JP6366734B2 - フローティングレールを有する交換電力段を含む電荷再利用回路 - Google Patents
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Description
本出願は、すべての目的のために内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、2014年4月24日に出願した、“CHARGE-RECYCLING CIRCUITS INCLUDING SWITCHING POWER STAGES WITH FLOATING RAILS”と題する米国出願第14/260,733号の優先権を主張する。
102 低ドロップアウトレギュレータ、LDO
104 低ドロップアウトレギュレータ、LDO
106 ハイサイドスイッチングトランジスタ
108 ローサイドスイッチングトランジスタ
110 スイッチ
112 スイッチ
114 スイッチ
116 スイッチ
118 スイッチ
120 スイッチ
132 演算増幅器
134 パストランジスタ
142 演算増幅器
144 パストランジスタ
200 電荷再利用回路
210 スイッチングドライバ
214 ハイサイドバッファ回路
216 ローサイドバッファ回路
220 ハイサイドスイッチング電力トランジスタ
222 ローサイドスイッチング電力トランジスタ
224 ハイサイドカスコードトランジスタ
226 ローサイドカスコードトランジスタ
244 ハイサイド中間電圧源
246 ローサイド中間電圧源
302 チャージポンプ
312-1 キャパシタ
312-2 キャパシタ
314-1 スイッチ
314-2 スイッチ
316-1 スイッチ
316-2 スイッチ
318-1 スイッチ
318-2 スイッチ
Claims (29)
- 第1のスイッチングトランジスタと、
第2のスイッチングトランジスタであって、前記第1のスイッチングトランジスタおよび第2のスイッチングトランジスタは、入力電圧とグランドとの間に直列に結合され、かつスイッチング出力を提供するためにそれらの間に共通のノードを有する、第2のスイッチングトランジスタと、
前記第1のスイッチングトランジスタのゲートを前記入力電圧および第1の中間レベル電圧源に選択的に結合するための第1のスイッチング回路と、
前記第2のスイッチングトランジスタのゲートを第2の中間レベル電圧源およびグランドに選択的に結合するための第2のスイッチング回路と、
前記第1のスイッチングトランジスタと前記第2の中間レベル電圧源との間で電荷を再利用するために、前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートおよび前記第2の中間レベル電圧源に結合される電荷再利用回路と
を含む、回路。 - 前記電荷再利用回路が、
前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートから前記第2の中間レベル電圧源に電荷を移動させるために前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第2の中間レベル電圧源とを選択的に結合するための第1のスイッチと
を含む、請求項1に記載の回路。 - 前記第1のスイッチング回路が、
前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記入力電圧との間に結合される第1のスイッチと、
前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第1の中間レベル電圧源との間に結合される第2のスイッチと
を含む、請求項1に記載の回路。 - 前記第2のスイッチング回路が、
前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記入力電圧との間に結合される第1のスイッチと、
前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第1の中間レベル電圧源との間に結合される第2のスイッチと
を含む、請求項1に記載の回路。 - 第1の時間期間中に、前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートが前記入力電圧に結合され、前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートが前記第2の中間レベル電圧源に結合され、
前記第1の時間期間に続く第2の時間期間中に、前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートが前記第2の中間レベル電圧源に結合され、
前記第2の時間期間に続く第3の時間期間中に、前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートが前記第1の中間レベル電圧源に結合され、前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートがグランドに結合され、
前記第3の時間期間に続く第4の時間期間中に、前記第1の中間レベル電圧源が前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートに結合され、
前記第1の中間レベル供給電圧が前記第2の中間レベル供給電圧よりも小さく、前記第1の時間期間が前記第4の時間期間に続く、
請求項1に記載の回路。 - 前記第1のスイッチングトランジスタをオンにすることは、対応する複数の時間期間にわたって前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートを複数の電圧に結合することを含む、請求項1に記載の回路。
- 前記第2のスイッチングトランジスタをオンにすることは、対応する複数の時間期間にわたって前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートを複数の電圧に結合することを含む、請求項1に記載の回路。
- 前記第1の中間レベル電圧源が、前記第2の中間レベル電圧源の電圧よりも小さい電圧を有する、請求項1に記載の回路。
- 第1のスイッチングトランジスタのゲートを入力電圧および第1の中間レベル電圧源に選択的に結合するステップと、
第2のスイッチングトランジスタのゲートを第2の中間レベル電圧源およびグランドに選択的に結合するステップであって、前記第1のスイッチングトランジスタおよび前記第2のスイッチングトランジスタは、前記入力電圧とグランドとの間に直列に結合され、かつスイッチング出力を提供するためにそれらの間に共通のノードを有する、ステップと、
前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートおよび前記第2の中間レベル電圧源の間で電荷を再利用するステップと
を含む、方法。 - 前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートから前記第2の中間レベル電圧源に電荷を移動させるために前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートを前記第2の中間レベル電圧源に選択的に結合するステップ
をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 第1の時間期間中に、前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートが前記入力電圧に結合され、前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートが前記第2の中間レベル電圧源に結合され、
前記第1の時間期間に続く第2の時間期間中に、前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートが前記第2の中間レベル電圧源に結合され、
前記第2の時間期間に続く第3の時間期間中に、前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートが前記第1の中間レベル電圧源に結合され、前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートがグランドに結合され、
前記第3の時間期間に続く第4の時間期間中に、前記第1の中間レベル電圧源が前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートに結合され、
前記第1の中間レベル供給電圧が前記第2の中間レベル供給電圧よりも小さく、前記第1の時間期間が前記第4の時間期間に続く、
請求項9に記載の方法。 - 前記第1のスイッチングトランジスタをオンにすることは、対応する複数の時間期間にわたって前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートを複数の電圧に結合することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記第2のスイッチングトランジスタをオンにすることは、対応する複数の時間期間にわたって前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートを複数の電圧に結合することを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記第1の中間レベル電圧源が、前記第2の中間レベル電圧源の電圧よりも小さい電圧を有する、請求項9に記載の方法。
- 第1のスイッチングトランジスタと、
第2のスイッチングトランジスタであって、前記第1のスイッチングトランジスタおよび第2のスイッチングトランジスタは、入力電圧端子と基準電圧端子との間に直列に構成され、かつそれらの間にスイッチングノードを形成する、第2のスイッチングトランジスタと、
第1の電圧源であって、前記第1のスイッチングトランジスタのゲートが前記入力電圧端子と前記第1の電圧源との間に選択的に結合される、第1の電圧源と、
第2の電圧源であって、前記第2のスイッチングトランジスタのゲートが前記第2の電圧源と前記基準電圧端子との間に選択的に結合される、第2の電圧源と、
前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第2の電圧源との間に結合され、前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第2の電圧源との間で電荷を再利用するように構成される複数のスイッチを含む、電荷再利用回路と
を含む、回路。 - 前記基準電圧端子がグランドに結合され、前記第1の電圧源の第1の電圧が前記第2の電圧源の第2の電圧よりも小さい、請求項15に記載の回路。
- 前記第1の電圧源が第1の低ドロップアウトレギュレータであり、前記第2の電圧源が第2の低ドロップアウトレギュレータである、請求項15に記載の回路。
- 前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記入力電圧端子との間に結合される第1のスイッチと、
前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第1の電圧源との間に結合される第2のスイッチと、
前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記基準電圧端子との間に結合される第3のスイッチと、
前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第2の電圧源との間に結合される第4のスイッチと、
前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第1の電圧源との間に結合される第5のスイッチと
をさらに含み、
前記電荷再利用回路が、
前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第2の電圧源との間に結合される第6のスイッチと
を含む、請求項15に記載の回路。 - 前記電荷再利用回路が複数のキャパシタをさらに含み、前記複数のスイッチおよび前記複数のキャパシタがチャージポンプとして構成される、請求項15に記載の回路。
- 前記チャージポンプが、
前記第1の電圧源に結合される第1の入力部と、
前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートに結合される第2の入力部と、
前記第2の電圧源に結合される出力部と
を含む、請求項19に記載の回路。 - 第1の時間期間中、前記複数のキャパシタが前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートからの電荷を保存し、第2の時間期間中、前記複数のキャパシタが前記第1の電圧源および前記第2の電圧源から昇圧電圧を生成するように構成される、請求項20に記載の回路。
- 第1の時間期間中、前記第1のスイッチングトランジスタがオフであり、前記第2のスイッチングトランジスタがオンであり、
第2の時間期間中、前記第2のスイッチングトランジスタがオンであり、前記第1のスイッチングトランジスタがオフであり、
前記第2の時間期間の第1の部分の間、前記複数のスイッチおよび前記複数のキャパシタが前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートからの電荷を保存するように構成され、前記第2の時間期間の第2の部分の間、前記複数のスイッチおよび前記複数のキャパシタが前記第2の電圧源に電荷を移動させるように構成される、
請求項19に記載の回路。 - 前記第2の時間期間の前記第1の部分の間、前記複数のキャパシタが、前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートに結合されるとともに並列に構成され、前記第2の時間期間の前記第2の部分の間、前記複数のキャパシタが、前記第1の電圧源と前記第2の電圧源との間に直列に構成される、請求項22に記載の回路。
- 前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記入力電圧端子との間に結合される第1のスイッチと、
前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第1の電圧源との間に結合される第2のスイッチと、
前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記第2の電圧源との間に結合される第3のスイッチと、
前記第2のスイッチングトランジスタの前記ゲートと前記基準電圧端子との間に結合される第4のスイッチと
をさらに含む、請求項15に記載の回路。 - 前記電荷再利用回路は複数のキャパシタをさらに含み、
前記複数のスイッチのうちの第1のスイッチが、前記複数のキャパシタのうちの第1のキャパシタの第1の端子と前記第1の電圧源との間に結合され、
前記複数のスイッチのうちの第2のスイッチが、前記複数のキャパシタのうちの第2のキャパシタの第2の端子と前記第2の電圧源との間に結合され、
複数の第1のスイッチが、前記第1のキャパシタの前記第1の端子を含む複数の第1の端子を前記基準電圧端子に結合し、複数の第2のスイッチが、前記キャパシタを並列に選択的に構成するために、前記第2のキャパシタの前記第2の端子を含む複数の第2の端子を前記第1のスイッチングトランジスタの前記ゲートに結合し、
1つまたは複数のスイッチが、前記キャパシタを直列に選択的に構成するために、1つのキャパシタの第2の端子と別のキャパシタの第1の端子との間に構成される、
請求項15に記載の回路。 - 前記第1の電圧源に結合されるゲートを有する第1のカスコードトランジスタであって、前記第1のスイッチングトランジスタと前記スイッチングノードとの間に構成される、第1のカスコードトランジスタと、
前記第2の電圧源に結合されるゲートを有する第2のカスコードトランジスタであって、前記第2のスイッチングトランジスタと前記スイッチングノードとの間に構成される、第2のカスコードトランジスタと
をさらに含む、請求項15に記載の回路。 - 前記回路がスイッチングレギュレータ内に構成される、請求項15に記載の回路。
- 入力電圧をスイッチングノードに結合するための第1のスイッチングトランジスタ手段と、
前記スイッチングノードを基準電圧に結合するための第2のスイッチングトランジスタ手段であって、前記第1のスイッチングトランジスタ手段および前記第2のスイッチングトランジスタ手段がスイッチング出力を提供する、第2のスイッチングトランジスタ手段と、
第1の電圧を生成するための手段と、
第2の電圧を生成するための手段であって、前記第2の電圧が前記第1の電圧よりも大きい、手段と、
前記第1のスイッチングトランジスタ手段のゲートを前記入力電圧と前記第1の電圧との間に選択的に結合するための手段と、
前記第2のスイッチングトランジスタ手段のゲートを前記第2の電圧と前記基準電圧との間に選択的に結合するための手段と、
前記第1のスイッチングトランジスタ手段の前記ゲートと前記第2の電圧との間で電荷を再利用するための手段であって、前記第1のスイッチングトランジスタ手段の前記ゲートと前記第2の電圧との間に結合される、手段と
を含む、回路。 - 電荷を再利用するための前記手段が、第1の時間期間中に前記第1のスイッチングトランジスタ手段の前記ゲートからの電荷を保存するための手段と、前記第1の時間期間に続く第2の時間期間中に前記第2の電圧を生成するための前記手段に電荷を移動させるための手段とを含む、請求項28に記載の回路。
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