明顯。
圖1是一種傳統電源反饋系統的方框圖。
圖2是包括一種反饋保護系統的功率分配系統的方框圖。
圖3是包括另一種反饋保護系統的功率分配系統的方框圖。
圖4是包括另一種反饋保護系統的功率分配系統的方框圖。
在各個附圖中，相同的參考標記表示相同的元件。
具體實施例方式
圖2示出了向系統35(例如一個電子系統)供應已調輸出電壓Vout的功率分配系統30的方框圖。功率分配系統30包括一個反饋保護系統50，以保護功率分配系統30不受從正常操作電退化的反饋線路32的潛在影響，其中電退化被定義成具有增加的阻抗，增加的阻抗導致反饋線路32上的反饋信號的質量不足以用于功率分配系統30的控制回路對已調輸出電壓進行控制。反饋線路32的增加的阻抗可以由任何原因引起，例如冷焊接點、反饋線路32與已調輸出電壓部分斷開、以及反饋線路32和已調輸出電壓完全斷開。
電壓調節器34可從輸入電壓Vin產生已調輸出電壓Vout，并把該已調輸出電壓供給系統35。電壓調節器34可以是任何類型的電壓調節器，例如開關調節器和線性調節器。集成電路36可包括電壓調節器34，并通過一個或多個輸出端38連接到外部濾波器組件，例如輸出電感器40和輸出電容器42。任何類型的端子可用于輸出端38，例如引腳、球柵陣列(ball grid array)和連接器。電壓調節器34可產生功率輸出Vc，功率輸出Vc被外部濾波器組件濾波以生成Vout。功率輸出Vc可以是用于給系統35供電的任何類型的功率輸出，例如由外部濾波器組件濾波的開關調節器的斬截輸出(chopped output)，和來自開關調節器或線性調節器的DC輸出。
反饋線路32可以經由一個或多個反饋端44，從已調輸出Vout連接到電壓調節器。任何類型的端子可用于反饋端44，例如引腳、球柵陣列和連接器。反饋線路32上所傳送的反饋信號可在輸出電感器40和輸出電容器42的接合點處(例如在系統35的輸入端37的附近)被檢測到。
集成電路36可包括一個反饋保護系統以保護系統35，如果反饋線路32電退化的話。在另一方面，反饋保護系統50可監視反饋線路32并檢測反饋線路32是否電退化。反饋保護系統50可包括上拉電阻46，其連接在反饋線路32和上拉電壓之間。上拉電阻46通過其相對高的阻抗把上拉電壓施加到反饋線路32。如果反饋線路32電退化，那么上拉電阻46有利地導致輸出電壓減少。
在一個方面，當反饋線路32電退化時，大于Vout的電壓通過上拉電阻46被施加到電壓調節器34，導致電壓調節器32的控制回路減少變換器32的傳導時間，使得輸出電壓降低。具有分離的反饋線路的傳統DC/DC變換器是電退化的，典型地產生較高的輸出電壓，這可導致觸發過壓電路，致使變換器關閉。如果反饋線路32電退化導致電壓調節器32的控制回路降低輸出電壓，那么反饋保護電路50可有利地工作而不是依靠過壓保護電路。此外，反饋保護電路50可導致輸出電壓降低而不是首先升高。
在另一個方面，如果反饋線路32從集成電路36電退化，那么通過上拉電阻46施加的上拉電壓高得足以導致電壓調節器34中的過壓電路觸發電壓調節器34的過壓關閉，使得輸出電壓降低到大約為0伏。雖然如果反饋線路32電退化，那么過壓電路就工作來關閉電壓調節器34，但是輸出電壓初始時并不升高，而是降低。雖然關閉電路最終導致電壓調節器34關閉，但是輸出電壓中的初始降低可以是由于控制回路或過保護電路的工作造成的，這取決于它們的相對工作速度。
上拉電阻46可以是任何合適的電阻值，以使反饋線路32上拉到大約為上拉電壓，如果反饋線路32電退化的話。電阻的示例值范圍可以從大約100歐姆到1兆歐，雖然電阻可以大于或小于這個范圍，這取決于幾個設計因素，例如上拉電壓和輸出電壓之間的差、連接到上拉電阻46的接口電路的阻抗。雖然只示出了單個上拉電阻46，但如果使用差別反饋檢測，那么另一個電阻可連接到一條反饋返回線路。
電壓發生器54可產生施加到上拉電阻46的上拉電壓。上拉電壓可以是高于Vout的任何電壓，例如大約比Vout高20％的電壓。任何能源可用于產生上拉電壓，例如輸入電壓Vin和來自電壓調節器34的電壓。
反饋監視器56可在集成電路50內監視反饋線路32，以檢測從已調輸出電壓延伸通過反饋端44的部分反饋線路32是否電退化。反饋監視器56可把反饋退化信號傳給電壓調節器34，以指出反饋線路32具有增加的阻抗。在一個方面。反饋監視器56可比較在集成電路36內部的部分反饋線路32上的電壓和參考電壓，以確定反饋線路32是否電退化。
圖3示出了一個功率分配系統100，其把已調輸出電壓Vout供給系統102，例如一個電子系統。功率分配系統100包括一個反饋保護系統104來保護功率分配系統100不受從正常操作電退化的反饋線路106的潛在影響，其中電退化被定義成具有增加的阻抗，增加的阻抗導致反饋線路106上的反饋信號的質量不足以用于功率分配系統100的控制回路來控制已調輸出電壓。反饋線路106的增加的阻抗可以是由任何原因引起，例如冷焊接點、反饋線路106和已調輸出電壓部分斷開以及反饋線路106和已調輸出電壓完全斷開。
電壓調節器108可從輸入電壓Vin產生已調輸出電壓Vout，并把該已調輸出電壓供給系統102。電壓調節器108可以是任何類型的電壓調節器，例如開關調節器和線性調節器。集成電路110可包括電壓調節器108，并通過一個或多個輸出端112連接到外部濾波器組件，例如輸出電感器114和輸出電容器116。電壓調節器108可產生功率輸出Vc，功率輸出Vc被外部濾波器組件濾波以生成Vout。功率輸出Vc可以是用于給系統35供電的任何類型的功率輸出，例如被外部濾波器組件濾波的開關調節器的斬截輸出，和來自開關調節器或線性調節器的DC輸出。
通過兩個或更多個反饋端118，多條反饋線路106可從已調輸出Vout連接到電壓調節器。在反饋線路106上傳送的反饋信號可在輸出電感器114和輸出電容器116的接合點處，例如在系統102的輸入端120附近被檢測到。反饋保護系統104可包括反饋端118和集成電路110內的反饋端118的互連。反饋保護系統104有利地提供冗余的反饋線路106和反饋端118，以防止任何一條反饋線路的電退化影響電壓調節器108的工作。例如，如果在一個反饋端118上有冷焊點，導致關聯的反饋線路106的阻抗增加，那么其他反饋線路106(一條或多條)和反饋引腳106(一個或多個)為反饋信號提供冗余的低阻抗路徑。
圖4示出了另一個功率分配系統230，其把已調輸出電壓Vout供給系統235，例如一個電子系統。功率分配系統230在功能上類似功率分配系統30，相應的元件被編號為230-260，但是功率分配系統230包括信號發生器254，而不是電壓調節器54和上拉電阻46。
信號發生器254可以是任何類型的高阻抗信號發生器，例如電流發生器和具有串聯電阻的電壓發生器。可將信號發生器的輸出阻抗選擇為足夠高，而不使反饋信號源負擔過重。例如，如果反饋信號源自電感電容過濾器，例如電感器240和電容器242，那么電感電容過濾器的源阻抗非常低，大約為0歐姆，因此輸出阻抗可以是大于約10歐姆的任何阻抗。
信號發生器254可以是任何類型的電源，包括交流(AC)電源和直流(DC)電源。一方面，當信號發生器254是交流電源時，檢音器(tone detector)可監視電壓調節器234的反饋輸入，以檢測來自AC電源的AC信號，AC信號指出反饋線路232和反饋端244的退化的電狀態。一方面，反饋監視器256可包括檢音器。
已經描述了本發明的許多實施例。然而，應理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍的情況下可進行各種修改。因此，其他實施例在所附權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種集成電路，其包括一個輸出端；至少兩個各自接收反饋信號的反饋端；一個電壓調節器，其具有一個與所述至少兩個反饋端相連的反饋輸入，以接收所述反饋信號；所述電壓調節器具有一個與所述輸出端相連的功率輸出，所述電壓調節器響應所述反饋信號以產生所述功率輸出。
2.根據權利要求1所述的集成電路，其被包括在一個功率分配系統中，該功率分配系統包括連接到所述輸出端的外部濾波器組件；所述外部濾波器組件包括一個輸出電感器和輸出電容器，以對所述功率輸出進行濾波來產生一個已調輸出電壓。
3.根據權利要求1所述的集成電路，其中所述電壓調節器是從由開關調節器和線性調節器組成的組中選擇的。
4.根據權利要求1所述的集成電路，其中所述輸出端是從由引腳、球柵陣列和連接器組成的組中選擇的。
5.根據權利要求1所述的集成電路，其中所述至少兩個反饋端是從由引腳、球柵陣列和連接器組成的組中選擇的。
6.根據權利要求1所述的集成電路，進一步包括一個互連電路，以把每個所述反饋端互連到所述電壓調節器的所述反饋輸入。
7.根據權利要求1所述的集成電路，進一步包括一個濾波器，以從所述功率輸出中產生一個已調輸出電壓；和其中從所述已調輸出電壓中取得所述反饋信號。
8.根據權利要求7所述的集成電路，其被包括在一個功率分配系統中，該功率分配系統包括一個濾波器，以從所述功率輸出中產生一個已調輸出電壓；和冗余的反饋線路，其連接在所述已調輸出電壓和所述集成電路的至少兩個端之間，以傳導所述反饋信號。
9.根據權利要求1所述的集成電路，其中所述集成電路進一步包括一個產生上拉電壓的電壓發生器，所述上拉電壓的幅度大于所述功率輸出的DC電壓幅度，所述上拉電壓是從所述功率輸出中分離地取得的；和一個上拉電阻，其連接在所述上拉電壓和所述電壓調節器的所述反饋輸入之間。
10.根據權利要求9所述的集成電路，其中所述上拉電壓的幅度大約是所述功率輸出的DC電壓幅度的120％。
11.根據權利要求9所述的集成電路，其中所述的上拉電阻的阻抗范圍是大約100歐姆到1000000歐姆。
12.根據權利要求9所述的集成電路，其中所述電壓發生器是從交流電源和直流電源組成的組中選擇的電源類型。
全文摘要
本發明涉及電子電路的電源系統。具體地，本發明提供了一種集成電路，其包括一個輸出端；至少兩個各自接收反饋信號的反饋端；一個電壓調節器，其具有一個與所述至少兩個反饋端相連的反饋輸入，以接收所述反饋信號；所述電壓調節器具有一個與所述輸出端相連的功率輸出，所述電壓調節器響應所述反饋信號以產生所述功率輸出。所述集成電路有效地解決傳統電壓調節器反饋保護線路出現電退化時，已調輸出發生漂移導致電壓調節器關閉的問題，使電壓調節器的已調輸出穩定、準確、可靠。
文檔編號G05F1/569GK1862437SQ20051007522
公開日2006年11月15日 申請日期2005年5月13日 優先權日2004年5月13日
發明者S·蘇塔迪加 申請人:馬維爾國際貿易有限公司