專利名稱：電壓設定點控制方案的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及功率調節系統，并更具體地涉及一種基于從多個選擇源中的至少一個接收的編程電壓數據而確定電壓輸出的系統和方法。
背景技術：
功率變換器，也稱為負載點(“POL”)調節器、電壓調節器或DC/DC變換器，一般與電子電路一起使用。這是因為電子電路的電壓/電流要求通常與容易得到的電壓或實際傳輸的電流不同。例如，一些電子器件只包括單一電壓輸入(如12v)，但其中包含的電路要求不同的電壓(如3v、5v、9v等)。一種常見的解決方案是在該器件中設計多個功率變換器，把單一輸入電壓變換為多種電壓電平。
相似地，一些電子器件包括要求低電壓(如1v)、高電流(如100A)電源的電路。這是成問題的在相對較長距離上以低電壓傳輸高電流且仍然滿足期望的調節性能是不切實際的。一種常見的解決方案是使用高電壓低電流電源并在內電路附近設計功率變換器。這允許低電流流經整個器件，并在內電路附近設置低電壓高電流電源(即，使用功率變換器)。
傳統上，功率變換器與電源控制器(“控制器”)一起操作，該控制器對功率變換器進行激勵、編程和監視。具體地，控制器使用多連接并行總線(如六位并行總線)，以對每個功率變換器進行激勵和編程。并行總線包括用于開啟和關閉功率變換器的啟用/禁用位和五個用于對功率變換器的輸出電壓進行編程的VID碼位。控制器進一步使用附加連接(如三導線)來監視每個功率變換器傳輸的電壓/電流。
此種功率變換器的缺點是它只配置為通過六位并行總線進行編程。這不僅限制它的應用類型，也增加整個電子器件的復雜性和尺寸。例如，需要18個連接(即18根導線或跡線)來對三個功率變換器進行編程或操作。因而，一種克服這些缺點的對功率變換器進行編程的系統和方法是有利的。
發明內容
本發明提供一種基于從多個選擇源中的至少一個接收的編程電壓數據而確定可編程功率變換器的電壓輸出的系統和方法。本發明的實施例根據可編程功率變換器進行操作，其中，可編程功率變換器包括數字數據串行接口(“串行接口”)、數字數據并行接口(“并行接口”)、模擬數據接口(“模擬接口”)、控制單元和輸出電壓生成器。在本發明的一個實施例中，可編程功率變換器進一步包括用于儲存數字數據的存儲器件。在本發明的另一實施例中，控制單元進一步包括模擬電路和處理器。
在本發明的優選實施例中，控制單元(或處理器)監視串行、并行和模擬接口，以確定是否已經接收編程電壓數據。如果已經接收多于一組的編程電壓數據，控制單元就確定哪組數據具有優先權(或更相關)。例如，在本發明的一個實施例中，串行接口接收的數據比并行和模擬接口接收的數據更具有優先權。在本發明的另一實施例中，并行接口接收的數據比模擬接口接收的數據更具有優先權。接著，使用所選擇的編程電壓數據組(至少部分)來確定可編程功率變換器的輸出電壓。
在本發明的一個實施例中，至少一個接口包括能接收并向控制單元傳送特定格式數據的通信總線(或一根(或多根)導線)。在本發明的另一實施例中，所述接口進一步包括至少一個附加元件，它能對接收的數據執行特定的操作或功能，并據此向控制單元提供數據(如得到的數據)。在本發明的另一實施例中，從編程裝置(如電阻器網絡、多個固定數字值、處理器等)接收編程電壓數據。
通過以下優選實施例的詳細描述，本領域中技術人員將對確定可編程功率變換器的電壓輸出的系統和方法有更完整的理解，并可實現本發明其它的優點和目的。首先，簡要描述后面作為參考的附圖。
圖1示出現有技術的功率變換器系統。
圖2示出本發明提供的可編程功率變換器的一個實施例。
圖3示出在圖2中描繪的控制單元的一個實例。
圖4示出根據本發明一個實施例操作的可編程功率控制系統。
圖5示出根據本發明另一實施例操作的可編程功率控制系統。
圖6為示出基于所接收的編程電壓數據組而確定輸出電壓的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發明提供一種基于從多個選擇源中的至少一個接收的編程電壓數據而確定可編程功率變換器的電壓輸出的系統和方法。在以下詳細描述中，相同的元件編號用于描述在一個或多個附圖中示出的相同元件。
圖1示出現有技術的功率變換器系統10，其中，電源控制器(“控制器”)110通過多根六位并行總線(即112、114和116)和多個三線輸出連接(即122-126、132-136和142-146)與多個DC/DC功率變換器(即120、130和140)通信，DC/DC功率變換器也稱作電壓調節器或負載點(“POL”)調節器。更具體地，每根六位并行總線包括啟用/禁用位和五個VID碼位，并且，每個三線輸出連接包括電壓監視線(即122、132和142)、電流監視線(即124、134和144)以及開關啟用線(即126、136、146)。
如圖1所示，控制器110通過六位并行總線和三線輸出連接對每個DC/DC功率變換器進行激勵、編程和監視，由此控制變換器的輸出電壓。例如，控制器110通過六位并行總線116的VID碼部分向DC/DC功率變換器140提供編程電壓數據(如輸出電壓設定點數據)。接著，控制器110通過六位并行總線116的啟用/禁用部分而激勵DC/DC功率變換器140。一旦被激勵，DC/DC功率變換器140就把通過電源100提供的電壓(如48v)變換為輸出電壓VA--輸出電壓VA的大小基于通過六位并行總線116的VID碼部分提供的編程電壓數據。接著，控制器110通過用電壓監視線142測量輸出電壓VA而核實該電壓是否為期望電壓。如果輸出電壓VA是可以接受的，就通過用開關啟用線146激勵開關S1而把它提供給負載(未示出)。接著，控制器110通過分別用電壓監視線142測量電壓并且測量檢測電阻器R1上的電壓降(即，在電流監視線144和電壓監視線142之間的電壓差)，而可連續地監視輸出電壓和輸出電流。控制器110以相同方式與其余的DC/DC功率變換器120、130通信(即，編程、激勵、監視)。
圖1中所示DC/DC功率變換器(如140)的問題是它們只配置為通過六位并行總線(如116)來編程。這不僅限制功率變換器的應用類型，而且，由于需要六位并行總線(即112、114和116)來操作每個功率變換器，因此增加整個電子器件(未示出)復雜性和尺寸。換句話說，為了與三個DC/DC功率變換器(即120、130和140)通信，控制器110利用18個連接(即18根導線或跡線)。
圖2示出根據本發明一個實施例操作的可編程功率變換器200。具體地，功率變換器200包括輸出電壓生成器260、控制單元210、數字數據串行接口(“串行接口”)230、數字數據并行接口(“并行接口”)250以及模擬數據接口(“模擬接口”)240。在本發明的優選實施例中，控制單元210適合基于至少一個連接的接口(如230、240和250)所接收的一組編程電壓數據而確定輸出電壓，并且，輸出電壓生成器260適合產生確定的輸出電壓。
應該理解，在此示出的可編程功率變換器(如200)包括但不限于本領域中技術人員一般都知道的負載點調節器、負載功率調節器、DC/DC變換器、電壓調節器和所有其它的可編程電壓調節器件(包括所有的單一和多輸出器件)。應該進一步理解，在此示出的串行、并行和模擬接口(如230、250和240)不限于特定類型的接口，相反包括所有能接收特定格式(如串行、并行、模擬)的數據并據此向控制單元210提供數據(任何格式)的器件(或其組合)。例如，接口包括能接收并向控制單元210傳送特定格式數據的通信總線(或一根(或多根)導線)。可替換地，接口進一步包括能對所接收數據執行特定操作(如閂鎖、緩沖、放大、微調等)并據此向控制單元210提供數據的有源和/或無源元件。應該進一步理解，在此示出的輸出電壓生成器(如260)包括但不限于本領域中技術人員一般都知道的所有電壓變換/微調器件(或電路)。因而，例如，多級輸出電壓生成器(包括固定或可變的電壓基準、誤差放大器、脈沖寬度調制控制器、功率系等)在本發明的精神和范圍之內。
在一個實施例中，可編程功率變換器200進一步包括用于儲存編程電壓數據和/或檢查表數據的存儲器件220。例如，如果通過串行接口230接收編程電壓數據，它在用于確定輸出電壓之前就可儲存在存儲器件220中。可替換地，如果編程電壓數據通過并行接口230接收并代表VID碼數據，那么，一般就用可儲存在存儲器件220中的檢查表來確定輸出電壓。這是因為如果不使用附加信息(如檢查表數據)，就不能從VID碼值本身確定期望的輸出電壓。換句話說，VID碼值和檢查表使得控制單元210能確定輸出電壓。應該理解，存儲器件220可以是長期或短期存儲器件，包括但不限于本領域中技術人員一般都知道的寄存器、RAM、ROM、EPROM、EEPROM、閃存、和所有其它的數字數據存儲器件。
在本發明的一個實施例中，如圖3所示，控制單元210進一步包括模擬電路212和處理器214。例如，通過串行和并行接口230、250接收的數字數據可提供(直接或間接)給處理器214(如給處理器的串行或并行端口)。另一方面，通過模擬接口240接收的模擬數據在提供給處理器214之前可提供給模擬電路212進行處理(如數字變換、放大等)。然而，應該理解，如果模擬處理(如數字變換等)由模擬接口240執行，控制單元210就可不包括模擬電路。在此情況下，已處理的數據接著可提供(直接或間接)給處理器214。還應該理解，在此示出的處理器(如214)包括但不限于本領域中技術人員一般都知道的特定用途集成電路(ASIC)、微處理器和所有其它的計算器件。
在此描述的可編程功率變換器200能應用于各種應用(如，包括模擬編程源、并行編程源、或串行編程源的可編程功率變換器系統)。例如，圖4示出電源控制器410，它通過串行總線400與多個可編程功率變換器(即420、430、440和450)通信，把輸入電壓460變換為特定的輸出電壓(如1V、2.5V等)。使用串行總線與可編程功率變換器通信并在串行總線上提供編程電壓數據(如輸出電壓設定點數據)的方法分別在專利申請“用于控制負載點調節器的系統和方法”(序列號10/293531)和“用于與電壓調節器通信的系統和方法”(序列號10/293001)中詳細描述，這些專利申請在此引作參考。
圖5示出并行接口250如何用于促進可編程功率變換器200和電源控制器510之間的通信，該通信適于傳送并行格式的數字數據。具體地，并行格式的編程電壓數據(如VID碼數據)通過并行總線500和并行接口250提供給可編程功率變換器200。接著，編程電壓數據(和檢查表數據，如果可能的話)由控制單元210使用，以確定輸出電壓。隨后，由輸出電壓生成器260產生所確定的輸出電壓。應該理解，本發明不局限于使用電源控制器來向并行接口250提供編程電壓數據。例如，硬連線并行總線500以使并行格式的固定數字數據提供給并行接口250在本發明的精神和范圍之內。
圖5還示出模擬接口240如何用于促進可編程功率變換器200和電阻器網絡520之間的通信。具體地，模擬格式的編程電壓數據(如在零到5V之間的電壓值)通過至少一根導線550和模擬接口240而提供給可編程功率變換器200。接著，編程電壓數據(或編程電壓數據的處理結果)可由控制單元210使用，以確定輸出電壓。隨后，由輸出電壓生成器260產生所確定的輸出電壓。應該理解，在此示出的電阻器網絡(即520)不局限于特定類型的網絡。因而，包括固定值元件(如具有固定值的電阻器)和/或至少一個可變元件(如電位器)的網絡在本發明的精神和范圍之內。
在圖6中示出使用可編程電壓變換器的一種方法，從步驟600開始。具體地，在步驟610中，功率變換器確定在三個接口的任一個中是否已接收編程電壓數據。如果未接收編程電壓數據，過程就在步驟600重新開始。可替換地，如果已經接收編程電壓數據，功率變換器就在步驟620中確定是否已接收多于一組的編程電壓數據。如果只接收(如通過模擬接口)一組編程電壓數據，就在步驟640中確定基于(至少部分)所接收編程電壓數據組的輸出電壓。可替換地，如果已接收(如通過串行接口和并行接口)多于一組的編程電壓數據，那么，就在步驟630中選擇(或識別)一組編程電壓數據。在本發明的一個實施例中，根據已知的優先級或認為其數據是更相關而選擇編程電壓數據。例如，串行接口接收的數據比并行或模擬接口接收的數據更具有優先權(或發現更相關)。在此實施例中，串行接口接收的數據比并行或模擬接口接收的數據更優先選擇(或識別)。在步驟640中確定基于(至少部分)所選擇編程電壓數據組的輸出電壓，在步驟650中結束處理。
因而，已經描述一種基于從多個選擇源中的至少一個接收的編程電壓數據而確定可編程功率變換器的電壓輸出的系統和方法的優選實施例，本領域中技術人員應該清楚，已經實現本系統的一些優點。還應該理解，可在本發明的范圍和精神之內對本發明作出各種變化、改變和替代實施例。本發明由以下權利要求進一步定義。
權利要求
1.一種可編程功率變換器，包括至少三個數據接口，包括數字數據串行接口、數字數據并行接口和模擬數據接口；控制單元，該單元連接到所述至少三個數據接口，并適合基于從所述至少三個數據接口中的至少一個接收的一組編程電壓數據而確定輸出電壓；以及適合產生所述輸出電壓的輸出電壓生成器。
2.如權利要求1所述的可編程功率變換器，進一步包括存儲器件，如果所述數字數據串行接口接收所述編程電壓數據組，該存儲器件就適于儲存所述編程電壓數據組。
3.如權利要求1所述的可編程功率變換器，進一步包括適于儲存檢查表數據的存儲器件，如果從所述數字數據并行接口和所述數字數據串行接口之一接收所述編程電壓數據組，所述檢查表數據就由所述控制單元使用，以確定所述輸出電壓。
4.如權利要求1所述的可編程功率變換器，進一步包括連接到所述模擬數據接口的電阻器網絡。
5.如權利要求1所述的可編程功率變換器，其中，所述控制單元進一步包括連接到所述模擬接口的模擬電路，該電路把模擬的編程電壓數據組變換為數字的編程電壓數據組；以及連接到所述模擬電路、所述數字數據串行接口和所述數字數據并行接口的數字處理器，所述數字處理器適于確定所述輸出電壓。
6.一種根據一組編程電壓數據而產生功率變換器輸出的方法，包括確定數字數據串行接口、數字數據并行接口和模擬數據接口中的至少一個是否已接收編程電壓數據；識別最相關的一組編程電壓數據；以及基于所述最相關的一組編程電壓數據而確定輸出電壓。
7.如權利要求6所述的方法，其中，所述識別最相關的一組編程電壓數據的步驟進一步包括識別所述數字數據串行接口接收的一組編程電壓數據比所述數字數據并行接口接收的一組編程電壓數據更相關。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述識別最相關的一組編程電壓數據的步驟進一步包括識別所述數字數據串行接口接收的一組編程電壓數據比所述模擬數據接口接收的一組編程電壓數據更相關。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述識別最相關的一組編程電壓數據的步驟進一步包括識別所述數字數據并行接口接收的一組編程電壓數據比所述模擬數據接口接收的一組編程電壓數據更相關。
10.如權利要求6所述的方法，進一步包括如果所述數字數據串行接口接收所述最相關的一組編程電壓數據，就儲存所述最相關的一組編程電壓數據。
11.如權利要求6所述的方法，進一步包括儲存檢查表數據；以及如果所述數字數據并行接口和所述數字數據串行接口之一接收所述最相關的一組編程電壓數據，就使用所述檢查表數據來確定所述輸出電壓。
12.如權利要求6所述的方法，進一步包括通過串行數據總線向所述數字數據串行接口提供與期望輸出電壓相應的一組編程電壓數據。
13.如權利要求6所述的方法，進一步包括通過并行數據總線向所述數字數據并行接口提供與期望輸出電壓相應的一組編程電壓數據。
14.如權利要求13所述的方法，其中，所述提供與期望輸出電壓相應的一組編程電壓數據的步驟由數字處理器執行。
15.如權利要求13所述的方法，其中，所述提供與期望輸出電壓相應的一組編程電壓數據的步驟通過硬連線所述并行數據總線而執行。
16.如權利要求6所述的方法，進一步包括通過至少一根導線向所述模擬數據接口提供與期望輸出電壓相應的一組編程電壓數據。
17.如權利要求16所述的方法，其中，所述提供與期望輸出電壓相應的一組編程電壓數據的步驟通過把電阻器網絡硬連線到所述至少一根導線而執行。
18.如權利要求16所述的方法，其中，所述提供與期望輸出電壓相應的一組編程電壓數據的步驟通過把包括至少一個電位計的電阻器網絡硬連線到所述至少一根導線并調節所述至少一個電位計而執行。
19.一種可編程功率變換器系統，包括編程裝置；以及連接到所述編程裝置的可編程功率變換器，包括數字數據串行接口；數字數據并行接口；模擬數據接口；控制單元，該單元連接到所述數字數據串行接口、所述數字數據并行接口和所述模擬數據接口，并適合基于從所述數字數據串行接口、所述數字數據并行接口和所述模擬數據接口中的一個接收的一組編程電壓數據而確定輸出電壓；以及適合產生所述輸出電壓的輸出電壓生成器。
20.如權利要求19所述的可編程功率變換器系統，其中，所述編程裝置從由電阻器網絡、多個固定數字值和處理器組成的編程器件列表中選擇。
全文摘要
本發明涉及電壓設定點控制方案，其具體提供一種基于從多個選擇源中的一個接收的編程電壓數據而確定可編程功率變換器的電壓輸出的系統和方法。具體地，在本發明的一個實施例中，控制單元適于監視數字數據串行接口、數字數據并行接口和模擬數據接口，以確定是否已經接收編程電壓數據。如果已經接收編程電壓數據，就使用該數據來確定可編程功率變換器的輸出電壓。如果已經接收多于一組的編程電壓數據，就確定哪組數據具有優先權。接著，使用所選擇組的數據來確定可編程功率變換器的輸出電壓。
文檔編號H02M1/00GK1802619SQ200480000007
公開日2006年7月12日 申請日期2004年2月6日 優先權日2003年3月14日
發明者阿蘭·沙皮伊, 馬赫什·納特維瑞爾·薩科 申請人:大動力有限公司