[发明专利]封装上高带宽谐振开关电容器电压调节器

说明书

公开了一种N:1(其中N是诸如3或更高的整数)谐振星形拓扑转换器，该转换器从诸如电池或其他源的较高供电电源(例如，12.6V)生成用于处理器(例如，片上系统(SOC))的输入电源(例如，1.8V)。与主板上带有离散电感器和电容器的电压调节器不同，基于谐振星形拓扑的调节器可以通过管芯上组件和封装上组件的组合来实现。在一个示例中，N:1谐振星形拓扑的电容器实现为多层陶瓷电容器(MLCC)。基于N:1谐振星形拓扑的调节器的架构导致高带宽。例如，与传统的降压式电压调节器相比，基于N:1谐振星形拓扑的调节器表现出高出十倍的带宽。

优先权要求

本申请要求于2019年6月13日提交的题为“封装上高带宽谐振开关电容器电压调节器(ON-PACKAGE HIGH-BANDWIDTH RESONANT SWITCHED CAPACITOR VOLTAGE REGULATOR”的美国专利申请第16/440,901号的优先权，其通过引用全部并入本文用于所有目的。

背景技术

电压调节器被广泛用在计算机系统中。例如，来自墙壁或电池的电源电压首先由降压式变压器或调节器下转换为可输入到处理器的电源电平。在一个示例中，多个降压式电压调节器被用来将电池或墙壁电源转换为用于处理器的输入电源。如今，用于生成降低的调节电压的电压调节器是带宽为数百kHz(千赫)的降压或降压衍生的DC-DC转换器，并且需要在主板上组装的大型无源组件。

附图说明

将根据下面给出的详细描述以及本公开各个实施例的附图更全面地理解本公开的实施例，然而，本公开的实施例不应被视为将本公开限制到特定实施例，而只是用于说明和理解的目的。

图1图示了根据一些实施例的具有谐振开关电容器星形拓扑以向处理器或片上系统提供输入电源的系统。

图2图示了根据本公开的一些实施例的7:1谐振开关电容器星形拓扑。

图3图示了根据一些实施例的7:1谐振开关电容器星形拓扑的有源器件的布局。

图4图示了根据一些实施例的用于6:1谐振开关电容器星形拓扑的包括开关晶体管的管芯和管芯外的电容器的俯视图。

图5图示了根据本公开的一些实施例的为7:1谐振开关电容器星形拓扑的有源器件生成开关控制信号的电平位移器的功能视图。

图6图示了根据本公开的一些实施例的具有分布式接收端的7:1谐振开关电容器星形拓扑。

图7图示了根据一些实施例的图6的7:1谐振开关电容器星形拓扑的匹配布局。

图8图示了示出根据一些实施例的7:1谐振开关电容器星形拓扑的启动操作和特性的曲线图。

图9图示了根据本公开的一些实施例的从高带宽谐振开关电容器VR接收功率的智能设备或计算机系统或SoC(片上系统)。

具体实施方式

一些实施例公开了一种N:1(其中N是诸如3或更大的整数)谐振星形拓扑，该谐振星形拓扑从诸如电池或其他电源的较高供电电源(例如，12.6V)生成用于处理器(例如，片上系统(SOC))的输入电源(例如，1.8V)。传统的开关电容器电路会遭受充放电损耗。这些损耗通过寄生电感消除，从而实现高转换效率。