具有下垂控制的电压调节器的快速动态电压响应

摘要

用于具有提供下垂控制信号的下垂控制的切换调节器的动态电压响应网络包括：电压标识设置网络、通过和保持系统以及重置网络。电压标识设置网络发起保持条件并响应于电压标识输入的变化来调整输出电压参考。通过和保持系统在通过条件期间使下垂控制信号通过，并在保持条件期间保持下垂控制信号。响应于重置信号，重置网络将通过和保持系统重置为通过条件。重置信号可以响应于各种条件来提供，诸如负载瞬变、所产生的下垂控制信号与所保持的下垂控制信号之间的接近度、在输出电压参考被调整之后的超时、以及其他重置条件。

说明书

附图说明

参考以下描述以及附图将能更好地理解本发明的益处、特征以及优点，在 附图中：

图1是根据本发明实施例的配置有功率系统的电子设备的简化框图，该功 率系统包括调节器，该调节器具有实现有带下垂控制的快速动态电压响应的调 制器；

图2是根据一个实施例而实现的包括图1的调制器的示例性降压型 （buck-type）调节器的简化示意框图；

图3是根据本发明一个实施例的包括带下垂控制的快速动态响应的图1 和2中调制器的示例性配置的简化示意框图；

图4是根据数字实施例而实现的通过/保持网络的简化框图，该通过/保持 网络可用作图3的通过/保持网络；

图5是根据一个实施例实现的瞬变检测器的示意图，该瞬变检测器在监视 输出电压以检测负载瞬变时可以用作图3的瞬变检测器；

图6是根据另一实施例实现的瞬变检测器的示意图，该瞬变检测器在监视 补偿电压以检测负载瞬变时可以用作图3的瞬变检测器；

图7是根据一个实施例实现的接近度比较器的示意框图，该接近度比较器 可用作图3的接近度比较器；

图8是描绘根据模拟实施例实现的通过/保持网络的简图，该通过/保持网 络可用作通过/保持网络311；

图9是时序图，其中相对于时间描绘出了图3调制器的信号，示出响应于 一对SVID命令在通过和保持条件期间的操作。

具体实施方式

参考以下描述以及附图将能更好地理解本发明的益处、特征以及优点。给 出以下描述以使本领域技术人员能在特定应用及其需求的背景下实施和利用 所提供的本发明。然而，优选实施例的多种修改对本领域技术人员将会是明显 的，而且可将本文所限定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明不旨在 局限于本文中示出和描述的特定实施例，而应给予与本文中披露的原理和新颖 特征一致的最宽范围。

具有下垂控制的常规电压调节器通常具有较慢的动态电压响应。一如本领 域技术人员可以理解到的，下垂功能是相关于负载对输出电压电平的有意调 整。随着负载增加，输出电压被成比例地减小，反之亦然。动态电压响应是指 当改变电压标识（VID）值以调整输出电压电平时电压调节器的响应。外部设 备（诸如微处理器或中央处理单元（CPU））在操作期间（实时）向调节器提 供VID值，以调整被提供给该设备和/或其它负载设备的输出电压电平。VID 功能尤其有益于允许输出电压的动态调整以在功率模式之间切换，例如在不同 操作功率模式之间切换以降低总功耗。

快速动态电压响应对计算应用中的更快速系统响应是有利的。期望能够尽 可能快地在不同功率模式之间切换以在优化功率降低同时还最小化对外部刺 激（诸如来自另一系统或来自用户输入的外部刺激）的响应延迟。作为示例， 计算机系统可以在没有用户输入（诸如来自键盘或鼠标等）的情况下切换到低 功率模式，并且响应于外部刺激（诸如来自键盘或鼠标等的输入）而切换回正 常功率模式。期望计算机系统能够切换回正常功率模式以最小化服务中断。因 此，计算机系统能够在不同功率模式之间切换得越快，总功耗越低，且服务水 平越高。

当在电压调节器中实现时，下垂控制和动态电压响应往往彼此冲突。由于 总负载电流难以测量或者以其它方式无法获得，下垂功能通常测量或估计流过 输出电感器的电流。响应于负载瞬变（插入/释放）导致电感器电流的变化（其 中该变化是增大或减小），下垂功能调整输出电压反馈感测电平以根据下垂操 作来调整（减小/增大）输出电压电平。另一方面，对动态电压响应提供的VID 功能可以调整反馈控制回路中的参考电压，以调整（增大/减小）输出电压。该 调整导致调制（例如脉冲控制信号的脉宽）的变化（增大/减小），这导致电感 器电流的对应变化（增大/减小），旨在调整（充电/放电）输出电容器以改变 （增大/减小）输出电压。然而，下垂功能将电感器电流的变化（增大/减小） 解释为负载瞬变（插入/释放）并且尝试相应地改变（增大/减小）输出电压。 以此方式，下垂功能阻碍动态电压响应。系统最终达到了正确的输出电压电平， 但是下垂控制与动态电压响应之间的冲突显著减慢了转变，这对期望的快速动 态电压响应是不利的。

用于提供具有下垂控制的电压调节器的快速动态响应的常规方案具有若 干缺陷。在一种配置中，电阻器-电容器（RC）滤波器电路被耦合到电压反馈 节点以用补偿电流来抵消额外的下垂电流。然而，该方案要求客户调谐，因为 RC滤波器的R和C组件是基于输出电容器的电容选择的。然而，从一块板到 另一块板以及从一个应用到另一个应用，输出电容并非保持不变，这使调谐过 程复杂化。此外，由于系统中的寄生电阻和电感以及使在转变期间精确预测电 感器电流的能力变得复杂化的回路动态，调谐可能十分困难。而且，随时间流 逝，老化组件的值漂移可能造成不正确的操作。此外，添加的RC滤波器可能 不利地影响期望的负载瞬变响应。

一种替换方案是将电流设备耦合到抽取补偿电流的电压反馈节点以抵消 额外下垂电流。该方案遭受与RC滤波器方案相类似的缺陷，包括调谐和老化 问题等等。

期望提供用于具有下垂控制的电压调节器的快速动态响应，且没有常规方 案缺陷。期望避免调谐和老化问题，并且为客户提供自动、无接触的方案。换 言之，期望提供具有下垂控制的自动快速动态电压响应。

图1是根据本发明实施例的配置有功率系统101的电子设备100的简化框 图，该功率系统具有调节器102，调节器102实现有带下垂控制的快速动态电 压响应的调制器103。功率系统101产生为电子设备100的其他系统设备提供 功率的一个或多个供电电压。在所示实施例中，电子设备100包括处理器107 和外围系统109，处理器107和外围系统109都经由总线105耦合以接收来自 功率系统101的供电电压，总线105包括功率和/或信号导体的任何组合。在所 示实施例中，外围系统109可包括系统存储器111（例如，包括RAM和ROM 类型设备和存储器控制器等等的任何组合）和输入/输出（I/O）系统113的任 何组合，该输入/输出系统113可包括系统控制器等，诸如图形控制器、中断控 制器、键盘和鼠标控制器、系统存储设备控制器（例如，用于硬盘驱动器的控 制器等）等等。所示系统只是示例性的，因为本领域技术人员可以理解，许多 处理器系统和支持设备可以被集成到处理器芯片上。

在所示配置中，处理器107向功率系统101提供SVID命令信号，该信号 最终被路由到调节器102和/或调制器103以调整输出电压。期望功率系统101 被配置成尽可能快地响应于SVID命令改变其输出电压。

电子设备100可以是任何类型的计算机或计算设备，诸如计算机系统（例 如，笔记本计算机、台式计算机、上网本计算机等等）、媒体平板设备（例如， 苹果公司生产的iPad、亚马逊公司生产的Kindle等等）、通信设备（例如，蜂 窝电话、智能电话等等）、其他类型的电子设备（例如，媒体播放器、记录设 备等等）。功率系统101可被配置为包括电池（可再充或非可再充）和/或可配 置为与交流（AC）适配器等一起工作。本发明适用于任何类型的具有动态电 压响应和下垂控制的计算设备。

图2是根据一个实施例实现的包括调制器103的示例性降压型调节器102 的简化示意框图。调节器102包括可对单相系统或多相系统实现的相电路201。 相电路201包括栅极驱动器203，它接收脉宽调制（PWM）信号并将相应的上 端栅极信号UG提供给上端电子功率开关Q1并将相应的下端栅极信号LG提 供给下端电子功率开关Q2。功率开关Q1和Q2使其电流端子（例如漏极和源 极）串联地耦合在输入电压VIN和公共参考电压GND（例如其中GND表示 接地或任何其他合适的正或负参考电压电平）之间。注意，GND可表示一个 或多个参考节点，包括一个或多个接地电平或节点（诸如信号接地、功率接地、 底座接地等）或任何其他合适的参考电压电平。开关Q1和Q2在中间相节点 205处耦合在一起，由此产生相电压VPH，并且输出电感器L的一端耦合到相 节点205且另一端耦合到产生输出电压VOUT的输出节点207。输出电容器 CO和负载209耦合在输出节点207与GND之间。负载209代表任何一个或 多个负载设备，例如处理器107和/或外围系统109的任一设备。在可替换实施 例中，根据非同步降压调节器拓扑结构，低侧开关Q2可以由二极管所取代。

流过电感器L的电流IL被感测、模拟或以其它方式合成，并且对应的电 感器电流感测信号ILSENS被提供给调制器103。电流感测网络206被示出用 于感测电感器电流IL并提供ILSENS。电流感测网络206可以是实际上电阻性 的或者电感地耦合的电流传感器等。然而，应该理解，感测电感器电流并提供 表示该电流的ILSENS并不限于实际的电流传感器，因为存在许多本领域技术 人员公知的其它方法来确定电感器电流。例如，确定电感器电流的一种方法是 使用耦合到输出电感器L的电阻器-电容器电路（例如跨输出电感器L耦合的 串联电阻器和电容器）来检测或测量跨输出电感器L的串联DC电阻（DCR） 的电压。感测电感器电流的另一方法是设置与输出电感器L串联的感测电阻 器。其他方法包括控制开关（piloted switch）（与功率切换设备并联耦合的Q1 和Q2的缩放版）以及Q1和Q2中每一个的漏极-源极导通电阻（R_{DS_ON}）的差 分电压测量。ILSENS可以是的电压或电流信号，这取决于具体实现。

调制器103接收VOUT和/或指示VOUT的反馈信号VFB以及ILSENS， 并产生用于控制相电路201的PWM信号。VFB可以是表示VOUT的所感测 的或者成比例的信号，诸如由分压器等（未示出）所产生的信号。在操作中， 调制器103使用ISENS和VOUT(和/或VFB)并可能使用其它感测到的信号或 参数，并为了回路调节等功能（诸如电压下垂等）的目的而生产PWM信号。 栅极驱动器203基于PWM产生UG和LG，以导通或断开电子开关Q1和Q2 来调节VOUT的电压电平。

调制器103还接收用于提供动态电压响应的SVID命令。调制器103还包 括本文进一步描述的用于基于ILSENS来调整输出电压VOUT的下垂功能。

本发明使用降压型开关模式电压转换器作为开关模式调节器来进行说明， 其中输入电压高于输出电压。然而要理解，本发明可等同地适用于其它类型的 电压转换器，例如非同步切换电压调节器、升压型转换器(其中输出电压相对 于输入电压被升压至更高)及其各种组合方式（例如降压-升压和/或升压-降压等 等）以及多种公知的变压器耦合的切换调节器拓扑结构。本领域技术人员应当 清楚知道，本文所描述的快速动态电压响应和下垂控制可等同地适用于任何类 型的切换模式调节器。

图3是根据本发明一个实施例的包括带下垂控制的快速动态响应的调制 器103的示例性配置的简化示意框图。输出电压VOUT被提供给示为“ZFB”的 反馈网络301，其中“Z”指示用于产生表示VOUT的反馈信号VFB的阻抗值， 诸如包括电阻器和电容器等等。例如，在一个实施例中，ZFB301可以是设置 在允许设计者选择VOUT电压范围的处于控制器集成电路（IC）或芯片的外部 的简单分压器。在另一实施例中，ZFB301可以设置在内部或设置在芯片上， 其中将VOUT直接提供给控制器IC上的引脚。

误差放大器（EA）303在其负（“－”或反转）输入处接收VFB，并且在 其正（“＋”或非反转）输入处接收参考电压VRFE。示为“ZC”的另一反馈网络 305被耦合在误差放大器303的负输入与输出之间，其中本领域技术人员可以 理解，ZC305包括被配置为补偿网络等的附加电容器和/或电阻器组件，用于 产生补偿电压VCOMP。VCOMP被提供给PWM调制器307，该调制器输出 PWM信号。如上所述，PWM被提供给栅极驱动器203，用于控制功率开关 Q1和Q2的切换以调节VOUT的电压电平。误差放大器303、ZC305和PWM 调制器307通常设置在控制器芯片上，而栅极驱动器203以及开关Q1和Q2 可以设置也可以不设置在芯片上，这取决于具体配置。

ILSENS信号被提供给下垂控制网络309的输入，该网络输出相应的 IDROOP电流信号用于控制前述的下垂功能。在一个实施例中，下垂控制网络 309接收作为模拟信号（电压或电流）的ILSENS，并提供作为模拟电流信号 的IDROOP。在常规配置中，IDROOP可被直接提供给控制回路的VFB节点， 用于调整操作以根据下垂操作来控制VOUT。作为替代，IDROOP被提供给同 样接收HOLD信号的通过/保持网络311。当HOLD为低时，通过/保持网络311 在通过条件中操作调制器103，在通过条件中IDROOP信号作为输出下垂电流 信号IDRP而通过。因此，当HOLD为低以指示通过条件时，IDRP与IDROOP 相同或者是其镜像或复制版本（IDRP=IDROOP），使得在没有更改的情况下 执行下垂功能。然而，当HOLD被断言为高时，指示保持条件，其中IDRP在 HOLD被断言时保持在IDROOP的值并且只要HOLD为高则维持在保持值。 因此，当HOLD为高以指示保持条件时，IDRP基本上维持稳定而不管IDROOP 的任何进一步变化。在HOLD被重新断言为低之后，保持条件被移除并且IDRP 再次在通过条件下跟随IDROOP。如本文进一步描述，该保持功能使快速动态 电压响应能够在不与下垂功能冲突的情况下执行。

SVID命令被提供给VID设置网络313，作为响应，该网络313设置VREF 的电压值。外部设备（诸如处理器107）经由SVID命令提供VID值以调整输 出电压VOUT。当VID被改变或更新时，VID设置网络313开始调整VREF 并且输出指示VID值变化的DVID信号。在一个实施例中，DVID是逻辑信号， 其可以在控制器改变数模转换器（DAC）设置时被断言为高并且在DAC设置 到达其最终值时被断言为低。单次脉冲设备315具有接收DVID的输入并响应 于DVID的上升沿而输出开始脉冲STRT。STRT脉冲信号被提供给置位-复位 （SR）锁存器或触发器（flip-flop）317的设置（S）输入。SR锁存器317响 应于STRT脉冲而将其Q输出断言为高，这又将HOLD信号断言为高。如上 所述，当HOLD走高时，IDRP被通过/保持网络311保持在IDROOP的值并 且在HOLD为高期间维持在保持值或基本上在其附近。当VREF被VID设置 网络313更新时，下垂网络309感测输出电感器电流的变化并相应地调整 IDROOP。然而，当HOLD为高时，通过/保持电流311忽略IDROOP的变化 并且将IDRP保持在固定值或基本上保持在相同电位。以此方式，基本上阻止 下垂网络309响应于由VID设置网络313发起的VREF变化的控制回路调整。

调制器103配备有用于移除由SR锁存器317断言的HOLD条件的一个或 多个重置机构。瞬变检测器319接收VOUT或VCOMP，检测负载插入瞬变或 负载释放瞬变，并在其输出处断言瞬变检测信号TRD。在一个实施例中，瞬变 检测器319设置在芯片上，并且如果VOUT也被提供给控制器芯片的输入，则 VOUT可被直接提供给瞬变检测器319。或者，VCOMP可用于感测瞬变事件。 根据将哪个信号被用于瞬变检测来配置瞬变检测器319的具体实现。例如， VOUT变化得没有VCOMP那么多，这样可以相应地配置瞬变检测器319。

TRD信号被提供给多输入（例如3输入）OR（或）门321的一个输入， 该OR门321在其输出处向SR锁存器317的重置（R）输入断言重置信号RST。 因此，当瞬变检测器319检测到负载瞬变（插入或释放）时，它向OR门321 的输入将TRD断言（或脉动）为高，该OR门321将RST断言为高以重置SR 锁存器317。作为响应，SR锁存器317否定HOLD（将HOLD断言为低）， 使得通过/保持网络311移除保持条件并借助使IDROOP通过为IDRP而返回正 常下垂操作。在一个实施例中，瞬变事件可能在保持条件之前发生，其中期望 即便动态电压响应未完成其转变，调制器103也使用下垂控制来响应该瞬变事 件。因此，保持条件可被移除以启用对瞬变事件的响应，而不管对SVID命令 的动态电压响应的状态。然而应该注意，提供SVID命令的外部设备在导致瞬 变事件中起主导作用（例如控制CPU或微处理器），因此控制设备可以在发 起瞬变事件前等待输出电压VOUT转变为新目标值。

应该注意，由VID设置网络313发起的VREF变化导致VCOMP和VOUT 的相应变化，这原本可能会被瞬变检测器319错误地解释为瞬变事件。在一个 实施例中，瞬变检测器319被配置成检测比由VID设置网络313发起的VREF 变化所期望的响应更大或更快的变化。除此之外或者作为替代，瞬变检测器319 可以监视VREF以便于这种确定。或者，可以省略瞬变检测器319以避免与动 态电压响应的冲突。

接近度比较器323在相应输入处接收IDROOP、IDRP和DVID，并在其 输出处向OR门321的另一输入提供接近度信号PROX。接近度比较器323在 DVID为高时保持PROX被断言为低，并在DVID为低时允许PROX走高。接 近度比较器323监视IDROOP和IDRP，并当IDROOP处于IDRP的预定接近 度内时将PROX断言（或脉动）为高。当PROX被断言（或脉动）为高时， OR门321断言RST以重置SR锁存器317来将HOLD拉低并移除保持信号。 IDROOP与IDRP之间的相对接近度可以根据具体应用或实现来配置。一旦 IDROOP充分靠近IDRP，保持条件就被接近度比较器323移除。

DVID被进一步提供给反相器324的输入，该反相器324的输出被提供给 另一单次脉冲设备325的输入。脉冲设备325的输出向定时器327的输入断言 STOP（停止）脉冲信号。定时器327向OR门321的另一输入提供超时信号。 当DVID走低以指示VID已变成其新值时，脉冲设备325响应于DVID的下降 沿并暂时将STOP脉动为高。响应于来自脉冲设备325的STOP脉冲，定时器 327延迟达定时器327所建立的时间段，然后在超时后将TO断言为高。以此 方式，定时器327超时后，SR锁存器317通过将HOLD重新拉低来清除保持 条件。定时器327可以具有预定或固定的时间段，或者可以是可编程或可调节 的以编程用于响应于STOP移除保持条件的适当时间段。在一个实施例中，定 时器327提供故障防护机制以在SVID命令后的合理时间量内其他释放事件 （TRD、PROX等）无法移除保持条件的情况下移除保持条件以允许正常下垂 操作。

总之，VID设置网络313断言DVID，这将STRT脉动为高以发起动态电 压响应，在这种情况下SR锁存器317断言HOLD以发起保持条件。在HOLD 被断言的保持条件期间，IDRP在保持条件发起时保持在IDROOP的值，且 IDROOP被临时阻止应用下垂功能以便允许动态电压响应来完成操作。因为以 此方式阻止了下垂功能，动态电压响应因为不与下垂操作冲突而可更迅速地完 成。一旦动态电压响应完成，诸如当IDROOP返回IDRP接近度内或者在定时 器327响应于STOP脉冲的超时之后，保持条件被移除并且正常下垂操作被恢 复。而且，可以响应于指示瞬变事件的TRD而移除保持条件。可以考虑用于 移除保持条件的附加终止因素。

模块309、311、313、319和323中的每一个可以用模拟配置或数字配置 或者用其任何组合来实现。

图4是根据数字实施例实现的通过/保持网络400的简化框图，该网络400 可用作通过/保持网络311。IDROOP电流被提供给模数转换器（ADC）401的 输入，该模数转换器401在其时钟输入处接收时钟信号CLK。CLK信号以所 选频率来回变换，且ADC401以时钟循环对IDROOP采样以提供相应的数字 样本作为数字信号IDIG。IDIG的每一位被提供给一组D型锁存器403的相应 数据（D）输入，每个锁存器403在各自时钟输入处接收CLK。D型锁存器403 可被整体地视为用于存储IDROOP的数字样本的样本寄存器。D型锁存器403 的数量一般对应于ADC401的分辨率，以便提供维持IDROOP信号的期望精 度的分辨率。

D型锁存器403的Q输出共同向复用器（MUX）的第一输入（例如逻辑 零或“0”输入）的对应位提供数字样本信号ISMP1，该复用器405在其选择输 入处接收HOLD信号。MUX405的输出提供第一数字选择信号ISEL1，第一 数字选择信号ISEL1的的相应位被提供给另一组D型锁存器407的对应D输 入，每个D型锁存器407在各自时钟输入处接收CLK。D型锁存器403可被 整体视为用于存储IDROOP的数字样本的保持寄存器。D型锁存器407的数量 一般对应于D型锁存器403的数量。D型锁存器407的Q输入将另一数字样 本信号ISMP2共同提供给MUX405的第二输入（例如逻辑1或“1”输入）的 对应位以及同样接收CLK的数模转换器（DAC）409的对应输入。DAC409 的输出提供IDRP信号。

在通过/保持网络400的操作中，IDROOP被连续采样以提供相应的数字 样本作为ISMP，该ISMP被提供给MUX405的“0”输入。当HOLD为低时， ISMP信号被提供作为ISEL1信号，ISEL1信号被提供给D型锁存器407，用 于将数字样本传输给DAC409。DAC409将IDROOP信号的数字样本转换为 第二下垂信号IDRP。因此，在HOLD为低的通过条件下，IDRP跟随IDROOP。 当对于保持条件HOLD被断言为高时，MUX405被切换为选择D型锁存器407 的ISEL2输出，使得当HOLD被断言时用ISMP信号的最近值来连续更新D 型锁存器407。以此方式，具有IDROOP的更新样本的ISMP被旁路，作为替 代，在连续CLK循环中D型锁存器407的保持寄存器中的值被用于产生IDRP。 以此方式，在保持条件期间，IDRP基本上保持在相同值。当HOLD随后被否 定以返回通过状态时，MUX405再次选择ISMP信号，使得IDRP跟随IDROOP 用于正常操作。

图8是描绘根据模拟实施例实现的通过/保持网络800的简图，该网络可 用作通过/保持网络311。在这种情况下，IDROOP被提供给电流镜（CM）801， 电流镜801在其输出处提供IDRP。CM801进一步被配置成接收HOLD作为 用于控制操作的控制信号。具体而言，当HOLD被断言为低时，CM801在通 过条件期间作为正常电流镜操作，其中IDRP是IDRP是IDROOP的镜像版。 当对于保持条件HOLD被断言为高时，IDRP的值一般保持不变。

图5是根据一个实施例实现的瞬变检测器500的示意图，该瞬变检测器 500在监视VOUT以检测负载瞬变时可以用作瞬变检测器319。VOUT被提供给 第一比较器501的负输入以及第二比较器503的正输入。VREF被提供给产生 第一偏移电压ΔV1的第一电压源505的正端子以及产生第二偏移电压ΔV2的第 二电压源507的负端子。电压源505的负端子被提供给比较器501的正输入， 并且电压源507的正端子被提供给比较器503的负输入。比较器501的输出提 供瞬变释放（TR）信号，且比较器503的输出提供瞬变插入（TI）信号，其中 TR和TI被提供给逻辑OR门509的对应输入。OR门509的输出被提供给脉 冲设备511的输入，脉冲设备511在其输出处提供TRD。

在瞬变检测器500的操作中，当VOUT上升到VREF之上达偏移电压ΔV2 时，TI被断言为高，指示负载释放事件，并且TRD被脉动为高以重置SR锁 存器317并将HOLD拉低。而且，当VOUT落到VREF之下达偏移电压ΔV1 时，TR被断言为高，指示负载插入事件，并且TRD被脉动为高以重置SR锁 存器317并将HOLD拉低。在一个实施例中，VOUT被直接提供给控制器芯 片，其中VREF具有在VOUT目标电平处的电压电平。在一个实施例中，ΔV1 和ΔV2被配置成具有比由VID设置网络313发起的VREF变化所导致的VOUT 相对VREF的预期偏离更大的电压值。

图6是根据另一实施例实现的瞬变检测器600的示意图，该瞬变检测器 600在监视VCOMP以检测负载瞬变时可以用作瞬变检测器319。可以通过与 瞬变检测器500类似的方式实现瞬变检测器600。在本情形中，VCOMP被提 供给第一比较器601的负输入以及第二比较器603的正输入。VCOMP也被提 供给延迟（DEL）设备604的输入，延迟设备604输出被示为信号VDEL的 VCOMP延迟版本。VDEL被提供给产生第一偏移电压ΔV1的第一电压源605 的正端子以及产生第二偏移电压ΔV2的第二电压源607的负端子。电压源605 的负端子被提供给比较器601的正输入，并且电压源607的正端子被提供给比 较器603的负输入。比较器601的输出提供瞬变释放（TR）信号，且比较器 603的输出提供瞬变插入（TI）信号，其中TR和TI被提供给逻辑OR门609 的对应输入。OR门609的输出被提供给脉冲设备611的输入，脉冲设备611 在其输出处提供TRD。

在瞬变检测器600的操作中，当VCOMP以足够快的速率上升而使其上升 到VDEL之上达偏移电压ΔV2（表示负载插入事件）时，TI被断言为高，使得 TRD被脉动为高以重置SR锁存器317并将HOLD拉低。而且，当VCOMP 以足够快的速率下降而使其下降到VDEL之下达偏移电压ΔV1（表示负载释放 事件）时，TR被断言为高，使得TRD被脉动为高以重置SR锁存器317并将 HOLD拉低。延迟设备604的延迟以及偏移电压ΔV1和ΔV2被共同配置成对应 于VCOMP相对于表示对应瞬变事件的VDEL的预期电压偏离，这进一步辨识 由VID设置网络313发起的VREF变化。在一个实施例中，延迟设备604可 被实现为简单的电阻器-电容器（RC）滤波器等，但是可以构想更复杂的实现 方式。

图7是根据一个实施例实现的接近度比较器700的示意框图，该接近度比 较器可用作接近度比较器323。电流IDRP被提供给电流镜701，电流镜701 将IDRP镜像到电流汇合节点702。电流吸收器（sink）703从节点702到GND （接地）汲取偏移电流ΔI，使得由节点702向电流比较器705的负输入提供差 电流（IDRP - ΔI）。IDROOP由电流镜707镜像到比较器705的正输入，比较 器705输出逻辑信号“非低”或电流源709产生偏移电流ΔI到电流汇合节 点710，且电流镜711还将电流IDRP镜像到节点710。因此，总电流（IDRP + ΔI）由节点710提供给另一电流比较器713的输入。IDROOP由电流镜715镜 像到比较器713的正输入，比较器713输出逻辑信号到反相器717的输入。反 相器717输出信号“非高”或信号和被提供给逻辑AND（与）门719 的对应输入，逻辑AND门使其输出耦合到另一逻辑AND门721的一个输入。 DVID被提供给反相器720的输入，反相器720使其输出耦合到AND门721 的另一输入。AND门721的输出被提供给单次脉冲设备723的输入，单次脉 冲设备723在其输出处提供PROX。

在接近度比较器700的操作中，当DVID为高时（在VID变化期间）， PROX被保持为低。当DVID重新走低时并且当IDROOP比IDRP大或小达偏 移电流ΔI时，和信号之一被断言为低，使得PROX为低。在本情形中， 当IDROOP小于IDRP - ΔI时，被断言为低，且当IDROOP大于IDRP + ΔI 时，被断言为低。当DVID为低时且当IDROOP在IDRP的ΔI之内时，和 信号两者都被断言为高，使得PROX被脉动为高。在本情形中，当IDROOP 大于IDRP - ΔI时，被断言为高，且当IDROOP小于IDRP + ΔI时，被断 言为高。ΔI的值被选择为足够小的值，使得当IDROOP在IDRP的ΔI之内时， 信号被称为在足够接近度之内以移除保持条件。如上所述，当PROX被断言为 高时，SR锁存器317被重置以将HOLD重新拉低。

在替换实施例中，接近度比较器323可被配置为数字电路，该数字电路将 样本寄存器403中存储的IDROOP数字样本与保持寄存器409中的数字值进行 比较，用于在对于保持条件而将HOLD断言为高时进行接近度确定。在本情形 中，ΔI可以由数字接近度值来表示。在一个数字配置实施例中，在保持条件期 间，向保持寄存器409中存储的数字保持值添加或从其扣除数字接近度值以提 供数字接近度范围，并且将上、下数字接近度范围值与在样本寄存器403中更 新的样本值进行比较，以进行接近度确定。

图9是时序图，其中相对于时间绘制了SVID、DVID、STRT、STOP、 VREF、VOUT、ILSENS、IDROOP、HOLD、IDRP、PROX和TRD信号，示 出图3所示调制器103在通过和保持条件期间响应于一对SVID命令的操作。 应该注意，SVID以简化形式被绘制为高/低逻辑信号。然而，所示SVID信号 表示时间包络，其中时钟/数据线正在向调节器控制器传送串行数据以改变输出 电压。描绘VREF+ΔV1和VREF-ΔV1的一对虚线与VOUT一起绘出，并且 描绘IDRP±ΔI的另一对虚线与IDRP一起绘出。SVID以简化形式示出，其中 它正常情况下为高并且在SVID命令被提供时被拉低。

在初始时间t0，SVID被拉低，指示新的SVID指令开始。剩余信号被示 为处于初始电平。在t1处SVID命令完成时，SVID被拉高，且VID设置网络 313将DVID断言为高，以在控制器改变VID值时指示DAC变化。响应于DVID 走高，脉冲设备315在STRT上断言脉冲，导致SR锁存器317将HOLD信号 锁存为高。在VID正被改变以及VREF斜变到其新值时，DVID维持为高。在 本情形中，新VID值指示VOUT的增大。响应于VREF改变，ILSENS指示输 出电感器L中增大的电流，且VOUT相应地向上斜变以实现该变化。IDROOP 也改变，以尝试应用下垂功能。然而，由于HOLD为高而指示保持条件，IDROOP 的变化被通过/保持网络311阻挡，其中IDRP基本上维持不变。

在一个实施例中，在HOLD为高时，IDROOP的变化被通过/保持网络311 完全阻挡。在另一实施例中，通过/保持网络311对IDROOP进行滤波，使得 IDROOP未被完全阻挡，其中允许新的下垂信息的一部分通过。即便允许一些 下垂信息通过，IDRP在保持条件期间基本上维持不变，以实现快速动态电压 响应。

在后续时间t2，VID设置网络313将DVID重新断言为低，指示DAC变 化完成。在该时间t2，VREF和VOUT已经根据新的VID值完成了向新值的 转变。DVID的下降沿造成STOP信号脉冲，该STOP信号脉冲启动定时器327。 然而，HOLD信号在时间t2处维持断言。ILSENS和IDROOP重新向其稳态值 斜变。在后续时间t3，接近度比较器323检测ILSENS在IDRP的接近度（例 如ΔI）之内，并将PROX信号脉动为高。OR门321通过将重置信号RST断言 为高以重置SR锁存器317、将HOLD拉低以返回通过条件来进行响应。

应该理解，如果整个IDROOP信号以其他方式通过而没有保持条件操作， 则输出信号VOUT不会在时间t2设为其新值，而是会耗费多得多的时间。

在后续时间t4，SVID被拉低，指示另一SVID指令开始。剩余信号被示 为处于初始电平。在时间t5处SVID命令完成时，SVID被拉高，且VID设置 网络313将DVID再次断言为高，以在控制器改变VID值时指示DAC变化。 响应于DVID走高，脉冲设备315在STRT上断言脉冲，导致SR锁存器317 将HOLD信号锁存为高。在VID正被改变且VREF斜变到其新值时，DVID 维持为高。在本情形中，新VID值指示VOUT的减小。响应于VREF改变， ILSENS指示输出电感器L中减小的电流，且VOUT相应地向下斜变以实现该 变化。IDROOP也改变，以尝试应用下垂功能。然而，由于HOLD为高而指示 保持条件，IDROOP的变化被通过/保持网络311阻挡，其中IDRP基本上维持 不变。

在后续时间t6，VID设置网络313将DVID重新断言为低，指示DAC变 化完成。在该时间t6，VREF和VOUT已经根据新的VID值完成了向新值的 转变。DVID的下降沿造成STOP信号的另一个脉冲，该另一个脉冲启动定时 器327。然而，HOLD信号在时间t6处维持断言。ILSENS和IDROOP重新向 其稳态值斜变。在后续时间t7，接近度比较器323检测ILSENS在IDRP的接 近度（例如ΔI）之内，并将PROX信号脉动为高。OR门321通过将重置信号 RST断言为高以重置SR锁存器317、将HOLD拉低以返回通过条件来进行响 应。

应该理解，如果整个IDROOP信号以其他方式通过而没有保持条件操作， 则输出信号VOUT不会在时间t6设为其新值，而是会耗费多得多的时间。

根据一个实施例的用于具有提供下垂控制信号的下垂控制的切换调节器 的动态电压响应网络包括：电压标识设置网络、通过和保持系统以及重置网络。 电压标识设置网络发起保持条件并响应于电压标识输入的变化来调整输出电 压参考。通过和保持系统在通过条件期间使下垂控制信号通过，并在保持条件 期间保持下垂控制信号。重置网络响应于重置信号，将通过和保持系统重置为 通过条件。重置信号可以响应于各种条件来提供，诸如负载瞬变、所产生的下 垂控制信号与所保持的下垂控制信号之间的接近度、在输出电压参考被调整之 后超时、以及其他重置条件。

根据一个实施例的用于具有提供下垂控制信号的下垂控制的切换调节器 的动态电压响应网络的方法包括：当保持信号被否定时使下垂控制信号通过， 且当保持信号被断言时保持下垂控制信号；响应于接收电压标识输入的变化而 断言保持信号并调节输出电压参考；以及响应于重置信号而否定保持信号。

根据一个实施例的电子设备包括本文所述的电压调节器和动态电压响应 网络。电压调节器可以包括：相电路、误差放大器、脉冲调制器、电流感测系 统和下垂控制器。相电路基于用于调节输出电压的脉冲控制信号，选择性地通 过输出电感器切换输入电压。误差放大器将指示输出电压的反馈电压与参考电 压进行比较，并提供指示其的补偿信号。脉冲调制器基于补偿信号而产生脉冲 控制信号。电流感测系统通过输出电感器感测电流，并提供指示其的电流感测 信号。下垂控制器接收电流感测信号并提供用于实现下垂控制的第一下垂控制 信号。动态电压响应网络可以包括：电压标识设置网络、通过和保持系统和重 置网络。

虽然已参考本发明的某些优选版本相当详细地描述了本发明，但可构想其 它可能的版本和变型。本领域普通技术人员应当理解，他们能容易地利用所公 开的理念和特定实施例作为基础来设计或修改其它结构以提供本发明的相同 目的，这不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围。