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。
●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。
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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