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2008-10-21_US7441137B_发明授权_US07441137B1 Voltage regulator with internal controls for adjusting output based on feed-forward load information_+++B_C_L_U_v+++.docx

2026-03-24 23:36

2008-10-21_US7441137B_发明授权_US07441137B1 Voltage regulator with internal controls for adjusting output based on feed-forward load information_+++B_C_L_U_v+++.docx

本次调用的模型名称：DeepSeek-R1

对比文件名称：2008-10-21_US7441137B_发明授权_US07441137B1 Voltage regulator with internal controls for adjusting output based on feed-forward load information

目标专利名称：337用于集成无电容低压差(LDO)电压调节器的数字辅助调节CN105190465B

根据目标专利说明书和权利要求，以及对比文件US7441137B1的内容，现对技术特征进行比对分析如下：

### 特征比对表格

技术特征描述及公开性判断结果	对比文件原文引用	公开性论述
技术特征A：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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未记载DAC或类似的数/模转换器被提前通知信号“启用”以“提供电流”。对比文件公开了接收负载控制信号并基于此信号调整输出电压，例如通过调整反馈电路（图6、7）或直接内部控制驱动电路（图8、9A-B、10A-B）。[0031]段描述了负载信号导致电压调节器调整供给设备的供电电压以进行补偿。	对比文件的核心在于基于预期的负载变化信号（load control signal）来“调整输出电压”（adjust the output voltage）。其实现手段包括：通过外部反馈电路改变分压电阻（图6）或注入反馈电流（图7），或通过内部控制电路直接作用于驱动电路或PWM电路（图8、9）。这些调整机制是直接改变调节器的输出驱动，而非启用一个独立的、与LDO并联的DAC来提供电流。目标专利中DAC（即数字控制器204和晶体管组合件207构成的IDAC）是作为一个独立的辅助电流源被启用，与LDO调节器并行工作。对比文件没有公开这种由“提前通知信号”触发“启用”一个“DAC”来“提供电流”的技术方案。本领域技术人员无法从对比文件毫无疑义地得出或通过合理推理得出该特征。
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。<br>判断结果：直接公开	说明书[0030]段：“...the load signal may provide an ‘early warning signal’ of sorts, causing the voltage regulator to adjust the supply voltage provided to the device to minimize the impact of transient voltage spikes caused by the change in load.” <br>附图4及对应说明（[0031]段）：“...at time T′, prior to an expected sudden increase in current when the GPU pipelines are heavily loaded (at time T0), the load signal may cause VOUT to be adjusted upward...”	对比文件明确公开了负载控制信号（load control signal/load signal）作为一种“提前警告信号”（early warning signal），用于指示预期将发生的负载变化（anticipated change in load）。附图4明确展示了在负载实际发生变化的时间点T0之前，在时间T’就基于该信号进行了电压调整。这明确公开了提前通知信号在负载变化开始前的一个时间段（即“预定时间段”）内发出并起作用。该特征在对比文件中的作用与在目标专利中的作用相同，都是为了让调节器提前准备，以应对即将到来的负载变化。因此，该技术特征被对比文件直接公开。
技术特征C：所述即将发生的负载变化是需要增加电流的。<br>判断结果：直接公开	说明书[0026]段：“...when several of these pipelines are loaded up for processing, the resultant switching (of potentially several hundred million transistors) may cause a current demand several times greater than what is demanded when the pipelines are not as heavily loaded.” <br>[0031]段：“...an expected sudden increase in current when the GPU pipelines are heavily loaded...”	对比文件多次提及负载变化（如GPU管线加载）会导致电流需求急剧增加（current demand several times greater, sudden increase in current）。其技术方案正是为了解决因负载增加导致的电压瞬降问题。因此，“即将发生的负载变化是需要增加电流的”这一特征已被对比文件直接公开。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件公开了基于负载信号调整调节器的输出电压（例如提升电压ΔV），以补偿预期的负载增加，从而减小电压下冲（dip）。见[0031]段及图4描述。	对比文件实现减小电压下冲的手段是：通过负载信号直接控制同一个电压调节器的输出电压（例如提升其设定点），使得在负载增加时，输出电压的下降幅度变小。这是一个单一的调节器输出调整过程。而目标专利的特征D涉及两个独立的电流源：一个是由提前通知信号启用的DAC（数字辅助电流源），另一个是LDO调节器（主模拟电流源），将两者的输出电流“组合”起来共同向系统电路供电。对比文件完全没有公开这种“电流组合”的结构和方式。虽然最终目的都是减小电压下冲，但实现该目的的技术手段有本质区别。因此，该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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未记载在负载变化后，逐步降低一个辅助电流源的电流直至达到操作电压的过程。其电压调整过程如附图4所示，是在负载变化前预先调整电压，负载变化后，电压可能通过反馈环路逐渐恢复。	目标专利特征E描述了数字辅助调节器（DAC）的一个具体控制过程：在提前提供电流以应对负载突增后，数字控制器会逐步降低DAC的电流输出，使系统电压斜降到指定的操作电压（见说明书[0023]段：“控制Vdd_负载209电压到系统电路208的指定操作电压的斜降”）。对比文件没有公开任何与“DAC电流降低”或“电压斜降到操作电压”相关的技术内容。其技术方案聚焦于通过负载信号直接调整主调节器的输出电压设定点，没有涉及辅助电流源的独立控制及其电流的后续降低过程。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未记载通过监测LDO输出电流并将其平衡在预定范围内的控制逻辑。其控制基于负载信号的“前馈”和输出电压的“反馈”，而非基于对LDO输出电流的监测和与辅助电流源的平衡。	该特征描述了目标专利中数字辅助调节器与LDO调节器协同工作的一个精细控制阶段：通过电流ADC监测LDO的输出电流，数字控制器调整DAC的电流，使得LDO承担的电流部分被控制在预定的范围内（例如高、低阈值之间，见说明书[0024]段）。这是一个涉及两个并联电流源之间动态电流分配和反馈控制的具体方法。对比文件完全没有公开这样的技术方案。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未讨论其电压调节器是否为“无电容”设计或是否避免了外部引脚。背景技术（[0009]段）提及了使用大容量输出电容（CO）及其带来的尺寸和成本问题，但未声明其发明解决了外部电容或引脚问题。其附图（如FIG. 3，8）中的调节器输出端通常标有“CO”，暗示可能仍使用输出电容。	目标专利的特征G强调了其方案的优点：DAC和LDO都嵌入在系统芯片内，无需连接外部大电容的外部引脚。这是目标专利旨在解决的一个关键问题（见背景技术[0006]-[0007]段）。对比文件虽然旨在改善瞬态响应并可能因此减小对输出电容的要求，但其说明书和权利要求均未提及“无外部电容”、“无需外部引脚”或“嵌入”等概念。本领域技术人员无法从对比文件得出或推断出该特征。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未提及使用“电流模/数转换器”（current ADC）来监测调节器的输出电流。其反馈机制主要是监测输出电压（VFB）或反馈电流（IFB），而非专门将LDO的输出电流转换为数字信号进行监测。例如，图6-7是电压/电流反馈，图8-10是基于负载信号的直接控制。	该特征限定了使用一种特定的元件——电流模/数转换器（IADC）——来监测LDO的输出电流状态（过高/过低）。这是目标专利中实现数字辅助控制的关键反馈环节（见说明书[0024]段）。对比文件中的反馈或控制信号均不涉及将“LDO输出电流”通过“模/数转换”转换为数字信息用于控制决策。因此，该特征未被对比文件公开。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	同特征H，对比文件未记载电流ADC。更未记载使用电流ADC输出多个代码（如00，01，11）来指示LDO电流处于“过高”、“中间范围”或“过低”等不同状态。	特征I是特征H的更具体化，明确电流ADC能提供三种状态的指示（如说明书[0024]段所述的两位代码）。对比文件同样没有公开任何与此相关的技术内容。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件通篇使用“voltage regulator”，并未限定其为“低压差（LDO）调节器”，也未明确其提供的是“线性调节”。附图9B中提到了PWM电路和开关FET，这更倾向于描述一种开关调节器。虽然线性调节器是电压调节器的一种，但对比文件并未明确指向LDO这种特定类型。	目标专利明确要求保护的是“低压差（LDO）调节器”及其“线性调节”。对比文件公开的“电压调节器”是一个更上位的概念，可以包括开关调节器、线性调节器等。虽然本领域技术人员知道LDO是一种线性电压调节器，但对比文件说明书和附图（特别是提到PWM和开关FET的图9B）并未明确描述或必然指向LDO线性调节器。因此，不能认为对比文件直接公开了“LDO调节器”这一具体类型。从隐含公开的宽松标准看，由于对比文件未排除线性调节，且其调节原理（基于误差放大器的反馈）与线性调节有共通之处，有可能被本领域技术人员认为是隐含了线性调节的一种实现方式，但“LDO”所强调的低压差特性并未被对比文件提及或暗示。综合考虑，认为对比文件未公开“LDO调节器”这一具体特征。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件公开了基于负载信号控制调节器的“内部控制”电路（internal controls 802， 902， 1002），这些控制电路可以基于数字负载信号进行操作（例如多比特信号，见[0047]段）。但这些“内部控制”电路是电压调节器本身的一部分，用于直接控制该调节器的驱动电路（806， 906）。	目标专利的特征K限定了“数字辅助调节器”是一个与“LDO调节器”耦合的独立实体，两者协同工作。数字辅助调节器（包含数字控制器和晶体管组合件）提供“数字辅助调节”，而LDO提供“线性调节”。这是一种混合式调节器架构。对比文件中的“内部控制”电路是集成在单一电压调节器内部，用于增强该调节器对负载信号的响应能力，并未形成一个与主调节器（且是LDO）并联的、独立的“数字辅助调节器”。两者的系统架构不同。因此，该特征未被对比文件公开。
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。<br>判断结果：直接公开	说明书[0028]-[0030]段，附图3及4：系统电路（GPU 310）生成一个负载信号（load signal 312，即提前通知信号）并发送给电压调节器（300， 800），以通知其即将发生的负载变化（anticipated change in load）。[0030]段明确称此信号为“early warning signal”。	对比文件公开了系统电路（GPU）具有产生“提前通知信号”（early warning signal/load signal）的功能，该信号被发送至电压调节器，以便调节器提前调整输出，应对即将到来的负载变化。虽然对比文件中信号是发送给“电压调节器”整体，而目标专利中是发送给“数字辅助调节器”，但“提前通知电路”及其“适时通知即将发生的负载变化”这一功能本质已被对比文件直接公开。作用都是为了提前预警，使供电方做好准备。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	同特征H、I，对比文件未记载任何“电流模/数转换器（IADC）”元件，也未记载监测LDO调节器电流并将其转换为数字信息提供给数字控制器的技术方案。其内部控制电路（802， 902）接收的是负载控制信号本身，而非来自电流ADC的关于LDO电流的数字反馈。	该特征限定了具体的反馈元件（IADC）及其功能（监测LDO电流并提供数字信息给数字控制器）。这是目标专利数字辅助控制回路的核心组成部分。对比文件完全没有公开这一技术特征。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未公开任何用于监测LDO输出电流的“阈值比较器”。其反馈电路（图6，7）中的比较器（如误差放大器602）是比较电压或电流反馈信号与参考信号，以产生误差信号，其目的并非专门用于指示LDO输出电流“过高”或“过低”这两种状态。	该特征是对IADC具体结构的进一步限定。对比文件未公开这样的结构。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	同特征N，对比文件未公开这样的结构。特征O是比特征N更具体的多状态指示，同样未被公开。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件中的电压调节器包含驱动电路，其中可能包含晶体管（例如图9B中的输出FET 909）。内部控制电路（902）可以控制这些晶体管（例如通过PWM信号）。	虽然对比文件的驱动电路中包含晶体管，并且可能被控制以调节输出，但目标专利的特征P特指“晶体管组合件”作为数字辅助调节器（IDAC）的一部分，其由数字控制器“成组地控制”以“增加或降低供应到系统电路的电流”。在目标专利中，这个晶体管组合件（207）是与LDO输出装置（216）并联的独立电流源。对比文件中的晶体管（如FET 909）是主调节器功率输出级的一部分，并非一个与主调节器并联的、受独立数字控制器成组控制的辅助电流源。两者的结构、在电路中的位置和作用均不同。因此，该特征未被对比文件公开。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件公开了通过负载信号控制调节器以提升输出电压（例如图4中的ΔV）。但这并非通过一个独立的晶体管组合件将电压“上拉”至“芯片的传入供电电压”（如目标专利的Vddext 219）。对比文件是通过调节调节器自身的输出来改变输出电压。	目标专利特征Q描述了数字辅助调节器（晶体管组合件）的一种具体工作模式：在接收到提前通知后，将输出电压上拉到较高的输入电压（Vddext）以快速提供电流（见说明书[0023]段）。对比文件虽然也提升电压，但实现原理不同，未提及“上拉至传入供电电压”这一具体动作。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未记载“数字控制器从电流模/数控制器获得输入”。其电压调整过程是基于负载信号的前馈和/或输出电压的反馈，没有涉及基于LDO电流反馈的“斜降”控制过程。图4所示的电压恢复过程是调节器自身的反馈环路响应，并非一个由数字控制器主动控制的、以电流ADC反馈为依据的“斜降”过程。	该特征描述了目标专利中一个具体的闭环控制过程：数字控制器根据电流ADC的反馈，控制输出电压从预充电的高电平斜降到指定的操作电压。这是一个精细的数字控制序列。对比文件没有公开这一技术特征。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未对其电压调节器的电流处理职责进行如此划分。其调节器作为一个整体来处理所有频率范围的负载电流变化。	该特征限定了数字辅助部分和模拟LDO部分在电流供应上的分工：数字部分处理静态/低频，模拟部分处理高频动态。这是目标专利混合架构的一个核心设计理念（见说明书[0023]段：“数字控制器204和晶体管组合件207处理静态和低频电流需求，而LDO 205处理高频动态电流需求”）。对比文件完全没有提及这种分工。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未提及“扩充静态电流容量”的目的，也未提及为“芯片上泄漏”供电。其发明目的是改善瞬态响应，而非扩展静态电流处理能力。	该特征描述了数字辅助调节器的另一个作用：扩展LDO的静态电流容量，以应对诸如芯片泄漏电流等大静态电流需求（见说明书[0024]段）。这是目标专利的一个有益效果。对比文件未涉及此内容。
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。<br>判断结果：直接公开	同特征B和L。说明书[0028]-[0030]段，附图3-4及[0050]段的操作流程图均公开了系统电路（如GPU）产生负载控制信号，该信号表示预期的负载变化。图4明确显示了信号在负载实际变化（T0）之前的预定时间（T‘）发出。	该特征与特征B、L的核心内容一致，即系统电路产生提前通知信号。该特征已被对比文件直接公开。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件公开了电压调节器接收提前通知信号并响应于该信号调整输出（如提升电压）。其说明书[0042]段提到内部控制电路（802）可以“绕过传统的反馈路径”，提供“更快的响应时间”（a much faster response time）。更快的响应时间可以理解为有效带宽的提升。	对比文件公开了调节器接收信号并响应，以及通过内部控制实现更快响应（可视为带宽扩展的效果）。然而，目标专利明确限定了调节器类型为“低压差LDO调节器”，而对比文件并未明确其调节器为LDO。此外，“扩展带宽”在目标专利中可能有其特定含义（例如通过数字辅助处理低频，让LDO专注于高频，从而等效扩展其有效带宽）。对比文件是通过内部控制直接干预驱动电路来加速响应，其机制与目标专利所述的“扩展LDO调节器的带宽”在技术路径上并不相同。从直接公开的角度，由于调节器类型（LDO）和“扩展带宽”的具体技术内涵未被公开，因此判断为未直接公开。但从隐含公开的宽松标准看，对比文件公开的“基于前馈信号实现更快响应”可以被认为是实现“扩展有效带宽”的一种可能手段。本领域技术人员有可能从对比文件“更快响应时间”的教导中，推理出这等效于扩展了调节器对负载变化的响应带宽。因此，该特征被隐含公开。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未提及“米勒补偿电容器”（Miller compensation capacitor）或任何用于稳定LDO调节器的具体补偿技术。	该特征涉及LDO调节器内部稳定性的具体电路元件（米勒补偿电容）。这是模拟LDO设计中的常见技术，但对比文件并未描述其电压调节器的内部补偿结构，因此该具体特征未被公开。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未提及与米勒电容器组合的“可变电阻器电路”用于负载电流补偿。	该特征是对LDO补偿电路的具体限定，涉及可变电阻跟踪负载电流变化。对比文件未公开此具体电路结构。
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。<br>判断结果：未直接公开，也未隐含公开	对比文件未提及通过可变电阻跟踪负载电流来实现稳定。其实现稳定的方式可能是通过反馈环路或前馈控制。	该特征描述了图4实施例中可变电阻器电路（Rc 410）的具体功能。对比文件完全没有公开这一技术特征。