JP4977824B2 - 1サイクルコントローラ用の、特にdc−dcスイッチングコンバータ用の線形トランスコンダクタ - Google Patents
1サイクルコントローラ用の、特にdc−dcスイッチングコンバータ用の線形トランスコンダクタ Download PDFInfo
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K.M.Smedley及びS.Cukの文献「One−cycle control of switching converters」(IEEE Trans.Power Electronics,vol.10,No.6,Nov.1995,pp.625−633) E.Sandi及びS.Cukの文献「Modelling of one−cycle controlled switching converters」(Proceedings of 14th International Telecommunication Energy Conference,4−8 Oct.1992,pp.131−138) Y.Wang及びS.Shenの文献「Research on one−cycle control for switching converters」(Proceedings of the 5th World Congress on Intelligent Control and Automation,June 15−19,2004) D.Ma,W.−H.Ki及びC.−Y.Tsuiの文献「An integrated one−cycle control buck converter with adaptive output and dual loops for output error correction」(IEEE J.Solid−State Circuits,vol.39,No.1,Jan.2004,pp.140−149)
非反転入力及び反転入力と、DC電圧に接続されるようになっている電源入力と、出力とを有するオペアンプと、
トランスコンダクタの非反転入力を形成し且つ第1の電圧に接続されるようになっている第1の端子と、上記オペアンプの反転入力に接続される第2の端子とを備える分圧手段と、
第2の電圧に接続されるようになっているトランスコンダクタの反転入力を形成する第1の端子と、上記オペアンプの非反転入力に接続される第2の端子とを備えるレジスタと、
互いに接続されるとともに上記オペアンプの電源入力に接続されるそれぞれのソースと、上記オペアンプの出力に接続されるそれぞれのコモンゲートと、それぞれのドレインとを有する第1及び第2の整合(matched)トランジスタであって、上記第1のトランジスタのドレインは、上記オペアンプの非反転入力に接続され、上記第2のトランジスタのドレインは、上記第1の電圧を表す出力電流を供給するためのトランスコンダクタ出力を形成する、第1及び第2の整合トランジスタと、
を備える線形トランスコンダクタを提供する。
i)第1の電圧に接続されるようになっている第1の積分器入力を形成する非反転入力と、ii)第2の電圧(例えばグランド)に接続されるようになっている第2の積分器入力を形成する反転入力と、iii)DC電圧に接続されるようになっている電源入力と、iv)上記第1の電圧を表す出力電流を供給するための出力と、を備える、上記のいずれかのような線形トランスコンダクタと、
グランドに接続される第1の端子と、上記出力電流を積算するために当該出力電流が供給されるように上記トランスコンダクタの出力に接続される第2の端子とを備えるとともに、選択された(切り替えられた)周波数の一周期(又はサイクル)にわたって積算出力電圧を供給する積分キャパシタ手段と、を備える非反転積分器を提供する。
i)第1の電圧に接続されるようになっている第1の入力と、ii)第2の電圧に接続されるようになっている第2の入力と、iii)DC電圧に接続されるようになっている第3の電源入力と、iv)上記第1の電圧を表す積算出力電圧を出力するための出力と、を備える上記のような非反転積分器と、
上記非反転積分器の上記積分キャパシタ手段と並列に取り付けられるスイッチ手段であって、グランドに接続される第1の端子と、上記トランスコンダクタの出力に接続される第2の端子と、選択された周波数の1サイクルにわたる積算出力電圧を積分器出力が供給する順序で、選択された周波数に従って上記スイッチ手段をオン及びオフに切り換えるようになっている第1及び第2の値をそれぞれ交互に有する第1の制御信号が供給されるようになっているコマンド入力と、を備えるスイッチ手段と、
上記積算出力電圧が供給されるように上記非反転積分器の出力に接続される第1の入力と、基準電圧に接続されるようになっている第2の入力と、上記積算出力電圧と上記基準電圧との間の差を表す信号を供給するための出力と、を備えるコンパレータと、
上記コンパレータの出力に接続される第1の入力(例えばリセット入力)と、クロック信号が供給されるようにクロック手段に接続されるようになっている第2の入力(例えばセット入力)と、上記スイッチ手段のコマンド入力に対して上記第1の制御信号を供給するために上記スイッチ手段のコマンド入力に接続される第1の出力と、上記第1の制御信号に対して相補的な第2の制御信号を供給するようになっている第2の出力と、を備えるリセットセットフリップフロップ要素(又はRS−FF)と、
を備えることを特徴とする1サイクルコントローラを提供する。
i)第1の電圧に接続される第1の入力と、ii)基準電圧に接続されるようになっている第2の入力と、iii)電源に接続されるようになっている第3の電源入力と、iv)第2の制御信号を出力するための出力とを備える、上記のいずれかのような1サイクルコントローラと、
上記電源に接続されるようになっている第1の入力と、上記第2の制御信号によって駆動されるように上記1サイクルコントローラの出力に接続される第2の入力と、上記電源によって供給されるDC電圧から規定される上記第1の電圧を出力するための出力とを備える電源スイッチと、
上記第1の電圧を出力電圧へ変換するために上記第1の電圧が供給されるように上記電源スイッチの出力に対して接続されるLC回路と、
を備えるDC−DC(スイッチング)コンバータを提供する。
Claims (9)
- 1サイクルコントローラ(OC)であって、
i)第1の電圧(V X )に接続されるようになっている第1の入力と、ii)第2の電圧に接続されるようになっている第2の入力と、iii)DC電圧(V BAT )に接続されるようになっている第3の電源入力と、iv)前記第1の電圧(V X )を表す積算出力電圧を出力するための出力と、を備える非反転積分器(NI)と、
前記非反転積分器(NI)の積分キャパシタ手段(C)と並列に取り付けられるスイッチ手段(SW)であって、グランドに接続される第1の端子と、前記非反転積分器(NI)の線形トランスコンダクタの出力に接続される第2の端子と、サイクルごとに積算が始まる前に前記非反転積分器(NI)をリセットするために、選択された周波数で前記スイッチ手段(SW)をオン及びオフに切り換えるようになっている第1及び第2の値をそれぞれ交互に有する第1の制御信号が供給されるようになっているコマンド入力と、を備えるスイッチ手段(SW)と、
前記積算出力電圧が供給されるように前記非反転積分器の出力に接続される第1の入力と、基準電圧(V ref )に接続されるようになっている第2の入力と、前記積算出力電圧と前記基準電圧(V ref )との間の差を表す信号を供給するための出力と、を備えるコンパレータ(CO)と、
前記コンパレータの出力に接続される第1の入力(R)と、クロック信号が供給されるようにクロック手段(CLK)に接続されるようになっている第2の入力(S)と、前記スイッチ手段のコマンド入力に対して前記第1の制御信号を供給するために前記スイッチ手段のコマンド入力に接続される第1の出力(Q * )と、前記第1の制御信号に対して相補的な第2の制御信号を供給するようになっている第2の出力と、を備えるリセットセットフリップフロップ要素(RF)と、を備え、
前記非反転積分器(NI)は、
i)第1の電圧(V X )に接続されるようになっている第1の積分器入力を形成する非反転入力(V in +)と、ii)第2の電圧に接続されるようになっている第2の積分器入力を形成する反転入力(V in −)と、iii)DC電圧(V BAT )に接続されるようになっている電源入力と、iv)前記第1の電圧(V X )を表す出力電流(I O )を供給するための出力と、を備える前記線形トランスコンダクタ(LT)と、
グランドに接続される第1の端子と、前記出力電流(I O )を積算するために当該出力電流(I O )が供給されるように前記線形トランスコンダクタの出力に接続される第2の端子とを備えるとともに、選択された周波数のサイクルごとにわたって1回、積算出力電圧を供給する前記積分キャパシタ手段(C)と、を備え、
前記線形トランスコンダクタ(LT)は、
非反転入力(+)及び反転入力(−)と、DC電圧(VBAT)に接続されるようになっている電源入力と、出力(OO)とを有するオペアンプ(OA)と、
トランスコンダクタの非反転入力(Vin+)を形成し且つ第1の電圧(VX)に接続されるようになっている第1の端子と、前記オペアンプの反転入力(−)に接続される第2の端子とを備える分圧手段と、
第2の電圧に接続されるようになっているトランスコンダクタの反転入力(Vin−)を形成する第1の端子と、前記オペアンプの非反転入力(+)に接続される第2の端子とを備えるレジスタ(R3)と、
互いに接続されるとともに前記オペアンプの電源入力に接続されるそれぞれのソースと、前記オペアンプの出力(OO)に接続されるそれぞれのコモンゲートと、それぞれのドレインとを有する第1(T1)及び第2(T2)の整合(matched)トランジスタであって、前記第1のトランジスタ(T1)のドレインは、前記オペアンプの非反転入力(+)に接続され、前記第2のトランジスタ(T2)のドレインは、前記第1の電圧(VX)を表す出力電流(IO)を供給するためのトランスコンダクタ出力を形成する、第1(T1)及び第2(T2)の整合トランジスタと、
を備え、
前記分圧手段が、i)分圧手段の第1の端子を形成する第1の端子と、分圧手段の第2の端子を形成する第2の端子とを備える第1のレジスタ(R1)と、ii)グランドに接続される第1の端子と、前記第1のレジスタ(R1)の第2の端子に接続される第2の端子とを備える第2のレジスタ(R2)と、を備える
ことを特徴とする1サイクルコントローラ(OC)。 - 前記第1(T1)及び第2(T2)の整合トランジスタは、pMOS型からなることを特徴とする請求項1に記載の1サイクルコントローラ(OC)。
- 前記第1(T1)及び第2(T2)の整合トランジスタの前記それぞれのゲートは、単一のコモンゲートの一部であることを特徴とする請求項1または2に記載の1サイクルコントローラ(OC)。
- 前記オペアンプ(OA)は、一対の差動pMOSトランジスタを備える入力段を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の1サイクルコントローラ(OC)。
- 前記第2の電圧は、グランドであることを特徴とする請求項1に記載の1サイクルコントローラ(OC)。
- 前記リセットセットフリップフロップ要素(RF)の前記第1及び第2の入力は、それぞれリセット入力(R)及びセット入力(S)であることを特徴とする請求項1に記載の1サイクルコントローラ。
- i)第1の電圧(VX)に接続される第1の入力と、基準電圧(Vref)に接続されるようになっている第2の入力と、電源(VBAT)に接続されるようになっている第3の電源入力と、第2の制御信号を出力するための出力とを備える1サイクルコントローラと、ii)前記電源(VBAT)に接続されるようになっている第1の入力と、前記第2の制御信号によって駆動されるように前記1サイクルコントローラ(OC)の出力に接続される第2の入力と、前記第2の制御信号に応じて前記電源(VBAT)によって供給されるDC電圧から規定される前記第1の電圧(VX)を出力するための出力とを備える電源スイッチ(SD)と、iii)前記第1の電圧(VX)を出力電圧(VO)へ変換するために前記第1の電圧(VX)が供給されるように前記電源スイッチの出力に対して接続されるLC回路(CC)と、を備えるDC−DCコンバータ(CV)において、前記1サイクルコントローラは、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の1サイクルコントローラであることを特徴とするDC−DCコンバータ。
- 前記電源スイッチ(SD)は、i)前記第2の制御信号が供給される一つの入力と、前記第2の制御信号を供給するための第1及び第2の出力とを有するドライバ手段(DR)と、ii)前記第2の制御信号によって駆動されるように前記ドライバ手段(DR)の前記第1及び第2の出力に対してそれぞれ接続される第1(T3)及び第2(T4)のスイッチと、を備えることを特徴とする請求項7に記載のDC−DCコンバータ。
- DC電圧(VBAT)を供給するようになっているバッテリ(BAT)と、前記DC電圧(VBAT)から規定される第1の電圧(VX)を出力DC電圧(VO)へ変換するようになっているDC−DCコンバータ(CV)とを備える電子機器において、前記DC−DCコンバータ(CV)は、請求項7又は8に記載のDC−DCコンバータであることを特徴とする電子機器。
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