电压瞬态响应控制电路的制作方法
本技术涉及集成电路，尤其涉及一种电压瞬态响应控制电路。
背景技术：
1、xpu(xpu包括cpu(central processing unit，中央处理器)、gpu(graphicsprocessing unit，图像处理器)、tpu(tensor processing unit，张量处理器)、dpu(deeplearning processing unit，深度学习处理器)、npu(neural network processing unit，神经网络处理器)、bpu(brain processing unit，大脑处理器)等等)电流需求剧增(电流高达1000a及以上)、动态大(变化达到2000a/μs及以上)，大电流要求更多vrm(voltageregulator module，电压调节模块)模组，而大动态则需求更高负载电容容量来维持负载电压稳定，但是两者在电路板面积上是冲突的。另一方面，单纯增加电容对瞬态响应的改善是有限的，随着电容的增加，距离负载越远的电容作用也会越小。在这种情况下，添加额外电路改善电源瞬态响应，减少负载电容存在迫切需求。
技术实现思路
1、有鉴于此，提出了一种电压瞬态响应控制电路，能够改善电源瞬态响应，减少负载电容，实现对负载电压过冲、跌落的控制，并且，可以采用电压作为存储电荷介质，把负载电压过冲时的多余电荷吸收，在负载跌落时释放，能量利用更充分。
2、第一方面，本技术的实施例提供了一种电压瞬态响应控制电路，包括：开关电容、电压调节模块和电压切换模块，所述开关电容的两端分别连接到负载和所述电压切换模块，所述电压调节模块和所述电压切换模块分别连接到负载，
3、所述电压调节模块，用于根据所述负载的供电需求为所述负载提供供电低压；
4、所述电压切换模块，用于对所述负载进行电压检测，得到负载电压，并根据所述负载电压的变化趋势以及所述负载电压与第一阈值和第二阈值之间的大小关系生成切换信号，根据切换信号控制所述开关电容在所述负载电压过冲时吸收多余电荷、以及在所述负载电压跌落时释放所存储的电荷。
5、通过第一方面所提供的电压瞬态响应控制电路，能够改善电源瞬态响应，减少负载电容，实现对负载电压过冲、跌落的控制，并且，可以采用电压作为存储电荷介质，把负载电压过冲时的多余电荷吸收，在负载跌落时释放，能量利用更充分。
6、在一种可能的实现方式中，
7、所述开关电容包括第一开关电容和第二开关电容，所述电压切换模块包括：第一跌落单元、第一过冲单元、辅助电源和控制器，所述第一跌落单元包括第一开关和第二开关，所述第一过冲单元包括第三开关和第四开关，
8、所述第一开关电容的一端连接到所述负载、另一端连接到所述第一开关与所述第二开关的公共端，所述第一开关的另一端连接到所述辅助电源的正端，所述第二开关的另一端与地连接；所述第二开关电容的一端连接到所述负载、另一端连接到所述第三开关与所述第四开关的公共端，所述第三开关的另一端连接到所述辅助电源的正端，所述第四开关的另一端与地连接，所述辅助电源的负端接地，所述控制器连接到所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关以及所述负载；
9、所述控制器，用于对所述负载进行电压检测得到负载电压，还用于在确定所述负载电压小于所述第一阈值、大于所述第二阈值且所述负载电压的电压值稳定的情况下，将生成的第一控制信号发送至所述第一开关和所述第二开关、以及将生成的第二控制信号发送至所述第三开关和所述第四开关，所述第一开关和所述第二开关分别响应所述第一控制信号断开、导通，以使所述第一开关电容进入初始状态；所述第三开关和所述第四开关分别响应所述第二控制信号导通、断开，以使所述第二开关电容进入初始状态；以及还用于根据所述负载电压的变化趋势以及所述负载电压与第一阈值和第二阈值之间的大小关系生成切换信号并发送至第一跌落单元或第一过冲单元中的开关，以使所述第一开关电容或所述第二开关电容在所述负载电压跌落时释放所存储的电荷、所述第一开关电容或所述第二开关电容在所述负载电压过冲时吸收多余电荷。
10、在一种可能的实现方式中，所述电压切换模块中的所述第一跌落单元为多个、所述第一开关电容包括多个，和/或所述电压切换模块中的所述第一过冲单元为多个、所述第二开关电容包括多个；各所述第一开关电容的两端分别连接到所述负载和对应的第一跌落单元中第一开关与第二开关的公共端、各所述第二开关电容的两端分别连接到对应的第一过冲单元中第三开关与第四开关的公共端；
11、所述控制器，还用于确定出当前控制模式，以将所述第一控制信号、所述第二控制信号分别发送至对应于所述当前控制模式的目标跌落单元和目标过冲单元、以及将切换信号发送至所述目标跌落单元或所述目标过冲单元；
12、其中，所述当前控制模式为多个备选控制模式中的一个，不同备选控制模式的第一阈值和/或第二阈值不同，不同所述第一跌落单元对应的备选控制模式不同，不同所述第一过冲单元对应的备选控制模式不同，所述目标跌落单元为所述多个第一跌落单元中备选模式为所述当前控制模式的第一跌落单元，所述目标过冲单元为所述多个第一过冲单元中备选模式为所述当前控制模式的第一过冲单元。
13、这样，可以根据不同的需要设置不同的备选控制模式和相应的第一跌落单元和第一过冲单元，满足不同的控制需求。
14、在一种可能的实现方式中，所述开关电容包括第三开关电容和第四开关电容，所述电压切换模块包括：第二跌落单元、第二过冲单元和控制器，所述第二跌落单元包括第一电感、第五开关，所述第二过冲单元包括第二电感和第六开关，
15、所述第三开关电容、所述第一电感、所述第五开关串联后连接在所述负载与地之间，所述第四开关电容、所述第二电感、所述第六开关串联后连接在所述负载与地之间，所述控制器连接到所述负载、所述第五开关和所述第六开关；
16、所述控制器，用于对所述负载进行电压检测得到负载电压，还用于在确定所述负载电压小于所述第一阈值、大于所述第二阈值且所述负载电压的电压值稳定的情况下，将生成的第三控制信号发送至所述第五开关，所述第五开关响应所述第三控制信号导通预设时长后断开以使所述第三开关电容进入初始状态，所述第六开关处于断开状态以使所述第四开关电容进入初始状态；以及还用于根据所述负载电压的变化趋势以及所述负载电压与第一阈值和第二阈值之间的大小关系生成切换信号并发送至第二跌落单元或第二过冲单元中的开关，以使所述第三开关电容或所述第四开关电容在所述负载电压跌落时释放所存储的电荷、所述第三开关电容或所述第四开关电容在所述负载电压过冲时吸收多余电荷。
17、这样，采用lc电路开关电容实现电压切换，可以大幅减小能量损耗。
18、在一种可能的实现方式中，所述电压切换模块中的所述第二跌落单元为多个、所述第三开关电容包括多个，和/或所述电压切换模块中的所述第二过冲单元包括多个、所述第四开关电容包括多个，各所述第三开关电容的两端分别连接到所述负载和对应的第二跌落单元中的第一电感，各所述第四开关电容的两端分别连接到所述负载和对应的第二过冲单元中的第二电感，
19、所述控制器，还用于确定出当前控制模式，以将所述第三控制信号发送至对应于所述当前控制模式的目标跌落单元、以及将切换信号发送至所述目标跌落单元或对应于所述当前控制模式的目标过冲单元；
20、其中，所述当前控制模式为多个备选控制模式中的一个，不同备选控制模式的第一阈值和/或第二阈值不同，不同所述第二跌落单元对应的备选控制模式不同，不同所述第二过冲单元对应的备选控制模式不同，所述目标跌落单元为所述多个第二跌落单元中备选模式为所述当前控制模式的第二跌落单元，所述目标过冲单元为所述多个第二过冲单元中备选模式为所述当前控制模式的第二过冲单元。
21、在一种可能的实现方式中，所述开关电容包括第五开关电容和第六开关电容，所述电压切换模块包括：第三跌落单元、第三过冲单元和控制器，所述第三跌落单元包括第三电感、第七开关和第八开关，所述第三过冲单元包括第四电感、第九开关和第十开关，
22、所述第五开关电容、所述第三电感、所述第七开关串联后连接到所述负载和地之间，所述第八开关与所述第五开关电容并联；所述第六开关电容、所述第四电感、所述第九开关串联后连接到所述负载和地之间，所述第十开关与所述第六开关电容并联，所述控制器连接到所述负载、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关和所述第十开关；
23、所述控制器，用于对所述负载进行电压检测得到负载电压，还用于在确定所述负载电压小于所述第一阈值、大于所述第二阈值且所述负载电压的电压值稳定的情况下，将生成的第四控制信号发送至所述第七开关，所述第七开关响应所述第四控制信号导通预设时长后断开以使所述第五开关电容进入初始状态，所述第八开关处于断开状态以使所述第六开关电容进入初始状态；以及还用于根据所述负载电压的变化趋势以及所述负载电压与第一阈值和第二阈值之间的大小关系生成切换信号并发送至第三跌落单元或第三过冲单元中的开关，以使所述第五开关电容或所述第六开关电容在所述负载电压跌落时释放所存储的电荷、所述第五开关电容或所述第六开关电容在所述负载电压过冲时吸收多余电荷。
24、这样，采用lc电路开关电容实现电压切换，可以大幅减小能量损耗。
25、在一种可能的实现方式中，
26、所述电压切换模块中的所述第三跌落单元为多个、所述第五开关电容包括多个，和/或所述电压切换模块中的所述第三过冲单元包括多个、所述第六开关电容包括多个，各所述第五开关电容的两端分别连接到所述负载和对应的第三跌落单元，各所述第六开关电容的两端分别连接到所述负载和对应的第三过冲单元，
27、所述控制器，还用于确定出当前控制模式，以将所述第四控制信号发送至对应于所述当前控制模式的目标跌落单元、以及将切换信号发送至所述目标跌落单元或对应于所述当前控制模式的目标过冲单元；
28、其中，所述当前控制模式为多个备选控制模式中的一个，不同备选控制模式的第一阈值和/或第二阈值不同，不同所述第三跌落单元对应的备选控制模式不同，不同所述第三过冲单元对应的备选控制模式不同，所述目标跌落单元为所述多个第三跌落单元中备选模式为所述当前控制模式的第三跌落单元，所述目标过冲单元为所述多个第三过冲单元中备选模式为所述当前控制模式的第三过冲单元。
29、本技术的这些和其他方面在以下(多个)实施例的描述中会更加简明易懂。
技术特征：
1.一种电压瞬态响应控制电路，其特征在于，包括：开关电容、电压调节模块和电压切换模块，所述开关电容的两端分别连接到负载和所述电压切换模块，所述电压调节模块和所述电压切换模块分别连接到负载，
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关电容包括第一开关电容和第二开关电容，所述电压切换模块包括：第一跌落单元、第一过冲单元、辅助电源和控制器，所述第一跌落单元包括第一开关和第二开关，所述第一过冲单元包括第三开关和第四开关，
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电压切换模块中的所述第一跌落单元为多个、所述第一开关电容包括多个，和/或所述电压切换模块中的所述第一过冲单元为多个、所述第二开关电容包括多个；各所述第一开关电容的两端分别连接到所述负载和对应的第一跌落单元中第一开关与第二开关的公共端、各所述第二开关电容的两端分别连接到对应的第一过冲单元中第三开关与第四开关的公共端；
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关电容包括第三开关电容和第四开关电容，所述电压切换模块包括：第二跌落单元、第二过冲单元和控制器，所述第二跌落单元包括第一电感、第五开关，所述第二过冲单元包括第二电感和第六开关，
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述电压切换模块中的所述第二跌落单元为多个、所述第三开关电容包括多个，和/或所述电压切换模块中的所述第二过冲单元包括多个、所述第四开关电容包括多个，各所述第三开关电容的两端分别连接到所述负载和对应的第二跌落单元中的第一电感，各所述第四开关电容的两端分别连接到所述负载和对应的第二过冲单元中的第二电感，
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关电容包括第五开关电容和第六开关电容，所述电压切换模块包括：第三跌落单元、第三过冲单元和控制器，所述第三跌落单元包括第三电感、第七开关和第八开关，所述第三过冲单元包括第四电感、第九开关和第十开关，
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述电压切换模块中的所述第三跌落单元为多个、所述第五开关电容包括多个，和/或所述电压切换模块中的所述第三过冲单元包括多个、所述第六开关电容包括多个，各所述第五开关电容的两端分别连接到所述负载和对应的第三跌落单元，各所述第六开关电容的两端分别连接到所述负载和对应的第三过冲单元，
技术总结
本申请涉及一种电压瞬态响应控制电路，包括：电压调节模块和电压切换模块，电压调节模块和电压切换模块分别连接到负载，电压调节模块，用于根据负载的供电需求为负载提供供电低压；电压切换模块，用于对负载进行电压检测，得到负载电压，并根据负载电压的变化趋势以及负载电压与第一阈值和第二阈值之间的大小关系生成切换信号，根据切换信号控制电压切换模块中的开关电容在负载电压过冲时吸收多余电荷、以及在负载电压跌落时释放所存储的电荷。能够改善电源瞬态响应，减少负载电容，实现对负载电压过冲、跌落的控制，并且，可以采用电压作为存储电荷介质，把负载电压过冲时的多余电荷吸收，在负载跌落时释放，能量利用更充分。
技术研发人员：柳百毅,朱翔,蔡远彬,吴传,周万鑫,宋克柱
受保护的技术使用者：华为技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23