JP4173442B2 - 高速過渡負荷のための絶縁されたスイッチング・レギュレータ - Google Patents
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Description
10:スイッチング・レギュレータ
11,12:入力コンデンサ
13,16:マイクロプロセッサ
15:負荷
17:バイパス・コンデンサ
18:インダクタンス
101,102:パワースイッチ
103,104:整流器スイッチ
105,106:抵抗器
107:コンデンサ
109:出力コンデンサ
110:誤差増巾器
111:演算増巾器
112:モジュレータ
113:駆動回路
200:変圧器
201,202:二次巻線
203:一次巻線
300:インダクタ
Claims (22)
- 電位VIN源に結合された入力と、マイクロプロセッサを含む負荷を給電するための出力電圧VOおよび出力電流を提供する出力とを有するスイッチング・レギュレータであって、
少なくとも2つの制御可能なパワー・スイッチと、第2のノードで直列に結合された第1の整流器スイッチおよび第2の整流器スイッチを含む少なくとも2つの整流器スイッチとを有するスイッチング回路を備え、前記少なくとも2つの制御可能なパワー・スイッチが、それぞれ制御ノードを有し、前記第1の整流器スイッチおよび前記第2の整流器スイッチが、制御端子を有し、前記スイッチング・レギュレータがさらに、
前記少なくとも2つの制御可能なパワー・スイッチを介して前記入力に結合された少なくとも1つの一次巻線と、第1のノードでともに直列に結合された第1および第2の二次巻線とを有する変圧器を備え、前記第1の二次巻線が、第3のノードで前記第1の整流器スイッチに結合され、前記第2の二次巻線が、第4のノードで前記第2の整流器スイッチに結合され、前記第1の二次巻線および前記第2の二次巻線が、固有DC巻き線抵抗値を有し、前記スイッチング・レギュレータがさらに、
出力段入力および出力段出力を有する出力段を備え、前記出力段入力が、前記第1のノードおよび前記第2のノードに結合され、前記出力段出力が、負荷に結合され、前記出力段入力および前記出力段出力が、共通ノードを有し、前記スイッチング・レギュレータがさらに、
前記出力段入力に結合された第1の端子および前記出力段出力に結合された第2の端子と、それらの間の固有DC抵抗値とを有する前記負荷回路に出力電流を提供するためのインダクタと、
第1の抵抗器、第2の抵抗器、およびコンデンサとを備え、前記第1の抵抗器が、第1および第2の端子を有し、前記第2の抵抗器が、第1および第2の端子を有し、前記コンデンサが、第1および第2の端子を有し、前記第1の抵抗器の前記第1の端子が、前記第3のノードに結合され、前記第2の抵抗器の前記第1の端子が、前記第4のノードに結合され、前記第1の抵抗器の前記第2の端子が、第5のノードで前記第2の抵抗器の前記第2の端子および前記コンデンサの前記第1の端子に結合され、前記コンデンサの前記第2の端子が、前記インダクタの前記第2の端子に結合され、前記スイッチング・レギュレータがさらに、
駆動回路、誤差増幅器、および前記駆動回路に関する制御パルスを生成するモジュレータ回路を有する制御回路を備え、前記駆動回路が、前記制御可能なパワー・スイッチ、前記第1の整流器スイッチ、および前記第2の整流器スイッチに関する駆動信号を生成し、前記誤差増幅器が、前記第5のノードに結合された入力を有するスイッチング・レギュレータ。 - 前記コンデンサと並列に配置された第3の抵抗器をさらに備える請求項1に記載されたスイッチング・レギュレータ。
- 反転入力、非反転入力、および出力を有する誤差増幅器をさらに備え、前記反転入力が、第5のノードに結合され、前記非反転入力が、参照電圧に結合され、前記出力が、前記駆動信号を生成する前記駆動回路を制御する前記モジュレータ回路に結合される請求項1に記載されたスイッチング・レギュレータ。
- 前記第5のノードと前記誤差増幅器の前記反転入力との間に結合された第1のインピーダンスと、
前記反転入力と前記誤差増幅器の出力との間に結合された第2のインピーダンスとをさらに備える請求項3に記載されたスイッチング・レギュレータ。 - 前記誤差増幅器の前記反転入力に接続され第4の抵抗器をさらに備え、前記第3の抵抗器および前記第1のインピーダンスが、前記参照電圧に比例して前記スイッチング・レギュレータの電圧を実質的に決定する請求項4に記載されたスイッチング・レギュレータ。
- 前記出力段出力と前記誤差増幅器の前記反転入力との間に結合された第3のインピーダンスをさらに備える請求項5に記載されたスイッチング・レギュレータ。
- 前記第1のインピーダンスが、負荷に依存する出力電圧調節のためのDCフィードバック経路を提供し、前記第3のインピーダンスが、より安定した過渡応答のためのACフィードバック経路だけを提供する請求項5に記載されたスイッチング・レギュレータ。
- 前記第1のインピーダンスが、より安定した過渡応答のためのACフィードバック経路だけを提供し、前記第3のインピーダンスが、負荷に依存しない出力電圧調節のためのDCフィードバック経路を提供する請求項5に記載されたスイッチング・レギュレータ。
- 前記スイッチング・レギュレータが、ハーフブリッジ・レギュレータ、プッシュプル・レギュレータ、フルブリッジ・レギュレータのいずれか1つである請求項5に記載されたスイッチング・レギュレータ。
- 前記スイッチング・レギュレータが、負荷に結合された共通出力を共有する複数のスイッチング・レギュレータに並列に結合された請求項7に記載されたスイッチング・レギュレータ。
- さらに、前記複数のスイッチング・レギュレータで共通参照電圧を共有する請求項10に記載されたスイッチング・レギュレータ。
- スイッチング・レギュレータを用いるマイクロプロセッサを含む負荷を給電するために入力源からの入力電圧を出力電圧に変換する方法のスイッチング・レギュレータへの使用であって、前記スイッチング・レギュレータが、
少なくとも2つの制御可能なパワー・スイッチおよび少なくとも2つの整流器スイッチを有するスイッチング回路と、少なくとも1つの一次巻線および固有DC抵抗値を有する少なくとも2つの二次巻線を有する電力変換器と、固有DC抵抗値を有するインダクタを有する出力段と、駆動回路および誤差増幅器を有する制御回路と、前記駆動回路に関する制御パルスを生成するモジュレータ回路とを有し、前記誤差増幅器が、フィードバック経路のための入力を有し、
スイッチング・レギュレータを調節するために信号を提供するためにフィードバック経路を構成する方法が、
前記整流器スイッチに2つのフィードバック抵抗器を結合する工程と、
前記スイッチング・レギュレータに関連付けられた一定の電位に結合された前記フィードバック抵抗器にコンデンサを直列に結合する工程とを含み、前記フィードバック・レギュレータ抵抗器およびコンデンサが、前記二次巻線および前記インダクタの固有DC抵抗値両端の電圧降下として、前記スイッチング・レギュレータを調節するために信号を提供するように構成される方法。 - 前記スイッチング・レギュレータがさらに、
少なくとも2つの制御可能なパワー・スイッチと、第2のノードで直列に結合された第1の整流器スイッチおよび第2整流器スイッチを含む少なくとも2つの整流器スイッチとを有するスイッチング回路を備え、前記少なくとも2つの制御可能なパワー・スイッチが、それぞれ制御ノードを有し、前記第1の整流器スイッチおよび前記第2の整流器スイッチが、制御端子を有し、前記スイッチング・レギュレータがさらに、
前記少なくとも2つの制御可能なパワー・スイッチを介して前記入力に結合された少なくとも1つの一次巻線と、第1のノードでともに直列に結合された第1および第2の二次巻線とを有する変圧器を備え、前記第1の二次巻線が、第3のノードで前記第1の整流器スイッチに結合され、前記第2の二次巻線が、第4のノードで前記第2の整流器スイッチに結合され、前記第1の二次巻線および前記第2の二次巻線が、固有DC巻線抵抗値を有し、前記スイッチング・レギュレータがさらに、
出力段入力および出力段出力を有する出力段を備え、前記出力段入力が、前記第1のノードおよび前記第2のノードに結合され、前記出力段出力が、負荷に結合され、前記出力段入力および前記出力段出力が、共通ノードを有し、前記スイッチング・レギュレータがさらに、
前記出力段入力に結合された第1の端子および前記出力段出力に結合された第2の端子と、それらの間の固有DC抵抗値とを有する前記負荷回路に出力電流を提供するためのインダクタと、
第1の抵抗器、第2の抵抗器、およびコンデンサとを備え、前記第1の抵抗器が、第1および第2の端子を有し、前記第2の抵抗器が、第1および第2の端子を有し、前記コンデンサが、第1および第2の端子を有し、前記第1の抵抗器の前記第1の端子が、前記第3のノードに結合され、前記第2の抵抗器の前記第1の端子が、前記第4のノードに結合され、前記第1の抵抗器の前記第2の端子が、第5のノードで前記第2の抵抗器の前記第2の端子および前記コンデンサの前記第1の端子に結合され、前記コンデンサの前記第2の端子が、前記インダクタの前記第2の端子に結合され、前記スイッチング・レギュレータがさらに、
駆動回路、誤差増幅器、および前記駆動回路に関する制御パルスを生成するモジュレータ回路を有する制御回路を備え、前記駆動回路が、前記制御可能なパワー・スイッチ、前記第1の整流器スイッチ、および前記第2の整流器スイッチに関する駆動信号を生成し、前記誤差増幅器が、前記第5のノードに結合さえた入力を有し、
誤差増幅器が、反転入力、非反転入力、および出力を有し、前記反転入力が、第5のノードに結合され、前記非反転入力が、参照電圧に結合され、前記出力が、前記駆動信号を生成する前記駆動回路を制御する前記モジュレータ回路に結合される、請求項12に記載された方法。 - 前記コンデンサと並列に配置された第3の抵抗器をさらに備える請求項12に記載された方法。
- 前記第5のノードと前記誤差増幅器の前記反転入力との間に結合された第1のインピーダンスと、
前記反転入力と前記誤差増幅器の出力との間に結合された第2のインピーダンスとをさらに備える請求項12に記載された方法。 - 前記誤差増幅器の前記反転入力に接続され第4の抵抗器をさらに備え、前記第3の抵抗器および前記第1のインピーダンスが、前記参照電圧に比例して前記スイッチング・レギュレータの電圧を実質的に決定する請求項15に記載された方法。
- 前記出力段出力と前記誤差増幅器の前記反転入力との間に結合された第3のインピーダンスをさらに備える請求項14に記載された方法。
- 前記第1のインピーダンスが、負荷に依存する出力電圧調節のためのDCフィードバック経路を提供し、前記第3のインピーダンスが、より安定した過渡応答のためのACフィードバック経路だけを提供する請求項17に記載された方法。
- 前記第1のインピーダンスが、より安定した過渡応答のためのACフィードバック経路だけを提供し、前記第3のインピーダンスが、負荷に依存しない出力電圧調節のためのDCフィードバック経路を提供する請求項17に記載された方法。
- 前記スイッチング・レギュレータが、負荷に結合された共通出力を共有する複数のスイッチング・レギュレータに並列に結合された請求項18に記載された方法。
- 前記スイッチング・レギュレータが、共通参照電圧を共有する複数のスイッチング・レギュレータに並列に結合された請求項18に記載された方法。
- 前記スイッチング・レギュレータが、ハーフブリッジ・レギュレータ、プッシュプル・レギュレータ、フルブリッジ・レギュレータのいずれか1つである請求項12に記載された方法。
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