电压调节集成电路、电压调节电路以及电压调节方法
【专利摘要】本发明提供一种电压调节集成电路、电压调节电路以及电压调节方法。该电压调节电路包括参考电压产生单元、误差放大器，以及控制单元。参考电压产生单元包括脉宽调制参考电压信息提供单元以及电压调整单元。脉宽调制参考电压信息提供单元用以提供一脉宽调制参考电压信号。接着，电压调整单元接收此脉宽调制参考电压信号，并提供一参考电压。误差放大器依据此参考电压与一输出反馈电压而输出误差放大信号。然后，控制单元依据此误差放大信号提供一调节电压。
【专利说明】电压调节集成电路、电压调节电路以及电压调节方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种电压调节技术，且特别是有关于一种电压调节集成电路、电压调节电路以及电压调节方法。
【背景技术】
[0002]在一般的电脑系统，中央处理器所产生的电压标识符(voltage identificationdefinition, VID)会随其工作状态而改变，以动态地调整其工作电压(或核心电压)来节省功率消耗。当电脑系统无需大量运算上的功率消耗时，中央处理器会据其工作状态而产生电压标识符至电压调节器，使电压调节器能依据电压标识符来降低中央处理器的工作电压。
[0003]现有用于电压调节的集成电路，通常有额外的功能，例如感测衰减电流功能。若集成电路搭配额外的功能进行电压调整时，通常需要额外的接脚并且还需要搭配额外相当多的元件才能调整中央处理器的工作电压。但是，这会造成整体的电路面积变大，且增加制造成本。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提出一种电压调节集成电路、电压调节电路以及电压调节方法，藉以解决先前技术所述及的问题。
[0005]本发明提出一种电压调节电路，其包括参考电压产生单元、误差放大器以及控制单元。参考电压产生单元用以提供参考电压，而参考电压产生单元包括脉宽调制参考电压信息提供单元以及电压调整单元。脉宽调制参考电压信息提供单元提供一脉宽调制参考电压信号。电压调整单元接收脉宽调制参考电压信号，并提供参考电压，其中参考电压是基于脉宽调制参考电压信号且加以调整后所产生。误差放大器具有第一输入端与第二输入端，第一输入端接收输出反馈电压，第二输入端接收参考电压。误差放大器依据参考电压与输出反馈电压而输出一误差放大信号。控制单元耦接误差放大器，并依据误差放大信号提供一调节电压。
[0006]在本发明的一实施例中，电压调整单元包括积分电路。积分电路耦接脉宽调制参考电压信息提供单元。
[0007]在本发明的一实施例中，电压调整单元还包括调整电压源。调整电压源耦接于积分电路的输出端与第二输入端之间。
[0008]在本发明的一实施例中，电压调整单元还包括电阻网路以及调整电流源。电阻网路耦接于积分电路的输出端。调整电流源耦接于电阻网路与第二输入端之间。
[0009]在本发明的一实施例中，电压调整单元还包括脉冲宽度调制单元。脉冲宽度调制单元耦接于脉宽调制参考电压信息提供单元与积分电路之间。
[0010]在本发明的一实施例中，电压调整单元包括电压缓冲电路以及积分电路。电压缓冲电路耦接脉宽调制参考电压信息提供单元。积分电路耦接电压缓冲电路。[0011]本发明另提出一种电压调节集成电路，用以耦接脉宽调制参考电压信息提供单元与外部电路。电压调节集成电路包括第一接脚至第五接脚、误差放大器以及控制单元。第一接脚用以耦接脉宽调制参考电压信息提供单元。第二接脚、第三接脚及第四接脚，用以耦接外部电路，其中外部电路提供一参考电压，且参考电压耦接至第四接脚。第五接脚用以耦接一输出反馈电压。误差放大器具有第一输入端与第二输入端，第一输入端接收输出反馈电压，第二输入端通过第四接脚接收到参考电压。误差放大器反应于输出反馈电压与关联于参考电压而输出一误差放大信号。控制单元耦接误差放大器，且依据误差放大信号提供一调节电压。
[0012]在本发明的一实施例中，外部电路包括积分电路。积分电路耦接第二接脚。
[0013]在本发明的一实施例中，外部电路还包括电阻网路。电阻网路耦接第三接脚。
[0014]在本发明的一实施例中，电压调节集成电路还包括调整电压源。调整电压源耦接于第四接脚与第二输入端之间。
[0015]在本发明的一实施例中，电压调节集成电路还包括调整电流源。调整电流源耦接至第四接脚与第二输入端。[0016]在本发明的一实施例中，电压调节集成电路还用以耦接外部的偏压功能设定电路。电压调节集成电路还包括第六接脚。此第六接脚用以耦接偏压功能设定电路，并且第六接脚还耦接调整电流源。
[0017]在本发明的一实施例中，电压调节集成电路还用以耦接外部的衰变功能设定电路。而电压调节集成电路还包括第七接脚及第八接脚。第七接脚及第八接脚用以耦接衰变功能设定电路，并且第七接脚及第八接脚还耦接调整电流源。
[0018]在本发明的一实施例中，电压调节集成电路还包括脉冲宽度调制单元。脉冲宽度调制单兀稱接弟二接脚。
[0019]在本发明的一实施例中，电压调节集成电路还包括电压缓冲电路。电压缓冲电路耦接第一接脚、第二接脚与第三接脚。
[0020]本发明再提出一种电压调节方法，其包括以下步骤。基于一脉宽调制参考电压信号且加以调整而产生一参考电压。反应于一输出反馈电压与关联于参考电压，以进行误差比较，输出一误差放大信号；以及依据误差放大信号来提供一调节电压，其中输出反馈电压取决于调节电压。
[0021]在本发明的一实施例中，基于脉宽调制参考电压信号且加以调整的步骤包括以积分方式调整脉宽调制参考电压信号。
[0022]在本发明的一实施例中，基于脉宽调制参考电压信号且加以调整的步骤包括调整脉宽调制参考电压信号的脉宽。
[0023]在本发明的一实施例中，基于脉宽调制参考电压信号且加以调整的步骤包括调整脉宽调制参考电压信号的振幅。
[0024]在本发明的一实施例中，反应于输出反馈电压与关联于参考电压的步骤包括参考电压与一调整电压源耦合、或者参考电压与一调整电流源耦合以产生一耦合信号，再以耦合信号与输出反馈电压进行误差比较，从而输出误差放大信号。
[0025]基于上述，本发明因采用新颖的设计，所设计的电压调节集成电路不需要额外的接脚即能进行动态的电压调节，所以可以有效地解决传统因采用额外接脚与过多元件所造成电路面积变大的问题。另一方面，相较于传统方式，本发明的电压调节电路或方法所使用的电路面积会比较小，且元件使用数较少，因此可以降低制造成本。
[0026]应了解的是，上述一般描述及以下【具体实施方式】仅为例示性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]图1是依照本发明一实施例的电压调节电路的示意图；
[0029]图2是依照本发明另一实施例的电压调节电路的示意图；
[0030]图3是依照本发明另一实施例的电压调节电路的示意图；
[0031]图4是依照本发明另一实施例的电压调节电路的示意图；
[0032]图5是依照本发明另一实施例的电压调节电路的示意图；
[0033]图6是依照本发明一实施例的电压调节集成电路的示意图；
[0034]图7是依照本发明另一实施例的电压调节集成电路的示意图；
[0035]图8是依照本发明另一实施例的电压调节集成电路的示意图；
[0036]图9是依照本发明另一实施例的电压调节集成电路的示意图；
[0037]图10是依照本发明另一实施例的电压调节集成电路的示意图；
[0038]图11是依照本发明另一实施例的电压调节集成电路的示意图；
[0039]图12是依照本发明另一实施例的电压调节集成电路的示意图；
[0040]图13是依照本发明另一实施例的电压调节集成电路的示意图；
[0041]图14示出为本发明一实施例的电压调节方法的流程图。
[0042]附图标记说明:
[0043]100、100A?100D:电压调节电路；
[0044]110:参考电压产生单元；
[0045]120:脉宽调制参考电压信息提供单元；
[0046]130、130A?130D:电压调整单元；
[0047]132:积分电路；
[0048]134:电阻网路；
[0049]136:脉冲宽度调制单元；
[0050]138:电压缓冲电路；
[0051]140:误差放大器；
[0052]150:控制单元；
[0053]510、510A?510G:电压调节集成电路；
[0054]520:脉宽调制参考电压信息提供单元；
[0055]530:外部电路；
[0056]532:积分电路；[0057]534:电阻网路；
[0058]540:误差放大器；
[0059]550:控制单元；
[0060]560:电压缓冲电路；
[0061]570:偏压功能设定电路；
[0062]572:电流调整单元；
[0063]580:衰变功能设定电路；
[0064]582:电流感测及电流镜单元；
[0065]590、590A、590B:脉冲宽度调制单元；
[0066]594A、594B:调整信号产生单元；
[0067]C:电容；
[0068]GND:地；
[0069]Iadj:调整电流源；
[0070]J1:第一接脚；
[0071]J2:第二接脚；
[0072]J3:第三接脚；
[0073]J4:第四接脚；
[0074]J5:第五接脚；
[0075]J6:第六接脚；
[0076]J7:第七接脚；
[0077]J8:第八接脚；
[0078]Jout:输出接脚；
[0079]Rl ?R6:电阻；
[0080]Svid:脉宽调制参考电压信号；
[0081]Vadj:调整电压源；
[0082]Vcomp:误差放大信号；
[0083]Vdd、VK:工作电压；
[0084]VFB:输出反馈电压；
[0085]VKEF:参考电压；
[0086]VKEC:调节电压；
[0087]S1401?S1403:本发明一实施例的电压调节方法的各步骤。
【具体实施方式】
[0088]现将详细参考本发明的实施例，并在附图中说明所述实施例的实例。另外，在图式及实施方式中使用相同或类似标号的元件/构件代表相同或类似部分。
[0089]图1是依照本发明一实施例的电压调节电路的示意图。请参阅图1。电压调节电路100包括参考电压产生单元110、误差放大器140以及控制单元150。对于图1所示的各个方块的功能进行如下说明。
[0090]参考电压产生单元110用以提供一参考电压VKEF，而参考电压产生单元110包括脉宽调制参考电压信息提供单元120以及电压调整单元130。首先，脉宽调制参考电压信息提供单元120依据其本身的工作状态而提供一脉宽调制参考电压信号SVID。电压调整单元130接收脉宽调制参考电压信号Svid，并提供此参考电压Vkef，其中参考电压是Vkef基于脉宽调制参考电压信号Svid且加以调整后所产生。
[0091]误差放大器140具有第一输入端(反相输入端)与第二输入端(非反相输入端)，第一输入端接收一输出反馈电压Vfb,第二输入端接收参考电压VKEF。误差放大器140依据参考电压Vkef与输出反馈电压Vfb而输出一误差放大信号Vcxm^控制单兀150 f禹接误差放大器140的输出。最后，控制单元150依据误差放大信号Votp而提供所需的调节电压V.，其中输出反馈电压Vfb取决于调节电压V.。
[0092]基于上述，本实施例的电压调节电路100采取新颖的设计，且可以进行动态的电
压调节。
[0093]接下来，将以下述多个实施例使所属领域技术人员可以很容易理解和修改成不同类型的电压调节电路。
[0094]更清楚来说，图2是依照本发明另一实施例的电压调节电路的示意图。请参阅图
2。电压调节电路100A是基于电压调节电路100的变化类型。电压调整单元130A包括积分电路132与调整电压源Vm。积分电路132可由电阻Rl与电容C所组成，其中电阻Rl的一端耦接脉宽调制参考电压信息提供单元120，电阻Rl的另一端耦接电容C的一端，而电容C的另一端则耦接地GND。调整电压源Vaw耦接于积分电路132的输出端与误差放大器140的第二输入端之间，可用来调整参考电压Vkef的电压准位。
[0095]图3是依照本发明另一实施例的电压调节电路的示意图。请参阅图3。电压调节电路100B是基于电压调节电路100的另一变化类型。电压调整单元130B可包括积分电路132、电阻网路134以及调整电流源Im。积分电路132耦接脉宽调制参考电压信息提供单元120。电阻网路134由电阻R2至R4所组成。电阻网路134耦接于积分电路132的输出端。调整电流源Iaw耦接于电阻网路134与误差放大器140的第二输入端之间。电阻网路134也可用来调整参考电压Vkef的电压准位。
[0096]图4是依照本发明另一实施例的电压调节电路的示意图。请参阅图4。电压调节电路100C是基于电压调节电路100的另一变化类型。电压调整单元130C包括积分电路132与脉冲宽度调制单元136。脉冲宽度调制单元136耦接于脉宽调制参考电压信息提供单元120与积分电路132之间。脉冲宽度调制单元136用以对脉宽调制参考电压信号Svid进行数位式的脉冲宽度调制，而调整后的脉冲为原本的脉宽调制参考电压信号Svid与额外的脉冲的总和。此调整后的脉冲再经由积分电路132就可用来调整参考电压Vkef的电压准位。
[0097]图5是依照本发明另一实施例的电压调节电路的示意图。请参阅图5。电压调节电路100D是基于电压调节电路100的另一变化类型。电压调整单元130D包括积分电路132与电压缓冲电路138。电压缓冲电路138耦接于脉宽调制参考电压信息提供单元120与积分电路132之间。电压缓冲电路138可用来调整脉宽调制参考电压信号Svid的振幅。
[0098]图6是依照本发明一实施例的电压调节集成电路的示意图。请参阅图6。电压调节集成电路510用以耦接脉宽调制参考电压信息提供单元520与外部电路530。脉宽调制参考电压信息提供单兀520依据其本身的工作状态而提供一脉宽调制参考电压信号SVID。对于图6所示的各个元件进行如下说明。
[0099]电压调节集成电路510包括第一至第五接脚J1~J5、误差放大器540、控制单元550以及输出接脚JTOT。第一接脚J1用以耦接所述脉宽调制参考电压信息提供单元510。第二至第四接脚J2~J4用以耦接外部电路530。外部电路530提供参考电压VKEF，且参考电压Vkef耦接至第四接脚J4。第五接脚J5用以耦接一输出反馈电压VFB。误差放大器540具有第一输入端(反相输入端)与第二输入端(非反相输入端)，其中的第一输入端接收此输出反馈电压VFB，而第二输入端通过第四接脚J4接收到参考电压VKEF。并且误差放大器540反应于输出反馈电压Vfb与关联于参考电压Vkef而输出一误差放大信号VOT。控制单兀550耦接误差放大器540，且依据误差放大信号Vot提供出调节电压V.，并从所述输出接脚Jtot作输出，其中此输出反馈电压Vfb取决于调节电压V.。
[0100]另外，电压调节集成电路510还可包括电压缓冲电路560。电压缓冲电路560的输入耦接第一接脚J1，其输出耦接第二接脚J2，其一端耦接至工作电压\并且耦接至第三接脚J3。外部电路530可包括积分电路532以及电阻网路534。积分电路532可由电阻Rl与电容C所组成，其中电阻Rl的一端耦接第第二接脚J2。电阻Rl的另一端耦接电容C的一端，而电容C的另一端则耦接地GND。并且，电阻网路534可由电阻R2至R4所组成，其中电阻R4耦接至第三接脚J3，而电阻R3及电阻R4的耦接处连接至第四接脚J4。参考电压Vkef可以由如下的数学式I确定。
[0101]【数学式1】
[0102]参考电压
【权利要求】
1.一种电压调节电路，其特征在于，包括: 一参考电压产生单元，用以提供一参考电压，所述参考电压产生单元包括: 一脉宽调制参考电压信息提供单元，提供一脉宽调制参考电压信号；及一电压调整单元，接收所述脉宽调制参考电压信号，并提供所述参考电压，其中所述参考电压是基于所述脉宽调制参考电压信号且加以调整后所产生； 一误差放大器，具有一第一输入端与一第二输入端，所述第一输入端接收一输出反馈电压，所述第二输入端接收所述参考电压，所述误差放大器依据所述参考电压与所述输出反馈电压而输出一误差放大信号；以及 一控制单元，耦接所述误差放大器，并依据所述误差放大信号提供一调节电压。
2.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压调整单元包括: 一积分电路，耦接所述脉宽调制参考电压信息提供单元。
3.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压调整单元还包括: 一调整电压源，耦接于所述积分电路的输出端与所述第二输入端之间。
4.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压调整单元还包括: 一电阻网路，耦接于所述积分电路的输出端；以及 一调整电流源，耦接于所述电阻网路与所述第二输入端之间。
5.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压调整单元还包括: 一脉冲宽度调 制单元，耦接于所述脉宽调制参考电压信息提供单元与所述积分电路之间。
6.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压调整单元包括: 一电压缓冲电路，耦接所述脉宽调制参考电压信息提供单元；以及 一积分电路，耦接所述电压缓冲电路。
7.一种电压调节集成电路，其特征在于，用以耦接一脉宽调制参考电压信息提供单元与一外部电路，所述电压调节集成电路包括: 一第一接脚，用以耦接所述脉宽调制参考电压信息提供单元； 一第二接脚、一第三接脚及一第四接脚，用以耦接所述外部电路，其中所述外部电路提供一参考电压，且所述参考电压耦接至所述第四接脚； 一第五接脚，用以耦接一输出反馈电压； 一误差放大器，具有一第一输入端与一第二输入端，所述第一输入端接收所述输出反馈电压，所述第二输入端通过所述第四接脚接收到所述参考电压，所述误差放大器反应于所述输出反馈电压与关联于所述参考电压而输出一误差放大信号；以及 一控制单元，耦接所述误差放大器，且依据所述误差放大信号提供一调节电压。
8.根据权利要求7所述的电压调节集成电路，其特征在于，所述外部电路包括: 一积分电路，耦接所述第二接脚。
9.根据权利要求8所述的电压调节集成电路，其特征在于，所述外部电路还包括: 一电阻网路，耦接所述第三接脚。
10.根据权利要求7所述的电压调节集成电路，其特征在于，所述电压调节集成电路还包括: 一调整电压源，耦接于所述第四接脚与所述第二输入端之间。
11.根据权利要求7所述的电压调节集成电路，其特征在于，所述电压调节集成电路还包括: 一调整电流源，耦接至所述第四接脚与所述第二输入端。
12.根据权利要求11所述的电压调节集成电路，其特征在于，所述电压调节集成电路还用以耦接外部的一偏压功能设定电路，所述电压调节集成电路还包括: 一第六接脚，用以耦接所述偏压功能设定电路，并且所述第六接脚还耦接所述调整电流源。
13.根据权利要求11所述的电压调节集成电路，其特征在于，所述电压调节集成电路还用以耦接外部的一衰变功能设定电路，所述电压调节集成电路还包括: 一第七接脚及一第八接脚，用以耦接所述衰变功能设定电路，并且所述第七接脚及所述第八接脚还耦接所述调整电流源。
14.根据权利要求8所述的电压调节集成电路，其特征在于，所述电压调节集成电路还包括: 一脉冲宽度调制单元，耦接所述第二接脚。
15.根据权利要求7所述的电压调节集成电路，其特征在于，所述电压调节集成电路还包括: 一电压缓冲电路，耦接所述第一接脚、所述第二接脚与所述第三接脚。
16.一种电压调节方法，其特征在于`，包括: 基于一脉宽调制参考电压信号且加以调整而产生一参考电压； 反应于一输出反馈电压与关联于所述参考电压，以进行误差比较，输出一误差放大信号；以及 依据所述误差放大信号来提供一调节电压， 其中所述输出反馈电压取决于所述调节电压。
17.根据权利要求16所述的电压调节方法，其特征在于，基于所述脉宽调制参考电压信号且加以调整的步骤包括: 以积分方式调整所述脉宽调制参考电压信号。
18.根据权利要求16所述的电压调节方法，其特征在于，基于所述脉宽调制参考电压信号且加以调整的步骤包括: 调整所述脉宽调制参考电压信号的脉宽。
19.根据权利要求16所述的电压调节方法，其特征在于，基于所述脉宽调制参考电压信号且加以调整的步骤包括: 调整所述脉宽调制参考电压信号的振幅。
20.根据权利要求16所述的电压调节方法，其特征在于，反应于所述输出反馈电压与关联于所述参考电压的步骤包括: 所述参考电压与一调整电压源耦合、或者所述参考电压与一调整电流源耦合以产生一耦合信号，再以所述耦合信号与所述输出反馈电压进行误差比较，从而输出所述误差放大信号。
【文档编号】G05F1/46GK103869853SQ201310055712
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年2月21日 优先权日:2012年12月12日
【发明者】王珽弘, 李嘉荣 申请人:力智电子股份有限公司