JP6668430B2 - 昇降圧レギュレータのパススルー安定化 - Google Patents
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Description
本開示は、昇降圧レギュレータのコントローラに関する。
昇降圧レギュレータの制御にはいくつかのアプローチがある。これらには、（１）固定出力電圧での従来のアプローチ、（２）両方とも１００％デューティサイクルのトップスイッチ動作を可能にし、かつその出力電圧をプログラムしてパススルー領域を生み出す独立した降圧および昇圧レギュレータをカスケードすること、および（３）昇降圧レギュレータの周りに並列電流パス（ホットスワップ、理想ダイオードコントローラ、負荷スイッチ、またはリレー、など）を配置し、昇降圧レギュレータと並列電流パス間をトグルするための窓比較器を使用することを含む。しかしながら、各アプローチは、ここで説明するように欠点を有する可能性がある。
例えば、従来の固定出力電圧昇降圧レギュレータは、自動車および産業用電子機器に適用され、しばしば許容可能な入力電圧の範囲（例えば、ＬＶ２２４：９Ｖ〜１６Ｖ、ＬＶ２４８：３６Ｖ〜５２Ｖ）を有する仕様を含むことができる。これらは窓安定化に役立ち得るが、従来の昇降圧は固定出力電圧を安定化する。昇降圧レギュレータは、障害状態（例えば、サージ、ロードダンプ、冷間始動）中に出力電圧安定化を維持するために必要となり得るが、入力電圧と出力電圧は大部分の時間で値が近くなる。昇降圧レギュレータの連続スイッチングはまた、効率を低下させ、ＥＭＩを発生させる可能性もある。これは、すべての４つのパワーＭＯＳＦＥＴがスイッチングしている昇降圧領域（ＶＩＮ〜ＶＯＵＴ）において二重に真実となり得る。効率を改善する方法は、軽負荷（不連続導通モード、バーストスイッチング）で改善を提供し得る。スイッチング中にＥＭＩを改善する方法（例えば、ＰＣＢレイアウト、スペクトラム拡散スイッチング周波数）は、問題を部分的にしか解決できない。昇降圧レギュレータの最大電流／電力消費は、入力電流および関連する導通損失が最大に達するときの最大昇圧デューティサイクルによっても制限され得る。
パス窓を生み出すカスケード接続された１００％デューティサイクルの降圧および昇圧レギュレータもまた問題を抱え得る。インダクタ電流は、昇圧および降圧レギュレータのパススルー窓で制御されない場合がある。インダクタおよびパワーＭＯＳＦＥＴ内の過度の電流によって損傷が生じる可能性がある。カスケードされた高ＱＲＬＣタンクがパススルー領域の入力と出力との間に存在し、インダクタ電流および出力電圧の大振幅リンギングがラインおよび負荷トランジェントから生じる可能性がある。この制限により、ほとんどのアプリケーションでパススルー窓が小さくなる場合がある。入力がパススルー領域内にある場合、スタートアップが制御不能になり得る。２つのインダクタと２つの出力コンデンサが必要となり、効率が低下し、ソリューションのサイズおよびコストが増加する可能性がある。パス窓境界での４スイッチ昇降圧スイッチングは、可能でない可能性がある。
窓比較器でイネーブルされた昇降圧周りの並列パスも問題を抱え得る。並列パススイッチデバイスは、十分に強化またはリニア制御されている場合、ＳＯＡ制約に左右されやすく、容易に損傷する可能性がある。出力電圧の中断が可能となり得る、保護のためにタイマーを必要とする場合がある。並列パスデバイス内の静止電流は、そのパスを素早くイネーブルまたはディセーブルにする能力が保持されている場合は高くなり得る。並列パス導通と降圧または昇圧安定化との間の移行は、インダクタ電流がゼロから開始しなければならない場合があるので、スタアートアップ遅延／ソフトスタートランプのために大きな出力サグを引き起こし得る。インダクタは、入力ノイズのフィルタリングおよび極端なトランジェント（例えば、回路遮断器事象）を抑えるのに役立つ場合がある。電流パス内にそれを保持する方が良いかもしれない。降圧および昇圧頂部ゲートドライバに使用される昇圧コンデンサは、パワーＭＯＳＦＥＴを素早くターンオン／オフするのに理想的な電荷溜めを提供し得る。しかし、代替パス回路は、内部チャージポンプから低い値の充電電流を使用してもよく、ターンオンは遅くなり得る。
コントローラは、入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータを制御し得る。コントローラは、入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、昇降圧レギュレータの出力電圧を所定の電圧窓の底部になるようにする回路、入力電圧が所定の電圧窓の頂部を上回るとき、昇降圧レギュレータの出力電圧を所定の電圧窓の頂部になるようにする回路、および入力電圧が所定の電圧窓内にあるとき、昇降圧レギュレータに昇降圧レギュレータを介して入力電圧をパスさせて、昇降圧レギュレータの電圧出力が入力電圧と同じレベルになるようにする回路、を含み得る。
昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、インダクタの入力を入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、インダクタの出力を出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、入力をグランドへのインダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、およびインダクタの出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含んでもよい。コントローラは、入力電圧が所定の電圧窓内にあるとき、２つの上部パワースイッチが連続的にオンであり、２つの下部パワースイッチが連続的にオフであるようにする回路をさらに含んでもよい。
所定の電圧窓は、第１の電圧窓であってもよい。コントローラは、入力電圧が第１の電圧窓の頂部のすぐ上にあるかまたは部分的に重なっている第２の電圧窓を上回っているとき、昇降圧レギュレータが降圧モードで動作するようにする回路、入力電圧が第２の電圧窓内にあるとき、昇降圧レギュレータが昇降圧モードで動作するようにする回路、入力電圧が第１の電圧窓の底部の直下または部分的に重なる第３の電圧窓内にあるとき、昇降圧レギュレータが昇降圧モードで動作するようにする回路、および入力電圧が第３の電圧窓よりも低いとき、昇降圧レギュレータが昇圧モードで動作するようにする回路、をさらに含んでもよい。
昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、インダクタの入力を入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、インダクタの出力を出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、入力をグランドへのインダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、およびインダクタの出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含んでもよい。コントローラは、入力電圧が第１の所定の電圧窓内にある場合、インダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えていないとき、昇降圧レギュレータに、上部パワースイッチが連続的にオンであり、下部パワースイッチが連続的にオフであるように動作させる回路、およびインダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えているとき、インダクタ電圧を減少させるように入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、昇降圧レギュレータに動作させる回路、をさらに含んでもよい。
昇降圧レギュレータは、電流を導通させ、入力と出力とを有するインダクタ、インダクタの入力を入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、インダクタの出力を出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、入力をグランドへのインダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、およびインダクタの出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含んでもよい。コントローラは、入力電圧が第１の所定の電圧窓内にある場合、インダクタ内の電流大きさが所定の閾値を超えていないとき、上部パワースイッチが連続的にオンであり、底部パワーが連続的にオフであるように、昇降圧レギュレータに動作させる回路、およびインダクタ内の電流大きさが所定の閾値を超えているとき、インダクタ電流を安定化または制限するように入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに含んでもよい。
昇降圧レギュレータは、電流を導通させ、入力と出力とを有するインダクタ、インダクタの入力を入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、インダクタの出力を出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、入力をグランドへのインダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、およびインダクタの出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含んでもよい。コントローラは、インダクタを通る電流を制御する出力を有する誤差増幅器、非スイッチングモード中に、上部パワースイッチが連続的にオンであり、下部パワースイッチが連続的にオフであるように、昇降圧レギュレータに動作させる回路、スイッチングモード中に、出力電圧、インダクタ電圧、またはインダクタ電流を安定化するように入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、昇降圧レギュレータに動作させる回路、および非スイッチングモードからスイッチングモードに移行するとき、移行直後のインダクタ電流の値を移行直前のインダクタ電流の平均値と同じにするレベルに誤差増幅器の出力を調整する回路、をさらに含んでもよい。
コントローラは、所定の電圧窓の頂部および底部が同じレベルに設定されることを可能にする回路をさらに含んでもよい。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータを制御するためのコントローラであって、
前記入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記底部になるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の頂部を上回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記頂部になるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに前記昇降圧レギュレータを介して前記入力電圧をパスさせて、前記昇降圧レギュレータの前記電圧出力が前記入力電圧と同じレベルになるようにする回路と、を備える、コントローラ。
（項目２）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記２つの上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記２つの下部パワースイッチが連続的にオフであるようにする回路、をさらに備える、上記項目に記載のコントローラ。
（項目３）
前記所定の電圧窓は第１の電圧窓であって、前記コントローラは、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記頂部のすぐ上にあるかまたは部分的に重なっている第２の電圧窓を上回っているとき、前記昇降圧レギュレータに降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が前記第２の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記底部のすぐ下にあるかまたは部分的に重なる第３の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が前記第３の電圧窓よりも低いとき、前記昇降圧レギュレータに昇圧モードで動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目４）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記昇降圧レギュレータに、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように動作させる回路と、
前記インダクタ電圧の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記入力および／または出力パワースイッチが前記インダクタ電圧を低減させるように能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項のコントローラ。
（項目５）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記インダクタ電流を安定化または制限するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目６）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、
前記インダクタを流れる前記電流を制御する出力を有する誤差増幅器と、
非スイッチングモード中に、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
スイッチングモード中に、前記出力電圧、インダクタ電圧、またはインダクタ電流を安定化するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
前記非スイッチングモードから前記スイッチングモードに移行するとき、前記移行直後の前記インダクタ電流の値が前記移行直前の前記インダクタ電流の平均値と同じになるようにするレベルに前記誤差増幅器の前記出力を調整する回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目７）
前記所定の電圧窓の前記頂部および底部が、同じレベルに設定されることを可能にする回路をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目８）
入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータであって、前記昇降圧レギュレータは、前記昇降圧レギュレータを制御するためのコントローラを含み、前記コントローラは、
前記入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記底部になるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の頂部を上回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記頂部になるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータが前記昇降圧レギュレータを介して前記入力電圧をパスさせて、前記昇降圧レギュレータの前記電圧出力が前記入力電圧と同じレベルになるようにする回路と、を備える、昇降圧レギュレータ。
（項目９）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記２つの上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記２つの下部パワースイッチが連続的にオフであるようにする回路をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１０）
前記所定の電圧窓は第１の電圧窓であって、前記コントローラは、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記頂部のすぐ上にあるかまたは部分的に重なっている第２の電圧窓を上回っているとき、前記昇降圧レギュレータに降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が前記第２の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記底部のすぐ下にあるかまたは部分的に重なる第３の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が前記第３の電圧窓よりも低いとき、前記昇降圧レギュレータに昇圧モードで動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１１）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、前記コントローラは、
前記インダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記昇降圧レギュレータに、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように動作させる回路と、
前記インダクタ電圧の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記入力および／または出力パワースイッチが前記インダクタ電圧を低減させるように能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１２）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、前記コントローラは、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記インダクタ電流を安定化させるかまたは制限するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１３）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、
前記インダクタを流れる前記電流を制御する出力を有する誤差増幅器と、
非スイッチングモード中に、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
スイッチングモード中に、前記出力電圧、インダクタ電圧、またはインダクタ電流を安定化させるように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
前記非スイッチングモードから前記スイッチングモードに移行するとき、前記移行直後の前記インダクタ電流の値が前記移行直前の前記インダクタ電流の平均値と同じになるようにするレベルに前記誤差増幅器の前記出力を調整する回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１４）
前記所定の電圧窓の前記頂部および底部が、同じレベルに設定されることを可能にする回路をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１５）
入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータを制御するためのコントローラであって、
前記入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記底部になるようにする手段と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の頂部を上回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記頂部になるようにする手段と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータが前記昇降圧レギュレータを介して前記入力電圧をパスさせて、前記昇降圧レギュレータの前記電圧出力が前記入力電圧と同じレベルになるようにする手段と、を備える、コントローラ。
（項目１６）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記２つの上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記２つの下部パワースイッチが連続的にオフであるようにする手段、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目１７）
前記所定の電圧窓は第１の電圧窓であって、前記コントローラは、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記頂部のすぐ上にあるかまたは部分的に重なっている第２の電圧窓を上回っているとき、前記昇降圧レギュレータに降圧モードで動作させる手段と、
前記入力電圧が前記第２の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる手段と、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記底部のすぐ下にあるかまたは部分的に重なる第３の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる手段と、
前記入力電圧が前記第３の電圧窓よりも低いとき、前記昇降圧レギュレータに昇圧モードで動作させる手段と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目１８）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
前記インダクタ電圧の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記インダクタ電圧を低減するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項のコントローラ。
（項目１９）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記インダクタ電流を安定化または制限するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目２０）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、
前記インダクタを流れる前記電流を制御する出力を有する誤差増幅器と、
非スイッチングモード中に、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
スイッチングモード中に、前記出力電圧、インダクタ電圧、またはインダクタ電流を安定化するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
前記非スイッチングモードから前記スイッチングモードに移行するとき、前記移行直後の前記インダクタ電流の値を前記移行直前の前記インダクタ電流の平均値と同じになるようにするレベルに前記誤差増幅器の前記出力を調整する手段と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目２１）
前記所定の電圧窓の前記頂部および底部が、同じレベルに設定されることを可能にする手段をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（摘要）
コントローラは、入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータを制御し得る。コントローラは、入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、昇降圧レギュレータの出力電圧が所定の電圧窓の底部になるようにする回路、入力電圧が所定の電圧窓の頂部を上回るとき、昇降圧レギュレータの出力電圧が所定の電圧窓の頂部になるようにする回路、および入力電圧が所定の電圧窓内にあるとき、昇降圧レギュレータに昇降圧レギュレータを介して入力電圧をパスさせて、昇降圧レギュレータの電圧出力が入力電圧と同じレベルになるようにする回路、を含み得る。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータを制御するためのコントローラであって、
前記入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記底部になるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の頂部を上回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記頂部になるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに前記昇降圧レギュレータを介して前記入力電圧をパスさせて、前記昇降圧レギュレータの前記電圧出力が前記入力電圧と同じレベルになるようにする回路と、を備える、コントローラ。
（項目２）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記２つの上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記２つの下部パワースイッチが連続的にオフであるようにする回路、をさらに備える、上記項目に記載のコントローラ。
（項目３）
前記所定の電圧窓は第１の電圧窓であって、前記コントローラは、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記頂部のすぐ上にあるかまたは部分的に重なっている第２の電圧窓を上回っているとき、前記昇降圧レギュレータに降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が前記第２の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記底部のすぐ下にあるかまたは部分的に重なる第３の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が前記第３の電圧窓よりも低いとき、前記昇降圧レギュレータに昇圧モードで動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目４）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記昇降圧レギュレータに、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように動作させる回路と、
前記インダクタ電圧の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記入力および／または出力パワースイッチが前記インダクタ電圧を低減させるように能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項のコントローラ。
（項目５）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記インダクタ電流を安定化または制限するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目６）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、
前記インダクタを流れる前記電流を制御する出力を有する誤差増幅器と、
非スイッチングモード中に、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
スイッチングモード中に、前記出力電圧、インダクタ電圧、またはインダクタ電流を安定化するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
前記非スイッチングモードから前記スイッチングモードに移行するとき、前記移行直後の前記インダクタ電流の値が前記移行直前の前記インダクタ電流の平均値と同じになるようにするレベルに前記誤差増幅器の前記出力を調整する回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目７）
前記所定の電圧窓の前記頂部および底部が、同じレベルに設定されることを可能にする回路をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目８）
入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータであって、前記昇降圧レギュレータは、前記昇降圧レギュレータを制御するためのコントローラを含み、前記コントローラは、
前記入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記底部になるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の頂部を上回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記頂部になるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータが前記昇降圧レギュレータを介して前記入力電圧をパスさせて、前記昇降圧レギュレータの前記電圧出力が前記入力電圧と同じレベルになるようにする回路と、を備える、昇降圧レギュレータ。
（項目９）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記２つの上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記２つの下部パワースイッチが連続的にオフであるようにする回路をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１０）
前記所定の電圧窓は第１の電圧窓であって、前記コントローラは、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記頂部のすぐ上にあるかまたは部分的に重なっている第２の電圧窓を上回っているとき、前記昇降圧レギュレータに降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が前記第２の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記底部のすぐ下にあるかまたは部分的に重なる第３の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が前記第３の電圧窓よりも低いとき、前記昇降圧レギュレータに昇圧モードで動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１１）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、前記コントローラは、
前記インダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記昇降圧レギュレータに、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように動作させる回路と、
前記インダクタ電圧の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記入力および／または出力パワースイッチが前記インダクタ電圧を低減させるように能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１２）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、前記コントローラは、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記インダクタ電流を安定化させるかまたは制限するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１３）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、
前記インダクタを流れる前記電流を制御する出力を有する誤差増幅器と、
非スイッチングモード中に、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
スイッチングモード中に、前記出力電圧、インダクタ電圧、またはインダクタ電流を安定化させるように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
前記非スイッチングモードから前記スイッチングモードに移行するとき、前記移行直後の前記インダクタ電流の値が前記移行直前の前記インダクタ電流の平均値と同じになるようにするレベルに前記誤差増幅器の前記出力を調整する回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１４）
前記所定の電圧窓の前記頂部および底部が、同じレベルに設定されることを可能にする回路をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の昇降圧レギュレータ。
（項目１５）
入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータを制御するためのコントローラであって、
前記入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記底部になるようにする手段と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の頂部を上回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記頂部になるようにする手段と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータが前記昇降圧レギュレータを介して前記入力電圧をパスさせて、前記昇降圧レギュレータの前記電圧出力が前記入力電圧と同じレベルになるようにする手段と、を備える、コントローラ。
（項目１６）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記２つの上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記２つの下部パワースイッチが連続的にオフであるようにする手段、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目１７）
前記所定の電圧窓は第１の電圧窓であって、前記コントローラは、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記頂部のすぐ上にあるかまたは部分的に重なっている第２の電圧窓を上回っているとき、前記昇降圧レギュレータに降圧モードで動作させる手段と、
前記入力電圧が前記第２の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる手段と、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記底部のすぐ下にあるかまたは部分的に重なる第３の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる手段と、
前記入力電圧が前記第３の電圧窓よりも低いとき、前記昇降圧レギュレータに昇圧モードで動作させる手段と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目１８）
前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
前記インダクタ電圧の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記インダクタ電圧を低減するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項のコントローラ。
（項目１９）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記第１の所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
前記インダクタ内の前記電流の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記インダクタ電流を安定化または制限するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目２０）
前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、
前記インダクタを流れる前記電流を制御する出力を有する誤差増幅器と、
非スイッチングモード中に、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
スイッチングモード中に、前記出力電圧、インダクタ電圧、またはインダクタ電流を安定化するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
前記非スイッチングモードから前記スイッチングモードに移行するとき、前記移行直後の前記インダクタ電流の値を前記移行直前の前記インダクタ電流の平均値と同じになるようにするレベルに前記誤差増幅器の前記出力を調整する手段と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（項目２１）
前記所定の電圧窓の前記頂部および底部が、同じレベルに設定されることを可能にする手段をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載のコントローラ。
（摘要）
コントローラは、入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータを制御し得る。コントローラは、入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、昇降圧レギュレータの出力電圧が所定の電圧窓の底部になるようにする回路、入力電圧が所定の電圧窓の頂部を上回るとき、昇降圧レギュレータの出力電圧が所定の電圧窓の頂部になるようにする回路、および入力電圧が所定の電圧窓内にあるとき、昇降圧レギュレータに昇降圧レギュレータを介して入力電圧をパスさせて、昇降圧レギュレータの電圧出力が入力電圧と同じレベルになるようにする回路、を含み得る。
これら、ならびに他の構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、および利点は、例示的実施形態の以下の詳細な説明、添付の図面、および特許請求の範囲を検討すればここで明らかになるであろう。
図面は例示的実施形態のものである。それらはすべての実施形態を例示するものではない。他の実施形態を追加して、または代わりに使用してもよい。明らかであるか不必要であるかもしれない詳細は、スペースを節約するため、またはより効果的な例示のために省略し得る。いくつかの実施形態は、追加の構成要素またはステップで実施されてもよく、および／または図示された構成要素またはステップのすべてを伴わずに実施されてもよい。同一の番号が異なる図面に現れる場合、同じまたは同様の構成要素またはステップを意味する。
例示的実施形態をここで説明する。他の実施形態を追加して、または代わりに使用してもよい。明らかであるか不必要であるかもしれない詳細は、スペースを節約するため、またはより効果的な提示のために省略し得る。いくつかの実施形態は、追加の構成要素またはステップで実施されてもよく、および／または説明される構成要素またはステップのすべてを伴わずに実施されてもよい。
昇降圧レギュレータのパススルー安定化の例をここで説明する。パススルーモードを備えた４スイッチ昇降圧レギュレータを使用し得る。出力電圧は、プログラム可能な最小値および最大値によって定義される窓に安定化し得る。コントローラは、出力電圧窓の上、下、および出力電圧窓内の入力電圧に対する安定化を維持し得る。入力が窓を上回るとき、降圧レギュレータが出力を最大設定値に維持し得る。入力が窓を下回るとき、昇圧レギュレータが出力を最小設定値に維持し得る。入力電圧がパス窓の境界付近にあるとき、出力を最小／最大値に安定化するように４スイッチ昇降圧動作が行われ、パルススキップを回避し得る。入力が窓内にあるとき、２つの上部スイッチを連続的にオンにすることによって、スイッチング損失はゼロになり得、入力はインダクタを介して出力に直接パスされ得る。パススルー窓内で、インダクタ電圧、または入力および出力電圧、ならびに電流、または入力または出力電流は監視され、大きな電圧（正または負のいずれか）がインダクタにわたって発生するか、またはインダクタ電流が正または負の電流制限閾値を超えていると、スイッチングが再開され得る。インダクタ電圧および電流が予め設定された限界内に再び収まると、非スイッチングパススルー状態に再び入り得る。レギュレータは、モード選択入力信号を使用して動作中に、パススルー窓安定化と従来の固定出力安定化との間で移行し得る。
これらのアプローチには、１つ以上の利点があり得る。パススルー窓にスイッチングがないことは、スイッチング損失がないことを意味し、非常に軽い負荷から最大出力電流までより高い効率につながり得る。パススルー窓にスイッチングがないことは、放射ＥＭＩまたは伝導ＥＭＩを意味しない可能性がある。レギュレータの電源電流は、ゼロゲート駆動電流のため、および高電源電流ブロック（例えば、オシレータ、電流モード比較器）をディセーブルにすることができるため、非スイッチング状態では数十ミリアンペアからマイクロアンペアまで低下する可能性がある。パススルー窓は、最小降圧および最大昇圧デューティサイクルを制限することによって降圧および昇圧効率を改善し得る。窓が広いほど、デューティサイクルの範囲は小さくなり、消散電力は小さくなる。非スイッチング状態は、消散電力がほぼ完全に導通損失に起因し得るので、パワーＭＯＳＦＥＴの選択時にゲート電荷（Ｑｇ）上のＲｄｓ（ｏｎ）を優先させることによって、さらに最適化することを可能にし得る。インダクタ電流は、ラインまたは負荷トランジェントのためにインダクタ両端に正または負の電圧が発生するとき、パススルー窓で監視および制御され得る。このアプローチは、電流および出力電圧の大振幅リンギングを緩和し、大きな正および負のライントランジェントが存在する場合に電流を低く抑え得る。また、パススルー窓を任意に大きくすることができる。逆電流を検出して制限することができる。降圧および昇圧ループは、必要に応じてパススルー窓内で切り替えてもよいため、入力電圧がパススルー窓内にある場合には、スタートアップ全体を通して出力電圧およびインダクタ電流を制御することができる。同様に、ライントランジェントまたは動作モードの変化に応答して、降圧および昇圧レギュレーションループ間の協調スイッチングによって、パススルー窓内の出力電圧の任意の充電または放電を制御することができる。
これらのアプローチは、動作中に、パススルー安定化と従来の固定出力電圧昇降圧安定化との間で移行することができる。アプリケーションの条件の変化に応じて、効率と低ノイズをより厳しい出力許容誤差および改善されたトランジェント応答と取引することができる。
図１は、左の従来の昇降圧動作の例を右のパススルー安定化の例と比較する。左の従来の昇降圧レギュレータは、入力電圧が出力電圧より上、下、または等しいかに関係なく、出力電圧をプリセット値に安定化し得る。従来の昇降圧レギュレータは、入力電圧と出力電圧との間の関係によって決定される３つの別個のスイッチング領域を有し得る。入力電圧が出力電圧より実質的に低いとき、レギュレータは、降圧上部スイッチが連続的にオン、かつ降圧下部スイッチがオフであり、一方昇圧上部および下部スイッチがトグルして、同期昇圧レギュレータとして作動する昇圧領域に存在し得る。入力電圧が出力電圧より実質的に高いとき、レギュレータは、昇圧上部スイッチが連続的にオン、かつ昇圧下部スイッチがオフであり、一方降圧上部および下部スイッチがトグルして、同期降圧レギュレータとして作動する降圧領域に存在し得る。入力電圧がおおよそ出力電圧の所定の窓内にあるとき、レギュレータは、１００％に非常に近いデューティサイクルを達成するためのパルススキップに頼らずにプリセット値で出力電圧の安定化を維持するために、降圧および昇圧両方の上部および下部スイッチがトグルする昇降圧領域に存在し得る。右のパススルーレギュレータは、出力電圧を、最大値Ｖ出力＿降圧と最小値Ｖ出力＿昇圧で定義された窓に安定化し得る。入力電圧がＶ出力＿昇圧より実質的に低いとき、レギュレータは、降圧上部スイッチが連続的にオン、かつ降圧下部スイッチがオフであり、一方昇圧上部および下部スイッチがトグルして、同期昇圧レギュレータとして作動し、出力電圧をＶ出力＿昇圧に安定化する昇圧領域に存在し得る。入力電圧がＶ出力＿昇圧の下、またはおおよそＶ出力＿昇圧の所定の窓内にあるとき、レギュレータは、パルススキップに頼らずに出力電圧の安定化をＶ出力＿昇圧に維持するために、降圧および昇圧両方の上部および下部スイッチがトグルする昇降圧領域に存在し得る。入力電圧がＶ出力＿降圧より実質的に高いとき、レギュレータは、昇圧上部スイッチが連続的にオン、かつ昇圧下部スイッチがオフであり、一方降圧上部および下部スイッチがトグルして、同期降圧レギュレータとして作動し、出力電圧をＶ出力＿降圧に安定化するする降圧領域に存在し得る。入力電圧がＶ出力＿降圧の上、またはおおよそＶ出力＿降圧を中心とする所定の窓内にあるとき、レギュレータは、パルススキップに頼らずに出力電圧の安定化をＶ出力＿降圧に維持するために、降圧および昇圧両方の上部および下部スイッチがトグルする昇降圧領域に存在し得る。入力電圧がＶ出力＿昇圧より大きく、Ｖ出力＿降圧よりも小さいとき、レギュレータは、出力が入力電圧に追従するパススルー窓内に存在し得る。インダクタ電流と電圧が所定の窓内に落ち着くとき、降圧および昇圧上部スイッチは連続的にオンにし、下部スイッチはこの領域でオフし得る。
図２Ａ〜Ｄは、昇降圧レギュレータの例、および昇降圧レギュレータのパススルー安定化を実現するコントローラを図示する。
図２Ａ〜Ｄに図示されている様々な構成要素は、ここで説明するように機能し得る。代わりに、他の構成要素または構成要素の配置を使用してもよい。
比較器２００は、入力電圧ＶＩＮが出力電圧ＶＯＵＴの１．１５倍よりも大きいことに応答して高レベルになる出力信号ＢＵＣＫ＿ＭＯＤＥを生成し得る。ＢＵＣＫ＿ＭＯＤＥが高レベルのとき、コントローラは降圧領域で動作させることができ、パワースイッチ２４４および２４５が同期降圧レギュレータを作動してオンおよびオフをトグルし、一方スイッチ２４７は連続的にオンであり、スイッチ２４６はオフである。
比較器２０１は、入力電圧が出力電圧の０．８５倍未満であることに応答して高レベルになる出力信号ＢＯＯＳＴ＿ＭＯＤＥを生成し得る。ＢＯＯＳＴ＿ＭＯＤＥが高レベルのとき、コントローラは昇圧領域で動作させることができ、パワースイッチ２４６および２４７が同期昇圧レギュレータを作動してオンおよびオフをトグルし、一方スイッチ２４４は連続的にオンであり、スイッチ２４５はオフである。
比較器２０２は、降圧誤差増幅器２３４の出力ＶＣ２が２．５Ｖなどの閾値を超えていることに応答して高レベルになる出力信号ＢＵＣＫ＿ＳＬＥＥＰを生成し得る。
比較器２０３は、昇圧誤差増幅器２２１の出力ＶＣ１が０．２Ｖなどの閾値より低いことに応答して高レベルになる出力信号ＢＯＯＳＴ＿ＳＬＥＥＰを生成し得る。
２入力ＡＮＤ論理ゲート２０４は、ＢＵＣＫ＿ＳＬＥＥＰおよびＢＯＯＳＴ＿ＳＬＥＥＰ入力が同時に高レベルであることに応答して高レベルになる出力信号ＳＬＥＥＰを生成し得る。ＳＬＥＥＰ信号は、降圧ドライバ制御２４３、ＳＲラッチ２４２、および３入力ＯＲゲート２４０を介して、強制的にスイッチ２４４を連続的にオンにし、スイッチ２４５をオフし得る。ＳＬＥＥＰ信号はまた、昇圧ドライバ制御２２９、ＳＲラッチ２２８、および３入力ＯＲゲート２２７を介して、強制的にスイッチ２４７を連続的にオンにし、スイッチ２４６をオフし得る。
基準発生器２０５を使用して、出力電圧安定化をターゲットとするためのシステム基準ＶＲＥＦを生み出し得る。基準の他のスケーリングされたバージョン（例えば、０．９３ｘＶＲＥＦ、０．９８ｘＶＲＥＦ、１．０７ｘＶＲＥＦ）を比較器２０８、２０９、および２１３の入力信号として使用し得る。
ＶＩＮ、ＶＯＵＴ分圧器２０６は、入力および出力電圧のスケーリングされたバージョンを生成することができ、それらは比較器２００、２０１、２１４、２３０の入力信号、およびアナログマルチプレクサ２１９、２２０、２３２、および２３３を介して降圧および昇圧誤差増幅器の入力として使用され得る。
クロック２０７は、降圧ループのためのスイッチングクロックＣＬＫ＿ＢＵＣＫを発生することができ、それはＳＲラッチ２４２の出力ＰＷＭ＿ＢＵＣＫを高レベルに設定し、降圧ドライバ制御２４３がスイッチングサイクルの始めに降圧上部スイッチ２４４をオンにすることを引き起こすことによって、降圧スイッチング期間を開始し得る。クロック２０７はまた、昇圧ループのためのスイッチングクロックＣＬＫ＿ＢＯＯＳＴを発生することもでき、それはＳＲラッチ２２８の出力ＰＷＭ＿ＢＯＯＳＴを高レベルに設定し、昇圧ドライバ制御２２９がスイッチングサイクルの始めに昇圧上部スイッチ２４７をオンにすることを引き起こすことによって、昇圧スイッチング期間を開始し得る。クロックはまた、スロープ補償ランプＳＬＯＰＥ＿ＣＯＭＰ＿ＢＵＣＫおよびＳＬＯＰＥ＿ＣＯＭＰ＿ＢＯＯＳＴを発生することもでき、それらは降圧および昇圧電流モード比較器２３９および２２５への入力となり、５０％より大きいデューティサイクルをスイッチングするための電流モード制御ループを安定させるために使用され得る。
比較器２０８は、抵抗２５５上の０．９３ｘＶＲＥＦより小さいＦＢ２電圧に応答して高レベルになる出力信号ＶＩＮ＿ＴＯＰを生成し得る。この信号は、入力電圧が、出力ＶＯＵＴとグランドとの間のＦＢ２抵抗分圧器２５４および２５５を介してプログラムされ得るパススルー窓の頂部よりも小さいかどうかを判定するために使用され得る。
比較器２０９は、抵抗２５３上の１．０７ｘＶＲＥＦより大きいＦＢ１電圧に応答して高レベルになる出力信号ＶＩＮ＿ＢＯＴＴＯＭを生成し得る。この信号は、入力電圧が、出力ＶＯＵＴとグランドとの間のＦＢ１抵抗分圧器２５２および２５３を介してプログラムされ得るパススルー窓の底部よりも大きいかどうかを判定するために使用され得る。
３入力ＡＮＤ論理ゲート２１０は、ＶＩＮ＿ＴＯＰ信号が高レベル（入力電圧がパススルー窓の頂部よりも小さいことを示す）、ＶＩＮ＿ＢＯＴＴＯＭ信号が高レベル（入力電圧がパススルー窓の底部よりも大きいことを示す）、かつＭＯＤＥ信号が高レベル（その部分がパススルーモードで動作するように構成されていることを示す）であることに応答して高レベルになる出力を生成し得る。
２入力ＯＲ論理ゲート２１１は、ＢＵＣＫ＿ＭＯＤＥまたはＢＯＯＳＴ＿ＭＯＤＥ信号のいずれかが高レベルであることに応答して高レベルになる出力を生成し得る。このゲートの出力が低いときは、入力電圧が出力電圧の１５％以内であることを示し得る。
３入力ＡＮＤゲート２１２は、論理ゲート２１０および２１６の出力が高レベルで２１１が低レベルであることに応答して高レベルになる出力を生成することができ、レギュレータが降圧または昇圧モードにないこと（ゲート２１１）、レギュレータは、入力電圧がパススルー窓の底部と頂部との間にある間、パススルー動作用に構成されていること（ゲート２１０）、およびソフトスタートルーチンが完了したこと（ゲート２１６）を示す。このゲートＰＡＳＳ＿ＲＥＧの出力は、アナログマルチプレクサ２３２および２３３を介して、降圧誤差増幅器２３４の入力をＦＢ２、ＶＲＥＦからＶＯＵＴ、１．０３ｘＶＩＮに変更させ得る。これは、降圧ループが、出力電圧を１．０３ｘＶＩＮに安定化させることを引き起こし得る。同様に、昇圧誤差増幅器２２１の入力は、アナログマルチプレクサ２１９および２２０を介して、ＦＢ１、ＶＲＥＦからＶＯＵＴ、０．９７ｘＶＩＮに変更され得る。これは、昇圧ループが、出力電圧を０．９７ｘＶＩＮに安定化させることを引き起こし得る。
比較器２１３は、ＦＢ２電圧が０．９８ｘＶＲＥＦを超えていることに応答して高レベルになる出力信号を生成することができ、ＦＢ２電圧がＦＢ２抵抗分圧器２５４および２５５を介してプログラムされた値の９８％よりも大きいことを示す。
比較器２１４は、ＶＯＵＴが０．９７ｘＶＩＮを超えていることに応答して高レベルになる出力信号を生成することができ、出力電圧が入力電圧の９７％より大きいことを示す。
比較器２１５は、ＳＳノードの電圧が２．５Ｖを超えていることに応答して高レベルになる出力信号を生成することができる。
３入力ＯＲ論理ゲート２１６は、出力信号ＳＳ＿ＯＶＥＲを生成することができ、電源投入を制御するソフトスタートルーチンが完了したことを示す。パススルーモードを選択するためにＭＯＤＥ入力が高レベルで、ＳＳ＿ＯＶＥＲ信号が高レベルのとき、２入力ＮＡＮＤ論理ゲート２１７からのＳＨＯＲＴ＿ＦＢ信号が低レベルになり、ＦＢ１およびＦＢ２ノードが切断され、降圧および昇圧ループが、安定化のための個別の出力電圧ターゲット、すなわちパススルー窓の頂部および底部をそれぞれ、ターゲットにすることを可能にする。
２入力ＮＡＮＤ論理ゲート２１７は、その入力信号ＭＯＤＥおよびＳＳ＿ＯＶＥＲのいずれかが低レベルであることに応答してＦＢ１およびＦＢ２電圧を接続するスイッチをイネーブルにする出力信号ＳＨＯＲＴ＿ＦＢを発生し得る。スタートアップ時、またはコントローラがパススルーモードのために構成されていないとき、ＦＢ１およびＦＢ２ノードが接続され、降圧および昇圧安定化ループに、ＦＢ１およびＦＢ２抵抗分圧器２５２、２５３、２５４、および２５５の並列結合によって設定された同じ出力電圧をターゲットとさせる。
低抵抗スイッチ２１８は、ＳＨＯＲＴ＿ＦＢ信号が高レベルのときにＦＢ１およびＦＢ２ノードを接続し得る。
アナログマルチプレクサ２１９は、制御信号ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが低レベルのとき、ＦＢ１信号をその出力にパスし得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが高レベルのとき、ＶＯＵＴ信号をその出力にパスし得る。出力は、昇圧誤差増幅器２２１の正入力に接続し得る。
アナログマルチプレクサ２２０は、制御信号ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが低レベルのとき、ＶＲＥＦ信号をその出力にパスし得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが高レベルのとき、０．９７ｘＶＩＮ信号をその出力にパスし得る。出力は、昇圧誤差増幅器２２１の負入力に接続し得る。
昇圧誤差増幅器２２１の入力は、昇圧ループ出力電圧安定化ターゲットが何であるかを決定し得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが低レベルのとき、昇圧ループはＦＢ１電圧を内部基準、ＶＲＥＦに安定化しようとし得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが高レベルのとき、昇圧ループはＶＯＵＴ電圧を０．９７ｘＶＩＮに安定化しようとし得る。
昇圧ソフトスタートクランプＰＮＰトランジスタ２２２は、昇圧誤差増幅器２２１の出力をＣｓｓコンデンサ２６６上の電圧より高いダイオード電圧にクランプし得る。ソフトスタートの間、Ｃｓｓ上の電圧は充電電流２６５でゆっくりと増加し得る。ＶＣ１電圧が同様の仕方でランプし、同様の仕方でインダクタ電流がランプすることをもたらし得る。
昇圧誤差増幅器２２１の出力補償ネットワーク２２３は、昇圧安定化ループを安定させるために使用され得る。
２０マイクロ秒のワンショット論理ゲート２２４は、低から高へ移行するＯＲゲート２６２の出力からの入力信号に応答して、その出力ＰＯＳ＿ＴＲＡＮ上に２０μｓパルスを発生し得る。
昇圧電流モード比較器２２５は、昇圧誤差増幅器２２１の出力信号と昇圧スロープ補償ランプＳＬＯＰＥ＿ＣＯＭＰ＿ＢＯＯＳＴとを合計し、その合計を２５６からの感知されたインダクタ電流ＩＬ＿ＳＥＮＳＥと比較し得る。出力信号ＲＥＳＥＴ＿ＢＯＯＳＴは、感知されたインダクタ電流が合計を下回ると高レベルになり得、ＳＲラッチ２２８および昇圧ドライバ制御２２９を介して昇圧上部スイッチ２４７のオン時間を終了させる。
３入力ＯＲ論理ゲート２２７は、ＣＬＫ＿ＢＯＯＳＴ信号、ＢＵＣＫ＿ＭＯＤＥ信号、またはＳＬＥＥＰ信号が高レベルであることに応答して高レベルになる出力信号ＳＥＴ＿ＢＯＯＳＴを生成し得る。ＳＥＴ＿ＢＯＯＳＴ信号が高レベルであるとき、ＳＲラッチ２２８の出力ＰＷＭ＿ＢＯＯＳＴは、昇圧ドライバ制御２２９を介して昇圧パワー段の上部スイッチ２４７をオンにし得る。ＣＬＫ＿ＢＯＯＳＴは、昇圧安定化中のスイッチング期間を開始し得る。昇圧上部スイッチ２４７のオン時間は、昇圧電流モード比較器２２５の出力ＲＥＳＥＴ＿ＢＯＯＳＴが高レベルになると終了し得る。ＢＵＣＫ＿ＭＯＤＥまたはＳＬＥＥＰ入力が高レベルであるとき、スイッチ２４７は連続的にオンであり、スイッチ２４６は連続的にオフであり得る。
昇圧ＳＲラッチ２２８の出力ＰＷＭ＿ＢＯＯＳＴは、ＳＥＴ＿ＢＯＯＳＴ信号が高レベルになることを介して高レベルに設定され得る。これは、昇圧ドライバ制御２２９を介して昇圧上部スイッチ２４７がオンになり、下部スイッチ２４６がオフになることをもたらし得る。ＲＥＳＥＴ＿ＢＯＯＳＴ入力が高レベルになると、これにより、ＰＷＭ＿ＢＯＯＳＴが低レベルになり、昇圧ドライバ制御２２９を介して昇圧上部スイッチ２４７がオフになり、下部スイッチ２４６がオンになることをもたらし得る。
昇圧ドライバ制御２２９の入力信号ＰＷＭ＿ＢＯＯＳＴが高レベルであるとき、これにより、ＴＧ＿ＢＯＯＳＴ信号が高レベルになり、昇圧上部スイッチ２４７を導通させ、ＢＧ＿ＢＯＯＳＴ信号を低レベルにして下部スイッチ２４６をオフにし得る。昇圧ドライバ制御の入力信号ＰＷＭ＿ＢＯＯＳＴが低レベルであるとき、これにより、ＴＧ＿ＢＯＯＳＴ信号が低レベルになり、昇圧上部スイッチ２４７がオフになり、ＢＧ＿ＢＯＯＳＴ信号が高レベルになり、下部スイッチ２４６を導通させ得る。
比較器２３０は、出力電圧ＶＯＵＴが入力電圧ＶＩＮを７％以上超えていることを示す出力を提供し得る。
２入力ＡＮＤ論理ゲート２３１は、その入力信号ＰＡＳＳ＿ＲＥＧおよび比較器２３０の出力の両方が高レベルであるときに高レベルになる出力ＯＵＴ＿ＤＩＳＣＯＮを生成し得る。ＯＵＴ＿ＤＩＳＣＯＮは、パススルー窓で動作している間、出力電圧が入力電圧を７％超えていることを示し得る。ＯＵＴ＿ＤＩＳＣＯＮ信号が高レベルであるとき、降圧ドライバ制御２４３は、スイッチ２４５をオンにし、スイッチ２４４をオフにし得る。同様に、ＯＵＴ＿ＤＩＳＣＯＮ信号が高レベルであるとき、昇圧ドライバ制御２２９は、スイッチ２４６および２４７の両方をオフにし得る。この信号の目的は、パススルー安定化中にインダクタ電流が逆方向に流れるのを防ぐために、出力電圧が入力電圧よりも十分に高いときに、入力から出力を切断することであり得る。
アナログマルチプレクサ２３２は、制御信号ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが低レベルのとき、ＦＢ２信号をその出力にパスし得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが高レベルのとき、ＶＯＵＴ信号をその出力にパスし得る。出力は、降圧誤差増幅器２３４の正入力に接続し得る。
アナログマルチプレクサ２３３は、制御信号ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが低レベルのとき、ＶＲＥＦ信号をその出力にパスし得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが高レベルのとき、１．０３ｘＶＩＮ信号をその出力にパスし得る。出力は、降圧誤差増幅器２３４の負入力に接続し得る。
降圧誤差増幅器２３４の入力は、降圧ループ出力電圧安定化ターゲットが何であるかを決定し得る。降圧ループがスイッチングしているとき、負帰還は誤差増幅器の正と負の入力を強制的に等しくする傾向があり得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが低レベルのとき、降圧ループはＦＢ２電圧を内部基準ＶＲＥＦに安定化しようとし得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧが高レベルのとき、降圧ループはＶＯＵＴ電圧を１．０３ｘＶＩＮに安定化しようとし得る。
降圧ソフトスタートクランプＰＮＰトランジスタ２３５は、突入電流を制御するために、ソフトスタート中に降圧誤差増幅器２３４の出力がＣｓｓコンデンサ２６６上の電圧を追跡するようにし得る。両方の上部スイッチ２４４、２４７が連続的にオンである非スイッチング状態から能動的スイッチングに移行するとき、Ｃｓｓ上の電圧は、バッファ増幅器２６７を介して感知されたインダクタ電流ＩＬ＿ＳＥＮＳＥの関数となる値に強制され得る。これの主要な目的は、ＶＣ２電圧を２．５Ｖより下に引き下げて、比較器２０２の出力ＢＵＣＫ＿ＳＬＥＥＰが低レベルになることをもたらし、コントローラがスリープモードを抜け出し、それにより非スイッチング状態を抜け出すようにすることであり得る。第２の目的は、スイッチング開始後、インダクタ電流を非スイッチング状態で有していた値に保持させるため降圧誤差増幅器の出力の電圧を駆動することであり得る。このようにして、インダクタ電流はその前の値に保持され、出力電圧への摂動は最小化され得る。
降圧誤差増幅器２３４の出力に接続された出力補償ネットワーク２３６は、降圧安定化ループを安定させるために使用され得る。
アナログマルチプレクサ２３８は、制御信号ＳＨＯＲＴ＿ＦＢが高レベルのとき、ＶＣ１信号をその出力にパスし得る。制御信号ＳＨＯＲＴ＿ＦＢが低レベルのとき、ＶＣ２信号をその出力にパスし得る。これは、ＭＯＤＥピンが低レベルであるとき、またはソフトスタートルーチンが完了していないときに、降圧および昇圧ループが共通の誤差増幅器２２１および制御信号ＶＣ１を共有することをもたらし得る。
降圧電流モード比較器２３９は、アナログマルチプレクサ２３８の出力信号と降圧スロープ補償ランプＳＬＯＰＥ＿ＣＯＭＰ＿ＢＵＣＫとを合計し、この合計を２５６からの感知されたインダクタ電流ＩＬ＿ＳＥＮＳＥと比較して、降圧上部および下部スイッチ２４４および２４５のデューティサイクルを制御し得る。出力信号ＲＥＳＥＴ＿ＢＵＣＫは、検出されたインダクタ電流が前記合計を超えると高レベルになり、降圧上部スイッチ２４４のオン時間が、ＳＲラッチ２４２および降圧ドライバ制御２４３を介してそのオン時間を終了することをもたらし得る。
３入力ＯＲ論理ゲート２４０は、ＣＬＫ＿ＢＵＣＫ、ＢＯＯＳＴ＿ＭＯＤＥ、またはＳＬＥＥＰ信号のいずれかが高レベルであることに応答して高レベルになる出力信号ＳＥＴ＿ＢＵＣＫを生成し得る。ＳＥＴ＿ＢＵＣＫ信号が高レベルのとき、ＳＲラッチ２４２の出力ＰＷＭ＿ＢＵＣＫは、降圧パワー段の上部スイッチ２４４を降圧ドライバ制御２４３を介してオンにさせ得る。ＣＬＫ＿ＢＵＣＫは、降圧安定化中のスイッチング期間を開始することができ、降圧電流モード比較器２３９の出力ＲＥＳＥＴ＿ＢＵＣＫが高レベルになると、降圧上部スイッチ２４４のオン時間は終了し得る。ＢＯＯＳＴ＿ＭＯＤＥまたはＳＬＥＥＰ入力が高レベルのとき、スイッチ２４４は連続的にオンであり、一方スイッチ２４５はオフであり得る。
降圧ＳＲラッチ２４２の出力ＰＷＭ＿ＢＵＣＫは、ＳＥＴ＿ＢＵＣＫ信号が高レベルになることを介して高レベルに設定されるとき、これは、降圧ドライバ制御２４３を介して、降圧上部スイッチ２４４をオンにさせ、下部スイッチ２４５をオフにさせ得る。ＲＥＳＥＴ＿ＢＵＣＫ入力が高レベルになると、これによりＰＷＭ＿ＢＵＣＫが低レベルになり、降圧ドライバ制御２４３を介して降圧上部スイッチ２４４をオフにさせ、下部スイッチ２４５をオンにさせ得る。
降圧パワー段上部スイッチ２４４は、オンのとき入力電圧ＶＩＮをＳＷ＿ＢＵＣＫノードに接続し得る。
降圧パワー段下部スイッチ２４５は、オンのときＳＷ＿ＢＵＣＫノードをグランドに接続し得る。
昇圧パワー段下部スイッチ２４６は、オンのときＳＷ＿ＢＯＯＳＴノードをグランドに接続し得る。
昇圧パワー段上部スイッチ２４７は、オンのとき出力電圧ＶＯＵＴをＳＷ＿ＢＯＯＳＴノードに接続し得る。
電流感知抵抗器２４８の両端の電圧は、インダクタ２４９を流れる電流に比例し得る。電流感知抵抗器２４８の両端の電圧は、電流感知増幅器２５６への入力信号となり、その出力は、電流モード制御のために（比較器２２５および２３９を介して）および過電流検出比較器（２５７）を介して最大電流制限のために使用され得る。
入力コンデンサ２５０は、スイッチングしている間の時間変化する入力電流をフィルタするために使用し得る。
出力コンデンサ２５１は、スイッチングしている間の時間変化する出力電流をフィルタするために使用し得る。
ＦＢ１分圧器頂部抵抗器２５２、ＦＢ１分圧器底部抵抗器２５３、ＦＢ２分圧器頂部抵抗器２５４、およびＦＢ２分圧器底部抵抗器２５５があってもよい。
比較器２６０は、出力電圧ＶＩＮが入力電圧ＶＯＵＴを７％以上超えていることを示す出力を提供し得る。
２入力ＡＮＤ論理ゲート２６１は、その入力信号ＰＡＳＳ＿ＲＥＧおよび比較器２６０の出力の両方が高レベルであるときに高レベルになる出力ＬＩＮＥ＿ＳＴＥＰを生成し得る。ＬＩＮＥ＿ＳＴＥＰ信号は、パススルー窓で動作している間、入力電圧が出力電圧を７％以上超えていることを示し得る。
４入力ＯＲ論理ゲート２６２は、その入力信号ＬＩＮＥ＿ＳＴＥＰ、ＰＡＳＳ＿ＭＯＤＥ＿ＥＤＧＥ、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ＿ＥＤＧＥ、またはＯＶＥＲＣＵＲＲＥＮＴのいずれかが高レベルのとき高レベルになる出力ＲＥＳＵＭＥ＿ＳＷを生成し得る。ＲＥＳＵＭＥ＿ＳＷ信号が低レベルから高レベルに移行するとき、これは、２０μｓのワンショット２２４の出力に２０μｓの長さのパルスＰＯＳ＿ＴＲＡＮを出力させ得る。ＰＯＳ＿ＴＲＡＮ信号が高レベルになると、Ｃｓｓコンデンサ２６６上の電圧は、ＶＣ２ノードを２．５Ｖよりも低く引き下げる電圧にバッファされ得、ＳＬＥＥＰ信号が比較器２０２およびＡＮＤゲート２０４を介して低レベルになり、上部スイッチ２４４および２４７の両方がオンである非スイッチング状態を抜け出る。ＶＣ２ノードに強制される電圧は、インダクタ２４９の平均スイッチング電流を、スイッチング直前の平均測定電流と実質的に等しくなるようにさせ得る。ＰＯＳ＿ＴＲＡＮ信号は、インダクタ電流に対する任意の摂動を最小にすることによって非スイッチング状態からスイッチング状態への移行を平滑化し、それによって出力電圧も同時に平滑化し得る。
スイッチ２６３は、制御信号ＰＯＳ＿ＴＲＡＮが高レベルのとき、ＳＳノードをバッファ増幅器２６７の出力に接続し得る。
スイッチ２６４は、制御入力信号ＲＥＳＥＴが高レベルであるときにＳＳノードをグランドに接続することができ、コントローラがディセーブルされていることを示す。
ＳＳノードプルアップ電流２６５は、この電流とソフトスタートコンデンサであるＣｓｓコンデンサ２６６の値とを用いてＳＳノードの電圧ランプ速度を設定することができ、ＶＣ１およびＶＣ２電圧のクランプを介してスタートアップ時またはＰＯＳ＿ＴＲＡＮイベント後のインダクタ電流のランプ速度を制御し得る。
ソフトスタートコンデンサ２６６の電圧ランプ速度は、このコンデンサの値とＳＳプルアップ電流２６５とで設定することができ、スタートアップ時およびＰＯＳ＿ＴＲＡＮ信号が高レベルになった後のインダクタ電流のランプ速度を制御し得る。
ＰＯＳ＿ＴＲＡＮバッファ増幅器２６７は、感知されたインダクタ電流信号ＩＬ＿ＳＥＮＳＥを入力として取り込み、ソフトスタートコンデンサ２６６に電圧を出力することができ、ＶＣ２の電圧を２．５Ｖより下に駆動させ、比較器２０２およびＡＮＤゲート２０４を介してスリープモードを抜け出させ、スイッチングを強制的に再開させ得る。ＶＣ２ノードは、非スイッチングからスイッチングへの移行前に感知されたインダクタ電流を追跡するする電圧に強制され得、スイッチングが始まると、平均インダクタ電流を実質的に変化しない状態に保つ。これは、ＶＣ２ノードが誤差増幅器補償ネットワーク２３６のために比較的ゆっくりと動く可能性があり、かつインダクタ電流は、ＶＣ２電圧が落ち着くのに要求される期間、非スイッチング値よりも実質的に低いか、または高いことがあり、不必要に出力電圧をそれぞれ下降または上昇させるので必要であり得る。
チャージポンプ２６９は、上部スイッチ２４４および２４７の両方が連続的にオンであるパススルー非スイッチング状態において、降圧および昇圧ブートストラップコンデンサ２７０および２７１の電圧を所定のレベルより上に維持し得る。
降圧ブートストラップコンデンサ２７０ＣＢ＿ＢＵＣＫの両端の電圧は、降圧ドライバ制御２４３の上部スイッチドライバに電力を供給し得る。
昇圧ブートストラップコンデンサ２７１ＣＢ＿ＢＯＯＳＴの両端の電圧は、昇圧ドライバ制御２２９の上部スイッチドライバに電力を供給し得る。
説明した様々な構成要素は、ここで説明するように、他の機能を実行するために協働してもよい。
図２Ａ〜Ｄは、スイッチ２４４および２４５を含む降圧パワー段をインダクタ２４９を通してスイッチ２４６および２４７を含む昇圧パワー段と結合することを通して形成される４スイッチ昇降圧レギュレータを表示する。降圧パワー段は、上部スイッチ２４４および下部スイッチ２４５を含み得る。これらのスイッチは、降圧ドライバ制御２４３で発生されたＴＧ＿ＢＵＣＫおよびＢＧ＿ＢＵＣＫ信号に応答してオンおよびオフし得る。ＰＷＭ＿ＢＵＣＫ信号が高レベルのとき、降圧ドライバ制御２４３に、ＴＧ＿ＢＵＣＫ信号を高レベルにさせて上部スイッチ２４４を導通させると同時にＢＧ＿ＢＵＣＫ信号を低レベルにさせて下部スイッチ２４５をオフにさせ得る。ＰＷＭ＿ＢＵＣＫ信号が低レベルのとき、降圧ドライバ制御２４３に、ＴＧ＿ＢＵＣＫを強制的に低レベルにさせて上部スイッチ２４４をオフにさせ、かつＢＧ＿ＢＵＣＫ信号を高レベルにさせて下部スイッチ２４５を導通させ得る。
降圧パワー段のデューティサイクルは、電流モード制御アーキテクチャを介して安定化し得る。電流モード制御回路は、誤差増幅器２３４または２２１、電流モード比較器２３９、およびＳＲラッチ２４２を含み得る。安定化中、負帰還は、強制的に降圧誤差増幅器２３４または２２１の入力を実質的に等しくし得る。
昇圧パワー段は、上部スイッチ２４７および下部スイッチ２４６を含み得る。これらのスイッチは、昇圧ドライバ制御２２９で発生されたＴＧ＿ＢＯＯＳＴおよびＢＧ＿ＢＯＯＳＴ信号に応答してオンおよびオフし得る。ＰＷＭ＿ＢＯＯＳＴ信号が高レベルのとき、昇圧ドライバ制御２２９は、ＴＧ＿ＢＯＯＳＴ信号を高レベルに設定して上部スイッチ２４７が導通し、一方ＢＧ＿ＢＯＯＳＴ信号を低レベルにして下部スイッチ２４６をオフにし得る。ＰＷＭ＿ＢＯＯＳＴ信号が低レベルのとき、昇圧ドライバ制御２２９は、ＴＧ＿ＢＯＯＳＴ信号を強制的に低レベルにして上部スイッチ２４７をオフにさせ、かつＢＧ＿ＢＯＯＳＴ信号を高レベルにしてボトムスイッチ２４６を導通させ得る。
昇圧パワー段のデューティサイクルは、電流モード制御アーキテクチャを介して安定化し得る。電流モード制御回路は、誤差増幅器２２１、電流モード比較器２２５、およびＳＲラッチ２２８を含み得る。安定化中、負帰還は、強制的に昇圧誤差増幅器２２１の入力を実質的に等しくし得る。
この昇降圧レギュレータでは、モード選択入力信号ＭＯＤＥを介して２つのスイッチングモードを選択し得る。ＭＯＤＥ信号が低レベルのとき、出力は、出力とグランドとの間のＦＢ１およびＦＢ２抵抗分圧器２５２、２５３、２５４、および２５５の並列結合と基準発生器２０５からの内部電圧基準とによって定義される電圧に安定化され得る。入力電圧が出力電圧の上、下、または等しいかに関わらず、出力は安定化した状態に留まり得る。入力電圧ＶＩＮが出力電圧ＶＯＵＴよりも１５％以上低いとき、比較器２０１の出力ＢＯＯＳＴ＿ＭＯＤＥが高レベルになり、降圧パワー段を、降圧上部スイッチ２４４が絶えずオンで、降圧下部スイッチ２４５がオフである静的状態にし得る。これは、ＢＯＯＳＴ＿ＭＯＤＥ信号を通して達成することができ、ＯＲゲート２４０およびＳＲラッチ２４２を介してＰＷＭ＿ＢＵＣＫ信号を高レベルに設定する。この昇圧安定化状態では、制御回路２２１、２２５、２２７、２２８、２２９は、誤差増幅器２２１の入力を実質的に等しく保つように、昇圧パワー段のデューティサイクルを強制し続け得る。
同様に、入力電圧ＶＩＮが出力電圧ＶＯＵＴよりも１５％以上高いとき、比較器２００の出力ＢＵＣＫ＿ＭＯＤＥが高レベルになり、昇圧パワー段を、昇圧上部スイッチ２４７が絶えずオンで、昇圧下部スイッチ２４６がオフである静的状態にし得る。これは、ＢＵＣＫ＿ＭＯＤＥ信号を通して達成することができ、ＯＲゲート２２７およびＳＲラッチ２２８と２２８を介してＰＷＭ＿ＢＯＯＳＴ信号を高レベルに設定する。この降圧安定化状態では、制御回路２２１、２３９、２４０、２４２、および２４３は、誤差増幅器２２１の入力を実質的に等しく保つように、降圧パワー段のデューティサイクルを強制し続け得る。
ＶＩＮがＶＯＵＴの１５％以内になると、ＢＵＣＫ＿ＭＯＤＥおよびＢＯＯＳＴ＿ＭＯＤＥ信号の両方が低レベルになり得、レギュレータを、降圧および昇圧パワー段の両方が能動的にスイッチングしている昇降圧安定化状態に帰させ得る。制御回路２２１、２２５、２２７、２２８、２２９、２３９、２４０、２４２、および２４３は、誤差増幅器２２１の入力を実質的に等しく保つように、降圧および昇圧パワー段の両方のデューティサイクルを強制し続け得る。
パススルースイッチングモードは、モード選択入力信号ＭＯＤＥを高レベルに設定することにより選択することができる。パススルーモードでは、出力電圧は、ＶＯＵＴとグランドとの間のＦＢ２抵抗分圧器２５４および２５５によって定義される頂部値と、ＶＯＵＴとグランドとの間のＦＢ１抵抗分圧器２５２および２５３によって定義される底部値とを有する窓に安定化され得る。ＶＩＮが定義された窓の底部の下にあるとき、レギュレータは入力電圧を上げて出力電圧を窓の底部に維持し得る。ＶＩＮが定義された窓の頂部の上にあるとき、レギュレータは入力電圧を下げて出力電圧を窓の頂部に維持し得る。
入力電圧が窓内にあるとき、出力電圧は入力を追跡することができ、出力が入力電圧の定義された窓内で落ち着くと、降圧および昇圧パワー段の上部スイッチ２４４および２４７は連続的にオンになり得る。インダクタ２４９の両端の電圧またはそれを流れる電流が所定の限度を超えている場合、それらの量を制限または最小化するために、この窓内でスイッチングが再開され得る。
スタートアップ時に、スイッチングがイネーブルされ、ＲＥＳＥＴ信号が低レベルになり、ＳＳノードをグランドに接続するスイッチ２６４を切断し、ＳＳ電圧をソフトスタート充電電流２６５およびソフトスタートコンデンサ２６６によって設定された速度でランプさせることを可能にし得る。昇圧誤差増幅器２２１の出力は、クランプＰＮＰトランジスタ２２２を介してソフトスタートノードの電圧を追跡し、ＶＣ１電圧をＳＳノード電圧よりダイオード電圧だけ上に保ち得る。電流モード制御スイッチングレギュレータでは、インダクタ電流は、誤差増幅器の出力における電圧を比例関係で追跡し得る。ＶＣ１電圧のスローなランプは、同様の仕方でインダクタ電流をランプさせ得る。スタートアップ時の突入電流の制限は、「ソフトスタート」と呼ばれることがある。
ＳＳノード電圧が２．５Ｖを超えているか、ＶＯＵＴ電圧が０．９７ｘＶＩＮより大きいか、またはＦＢ２電圧が０．９８ｘＶＲＥＦより大きいか、のいずれかのとき、スタートアップシーケンスが完了し得る。ＭＯＤＥ信号が高レベル（パススルー動作を示す）で、かつＳＳ＿ＯＶＥＲ信号が低レベルであるとき、ゲート２１７の出力ＳＨＯＲＴ＿ＦＢは高レベルであり、ＦＢ１およびＦＢ２ノードを低抵抗スイッチ２１８を介して接続させ得る。スイッチ２１８が導通すると、ＦＢ１およびＦＢ２電圧は実質的に等しく、分圧比はＦＢ１分圧器抵抗２５２および２５３とＦＢ２抵抗分圧器２５４および２５５の並列結合によって設定され得る。
ＦＢ＿ＳＨＯＲＴが高レベルのとき、降圧誤差増幅器２３４はアナログマルチプレクサ２３８でバイパスすることができ、降圧電流モード比較器２３９に送られる信号は、ＶＣ２ではなく、昇圧誤差増幅器２２１の出力ＶＣ１となる。この状態では、レギュレータが降圧、昇圧、または昇降圧のいずれの領域で動作するかに関係なく、降圧および昇圧安定化ループは共通の誤差増幅器を共有することができ、両者は昇圧誤差増幅器２２１の入力を等しくさせる出力電圧をターゲットとし得る。
ＳＳ＿ＯＶＥＲ信号を高レベルにすることができる複数の入力、比較器２１３、２１４、および２１５の出力は、ソフトスタートルーチンが完了したことを決定するために、入力電圧がパススルー窓に関して、下、上、または内のいずれかに存在する３つのケースをカバーする。ＶＩＮがパススルー窓を下回る場合、ＶＯＵＴが０．９７ｘＶＩＮを超えている（比較器２１４）とＳＳ＿ＯＶＥＲが高レベルになり得る。ＶＩＮがパススルー窓内またはその上にある場合、ＦＢ２が０．９８ｘＶＲＥＦを超えていると、ＳＳ＿ＯＶＥＲが高レベルになり得る。２．５Ｖを超えているＳＳノード電圧の検出（比較器２１５）は、比較器２１３または２１４の出力が高レベルになって長くたった後ソフトスタートルーチンを完了させるウォッチドッグタイマであり得る。ＳＨＯＲＴ＿ＦＢ信号が低レベルになると、降圧および昇圧ループは、別個の安定化ターゲットおよび誤差増幅器２３４および２２１を有して独立して機能し得る。
入力電圧がパススルー窓の頂部より上にある場合、降圧制御レギュレータはＦＢ２電圧を内部基準ＶＲＥＦと実質的に等しくなるように安定化することができ、ＶＯＵＴはパススルー窓の頂部に安定化し得る。ＶＩＮがパススルー窓の頂部より上で１５％以上大きい場合、比較器２００の出力ＢＵＣＫ＿ＭＯＤＥが高レベルになり、昇圧パワー段を上部スイッチ２４７が連続的にオンであり、下部スイッチ２４４が常にオフである非スイッチング状態に入るようにさせ得る。
ＶＩＮがパススルー窓の頂部よりも１５％未満の場合、降圧および昇圧ループの両方が切り替わり得る。パススルー窓のすぐ上のこの昇降圧領域では、降圧パワー段スイッチ２４４および２４５のデューティサイクルを制御して、パススルー窓の頂部へ出力電圧を安定化し得るが、昇圧パワー段スイッチ２４６および２４７は固定デューティサイクルで切り替え得る。
入力電圧がパススルー窓の底部よりも下の場合、昇圧レギュレータはＦＢ１の電圧を内部基準ＶＲＥＦと実質的に等しくなるように安定化し、ＶＯＵＴはパススルー窓の底部に安定化される。ＶＩＮがパススルー窓の底部よりも１５％以上小さい場合、比較器２０１の出力ＢＯＯＳＴ＿ＭＯＤＥが高レベルになり、降圧パワー段を上部スイッチ２４４が連続的にオンであり、下部スイッチ２４５が常にオフである非スイッチング状態に入るようにさせ得る。ＶＩＮがパススルー窓の底部とその点より１５％下との間にある場合、降圧および昇圧ループの両方が切り替わる。
パススルー窓のすぐ下のこの昇降圧領域では、昇圧パワー段スイッチ２４６および２４７のデューティサイクルを電流モード制御回路２２１、２２５、２２８、および２２９を介して制御して、出力電圧を安定化し得るが、降圧パワー段スイッチ２４４および２４５は固定デューティサイクルで切り替え得る。
パススルーモードで動作している間、コントローラは、ＦＢ１とＦＢ２抵抗分圧器２５２、２５３、２５４、および２５５で定義されたパススルー窓の頂部と底部との間に入力電圧ＶＩＮがあるかどうかを判定し得る。昇圧安定化ループは、出力電圧をパススルー窓の底部にターゲットを定め得る。昇圧ループは、入力電圧から出力電圧をステップアップすることだけでき（ステップダウンしない）、ＶＩＮがパススルー窓の底部を超えていると、出力はそれに追従し得る。入力電圧（したがって出力電圧も）がパススルー窓の底部よりも７％高くなると、比較器２０９の出力ＶＩＮ＿ＢＯＴＴＯＭが高レベルになり得る。
降圧安定化ループは、出力電圧をパススルー窓の頂部にターゲットを定め得る。降圧ループは、入力電圧から出力電圧をステップダウンすることだけでき得る（ステップアップしない）。ＶＩＮがパススルー窓の頂部より下にある場合、出力がそれに追従し得る。入力電圧（したがって出力電圧も）がパススルー窓の頂部よりも７％低くなると、比較器２０８の出力ＶＩＮ＿ＴＯＰが高レベルになり得る。
比較器２０８および２０９からのＶＩＮ＿ＴＯＰおよびＶＩＮ＿ＢＯＴＴＯＭ信号の両方ともが高レベルであり、ＭＯＤＥ信号が高レベルであり、ＳＳ＿ＯＶＥＲ信号が高レベルであり、およびＶＩＮが比較器２００および２０１からのＶＯＵＴの１５％以内であるとき、ＡＮＤゲート２１４の出力信号であるＰＡＳＳ＿ＲＥＧが高レベルになり、コントローラがパススルー安定化になり得る。パススルー安定化では、降圧および昇圧電流モード制御回路は、降圧および昇圧誤差増幅器２３４および２２１の入力を変更することによって再利用され得る。降圧誤差増幅器２３４の正入力は、アナログマルチプレクサ２３２を介してＦＢ２からＶＯＵＴに変更し得る。降圧誤差増幅器２３４の負入力は、アナログマルチプレクサ２３３を介してＶＲＥＦから１．０３ｘＶＩＮに変更し得る。正味の効果は、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号が高レベルのとき、降圧ループが出力安定化電圧をパススルー窓の頂部ではなく１．０３ｘＶＩＮにターゲットを定め得ることである。
降圧ループは出力電圧をステップアップできないので、ＶＯＵＴは、実質的にＶＩＮに等しい電圧に落ち着き、降圧誤差増幅器２３４の出力ＶＣ２は、その正の限界に強制され得る。昇圧誤差増幅器２２１の正入力は、アナログマルチプレクサ２１９を介してＦＢ１からＶＯＵＴに変更し得る。昇圧誤差増幅器２２１の負入力は、アナログマルチプレクサ２２０を介してＶＲＥＦから０．９７ｘＶＩＮに変更し得る。正味の効果は、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号が高レベルのとき、昇圧ループが出力安定化電圧をパススルー窓の底部ではなく０．９７ｘＶＩＮにターゲットを定め得ることである。
昇圧ループは出力電圧をステップダウンできないので、ＶＯＵＴは、実質的にＶＩＮに等しい電圧に落ち着き、昇圧誤差増幅器２３４の出力ＶＣ１は、その負の限界に強制され得る。比較器２０３の出力信号ＢＯＯＳＴ＿ＳＬＥＥＰは、ＶＣ１が２００ｍＶを下回ったときに高レベルになり、出力電圧が０．９７ｘＶＩＮより大きいことを示す。比較器２０２の出力信号ＢＵＣＫ＿ＳＬＥＥＰは、ＶＣ２電圧が２．５Ｖを超えていると高レベルになり、出力電圧が１．０３ｘＶＩＮ未満であることを示し得る。ＢＯＯＳＴ＿ＳＬＥＥＰ信号とＢＵＣＫ＿ＳＬＥＥＰ信号の両方が高レベルのとき、出力電圧が入力電圧の３％以内にあることを示し、ＡＮＤゲート２０４のＳＬＥＥＰ出力が高レベルになり得る。ＳＬＥＥＰ信号は、ＯＲゲート、ＳＲラッチおよびドライバ制御ブロック２２７、２２８、２２９、および２４０、２４２、および２４３を介して、コントローラに降圧および昇圧上部スイッチ２４４および２４７が連続的にオンであり、２つの下部スイッチ２４５および２４６がオフである非スイッチング状態に入らせ得る。ＳＬＥＥＰ信号はまた、消費電力を低減するために、クロック２０７および降圧および昇圧電流モード比較器２３９および２２５のような、非スイッチング状態では不要な回路をディセーブルするために使用され得る。
非スイッチング状態の間、降圧および昇圧ブートストラップコンデンサ２７０および２７１は、降圧ドライバ制御２４３および昇圧ドライバ制御２２９に電力供給するのに十分な電圧を提供するためにチャージポンプ２６９で周期的に再充電され得る。
コントローラに非スイッチング状態からスイッチング状態に移行させることのできる複数の条件がある。これらは、以下の１つ以上またはすべてを含み得る。
●ラインまたは負荷トランジェントが、パススルー安定化中にＶＯＵＴを１．０３ｘＶＩＮの上に上回らせる。これは、降圧誤差アンプ２３４の出力ＶＣ２を２．５Ｖの下に落とさせ、比較器２０２の出力ＢＵＣＫ＿ＳＬＥＥＰを低レベルにさせ、ＳＬＥＥＰ信号を低レベルにさせ、非スイッチング状態を抜け出させ得る。スイッチングが再開され、降圧ループは出力を１．０３ｘＶＩＮに安定化しようとし、一方昇圧ループは出力を０．９７ｘＶＩＮに安定化しようとする。
●ラインまたは負荷トランジェントが、パススルー安定化中にＶＯＵＴを０．９７ｘＶＩＮの下に下回らせる。これは、昇圧誤差アンプ２２１の出力ＶＣ１を２００ｍＶの上に持ち上げさせ、比較器２０３の出力ＢＯＯＳＴ＿ＳＬＥＥＰを低レベルにさせ、ＳＬＥＥＰ信号を低レベルにさせ、非スイッチング状態を抜け出させ得る。スイッチングが再開され、降圧ループは出力を１．０３ｘＶＩＮに安定化しようとし、一方昇圧ループは出力を０．９７ｘＶＩＮに安定化しようとする。
●大きなラインまたは負荷トランジェントが、パススルー安定化中にＶＩＮを１．０７ｘＶＯＵＴの上に上回らせる。インダクタ２４９にわたるのが大きなトランジェント電圧の場合には、誤差増幅器の応答時間が遅すぎてインダクタ電流を適切に制御できない可能性がある。比較器２６０の出力は高レベルになり得、ＡＮＤゲート２６１に供給され、ＯＲゲート２６２に供給され、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮ信号を発生する２０マイクロ秒のワンショット２２４に供給される。ＰＯＳ＿ＴＲＡＮ信号は、ＳＳノードを、スイッチ２６３を介して、入力信号が感知されたインダクタ電流ＩＬ＿ＳＥＮＳＥであるバッファ増幅器２６７の出力に接続し得る。バッファ増幅器２６７の出力は、ＳＳピン上の電圧がトランジスタ２３５および２２２でクランプされ、降圧および昇圧誤差２３４および２２１の出力ＶＣ２およびＶＣ１が、非スイッチングからスイッチングへの移行前に有していた値に平均インダクタ電流を維持するためのおおよその値になるようにスケーリングされ得る。移行の前、降圧誤差増幅器２３４出力の出力ＶＣ２は正の限界にあり、２．５Ｖより大きく、かつ昇圧誤差増幅器２２１の出力ＶＣ１は、負の限界にあり、２００ｍＶ未満である。電流モード制御レギュレータのインダクタ電流は誤差増幅器の出力を比例の様態で追跡するので、スイッチング開始時に、降圧誤差増幅器２３４は、インダクタ電流をその最大値に指令する傾向があり、一方、昇圧誤差増幅器２２１は、インダクタ電流をその最小値に指令する傾向がある。インダクタ電流を適切にプログラムしてＶＯＵＴ電圧を安定化させるために、ＶＣ１およびＶＣ２電圧が安定するのに要する時間は考慮すべきであり、誤差増幅器相互コンダクタンス、電流ドライブ、および誤差増幅器補償ネットワーク１２３および１３６のために選択される構成要素の関数である。スイッチングが開始する点での高い誤差増幅器出力によるインダクタ電流の突然の増加は、出力電圧ＶＯＵＴのオーバーシュートにつながる。スイッチングが開始する点での低い誤差増幅器出力によるインダクタ電流の突然の減少は、出力電圧ＶＯＵＴのアンダーシュートにつながる。ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスが発せられたときに、感知抵抗２４８および増幅器２５６を用いてインダクタ電流を測定し、増幅器２６７およびＰＮＰクランプ２２２および２３５を用いてその電圧を誤差増幅器出力ＶＣ１およびＶＣ２にスケーリングしてバッファリングすることにより、降圧および昇圧ループは、非スイッチング電流と実質的に同じ値にスイッチングインダクタ電流を維持することができる。スイッチングが開始されると、インダクタ電流は、ＰＮＰクランプ２２２および２３５によってＳＳノード上の電圧にそってランプすることができ、出力は、ソフトスタートと類似の様態で入力電圧に向かって上昇し得る。出力電圧が０．９７ｘＶＩＮより大きくなると、レギュレータは再び非スイッチング状態に入り得る。
●大きなラインまたは負荷トランジェントが、パススルー安定化中にＶＯＵＴを１．０７ｘＶＩＮの上に上回らせる。インダクタ２４９にわたるのが大きなトランジェント電圧の場合には、誤差増幅器の応答時間が遅すぎてインダクタ電流を適切に制御できない可能性がある。比較器２３０の出力が高レベルになり、ＡＮＤゲート２３１に供給され、その出力信号ＯＵＴ＿ＤＩＳＣＯＮは、降圧ドライバ制御２４３および昇圧ドライバ制御２２９に供給される。ＯＵＴ＿ＤＩＳＣＯＮが高レベルになるのに応答して、昇圧ドライバ制御は、ＴＧ＿ＢＯＯＳＴ信号およびＢＧ＿ＢＯＯＳＴ信号の両方を強制的に低レベルにし、昇圧上部スイッチ２４７および下部スイッチ２４６をオフにする。降圧ドライバ制御は、ＴＧ＿ＢＵＣＫ信号を強制的に低レベルにし、ＢＧ＿ＢＵＣＫを高レベルにして、降圧下部スイッチ２４５が導通し、一方上部スイッチ２４４をオフにし得る。この静的スイッチ構成の正味の効果は、出力がレギュレータから切り離され、インダクタが放電されることである。出力電圧が十分に放電されて比較器２３０の出力が低レベルになると、スイッチングが再開し得、降圧ループは出力を１．０３ｘＶＩＮに安定化しようとし得、一方昇圧ループは出力を０．９７ｘＶＩＮに安定化しようとする。
●ＶＩＮはパススルー窓の頂部より上に上昇し、ＶＯＵＴがそれに追随してＦＢ２ピンを０．９３ｘＶＲＥＦを超えさせ、比較器２０８のＶＩＮ＿ＴＯＰ信号を低レベルにし、ＡＮＤゲート２１２でパススルー安定化を終了させる。この場合、降圧誤差増幅器２３４の正および負入力はそれぞれＦＢ２およびＶＲＥＦに戻ることができ、降圧ループは、出力をパススルー窓の頂部に安定化し得る。エッジ検出回路２５８は、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号を監視し、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号が高レベルから低レベルに移行するたびに出力パルスＰＡＳＳ＿ＲＥＧ＿ＥＤＧＥを発行し得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ＿ＥＤＧＥ信号はゲート２６２に入力され、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスを発行させることができ、インダクタ電流の摂動を最小化することによって、非スイッチングからスイッチングへの移行を平滑化させ得る。
●ＶＩＮはパススルー窓の底部より下に落ち、ＶＯＵＴがそれに追随してＦＢ１ピンを１．０７ｘＶＲＥＦの下に低下させ、比較器２０９のＶＩＮ＿ＢＯＴＴＯＭ信号を低レベルにし、ゲート２１２でパススルー安定化を終了させる。この場合、昇圧誤差増幅器２３４の正および負入力はそれぞれＦＢ１およびＶＲＥＦに戻ることができ、昇圧ループは、出力をパススルー窓の底部に安定化し得る。エッジ検出回路２５８は、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号を監視し、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号が高レベルから低レベルに移行するたびに出力パルスＰＡＳＳ＿ＲＥＧ＿ＥＤＧＥを発行し得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ＿ＥＤＧＥ信号はゲート２６２に入力されて、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスを発行させることができ、インダクタ電流の摂動を最小化することによって、非スイッチングからスイッチングへの移行を平滑化させ得る。
●ＭＯＤＥ信号が、高レベルから低レベルに変化する。これは、ゲート２１７の出力を高レベルにさせ、ＦＢ１およびＦＢ２ノードを短絡し、パススルー窓を折り畳み、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号を低レベルにさせ得る。この状況は、出力電圧安定化ターゲットがＦＢ１とＦＢ２抵抗分割器２５２、２５２、２５４、および２５５の並列結合によって設定されること、かつ降圧および昇圧ループが単一の誤差増幅器２２１を使用して出力を同じ値にターゲットを定め得る点でスタートアップと類似し得る。エッジ検出回路２５７は、ＭＯＤＥ信号を監視し、ＭＯＤＥ信号が高レベルから低レベルに移行するたびに出力パルスＰＡＳＳ＿ＭＯＤＥ＿ＥＤＧＥを発行し得る。ＰＡＳＳ＿ＭＯＤＥ＿ＥＤＧＥ信号はゲート２６２に入力されて、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスを発行させることができ、インダクタ電流の摂動を最小化することによって、非スイッチングからスイッチングへの移行を平滑化させ得る。
●抵抗２４８で感知されたインダクタ電流ＩＬ＿ＳＥＮＳＥが、予め設定された最大値ＭＡＸ＿ＩＬ＿ＲＥＦを超え、比較器２５７の出力ＯＶＥＲＣＵＲＲＥＮＴを高レベルにさせる。ＯＶＥＲＣＵＲＲＥＮＴ信号はゲート２６２に入力されて、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスを発行させることができ、インダクタ電流の摂動を最小化することによって、非スイッチングからスイッチングへの移行を平滑化させ得る。
●ラインまたは負荷トランジェントが、パススルー安定化中にＶＯＵＴを１．０３ｘＶＩＮの上に上回らせる。これは、降圧誤差アンプ２３４の出力ＶＣ２を２．５Ｖの下に落とさせ、比較器２０２の出力ＢＵＣＫ＿ＳＬＥＥＰを低レベルにさせ、ＳＬＥＥＰ信号を低レベルにさせ、非スイッチング状態を抜け出させ得る。スイッチングが再開され、降圧ループは出力を１．０３ｘＶＩＮに安定化しようとし、一方昇圧ループは出力を０．９７ｘＶＩＮに安定化しようとする。
●ラインまたは負荷トランジェントが、パススルー安定化中にＶＯＵＴを０．９７ｘＶＩＮの下に下回らせる。これは、昇圧誤差アンプ２２１の出力ＶＣ１を２００ｍＶの上に持ち上げさせ、比較器２０３の出力ＢＯＯＳＴ＿ＳＬＥＥＰを低レベルにさせ、ＳＬＥＥＰ信号を低レベルにさせ、非スイッチング状態を抜け出させ得る。スイッチングが再開され、降圧ループは出力を１．０３ｘＶＩＮに安定化しようとし、一方昇圧ループは出力を０．９７ｘＶＩＮに安定化しようとする。
●大きなラインまたは負荷トランジェントが、パススルー安定化中にＶＩＮを１．０７ｘＶＯＵＴの上に上回らせる。インダクタ２４９にわたるのが大きなトランジェント電圧の場合には、誤差増幅器の応答時間が遅すぎてインダクタ電流を適切に制御できない可能性がある。比較器２６０の出力は高レベルになり得、ＡＮＤゲート２６１に供給され、ＯＲゲート２６２に供給され、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮ信号を発生する２０マイクロ秒のワンショット２２４に供給される。ＰＯＳ＿ＴＲＡＮ信号は、ＳＳノードを、スイッチ２６３を介して、入力信号が感知されたインダクタ電流ＩＬ＿ＳＥＮＳＥであるバッファ増幅器２６７の出力に接続し得る。バッファ増幅器２６７の出力は、ＳＳピン上の電圧がトランジスタ２３５および２２２でクランプされ、降圧および昇圧誤差２３４および２２１の出力ＶＣ２およびＶＣ１が、非スイッチングからスイッチングへの移行前に有していた値に平均インダクタ電流を維持するためのおおよその値になるようにスケーリングされ得る。移行の前、降圧誤差増幅器２３４出力の出力ＶＣ２は正の限界にあり、２．５Ｖより大きく、かつ昇圧誤差増幅器２２１の出力ＶＣ１は、負の限界にあり、２００ｍＶ未満である。電流モード制御レギュレータのインダクタ電流は誤差増幅器の出力を比例の様態で追跡するので、スイッチング開始時に、降圧誤差増幅器２３４は、インダクタ電流をその最大値に指令する傾向があり、一方、昇圧誤差増幅器２２１は、インダクタ電流をその最小値に指令する傾向がある。インダクタ電流を適切にプログラムしてＶＯＵＴ電圧を安定化させるために、ＶＣ１およびＶＣ２電圧が安定するのに要する時間は考慮すべきであり、誤差増幅器相互コンダクタンス、電流ドライブ、および誤差増幅器補償ネットワーク１２３および１３６のために選択される構成要素の関数である。スイッチングが開始する点での高い誤差増幅器出力によるインダクタ電流の突然の増加は、出力電圧ＶＯＵＴのオーバーシュートにつながる。スイッチングが開始する点での低い誤差増幅器出力によるインダクタ電流の突然の減少は、出力電圧ＶＯＵＴのアンダーシュートにつながる。ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスが発せられたときに、感知抵抗２４８および増幅器２５６を用いてインダクタ電流を測定し、増幅器２６７およびＰＮＰクランプ２２２および２３５を用いてその電圧を誤差増幅器出力ＶＣ１およびＶＣ２にスケーリングしてバッファリングすることにより、降圧および昇圧ループは、非スイッチング電流と実質的に同じ値にスイッチングインダクタ電流を維持することができる。スイッチングが開始されると、インダクタ電流は、ＰＮＰクランプ２２２および２３５によってＳＳノード上の電圧にそってランプすることができ、出力は、ソフトスタートと類似の様態で入力電圧に向かって上昇し得る。出力電圧が０．９７ｘＶＩＮより大きくなると、レギュレータは再び非スイッチング状態に入り得る。
●大きなラインまたは負荷トランジェントが、パススルー安定化中にＶＯＵＴを１．０７ｘＶＩＮの上に上回らせる。インダクタ２４９にわたるのが大きなトランジェント電圧の場合には、誤差増幅器の応答時間が遅すぎてインダクタ電流を適切に制御できない可能性がある。比較器２３０の出力が高レベルになり、ＡＮＤゲート２３１に供給され、その出力信号ＯＵＴ＿ＤＩＳＣＯＮは、降圧ドライバ制御２４３および昇圧ドライバ制御２２９に供給される。ＯＵＴ＿ＤＩＳＣＯＮが高レベルになるのに応答して、昇圧ドライバ制御は、ＴＧ＿ＢＯＯＳＴ信号およびＢＧ＿ＢＯＯＳＴ信号の両方を強制的に低レベルにし、昇圧上部スイッチ２４７および下部スイッチ２４６をオフにする。降圧ドライバ制御は、ＴＧ＿ＢＵＣＫ信号を強制的に低レベルにし、ＢＧ＿ＢＵＣＫを高レベルにして、降圧下部スイッチ２４５が導通し、一方上部スイッチ２４４をオフにし得る。この静的スイッチ構成の正味の効果は、出力がレギュレータから切り離され、インダクタが放電されることである。出力電圧が十分に放電されて比較器２３０の出力が低レベルになると、スイッチングが再開し得、降圧ループは出力を１．０３ｘＶＩＮに安定化しようとし得、一方昇圧ループは出力を０．９７ｘＶＩＮに安定化しようとする。
●ＶＩＮはパススルー窓の頂部より上に上昇し、ＶＯＵＴがそれに追随してＦＢ２ピンを０．９３ｘＶＲＥＦを超えさせ、比較器２０８のＶＩＮ＿ＴＯＰ信号を低レベルにし、ＡＮＤゲート２１２でパススルー安定化を終了させる。この場合、降圧誤差増幅器２３４の正および負入力はそれぞれＦＢ２およびＶＲＥＦに戻ることができ、降圧ループは、出力をパススルー窓の頂部に安定化し得る。エッジ検出回路２５８は、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号を監視し、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号が高レベルから低レベルに移行するたびに出力パルスＰＡＳＳ＿ＲＥＧ＿ＥＤＧＥを発行し得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ＿ＥＤＧＥ信号はゲート２６２に入力され、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスを発行させることができ、インダクタ電流の摂動を最小化することによって、非スイッチングからスイッチングへの移行を平滑化させ得る。
●ＶＩＮはパススルー窓の底部より下に落ち、ＶＯＵＴがそれに追随してＦＢ１ピンを１．０７ｘＶＲＥＦの下に低下させ、比較器２０９のＶＩＮ＿ＢＯＴＴＯＭ信号を低レベルにし、ゲート２１２でパススルー安定化を終了させる。この場合、昇圧誤差増幅器２３４の正および負入力はそれぞれＦＢ１およびＶＲＥＦに戻ることができ、昇圧ループは、出力をパススルー窓の底部に安定化し得る。エッジ検出回路２５８は、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号を監視し、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号が高レベルから低レベルに移行するたびに出力パルスＰＡＳＳ＿ＲＥＧ＿ＥＤＧＥを発行し得る。ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ＿ＥＤＧＥ信号はゲート２６２に入力されて、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスを発行させることができ、インダクタ電流の摂動を最小化することによって、非スイッチングからスイッチングへの移行を平滑化させ得る。
●ＭＯＤＥ信号が、高レベルから低レベルに変化する。これは、ゲート２１７の出力を高レベルにさせ、ＦＢ１およびＦＢ２ノードを短絡し、パススルー窓を折り畳み、ＰＡＳＳ＿ＲＥＧ信号を低レベルにさせ得る。この状況は、出力電圧安定化ターゲットがＦＢ１とＦＢ２抵抗分割器２５２、２５２、２５４、および２５５の並列結合によって設定されること、かつ降圧および昇圧ループが単一の誤差増幅器２２１を使用して出力を同じ値にターゲットを定め得る点でスタートアップと類似し得る。エッジ検出回路２５７は、ＭＯＤＥ信号を監視し、ＭＯＤＥ信号が高レベルから低レベルに移行するたびに出力パルスＰＡＳＳ＿ＭＯＤＥ＿ＥＤＧＥを発行し得る。ＰＡＳＳ＿ＭＯＤＥ＿ＥＤＧＥ信号はゲート２６２に入力されて、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスを発行させることができ、インダクタ電流の摂動を最小化することによって、非スイッチングからスイッチングへの移行を平滑化させ得る。
●抵抗２４８で感知されたインダクタ電流ＩＬ＿ＳＥＮＳＥが、予め設定された最大値ＭＡＸ＿ＩＬ＿ＲＥＦを超え、比較器２５７の出力ＯＶＥＲＣＵＲＲＥＮＴを高レベルにさせる。ＯＶＥＲＣＵＲＲＥＮＴ信号はゲート２６２に入力されて、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスを発行させることができ、インダクタ電流の摂動を最小化することによって、非スイッチングからスイッチングへの移行を平滑化させ得る。
図３は、ＶＩＮスイープを備えたＡＤＩ ＬＴ８２１０のパススルー動作の例を図示する。このアプリケーションでは、パススルー窓の最小出力電圧は１９Ｖに設定され、最大は２９Ｖに設定されている。ＶＩＮ電圧は、初期にグランドに対して５Ｖで電力供給され、その電圧は１８ｍｓにわたって３７Ｖにランプする。ＶＩＮ電圧が増加するに従い、パススルー動作の各スイッチング領域を見ることができる。ＶＩＮが１６．１５Ｖ未満のとき、ＳＷ＿ＢＵＣＫは連続的に高レベルであり、ＳＷ＿ＢＯＯＳＴだけがトグルし、レギュレータが昇圧安定化モードにあることを示し、この領域では、出力電圧はパススルー窓の最小値１９Ｖに安定化されている。ＶＩＮがパススルー窓の底部の８５％を超えて増加すると、レギュレータは昇降圧領域に入り、ＳＷ＿ＢＵＣＫとＳＷ＿ＢＯＯＳＴの両方のノードがスイッチング周波数でトグルし、ＶＯＵＴを１９Ｖに安定化する。ＶＩＮがパススルー窓の底部の７％上、２０．３３Ｖを超えていると、レギュレータはＳＷ＿ＢＵＣＫおよびＳＷ＿ＢＯＯＳＴが連続的に高レベルで非スイッチングパススルー状態に入り、ＶＯＵＴはこの領域において実質的にＶＩＮと等しい。ＶＩＮがパススルー窓の頂部の７％下、２７Ｖを超えていると、レギュレータは非スイッチング状態を抜け出し、パススルー領域のすぐ上の昇降圧領域に入り、ＳＷ＿ＢＵＣＫおよびＳＷ＿ＢＯＯＳＴノードの両方がトグルしてＶＯＵＴが２９Ｖに安定化される。ＶＩＮが３３．３Ｖを超えていると、レギュレータは降圧領域に入り、ＳＷ＿ＢＯＯＳＴノードは連続的に高レベルになり、ＳＷ＿ＢＵＣＫはトグルしてＶＯＵＴは２９Ｖに安定化される。
図４は、パススルーモード用に構成されたときのＡＤＩ ＬＴ８２１０のスタートアップの例を図示する。ＶＯＵＴは初期に０Ｖに放電され、スイッチングがイネーブルされると、レギュレータに降圧領域でスタートさせる。ＳＷ＿ＢＯＯＳＴはこの領域で連続して高レベルで、ＳＷ＿ＢＵＣＫはスイッチング周波数でトグルする。インダクタ電流ＩＬは、初期は、ゼロから直線的仕方でランプし、ソフトスタートコンデンサの電圧を追跡し（信号は図示せず）、最終的に最大平均値５Ａに達する。ＶＯＵＴは２２Ｖに達するまで充電され、その時点でレギュレータは昇降圧領域に入り、ＳＷ＿ＢＵＣＫおよびＳＷ＿ＢＯＯＳＴノードの両方がスイッチング周波数でトグルする。ＶＯＵＴは２３．５Ｖ（ＶＩＮ電圧の９８％）を超えるまでこの領域で上昇し続け、その時点でスタートアップルーチンが完了し、レギュレータはパススルー安定化に移行し、ＳＷ＿ＢＵＣＫおよびＳＷ＿ＢＯＯＳＴが連続的に高レベルで非スイッチング状態に入る。
図５は、出力の負荷電流、ＩＬＯＡＤ（Ａ）、に対するパススルー安定化と従来の昇降圧安定化との間の効率比較の例を図示する。パススルー安定化は、非スイッチング状態の間にスイッチング損失がないので、ＩＬＯＡＤ＝５０ｍＡの非常に軽い負荷条件から最大ＩＬＯＡＤ＝５Ａまでの出力電流の全範囲にわたって実質的により効率的である。
図６は、大きな正入力トランジェントに対するＡＤＩ ＬＴ８２１０のパススルー応答の例を図示する。レギュレータは、初期はＶＩＮとＶＯＵＴが実質的に１２Ｖに等しいパススルー非スイッチング状態にある。大きな正のトランジェントが、入力電圧ＶＩＮを２００μｓにわたって１２Ｖから４５Ｖに上昇させる。トランジェントの開始後間もなく、ＶＩＮはＶＯＵＴを７％上回り、ＰＯＳ＿ＴＲＡＮパルスを介してスイッチングを再開させ、インダクタ電流はその非スイッチングＤＣ値からそのスイッチング値に滑らかに移行し、ＶＯＵＴがパススルー窓の最大値１６Ｖまで充電されている間、ソフトスタートコンデンサ電圧で直線的にランプする。入力電圧ＶＩＮは最終値の３０Ｖに落ち着き、レギュレータを降圧領域にあるようにさせ、ＶＯＵＴを１６Ｖに安定化する。
図７は、ＡＤＩ ＬＴ８２１０のパススルー安定化から固定出力昇降圧安定化への移行の例を図示する。ＬＴ８２１０は、初期はパススルー非スイッチング状態にあり、ＶＯＵＴは２１．５Ｖにあり、ＳＷ＿ＢＵＣＫおよびＳＷ＿ＢＯＯＳＴノードは連続的に高レベルである。ＭＯＤＥ信号が高レベルから低レベルに移行すると、パススルー動作モードが解除され、スイッチングが再開される。降圧および昇圧誤差増幅器の出力は、インダクタ電流が非スイッチング値からスイッチング値に滑らかに移行することを可能にする電圧にバッファされ、インダクタ電流はソフトスタートコンデンサ上の電圧で直線的にランプする。ＶＯＵＴが２４Ｖの固定出力ターゲット安定化電圧に充電されると、インダクタ電流ＩＬはその公称値に戻り、レギュレータは昇降圧領域に常駐する。
図８は、ＡＤＩ ＬＴ８２１０の固定出力昇降圧安定化からパススルーモード非スイッチング状態への移行の例を図示する。ＬＴ８２１０は、初期はＶＯＵＴが２４Ｖに安定化された昇降圧領域にあり、ＳＷ＿ＢＵＣＫおよびＳＷ＿ＢＯＯＳＴノードはスイッチングクロック周波数でトグルする。ＭＯＤＥ信号が低レベルから高レベルに移行すると、固定出力電圧昇降圧モードが解除され、パススルー動作モードに入る。インダクタ電流値は、出力電圧ＶＯＵＴが充電されるにつれて、ソフトスタートコンデンサ電圧と直線的にランプする。ＶＯＵＴが入力電圧ＶＩＮの３％以内になると、ＬＴ８２１０は、降圧および昇圧の上部スイッチが連続的にオンの非スイッチング状態になり、ＳＷ＿ＢＵＣＫおよびＳＷ＿ＢＯＯＳＴならびにＶＯＵＴ電圧は入力電圧と実質的に等しい。
論じた構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、および利点は、単なる例示に過ぎない。それらのいずれも、またそれに関する議論も、いかなる形においても保護の範囲を制限する意図はない。多数の他の実施形態も考えられる。これらには、より少ない、追加の、および／または異なる構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、および／または利点を有する実施形態が含まれる。これらには、構成要素および／またはステップが異なるように配置および／または順序付けされる実施形態も含まれる。
例えば、コントローラは、パススルー非スイッチング状態におけるインダクタ電流（入力および出力電圧ではない）のみを監視してもよく、測定された電流が正／負の電流制限をそれぞれ超えているとスイッチングを再開／出力を切断する。インダクタ電流のみを監視することの欠点は、インダクタにわたって大きな電流が発生するのに時間がかかる（数１０μｓ）ことで、それに対しインダクタ両端の電圧を直接比較することは、比較器の伝搬遅延によって制限されるだけであり、はるかに速くなる。
外部障害閾値（出力切断、スイッチングを再開するＰＯＳ＿ｔｒａｎイベント）以外に、インダクタの電圧を制御するために使用し得る安定化の形式はなく、ＲＬＣタンクがそれ自体で落ち着くようにさせてもよい。これは、入力電圧のノイズに応じて起きるスイッチング量を低減し得る妥当なアプローチであり得る。概して、パススルー安定化は、パススルー窓内のスイッチング量を、どれだけうまくインダクタ電流が制御されるかとトレードオフし得る。
効率の低下を最小化するために、パススルー窓の境界でインターリーブされた昇降圧スイッチングではなく、パルススキップを使用してもよい。
逆電流が許容されない場合、ゼロクロス比較器は、インダクタ電流を監視し、トリガされたときに出力を切断することができる。パススルー領域でのトレードオフの切り替えが増える可能性がある。
レギュレータは、出力が入力電圧を追跡することができる規定された底部、頂部、およびパススルー領域を有する窓へ出力電圧を安定化することができ、入ることができる非スイッチング状態は、入力電圧をステップアップおよびステップダウン両方をして出力電圧を安定化できるレギュレータトポロジまたはカスケードレギュレータトポロジで達成することができる。昇圧レギュレータに続いて降圧レギュレータを使用して窓安定化を行うことができ、昇圧レギュレータは入力電圧がその値に等しいかその下の場合に窓の底部に出力電圧を維持し、降圧レギュレータは、入力電圧がその値に等しいかその上の場合に窓の頂部に出力電圧を維持する。同様に、その入力からその出力電圧をステップダウンすることができるリニアレギュレータと、昇圧レギュレータのようなその入力からその出力電圧をステップアップすることができるスイッチングレギュレータとのカスケードを同様の仕方で使用することができ、リニアレギュレータは、その値以上の入力電圧に対して窓の頂部に出力を維持し、昇圧レギュレータは、その値以下の入力電圧に対して窓の底部に出力電圧を維持する。その入力からの出力電圧をステップアップさせることができるスイッチングレギュレータに続いて、その入力からその出力電圧をステップダウンすることができるリニアレギュレータを同様に使用することができる。
パススルー安定化は、降圧レギュレータのような入力電圧から出力をステップダウンすることのみ可能なスイッチングレギュレータで実施されてもよい。そのようなレギュレータは、その値よりも上の入力電圧については出力電圧を所定の最大値に安定化し、その値よりも下の電圧については入力に従い得る。レギュレータのパススルー領域内では、インダクタ電圧、または入力電圧と出力電圧との差、またはインダクタ電流、あるいは入力または出力電流が所定のレベルを超えていると、スイッチングが再開して、それらの量を制限または最小にするようにパワースイッチのデューティサイクルを制御してもよい。そようなレギュレータは、非スイッチング状態とスイッチング状態との間の移行時にインダクタ電流値を整合させるようにデューティサイクル制御回路をプリバイアスしてもよい。スイッチングが始まると、インダクタ電流、または入力または出力電流は、ソフトスタートコンデンサ両端の電圧またはトラッキング入力のなどの信号に応答して制御された仕方でランプしてもよい。
スイッチング領域（昇圧、昇降圧、降圧、パススルー）、障害状態、およびパススルー窓内のモード移行の決定は、入力電圧および出力電圧を、直接的に、入力または出力電圧に実質的に等しいノード電圧を介して間接的に、または入力または出力に接続された容量性分割回路の外部または内部の抵抗、または入力および出力の電圧と実質的に類似の電圧を有するノードを介して感知することによって達成し得る。パススルー非スイッチング状態では、入力電圧およびインダクタの入力端子上の電圧は実質的に等しくなり、それとインダクタとの間の入力または任意のノード電圧を使用してインダクタ電圧を推定し得る。パススルー非スイッチング状態では、出力電圧およびインダクタの出力端子上の電圧は実質的に等しくなり、それとインダクタとの間の出力または任意のノード電圧を使用してインダクタ電圧を推定し得る。降圧および／または昇圧ループが、降圧または昇圧の頂部または下部パワースイッチの組み合わせを切り替えているとき、オン時間またはデューティサイクルを使用して、スイッチング領域、障害状態、およびモード移行を決定し得る。測定された電流が所定の限度を超えていることによる障害状態およびモード移行の決定は、レギュレータの入力または出力電流、インダクタ電流、または非スイッチング状態にある間に降圧および昇圧上部スイッチのような電流経路内のパワースイッチを通る電流の測定を通して達成し得る。パススルー安定化用のスイッチングレギュレータ制御方式は、電流モード制御、電圧モード制御、ヒステリシス制御、または一定のオン時間制御であってもよいが、これらに限定されない。スイッチングレギュレータのパワー段に使用されるスイッチは、電界効果トランジスタ、ＦＥＴ、バイポーラ接合トランジスタ、ＢＪＴ、ＩＧＢＴ、またはゲート電圧などの制御入力信号に応答して導通チャネルインピーダンスを変調することができる任意のデバイスで実施することができる。降圧レギュレータの下部スイッチは、非同期降圧安定化用のダイオードで置き換えてもよい。昇圧レギュレータの上部スイッチは、非同期昇圧安定化用のダイオードで置き換えてもよい。
パススルー領域内で、出力から入力へ戻る逆電流の検出は、入力、出力、インダクタ、降圧上部スイッチ、または昇圧上部スイッチ電流の測定を通して達成し得る。逆電流は、導通経路内の任意の２つ以上のノード間の電圧差を測定することによっても決定し得る。パススルー領域における逆電流の防止は、レギュレータの出力および／または入力を遮断する静的状態でパワー段スイッチを構成することによって達成し得る。代わりのアプローチは、逆電流が検出されると、不連続導通モードでスイッチングを再開させることである。
論じられた様々な閾値および窓のレベルもまた異なってもよい。記載されたレベルは単なる例に過ぎない。
特に断りのない限り、本明細書に記載されているすべての測定値、値、定格、位置、大きさ、サイズ、および他の仕様は、続く特許請求の範囲を含めて概算であり正確ではない。それらは、関連する機能とそれらが属する技術分野において慣習的であるものと一致する合理的な範囲を有することが意図されている。
本開示で引用されたすべての記事、特許、特許出願、および他の刊行物は、参照により本明細書に組み込まれる。
請求項において使用される場合、語句「手段」は、記載された対応する構造および材料およびそれらの等価物を包含することを意図しており、かつそう解釈されるべきである。同様に、請求項において使用される場合、語句「ステップ」は、記載された対応する作用およびそれらの等価物を包含することを意図しており、かつそう解釈されるべきである。請求項からのこれらの語句の欠如は、請求項が、これらの対応する構造、材料、または作用、またはそれらの等価物に限定されることを意図するものではなく、かつそう解釈されるべきでないことを意味する。
保護の範囲は、以下に続く特許請求の範囲によってのみ制限される。その範囲は、特定の意味が示されている場合を除いて、本明細書および続く訴追履歴に照らして解釈されるとき、特許請求の範囲で使用される言語の通常の意味と幅広く一致し、かつすべての構造的および機能的等価物を包含することを意図しており、かつそう解釈されるべきである。
「第１」および「第２」などの関係用語は、実際の関係またはそれらの間の順序を必ずしも要求または暗示することなく、ある実体または行動を別の実体または行動と区別するためにのみ使用され得る。明細書または特許請求の範囲の要素のリストと関連して使用される場合、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、およびその任意の他の変形は、リストが排他的ではなく、他の要素が含まれ得ることを示すことが意図されている。同様に、「ある（ａ）」または「ある（ａｎ）」によって続けられる要素は、さらなる制約なしに、同一タイプの追加要素の存在を排除するものではない。
特許請求の範囲のいずれも、特許法第２０１条、第２０２条または第２０３条の要件を満たさない主題を包含することを意図したものではなく、そのように解釈されるべきでもない。そのような主題の意図しない適用範囲はどれも、ここでは放棄される。この段落に記載されている場合を除き、記載または図示されたものは、特許請求の範囲に列挙されているか否かにかかわらず、いかなる構成要素、ステップ、特徴、目的、利益、利点または等価物を公衆に献呈させることを意図するものではなく、またそう解釈されるべきではない。
要約は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認するのを助けるために提供されている。それは、特許請求の範囲または意味を解釈または制限するために使用されないことを理解して提出されている。加えて、前述の詳細な説明における様々な特徴は、本開示を合理化するために様々な実施形態において一緒にグループ化される。本開示の方法は、各請求項に明示的に列挙されているよりも多くの特徴を要求する特許請求された実施形態を必要とするものとして解釈されるべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明の主題は、単一の開示された実施形態のすべての特徴よりも少ないものである。したがって、以下の特許請求の範囲は、詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別々に特許請求される主題として単独で立っている。
Claims (21)
- 入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータを制御するためのコントローラであって、
前記入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記底部になるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の頂部を上回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記頂部になるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに前記昇降圧レギュレータを介して前記入力電圧をパスさせて、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記入力電圧と同じレベルになるようにする回路と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の境界付近にあるとき、前記昇降圧レギュレータが昇降圧モードで動作するようにする回路と、を備える、コントローラ。 - 前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記２つの上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記２つの下部パワースイッチが連続的にオフであるようにする回路、をさらに備える、請求項１に記載のコントローラ。
- 前記所定の電圧窓は第１の電圧窓であり、前記コントローラは、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記頂部のすぐ上にあるかまたは部分的に重なっている第２の電圧窓を上回っているとき、前記昇降圧レギュレータに降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が前記第２の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記底部のすぐ下にあるかまたは部分的に重なる第３の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる回路と、
前記入力電圧が前記第３の電圧窓よりも低いとき、前記昇降圧レギュレータに昇圧モードで動作させる回路と、をさらに備える、請求項１に記載のコントローラ。 - 前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、
前記コントローラは、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタの両端の電圧を表すインダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記昇降圧レギュレータに、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように動作させる回路と、
前記インダクタ電圧の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記入力および／または出力パワースイッチが前記インダクタ電圧を低減させるように能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに備える、請求項１に記載のコントローラ。 - 前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、
前記コントローラは、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタを流れる電流を表す電流の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
前記電流の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記電流を安定化または制限するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、をさらに備える、請求項１に記載のコントローラ。 - 前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、
前記コントローラは、
前記インダクタを流れる前記電流を制御する出力を有する誤差増幅器と、
非スイッチングモード中に、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
スイッチングモード中に、前記出力電圧、インダクタ電圧、またはインダクタ電流を安定化するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる回路と、
前記非スイッチングモードから前記スイッチングモードに移行するとき、前記移行直後の前記インダクタ電流の値が前記移行直前の前記インダクタ電流の平均値と同じになるようにするレベルに前記誤差増幅器の前記出力を調整する回路と、をさらに備える、請求項１に記載のコントローラ。 - 前記所定の電圧窓の前記頂部および底部が、同じレベルに設定されることを可能にする回路をさらに備える、請求項１に記載のコントローラ。
- 入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータを動作させる方法であって、前記方法は、
前記入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記底部になるようにすることと、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の頂部を上回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記頂部になるようにすることと、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータが前記昇降圧レギュレータを介して前記入力電圧をパスさせて、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記入力電圧と同じレベルになるようにすることと、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の境界付近にあるとき、前記昇降圧レギュレータが昇降圧モードで動作するようにすることと、を含む、方法。 - 前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記方法は、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記２つの上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記２つの下部パワースイッチが連続的にオフであるようにすることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
- 前記所定の電圧窓は第１の電圧窓であり、前記方法は、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記頂部のすぐ上にあるかまたは部分的に重なっている第２の電圧窓を上回っているとき、前記昇降圧レギュレータに降圧モードで動作させることと、
前記入力電圧が前記第２の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させることと、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記底部のすぐ下にあるかまたは部分的に重なる第３の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させることと、
前記入力電圧が前記第３の電圧窓よりも低いとき、前記昇降圧レギュレータに昇圧モードで動作させることと、をさらに含む、請求項８に記載の方法。 - 前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、
前記方法は、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタの両端の電圧を表すインダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記昇降圧レギュレータに、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように動作させることと、
前記インダクタ電圧の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記入力および／または出力パワースイッチが前記インダクタ電圧を低減させるように能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させることと、をさらに含む、請求項８に記載の方法。 - 前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、
前記方法は、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタを通る電流を表す電流の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させることと、
前記電流の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記電流を安定化させるかまたは制限するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させることと、をさらに含む、請求項８に記載の方法。 - 前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、
前記昇降圧レギュレータは、前記インダクタを流れる前記電流を制御する出力を有する誤差増幅器をさらに含み、
前記方法は、
非スイッチングモード中に、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように前記昇降圧レギュレータに動作させることと、
スイッチングモード中に、前記出力電圧、インダクタ電圧、またはインダクタ電流を安定化させるように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させることと、
前記非スイッチングモードから前記スイッチングモードに移行するとき、前記移行直後の前記インダクタ電流の値が前記移行直前の前記インダクタ電流の平均値と同じになるようにするレベルに前記誤差増幅器の前記出力を調整することと、をさらに含む、請求項８に記載の方法。 - 前記所定の電圧窓の前記頂部および底部が、同じレベルに設定されることを可能にすることをさらに含む、請求項８に記載の方法。
- 入力電圧および出力電圧を有する昇降圧レギュレータを制御するためのコントローラであって、
前記入力電圧が所定の電圧窓の底部を下回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記底部になるようにする手段と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の頂部を上回るとき、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記所定の電圧窓の前記頂部になるようにする手段と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータが前記昇降圧レギュレータを介して前記入力電圧をパスさせて、前記昇降圧レギュレータの前記出力電圧が前記入力電圧と同じレベルになるようにする手段と、
前記入力電圧が前記所定の電圧窓の境界付近にあるとき、前記昇降圧レギュレータが昇降圧モードで動作するようにする手段と、を備える、コントローラ。 - 前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、前記コントローラは、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、前記２つの上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記２つの下部パワースイッチが連続的にオフであるようにする手段、をさらに備える、請求項１５に記載のコントローラ。
- 前記所定の電圧窓は第１の電圧窓であり、前記コントローラは、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記頂部のすぐ上にあるかまたは部分的に重なっている第２の電圧窓を上回っているとき、前記昇降圧レギュレータに降圧モードで動作させる手段と、
前記入力電圧が前記第２の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる手段と、
前記入力電圧が、前記第１の電圧窓の前記底部のすぐ下にあるかまたは部分的に重なる第３の電圧窓内にあるとき、前記昇降圧レギュレータに昇降圧モードで動作させる手段と、
前記入力電圧が前記第３の電圧窓よりも低いとき、前記昇降圧レギュレータに昇圧モードで動作させる手段と、をさらに備える、請求項１５に記載のコントローラ。 - 前記昇降圧レギュレータは、入力と出力とを有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、
前記コントローラは、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタの両端の電圧を表すインダクタ電圧の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
前記インダクタ電圧の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記インダクタ電圧を低減するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、をさらに備える、請求項１５に記載のコントローラ。 - 前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、
前記コントローラは、前記入力電圧が前記所定の電圧窓内にあるとき、
前記インダクタを通る電流を表す電流の大きさが所定の閾値を超えていないとき、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
前記電流の大きさが前記所定の閾値を超えているとき、前記電流を安定化または制限するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、をさらに備える、請求項１５に記載のコントローラ。 - 前記昇降圧レギュレータは、電流を導通させかつ入力および出力を有するインダクタ、前記インダクタの前記入力を前記入力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記インダクタの前記出力を前記出力電圧に制御可能に接続する上部パワースイッチ、前記入力をグランドへの前記インダクタに制御可能に接続する下部パワースイッチ、および前記インダクタの前記出力をグランドに制御可能に接続する下部パワースイッチ、を含み、
前記コントローラは、
前記インダクタを流れる前記電流を制御する出力を有する誤差増幅器と、
非スイッチングモード中に、前記上部パワースイッチが連続的にオンであり、前記下部パワースイッチが連続的にオフであるように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
スイッチングモード中に、前記出力電圧、インダクタ電圧、またはインダクタ電流を安定化するように前記入力および／または出力パワースイッチが能動的にスイッチングするように、前記昇降圧レギュレータに動作させる手段と、
前記非スイッチングモードから前記スイッチングモードに移行するとき、前記移行直後の前記インダクタ電流の値を前記移行直前の前記インダクタ電流の平均値と同じになるようにするレベルに前記誤差増幅器の前記出力を調整する手段と、をさらに備える、請求項１５に記載のコントローラ。 - 前記所定の電圧窓の前記頂部および底部が、同じレベルに設定されることを可能にする手段をさらに備える、請求項１５に記載のコントローラ。
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