JP4156819B2 - スイッチング・レギュレータにおいて可聴ノイズを低減する方法および装置 - Google Patents
スイッチング・レギュレータにおいて可聴ノイズを低減する方法および装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体的に電源に関し、より具体的には、スイッチング・レギュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子デバイスは、動作するために電力を使用する。効率がよく、また出力の調整が良好であるので、今日の多くの電子デバイスに電力を供給するために、スイッチング・モード電源を使用することが一般的である。既知のスイッチング・モード電源では、スイッチング・モード電源制御回路を使用して、低周波数（例えば５０または６０Ｈｚの主周波数）、高電圧交流（ＡＣ）を高周波数（例えば３０から３００ｋＨｚ）のＡＣに変換する。通常、この電圧をより低い電圧に変換し、安全な絶縁を行うために、この高周波数で高電圧のＡＣを変圧器に加える。変圧器の出力を整流して、調整されたＤＣ出力を提供する。このＤＣ出力は、電子デバイスに電力を供給するために使用することが可能である。スイッチング・モード電源制御回路は、通常、出力を感知し、それを閉ループにおいて制御することによって、出力を調整することができる。
【０００３】
スイッチング・モード電源は、集積回路スイッチング・レギュレータを含む。この集積回路スイッチング・レギュレータは、変圧器の一次巻線と直列に結合されているパワー・スイッチまたはトランジスタを含む。ＤＣ出力においてクリーンで安定な電力源を提供するために、スイッチング・レギュレータによって制御されてパワー・トランジスタがターン・オンおよびターン・オフされることによって、変圧器の二次巻線にエネルギーが伝えられる。既知のスイッチング・レギュレータでは、電源のＤＣ出力の出力から、フィードバック電流をサンプリングする。フィードバック電流が調整閾値より小さい場合、パワー・スイッチは、一定の周波数でスイッチングされる。しかし、フィードバック電流が調整閾値より大きい場合、スイッチング・レギュレータは無効になり、パワー・スイッチのサイクルをスキップする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、サイクルがスイッチング・レギュレータによってスキップされるとき、結果的にスイッチング・レギュレータの動作周波数は低減される。したがって、スイッチング・レギュレータの動作周波数は、ＤＣ出力に結合されている負荷が減少し、電源のＤＣ出力を調整するためにサイクルをスキップする際に周波数が減少するように変えられる。一般に、このタイプの既知の電源の動作周波数が２０Ｈｚから２０ｋＨｚの範囲内など可聴周波数の範囲内にある周波数に降下すると、電源の変圧器によって、望ましくない可聴ノイズが生成される。本発明はそれを防止しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
スイッチング・レギュレータの方法および装置について開示する。一実施態様では、スイッチング・レギュレータは、第１端子と第２端子の間で結合されているパワー・スイッチを含む。第１端子は電源のエネルギー伝達要素に結合されており、第２端子は電源の供給レールに結合されている。電源の出力を表すフィードバック信号を受信するように駆動信号生成装置回路が第３端子に結合されている。フィードバック信号に応答して、電源の切替えを制御するために結合されている駆動信号生成装置が駆動信号を生成する。その駆動信号生成装置回路は、フィードバック信号に応答して、駆動信号の各オン期間を無効にして、電源の出力を調整する。電流制限回路が、駆動信号を制御して、パワー・スイッチを通る電流の流れを制限するために、パワー・スイッチと駆動信号生成装置回路に結合されている。電流制限回路は、フィードバック信号に応答して選択された、パワー・スイッチに対する複数の電流制限設定を含む。本発明の他の特徴および利点は、以下で記述する詳細な説明、図、および請求項から明らかになるであろう。
【０００６】
【発明の実施の形態】
添付の図において、本発明を限定的ではなく例として詳細に示す。
【０００７】
電源を調整する方法および装置について開示する。以下の記述では、本発明の完全な理解を与えるために、多くの特定の詳細について記述している。しかし、当業者には、本発明を実施するために、特定の詳細を使用することは必要でないことが明らかになるであろう。他の事例については、本発明をあいまいすることを回避するために、よく知られている材料または方法については詳細に記述していない。
【０００８】
一実施形態では、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータは、可聴周波数の範囲にある動作モードを回避するような方式で動作する。スイッチング・レギュレータの一実施形態は、状態機械を含み、各状態は電流制限レベルを表している。フルの負荷では、電流制限はフル・レベルにある。負荷が減少するにつれ、可聴周波数範囲の上限レベルである約２０ｋＨｚになるまで、周波数は減少する。この時点で、状態は、より低い電流制限を有する状態へ移行する。同じ電力を出力に与えるために、フィードバック・ループはより多くの切替えサイクルを要求し、したがって、動作周波数を増大することを要求する。したがって、この時点では、周波数は、可聴周波数の範囲より上に維持されている。一実施形態では、このプロセスは、最も低い電流制限を有する状態に達するまで、負荷が低減される際に反復される。この状態は、電源変圧器を通る磁束密度により、変圧器が可聴ノイズの許容できないレベルを生成しないように十分低い電流制限レベルを有する。したがって、変圧器を通る磁束密度は、スイッチング・レギュレータが軽い負荷によって可聴周波数範囲内で動作する際に、選択された低い電流レベルを有する小さい値に制限されている。
【０００９】
一実施形態では、スイッチング・レギュレータは、電源の出力の調整に関する状況によって決定されるフィードバック電流を感知する。出力が望ましいレベルより低くなるほど、この電流の大きさは小さくなる。以下で示すように、この電流の大きさが設定閾値より小さい場合、本明細書ではイネーブル信号と呼ぶ、レギュレータ回路の内側のデジタル信号が、ロジック・レベル１になり、スイッチング・レギュレータ回路が動作開始する。この電流の大きさが設定閾値より大きい場合、イネーブル信号はロジック・レベル・ゼロになり、スイッチング・レギュレータ回路は、サイクルをスキップする。
【００１０】
以下で議論するように、本発明の教示にしたがって状態機械と複数の電流制限設定が使用される。一実施形態では、状態は、スイッチング・レギュレータの開始時には、ロー状態にある。ロー状態は、スイッチング・レギュレータの一実施形態の最も低い電流制限設定を選択する。開始時または負荷が増大する場合に起こり得ることであるが、ロー状態におけるこの電流制限が、出力を調整するには不十分である場合、レギュレータ回路がサイクルをスキップすることはない。
【００１１】
一実施形態では、最も低い状態における先行する６に等しいＮ個の連続切替えサイクルに対する６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル１のパターンの後、状態機械は、中間電流制限レベルに対応する中間状態に移行する。何らかの理由のために負荷が低減され、かつ、レギュレータ回路が、６に等しいＮ個の連続スキップ・サイクルをもたらす６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル・ゼロに直面する場合、状態機械は、再びロー状態に戻る移行を実施する。これにより、レギュレータ回路が、中間状態において可聴範囲で動作することが防止される。一実施形態では、開始時または負荷が増大する場合に起こり得ることであるが、中間状態における電流制限が、出力を調整するには不十分である場合、レギュレータ回路がサイクルをスキップすることはない。
【００１２】
一実施形態では、中間状態における先行する６に等しいＮ個の連続切替えサイクルに対する６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル１のパターンの後、状態機械は、高電流制限レベルに対応する、ハイ状態に移行する。ある理由のために、負荷が低減され、かつ、レギュレータ回路が、６に等しいＮ個の連続スキップ・サイクルをもたらす６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル・ゼロに直面する場合、状態機械は、再び中間状態へ戻る移行を実施する。これにより、レギュレータ回路が、ハイ状態において可聴範囲で動作することが防止される。開始時または負荷が増大される場合に起こり得ることであるが、ハイ状態における電流制限が、出力を調整するには不十分である場合、レギュレータ回路がサイクルをスキップすることはない。
【００１３】
一実施形態では、ハイ状態における先行する６に等しいＮ個の連続切替えサイクルに対する６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル１のパターンの後、状態機械は、本明細書ではスーパー・ハイ状態と呼ぶ、サイクルのスキップを有しない、高電流制限レベルを有する状態へ移行する。このスーパー・ハイ状態では、イネーブル・デジタル１は、高電流制限レベルでの切替えサイクルとなり、一方イネーブル・デジタル・ゼロは、中間電流制限レベルでの切替えサイクルとなる。これにより、可聴周波数範囲の周波数において、サイクルをスキップすることが防止される。ある理由のために、負荷が低減され、かつ、レギュレータ回路が、６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル・ゼロに直面する場合、状態機械は、再びサイクルのスキップを伴うハイ状態へ戻る移行を実施する。
【００１４】
一実施形態では、様々な複数の電流制限レベルおよびあるレベルから次のレベルへ移行する点は、慎重に最適化されている。一実施形態では、本発明の教示による状態機械は、状態間での発振が生じないように設計されている。これらの発振が十分に高い周波数で生じる場合、可聴ノイズの問題が再び生じることがあり得る。これらの問題は、あらゆる状態において、スイッチングとスキップの任意の組合せによって対処することができないような負荷が存在する場合に生じることがあり得る。例えば、高電流制限レベルにおいて５つのスキップしたサイクルが続いている１つのスイッチングサイクルによって生成されたエネルギーは、ある負荷には大きすぎることがあり得る。同時に、中間電流制限レベルにおいて５つのスイッチングサイクルが続いている１つのスキップしたサイクルによって生成されたエネルギーが同じ負荷を調整するには小さすぎる場合、状態機械は、２つの状態間で発振し、おそらくは可聴ノイズを生じる。したがって、異なる状態のエネルギー・レベルは、一実施形態では重複する。様々な状態の電流制限レベルは、著しく大きく分離されていない。さらに、状態を変更するために必要な遅延のＮサイクルの数は、小さ過ぎることはない。例えば、ある実施形態では、Ｎは６に等しい。しかし、他の実施形態では、Ｎは６より大きいまたは小さいとすることが可能であることを理解されたい。
【００１５】
一実施形態では、状態機械の安定性は、より大きく改良されるが、同時に、重い負荷に対する開始時の移行応答は維持されている。中間状態にヒステリシス挙動を組み込むことによって、さらに他の電流制限レベル状態を含ませるこの実施形態によって安定性を増大することが実現される。中間電流制限レベルは、より低い中間レベルとより高い中間レベルの２つの異なるレベルに分割される。
【００１６】
一実施形態では、起動後、レギュレータ回路がまず中間状態になるとき、電流制限レベルは、より低い中間レベルに設定される。レギュレータ回路がハイ状態に移行し、次いで中間状態に戻る場合、電流制限はより高い中間レベルに設定される。状態機械が、より高い中間状態からロー状態への移行を行わせるＮ個の連続イネーブル・デジタル・ゼロのパターンを受信し、かつ、次いで、連続イネーブル・デジタル１を受信して再び中間状態に移行する場合、電流制限は、より低い中間レベルに設定される。本発明の教示によるより高い中間状態とより低い中間状態は、異なる電流制限レベルを有する２つの異なる状態である。状態の一端から他端へ移動するために、より少ないサイクルを必要とすることになるので、この実施形態の利点は、主に移行応答にある。
【００１７】
図１には、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータ１３９を含む電源１００の一実施形態の概略図が示されている。図示したように、交流（ＡＣ）の主電圧は、抵抗器１０１を通って、ダイオード１０３、１０５、１０７、および１０９を含むブリッジ整流器１４７に入力されている。この整流器は、整流した信号を電源キャパシタ１１３に提供し、このキャパシタは、入力ＤＣをエネルギー伝達要素すなわち変圧器１２５の一次巻線１４９に提供する。供給レールがブリッジ整流器１４７の端に提供されていることを理解されたい。スイッチング・レギュレータ回路１３９により、電流は、各スイッチングサイクルのオン状態中に一次巻線１４９を流れることが可能になり、オフ状態の時はオープン回路として作用する。電流が一次巻線１４９を流れるときに、変圧器１２５はエネルギーを蓄える。電流が一次巻線１４９を流れていないとき、変圧器１２５に蓄えられているエネルギーは、二次巻線１４１からキャパシタ１３１に送られる。キャパシタ１３１は、電力を負荷１４３に送る。負荷１４３の両端の電圧は、各スイッチングサイクルにおいて、変圧器１２５に蓄えられているエネルギーの量に応じて変動する。この変圧器に蓄えられているエネルギー量は、各スイッチングサイクルにおいて、電流が一次巻線１４９を流れる時間の長さに依存する。
【００１８】
一実施形態では、光結合素子１２７の電圧降下とツェナー・ダイオード１３３の逆破壊電圧の和が負荷１４３の望ましい出力閾値レベルにほぼ等しい。負荷１４３の両端の電圧が閾値レベルに達すると、電流が光結合素子１２７とツェナー・ダイオード１３３とを流れ始め、スイッチング・レギュレータ回路１３９を無効にする。一実施形態では、スイッチング・レギュレータ回路１３９がオフ状態にあるときは常に、小さい電流をバイパス端子１４５からスイッチング・レギュレータ回路電源バイパス・キャパシタ１２３に流すことによって、レギュレータ回路電源バイパス・キャパシタ１２３を動作供給電圧に充電する。その電圧は一実施形態では通常５．７ボルトである。レギュレータ回路電源バイパス・キャパシタ１２３を使用して、電力を供給し、オン状態にあるときスイッチング・レギュレータ回路１３９を動作する。
【００１９】
一実施形態では、スイッチング・レギュレータ回路１３９は、後で記述する非常に重い負荷を除き、ほとんどの負荷の下で以下の方式で動作する。スイッチング・レギュレータ回路１３９が無効であるとき、オープン回路条件が一次巻線１４９で生成され、変圧器１２５がエネルギーを蓄えない。スイッチング・レギュレータ回路１３９の最後のサイクルで変圧器１２５に蓄えられたエネルギーは、次いで、二次巻線１４１に送られる。この二次巻線は、電源１００の出力から負荷１４３に電力を供給する。変圧器１２５に残っているエネルギーが負荷１４３に送られた後は、負荷１４３の電圧は減少する。
【００２０】
負荷１４３の電圧が閾値より低くなると、電流は光結合素子１２７を流れるのを停止し、スイッチング・レギュレータ回路１３９は、瞬間的にまたはほぼ瞬間的に動作を再開する。非常に重い負荷の下では、一実施形態のスイッチング・レギュレータ回路１３９は、わずかに変更された方式で動作する。スイッチング・レギュレータ回路１３９の一実施形態に含まれている状態機械によって選択された電流制限レベルは、非常に重い負荷の下では最も高いレベルである。しかし、スイッチング・レギュレータ回路１３９は、負荷の電圧が閾値レベルより上であるとき、完全には動作を停止しない。代わりに、より低い電流制限レベルで動作する。
【００２１】
前述したように、スイッチング・レギュレータ回路１３９の一実施形態は、負荷１４３に応じて、複数の電流制限レベルの離散的で有限な数の中から適切な電流制限レベルを選択する状態機械を含む。選択した電流制限レベルは、一次巻線１４９またはスイッチング・レギュレータ回路１３９を流れる電流が選択した電流の閾値レベルより上に上昇するとき、スイッチング・レギュレータ回路１３９をターン・オフさせる。
【００２２】
図２は、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータ１３９の一実施形態を示す概略図である。図示したように、スイッチング・レギュレータ回路１３９は、ドレイン端子２３１とソース端子２３３の間に結合されているパワー・スイッチまたは金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）２２９を含む。ＭＯＳＦＥＴ２２９は、駆動信号生成装置によって生成された駆動信号２４９により、スイッチ・オンおよびスイッチ・オフされる。一実施形態では、駆動信号２４９は、ＡＮＤゲート２２５からＭＯＳＦＥＴ２２９のゲートに入力される。一実施形態では、駆動信号生成装置には、ＡＮＤゲート２１５および２２５、ＯＲゲート２１７、ラッチ２１９、発振器２０７、状態機械回路３０１、電流制限調節回路３０５、および関連要素が含まれる。ＡＮＤゲート２２５の入力には、ラッチ２１９の出力、不足電圧コンパレータ２１３によって提供されているバイパス端子電圧インディケータ２５７、および熱遮断回路２０９からの熱状態信号２４１が含まれる。一実施形態では、発振器２０７によって生成された最大デューティ・サイクル信号２３７により、ＭＯＳＦＥＴ２２９が各動作サイクルで導通することができる最大時間が決定される。
【００２３】
フィードバック入力２０３をプルしているフォトトランジスタ１２７の電流が電流源２０５より大きいとき、イネーブル信号２３５がロー状態にプルされる。フィードバック入力２０３をプルしているフォトトランジスタ１２７の電流が電流源２０５より小さいとき、イネーブル信号２３５はハイ状態にプルされる。図示したように、イネーブル信号２３５は、また、状態機械回路３０１によって受信されるように結合されている。状態機械回路３０１は、信号３０３を電流制限（Ｉｌｉｍ）調節回路３０５に送り、ＭＯＳＦＥＴ２２９または一次巻線１４９を流れるＩdrain ２５５の電流制限が、軽い負荷では低く、かつ高い負荷では高くなるように設定する。一実施形態では、信号３０３に含まれる、３つの信号３０３ａ、３０３ｂ、および３０３ｃが存在する。
【００２４】
一実施形態では、電流制限調節回路３０５は、デジタル・ステップで電流制限を調節する。より高い電流制限状態への移行は、イネーブル信号２３５の連続Ｎ個のロジック・ハイのパターンの後に行われる。より低い電流制限状態への移行は、イネーブル信号２３５の連続Ｎ個のロジック・ローのパターンの後に行われる。一実施形態では、Ｎは６に等しい。十分に高い電流制限状態では、状態機械回路３０１のスーパー・ハイ信号３０９の出力がロジック・ハイ状態に設定される。その結果、ＯＲゲート３１３は、状態機械回路３０１がスーパー・ハイ状態にあるときまたはイネーブル信号２３５がハイであるとき、信号３１５をハイに設定する。信号３１５は、最終的に、スイッチングサイクルが行われるか否かを決定する。したがって、状態機械回路３０１がスーパー・ハイ状態にないときには、イネーブル信号２３５がスイッチングサイクルが行われるか否かを決定する。しかし、状態機械回路３０１がスーパー・ハイ状態にあり、スーパー・ハイ信号３０９がロジック・ハイ状態にあるとき、すべてのスイッチングサイクルは、２つの指定された電流制限レベルのいずれかで行われることになる。
【００２５】
一実施形態では、ラッチ２１９への入力には、ＯＲゲート出力信号２４５とＡＮＤゲート出力信号２４３が含まれる。ＡＮＤゲート出力信号２４３は、信号３１５と発振器２０７によって生成されたクロック信号２３９とが両方ともハイであるとき、ハイのみである。したがって、ＡＮＤゲート２１５は、ロジック・ハイ信号３１５が受信され、かつ発振器２０７によってクロック信号２３９が提供されるとき出力する。動作時に、信号３１５がハイであるとき、クロック信号２３９がＡＮＤゲート２１５によってラッチ２１９に伝達され、それにより、ラッチ２１９を設定し、そのサイクルを実行させ、ＭＯＳＦＥＴ２２９をターン・オンすることができる。これに対して、信号３１５がローであるとき、クロック信号がラッチ２１９を設定するのを妨害し、そのサイクル中、ＭＯＳＦＥＴ２２９をオフに保つ。
【００２６】
一実施形態では、ＯＲゲート出力信号２４５は、電流閾値制限に達したとき、または最大デューティ・サイクル信号２３７がオフ状態にある間、ＯＲゲート２１７によって提供される。動作時には、ＯＲゲート出力信号２４５は、最大デューティ・サイクル信号２３７がローであるか、またはリーディング・エッジ・ブランキング回路２２３によって決定されるリーディング・エッジ・ブランキング遅延の後で電流制限に達するとき、ハイとなり、ＭＯＳＦＥＴＯ２２９をターン・オフさせる。
【００２７】
一実施形態では、電流制限調節回路３０５によって生成された信号３１７は、ＭＯＳＦＥＴ２２９のオン抵抗の電圧に比例する電圧レベルである。電流制限状態は、状態機械回路３０１によって生成された信号３０３ａ、３０３ｂ、および３０３ｃによって決定される。より高い電圧制限状態では、電流制限調節回路３０５は、信号３１７をＭＯＳＦＥＴ２２９のオン抵抗の電圧のより小さい割合となるように変更する。より低い電流制限状態では、ブロック３０５により、信号３１７は、ＭＯＳＦＥＴ２２９のオン抵抗のより大きい割合となる。次いで、電流閾値コンパレータ２２７は、信号３１７と設定電圧すなわち電流閾値制限電圧ＶLIMIT２５１を比較する。信号３１７が電流閾値電圧ＶLIMIT２５１より上である場合、電流制限信号がトリガされ、ＭＯＳＦＥＴ２２９はターン・オフされて、次のオン・タイムが開始されるまで、作用を開始しない。
【００２８】
一実施形態では、スイッチング・レギュレータ回路１３９は、信号３１５がローにプルされ、負荷に供給される追加の電力が存在しない条件が成立したとき、電流のオン・サイクルの後でＭＯＳＦＥＴ２２９をターン・オフする。したがって、電源１００の出力に応答する信号３１５により、選択的に、駆動信号２４９の現在のサイクルのオン・タイムを維持することが可能になるか、または駆動信号２４９のその次のサイクルのオン・タイムが可能にならないかあるいは無効になる。信号３１５がハイにプルされるとき、ＭＯＳＦＥＴ２２９は、最大デューティ・サイクル信号２３７の次のオン期間が開始する際に、動作を再開する。
【００２９】
一実施形態では、ドレイン端子２３１からバイパス端子１４５への電流源を含むバイパス回路または５．７Ｖのレギュレータ２１１は、一実施形態では５．７ボルトである電圧レベルに、レギュレータ回路電源バイパス・キャパシタ１２３の電力レベルを調整する。これによって、ＭＯＳＦＥＴ２２９が導通していないとき、スイッチング・レギュレータ回路１３９の電源バイパス・キャパシタ１２３を充電する。一実施形態では、不足電圧コンパレータ２１３により、バイパス端子１４５の電圧が望ましい電圧レベルに達するまで、ＭＯＳＦＥＴ２２９が再び導通するのを防止させる。インバータ３０７を使用して、不足電圧コンパレータ２１３の出力を反対にすることができる。
【００３０】
図３は、本発明の教示による状態機械回路３０１の状態間の処理の流れに関する一実施形態を示す状態機械の図３５１である。図示したように、状態機械の図の一実施形態には、５つの状態、すなわちロー状態３５３、より低い中間状態３５５、より高い中間状態３５７、ハイ状態３５９、およびスーパー・ハイ状態３６１が含まれる。一実施形態では、各状態は、電流制限調節回路３０５に対する複数の電流制限設定から選択される。下の表１は、本発明の一実施形態による状態によって選択された電流制限設定またはサイクル・スキップ設定を要約している。
【表１】
【００３１】
表１に要約した実施形態に示したように、ロー状態３５３では、イネーブル信号２３５がローのとき、駆動信号２４９のサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５がハイのとき、電流制限設定は０．４Ｉｌｉｍ−ｍａｘである。より低い中間状態３５５では、イネーブル信号２３５がローのとき、駆動信号２４９のサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５がハイのとき、電流制限設定は０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘである。より高い中間状態３５７では、イネーブル信号２３５がローのとき、駆動信号２４９のサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５がハイのとき、電流制限設定は０．７Ｉｌｉｍ−ｍａｘである。ハイ状態３５０では、イネーブル信号２３５がローのとき、駆動信号２４９のサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５がハイのとき、電流制限設定はＩｌｉｍ−ｍａｘである。スーパー・ハイ状態３６１では、イネーブル信号２３５がローのとき、電流制限設定は０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５がハイのとき、電流制限設定はＩｌｉｍ−ｍａｘである。一実施形態では、スーパー・ハイ状態３６１では、駆動信号２４９においてサイクルはスキップされないことに留意されたい。また、一実施形態では、０．４Ｉｌｉｍ−ｍａｘなど、より低い電流制限設定は、スイッチング・レギュレータ回路１３９が、可聴周波数範囲（２０Ｈｚから２０ｋＨｚなど）内のより低い周波数で動作するとき、変圧器１２５を通る小さい磁束密度をもたらすことに留意されたい。その結果、許容できない可聴ノイズは、本発明の教示による電源１００によって生成されない。すなわち、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータ回路１３９は、望ましくない可聴ノイズの生成を低減するために、磁束密度が、十分に低い閾値より下であるように制限されていない場合、可聴周波数範囲内で動作することはない。
【００３２】
図３に示したように、起動時には、状態機械回路３０１は、ロー状態３５３で開始する。状態機械回路３０１は、６に等しいＮ個の連続ハイ・イネーブル信号２３５のパターンが生じるまで、ロー状態３５３にある。一実施形態では、これは、出力負荷１４３が軽い場合である。状態機械回路３０１は、６に等しいＮ個の連続ハイ・イネーブル信号２３５のパターンが生じると、より低い中間状態３５３に上昇する。これを移行３６３で図３に示す。状態機械回路３０１は、中間負荷１４３の下でこの状態にある。負荷１４３がさらに増大する場合、６に等しいＮ個の連続ハイ・イネーブル信号２３５のパターンが再び生じ、状態機械回路３０１は、ハイ状態３５９に上昇し、同様にスーパー・ハイ状態３６１に上昇する。これを、それぞれ移行３６７と３７５で図３に示す。負荷１４３が減少する場合、状態機械回路３０１は、適切な状態が確立されるまで、６つの連続ロー・イネーブル信号２３５のパターンが生じて下降する。例えば、移行３７７は、状態機械回路３０１が、スーパー・ハイ状態３６１からハイ状態３５９に変化することを示し、移行３６９は、状態機械回路３０１が、ハイ状態３５９からより高い中間状態３５７に変化することを示し、移行３７３は、状態機械回路３０１が、より高い中間状態３５７からロー状態３５３に変化することを示している。
【００３３】
前述したように、中間状態にヒステリシス挙動を組み込むことによって、改良した過渡的応答が状態機械回路３０１に提供される。実際、中間状態は、より低い中間状態３５５とより高い中間状態３５７に分離されている。したがって、電流制限レベルを選択するときのヒステリシス挙動は、本発明の教示による、より低い中間状態３５５とより高い中間状態３５７を使用して提供される。
【００３４】
一実施形態では、電流制限レベルは、異なる状態で送られる電力レベルが重複するように選択される。例えば、５つの連続ハイ・イネーブル信号２３５のパターンに１つのロー・イネーブル信号２３５が続くときに、より高い中間状態３５７で送られる最大電力レベルは、５つの連続ロー・イネーブル信号２３５のパターンに１つのハイ・イネーブル信号２３５が続くときにハイ状態３５９で送られる最小電力より高い。したがって、電源１００が最大オン／オフ比率で動作するときに、より高い中間状態３５７の電流制限設定に対して電源の出力に送られる最大電力は、電源が最小オン／オフ・サイクル比率で動作するときに、ハイ状態３５９の電流制限設定に対して電源の出力に送られる最小電力より大きい。
【００３５】
図４は、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータ回路１３９の状態機械回路３０１の一実施形態を示す概略図である。図示したように、一実施形態では、状態機械回路３０１への入力は、イネーブル信号２３５、不足電圧（ＵＶ）信号３１９、および最大デューティ・サイクル（Ｄｍａｘ）信号２３７である。状態機械回路３０１の出力は、１ビットのスーパー・ハイ信号３０９、およびハイ−Ｉｌｉｍ信号３０３ａ、より高い中間信号３０３ｂ、中間信号３０３ｃ含む３ビットの信号３０３ａ／ｂ／ｃである。
【００３６】
動作時には、起動中に、すべてのラッチ４５７、４５９、４７３、および４６３は、ＵＶ信号３１９を介して０にリセットされる。これにより、状態機械は、ロー状態３５３になる。
【００３７】
ＵＶ信号３１９がハイであり、ＯＲゲート４３３に信号４２４をハイに維持させるので、起動時中に、カウンタ４０２はカウント０（２進数では０００）にリセットされる。一実施形態では、カウンタ４０２は３ビットのカウンタである。一実施形態では、Ｄｍａｘ２３７信号の各フォーリング・エッジで、カウンタ４０２は、次の数までカウントする。一実施形態では、カウント６の信号４７９は、このカウンタ４０２の復号した出力信号である。カウント６の信号４７９は、カウンタ４０２が６（２進数では１１０）までカウントしたとき、ロジック・ハイになる。カウンタをカウント０（２進数では０００）にリセットすることができる１つの方式は、イネーブル信号２３５の任意の変化によってである。イネーブル信号２３５がローからハイに変化する場合、移行検出器４９８からの信号４１１は、瞬時にハイになる。イネーブル信号２３５がハイからローに変化する場合、信号４１１は、やはり瞬時にハイになる。信号４１１がハイになる場合、ＯＲゲート４３３からの信号４２４はハイになり、カウンタを再びカウント０（２進数では０００）にリセットする。したがって、カウンタ４０２は、連続するハイまたはローのイネーブル信号２３５が存在する場合のみ、カウントし続けることになる。
【００３８】
開始後、カウンタ４０２が６（２進数では１１０）に等しいＮまでカウントすると、信号４７９はハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中にハイであった場合、ＡＮＤゲート４６９は、上昇信号４０８をロジック１に変更する。上昇信号４０８がロジック１になるとき、ラッチ４５７は、中間信号３０３ｃをロジック１に設定する。この時点で、状態機械はより低い中間状態３５５にある。ロジック０から１への中間信号３０３ｃの移行が検出されると直ぐに、信号４２３は瞬時にロジック１になり、信号４３１と、したがって信号４２４をロジック１にし、カウンタはカウント０（２進数では０００）にリセットされる。
【００３９】
カウンタが再び６（２進数では１１０）までカウントすると、信号４７９は再びハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中にハイであった場合、ゲート４６９は、上昇信号４０８をロジック１に変更する。上昇信号４０８がロジック１になるとき、中間信号３０３ｃはすでにロジック１であるので、ラッチ４５９は、ハイ信号４１８をロジック１に設定する。この時点で、状態機械３５１はハイ状態３５９にある。ハイ電流制限信号３０３ａは、ハイ信号４１８とイネーブル信号２３５の両方がハイであるときのみ、ロジック１である。ロジック０から１へのハイ状態信号４１８の移行が検出されると直ぐに、信号４２０は瞬時にロジック１になり、信号４３１としたがって信号４２を４ロジック１にし、カウンタはカウント０（２進数では０００）にリセットされる。
【００４０】
カウンタが再び６（２進数では１１０）までカウントすると、信号４７９は再びハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中ハイであった場合、ゲート４６９は上昇信号４０８をロジック１に変更する。上昇信号４０８がロジック１になるとき、ハイ信号４１８はすでにロジック１であるので、ラッチ４７３は、スーパー・ハイ信号３０９をロジック１に設定する。この時点で、状態機械回路３０１はスーパー・ハイ状態３６１にある。
【００４１】
一実施形態では、スーパー・ハイ状態３６１から下降するために、イネーブル信号２３５は、ローでなければならない。カウンタが６（２進数では１１０）までカウントするとき、信号４７９はハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中ローであった場合、ゲート４７１は、下降信号４０７をロジック１に変更する。下降信号４０７がロジック１になると、ラッチ４７３は、スーパー・ハイ信号３０９をロジック０にリセットする。この時点で、状態機械回路３０１は再びハイ状態３５９にある。ロジック１から０へのスーパー・ハイ信号３０９の移行が検出されると直ぐに、信号４１５は瞬時にロジック１になり、信号４３１としたがって信号４２４をロジック１にし、カウンタはカウント０（２進数では０００）にリセットされる。
【００４２】
カウンタが、再び６（２進数では１１０）までカウントすると、信号４７９は再びハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中ローであった場合、ゲート４７１は、下降信号４０７をロジック１に変更する。下降信号４０７がロジック１になるとき、ｎスーパー・ハイ信号４１６がロジック１である場合、ラッチ４５９は、ハイ信号４１８をロジック０にリセットする。この時点で、状態機械回路３０１は再びより高い中間状態３５７にある。ロジック１から０へのハイ状態信号４１８の移行が検出されると直ぐに、信号４２１は瞬時にロジック１になり、信号４３１としたがって信号４２４をロジック１にし、カウンタはカウント０（２進数では０００）にリセットされる。
【００４３】
カウンタが再び６（２進数では１１０）までカウントすると、信号４７９は再びハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中ローであった場合、ゲート４７１は、下降信号４０７をロジック１に変更する。下降信号４０７がロジック１になるとき、ｎハイ信号４２５がロジック１である場合、ラッチ４５７は、中間信号３０３ｃをロジック０にリセットする。この時点で、状態機械回路３０１は再びロー状態３５３に戻る。
【００４４】
中間状態は、さらに、ラッチ４６３によって制御される。ラッチ４６３の出力は、状態機械回路３０１がより高い中間状態３５７にあるかまたはより低い中間状態３５５にあるかを決定する。起動時中に、ラッチ４６３はリセットされる。ハイ状態３５９からより高い中間状態３５７への移行により、ラッチ４６３の出力はロジック１に設定され、より高い中間状態３５７からロー状態３５３への移行により、ラッチ４６３の出力はロジック０にリセットされる。ラッチ４６３の動作は、以下の通りである。信号４２１は、ハイ信号４１８が１から０に移行する際にロジック１になる。これによりラッチ４６３はリセットされ、より高い中間信号３０３ｂはロジック１になる。一方、信号４２８は、中間信号３０３ｃが１から０に移行する際にロジック１になる。これにより、ラッチ４６３はリセットされ、より高い中間信号３０３ｂはロジック０になる。
【００４５】
図５は、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータ１３９の電流制限調節回路３０５の一実施形態を示す概略図である。図示したように、分圧器回路は、ドレイン端子２３１と地面との間で直列に結合されている抵抗器４８０、トランジスタ４８５、抵抗器４８１、４８２、４８３、および４８４とから形成されている。電流制限調節回路３０５への入力は、ドレイン信号２３１、ゲート信号２４９、および信号３０３ａ／ｂ／ｃである。電流制限調節回路３０５の出力は信号３１７である。図５に示したように、中間信号３０３ｃがロジック１であるとき、電流制限調節回路３０５において抵抗器４８４が短絡されている。より高い中間信号３０３ｂがロジック１であるとき、電流制限調節回路３０５において抵抗器４８４と４８３が短絡されている。ハイ−Ｉｌｉｍ信号３０３ａがロジック１であるとき、電流制限調節回路３０５において抵抗器４８４、４８３、４８２が短絡されている。より多くの抵抗器が短絡されるほど、信号３１７の電圧は、ドレイン端子２３１のドレイン電圧に対して小さくなり、したがって、電流制限設定を調節または選択する。
【００４６】
図６〜９は、本発明の教示による、変動電流制限レベルを有する状態機械回路３０１の様々な状態において動作するスイッチング・レギュレータ回路１３９の様々な実施形態の波形を示すタイミング図である。図６に示したように、時間Ｔ０において、状態機械回路３０１は、ロー状態３５３にある。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．４Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の信号サイクルに対する６に等しいＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１でより低い中間状態３５５に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しい他のＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ２でハイ状態３５９に移行する。したがって、ドレイン電流制限電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しい他のＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ３でスーパー・ハイ状態３６１に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、イネーブル信号２３５が１に等しいＩｌｉｍ−ｍａｘと、イネーブル信号２３５が０に等しい０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘである。
【００４７】
図７に示したように、時間Ｔ４において、状態機械回路３０１は、スーパー・ハイ状態３６１にある。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ５において、ハイ状態３５９に移行する。したがって、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しい他のＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ６でより高い中間状態３５７に移行する。したがって、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しい他のＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ７でロー状態３５３に移行する。したがって、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。
【００４８】
図８に示したように、時間Ｔ８において、状態機械回路３０１は、ロー状態３５３にある。したがって、駆動電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．４Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ９でより低い中間状態３５５に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１０でハイ状態３５９に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しく、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１１において、より高い中間状態３５７に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．７Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。
【００４９】
より高い中間状態３５９とより低い中間状態３５７のヒステレシスの性質のために、状態機械３５１は、ハイ状態３５９に上昇し、後により高い中間状態３５７に下降することを理解されたい。すなわち、状態機械３５１は、より低い中間状態３５５から、より高い中間状態３５７を経て移行するのではなく、直接ハイ状態３５９に移行する。したがって、より高い中間状態３５７の電流制限は、より低い中間状態３５５からハイ状態３５９に移行する際には選択されない。
【００５０】
図９に示したように、時間Ｔ１２において、状態機械回路３０１は、ハイ状態３５９にある。したがって、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１３でより高い中間状態３５７に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．７Ｉｌｉｍ−ｍａｘである、イネーブル信号２３５は１に等しく、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しい他のＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１４において、ロー状態３５３に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．４Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１５でより低い中間状態３５５に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。
【００５１】
より高い中間状態３５７とより低い中間状態３５５のヒステレシスの性質のために、状態機械回路３０１は、まずロー状態３５３に下降し、その後、より低い中間状態３５５に上昇することを理解されたい。すなわち、状態機械回路３０１は、より高い中間状態３５７から、より低い中間状態３５５を経て移行するのではなく、直接ロー状態３５３に移行する。したがって、より低い中間状態３５３の電流制限は、より高い中間状態３５７からロー状態３５３に移行する際には選択されない。
【００５２】
以上の詳細な記述では、本発明の方法およびシステムについて、特定の例示的な実施形態に関して記述してきた。しかし、本発明のより広範な精神および範囲から逸脱せずに、様々な修正および変更を実施することが可能であることは明らかであろう。したがって、本仕様および図は、制限的ではなく例示的であると見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教示によるスイッチング・レギュレータを含む電源の一実施形態に関する概略図である。
【図２】本発明の教示によるスイッチング・レギュレータの一実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の教示による状態機械の状態間における処理の流れの一実施形態を示す状態機械の図である。
【図４】本発明の教示による状態機械回路の一実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明の教示による電流制限調整回路の一実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明の教示による変動電流制限レベルを有する状態機械の様々な状態において動作するスイッチング・レギュレータの一実施形態の波形を示すタイミング図である。
【図７】本発明の教示による変動電流制限レベルを有する状態機械の様々な状態において動作するスイッチング・レギュレータの他の実施形態の波形を示すタイミング図である。
【図８】本発明の教示による変動電流制限レベルを有する状態機械の様々な状態において動作するスイッチング・レギュレータの他の実施形態の波形を示すタイミング図である。
【図９】本発明の教示による変動電流制限レベルを有する状態機械の様々な状態において動作するスイッチング・レギュレータの他の実施形態の波形を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１００ 電源
１０１、４８０、４８１、４８２、４８３、４８４ 抵抗器
１０３、１０５、１０７、１０９ ダイオード
１１３ 電源キャパシタ
１２３ レギュレータ回路電源バイパス・キャパシタ
１２５ 変圧器
１２７ オプトカプラ
１３１ 電源キャパシタ
１３３ ツェナー・ダイオード
１３９ スイッチング・レギュレータ回路
１４１ 二次巻線
１４３ 負荷
１４５ バイパス端子
１４７ ブリッジ整流器
１４９ 一次巻線
２０３ フィードバック入力
２０５ 電流源
２０７ 発振器
２０９ 熱遮断回路
２１１ ５．７Ｖのレギュレータ
２１３ 不足電圧コンパレータ
２１５、２２５ ＡＮＤゲート
２１７、３１３ ＯＲゲート
２１９、４５７、４５９、４６３、４７３ ラッチ
２２３ リーディング・エッジ・ブランキング回路
２２７ 電流閾値コンパレータ
２２９ 金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）
２３１ ドレイン端子
２３３ ソース端子
２３５ イネーブル信号
２３７ 最大デューティ・サイクル信号
２３９ クロック信号
２４１ 熱状態信号
２４３、４６９ ＡＮＤゲート出力信号
２４５、４３３ ＯＲゲート出力信号
２４９ 駆動信号
２５１ 電流閾値制限電圧
２５５ ドレイン電流
２５７ バイパス端子電圧インディケータ
３０１ 状態機械回路
３０５ 電流制限調節回路
３０７ インバータ
３０９ スーパー・ハイ信号
３１９ 不足電圧信号
３５１ 状態機械図
３５３ ロー状態
３５５ より低い中間状態
３５７ より高い中間状態
３５９ ハイ状態
３６１ スーパー・ハイ状態
４０２ カウンタ
４０７ 下降信号
４０８ 上昇信号
４１６ ｎスーパー・ハイ信号
４１８ ハイ信号
４２５ ｎハイ信号
４７１ ゲート
４８５ トランジスタ
４９８ 移行検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、全体的に電源に関し、より具体的には、スイッチング・レギュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子デバイスは、動作するために電力を使用する。効率がよく、また出力の調整が良好であるので、今日の多くの電子デバイスに電力を供給するために、スイッチング・モード電源を使用することが一般的である。既知のスイッチング・モード電源では、スイッチング・モード電源制御回路を使用して、低周波数（例えば５０または６０Ｈｚの主周波数）、高電圧交流（ＡＣ）を高周波数（例えば３０から３００ｋＨｚ）のＡＣに変換する。通常、この電圧をより低い電圧に変換し、安全な絶縁を行うために、この高周波数で高電圧のＡＣを変圧器に加える。変圧器の出力を整流して、調整されたＤＣ出力を提供する。このＤＣ出力は、電子デバイスに電力を供給するために使用することが可能である。スイッチング・モード電源制御回路は、通常、出力を感知し、それを閉ループにおいて制御することによって、出力を調整することができる。
【０００３】
スイッチング・モード電源は、集積回路スイッチング・レギュレータを含む。この集積回路スイッチング・レギュレータは、変圧器の一次巻線と直列に結合されているパワー・スイッチまたはトランジスタを含む。ＤＣ出力においてクリーンで安定な電力源を提供するために、スイッチング・レギュレータによって制御されてパワー・トランジスタがターン・オンおよびターン・オフされることによって、変圧器の二次巻線にエネルギーが伝えられる。既知のスイッチング・レギュレータでは、電源のＤＣ出力の出力から、フィードバック電流をサンプリングする。フィードバック電流が調整閾値より小さい場合、パワー・スイッチは、一定の周波数でスイッチングされる。しかし、フィードバック電流が調整閾値より大きい場合、スイッチング・レギュレータは無効になり、パワー・スイッチのサイクルをスキップする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、サイクルがスイッチング・レギュレータによってスキップされるとき、結果的にスイッチング・レギュレータの動作周波数は低減される。したがって、スイッチング・レギュレータの動作周波数は、ＤＣ出力に結合されている負荷が減少し、電源のＤＣ出力を調整するためにサイクルをスキップする際に周波数が減少するように変えられる。一般に、このタイプの既知の電源の動作周波数が２０Ｈｚから２０ｋＨｚの範囲内など可聴周波数の範囲内にある周波数に降下すると、電源の変圧器によって、望ましくない可聴ノイズが生成される。本発明はそれを防止しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
スイッチング・レギュレータの方法および装置について開示する。一実施態様では、スイッチング・レギュレータは、第１端子と第２端子の間で結合されているパワー・スイッチを含む。第１端子は電源のエネルギー伝達要素に結合されており、第２端子は電源の供給レールに結合されている。電源の出力を表すフィードバック信号を受信するように駆動信号生成装置回路が第３端子に結合されている。フィードバック信号に応答して、電源の切替えを制御するために結合されている駆動信号生成装置が駆動信号を生成する。その駆動信号生成装置回路は、フィードバック信号に応答して、駆動信号の各オン期間を無効にして、電源の出力を調整する。電流制限回路が、駆動信号を制御して、パワー・スイッチを通る電流の流れを制限するために、パワー・スイッチと駆動信号生成装置回路に結合されている。電流制限回路は、フィードバック信号に応答して選択された、パワー・スイッチに対する複数の電流制限設定を含む。本発明の他の特徴および利点は、以下で記述する詳細な説明、図、および請求項から明らかになるであろう。
【０００６】
【発明の実施の形態】
添付の図において、本発明を限定的ではなく例として詳細に示す。
【０００７】
電源を調整する方法および装置について開示する。以下の記述では、本発明の完全な理解を与えるために、多くの特定の詳細について記述している。しかし、当業者には、本発明を実施するために、特定の詳細を使用することは必要でないことが明らかになるであろう。他の事例については、本発明をあいまいすることを回避するために、よく知られている材料または方法については詳細に記述していない。
【０００８】
一実施形態では、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータは、可聴周波数の範囲にある動作モードを回避するような方式で動作する。スイッチング・レギュレータの一実施形態は、状態機械を含み、各状態は電流制限レベルを表している。フルの負荷では、電流制限はフル・レベルにある。負荷が減少するにつれ、可聴周波数範囲の上限レベルである約２０ｋＨｚになるまで、周波数は減少する。この時点で、状態は、より低い電流制限を有する状態へ移行する。同じ電力を出力に与えるために、フィードバック・ループはより多くの切替えサイクルを要求し、したがって、動作周波数を増大することを要求する。したがって、この時点では、周波数は、可聴周波数の範囲より上に維持されている。一実施形態では、このプロセスは、最も低い電流制限を有する状態に達するまで、負荷が低減される際に反復される。この状態は、電源変圧器を通る磁束密度により、変圧器が可聴ノイズの許容できないレベルを生成しないように十分低い電流制限レベルを有する。したがって、変圧器を通る磁束密度は、スイッチング・レギュレータが軽い負荷によって可聴周波数範囲内で動作する際に、選択された低い電流レベルを有する小さい値に制限されている。
【０００９】
一実施形態では、スイッチング・レギュレータは、電源の出力の調整に関する状況によって決定されるフィードバック電流を感知する。出力が望ましいレベルより低くなるほど、この電流の大きさは小さくなる。以下で示すように、この電流の大きさが設定閾値より小さい場合、本明細書ではイネーブル信号と呼ぶ、レギュレータ回路の内側のデジタル信号が、ロジック・レベル１になり、スイッチング・レギュレータ回路が動作開始する。この電流の大きさが設定閾値より大きい場合、イネーブル信号はロジック・レベル・ゼロになり、スイッチング・レギュレータ回路は、サイクルをスキップする。
【００１０】
以下で議論するように、本発明の教示にしたがって状態機械と複数の電流制限設定が使用される。一実施形態では、状態は、スイッチング・レギュレータの開始時には、ロー状態にある。ロー状態は、スイッチング・レギュレータの一実施形態の最も低い電流制限設定を選択する。開始時または負荷が増大する場合に起こり得ることであるが、ロー状態におけるこの電流制限が、出力を調整するには不十分である場合、レギュレータ回路がサイクルをスキップすることはない。
【００１１】
一実施形態では、最も低い状態における先行する６に等しいＮ個の連続切替えサイクルに対する６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル１のパターンの後、状態機械は、中間電流制限レベルに対応する中間状態に移行する。何らかの理由のために負荷が低減され、かつ、レギュレータ回路が、６に等しいＮ個の連続スキップ・サイクルをもたらす６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル・ゼロに直面する場合、状態機械は、再びロー状態に戻る移行を実施する。これにより、レギュレータ回路が、中間状態において可聴範囲で動作することが防止される。一実施形態では、開始時または負荷が増大する場合に起こり得ることであるが、中間状態における電流制限が、出力を調整するには不十分である場合、レギュレータ回路がサイクルをスキップすることはない。
【００１２】
一実施形態では、中間状態における先行する６に等しいＮ個の連続切替えサイクルに対する６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル１のパターンの後、状態機械は、高電流制限レベルに対応する、ハイ状態に移行する。ある理由のために、負荷が低減され、かつ、レギュレータ回路が、６に等しいＮ個の連続スキップ・サイクルをもたらす６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル・ゼロに直面する場合、状態機械は、再び中間状態へ戻る移行を実施する。これにより、レギュレータ回路が、ハイ状態において可聴範囲で動作することが防止される。開始時または負荷が増大される場合に起こり得ることであるが、ハイ状態における電流制限が、出力を調整するには不十分である場合、レギュレータ回路がサイクルをスキップすることはない。
【００１３】
一実施形態では、ハイ状態における先行する６に等しいＮ個の連続切替えサイクルに対する６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル１のパターンの後、状態機械は、本明細書ではスーパー・ハイ状態と呼ぶ、サイクルのスキップを有しない、高電流制限レベルを有する状態へ移行する。このスーパー・ハイ状態では、イネーブル・デジタル１は、高電流制限レベルでの切替えサイクルとなり、一方イネーブル・デジタル・ゼロは、中間電流制限レベルでの切替えサイクルとなる。これにより、可聴周波数範囲の周波数において、サイクルをスキップすることが防止される。ある理由のために、負荷が低減され、かつ、レギュレータ回路が、６に等しいＮ個の連続イネーブル・デジタル・ゼロに直面する場合、状態機械は、再びサイクルのスキップを伴うハイ状態へ戻る移行を実施する。
【００１４】
一実施形態では、様々な複数の電流制限レベルおよびあるレベルから次のレベルへ移行する点は、慎重に最適化されている。一実施形態では、本発明の教示による状態機械は、状態間での発振が生じないように設計されている。これらの発振が十分に高い周波数で生じる場合、可聴ノイズの問題が再び生じることがあり得る。これらの問題は、あらゆる状態において、スイッチングとスキップの任意の組合せによって対処することができないような負荷が存在する場合に生じることがあり得る。例えば、高電流制限レベルにおいて５つのスキップしたサイクルが続いている１つのスイッチングサイクルによって生成されたエネルギーは、ある負荷には大きすぎることがあり得る。同時に、中間電流制限レベルにおいて５つのスイッチングサイクルが続いている１つのスキップしたサイクルによって生成されたエネルギーが同じ負荷を調整するには小さすぎる場合、状態機械は、２つの状態間で発振し、おそらくは可聴ノイズを生じる。したがって、異なる状態のエネルギー・レベルは、一実施形態では重複する。様々な状態の電流制限レベルは、著しく大きく分離されていない。さらに、状態を変更するために必要な遅延のＮサイクルの数は、小さ過ぎることはない。例えば、ある実施形態では、Ｎは６に等しい。しかし、他の実施形態では、Ｎは６より大きいまたは小さいとすることが可能であることを理解されたい。
【００１５】
一実施形態では、状態機械の安定性は、より大きく改良されるが、同時に、重い負荷に対する開始時の移行応答は維持されている。中間状態にヒステリシス挙動を組み込むことによって、さらに他の電流制限レベル状態を含ませるこの実施形態によって安定性を増大することが実現される。中間電流制限レベルは、より低い中間レベルとより高い中間レベルの２つの異なるレベルに分割される。
【００１６】
一実施形態では、起動後、レギュレータ回路がまず中間状態になるとき、電流制限レベルは、より低い中間レベルに設定される。レギュレータ回路がハイ状態に移行し、次いで中間状態に戻る場合、電流制限はより高い中間レベルに設定される。状態機械が、より高い中間状態からロー状態への移行を行わせるＮ個の連続イネーブル・デジタル・ゼロのパターンを受信し、かつ、次いで、連続イネーブル・デジタル１を受信して再び中間状態に移行する場合、電流制限は、より低い中間レベルに設定される。本発明の教示によるより高い中間状態とより低い中間状態は、異なる電流制限レベルを有する２つの異なる状態である。状態の一端から他端へ移動するために、より少ないサイクルを必要とすることになるので、この実施形態の利点は、主に移行応答にある。
【００１７】
図１には、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータ１３９を含む電源１００の一実施形態の概略図が示されている。図示したように、交流（ＡＣ）の主電圧は、抵抗器１０１を通って、ダイオード１０３、１０５、１０７、および１０９を含むブリッジ整流器１４７に入力されている。この整流器は、整流した信号を電源キャパシタ１１３に提供し、このキャパシタは、入力ＤＣをエネルギー伝達要素すなわち変圧器１２５の一次巻線１４９に提供する。供給レールがブリッジ整流器１４７の端に提供されていることを理解されたい。スイッチング・レギュレータ回路１３９により、電流は、各スイッチングサイクルのオン状態中に一次巻線１４９を流れることが可能になり、オフ状態の時はオープン回路として作用する。電流が一次巻線１４９を流れるときに、変圧器１２５はエネルギーを蓄える。電流が一次巻線１４９を流れていないとき、変圧器１２５に蓄えられているエネルギーは、二次巻線１４１からキャパシタ１３１に送られる。キャパシタ１３１は、電力を負荷１４３に送る。負荷１４３の両端の電圧は、各スイッチングサイクルにおいて、変圧器１２５に蓄えられているエネルギーの量に応じて変動する。この変圧器に蓄えられているエネルギー量は、各スイッチングサイクルにおいて、電流が一次巻線１４９を流れる時間の長さに依存する。
【００１８】
一実施形態では、光結合素子１２７の電圧降下とツェナー・ダイオード１３３の逆破壊電圧の和が負荷１４３の望ましい出力閾値レベルにほぼ等しい。負荷１４３の両端の電圧が閾値レベルに達すると、電流が光結合素子１２７とツェナー・ダイオード１３３とを流れ始め、スイッチング・レギュレータ回路１３９を無効にする。一実施形態では、スイッチング・レギュレータ回路１３９がオフ状態にあるときは常に、小さい電流をバイパス端子１４５からスイッチング・レギュレータ回路電源バイパス・キャパシタ１２３に流すことによって、レギュレータ回路電源バイパス・キャパシタ１２３を動作供給電圧に充電する。その電圧は一実施形態では通常５．７ボルトである。レギュレータ回路電源バイパス・キャパシタ１２３を使用して、電力を供給し、オン状態にあるときスイッチング・レギュレータ回路１３９を動作する。
【００１９】
一実施形態では、スイッチング・レギュレータ回路１３９は、後で記述する非常に重い負荷を除き、ほとんどの負荷の下で以下の方式で動作する。スイッチング・レギュレータ回路１３９が無効であるとき、オープン回路条件が一次巻線１４９で生成され、変圧器１２５がエネルギーを蓄えない。スイッチング・レギュレータ回路１３９の最後のサイクルで変圧器１２５に蓄えられたエネルギーは、次いで、二次巻線１４１に送られる。この二次巻線は、電源１００の出力から負荷１４３に電力を供給する。変圧器１２５に残っているエネルギーが負荷１４３に送られた後は、負荷１４３の電圧は減少する。
【００２０】
負荷１４３の電圧が閾値より低くなると、電流は光結合素子１２７を流れるのを停止し、スイッチング・レギュレータ回路１３９は、瞬間的にまたはほぼ瞬間的に動作を再開する。非常に重い負荷の下では、一実施形態のスイッチング・レギュレータ回路１３９は、わずかに変更された方式で動作する。スイッチング・レギュレータ回路１３９の一実施形態に含まれている状態機械によって選択された電流制限レベルは、非常に重い負荷の下では最も高いレベルである。しかし、スイッチング・レギュレータ回路１３９は、負荷の電圧が閾値レベルより上であるとき、完全には動作を停止しない。代わりに、より低い電流制限レベルで動作する。
【００２１】
前述したように、スイッチング・レギュレータ回路１３９の一実施形態は、負荷１４３に応じて、複数の電流制限レベルの離散的で有限な数の中から適切な電流制限レベルを選択する状態機械を含む。選択した電流制限レベルは、一次巻線１４９またはスイッチング・レギュレータ回路１３９を流れる電流が選択した電流の閾値レベルより上に上昇するとき、スイッチング・レギュレータ回路１３９をターン・オフさせる。
【００２２】
図２は、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータ１３９の一実施形態を示す概略図である。図示したように、スイッチング・レギュレータ回路１３９は、ドレイン端子２３１とソース端子２３３の間に結合されているパワー・スイッチまたは金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）２２９を含む。ＭＯＳＦＥＴ２２９は、駆動信号生成装置によって生成された駆動信号２４９により、スイッチ・オンおよびスイッチ・オフされる。一実施形態では、駆動信号２４９は、ＡＮＤゲート２２５からＭＯＳＦＥＴ２２９のゲートに入力される。一実施形態では、駆動信号生成装置には、ＡＮＤゲート２１５および２２５、ＯＲゲート２１７、ラッチ２１９、発振器２０７、状態機械回路３０１、電流制限調節回路３０５、および関連要素が含まれる。ＡＮＤゲート２２５の入力には、ラッチ２１９の出力、不足電圧コンパレータ２１３によって提供されているバイパス端子電圧インディケータ２５７、および熱遮断回路２０９からの熱状態信号２４１が含まれる。一実施形態では、発振器２０７によって生成された最大デューティ・サイクル信号２３７により、ＭＯＳＦＥＴ２２９が各動作サイクルで導通することができる最大時間が決定される。
【００２３】
フィードバック入力２０３をプルしているフォトトランジスタ１２７の電流が電流源２０５より大きいとき、イネーブル信号２３５がロー状態にプルされる。フィードバック入力２０３をプルしているフォトトランジスタ１２７の電流が電流源２０５より小さいとき、イネーブル信号２３５はハイ状態にプルされる。図示したように、イネーブル信号２３５は、また、状態機械回路３０１によって受信されるように結合されている。状態機械回路３０１は、信号３０３を電流制限（Ｉｌｉｍ）調節回路３０５に送り、ＭＯＳＦＥＴ２２９または一次巻線１４９を流れるＩdrain ２５５の電流制限が、軽い負荷では低く、かつ高い負荷では高くなるように設定する。一実施形態では、信号３０３に含まれる、３つの信号３０３ａ、３０３ｂ、および３０３ｃが存在する。
【００２４】
一実施形態では、電流制限調節回路３０５は、デジタル・ステップで電流制限を調節する。より高い電流制限状態への移行は、イネーブル信号２３５の連続Ｎ個のロジック・ハイのパターンの後に行われる。より低い電流制限状態への移行は、イネーブル信号２３５の連続Ｎ個のロジック・ローのパターンの後に行われる。一実施形態では、Ｎは６に等しい。十分に高い電流制限状態では、状態機械回路３０１のスーパー・ハイ信号３０９の出力がロジック・ハイ状態に設定される。その結果、ＯＲゲート３１３は、状態機械回路３０１がスーパー・ハイ状態にあるときまたはイネーブル信号２３５がハイであるとき、信号３１５をハイに設定する。信号３１５は、最終的に、スイッチングサイクルが行われるか否かを決定する。したがって、状態機械回路３０１がスーパー・ハイ状態にないときには、イネーブル信号２３５がスイッチングサイクルが行われるか否かを決定する。しかし、状態機械回路３０１がスーパー・ハイ状態にあり、スーパー・ハイ信号３０９がロジック・ハイ状態にあるとき、すべてのスイッチングサイクルは、２つの指定された電流制限レベルのいずれかで行われることになる。
【００２５】
一実施形態では、ラッチ２１９への入力には、ＯＲゲート出力信号２４５とＡＮＤゲート出力信号２４３が含まれる。ＡＮＤゲート出力信号２４３は、信号３１５と発振器２０７によって生成されたクロック信号２３９とが両方ともハイであるとき、ハイのみである。したがって、ＡＮＤゲート２１５は、ロジック・ハイ信号３１５が受信され、かつ発振器２０７によってクロック信号２３９が提供されるとき出力する。動作時に、信号３１５がハイであるとき、クロック信号２３９がＡＮＤゲート２１５によってラッチ２１９に伝達され、それにより、ラッチ２１９を設定し、そのサイクルを実行させ、ＭＯＳＦＥＴ２２９をターン・オンすることができる。これに対して、信号３１５がローであるとき、クロック信号がラッチ２１９を設定するのを妨害し、そのサイクル中、ＭＯＳＦＥＴ２２９をオフに保つ。
【００２６】
一実施形態では、ＯＲゲート出力信号２４５は、電流閾値制限に達したとき、または最大デューティ・サイクル信号２３７がオフ状態にある間、ＯＲゲート２１７によって提供される。動作時には、ＯＲゲート出力信号２４５は、最大デューティ・サイクル信号２３７がローであるか、またはリーディング・エッジ・ブランキング回路２２３によって決定されるリーディング・エッジ・ブランキング遅延の後で電流制限に達するとき、ハイとなり、ＭＯＳＦＥＴＯ２２９をターン・オフさせる。
【００２７】
一実施形態では、電流制限調節回路３０５によって生成された信号３１７は、ＭＯＳＦＥＴ２２９のオン抵抗の電圧に比例する電圧レベルである。電流制限状態は、状態機械回路３０１によって生成された信号３０３ａ、３０３ｂ、および３０３ｃによって決定される。より高い電圧制限状態では、電流制限調節回路３０５は、信号３１７をＭＯＳＦＥＴ２２９のオン抵抗の電圧のより小さい割合となるように変更する。より低い電流制限状態では、ブロック３０５により、信号３１７は、ＭＯＳＦＥＴ２２９のオン抵抗のより大きい割合となる。次いで、電流閾値コンパレータ２２７は、信号３１７と設定電圧すなわち電流閾値制限電圧ＶLIMIT２５１を比較する。信号３１７が電流閾値電圧ＶLIMIT２５１より上である場合、電流制限信号がトリガされ、ＭＯＳＦＥＴ２２９はターン・オフされて、次のオン・タイムが開始されるまで、作用を開始しない。
【００２８】
一実施形態では、スイッチング・レギュレータ回路１３９は、信号３１５がローにプルされ、負荷に供給される追加の電力が存在しない条件が成立したとき、電流のオン・サイクルの後でＭＯＳＦＥＴ２２９をターン・オフする。したがって、電源１００の出力に応答する信号３１５により、選択的に、駆動信号２４９の現在のサイクルのオン・タイムを維持することが可能になるか、または駆動信号２４９のその次のサイクルのオン・タイムが可能にならないかあるいは無効になる。信号３１５がハイにプルされるとき、ＭＯＳＦＥＴ２２９は、最大デューティ・サイクル信号２３７の次のオン期間が開始する際に、動作を再開する。
【００２９】
一実施形態では、ドレイン端子２３１からバイパス端子１４５への電流源を含むバイパス回路または５．７Ｖのレギュレータ２１１は、一実施形態では５．７ボルトである電圧レベルに、レギュレータ回路電源バイパス・キャパシタ１２３の電力レベルを調整する。これによって、ＭＯＳＦＥＴ２２９が導通していないとき、スイッチング・レギュレータ回路１３９の電源バイパス・キャパシタ１２３を充電する。一実施形態では、不足電圧コンパレータ２１３により、バイパス端子１４５の電圧が望ましい電圧レベルに達するまで、ＭＯＳＦＥＴ２２９が再び導通するのを防止させる。インバータ３０７を使用して、不足電圧コンパレータ２１３の出力を反対にすることができる。
【００３０】
図３は、本発明の教示による状態機械回路３０１の状態間の処理の流れに関する一実施形態を示す状態機械の図３５１である。図示したように、状態機械の図の一実施形態には、５つの状態、すなわちロー状態３５３、より低い中間状態３５５、より高い中間状態３５７、ハイ状態３５９、およびスーパー・ハイ状態３６１が含まれる。一実施形態では、各状態は、電流制限調節回路３０５に対する複数の電流制限設定から選択される。下の表１は、本発明の一実施形態による状態によって選択された電流制限設定またはサイクル・スキップ設定を要約している。
【表１】
表１に要約した実施形態に示したように、ロー状態３５３では、イネーブル信号２３５がローのとき、駆動信号２４９のサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５がハイのとき、電流制限設定は０．４Ｉｌｉｍ−ｍａｘである。より低い中間状態３５５では、イネーブル信号２３５がローのとき、駆動信号２４９のサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５がハイのとき、電流制限設定は０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘである。より高い中間状態３５７では、イネーブル信号２３５がローのとき、駆動信号２４９のサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５がハイのとき、電流制限設定は０．７Ｉｌｉｍ−ｍａｘである。ハイ状態３５０では、イネーブル信号２３５がローのとき、駆動信号２４９のサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５がハイのとき、電流制限設定はＩｌｉｍ−ｍａｘである。スーパー・ハイ状態３６１では、イネーブル信号２３５がローのとき、電流制限設定は０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５がハイのとき、電流制限設定はＩｌｉｍ−ｍａｘである。一実施形態では、スーパー・ハイ状態３６１では、駆動信号２４９においてサイクルはスキップされないことに留意されたい。また、一実施形態では、０．４Ｉｌｉｍ−ｍａｘなど、より低い電流制限設定は、スイッチング・レギュレータ回路１３９が、可聴周波数範囲（２０Ｈｚから２０ｋＨｚなど）内のより低い周波数で動作するとき、変圧器１２５を通る小さい磁束密度をもたらすことに留意されたい。その結果、許容できない可聴ノイズは、本発明の教示による電源１００によって生成されない。すなわち、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータ回路１３９は、望ましくない可聴ノイズの生成を低減するために、磁束密度が、十分に低い閾値より下であるように制限されていない場合、可聴周波数範囲内で動作することはない。
【００３２】
図３に示したように、起動時には、状態機械回路３０１は、ロー状態３５３で開始する。状態機械回路３０１は、６に等しいＮ個の連続ハイ・イネーブル信号２３５のパターンが生じるまで、ロー状態３５３にある。一実施形態では、これは、出力負荷１４３が軽い場合である。状態機械回路３０１は、６に等しいＮ個の連続ハイ・イネーブル信号２３５のパターンが生じると、より低い中間状態３５３に上昇する。これを移行３６３で図３に示す。状態機械回路３０１は、中間負荷１４３の下でこの状態にある。負荷１４３がさらに増大する場合、６に等しいＮ個の連続ハイ・イネーブル信号２３５のパターンが再び生じ、状態機械回路３０１は、ハイ状態３５９に上昇し、同様にスーパー・ハイ状態３６１に上昇する。これを、それぞれ移行３６７と３７５で図３に示す。負荷１４３が減少する場合、状態機械回路３０１は、適切な状態が確立されるまで、６つの連続ロー・イネーブル信号２３５のパターンが生じて下降する。例えば、移行３７７は、状態機械回路３０１が、スーパー・ハイ状態３６１からハイ状態３５９に変化することを示し、移行３６９は、状態機械回路３０１が、ハイ状態３５９からより高い中間状態３５７に変化することを示し、移行３７３は、状態機械回路３０１が、より高い中間状態３５７からロー状態３５３に変化することを示している。
【００３３】
前述したように、中間状態にヒステリシス挙動を組み込むことによって、改良した過渡的応答が状態機械回路３０１に提供される。実際、中間状態は、より低い中間状態３５５とより高い中間状態３５７に分離されている。したがって、電流制限レベルを選択するときのヒステリシス挙動は、本発明の教示による、より低い中間状態３５５とより高い中間状態３５７を使用して提供される。
【００３４】
一実施形態では、電流制限レベルは、異なる状態で送られる電力レベルが重複するように選択される。例えば、５つの連続ハイ・イネーブル信号２３５のパターンに１つのロー・イネーブル信号２３５が続くときに、より高い中間状態３５７で送られる最大電力レベルは、５つの連続ロー・イネーブル信号２３５のパターンに１つのハイ・イネーブル信号２３５が続くときにハイ状態３５９で送られる最小電力より高い。したがって、電源１００が最大オン／オフ比率で動作するときに、より高い中間状態３５７の電流制限設定に対して電源の出力に送られる最大電力は、電源が最小オン／オフ・サイクル比率で動作するときに、ハイ状態３５９の電流制限設定に対して電源の出力に送られる最小電力より大きい。
【００３５】
図４は、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータ回路１３９の状態機械回路３０１の一実施形態を示す概略図である。図示したように、一実施形態では、状態機械回路３０１への入力は、イネーブル信号２３５、不足電圧（ＵＶ）信号３１９、および最大デューティ・サイクル（Ｄｍａｘ）信号２３７である。状態機械回路３０１の出力は、１ビットのスーパー・ハイ信号３０９、およびハイ−Ｉｌｉｍ信号３０３ａ、より高い中間信号３０３ｂ、中間信号３０３ｃ含む３ビットの信号３０３ａ／ｂ／ｃである。
【００３６】
動作時には、起動中に、すべてのラッチ４５７、４５９、４７３、および４６３は、ＵＶ信号３１９を介して０にリセットされる。これにより、状態機械は、ロー状態３５３になる。
【００３７】
ＵＶ信号３１９がハイであり、ＯＲゲート４３３に信号４２４をハイに維持させるので、起動時中に、カウンタ４０２はカウント０（２進数では０００）にリセットされる。一実施形態では、カウンタ４０２は３ビットのカウンタである。一実施形態では、Ｄｍａｘ２３７信号の各フォーリング・エッジで、カウンタ４０２は、次の数までカウントする。一実施形態では、カウント６の信号４７９は、このカウンタ４０２の復号した出力信号である。カウント６の信号４７９は、カウンタ４０２が６（２進数では１１０）までカウントしたとき、ロジック・ハイになる。カウンタをカウント０（２進数では０００）にリセットすることができる１つの方式は、イネーブル信号２３５の任意の変化によってである。イネーブル信号２３５がローからハイに変化する場合、移行検出器４９８からの信号４１１は、瞬時にハイになる。イネーブル信号２３５がハイからローに変化する場合、信号４１１は、やはり瞬時にハイになる。信号４１１がハイになる場合、ＯＲゲート４３３からの信号４２４はハイになり、カウンタを再びカウント０（２進数では０００）にリセットする。したがって、カウンタ４０２は、連続するハイまたはローのイネーブル信号２３５が存在する場合のみ、カウントし続けることになる。
【００３８】
開始後、カウンタ４０２が６（２進数では１１０）に等しいＮまでカウントすると、信号４７９はハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中にハイであった場合、ＡＮＤゲート４６９は、上昇信号４０８をロジック１に変更する。上昇信号４０８がロジック１になるとき、ラッチ４５７は、中間信号３０３ｃをロジック１に設定する。この時点で、状態機械はより低い中間状態３５５にある。ロジック０から１への中間信号３０３ｃの移行が検出されると直ぐに、信号４２３は瞬時にロジック１になり、信号４３１と、したがって信号４２４をロジック１にし、カウンタはカウント０（２進数では０００）にリセットされる。
【００３９】
カウンタが再び６（２進数では１１０）までカウントすると、信号４７９は再びハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中にハイであった場合、ゲート４６９は、上昇信号４０８をロジック１に変更する。上昇信号４０８がロジック１になるとき、中間信号３０３ｃはすでにロジック１であるので、ラッチ４５９は、ハイ信号４１８をロジック１に設定する。この時点で、状態機械３５１はハイ状態３５９にある。ハイ電流制限信号３０３ａは、ハイ信号４１８とイネーブル信号２３５の両方がハイであるときのみ、ロジック１である。ロジック０から１へのハイ状態信号４１８の移行が検出されると直ぐに、信号４２０は瞬時にロジック１になり、信号４３１としたがって信号４２を４ロジック１にし、カウンタはカウント０（２進数では０００）にリセットされる。
【００４０】
カウンタが再び６（２進数では１１０）までカウントすると、信号４７９は再びハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中ハイであった場合、ゲート４６９は上昇信号４０８をロジック１に変更する。上昇信号４０８がロジック１になるとき、ハイ信号４１８はすでにロジック１であるので、ラッチ４７３は、スーパー・ハイ信号３０９をロジック１に設定する。この時点で、状態機械回路３０１はスーパー・ハイ状態３６１にある。
【００４１】
一実施形態では、スーパー・ハイ状態３６１から下降するために、イネーブル信号２３５は、ローでなければならない。カウンタが６（２進数では１１０）までカウントするとき、信号４７９はハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中ローであった場合、ゲート４７１は、下降信号４０７をロジック１に変更する。下降信号４０７がロジック１になると、ラッチ４７３は、スーパー・ハイ信号３０９をロジック０にリセットする。この時点で、状態機械回路３０１は再びハイ状態３５９にある。ロジック１から０へのスーパー・ハイ信号３０９の移行が検出されると直ぐに、信号４１５は瞬時にロジック１になり、信号４３１としたがって信号４２４をロジック１にし、カウンタはカウント０（２進数では０００）にリセットされる。
【００４２】
カウンタが、再び６（２進数では１１０）までカウントすると、信号４７９は再びハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中ローであった場合、ゲート４７１は、下降信号４０７をロジック１に変更する。下降信号４０７がロジック１になるとき、ｎスーパー・ハイ信号４１６がロジック１である場合、ラッチ４５９は、ハイ信号４１８をロジック０にリセットする。この時点で、状態機械回路３０１は再びより高い中間状態３５７にある。ロジック１から０へのハイ状態信号４１８の移行が検出されると直ぐに、信号４２１は瞬時にロジック１になり、信号４３１としたがって信号４２４をロジック１にし、カウンタはカウント０（２進数では０００）にリセットされる。
【００４３】
カウンタが再び６（２進数では１１０）までカウントすると、信号４７９は再びハイになり、イネーブル信号２３５がこのすべての時間中ローであった場合、ゲート４７１は、下降信号４０７をロジック１に変更する。下降信号４０７がロジック１になるとき、ｎハイ信号４２５がロジック１である場合、ラッチ４５７は、中間信号３０３ｃをロジック０にリセットする。この時点で、状態機械回路３０１は再びロー状態３５３に戻る。
【００４４】
中間状態は、さらに、ラッチ４６３によって制御される。ラッチ４６３の出力は、状態機械回路３０１がより高い中間状態３５７にあるかまたはより低い中間状態３５５にあるかを決定する。起動時中に、ラッチ４６３はリセットされる。ハイ状態３５９からより高い中間状態３５７への移行により、ラッチ４６３の出力はロジック１に設定され、より高い中間状態３５７からロー状態３５３への移行により、ラッチ４６３の出力はロジック０にリセットされる。ラッチ４６３の動作は、以下の通りである。信号４２１は、ハイ信号４１８が１から０に移行する際にロジック１になる。これによりラッチ４６３はリセットされ、より高い中間信号３０３ｂはロジック１になる。一方、信号４２８は、中間信号３０３ｃが１から０に移行する際にロジック１になる。これにより、ラッチ４６３はリセットされ、より高い中間信号３０３ｂはロジック０になる。
【００４５】
図５は、本発明の教示によるスイッチング・レギュレータ１３９の電流制限調節回路３０５の一実施形態を示す概略図である。図示したように、分圧器回路は、ドレイン端子２３１と地面との間で直列に結合されている抵抗器４８０、トランジスタ４８５、抵抗器４８１、４８２、４８３、および４８４とから形成されている。電流制限調節回路３０５への入力は、ドレイン信号２３１、ゲート信号２４９、および信号３０３ａ／ｂ／ｃである。電流制限調節回路３０５の出力は信号３１７である。図５に示したように、中間信号３０３ｃがロジック１であるとき、電流制限調節回路３０５において抵抗器４８４が短絡されている。より高い中間信号３０３ｂがロジック１であるとき、電流制限調節回路３０５において抵抗器４８４と４８３が短絡されている。ハイ−Ｉｌｉｍ信号３０３ａがロジック１であるとき、電流制限調節回路３０５において抵抗器４８４、４８３、４８２が短絡されている。より多くの抵抗器が短絡されるほど、信号３１７の電圧は、ドレイン端子２３１のドレイン電圧に対して小さくなり、したがって、電流制限設定を調節または選択する。
【００４６】
図６〜９は、本発明の教示による、変動電流制限レベルを有する状態機械回路３０１の様々な状態において動作するスイッチング・レギュレータ回路１３９の様々な実施形態の波形を示すタイミング図である。図６に示したように、時間Ｔ０において、状態機械回路３０１は、ロー状態３５３にある。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．４Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の信号サイクルに対する６に等しいＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１でより低い中間状態３５５に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しい他のＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ２でハイ状態３５９に移行する。したがって、ドレイン電流制限電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しい他のＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ３でスーパー・ハイ状態３６１に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、イネーブル信号２３５が１に等しいＩｌｉｍ−ｍａｘと、イネーブル信号２３５が０に等しい０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘである。
【００４７】
図７に示したように、時間Ｔ４において、状態機械回路３０１は、スーパー・ハイ状態３６１にある。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ５において、ハイ状態３５９に移行する。したがって、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しい他のＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ６でより高い中間状態３５７に移行する。したがって、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しい他のＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ７でロー状態３５３に移行する。したがって、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。
【００４８】
図８に示したように、時間Ｔ８において、状態機械回路３０１は、ロー状態３５３にある。したがって、駆動電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．４Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ９でより低い中間状態３５５に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１０でハイ状態３５９に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しく、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１１において、より高い中間状態３５７に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．７Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。
【００４９】
より高い中間状態３５９とより低い中間状態３５７のヒステレシスの性質のために、状態機械３５１は、ハイ状態３５９に上昇し、後により高い中間状態３５７に下降することを理解されたい。すなわち、状態機械３５１は、より低い中間状態３５５から、より高い中間状態３５７を経て移行するのではなく、直接ハイ状態３５９に移行する。したがって、より高い中間状態３５７の電流制限は、より低い中間状態３５５からハイ状態３５９に移行する際には選択されない。
【００５０】
図９に示したように、時間Ｔ１２において、状態機械回路３０１は、ハイ状態３５９にある。したがって、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１３でより高い中間状態３５７に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．７Ｉｌｉｍ−ｍａｘである、イネーブル信号２３５は１に等しく、駆動信号２４９におけるサイクルはスキップされ、イネーブル信号２３５は０に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しい他のＮ個の０に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１４において、ロー状態３５３に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．４Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。先行する６に等しいＮ個の駆動信号サイクルに対する６に等しいＮ個の１に等しいイネーブル信号２３５のパターンの後、状態機械回路３０１は、時間Ｔ１５でより低い中間状態３５５に移行する。したがって、ドレイン電流ＩＤＲＡＩＮ２５５に対する電流制限は、０．５Ｉｌｉｍ−ｍａｘであり、イネーブル信号２３５は１に等しい。
【００５１】
より高い中間状態３５７とより低い中間状態３５５のヒステレシスの性質のために、状態機械回路３０１は、まずロー状態３５３に下降し、その後、より低い中間状態３５５に上昇することを理解されたい。すなわち、状態機械回路３０１は、より高い中間状態３５７から、より低い中間状態３５５を経て移行するのではなく、直接ロー状態３５３に移行する。したがって、より低い中間状態３５３の電流制限は、より高い中間状態３５７からロー状態３５３に移行する際には選択されない。
【００５２】
以上の詳細な記述では、本発明の方法およびシステムについて、特定の例示的な実施形態に関して記述してきた。しかし、本発明のより広範な精神および範囲から逸脱せずに、様々な修正および変更を実施することが可能であることは明らかであろう。したがって、本仕様および図は、制限的ではなく例示的であると見なされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教示によるスイッチング・レギュレータを含む電源の一実施形態に関する概略図である。
【図２】本発明の教示によるスイッチング・レギュレータの一実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の教示による状態機械の状態間における処理の流れの一実施形態を示す状態機械の図である。
【図４】本発明の教示による状態機械回路の一実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明の教示による電流制限調整回路の一実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明の教示による変動電流制限レベルを有する状態機械の様々な状態において動作するスイッチング・レギュレータの一実施形態の波形を示すタイミング図である。
【図７】本発明の教示による変動電流制限レベルを有する状態機械の様々な状態において動作するスイッチング・レギュレータの他の実施形態の波形を示すタイミング図である。
【図８】本発明の教示による変動電流制限レベルを有する状態機械の様々な状態において動作するスイッチング・レギュレータの他の実施形態の波形を示すタイミング図である。
【図９】本発明の教示による変動電流制限レベルを有する状態機械の様々な状態において動作するスイッチング・レギュレータの他の実施形態の波形を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１００ 電源
１０１、４８０、４８１、４８２、４８３、４８４ 抵抗器
１０３、１０５、１０７、１０９ ダイオード
１１３ 電源キャパシタ
１２３ レギュレータ回路電源バイパス・キャパシタ
１２５ 変圧器
１２７ オプトカプラ
１３１ 電源キャパシタ
１３３ ツェナー・ダイオード
１３９ スイッチング・レギュレータ回路
１４１ 二次巻線
１４３ 負荷
１４５ バイパス端子
１４７ ブリッジ整流器
１４９ 一次巻線
２０３ フィードバック入力
２０５ 電流源
２０７ 発振器
２０９ 熱遮断回路
２１１ ５．７Ｖのレギュレータ
２１３ 不足電圧コンパレータ
２１５、２２５ ＡＮＤゲート
２１７、３１３ ＯＲゲート
２１９、４５７、４５９、４６３、４７３ ラッチ
２２３ リーディング・エッジ・ブランキング回路
２２７ 電流閾値コンパレータ
２２９ 金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）
２３１ ドレイン端子
２３３ ソース端子
２３５ イネーブル信号
２３７ 最大デューティ・サイクル信号
２３９ クロック信号
２４１ 熱状態信号
２４３、４６９ ＡＮＤゲート出力信号
２４５、４３３ ＯＲゲート出力信号
２４９ 駆動信号
２５１ 電流閾値制限電圧
２５５ ドレイン電流
２５７ バイパス端子電圧インディケータ
３０１ 状態機械回路
３０５ 電流制限調節回路
３０７ インバータ
３０９ スーパー・ハイ信号
３１９ 不足電圧信号
３５１ 状態機械図
３５３ ロー状態
３５５ より低い中間状態
３５７ より高い中間状態
３５９ ハイ状態
３６１ スーパー・ハイ状態
４０２ カウンタ
４０７ 下降信号
４０８ 上昇信号
４１６ ｎスーパー・ハイ信号
４１８ ハイ信号
４２５ ｎハイ信号
４７１ ゲート
４８５ トランジスタ
４９８ 移行検出器
Claims (30)
- 電源のエネルギー伝達要素に結合されている第１端子と、電源の供給レールに結合されている第２端子との間で結合されたパワー・スイッチと、
電源の出力を表すフィードバック信号を受信するために第３端子に結合された駆動信号生成装置回路であって、フィードバック信号に応答して、パワー・スイッチの切替えを制御するために結合されている駆動信号を生成し、かつ、電源の出力を調整するために、フィードバック信号に応答して、選択的に、駆動信号の各オン期間を無効にする駆動信号生成装置回路と、そして
駆動信号を制御して、パワー・スイッチを流れる電流を制限するために、パワー・スイッチと駆動信号生成装置回路に結合され、フィードバック信号に応答して選択されたパワー・スイッチに対する複数の電流制限設定を有する電流制限回路と
を備えるスイッチング・レギュレータであって、
駆動信号生成装置回路が、先行するＮ個の駆動信号サイクルに対するフィードバック信号値のパターンに応答して、電流制限回路の複数の電流制限設定の中から選択するために結合された状態機械をさらに備え、
先行するＮ個の駆動信号サイクルに対するフィードバック信号値のパターンが、複数の駆動信号サイクルに対する２つの範囲の１つの範囲内にある連続フィードバック信号値を含む、
スイッチング・レギュレータ。 - パワー・スイッチに対する複数の電流制限設定が、パワー・スイッチに対する有限数の電流制限設定を含む請求項１に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 駆動信号生成装置回路が、フィードバック信号に応答して、選択的に、駆動信号のサイクルのオン・タイムを維持することを可能にするか、または駆動信号のその次のサイクルのオン・タイムを可能にしないために結合されている請求項１に記載のスイッチング・レギュレータ。
- パワー・スイッチを流れる電流が、パワー・スイッチに対する複数の電流制限設定の選択された１つに達するまで、駆動信号生成装置回路が、駆動信号のそのときのサイクルのオン・タイムを維持するために結合されている請求項１に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 電源が最大のオン／オフ・サイクル比率で動作するとき、電流制限回路の複数の電流制限設定の１つに対して電源の出力に送られる最大電力が、電源が最小のオン／オフ・サイクル比率で動作するとき、電流制限回路の複数の電流制限設定のその次のより高い１つに対して電源の出力に送られる最小電力より大きい請求項１に記載のスイッチング・レギュレータ。
- エネルギー伝達要素が変圧器を備える請求項１に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 変圧器の磁束密度が、電流制限回路の複数の電流制限設定の最も低い１つにおいて可聴周波数範囲で変圧器が動作するとき、変圧器によって生成された可聴ノイズが可聴でない請求項６に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 可聴周波数範囲の上限が約２０ｋＨｚである請求項７に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 状態機械が、パワー・スイッチに対する複数の電流制限設定を選択するために、複数の状態の１つで動作するように結合されている請求項１に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 複数の状態が、第１状態、第２状態、および第３状態を含み、パワー・スイッチに対する複数の電流制限設定が、第１電流制限設定、第２電流制限設定、および第３電流制限設定を含み、状態機械が第１状態で動作するとき、第１電流制限設定が選択され、状態機械が第２状態で動作するとき、第２状態制限設定が選択され、状態機械が第３状態で動作するとき、第３電流制限設定が選択され、第２電流制限設定が、第１電流制限設定より大きく、第３電流制限設定が、第２電流制限設定より大きい請求項９に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 状態機械が、先行するＮ個の駆動信号サイクルに対するフィードバック信号値のパターンに応答して、第１状態から第３状態に直接遷移するように結合されている請求項１０に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 状態機械が、先行するＮ個の駆動信号サイクルに対するフィードバック信号値のパターンに応答して、第３状態から第１状態に直接移行するように結合されている請求項１０に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 駆動信号生成装置回路が、電源の出力を調整するために、フィードバック信号に応答して、駆動信号の各オン期間を選択的に無効にすることができないようになっている第４状態が複数の状態に含まれる請求項１０に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 複数の電流制限設定が、第１電流制限設定と第２電流制限設定を含み、フィードバック信号が２つの範囲の第１範囲内にあるとき、電流制限回路が、パワー・スイッチを通る電流の流れを第１電流制限設定に制限し、フィードバック信号が２つの範囲の第２範囲内にあるとき、電流制限回路が、パワー・スイッチを通る電流の流れを第２電流制限設定に制限する請求項１３に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 電源の出力に結合されたエネルギー伝達要素入力とエネルギー伝達要素出力とを有するエネルギー伝達要素と、
エネルギー伝達要素入力と電源の供給レールとの間で結合されたパワー・スイッチと、
電源の出力を表すフィードバック信号を受信するために結合された駆動信号生成装置回路であって、フィードバック信号に応答してパワー・スイッチの切替えを制御するために結合された駆動信号を生成し、電源の出力を調整するために、フィードバック信号に応答して、駆動信号の各オン期間を選択的に無効にする駆動信号生成装置回路と、そして
駆動信号を制御してパワー・スイッチを流れる電流を制限するために、パワー・スイッチと駆動信号生成装置回路に結合されており、フィードバック信号に応答して選択されたパワー・スイッチに対して複数の電流制限設定を有する電流制限回路と
を備える電源であって、
駆動信号生成装置回路が、先行するＮ個の駆動信号サイクルに対するフィードバック信号値のパターンに応答して、電流制限回路の複数の電流制限設定の中から選択するために結合された状態機械をさらに備え、そして
先行するＮ個の駆動信号サイクルに対するフィードバック信号値のパターンが、複数の駆動信号サイクルに対する２つの範囲の１つの範囲内にある連続フィードバック信号値を含む、
電源。 - エネルギー伝達要素が、エネルギー伝達要素入力に結合された一次巻線と、エネルギー伝達要素出力に結合された二次巻線を備え、
電流制限回路が、一次巻線を流れる電流を制限するために結合されている、
請求項１５に記載の電源。 - エネルギー伝達要素が変圧器を備える請求項１５に記載の電源。
- エネルギー伝達要素の磁束密度が、変圧器が駆動信号によって駆動されたとき、変圧器に可聴ノイズを生成させる値にある場合、駆動信号が可聴周波数範囲より大きい周波数で発振する請求項１６に記載の電源。
- 可聴周波数範囲の上限が約２０ｋＨｚである請求項１８に記載の電源。
- パワー・スイッチに対する複数の電流制限設定が、パワー・スイッチに対する有限数の電流制限設定を含む請求項１５に記載の電源。
- 駆動信号を生成するために結合されている駆動信号生成装置回路が、フィードバック信号に応答して、駆動信号の各サイクルのオン期間を選択的に無効にするために結合されているオン／オフ制御回路を備える請求項１５に記載の電源。
- 駆動信号生成装置回路が、駆動信号のサイクルが、フィードバック信号に応答して生成されることを無効にする請求項２１に記載の電源。
- 駆動信号生成装置回路が、先行するＮ個の駆動信号サイクルに対するフィードバック信号値のパターンに応答して、電流制御回路の複数の電流制限設定から選択するために結合されている状態機械を備える請求項１５に記載の電源。
- 先行するＮ個の駆動信号サイクルに対するフィードバック信号値のパターンが、複数のＮ個の駆動信号サイクルに対する２つの範囲の１つの範囲内にある連続フィードバック信号値を含む請求項２３に記載のスイッチング・レギュレータ。
- 電源の出力に送られる電力量を制御するために、駆動信号で、電源のエネルギー伝達要素と直列に結合されているパワー・スイッチを切り替えるステップと、
駆動信号のサイクルが、電源の出力に応答して生成されることを選択的に無効にするステップと、
先行するＮ個の駆動信号サイクルに対するフィードバック信号値のパターンに応答して、複数の電流制限設定の１つを選択するステップと、そして
複数の電流制限設定の選択された１つに応答して、パワー・スイッチを流れる電流を制限するステップと
を含む電源を調整する方法であって、
先行するＮ個の駆動信号サイクルに対するフィードバック信号値のパターンが、先行する複数の駆動信号サイクルに対する２つの範囲の１つの範囲内にある連続フィードバック信号値を含む、
電源を調整する方法。 - 複数の電流制限設定の１つを選択するステップが、先行するＮ個の駆動信号サイクルに対する電源の出力の出力値に応答して、状態機械の状態を変更するステップを含む請求項２５に記載の電源を調整する方法。
- 電源の出力の出力値に応答して、状態機械の状態を変更することが、先行するＮ個の駆動信号サイクルに対する電源の出力の出力値の第１範囲内において、電源の出力の連続出力値の数をカウントするステップを含む請求項２６に記載の電源を調整する方法。
- 駆動信号サイクルが生成されることを選択的に無効にすることが、
駆動信号のサイクルのオン期間を維持するステップと、そして
電源の出力の出力値に応答して、駆動信号の次のサイクルのオン期間を無効にするステップと
を含む請求項２５に記載の電源を調整する方法。 - 磁束密度の閾値より大きいエネルギー伝達要素の磁束密度値に対する可聴周波数範囲より上に、駆動信号の周波数を維持するステップをさらに含む請求項２５に記載の電源を調整する方法。
- 磁束密度の閾値が、可聴周波数範囲内で動作される場合、エネルギー伝達要素から可聴ノイズを生成させる、エネルギー伝達要素の磁束密度閾値の範囲の下限である請求項２８に記載の電源を調整する方法。
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