减少电压调节器之间的交互调节干扰

摘要

本发明揭示一种装置的示范性实施例，所述装置包含：处理器，其用以提供指令；第一电压调节器，其与所述处理器通信以接收从所述处理器接收的所提供的指令，且基于所述接收到的指令而动态地调制输出电压；以及多个第二电压调节器，其用以接收来自所述第一调节器的所述输出电压；所述输出电压用以减少因所述第二电压调节器中的至少一者的负载的改变而引起的在所述第二调节器之间的交互调节干扰。

说明书

依据35U.S.C.§119主张优先权

本专利申请案主张2007年12月20日申请的题为“减少电压调节器之间的交互调节干扰(Reducing cross-regulation interferences between voltage regulators)”的第61/015,652号临时申请案的优先权，且所述临时申请案转让给本受让人并以引用的方式明确地并入本文中。

技术领域

本发明大体来说涉及电压调节装置，且更特定来说涉及用于减少电压调节器之间的干扰的技术。

背景技术

电压调节器如今广泛用于在电路或电路的一部分中维持或调节电压使其处于所要电平。电压调节器可为线性类型(例如，低压差调节器(low dropout regulator))，或非线性类型(例如，开关式调节器)。

线性电压调节器提供在其直流(DC)输出中具有减少的噪声的输出的优点，但伴有效率低的功率使用的缺点。对比来说，非线性调节器相对于线性电压调节器提供高效功率使用的优点，但提供噪声增加的缺点。

目前，一种用以调节电压的方法是与两个或两个以上线性电压调节器串联使用一非线性电压调节器。在此方法中，使用非线性电压调节器来执行电压调节的大部分(其将电池电压转换为非常接近于所需负载电压的值)，以利用非线性电压调节器的功率效率。接着使用具有较好噪声性能的线性电压调节器来执行电压的最终“精细调节”。

上述方法的缺点在于归因于所产生的瞬变电流，一个线性电压调节器中的负载的改变不利地影响其它线性电压调节器的性能。此电流引起线性电压调节器之间的交互调节干扰，从而导致噪声增加以及其它电压调节器和因此整个系统的操作的其它低效率。

因此，此项技术中需要减少线性电压调节器之间的交互调节干扰。

附图说明

图1说明其中可实践本发明的示范性实施例的示范性无线通信环境。

图2到图3说明使用现有技术的示范性无线装置。

图4A到图4B说明对应于示范性无线装置的操作的电压波形。

图5说明本发明的示范性实施例。

图6A到图6B是说明本发明的示范性方法的流程图。

图7是说明本发明的示范性实施例所执行的操作的流程的功能框图。

具体实施方式

本文所描述的技术适用于且可用于其中需要电压调节的任何电或电子环境中的任何电子设置。仅出于示范性目的，在无线通信环境的上下文中呈现本文所描述的示范性实施例，但所述示范性实施例并不意图限于此，而是适用于使用射频发射和接收的任何有线或无线通信设置，例如手机、基站以及缆线机顶盒等。

本文所描述的技术可用于各种无线通信网络，例如比如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA和SC-FDMA网络等无线通信网络。常常可互换地使用术语“网络”与“系统”。CDMA网络可实施例如通用陆上无线电接入(UTRA)、cdma2000等无线电技术。UTRA包括宽带CDMA(W-CDMA)、低码片速率(LCR)、高码片速率(HCR)等。cdma2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA网络可实施例如全球移动通信系统(GSM)等无线电技术。OFDMA网络可实施例如演进型UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE 802.11(Wi-Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20、等无线电技术。这些各种无线电技术和标准是此项技术中已知的。UTRA、E-UTRA和GSM描述于来自名为“第三代合作伙伴计划”(3GPP)的组织的文献中。cdma2000描述于来自名为“第三代合作伙伴计划2”(3GPP2)的组织的文献中。3GPP和3GPP2文献是公开可用的。为了清楚起见，下文针对3GPP网络描述技术的某些方面。

词语“示范性”在本文中用以表示“充当一实例、例子或说明”。不必将本文中描述为“示范性”的任何实施例均解释为比其它实施例优选或有利。

图1说明包含通信系统120和122以及无线装置110(例如，能够与多个无线通信系统120和122通信的多天线无线装置)的示范性无线通信环境1。无线系统120可为CDMA系统，其可实施一个或一个以上CDMA标准，例如IS-2000(通常称为CDMA 1x)、IS-856(通常称为CDMA 1x EV-DO)、IS-95、W-CDMA等。无线系统120包括基站收发器系统(BTS)130和移动交换中心(MSC)140。BTS 130为其覆盖区域下的无线装置提供空中(over-the-air)通信。MSC 140耦合到无线系统120中的BTS，且为这些BTS提供协调和控制。无线系统122可为TDMA系统，其可实施一个或一个以上TDMA标准(例如，GSM)。无线系统122包括节点B 132和无线电网络控制器(RNC)142。节点B 132为其覆盖区域下的无线装置提供空中通信。RNC 142耦合到无线系统122中的节点B，且为这些节点B提供协调和控制。大体来说，BTS 130和节点B 132为固定站，其为无线装置提供通信覆盖，且还可称为基站或某一其它术语。MSC 140和RNC 142为网络实体，其为基站提供协调和控制，且还可由其它术语来称呼。

无线装置110可为蜂窝式电话、个人数字助理(PDA)、具有无线功能的计算机或某一其它无线通信单元或装置。无线装置110还可称为移动台(3GPP2术语)、用户设备(UE)(3GPP术语)、接入终端或某一其它术语。无线装置110装备有多个天线，例如，一个外部天线和一个或一个以上内部天线。所述多个天线可用于提供对例如衰退、多路径、干扰等有害路径效应的分集。从发射实体处的天线发射的RF调制信号可经由视线路径和/或反射路径而到达无线装置110处的多个天线。无线装置110处的发射天线与每一接收天线之间通常存在至少一个传播路径。如果用于不同接收天线的传播路径是独立的(其对至少一范围来说大体是正确的)，那么当使用多个天线来接收RF调制信号时，分集增加且接收到的信号质量改进。

无线装置110可能或可能不能够接收来自卫星150的信号。卫星150可属于例如众所周知的全球定位系统(GPS)、欧洲伽利略系统或一些其它系统等卫星定位系统。每一GPS卫星发射以信息编码的GPS信号，所述信息允许地球上的GPS接收器测量GPS信号的到达时间(TOA)。可使用对足够数目的GPS卫星的测量结果来获得对GPS接收器的准确的三维位置估计。大体来说，无线装置110可能能够与不同无线技术(例如，CDMA、GSM、GPS等)的任何数目的无线系统通信。

图2是说明示范性无线装置110的框图。无线装置110包括收发器系统210，其一端耦合到天线202(例如，主天线，其可为外部天线)，且另一端(例如)经由路径240耦合到移动台调制解调器(MSM)220。MSM 220包含与存储器222通信的处理器221，存储器222可位于MSM 220内部或外部。MSM 220还(例如)经由路径241与功率管理系统230通信。如下文结合图3更详细地描述，功率管理系统230包含一个或一个以上电压调节器231，其用于在无线装置110或无线装置110的一部分中维持或调节电压使其处于所要电平。

图3进一步说明图2的示范性电压调节器231。如图3中所示，电压调节器231包含非线性电压调节器301，其串联连接到一组线性电压调节器302，例如线性电压调节器_1到线性电压调节器_N，所述线性电压调节器每一者又分别连接到负载303，例如连接到负载_1到负载_N。在此方法中，使用非线性电压调节器301来执行将Vin电源电压转换为非常接近于负载303的所需电压的值的电压调节的大部分，因此利用非线性电压调节器的功率效率。接着使用具有较好噪声性能的线性电压调节器302来执行由非线性电压调节器301调节的电压的最终“精细调节”。

上述方法的缺点在于当负载改变发生时，例如在负载_1中。负载改变的实例将为当无线装置110退出休眠模式时。当无线装置110处于休眠模式时，其汲取相对较小量的电流，但当唤醒时(例如针对传入呼叫)，其汲取较大量的电流。此从低电流到高电流的转变被视为“负载改变事件”。在图3中所示的电压调节器231中，负载改变导致干扰电流I_t的产生，干扰电流I_t从负载改变的线性电压调节器302(例如，线性电压调节器_1)向上游传播，且传播到其它线性电压调节器302(例如，负载_2到负载_N)中，以及传播到非线性电压调节器301。干扰电流I_t使得电压供应的降落到线性电压调节器302，例如到线性电压调节器_2。

图4A说明分别对应于图3中所示的电压调节器231中的示范性线性电压调节器_1和线性电压调节器_2的操作的电压示范性波形401和402。如图4A中所示，对应于线性电压调节器_1的负载_1在时间t₁处改变。由负载改变产生的干扰电流I_t导致电压降落到线性电压调节器302(例如，线性电压调节器_2)的输入电压。此电压降落传播穿过线性电压调节器_2，且表现为到线性电压调节器_2的受影响的输出电压402与理论上未受影响的输出电压403(由虚线表示)之间时d₁(例如，为0.25伏)。输出电压的此降落导致到线性电压调节器_2的负载_2的噪声增加。

图5结合图1说明功率管理系统530中所使用的本发明的电压调节器装置531的示范性实施例。电压调节器装置531包含处理器221(如图1中所示)，其向电压调节器装置531提供操作指令和/或数据。所述操作指令和/或数据可存储于存储器222中，存储器222可位于MSM 220内部或外部。

如图5中还展示，电压调节器装置531进一步包含电压调节器501，例如非线性电压调节器(例如，开关式调节器，比如开关模式电源(SMPS)调节器，比如降压式电压调节器(buck voltage regulator))。电压调节器501进一步包含控制电路504，其(例如)经由SSBI通信接口与处理器221通信，以接收处理器221所提供的指令。在示范性实施例中，电压调节器501包含寄存器以存储接收到的操作指令和/或数据。电压调节器501接着基于接收到的指令而动态地调制电压调节器501的输出电压，如下文结合图6A到图7更详细地描述。电压调节器装置531进一步包含两个或两个以上线性电压调节器502，例如线性电压调节器_1到线性电压调节器_N，以接收来自非线性电压调节器501的输出电压。电压调节器502相对于彼此并联连接，且相对于电压调节器501串联连接。在示范性实施例中，电压调节器502为低压差(LDO)电压调节器。如结合图6A到图7更详细地描述，此从电压调节器501接收到的经调制的输出电压在电压调节器502中的至少一者中发生负载改变时减少电压调节器502之间的交互调节干扰。

图6A到图6B是说明本发明的示范性方法的流程图。如图6A中所示，过程开始于框600，其中在非线性电压调节器501中(例如，在控制电路504中)接收来自源(例如，处理器221)的指令。在示范性实施例中，非线性电压调节器501为降压式电压调节器。接下来，在框610中，动态地调制非线性电压调节器501的输出电压，以减少因线性电压调节器502中的至少一者(例如，线性电压调节器_1)中的负载改变而引起的在线性电压调节器502之间的交互调节干扰，如结合图6B更详细地描述。接着，整个过程结束。

图6B更详细地描述图6A的框610的动态调制过程。如图6B中所示，过程开始于框660，其中响应于负载改变，非线性电压调节器501的输出电压从原始电平(例如，从2.25伏)增加到升高电平(例如，到2.5伏)。在示范性实施例中，输出电压从在负载改变之前的原始电平增加。在其中线性电压调节器502为低压差(LDO)线性电压调节器的示范性实施例中，非线性电压调节器501的输出电压的增加有效地导致线性电压调节器502的压差电压增加。接下来，在框689中，非线性电压调节器501的输出电压接着响应于负载改变而从升高电平降低。在示范性实施例中，非线性电压调节器501的输出电压响应于负载改变而从升高电平降低到原始电平。在示范性实施例中，非线性电压调节器501的升高输出电压在负载改变后(例如)从2.5伏降低到2.25伏。在示范性实施例中，处理器221确定负载503的改变的时序，例如当无线装置110从线性电压调节器502中的至少一者的休眠模式进入呼叫模式(例如，线性电压调节器_1的负载_1的改变)时的时序。处理器还基于负载503(例如，负载_1)的改变的时序而确定非线性电压调节器501的输出电压的动态调制的时序。接着，所述过程返回到图6A的框610。

图4B说明分别对应于图5中所示的电压调节器531中的线性电压调节器_1和线性电压调节器_2的操作的示范性电压波形411和412。如图4B中所示，对应于线性电压调节器_1的负载_1在时间t₁处改变。由负载改变产生的干扰电流I_t导致电压降落到线性电压调节器502(例如，线性电压调节器_2)的输入电压。此电压降落传播穿过线性电压调节器_2，且表现为到线性电压调节器_2的受影响的输出电压412与理论上未受影响的输出电压413(由虚线表示)之间的降落d₂，例如为0.01伏。然而，归因于非线性电压调节器501的输出电压的增加，电压降落d₂小于图4A中所示的电压降落d₁，且由此导致到线性电压调节器_2的负载_2的噪声相应减少。

图7是说明如上文结合图4B到图6B而描述的由本发明的示范性实施例执行的操作流程的功能框图。以图7的框700开始，用于提供指令的示范性装置可包括处理器221，其将信息提供到功率管理系统530而到达电压调节器装置531。接下来，在框710中，用于接收所提供的指令且基于接收到的指令而动态地调制输出电压的示范性电压调节装置可包括非线性电压调节器501。接下来，在框720中，用于接收输出电压的示范性多个电压调节装置可包括线性电压调节器502。输出电压减少因线性电压调节器502中的至少一者的负载的改变而引起的在线性电压调节器502之间的交互调节干扰。

应注意，出于说明目的而单独论述各种示范性实施例，但所述实施例可能在一个具有单独说明的实施例的特征中的一些或全部的实施例中组合。

所属领域的技术人员将理解，可使用多种不同技艺和技术中的任一者来表示信息和信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子，或其任何组合来表示可贯穿以上描述引用的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。

技术人员将进一步了解，结合本文中的揭示内容所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件与软件的此可互换性，各种说明性组件、块、模块、电路和步骤已依据其功能性而在上文大体描述。将此功能性实施为硬件还是软件视特定应用和强加于整个系统的设计约束而定。熟练的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但此类实施决策不应解释为导致脱离本发明的范围。

结合本文中的揭示内容所描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可通过以下各者来实施或执行：通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置、离散门或电晶体逻辑、离散硬件组件，或经设计以执行本文所描述的功能的其任何组合。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实施为计算装置的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、结合DSP核心的一个或一个以上微处理器，或任何其它此类配置。

结合本文中的揭示内容所描述的方法或算法的步骤可直接实施于硬件、由处理器执行的软件模块，或两者的组合中。软件模块可驻存于RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可装卸盘、CD-ROM或此项技术中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体耦合到处理器，以使得处理器可从存储媒体读取信息且将信息写入到存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻存于ASIC中。所述ASIC可驻存于用户终端中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为离散组件驻存于用户终端中。

应注意，上文所描述的方法可在具有计算机可读媒体的计算机程序产品中实施，所述计算机可读媒体具有用于促使计算机执行上文所描述的过程的代码。在一个或一个以上示范性实施例中，所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任何组合来实施。如果以软件实施，那么所述功能可作为一个或一个以上指令或代码而存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体发射。计算机可读媒体包括计算机存储媒体与通信媒体(包括有助于将计算机程序从一个地方转移到另一地方的任何媒体)两者。存储媒体可为可由通用或专用计算机存取的任何可用媒体。借助于实例而非限制，此类计算机可读媒体可包含RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM，或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或者可用于以指令或数据结构的形式携载或存储所要程序代码装置且可由通用或专用计算机或者通用或专用处理器存取的任何其它媒体。并且，可将任何连接适当地称为计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)，或例如红外、无线电和微波等无线技术而从网站、服务器或其它远程源发射软件，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL，或例如红外、无线电和微波等无线技术包括在媒体的定义中。如本文中所使用的磁盘(disk)和光盘(disc)包括紧密光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字通用光盘(DVD)、软性磁盘和蓝射线光盘，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘用激光以光学方式再生数据。上述各项的组合也应包括在计算机可读媒体的范围内。

提供本发明的先前描述以使所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将易于了解对本发明的各种修改，且在不脱离本发明的范围的情况下，本文中所定义的一般原理可应用于其它变型。因此，本发明不希望限于本文中所描述的实例和设计，而是应被赋予与本文所揭示的原理和新颖特征一致的最广范围。