2010-03-16_US7679345B_发明授权_US07679345B1 Digital linear voltage regulator_+++E_p+++.docx

对比文件的名称:2010-03-16_US7679345B_发明授权_US07679345B1 Digital linear voltage regulator

目标专利的名称:用于集成无电容低压差(LDO)电压调节器的数字辅助调节CN105190465B

本次调用的模型名称:专利创造性评估模型

技术特征描述以及公开性判断结果对比文件原文引用公开性论述
技术特征A:所述方法包括:响应于由系统电路供应的提前通知信号启用数/模转换器DAC以提供电流,《未公开》说明书第[0035]段:“The load logic element supplies signals indicative of transitions in load current requirements, (e.g. operating mode changes) to a finite state machine (FSM) 410 of the regulator. For example, the load logic 460 supplies a sleep mode signal to the FSM 410 during operation as the load 450 enters a sleep mode.”对比文件中,负载逻辑(load logic element)会向有限状态机(FSM)提供指示负载电流需求变化的信号(例如模式改变)。该信号用于通知FSM负载状态的改变。然而,目标专利中的“提前通知信号”强调“提前”和“即将发生”,其作用是使数字辅助调节器(DAC)在负载实际变化之前被启用,以预防电压下冲。对比文件中的信号是负载状态变化时或变化后的指示(如进入睡眠模式),虽然通知了变化,但并未明确其为在负载变化“之前”发出的、具有“预定时间段”预警功能的“提前”信号。两者在信号的作用(事后响应 vs 事前预防)和时序要求上存在本质区别。因此,对比文件没有公开“响应于提前通知信号启用DAC”这一特征。
技术特征B:其中所述提前通知信号指示所述系统电路即将发生的负载变化将在预定时间段内开始,《未公开》无对应内容。对比文件全文未提及任何关于“提前通知信号”指示变化将在“预定时间段内开始”的内容。其负载逻辑提供的信号仅指示负载状态(如高电流、低电流)的转变,并未包含关于变化何时(在多久之后)开始的时间信息。因此,该技术特征未被对比文件公开。
技术特征C:所述即将发生的负载变化是需要增加电流的,《未公开》说明书第[0037]段:“The dynamic load in this embodiment can have two operating conditions: a ‘high’ current state, and ‘low’ current state.”对比文件公开了动态负载可以有高电流和低电流两种状态,其变化包括从低到高(增加电流)和从高到低(减少电流)。虽然其中包含了“需要增加电流的”负载变化情形,但技术特征C是依附于特征B所定义的“即将发生的负载变化”这一特定情境下的。由于对比文件未公开具有“提前通知”和“预定时间段”属性的负载变化通知机制,因此也就未公开在此特定机制下“需要增加电流”的这一具体类型的负载变化。因此,该特征未被公开。
技术特征D:将由所启用的DAC提供的电流与由低压差LDO调节器提供的电流组合以向所述系统电路供应,从而使得所述系统电路的电压下冲减小或去除。《未公开》说明书第[0018]-[0020]段描述了数字线性电压调节器200,其包括电流DAC 230直接向动态负载250供电,构成一个完整的电压调节环路。全文未提及低压差(LDO)调节器。对比文件公开的是一个完整的数字线性电压调节器,其由电流DAC 230直接向负载提供电流。其中并不存在一个独立的、与DAC“组合”或“并行”工作的“低压差(LDO)调节器”。目标专利的核心思想之一是数字辅助调节器(DAC)与传统的模拟LDO调节器协同工作,共同向负载供电以解决电压下冲问题。对比文件的方案是纯数字调节方案,替代了传统的模拟线性调节器(如图1所示),而非辅助或与之组合。因此,该技术特征未被对比文件公开。
技术特征E:其中降低由所述DAC提供的所述电流直到达到所述系统电路的操作电压。《直接公开》说明书第[0038]段:“Then, for each clock cycle, the FSM determines err_sign from the comparator. Then the FSM calculates the next value for curr as equal to the previous stored value of curr adjusted by stp_sz with sign err_sign. For example curr=curr(stored)−stp_sz*err_sign. is one possible adjustment. The curr variable is written as a digital control word output to the DAC.”对比文件中,有限状态机(FSM)根据比较器220输出的误差符号(err_sign)来调整输出给电流DAC 230的数字控制字(curr)。比较器220将负载电压与参考电压260进行比较。当负载电压高于参考电压(目标操作电压)时,FSM会降低输出给DAC的数字控制字,从而降低DAC提供的电流,使负载电压下降并最终收敛至参考电压(即系统电路的操作电压)。这一过程直接公开了“降低由DAC提供的电流直到达到系统电路的操作电压”的技术特征,其作用也是为了实现电压调节和稳定。
技术特征F:其中将由所述DAC提供的所述电流降低到使由所述LDO供应的剩余负载电流平衡在预定范围内的电平。《未公开》无对应内容。该技术特征的核心在于DAC电流与LDO电流的协同与平衡,且LDO电流被维持在“预定范围”内。对比文件中不存在LDO调节器,因此也就不存在“由LDO供应的剩余负载电流”以及与之“平衡”的概念。该特征描述的是一种特定的混合调节架构中的控制逻辑,对比文件未公开此内容。
技术特征G:其中所述DAC和所述LDO调节器在不需要到外部电容器的外部封装引脚连接的情况下嵌入在所述系统电路内。《未公开》说明书第[0034]段:“For example, in FBDIMM generating a 1 V operating voltage from 1.5 V supply voltage on-chip allows use of the more advanced 90 nm CMOS technology...” 及图3A。对比文件公开了其数字线性电压调节器可以集成在芯片上(on-chip),这暗示了其可能不需要外部大电容和相应的引脚。然而,技术特征G明确限定了“所述DAC和所述LDO调节器”两者均嵌入且无需外部引脚。由于对比文件仅公开了DAC(作为其调节器的核心),而未公开LDO调节器,因此无法满足该特征中关于“DAC和LDO调节器”这一组合结构嵌入的条件。因此,该特征未被公开。
技术特征H:其进一步包括:通过电流模/数转换器监测由所述LDO调节器提供的所述电流以指示所述LDO输出电流是过高还是过低。《未公开》无对应内容。对比文件中用于监测的部件是比较器220,它比较的是负载电压与参考电压,输出的是电压比较结果(过高或过低),而非“电流”。目标专利中的“电流模/数转换器”是专门用于监测LDO调节器输出“电流”的部件。两者监测的对象(电压 vs 电流)和目的不同。此外,对比文件不存在LDO调节器。因此,该技术特征未被公开。
技术特征I:其进一步包括:通过电流模/数转换器监测由所述LDO调节器提供的所述电流以指示所述LDO输出电流是过高、在中间范围操作电平下还是过低。《未公开》无对应内容。与特征H同理,对比文件没有电流模/数转换器(IADC),也没有LDO调节器。其比较器220输出是二进制信号,指示电压高于或低于参考电压,并未公开能指示“中间范围操作电平”的多状态输出。因此,该技术特征未被公开。
技术特征J:所述设备包括:低压差LDO调节器,其经配置以提供电压和电流的线性调节《未公开》全文未提及“低压差(LDO)调节器”。说明书第[0002], [0006]段描述的是“digital linear voltage regulator”。目标专利中的“低压差(LDO)调节器”是一种特定类型的线性电压调节器,其特点是输入输出电压差可以很小。对比文件公开的是“数字线性电压调节器”,它采用数字控制环路(FSM, DAC, 比较器)实现电压调节,其架构和工作原理与传统模拟LDO调节器不同。虽然两者都属于电压调节器范畴,但对比文件并未公开一个独立的、具有LDO特性的模拟线性调节器模块。因此,该特征未被公开。
技术特征K:数字辅助调节器,其耦合到所述LDO调节器并且经配置以提供电压和电流的数字辅助调节《未公开》说明书第[0011], [0018]段描述了数字线性电压调节器(digital linear voltage regulator 200),其包括FSM 210,比较器220,电流DAC 230。对比文件公开的是一个完整的、独立的“数字线性电压调节器”,它本身执行主要的电压调节功能。而目标专利中的“数字辅助调节器”是辅助并耦合到一个独立的LDO调节器工作的部件。两者在系统架构中的角色和定位不同:一个是主调节器,另一个是辅助单元。因此,对比文件未公开“耦合到LDO调节器”的“数字辅助调节器”。
技术特征L:系统电路,其耦合到所述数字辅助调节器并且耦合到所述LDO调节器以接收供电电压和电流,并且具有提前通知电路,所述提前通知电路经配置以适时地通知所述数字辅助调节器即将发生的负载变化以使得所述数字辅助调节器向所述系统电路供应所述负载变化所要求的电流。《未公开》说明书第[0035]段:“The load logic element supplies signals indicative of transitions in load current requirements, (e.g. operating mode changes) to a finite state machine (FSM) 410 of the regulator.”对比文件中的“动态负载(dynamic load)450”及其“负载逻辑(load logic element)460”对应于目标专利的“系统电路”。负载逻辑会向调节器的FSM提供指示负载需求变化的信号。然而,与特征A和B的分析类似,该信号是“指示变化(indicative of transitions)”,并未明确其为“提前”通知,也未明确其作用是使数字辅助调节器“供应负载变化所要求的电流”。在对比文件中,该信号的作用是让FSM知晓当前负载状态(如高/低电流状态),以便FSM能相应调整其输出数字字(curr)的初始值,从而加速收敛过程(见[0029]段),其核心作用是“状态切换与快速初始化”,而非“提前预警以主动供应电流”。此外,目标专利中系统电路耦合的是数字辅助调节器和LDO调节器两者,而对比文件中负载仅耦合到数字调节器(DAC)。因此,该技术特征未被公开。
技术特征M:其进一步包括:电流模/数转换器IADC,其经配置以监测与所述LDO调节器相关联的电流并且向数字控制器提供呈数字形式的信息,所述信息表示由所述LDO调节器提供的电流电平。《未公开》无对应内容。对比文件中没有“电流模/数转换器(IADC)”。其用于提供反馈的部件是比较器220,它将负载电压与参考电压进行比较,输出二进制信号给FSM。该信号表示的是“电压”误差方向,而非“LDO调节器的电流电平”。此外,对比文件不存在LDO调节器。因此,该特征未被公开。
技术特征N:其中所述IADC包括:阈值比较器,其监测与LDO输出装置相关联的电流并且指示所述LDO输出电流是过高还是过低。《未公开》无对应内容。对比文件中的比较器220是“电压”比较器,监测的是电压,而非电流。它没有设置用于监测电流的“阈值比较器”。因此,该技术特征未被公开。
技术特征O:其中所述IADC包括:阈值比较器,其监测与所述LDO输出装置相关联的电流并且指示所述LDO输出电流是过高、在中间范围操作电平下还是过低。《未公开》无对应内容。与特征N同理,对比文件没有用于监测电流的阈值比较器,更未公开能指示“中间范围操作电平”的多电平比较器。因此,该特征未被公开。
技术特征P:其进一步包括晶体管组合件:其中所述晶体管组合件包含多个晶体管,其由所述数字控制器成组地控制以增加或降低供应到所述系统电路的电流。《隐含公开》说明书第[0018]段:“The regulator 200 includes a current digital-to-analog converter (DAC) 230 that supplies a dynamic load 250 under control of a feedback loop...” 以及本领域公知常识:电流DAC通常由多个受数字控制的电流源单元(例如晶体管阵列)构成,通过控制开启单元的数量来调节输出电流。对比文件明确公开了电流DAC 230,它接收来自FSM 210的数字字并基于此向负载输送电流。本领域技术人员熟知,为了实现数字到模拟电流的转换,电流DAC的内部实现通常包含由多个晶体管(或电流源)构成的阵列,这些晶体管被分组或单元化,并通过数字控制字(digital word)中的位来控制其开启或关闭,从而“成组地”增加或降低总输出电流。虽然对比文件说明书未详细描述DAC 230的内部晶体管结构,但根据其功能和本领域公知技术手段,可以毫无疑义地推断出该DAC必然包含由数字控制器(FSM)通过数字字“成组地控制以增加或降低电流”的晶体管组合件。因此,该技术特征被对比文件隐含公开。
技术特征Q:其中所述晶体管组合件通过所述数字控制器将所述系统电路的所述供电电压朝向芯片的传入供电电压上拉而驱动。《未公开》无对应内容。对比文件中,电流DAC 230从外部电源获取电力并向负载供电,其作用是将负载电压调节至参考电压260,该参考电压通常低于传入的供电电压(如从1.5V调节至1.0V,见[0034]段)。DAC是通过注入电流来调节负载电压,但并未描述“将供电电压朝向芯片的传入供电电压上拉”这一特定动作。目标专利中该特征描述的是数字辅助调节器在接收到提前通知后,快速将输出电压上拉到输入电压(Vddext)以防止下冲的特定操作模式。对比文件没有公开这种操作模式。因此,该特征未被公开。
技术特征R:其中所述数字控制器从电流模/数控制器获得指示所述LDO调节器正发出多少电流的输入,并且作为响应,控制所述供电电压向所述系统电路的指定操作电压的斜降,其中所述系统电路的电压下冲被减小或去除。《未公开》说明书第[0027]-[0028]段描述了FSM 210接收来自比较器220(电压比较器)的信号,并据此调整输出给DAC 230的数字字,从而使负载电压收敛到参考电压。对比文件中的数字控制器(FSM)是从电压比较器(而非电流模/数控制器)获得输入,该输入指示的是负载电压相对于参考电压是“高”还是“低”,而非“LDO调节器正发出多少电流”。FSM调整DAC输出以控制负载电压的变化,这个过程可以看作是一种“斜降”或“斜升”以达到目标电压。然而,其目的和背景是常规的电压调节收敛过程,并非专门针对“减小或去除电压下冲”这一由负载快速阶跃变化引发的问题。目标专利该特征紧密结合了“电流监测”、“LDO电流”和“防止电压下冲”的特定场景,对比文件未公开这些要素的组合。因此,该技术特征未被公开。
技术特征S:其中所述数字控制器和所述晶体管组合件处理所述系统电路的静态电流需求,而所述LDO调节器处理所述系统电路的高频动态电流需求。《未公开》无对应内容。该技术特征描述了一种混合架构下的明确分工:数字部分处理静态/低频电流,模拟LDO处理高频动态电流。对比文件的数字调节器是一个完整的解决方案,处理所有频率范围的负载电流需求(静态和动态),并未提及与一个独立的LDO调节器进行分工协作。因此,该特征未被公开。
技术特征T:所述数字控制器和所述晶体管组合件扩充所述LDO调节器的静态电流容量以支持为芯片上泄漏供电。《未公开》无对应内容。该特征描述了数字辅助部分用于扩展LDO调节器的静态电流处理能力,特别是为了应对芯片泄漏电流。对比文件中不存在LDO调节器,因此不存在“扩充LDO调节器的静态电流容量”这一概念。其数字调节器自身的容量设计可能考虑各种负载,但未明确提及针对“芯片上泄漏供电”的扩展。因此,该特征未被公开。
技术特征U:其中:所述系统电路经配置以产生表示负载变化将在预定时间段中发生的提前通知信号《未公开》无对应内容。与特征B和L的分析一致,对比文件中的负载逻辑提供的信号指示的是负载状态“变化(transitions)”,并未包含“将在预定时间段中发生”这一时间预警信息。因此,该特征未被公开。
技术特征V:所述低压差LDO调节器耦合到所述系统电路以接收所述提前通知信号并且响应于所述提前通知信号在所述负载变化时间期间扩展所述LDO调节器的带宽。《未公开》无对应内容。对比文件中既没有LDO调节器,也没有“提前通知信号”,更没有“扩展LDO调节器的带宽”这一概念。其数字调节器的带宽和响应特性由数字控制环路(时钟频率、FSM算法等)决定,并非通过接收一个外部预警信号来动态扩展。因此,该技术特征未被公开。
技术特征W:其进一步包括:米勒补偿电容器,其用以稳定所述LDO调节器《未公开》无对应内容。对比文件全文未提及“米勒补偿电容器”。其数字调节器采用数字反馈控制,稳定性由数字逻辑和时钟控制,不同于模拟LDO调节器中常用的米勒补偿技术。因此,该特征未被公开。
技术特征X:可变电阻器电路,其与所述米勒补偿电容器组合而提供对所述系统电路所需的特定负载电流的补偿。《未公开》无对应内容。对比文件未提及“可变电阻器电路”与“米勒补偿电容器”的组合。其数字调节器不依赖于这种模拟补偿网络。因此,该特征未被公开。
技术特征Y:其中所述可变电阻器电路的值跟踪所述系统电路的所述负载电流的变化,其中所述LDO调节器在广泛的电流需求范围内提供稳定的电流供应。《未公开》无对应内容。该特征描述了模拟LDO调节器中一种特定的自适应补偿技术。对比文件未公开任何“可变电阻器电路”及其值跟踪负载电流变化的技术内容。其数字调节器通过在宽负载范围内调整数字控制字来维持稳定,原理不同。因此,该特征未被公开。

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