CN114518777B - 具有可动态配置反馈电压的电压调节电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其节点具有节点电压。电压调节器电性连接节点。多个负载单元通过节点电性连接电压调节器，负载单元受节点电压驱动且具有负载状态。电压反馈电路电性连接于电压调节器与节点之间，电压反馈电路包含切换器并接收节点电压与控制信号，控制信号包含负载状态。电压反馈电路依据控制信号的负载状态控制切换器而产生反馈电压，电压调节器依据反馈电压调节节点电压。藉此，通过动态调整节点电压可以增加电压容忍范围。

Description

具有可动态配置反馈电压的电压调节电路

技术领域

本发明是关于一种电压调节电路，特别是关于一种具有可动态配置反馈电压的电压调节电路。

背景技术

针对现今系统上电源供应上的需求，为了符合芯片的省电、低电压以及复杂的区块电流需求，并使芯片的输入电压符合晶体管运行的上下限值，各种电源稳压器形式被提出与探讨，其包含开路式动态电压调节(Dynamic Voltage Scaling；DVS)稳压器、可程序化开路式电源稳压器以及闭回路自适应电压缩放(Adaptive Voltage Scaling；AVS)稳压器。其中第一种形式的开路式动态电压调节(DVS)稳压器可处理复杂的动态电流需求，但其电路复杂度高，且印刷电路板布线(PCB layout)规划上较为困难。而后两种形式都需要单一芯片作为监测及控制电源稳压器，若芯片供货商没有规划此功能或者不符合芯片商的规划时，则会造成不可变更(无法增加单一芯片)的窘境。

对于无法符合规范的稳压器电路，只能改变电路结构，例如：多增加一DVS稳压器，其由一区块单独控制，或是寻找能提供完整电源解决方案的芯片供货商，但却会增加系统电路规划的时程、复杂度以及成本。由此可知，目前市场上缺乏一种适用于多区块、低复杂度及低成本、能同时符合各功能区块的需求以及可动态调整节点电压以增加电压容忍范围的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，故相关业者均在寻求其解决之道。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其接收一个以上的电源网络观测节点，并利用对应负载状态的控制信号及电压反馈电路内的切换器，经切换后提供反馈电压给电压调节器，藉以动态调整节点电压，进而增加电压容忍范围。此外，本发明可依据系统电源网络各功能区块(高低电流)的需求，有效动态调整配置多观测点电压，使其符合单芯片系统(System on a Chip；SoC)的电压输入规格，且可避免本领域技术人员的不合规格的电压准位发生的问题。

依据本发明的结构态样的实施方式提供一种具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其包含节点、电压调节器、多个负载单元以及电压反馈电路。其中节点具有节点电压。电压调节器电性连接节点。此些负载单元通过节点电性连接电压调节器，此些负载单元受节点电压驱动且具有至少一负载状态。电压反馈电路电性连接于电压调节器与节点之间，电压反馈电路包含切换器并接收节点电压与控制信号，控制信号包含至少一负载状态。电压反馈电路依据控制信号的至少一负载状态控制切换器而产生反馈电压，电压调节器依据反馈电压调节节点电压。

藉此，本发明的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路利用单一节点的节点电压、对应负载状态的控制信号及电压反馈电路内的切换器，经切换后提供反馈电压给电压调节器，藉以动态调整节点电压，进而增加电压容忍范围，并使电路有较多的余裕对抗交流电压噪声。

依据本发明的结构态样的另一实施方式提供一种具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其包含多个节点、电压调节器、多个负载单元以及电压反馈电路。其中此些节点分别具有多个节点电压。电压调节器电性连接此些节点。此些负载单元分别通过此些节点电性连接电压调节器，此些负载单元分别受此些节点电压驱动且具有至少一负载状态。电压反馈电路电性连接于电压调节器与各节点之间，电压反馈电路包含切换器并接收此些节点电压及控制信号，此控制信号包含至少一负载状态。电压反馈电路依据控制信号的至少一负载状态控制切换器而产生反馈电压，电压调节器依据反馈电压调节此些节点电压。

藉此，本发明的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路利用多节点的节点电压、对应负载状态的控制信号及电压反馈电路内的切换器，经切换后提供反馈电压给电压调节器，藉以动态调整节点电压，进而增加电压容忍范围，并使电路有较多的余裕对抗交流电压噪声。

附图说明

图1绘示本发明第一实施例的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路的方块示意图；

图2绘示本发明第二实施例的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路的方块示意图；

图3绘示图2的电压反馈电路的第一范例的示意图；

图4绘示图3的分压器的示意图；

图5绘示图2中具有可配置四种状态的目标电压值的设定范围的示意图；

图6绘示图2的电压反馈电路的第二范例的示意图；

图7绘示本发明第三实施例的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路的方块示意图；

图8绘示图7的电压反馈电路的第一范例的示意图；

图9绘示图8的电压偏移器的示意图；以及

图10绘示图7的电压反馈电路的第二范例的示意图。

具体实施方式

以下将参照图式说明本发明的多个实施例。为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施例中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些公知惯用的结构与组件在图式中将以简单示意的方式绘示之；并且重复的组件将可能使用相同的编号表示之。

此外，本文中当某一组件(或单元或模块等)“连接”于另一组件，可指所述组件是直接连接于另一组件，也可指某一组件是间接连接于另一组件，意即，有其他组件介于所述组件及另一组件之间。而当有明示某一组件是“直接连接”于另一组件时，才表示没有其他组件介于所述组件及另一组件之间。而第一、第二、第三等用语只是用来描述不同组件，而对组件本身并无限制，因此，第一组件亦可改称为第二组件。且本文中的组件/单元/电路的组合非此领域中的一般周知、常规或公知的组合，不能以组件/单元/电路本身是否为公知，来判定其组合关系是否容易被技术领域中的通常知识者轻易完成。

请参阅图1，图1绘示本发明第一实施例的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路100的方块示意图。此具有可动态配置反馈电压的电压调节电路100包含节点Node、电压调节器200、多个负载单元300a、300b、电压反馈电路400以及控制电路102。

节点Node具有节点电压Vout。电压调节器200电性连接节点Node。多个负载单元300a、300b通过节点Node电性连接电压调节器200，负载单元300a、300b受节点电压Vout驱动且具有至少一负载状态。电压反馈电路400电性连接于电压调节器200与节点Node之间，电压反馈电路400包含切换器并接收节点电压Vout与控制信号110，控制信号110包含至少一负载状态。电压反馈电路400依据控制信号110的至少一负载状态控制切换器而产生反馈电压FV，电压调节器200依据反馈电压FV调节节点电压Vout。此外，控制电路102电性连接于电压反馈电路400及负载单元300a、300b之间，控制电路102用以感测负载单元300a、300b并产生对应负载状态的控制信号110。控制电路102可包含温度感知器或电流传感器，并能通过通用输入/输出(General Purpose Input Output，GPIO)或主从式架构(Master/Slave)实现，但本发明不以此为限。藉此，本发明的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路100系接收一个以上的电源网络观测节点(即节点Node)，并利用对应负载状态的控制信号110及电压反馈电路400内的切换器，经切换后提供反馈电压FV给电压调节器200，藉以动态调整节点电压Vout，进而增加电压容忍范围。以下为详细的实施例来说明上述各电路的细节。

请一并参阅图2、图3及图4，其中图2绘示本发明第二实施例的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路100a的方块示意图；图3绘示图2的电压反馈电路400的第一范例的示意图；以及图4绘示图3的分压器420_1的示意图。如图所示，具有可动态配置反馈电压的电压调节电路100a包含节点Node、电压调节器200、多个负载单元300a、300b、电压反馈电路400、调节线路单元500、第一线路单元600以及第二线路单元700。

节点Node具有节点电压Vout，节点Node电性连接电压反馈电路400、调节线路单元500、第一线路单元600及第二线路单元700。

电压调节器200通过调节线路单元500电性连接节点Node。电压调节器200可为降压转换器(BULK Converter)，但本发明不以此为限。电压调节器200受反馈电压FV调节并产生调节线路电流i_sum。

负载单元300a、300b通过节点Node、调节线路单元500、第一线路单元600及第二线路单元700电性连接电压调节器200，负载单元300a、300b受节点电压Vout驱动且具有至少一负载状态。详细地说，负载单元300a、300b分别为第一负载单元300a与第二负载单元300b。其中第一负载单元300a产生第一负载电流，第一负载电流为第一高负载电流与第一低负载电流的其中一个。第一高负载电流大于第一低负载电流。另外，第二负载单元300b产生第二负载电流，第二负载电流为第二高负载电流与第二低负载电流的其中一个。第二高负载电流大于第二低负载电流。

电压反馈电路400电性连接于电压调节器200与节点Node之间，电压反馈电路400包含切换器410并接收节点电压Vout与控制信号，控制信号包含至少一负载状态。电压反馈电路400依据控制信号的至少一负载状态控制切换器410而产生反馈电压FV，电压调节器200依据反馈电压FV调节节点电压Vout。至少一负载状态对应负载单元300a、300b的至少一电流大小。详细地说，电压反馈电路400包含一个切换器410与四个分压器420_1、420_2、420_3、420_4，其中切换器410为N对1切换开关，负载单元300a、300b的负载状态的数量为多个，且N对应负载单元300a、300b的负载状态的数量。举图3为例，N等于四，负载单元300a、300b的负载状态的数量为四，且负载单元300a、300b的负载状态分别对应第一高负载电流及第一低负载电流的其中一个与第二高负载电流及第二低负载电流的其中一个的四个排列组合。再者，分压器420_1、420_2、420_3、420_4电性连接于切换器410与节点Node之间，分压器420_1、420_2、420_3、420_4接收节点电压Vout并将节点电压Vout转换而产生节点分压DV，且分压器420_1、420_2、420_3、420_4将节点分压DV传送至切换器410。切换器410依据控制信号的负载状态切换，使反馈电压FV等于节点分压DV。控制信号包含第一负载状态LOAD_01与第二负载状态LOAD_02。其中第一负载状态LOAD_01对应第一负载单元300a的第一负载电流。当第一负载状态LOAD_01为1时，第一负载电流为第一高负载电流；反之，当第一负载状态LOAD_01为0时，第一负载电流为第一低负载电流。第二负载状态LOAD_02则对应第二负载单元300b的第二负载电流。当第二负载状态LOAD_02为1时，第二负载电流为第二高负载电流；反之，当第二负载状态LOAD_02为0时，第二负载电流为第二低负载电流。例如：当[LOAD_01,LOAD_02]为[1,1]、[0,1]、[0,0]、[1,0]时，切换器410分别输出分压器420_1、420_2、420_3、420_4的节点分压DV。

分压器420_1包含第一分压电阻DR1与第二分压电阻DR2，第一分压电阻DR1通过内部节点DN电性连接第二偏移电阻DR2。当节点电压Vout输入至第一分压电阻DR1时，内部节点DN通过第一分压电阻DR1与第二分压电阻DR2的分压而产生节点分压DV。例如：第一分压电阻DR1与第二分压电阻DR2均等于10K欧姆，节点电压Vout为1.2V，节点分压DV为0.6V。分压器420_2、420_3、420_4的结构与分压器420_1的结构类似，不再赘述。

调节线路单元500包含调节电阻R_s与调节电感L_s，调节电阻R_s电性连接调节电感L_s。调节线路单元500电性连接于电压调节器200与节点Node之间，且流过调节线路电流i_sum。

第一线路单元600包含第一电阻R₀₁与第一电感L₀₁，第一电阻R₀₁电性连接第一电感L₀₁。第一线路单元600电性连接于第一负载单元300a与节点Node之间，且流过第一线路电流i₀₁。第一线路电流i₀₁等于第一负载单元300a的电流。

第二线路单元700包含第二电阻R₀₂与第二电感L₀₂，第二电阻R₀₂电性连接第二电感L₀₂。第二线路单元700电性连接于第二负载单元300b与节点Node之间，且流过第二线路电流i₀₂。第二线路电流i₀₂等于第二负载单元300b的电流。

请一并参阅图2、图3及图5，其中图5绘示图2中具有可配置四种状态的目标电压值V_{TARGET_01}、V_{TARGET_02}、V_{TARGET_03}、V_{TARGET_04}的设定范围RS1、RS2、RS3、RS4的示意图。如图所示，具有可动态配置反馈电压的电压调节电路100a属于开路式动态电压调节(Dynamic VoltageScaling；DVS)稳压器，其节点Node经由电压反馈电路400的分压器420_1、420_2、420_3、420_4链接至电压调节器200，使得不论负载电流大或小，皆能控制在目标电压值V_TARGET，此目标电压值V_TARGET为节点电压Vout的最佳设定值。负载单元300a、300b的电压V₀₁、V₀₂皆应符合半导体集成电路(Integrated Circuit；IC)的输入电压规范，其符合下列式子(1)～(9)：

V_{SPEC_MIN}≤V₀₁，V₀₂≤V_{SPEC_MAX} (1)；

V₀₁＝V_TARGET-ΔV₀₁ (2)；

V_{SPEC_MIN}≤V_TARGET-ΔV₀₁{HIGH，LOW}≤V_{SPEC_MAX} (3)；

V_TARGET≤V_{SPEC_MAX}+ΔV₀₁{HIGH，LOW} (4)；

V_{SPEC_MIN}+ΔV₀₁{HIGH，LOW}≤V_TARGET (5)；

V₀₂＝V_TARGET-ΔV₀₂ (6)；

V_{SPEC_MIN}≤V_TARGET-ΔV₀₂{HIGH，LOW}≤V_{SPEC_MAX} (7)；

V_TARGET≤V_{SPEC_MAX}+ΔV₀₂{HIGH，LOW} (8)；

V_{SPEC_MIN}+ΔV₀₂{HIGH，LOW}≤V_TARGET (9)。

其中V_{SPEC_MAX}、V_{SPEC_MIN}分别代表输入电压规范的上限值与下限值。ΔV₀₁、ΔV₀₂分别代表第一线路单元600的压降与第二线路单元700的压降。HIGH代表负载单元处于高负载电流，LOW则代表负载单元处于低负载电流。由于目标电压值V_TARGET需同时满足式子(4)、(5)、(8)、(9)，故需符合下列式子(10)、(11)：

V_TARGET≤V_{SPEC_MAX}+MIN(ΔV₀₁{HIGH，LOW}，ΔV₀₂{HIGH，LOW}) (10)；

V_{SPEC_MIN}+MAX(ΔV₀₁{HIGH，LOW}，ΔV₀₂{HIGH，LOW})≤V_TARGET (11)。

在电路特性皆需符合式子(10)、(11)的条件下，目标电压值V_TARGET的上下限值需符合下列式子(12)、(13)：

V_{TARGET_MAX}＝V_{SPEC_MAX}+

MIN(ΔV₀₁{HIGH，LOW}，ΔV₀₂{HIGH，LOW}) (12)；

V_{TARGET_MIN}＝V_{SPEC_MIN}+

MAX(ΔV₀₁{HIGH，LOW}，ΔV₀₂{HIGH，LOW}) (13)。

其中V_{TARGET_MAX}、V_{TARGET_MIN}分别代表目标电压值V_TARGET的上限值与下限值。MIN(ΔV₀₁{HIGH，LOW}，ΔV₀₂{HIGH，LOW})代表ΔV₀₁{HIGH，LOW}及ΔV₀₂{HIGH，LOW}的最小者，而MAX(ΔV₀₁{HIGH，LOW}，ΔV₀₂{HIGH，LOW})则代表ΔV₀₁{HIGH，LOW}及ΔV₀₂{HIGH，LOW}的最大者。

就图5的第一状态State-1而言，第一负载状态LOAD_01与第二负载状态LOAD_02均为1(即[LOAD_01，LOAD_02]＝[1，1])。分压器420_1所产生的节点分压DV将被传送至切换器410，切换器410依据第一状态State-1切换，使反馈电压FV等于分压器420_1的节点分压DV。第一状态State-1的目标电压值V_{TARGET_01}的设定范围RS1符合下列式子(14)～(16)：

V_{TARGET_01_MAX}＝V_{SPEC_MAX}+MIN(ΔV₀₁{HIGH}，ΔV₀₂{HIGH})＝V_{SPEC_MAX}+ΔV₀₂{HIGH}(14)；

VT_{ARGET_01_MIN}＝V_{SPEC_MIN}+MAX(ΔV₀₁{HIGH}，ΔV₀₂{HIGH})＝V_{SPEC_MIN}+ΔV₀₁{HIGH}(15)；

V_{TARGET_01}＝AVG{V_{TARGET_01_MAX}，V_{TARGET_01_MIN}} (16)。

就图5的第二状态State-2而言，第一负载状态LOAD_01与第二负载状态LOAD_02分别为O与1(即[LOAD_01，LOAD_02]＝[0，1])。分压器420_2所产生的节点分压DV将被传送至切换器410，切换器410依据第二状态State-2切换，使反馈电压FV等于分压器420_2的节点分压DV。第二状态State-2的目标电压值V_{TARGET_02}的设定范围RS2符合下列式子(17)～(19)：

V_{TARGET_02_MAX}＝V_{SPEC_MAX}+MIN(ΔV₀₁{LOW}，ΔV₀₂{HIGH})＝V_{SPEC_MAX}+ΔV₀₁{LOW} (17)；

V_{TARGET_02_MIN}＝V_{SPEC_MIN}+MAX(ΔV₀₁{LOW}，ΔV₀₂{HIGH})＝V_{SPEC_MIN}+ΔV₀₂{HIGH}(18)；

V_{TARGET_02}＝AVG{V_{TARGET_02_MAX}，V_{TARGET_02_MIN}} (19)。

就图5的第三状态State-3而言，第一负载状态LOAD_01与第二负载状态LOAD_02均为0(即[LOAD_01，LOAD_02]＝[0，0])。分压器420_3所产生的节点分压DV将被传送至切换器410，切换器410依据第三状态State-3切换，使反馈电压FV等于分压器4203的节点分压DV。第三状态State-3的目标电压值V_{TARGET_03}的设定范围RS3符合下列式子(20)～(22)：

V_{TARGET_03_MAX}＝V_{SPEC_MAX}+MIN(ΔV₀₁{LOW}，ΔV₀₂{LOW})＝V_{SPEC_MAX}+ΔV₀₂{LOW} (20)；

V_{TARGET_03_MIN}＝V_{SPEC_MIN}+MAX(ΔV₀₁{LOW}，ΔV₀₂{LOW})＝V_{SPEC_MIN}+ΔV₀₁{LOW} (21)；

V_{TARGET_03}＝AVG{V_{TARGET_03_MAX}，V_{TARGET_03_MIN}} (22)。

就图5的第四状态State-4而言，第一负载状态LOAD_01与第二负载状态LOAD_02分别为1与0(即[LOAD_01，LOAD_02]＝[1，0])。分压器420_4所产生的节点分压DV将被传送至切换器410，切换器410依据第四状态State-4切换，使反馈电压FV等于分压器420_4的节点分压DV。第四状态State-4的目标电压值V_{TARGET_04}的设定范围RS4符合下列式子(23)～(25)：

V_{TARGET_04_MAX}＝V_{SPEC_MAX}+MIN(ΔV₀₁{HIGH}，ΔV₀₂{LOW})＝V_{SPEC_MAX}+ΔV₀₂{LOW} (23)；

V_{TARGET_04_MIN}＝V_{SPEC_MIN}+MAX(ΔV₀₁{HIGH}，ΔV₀₂{LOW})＝V_{SPEC_MIN}+ΔV₀₁{HIGH}(24)；

V_{TARGET_04}＝AVG{V_{TARGET_04_MAX}，V_{TARGET_04_MIN}} (25)。

其中AVG代表取平均。由上述式子(14)～(25)可知，电压调节器200与电压反馈电路400依据负载单元300a、300b的负载状态(即第一负载状态LOAD_01与第二负载状态LOAD_02)决定出节点Node的目标上限值V_{TARGET_01_MAX}、V_{TARGET_02_MAX}、V_{TARGET_03_MAX}、V_{TARGET_04_MAX}与目标下限值V_{TARGET_01_MIN}、V_{TARGET_02_MIN}、V_{TARGET_03_MIN}、V_{TARGET_04_MIN}并形成目标电压值V_{TARGET_01}、V_{TARGET_02}、V_{TARGET_03}、V_{TARGET_04}。目标电压值V_{TARGET_01}等于目标上限值V_{TARGET_01_MAX}与目标下限值V_{TARGET_01_MIN}的中间值；目标电压值V_{TARGET_02}等于目标上限值V_{TARGET_02_MAX}与目标下限值V_{TARGET_02_MIN}的中间值；目标电压值V_{TARGET_03}等于目标上限值V_{TARGET_03_MAX}与目标下限值V_{TARGET_03_MIN}的中间值；目标电压值V_{TARGET_04}等于目标上限值V_{TARGET_04_MAX}与目标下限值V_{TARGET_04_MIN}的中间值。

在第一状态State-1下，反馈电压FV对应目标电压值V_{TARGET_01}，电压调节器200依据反馈电压FV调节节点电压Vout而使节点电压Vout朝目标电压值V_{TARGET_01}调整；在第二状态State-2下，反馈电压FV对应目标电压值V_{TARGET_02}，电压调节器200依据反馈电压FV调节节点电压Vout而使节点电压Vout朝目标电压值V_{TARGET_02}调整；在第三状态State-3下，反馈电压FV对应目标电压值V_{TARGET_03}，电压调节器200依据反馈电压FV调节节点电压Vout而使节点电压Vout朝目标电压值V_{TARGET_03}调整；在第四状态State-4下，反馈电压FV对应目标电压值V_{TARGET_04}，电压调节器200依据反馈电压FV调节节点电压Vout而使节点电压Vout朝目标电压值V_{TARGET_04}调整。藉此，本发明的主要精神是将原本都要考虑且符合式子(4)、(5)、(8)、(9)的目标电压值V_TARGET，利用电压反馈电路400的切换器410切割成数个状态，藉以动态切换反馈电压FV，以符合复杂的动态电流的需求。

此外，图2的负载单元300a、300b的动态电流i₀₁{HIGH,LOW}、i₀₂{HIGH,LOW}可定义出四种状态，其分别是[i₀₁_HIGH,i₀₂_HIGH]、[i₀₁_HIGH,i₀₂_LOW]、[i₀₁_LOW,i₀₂_HIGH]及[i₀₁_LOW,i₀₂_LOW]，此四种状态可通过第一负载状态LOAD_01与第二负载状态LOAD_02的电流信号大小表示。第一负载状态LOAD_01与第二负载状态LOAD_02控制电压反馈电路400的切换器410，以达到动态调适目标电压值V_TARGET的设定值。

藉此，本发明的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路100a利用单一节点Node的节点电压Vout、对应负载状态的控制信号及电压反馈电路400内的切换器410，经切换后提供反馈电压FV给电压调节器200，藉以动态调整节点电压Vout，进而增加电压容忍范围并使单芯片系统(System on a Chip；SoC)有较多的余裕对抗交流电压噪声(Voltage RippleNoise)。

请一并参阅图2、图3及图6，其中图6绘示图2的电压反馈电路400的第二范例的示意图。如图所示，电压反馈电路400包含一个切换器410与三个分压器420_1、420_2、420_3，切换器410为3对1切换开关，而分压器420_1、420_2、420_3分别与图3的分压器420_1、420_2、420_3相同。图6的电压反馈电路400的第二范例为图3的电压反馈电路400的第一范例的差异在于，图6的电压反馈电路400的第二范例可共享分压器(例如：第二状态State-2与第四状态State-4共享一个分压器420_2)，以简化电路的复杂度。此共享的决策可依需求调整，本发明不以此为限。

另外值得一提的是，图2的负载单元300a、300b可分别为射频发射电路(TX)与射频接收电路(RX)，射频发射电路产生发射电流，射频接收电路产生接收电流。负载单元300a、300b的负载状态对应发射电流与接收电流的其中一个，藉以令切换器410依据发射电流与接收电流的其中一个切换。具体而言，控制电路102(可参见图1)可接收负载单元300a、300b的发射电流与接收电流，然后产生发射负载状态TX_ENABLE。发射电流大于接收电流，负载状态可为射频发射电路的发射电流(对应发射负载状态TX_ENABLE)。换言之，当对应发射电流的发射负载状态TX_ENABLE为0时，等同于第一负载状态LOAD_01与第二负载状态LOAD_02分别为0与1(即[LOAD_01,LOAD_02]＝[0,1])；当对应发射电流的发射负载状态TX_ENABLE为1时，等同于第一负载状态LOAD_01与第二负载状态LOAD_02分别为1与0(即[LOAD_01,LOAD_02]＝[1,0])。藉此，本发明通过对应射频发射电路的发射电流的发射负载状态TX_ENABLE并搭配简易的切换器410(如2对1切换开关)，不但能动态调整节点电压Vout，还能降低电压反馈电路400的硬件复杂度。

请一并参阅图7至图9，其中图7绘示本发明第三实施例的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路100b的方块示意图；图8绘示图7的电压反馈电路400的第一范例的示意图；及图9绘示图8的电压偏移器430的示意图。如图所示，具有可动态配置反馈电压的电压调节电路100b包含多个节点、电压调节器200、多个负载单元300a、300b、电压反馈电路400、调节线路单元500、第一线路单元600、发射线路单元700_TX以及接收线路单元700_RX。

节点包含发射节点N01与接收节点N02，发射节点N01与接收节点N02分别具有发射节点电压Node_V01与接收节点电压Node_V02。发射节点N01电性连接负载单元300a、电压反馈电路400及发射线路单元700_TX。接收节点N02电性连接负载单元300b、电压反馈电路400及接收线路单元700_RX。

电压调节器200、调节线路单元500及第一线路单元600分别与图2的电压调节器200、调节线路单元500及第一线路单元600相同，不再赘述。

负载单元300a、300b分别通过节点(如发射节点N01与接收节点N02)电性连接电压调节器200，负载单元300a、300b分别受发射节点电压Node_V01与接收节点电压Node_V02驱动且具有至少一负载状态。详细地说，负载单元300a、300b分别为射频发射电路(TX)与射频接收电路(RX)，射频发射电路产生发射电流，射频接收电路产生接收电流。负载单元300a、300b的负载状态对应发射电流与接收电流的其中一个，藉以令电压反馈电路400的切换器410依据发射电流与接收电流的其中一个切换。

电压反馈电路400电性连接于电压调节器200与各节点之间，电压反馈电路400包含切换器410与电压偏移器430(Voltage Shifter)，并接收发射节点电压Node_V01与接收节点电压Node_V02及控制信号110，控制信号110包含至少一负载状态。详细地说，切换器410为N对1切换开关，控制信号110包含发射负载状态TX_ENABLE与温度状态HIGH_TEMPERATURE。其中发射负载状态TX_ENABLE对应射频发射电路的发射电流，而温度状态HIGH_TEMPERATURE由温度感知器感测得知。温度感知器电性连接于电压反馈电路400，且温度感知器感测负载单元300a、300b所在的环境空间的环境温度而得到温度状态HIGH_TEMPERATURE。再者，电压偏移器430电性连接于切换器410与发射节点电压Node_V01之间。电压偏移器430接收对应发射节点N01的发射节点电压Node_V01并将发射节点电压Node_V01位移至一节点偏压SV，且电压偏移器430将节点偏压SV传送至切换器410。切换器410依据控制信号110的发射负载状态TX_ENABLE与温度状态HIGH_TEMPERATURE切换，使反馈电压FV等于节点偏压SV。换句话说，切换器410依据发射电流与接收电流的其中一个切换，使反馈电压FV等于发射节点电压Node_V01、接收节点电压Node_V02及节点偏压SV的其中一个。当射频发射电路(如负载单元300a)启动且射频接收电路(如负载单元300b)关闭时，切换器410依据发射电流切换，使反馈电压FV等于发射节点电压Node_V01；当射频接收电路启动且射频发射电路关闭时，切换器410依据接收电流切换，使反馈电压FV等于接收节点电压Node_V02；当射频接收电路与射频发射电路均启动时，由于发射电流大于接收电流，切换器410依据发射电流切换，使反馈电压FV等于发射节点电压Node_V01；换言之，切换器410的作动以控制信号110的发射负载状态TX_ENABLE为主。

电压偏移器430包含第一偏移电阻SR1与第二偏移电阻SR2，第一偏移电阻SR1通过内部节点SN电性连接第二偏移电阻SR2。当发射节点电压Node_V01输入至第一偏移电阻SR1时，内部节点SN通过第一偏移电阻SR1与第二偏移电阻SR2的分压而产生节点偏压SV。具体而言，第一偏移电阻SR1等于454欧姆(ohm)，第二偏移电阻SR2等于10K欧姆，节点偏压SV为1.1V，发射节点电压Node_V01为1.15V。藉此，电压偏移器430可位移发射节点电压Node_V01，通过提高电压以补偿因高温而导致射频发射电路的特性变差的状况。射频发射电路属于负载大且对环境高温会影响其特性的区块，而本发明的电压偏移器430结合受温度状态HIGH_TEMPERATURE控制的切换器410(3对1切换开关)可有效地补偿此温度变异。上述第一偏移电阻SR1与第二偏移电阻SR2的数值可依需求调整，本发明不以此为限。

发射线路单元700_TX包含发射电阻R_TX与发射电感L_TX，发射电阻R_TX电性连接发射电感L_TX。发射线路单元700_TX电性连接于第一线路单元600与负载单元300a(射频发射电路)之间，且流过发射线路电流i_TX。发射线路电流i_TX等于负载单元300a的电流。

接收线路单元700_RX包含接收电阻R_RX与接收电感L_RX，接收电阻R_RX电性连接接收电感L_RX。接收线路单元700_RX电性连接于第一线路单元600与负载单元300b(射频接收电路)之间，且流过接收线路电流i_RX。接收线路电流i_RX等于负载单元300b的电流。

上述射频发射电路与射频接收电路均为IC，射频发射电路负责射频信号的发射，射频接收电路负责射频信号的接收。射频发射电路及射频接收电路均与电压调节器200相隔一段距离。电路的信号会从电压调节器200先经过调节电阻R_s与调节电感L_s，然后经第一线路单元600(如PCB走线)的第一电阻R₀₁与第一电感L₀₁后，分别分岔连接至射频发射区块与射频接收区块。射频发射区块包含发射电阻R_TX、发射电感L_TX及射频发射电路；射频接收区块包含接收电阻R_RX、接收电感L_RX及射频接收电路。一般射频发射区块的负载电流较大，其距离电压调节器200较近，而射频接收区块则距离电压调节器200较远(R_RX＞＞R_TX且L_RX＞＞L_TX)。当射频发射区块启动及射频接收区块关闭时，系统处于射频发射状态TX_state，此时控制信号110的发射负载状态TX_ENABLE为1，且切换器410依据发射负载状态TX_ENABLE切换而使反馈电压FV等于发射节点电压Node_V01。发射节点电压Node_V01可工作于IC目标电压(如1.1V)，路径中的电路损耗(R_s/L_s、R₀₁/L₀₁、R_TX/L_TX)可经由感应反馈电压(发射节点电压Node_V01)后由电压调节器200进行补偿；反之，当射频发射区块关闭及射频接收区块启动时，系统处于射频接收状态RX_state，此时控制信号110的发射负载状态TX_ENABLE为0，且切换器410依据发射负载状态TX_ENABLE切换而使反馈电压FV等于接收节点电压Node_V02。接收节点电压Node_V02可工作于IC目标电压，路径中的电路损耗(R_s/L_s、R₀₁/L₀₁、R_RX/L_RX)可经由感应反馈电压(接收节点电压Node_V02)后由电压调节器200进行补偿。藉此，依据不同区块的运行模式，直接切换至区块临近的反馈参考电压节点，由电压调节器200直接针对路径中的损耗进行补偿。射频发射状态TX_state与射频接收状态RX_state分别符合下列式子(26)、(27)：

V_BULK-ΔV_s-ΔV₀₁-ΔV_TX＝Node_V01＝V_{TARGET_01} (26)；

V_BULK-ΔV_s-ΔV₀₁-ΔV_RX＝Node_V02＝V_{TARGET_02} (27)。

其中V_BULK代表电压调节器200的输出电压，ΔV_s代表调节线路单元500的压降，ΔV₀₁代表第一线路单元600的压降，ΔV_TX代表发射线路单元700_TX的压降，ΔV_RX代表接收线路单元700_RX的压降。V_{TARGET_01}与V_{TARGET_02}分别代表射频发射状态TX_state与射频接收状态RX_state的目标电压。

藉此，本发明的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路100b系利用多节点(如发射节点N01与接收节点N02)的节点电压(如发射节点电压Node_V01与接收节点电压Node_V02)、对应负载状态的控制信号110及电压反馈电路400内的切换器410，经切换后提供反馈电压FV给电压调节器200，藉以动态调整节点电压，进而增加电压容忍范围，并使SoC有较多的余裕对抗交流电压噪声。

请一并参阅图7及图10，其中图10绘示图7的电压反馈电路400的第二范例的示意图。如图所示，电压反馈电路400仅包含切换器410，切换器410为N对1切换开关，且N等于二。而控制信号110仅包含发射负载状态TX_ENABLE。切换器410依据控制信号110的发射负载状态TX_ENABLE切换，使反馈电压FV等于发射节点电压Node_V01与接收节点电压Node_V02的其中一个。当发射负载状态TX_ENABLE为1时，反馈电压FV等于发射节点电压Node_V01；发射负载状态TX_ENABLE为0时，反馈电压FV等于接收节点电压Node_V02。

由上述实施方式可知，本发明具有下列优点：其一，可接收一个以上的电源网络观测节点，并利用对应负载状态的控制信号及电压反馈电路内的切换器，经切换后提供反馈电压给电压调节器，藉以动态调整节点电压，进而增加电压容忍范围。其二，可依据系统电源网络各功能区块(高低电流)的需求，有效动态调整配置多观测点电压，使其符合单芯片系统的电压输入规格，且可避免本领域技术人员的不合规格的电压准位发生的问题。其三，电压偏移器可位移发射节点电压，通过提高电压可有效地补偿因高温而导致射频发射电路的特性变差的状况。

虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

【符号说明】

100,100a,100b:具有可动态配置反馈电压的电压调节电路

102:控制电路

110:控制信号

200:电压调节器

300a,300b:负载单元

400:电压反馈电路

410:切换器

420_1,420_2,420_3,420_4:分压器

430:电压偏移器

500:调节线路单元

600:第一线路单元

700:第二线路单元

700_TX:发射线路单元

700_RX:接收线路单元

DN:内部节点

DV:节点分压

DR1:第一分压电阻

DR2:第二分压电阻

FV:反馈电压

HIGH:高负载电流

HIGH_TEMPERATURE:温度状态

i_RX:接收线路电流

i_sum:调节线路电流

i_TX:发射线路电流

L₀₁:第一电感

L₀₂:第二电感

LOW:低负载电流

LOAD_01:第一负载状态

LOAD_02:第二负载状态

L_RX:接收电感

L_s:调节电感

L_TX:发射电感

N01:发射节点

N02：接收节点

Node：节点

Node_V01：发射节点电压

Node_V02：接收节点电压

R₀₁：第一电阻

R₀₂：第二电阻

R_s：调节电阻

RS1，RS2，RS3，RS4：设定范围

R_RX：接收电阻

R_TX：发射电阻

SN：内部节点

SR1：第一偏移电阻

SR2：第二偏移电阻

State-1：第一状态

State-2：第二状态

State-3：第三状态

State-4：第四状态

SV：节点偏压

TX_ENABLE：发射负载状态

V₀₁，V₀₂：电压

ΔV₀₁，ΔV₀₂：压降

Vout：节点电压

V_{SPEC_MAX}，V_{TARGET_01_MAX}，V_{TARGET_02_MAX}，V_{TARGET_03_MAX}，V_{TARGET_04_MAX}：上限值

V_{SPEC_MIN}，V_{TARGET_01_MIN}，V_{TARGET_02_MIN}，V_{TARGET_03_MIN}，V_{TARGET_04_MIN}：下限值

V_{TARGET_01}，V_{TARGET_02}，V_{TARGET_03}，V_{TARGET_04}：目标电压值

Claims (15)

1.一种具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，包含：

节点，具有节点电压；

电压调节器，电性连接该节点；

多个负载单元，通过该节点电性连接该电压调节器，该些负载单元受该节点电压驱动且具有至少一负载状态，该至少一负载状态对应该多个负载单元的至少一电流大小；以及

电压反馈电路，电性连接于该电压调节器与该节点之间，该电压反馈电路包含切换器并接收该节点电压与控制信号，该控制信号包含该至少一负载状态；

其中，该电压反馈电路依据该控制信号的该至少一负载状态控制该切换器而产生反馈电压，该电压调节器依据该反馈电压调节该节点电压，并且

其中该切换器为N对1切换开关，该些负载单元的该至少一负载状态的数量为多个，且N对应该些负载单元的该至少一负载状态的数量。

2.如权利要求1所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中该电压反馈电路还包含：

分压器，电性连接于该切换器与该节点之间，该分压器接收该节点电压并将该节点电压转换而产生节点分压，且该分压器将该节点分压传送至该切换器；

其中，该切换器依据该控制信号的该至少一负载状态切换，使该反馈电压等于该节点分压。

3.如权利要求1所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中该至少一负载状态对应该些负载单元的至少一电流大小。

4.如权利要求1所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中，

该控制信号还包含温度感知器的温度状态，该温度感知器电性连接于该电压反馈电路，且该温度感知器感测该些负载单元所在的环境空间的环境温度而得到该温度状态；及

该电压反馈电路还包含：

电压偏移器，电性连接于该切换器与该节点之间，该电压偏移器接收该节点电压并将该节点电压位移至节点偏压，且该电压偏移器将该节点偏压传送至该切换器；

其中，该切换器依据该控制信号的该至少一负载状态与该温度状态切换，使该反馈电压等于该节点偏压。

5.如权利要求1所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中该些负载单元包含：

第一负载单元，产生第一负载电流，该第一负载电流为第一高负载电流与第一低负载电流的其中一个；及

第二负载单元，产生第二负载电流，该第二负载电流为第二高负载电流与第二低负载电流的其中一个；

其中，N等于四，该些负载单元的该些负载状态的数量为四，且该些负载单元的该些负载状态分别对应该第一高负载电流及该第一低负载电流的其中一个与该第二高负载电流及该第二低负载电流的其中一个的四个排列组合。

6.如权利要求1所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中该电压调节器与该电压反馈电路依据该些负载单元的该至少一负载状态决定出该节点的至少一目标上限值与至少一目标下限值并形成至少一目标电压值，该至少一目标电压值等于该至少一目标上限值与该至少一目标下限值的至少一中间值，该反馈电压对应该至少一目标电压值，该电压调节器依据该反馈电压调节该节点电压而使该节点电压朝该目标电压值调整。

7.如权利要求6所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中该些负载单元的该至少一负载状态的数量、该至少一目标上限值的数量、该至少一目标下限值的数量及该至少一目标电压值的数量均为多个，该切换器依据该些负载单元的该些负载状态切换而使该反馈电压对应该些目标电压值的其中一个。

8.如权利要求1所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中该些负载单元包含：

射频发射电路，产生发射电流；及

射频接收电路，产生接收电流；

其中，该些负载单元的该至少一负载状态对应该发射电流与该接收电流的其中一个，藉以令该切换器依据该发射电流与该接收电流的其中一个切换。

9.一种具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，包含：

多个节点，分别具有多个节点电压；

电压调节器，电性连接该些节点；

多个负载单元，分别通过该些节点电性连接该电压调节器，该些负载单元分别受该些节点电压驱动且具有至少一负载状态，该至少一负载状态对应该多个负载单元的至少一电流大小；以及

电压反馈电路，电性连接于该电压调节器与各该节点之间，该电压反馈电路包含切换器并接收该些节点电压及控制信号，该控制信号包含该至少一负载状态；

其中，该电压反馈电路依据该控制信号的该至少一负载状态控制该切换器而产生反馈电压，该电压调节器依据该反馈电压调节该些节点电压，并且

其中该切换器为N对1切换开关，且N对应该些负载单元的该至少一负载状态的数量。

10.如权利要求9所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中该电压反馈电路还包含：

分压器，电性连接于该切换器与该些节点的发射节点之间，该发射节点具有发射节点电压，该分压器接收该发射节点电压并将该发射节点电压转换而产生节点分压，且该分压器将该节点分压传送至该切换器；

其中，该切换器依据该至少一负载状态切换，使该反馈电压等于该节点分压。

11.如权利要求9所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中该至少一负载状态对应该些负载单元的至少一电流大小。

12.如权利要求9所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中，

该控制信号还包含温度感知器的温度状态，该温度感知器电性连接于该电压反馈电路，且该温度感知器感测该些负载单元所在的环境空间的环境温度而得到该温度状态；及

该电压反馈电路还包含：

电压偏移器，电性连接于该切换器与该些节点的发射节点之间，该发射节点具有发射节点电压，该电压偏移器接收该发射节点电压并将该发射节点电压位移至节点偏压，且该电压偏移器将该节点偏压传送至该切换器；

其中，该切换器依据该控制信号的该至少一负载状态与该温度状态切换，使该反馈电压等于该节点偏压。

13.如权利要求9所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中该些负载单元包含：

射频发射电路，产生发射电流；及

射频接收电路，产生接收电流；及

其中，该些负载单元的该至少一负载状态对应该发射电流与该接收电流的其中一个，藉以令该切换器依据该发射电流与该接收电流的其中一个切换。

14.如权利要求13所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中该些节点包含：

发射节点，连接该射频发射电路且具有发射节点电压；及

接收节点，连接该射频接收电路且具有接收节点电压；

其中，该切换器依据该发射电流与该接收电流的其中一个切换，使该反馈电压等于该发射节点电压与该接收节点电压的其中一个。

15.如权利要求13所述的具有可动态配置反馈电压的电压调节电路，其中，

当该射频发射电路启动且该射频接收电路关闭时，该切换器依据该发射电流切换，使该反馈电压等于发射节点电压；及

当该射频接收电路启动且该射频发射电路关闭时，该切换器依据该接收电流切换，使该反馈电压等于接收节点电压。