JP2017530669A - 多相バックコンバータ回路及び方法のための共用ブートストラップキャパシタ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (20)
- DC入力電圧からDC出力電圧を生成するためのバックコンバータであって、
対応するスイッチングノードに各々結合されるn個のスイッチング段であって、前記n個のスイッチング段の各々が更に、
正の入力電圧のための入力端子と前記対応するスイッチングノードとの間に結合されるハイサイドMOSスイッチと、
前記対応するスイッチングノードと出力端子との間に並列に結合され、前記DC出力電圧を提供するために構成される、前記n個のスイッチング段の各々に対応するインダクタと、
を含む、前記n個のスイッチング段、及び
共用ブートストラップキャパシタを、前記n個のスイッチング段の各スイッチング段内の前記ハイサイドMOSスイッチのそれぞれのハイサイドMOSスイッチのゲート端子に選択的に結合するように構成される、ハイサイドドライバ回路要素、
を含み、
前記共用ブートストラップキャパシタが、前記ハイサイドMOSスイッチの前記それぞれのハイサイドMOSスイッチのゲート静電容量を充電するように構成される、
バックコンバータ。 - 請求項1に記載のバックコンバータであって、nが2に等しい整数である、バックコンバータ。
- 請求項1に記載のバックコンバータであって、nが2より大きいか又は2に等しい整数である、バックコンバータ。
- 請求項1に記載のバックコンバータであって、前記n個のスイッチング段の各々における前記ハイサイドMOSスイッチが、NMOSトランジスタである、バックコンバータ。
- 請求項1に記載のバックコンバータであって、前記共用ブートストラップキャパシタの頂部プレートを正の供給電圧に選択的に結合するように、及び前記共用ブートストラップキャパシタの底部プレートを接地電位に選択的に結合するように構成される、ブートストラップキャパシタ充電回路要素を更に含む、バックコンバータ。
- 請求項1に記載のバックコンバータであって、前記共用ブートストラップキャパシタの底部プレートを、正の入力電圧のため前記入力端子に選択的に結合するように、及び前記共用ブートストラップキャパシタの頂部プレートを、前記n個のスイッチング段のうち選択されたスイッチング段の前記ハイサイドMOSスイッチのゲート端子に選択的に結合するように構成される、ハイサイドドライバターンオン制御回路要素を更に含む、バックコンバータ。
- 請求項6に記載のバックコンバータであって、前記ハイサイドドライバ回路要素が更に、前記n個のスイッチング段の各々に対応するn個のハイサイドドライバを含み、前記n個のハイサイドドライバが各々、前記共用ブートストラップキャパシタの頂部プレートと前記ハイサイドMOSスイッチの対応する一つのハイサイドMOSスイッチのゲート端子との間に結合される、バックコンバータ。
- 請求項7に記載のバックコンバータであって、前記ハイサイドドライバが各々、前記共用ブートストラップキャパシタの前記頂部プレートと前記ハイサイドMOSスイッチの対応する一つのハイサイドMOSスイッチの前記ゲート端子との間に直列結合されるバック・トゥ・バック(back to back)のNMOSトランジスタの対を更に含み、前記バック・トゥ・バックのNMOSトランジスタが、前記ハイサイドドライバターンオン制御回路要素に結合される共用ゲート端子を有する、バックコンバータ。
- DC・DC電圧コンバータをバック(buck)構成で提供するように構成される集積回路であって、
n個のスイッチングノード出力を有するn個のスイッチング段であって、前記n個のスイッチング段の各々が更に、
ゲート端子を有し、正の入力電圧端子と対応するスイッチングノード出力との間に結合される、ハイサイドNMOSスイッチデバイスと、
ゲート端子を有し、前記対応するスイッチングノード出力と接地端子との間に結合される、ローサイドNMOSスイッチデバイスと、
制御入力に応答して、ブートストラップキャパシタの頂部プレートを前記ハイサイドNMOSスイッチデバイスの前記ゲート端子に選択的に結合するハイサイドドライバと、
を含む、前記n個のスイッチングノード出力、及び
前記n個のスイッチング段の各スイッチング段の前記ハイサイドドライバの前記制御入力に結合されるハイサイドドライバ制御回路要素、
を含み、
前記ブートストラップキャパシタが、前記n個のスイッチング段の間で共用される、
集積回路。 - 請求項9に記載の集積回路であって、
前記ブートストラップキャパシタに選択的に結合されるブートストラップ充電回路要素を更に含み、
前記ブートストラップ充電回路要素が、前記ブートストラップキャパシタの前記頂部プレートを正の供給電圧に選択的に結合するように、及び前記ブートストラップキャパシタの底部プレートを接地電位に選択的に結合するように構成される、
集積回路。 - 請求項9に記載の集積回路であって、前記ハイサイドドライバ制御回路要素が、前記ブートストラップキャパシタの前記頂部プレートを、前記n個のスイッチング段のうち選択された一つのスイッチング段の前記ハイサイドドライバに選択的に結合するように、及び前記ブートストラップキャパシタの底部プレートを前記正の入力電圧端子に選択的に結合するように構成される、集積回路。
- 請求項9に記載の集積回路であって、前記n個のスイッチング段における前記ハイサイドドライバの各々が更に、バック・トゥ・バックの直列結合されるNMOSトランジスタの対を含み、NMOSトランジスタの前記対が、前記制御入力に結合される共通ゲート端子を有する、集積回路。
- 請求項9に記載の集積回路であって、nが2に等しい、集積回路。
- 請求項9に記載の集積回路であって、nが2より大きいか又は2に等しい、集積回路。
- 請求項9に記載の集積回路であって、n個のインダクタを更に含み、前記n個のインダクタの各々が、前記n個のスイッチングノード出力の対応する一つに結合され、前記n個のインダクタが、バックコンバータのためにDC電圧出力端子を形成するように、前記n個のスイッチングノード出力と電圧出力ノードとの間に並列に結合される、集積回路。
- 方法であって、
共用ブートストラップキャパシタを充電することであって、前記共用ブートストラップキャパシタの頂部プレートを正の電圧供給に結合する一方で、前記共用ブートストラップキャパシタの底部プレートを接地電位に結合することにより、前記共用ブートストラップキャパシタを充電すること、及び
続いて、前記共用ブートストラップキャパシタの前記底部プレートを入力電圧に結合する一方で、同時に、前記共用ブートストラップキャパシタの前記頂部プレートを、n個のスイッチング段のうち選択された一つのスイッチング段内のハイサイドNMOSスイッチのゲート端子に結合して、前記n個のスイッチング段のうち前記選択された一つのスイッチング段内の前記ハイサイドNMOSスイッチの前記ゲート端子上の前記入力電圧より大きいブートストラップされた電圧を提供し、そのため、前記ハイサイドNMOSスイッチをオンにすること、
を含む、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、更に、
前記共用ブートストラップキャパシタを、前記n個のスイッチング段のうちの前記選択された一つから結合解除する工程、
続いて、前記ブートストラップキャパシタの頂部プレートを前記正の電圧供給に再び結合する一方で、前記ブートストラップキャパシタの底部プレートを接地電位に結合することによって、前記共用ブートストラップキャパシタを再充電する工程、
続いて、前記共用ブートストラップキャパシタの前記底部プレートを前記入力電圧に結合する一方で、同時に、前記ブートストラップキャパシタの前記頂部プレートを、前記n個のスイッチング段のうちの別の選択された一つ内の前記ハイサイドNMOSスイッチの別の一つのハイサイドNMOSスイッチのゲート端子に結合して、前記ゲート端子上の前記入力電圧より大きい電圧を提供し、そのため、前記n個のスイッチング段のうちの前記別の選択された一つ内の前記ハイサイドNMOSスイッチをオンにする工程、及び
続いて、前記n個のスイッチング段の各々が、それが充電される一方で、前記共用ブートストラップキャパシタに結合されるまで、上記の3つの工程を反復すること、
を含む、方法。 - 請求項16に記載の方法であって、続いて、前記ブートストラップキャパシタの前記底部プレートを前記入力電圧に結合する一方で、同時に、前記ブートストラップキャパシタの前記頂部プレートを、前記ハイサイドNMOSスイッチのうち選択された一つのハイサイドNMOSスイッチのゲート端子に結合することが更に、
バック・トゥ・バックの直列結合されるNMOSトランジスタの対を、前記n個のスイッチング段のうち前記選択された一つのために、前記共用ブートストラップキャパシタの前記頂部プレートと前記ハイサイドNMOSスイッチの前記ゲート端子との間に結合すること、及びバック・トゥ・バックの直列結合されたNMOSトランジスタの前記対の共通ゲート端子における所定のゲート閾値電圧より大きい電圧を置くことによって、バック・トゥ・バックの直列結合されるNMOSトランジスタの前記対を動作させて、バック・トゥ・バックの直列結合されたNMOSトランジスタの前記対をオンにすること、
を含む、方法。 - 請求項9に記載の集積回路であって、前記n個のスイッチング段及び前記共用ブートストラップキャパシタが、単一の集積回路上で提供される、集積回路。
- 請求項9に記載の集積回路であって、前記n個のスイッチング段が単一の集積回路上で提供され、前記共用ブートストラップキャパシタが前記集積回路に結合される外部構成要素として提供される、集積回路。
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