JPH1175364A - dc−dcパワ・コンバータ用ダイナミック・レギュレータおよび関連方法 - Google Patents
dc−dcパワ・コンバータ用ダイナミック・レギュレータおよび関連方法Info
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Abstract
およびdc−dcコンバータを包含して、コンデンサの
必要性を減少させる。 【解決手段】このダイナミック・レギュレータは、負荷
電流要求の過渡現象の間にその負荷に対し有効に電流を
もたらすための電流供給源回路と、負荷電流超過の過渡
現象の間に負荷から有効に電流を減少させるための電流
減少回路とを含んで構成される。このダイナミック・レ
ギュレータは負荷電圧を検知し、かつ負荷電圧をトラッ
クする。電流供給源回路は好ましくは電流供給源スイッ
チと、トラックされた負荷電圧に関して急激に降下して
いる負荷電圧に応答する電流供給スイッチを作動させる
ための電流供給源コントローラとを包含している。電流
減少回路は電流減少スイッチと、トラックされた負荷電
圧を超えて急激に上昇する負荷電圧に応答する電流供給
源スイッチを作動するための電流減少コントローラとを
含んでいてもよい。
Description
に関し、そしてより詳細にはdc−dcパワ・コンバー
タおよび関連するレギュレーション・コンポーネントお
よび回路、たとえば電動エレクトロニクス装置用のそれ
らに関する。
置、たとえばコンピュータ、プリンター等に電力を供給
するために広く使用されている。この種のdc−dcコ
ンバータは供給電圧から所望の出力電圧を生成するため
に様々な形状を有している。たとえば、バックまたはス
テップダウン・パワ・コンバータは供給電圧よりも低い
出力電圧を生成する。代表的なステップダウン・コンバ
ータは高い変換効率を有し、比較的簡単で、かつ出力変
換器を全く必要としない。本発明の譲受人によって製造
されたHIP5020変換器コントローラを含むような
典型的なステップダウン・コンバータはコンパクトな集
積回路であり、高い効率を有し、そして簡単に使用され
る。代表的なdc−dcコンバータのパルス幅変調(P
WM)回路はエラー増幅器からの信号と共に入力として
クロック信号を受け入れる。このエラー増幅器は順次出
力電流に対するスイッチングを制御し、その結果負荷に
対し送り出される電流および電圧を制御する。2乃至5
ボルトの範囲内の比較的低いdc電圧が所望される数多
くの商業的用途、たとえばマイクロプロセッサへの電力
供給が存在する。
0が例示されており、そしてP6クラス、マイクロプロ
セッサ13の形状の負荷に接続された慣用のdc−dc
コンバータ12を含んでいる。コンバータ12は電力
を、例示されたリチャージャブル・バッテリー11から
供給される。残念ながら、P6クラスのマイクロプロセ
ッサ13は比較的多量の過渡電流を発生する可能性があ
る。たとえば、より多くのエネルギー節約の努力に際し
て、この種のマイクロプロセッサは非使用回路部分、た
とえばスリープモードの場合には、典型的にスイッチを
切ることになる。回路を切ることは過渡電流を上回る大
量の電流を発生させる可能性がある。更に、そのマイク
ロプロセッサがスリープモードから目覚めると、マイク
ロプロセッサ13によって1アンペア/ナノ秒のオーダ
ーの大きな電流要求の過渡電流が生成される。典型的な
dc−dcコンバータ12は5乃至100マイクロ秒か
けて或る程度電流を増加させる。それはパルス幅変調制
御が相対的に緩慢であるからである。図1に示すよう
に、比較的多数の高価な電解コンデンサ14、たとえば
タンタルコンデンサが電荷を蓄え、この電流を供給する
ために用いられる。例示された実施態様においては、8
個のコンデンサ14が使用される。相対的に高価である
上、各コンデンサは可成り大きな設置面積および容積を
占める可能性があり、それによってノートブックまたは
他のパーソナルコンピュータ内の貴重で制限された現実
の面積を総合的に奪うものである。
流を減少させ、一方、高価な受動コンデンサであって、
過渡電流を減少させるために事情が違っていたら必要と
される比較的嵩高で、かつ高価な受動コンデンサの必要
性を減少させる電子回路および関連方法を提供すること
である。
および特徴は、電子回路であって、負荷およびdc−d
cコンバータに接続されたダイナミック・レギュレータ
を含んで成り、そしてここにおいて該ダイナミック・レ
ギュレータが負荷電流要求の過渡現象の間に負荷に対し
有効に電流をもたらすための電流供給源手段と、負荷電
流超過の過渡現象の間に負荷から有効に電流を減少させ
るための電流減少手段との一方もしくは双方を含んで構
成されるものによって提供される。より詳細に、その電
流供給源手段は相対的に大きな負荷電流要求の過渡現象
の間に負荷に対し電流をもたらし、それによって事情が
違っていたら起こるであろう、負荷電圧の過渡的下降を
減少させるものであればよい。逆に、電流減少手段は負
荷電流超過過渡現象の間に負荷から電流を有効に減少さ
せ、それによって事情が違っていたら起こるであろう、
負荷電圧のスパイク(spike) を減少させる。都合がよい
のは、ダイナミック・レギュレータが好ましくは負荷電
圧を検知するための電圧検知手段および負荷電圧をトラ
ッキングするための負荷電圧トラッキング手段を含んで
成ることである。一実施態様において、負荷電圧トラッ
キング手段は負荷を介して接続された相対的に直接的な
抵抗器−コンデンサ・ネットワークにより提供してもよ
い。
電流をもたらすための電流供給源スイッチおよびトラッ
クされた負荷電圧に関して急激に降下する負荷電圧に応
答する電流供給源スイッチを作動するための電流供給源
制御手段を包含するものとする。更に、この電流供給源
制御手段は第一の要因によりトラックされた負荷電圧に
関連する第一の、スケールされたトラッキング信号を発
生するための第一信号発生手段および第一のスケールさ
れたトラッキング信号未満に降下している検知された電
圧に応答する第一電流供給源スイッチを作動させるため
の第一コンパレータによって提供することが出来る。同
様な態様において、電流減少手段は負荷からの電流を減
少させるための電流減少スイッチおよびトラックされた
負荷電圧を超えて急速に上昇する検知された負荷電圧に
応答して電圧減少スイッチを作動させるための電流減少
制御手段を包含すればよい。この電流減少制御手段は、
第二の要因によりトラックされた負荷電圧に関連する第
二の、スケールされたトラッキング信号を発生するため
の第二信号発生手段および第二のスケールされたトラッ
キング信号を超えて上昇している検知された負荷電圧に
応答する電流減少スイッチを作動させるための第二コン
パレータによって提供することが出来る。R/Cネット
ワークは一対の抵抗器であって、負荷電圧のトラッキン
グのために、より迅速またはより短い時定数およびより
緩慢またはより長い時定数を定義する目的で、選択可能
に接続出来るものを包含していてもよい。
急速時定数から第二のスケールされたトラッキング信号
を超えて上昇する検知された電圧に応答する緩慢時定数
へ切り換えるための時定数スイッチング手段を更に含ん
でいてもよい。その結果、急速時定数は電流の生成をト
リガすることなく、如何なる負荷リップルにも迅速に従
う目的で使用される。一度電流の生成がトリガされる
と、実際にそれは第二乃至緩慢時定数に基づいたままで
ある。R/Cネットワークは過渡電流を超える負荷電流
のための電流減少の目的で同様に作動する。更に、急速
時定数に関しては2個の抵抗器を並列に接続することに
よって、一方、緩慢時定数に関しては抵抗器の1個のみ
をコンデンサと作動させることによって時定数を容易に
切り換えることが出来る。
ンバータは第一の集積回路を含んで成り、ダイナミック
・レギュレータは第二の集積回路を含んで構成される。
いずれにしても、本発明を利用する負荷電圧のダイナミ
ック・レギュレータは、過渡電流を減少させるために典
型的に必要とされるコンデンサの数および/または寸法
における顕著な減少を許容する。従って、価格は減少
し、重量は減少し、そして価値ある現実のエステート(e
state)は数多くの用途に関して、多く所望されるままに
保存される。相対的に小さな電流をもたらすスリープ状
態および相対的に大きな電流をもたらすアウェークンド
(awakened)状態を有する回路を包含する負荷にとって非
常に望ましい方式において、たとえばこの種の負荷はマ
イクロプロセッサであればよい。更に、この種の回路は
相対的に大きな負荷電流の過渡現象を惹き起こす状態間
で迅速に切り換えることが出来る。
cコンバータおよびそれに接続された負荷を含んで成る
タイプの電子回路を動的に調整することである。この方
法は好ましくは、負荷電圧を検知する工程と、その負荷
電圧をトラッキングする工程と、トラックされた負荷電
圧に関して低下している検知された負荷電圧に基づく負
荷電流要求の過渡現象の間に電流を有効にもたらし、そ
れによって事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧
の下降を減少させる工程とを含んで成ることを特徴とし
ている。電流を有効にもたらす工程は、トラックされた
負荷電圧に関して急速に低下する検知された負荷電圧に
応答する電流供給源スイッチを作動させることを含んで
構成される。電流供給源スイッチを作動させる工程は:
第一の要因によってトラックされた負荷電圧に関連する
第一にスケールされたトラッキング信号を発生させるこ
と、および第一にスケールされたトラッキング信号未満
に降下している検知された電圧に応答する電流供給源ス
イッチを作動させることを包含していてよい。負荷電圧
をトラッキングする工程は、急速時定数および緩慢時定
数の一方において負荷電圧をトラッキングすることを含
んで成る。従って、この方法は、急速時定数から第一に
スケールされたトラッキング信号未満に降下している検
知された電圧に応答する緩慢時定数へ切り換える工程を
更に含んでいてもよい。
接続された負荷と、前記負荷に接続されたダイナミック
・レギュレータとを含んで成る電子回路を包含し、前記
負荷は負荷電流要求の過渡現象および負荷電流超過の過
渡現象を発生させることが可能であり、また前記ダイナ
ミック・レギュレータは負荷電流要求過渡現象の間に有
効に電流をもたらし、それによって事情が違っていたら
起こるであろう、負荷電流の下降を減少させるための電
流供給源手段と、負荷電流超過過渡現象の間に有効に電
流を減少させ、それによって事情が違っていたら起こる
であろう、負荷電圧のスパイクを減少させるための電流
減少手段とを含んで構成され、ここにおいて前記ダイナ
ミック・レギュレータは負荷電圧を検知するための電圧
検知手段を含んで成り、また前記ダイナミック・レギュ
レータは負荷電圧をトラッキングするための負荷電圧ト
ラッキング手段を更に含んで構成される。
・レギュレータと、それに接続されたdc−dcコンバ
ータとを包含し、この負荷は負荷電流要求の過渡現象を
発生させることが可能であり、前記ダイナミック・レギ
ュレータは負荷電圧を検知するための電圧検知手段と、
負荷電圧をトラッキングするための負荷電圧トラッキン
グ手段と、トラックされた負荷電圧に関して低下してい
る、検知された負荷電圧に基づいて負荷電流要求過渡現
象の間に有効に電流をもたらし、それによって事情が違
っていたら起こるであろう、負荷電流の下降を減少させ
るための電流供給源手段とを含んで構成され、ここにお
いて前記電流供給源手段は電流供給源スイッチと、トラ
ックされた負荷電圧に関して急速に降下している、検知
された負荷電圧に応答して前記電流供給源スイッチを作
動させるための電流供給源制御手段とを含んで成る。
・レギュレータと、それに接続されたdc−dcコンバ
ータとを包含し、この負荷は負荷電流超過の過渡現象を
発生させることが可能であり、前記ダイナミック・レギ
ュレータは負荷電圧を検知するための電圧検知手段と、
その負荷電圧をトラッキングするための負荷電圧トラッ
キング手段と、トラックされた負荷電圧に関して上昇し
ている、検知された負荷電圧に基づいて負荷電流超過過
渡現象の間に有効に電流を減少させ、それによって事情
が違っていたら起こるであろう、負荷電圧スパイクを減
少させるための電流減少手段とを含んで構成され、ここ
において前記電流減少手段は電流減少スイッチと、トラ
ックされた負荷電圧に関して急速に上昇している、検知
された負荷電圧に応答して前記電流減少スイッチを作動
させるための電流減少制御手段とを含んで成り、そして
前記電流減少制御手段は:第二の要因によりトラックさ
れた負荷電圧に関連する第二のスケールされたトラッキ
ング信号を発生するための第二信号発生手段および第二
のスケールされたトラッキング信号を超えて上昇してい
る検知された負荷電圧に応答する前記電流減少スイッチ
を作動させるための第二コンパレータを含んで構成され
る。
されたdc−dcコンバータを含んで成る電子回路にお
いて過渡電流を制御するための方法を包含し、この負荷
は負荷電流要求の過渡現象を発生させることが可能であ
り、この方法は、負荷電圧を検知する工程と、その負荷
電圧をトラッキングする工程と、トラックされた負荷電
圧に関して低下している検知された負荷電圧に基づく負
荷電流要求の過渡現象の間に電流を有効にもたらし、そ
れによって事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧
の下降を減少させる工程とを含んで成り、ここにおいて
電流を有効にもたらす工程は、トラックされた負荷電圧
に関して急速に降下する検知された負荷電圧に応答する
電流供給源スイッチを作動させることを含んで構成さ
れ、その場合電流供給源スイッチを作動させる工程は、
第一の要因によってトラックされた負荷電圧に関連する
第一にスケールされたトラッキング信号を発生させるこ
と、および第一にスケールされたトラッキング信号未満
に降下している検知された負荷電圧に応答する電流供給
源スイッチを作動させることを含んで成ることを特徴と
している。
施例によって説明するものとする。図2および3を参照
すると、電子回路20は電源、たとえばリチャージャブ
ルバッテリ21に接続された従来のバックまたはステッ
プダウンdc−dcコンバータ22を含んでいる。コン
バータ22の出力ターミナルは例示された誘導子コア2
7およびコンデンサ24を介してマイクロプロセッサの
負荷23に接続されている。コンバータ22は、本発明
の譲受人のHIP 5020コントローラを含むような可成り多
数の、従来入手可能であるタイプであればよい。dc−
dcコンバータ22のパルス幅変調および他の関連機能
はコンパクト性およびエネルギー効率に関する集積回路
パッケージにおいて容易に実施可能である。パルス幅変
調dc−dcコンバータ22は、比較的多数の電解コン
デンサ24を伴うこと無しには或る種の負荷、たとえば
マイクロプロセッサの負荷の相対的に急速な過渡電流に
追随する困難性を典型的に有する可能性がある。本発明
は相対的に少ない電流をもたらすスリープ状態および相
対的に大きい電流をもたらすアウェークンド状態を有す
るマイクロプロセッサ負荷23のためのものである。ス
リープ状態からアウェークンド状態に切り換えると、負
荷23は負荷電流要求過渡状態を生成し、ここにおいて
その負荷によって要求される電流を超えてコンバータ2
2により供給することが可能である。逆に、アウェーク
ンド状態からスリープ状態へ切り換えると、その負荷は
コンバータにより供給されるよりも少ない電流を要する
ものである。従って、負荷電流超過の過渡状態が生成さ
れる。換言すれば、この種のマイクロプロセッサの負荷
23は相対的に大きな負荷電流過渡現象を惹き起こす状
態間で急速に切り換えることが出来る。
現象の誘発された負荷に関して電流を貯蔵および供給す
るために典型的に使用されるコンデンサ24の数を回路
20全体において実質的に減少させるものである。例示
された実施態様において、単一のコンデンサ24のみが
その関連のフットプリント(footprint) と共に示されて
いる。このダイナミック・レギュレータ30は、負荷電
流要求過渡現象の間に負荷23に対し有効に電流をもた
らすための電流供給源手段と、また負荷電流超過の過渡
現象から有効に電流を減少させるための電流減少手段と
の一方もしくは双方を含んでいてよい。より詳細に、電
流供給源手段は相対的に大きな負荷電流要求の過渡現象
の間に負荷に対し電流をもたらし、それによって事情が
違っていたら起こるであろう、負荷電圧過渡現象の下降
を減少させる。逆に、電流減少手段は負荷電流超過の過
渡現象の間に負荷から電流を有効に減少させ、それによ
って事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧のスパ
イクを減少させる。ダイナミック・レギュレータ30は
負荷23に接続されてVsense'における負荷電圧を検知
し、またVout を介して電流の生成および減少をもたら
す。ダイナミック・レギュレータ30はまた、Vccおよ
びイネーブル入力ENに接続されたパワ・オン・レスト(p
ower on rest) (POR)回路32を包含している。バ
イアシング抵抗器R3はまた、トランジスタQ1、Q2
をVccに接続する。本実施態様では、電力はPVccから
トランジスタQ1に供給され、そして外部コンデンサC
2もまたPVccに接続される。
重要な部分および特徴は負荷電圧をトラッキングするた
めの負荷電圧トラッキング手段を包含することである。
好ましい一実施態様において、負荷電圧トラッキング手
段は、相対的に直接的な態様で、負荷23を介して接続
された例示の抵抗器−コンデンサ・ネットワークによっ
て提供してもよい。例示された実施態様において、抵抗
器−コンデンサ・ネットワークは一対の抵抗器R1、R
2および端子CAPにおいて接続された外部的接続コン
デンサC1により提供される。一実施例において、抵抗
器R1は500オーム、抵抗器R2は50オームであれ
ばよく、そしてコンデンサC1は0.1μFであればよ
い。第二抵抗器R2は第一抵抗器R1と並列に選択可能
に接続されて、実効抵抗を減少させ、そしてそれにより
以下で詳細に説明するように、時定数を減少させる。回
路内の第一抵抗器R1のみによって、時定数はより長く
なる。抵抗器−コンデンサ・ネットワークは平均負荷電
圧をトラックし、あるいはこれに追随する結果、負荷電
圧および/または脈動電圧における漸進的な変化はダイ
ナミック・レギュレータ30の作動を必ずしもトリガし
ないが、その代わりにダイナミック・レギュレータは相
対的に急勾配、かつ短い期間の過渡電流を作動する。こ
の脈動はより低い負荷電流において一層顕著なものとな
る可能性がある。抵抗器−コンデンサ・ネットワークも
また、ダイナミック・レギュレータ30を、異なった作
動電圧を有する様々なコンバータ22によって利用せし
めるようにする。
電流をもたらすための電流供給源スイッチおよびトラッ
クされた負荷電圧未満に降下している負荷電圧に応答し
て電流供給源スイッチを作動させるための電流供給源制
御手段を包含するものとする。例示された実施態様にお
いて、電流供給源スイッチはバイポーラトランジスタQ
1によって供給される。単一または多数のトランジスタ
を用いることが出来、そしてそのトランジスタは他の実
施態様において、電界効果トランジスタであってもよ
い。電流供給源制御手段は、第一のスケーリング要因に
よりトラックされた負荷電圧に関連する第一の、スケー
ルされたトラッキング信号を発生させるための第一信号
発生手段と、第一のスケールされたトラッキング信号を
第二の負荷電圧に比較して応答する第一電流供給源スイ
ッチQ1を作動させるための第一コンパレータ33とに
よって提供することが出来る。例示された実施態様にお
いて、第一トラッキング信号は概略的に示された乗算器
35内で0.99だけトラックされた電圧信号をスケー
ルすることによって生成される。従って、もし実際の、
または検知された負荷電圧が平均トラック負荷電圧から
1%だけ急激に降下すると、コンパレータ33はトラン
ジスタQ1を切り換えてターンオンし、それにより負荷
23に対し電流を迅速に供給する。従って、出力電圧は
急激に下降することを阻止される。更に、論理ゲート3
8もまた、第二抵抗器R2を切り離すことによって抵抗
器−コンデンサ・ネットワークの時定数を拡張させ、そ
の結果電流の生成は過渡電流が充分に補償されるまで継
続する。電流の生成がもはや必要では無くなった後で、
論理ゲート38は、抵抗器R2を抵抗器R1と並列に再
接続することによって時定数を、より短いあるいはより
速い値に復帰させる。
23から電流を減少させるためにトランジスタQ2によ
って供給されるように、電流減少スイッチと、トラック
された負荷電圧を超えて急速に上昇している検知された
負荷電圧に応答する電流減少スイッチを作動させるため
の電流減少制御手段とを包含している。当業者によって
容易に理解されるように、用語「負荷から電流を減少さ
せること」はdc−dcコンバータからの負荷に出力さ
れた電流を減少させることで、その出力電流を相対的に
緩慢に変化させる可能性のあるものを包含するものであ
る。例示された実施態様において、電流減少スイッチは
電界効果トランジスタQ1である。当業者は単一または
多数のトランジスタを用いることが出来、そしてそのト
ランジスタは他の実施態様において、バイポーラトラン
ジスタであってもよい。電流減少制御手段は、第二のス
ケーリング要因によって平均負荷電圧に関連する第二の
スケールされたトラッキング信号を発生させるための第
二信号発生手段と、第二のスケールされ、トラックされ
た負荷電圧を超えて上昇している検知された負荷電圧に
応答する電流減少スイッチング・トランジスタQ2を作
動させるための第二コンパレータ34とによって提供す
ればよい。例示された実施態様において、第二の信号は
概略的に示された乗算器36内で1.01だけ平均電圧
信号をスケーリングすることによって生成される。従っ
て、もし実際の負荷電圧が平均またはトラックされた負
荷電圧から1%だけ急激に上昇すれば、コンパレータ3
4はトランジスタQ2を切り換えてターンオンし、そし
て負荷23から電流を急激に減少させる。第二コンパレ
ータ34はまた、時定数を一層長くし、その結果電流減
少を継続して負荷電流超過の過渡状態を適切に補償す
る。
1.01よりはむしろ所望の調整によって用いればよ
い。更に、電流の生成および減少の双方が例示された実
施例中に示されているけれども、本発明の他の実施態様
は電流の生成または電流の減少のみを包含していてもよ
い。ダイナミック・レギュレーションのための電流生成
および減少双方の組み合わせは、嵩高で、かつ高価な受
動コンデンサであって、事情が違っていたら負荷23に
よって要求される電流中の急激な変化によって惹き起こ
される過渡現象を減少させるために必要とされるものの
数を顕著に減少させるために特に望ましい可能性があ
る。回路20の実施態様において、dc−dcコンバー
タ22は第一集積回路であり、そしてダイナミック・レ
ギュレータ30は第二集積回路である。勿論、他の実施
態様において、両機能を同一の集積回路中に組み込むこ
とも可能である。他の実施態様において、当業者により
容易に理解され得るように、1個以上の別個の構成要素
を用いて回路を提供することも可能である。いずれにし
ても、本発明を利用する負荷電圧の動的調整は過渡現象
を減少させるために典型的に必要とされるコンデンサの
数または寸法において顕著な減少を許容するものであ
る。従って、数多くの応用に関して非常に望ましいよう
に、費用は軽減し、重量は減少し、そして価値ある現実
のエステートは維持される。
と、それに対し接続された負荷23とを含んで成るタイ
プの電子回路20を動的に調整するためのものである。
一実施態様において、この方法は負荷電圧を検知する工
程と、負荷電圧をトラッキングする工程と、電流供給源
スイッチQ1を作動させて、トラックされた負荷電圧未
満に降下している検知された負荷電圧に応答する負荷に
対し電流を生成して、相対的に大きな負荷電流要求の過
渡現象の間に負荷に対し有効に電流をもたらし、それに
よって事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧の過
渡現象降下を減少させる工程とを含んで構成される。電
流供給源スイッチを作動させるための工程は、第一の要
因によって平均負荷電圧に関連する第一のスケールされ
たトラッキング信号を発生させる工程と、第一のスケー
ルされたトラッキング信号未満の検知された負荷電圧に
応答する電流供給源スイッチQ1、Q2を作動させる工
程とを包含していてもよい。
はトラックされた負荷電圧を超えて上昇している検知さ
れた負荷電圧に応答する電流減少スイッチQ2を作動さ
せて、相対的に大きな負荷を超える電流過渡現象の間に
その負荷から有効に電流を減少させ、それによって事情
が違っていたら起こるであろう負荷電圧過渡現象のスパ
イクを減少させる工程を含んでいてもよい。電流減少ス
イッチを作動させる工程は、好ましくは第二の要因によ
ってトラックされた負荷電圧に関連する、第二のスケー
ルされたトラッキング信号を発生させる工程と、第二の
スケールされたトラッキング信号を超えて上昇している
検知された負荷電圧に応答する電流減少スイッチを作動
させる工程とを含んで成っている。勿論、他の実施態様
において電流供給源スイッチを作動させる工程と、減少
スイッチを作動させる工程とを組み合わせてもよい。
包含されるものとする。次に、付加的に図4のグラフに
転じて、ダイナミック・レギュレータ30を含む回路2
0を作動させる比較例を更に説明する。グラフ中には、
各種作動状態の3個のプロットが示されている。それぞ
れについて、ハイインピーダンスの電力源が過渡的負荷
に対し接続された。過渡的負荷は200ナノ秒の期間を
超える4種類のアンプ・ステップ(amp step)増加をもた
らした。50と標識されたプロットに関して、4個の2
20μFタンタルコンデンサのみを負荷およびハイイン
ピーダンス供給源に対して接続した。51と標識された
プロットについて、単一の220μFコンデンサのみを
本発明のダイナミック・レギュレータ30に関連して用
いた。別の例示目的に関して、52と標識されたプロッ
トは単一の220μFコンデンサのみによる出力電圧を
示す。
単一の220μFコンデンサの性能は4個のコンデンサ
の従来回路のそれと略等しい。換言すれば、本発明のダ
イナミック・レギュレータ30は3個の相対的に大き
く、かつ高価なコンデンサの必要性を排除した。
・レギュレータおよびdc−dcコンバータを含んで、
コンデンサに関する必要性を減少させる。ダイナミック
・レギュレータは負荷電流要求の過渡現象の間に負荷に
対し有効に電流をもたらすための電流供給源回路と、負
荷電流超過の過渡現象の間に負荷から有効に電流を減少
させるための電流減少回路とを含んで構成される。ダイ
ナミック・レギュレータは負荷電圧を検知し、そしてそ
の負荷電圧をトラックする。電流供給源回路は好ましく
は電流供給源スイッチおよび電流供給源コントローラで
あって、トラックされた負荷電圧に関して急速に降下す
る負荷電圧に応答する電流供給源スイッチを作動させる
ためのものを包含するものとする。電流減少回路は電流
減少スイッチと、電流減少コントローラであって、トラ
ックされた負荷電圧を超えて急激に上昇する負荷電圧に
応答するものとを含んでいてもよい。一実施態様におい
て、負荷電圧のトラッキングは負荷を介して接続された
抵抗器−コンデンサ(R/C)ネットワークにより提供
すればよい。
過渡現象に適応させるために一連のコンデンサを使用す
るものを示す概略ブロック図である。
用する電子回路を示す概略ブロック図である。
タを備えた図2に示される電子回路を示す概略回路図で
ある。
されるコンデンサの様々な組み合わせとに関するグラフ
である。
Claims (15)
- 【請求項1】 dc−dcコンバータと、それに接続さ
れた負荷と、前記負荷に接続されたダイナミック・レギ
ュレータとを含んで成り、前記負荷は負荷電流要求の過
渡現象および負荷電流超過の過渡現象を発生させること
が可能であり、また前記ダイナミック・レギュレータは
負荷電流要求過渡現象の間に有効に電流をもたらし、そ
れによって事情が違っていたら起こるであろう、負荷電
流の下降を減少させるための電流供給源手段と、負荷電
流超過過渡現象の間に有効に電流を減少させ、それによ
って事情が違っていたら起こるであろう、負荷電圧のス
パイクを減少させるための電流減少手段とを含んで構成
され、ここにおいて前記ダイナミック・レギュレータは
負荷電圧を検知するための電圧検知手段を含んで成り、
また前記ダイナミック・レギュレータは負荷電圧をトラ
ッキングするための負荷電圧トラッキング手段を更に含
んで構成されることを特徴とする電子回路。 - 【請求項2】 前記電流供給源手段は電流供給源スイッ
チと、急激に降下する検知された負荷電圧に応答する前
記電流供給源スイッチを作動するための電流供給源制御
手段とを含んで成り、ここにおいて前記電流供給源スイ
ッチが少なくとも1個のトランジスタを含んで成る請求
項1記載の電子回路。 - 【請求項3】 前記電流供給源制御手段が、第一の要因
によりトラックされた負荷電圧に関連する第一の、スケ
ールされたトラッキング信号を発生するための第一信号
発生手段と、第一のスケールされたトラッキング信号未
満に降下している検知された負荷電圧に応答する前記電
流供給源スイッチを作動させるための第一コンパレータ
とを含んで成り、前記負荷電圧トラッキング手段は急速
時定数および緩慢時定数の一方により作動し、そして更
に急速時定数から第一のスケールされたトラッキング信
号未満に降下している検知された電圧に応答する緩慢時
定数へ切り換えるための時定数スイッチング手段を含ん
で成り、前記負荷電圧トラッキング手段は前記負荷に接
続された抵抗器−コンデンサ・ネットワークを含んで構
成される請求項1または2記載の電子回路。 - 【請求項4】 前記抵抗器−コンデンサ・ネットワーク
が一対の抵抗器と、それに対し接続されたコンデンサと
を含んで成り、前記一対の抵抗器は急速時定数用の前記
コンデンサと並列に接続され、そして前記抵抗器の一方
のみが緩慢時定数用の前記コンデンサに接続され、また
前記時定数スイッチング手段が前記一対の抵抗器の有効
なスイッチングのための前記第一コンパレータの出力に
関連する論理手段を含んで成り、ここにおいて前記電流
減少手段が電流を減少させるための電流減少スイッチ
と、急激に降下する検知された負荷電圧に応答する前記
電流減少スイッチを作動するための電流減少制御手段と
を含んで成り、かつ前記電流減少スイッチは少なくとも
1個のトランジスタを含んで構成される請求項3記載の
電子回路。 - 【請求項5】 前記電流減少制御手段が、第二の要因に
よってトラックされた負荷電圧に関係する第二の、スケ
ールされたトラッキング信号を発生させるための第二信
号発生手段と、第二のスケールされたトラッキング信号
を超えて上昇している検知された負荷電圧に応答する前
記電流減少スイッチを作動させるための第二コンパレー
タとを含んで構成される請求項4記載の電子回路。 - 【請求項6】 前記負荷が回路であって、相対的に小さ
な電流をもたらすスリープ状態と、相対的に大きな電流
をもたらすアウェークンド状態とを備える回路を含んで
成り、ここにおいて前記負荷は、スリープ状態からアウ
ェークンド状態へのスイッチングに応答する負荷電流要
求の過渡現象を発生し、またここにおいて前記負荷は、
アウェークンド状態からスリープ状態へのスイッチング
に応答する電流超過の過渡現象を発生し、好ましくはこ
こにおいて前記負荷がマイクロプロセッサを含んで成
り、前記dc−dcコンバータは第一集積回路を含んで
成り、そして前記ダイナミック・レギュレータは第二集
積回路を含んで成り、更に前記dc−dcコンバータは
ステップ・ダウンdc−dcコンバータを含んで構成さ
れる請求項1乃至4のいずれかに記載の電子回路。 - 【請求項7】 負荷が負荷電流要求の過渡現象を発生さ
せることが可能であり、ダイナミック・レギュレータは
負荷電圧を検知するための電圧検知手段と、負荷電圧を
トラッキングするための負荷電圧トラッキング手段と、
トラックされた負荷電圧に関して低下している、検知さ
れた負荷電圧に基づいて負荷電流要求過渡現象の間に有
効に電流をもたらし、それによって事情が違っていたら
起こるであろう、負荷電流の下降を減少させるための電
流供給源手段とを含んで構成され、ここにおいて前記電
流供給源手段は電流供給源スイッチと、トラックされた
負荷電圧に関して急速に降下している、検知された負荷
電圧に応答して前記電流供給源スイッチを作動させるた
めの電流供給源制御手段とを含んで成ることを特徴とす
る負荷用のダイナミック・レギュレータおよびそれに接
続されたdc−dcコンバータ。 - 【請求項8】 前記電流供給源制御手段が、第一の要因
によりトラックされた負荷電圧に関連する第一の、スケ
ールされたトラッキング信号を発生するための第一信号
発生手段と、第一のスケールされたトラッキング信号未
満に降下している検知された負荷電圧に応答する前記電
流供給源スイッチを作動させるための第一コンパレータ
とを含んで成り、前記負荷電圧トラッキング手段は急速
時定数および緩慢時定数の一方により作動し、そして更
に急速時定数から第一の、スケールされたトラッキング
信号未満に降下している検知された負荷電圧に応答する
緩慢時定数へ切り換えるための時定数スイッチング手段
を含んで成り、ここにおいて前記負荷電圧トラッキング
手段はその負荷に接続された抵抗器−コンデンサ・ネッ
トワークを含んで構成される請求項6記載のダイナミッ
ク・レギュレータ。 - 【請求項9】 前記抵抗器−コンデンサ・ネットワーク
が一対の抵抗器と、それに対し接続されたコンデンサと
を含んで成り、前記一対の抵抗器は急速時定数用の前記
コンデンサと並列に接続され、そして前記抵抗器の一方
のみが緩慢時定数用の前記コンデンサに接続され、また
ここにおいて前記時定数スイッチング手段が前記一対の
抵抗器の有効なスイッチングのための前記第一コンパレ
ータの出力に関連する論理手段を含んで成り、そしてこ
の負荷は更に負荷電流超過の過渡現象を発生させること
が可能であり、また更にトラックされた負荷電圧に関し
て上昇している検知された負荷電圧に基づく負荷電流超
過の過渡現象の間に有効に電流を減少させ、それによっ
て事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧のスパイ
クを減少させるための電流減少手段を含んで構成される
請求項7記載のダイナミック・レギュレータ。 - 【請求項10】 前記電流減少制御手段が、第二の要因
によりトラックされた負荷電圧に関連する第二の、スケ
ールされたトラッキング信号を発生するための第二信号
発生手段と、第二のスケールされたトラッキング信号を
超えて上昇している検知された負荷電圧に応答する前記
電流供給源スイッチを作動させるための第二コンパレー
タとを含んで成り、ここにおいて前記負荷電圧トラッキ
ング手段は急速時定数および緩慢時定数の一方により作
動し、そして更に急速時定数から第二の、スケールされ
たトラッキング信号を超えて上昇している検知された負
荷電圧に応答する緩慢時定数へ切り換えるための時定数
スイッチング手段を含んで成り、また前記負荷電圧トラ
ッキング手段はその負荷に接続された抵抗器−コンデン
サ・ネットワークを含んで構成される請求項6、7また
は8記載のダイナミック・レギュレータ。 - 【請求項11】 負荷が負荷電流超過の過渡現象を発生
させることが可能であり、前記ダイナミック・レギュレ
ータは負荷電圧を検知するための電圧検知手段と、その
負荷電圧をトラッキングするための負荷電圧トラッキン
グ手段と、トラックされた負荷電圧に関して上昇してい
る、検知された負荷電圧に基づいて負荷電流超過過渡現
象の間に有効に電流を減少させ、それによって事情が違
っていたら起こるであろう、負荷電圧スパイクを減少さ
せるための電流減少手段とを含んで構成され、ここにお
いて前記電流減少手段は電流減少スイッチと、トラック
された負荷電圧に関して急速に上昇している、検知され
た負荷電圧に応答して前記電流減少スイッチを作動させ
るための電流減少制御手段とを含んで成り、そして前記
電流減少制御手段は:第二の要因によりトラックされた
負荷電圧に関連する第二の、スケールされたトラッキン
グ信号を発生するための第二信号発生手段と、第二のス
ケールされたトラッキング信号を超えて上昇している、
検知された負荷電圧に応答する前記電流減少スイッチを
作動させるための第二コンパレータとを含んで構成され
ることを特徴とする負荷用のダイナミック・レギュレー
タおよびそれに接続されたdc−dcコンバータ。 - 【請求項12】 負荷電圧を検知する工程と、その負荷
電圧をトラッキングする工程と、トラックされた負荷電
圧に関して急速に降下している、検知された負荷電圧に
基づく負荷電流要求の過渡現象の間に有効に電流をもた
らし、それによって事情が違っていたら起こるであろう
負荷電圧の下降を減少させる工程とを含んで成り、ここ
において有効に電流をもたらす工程は、トラックされた
負荷電圧に関して急速に降下している、検知された負荷
電圧に応答する電流供給源スイッチを作動させることを
含んでなり、ここにおいて電流供給源スイッチを作動さ
せる工程は、第一の要因によってトラックされた負荷電
圧に関連する第一にスケールされたトラッキング信号を
発生させること、および第一にスケールされたトラッキ
ング信号未満に低下している検知された負荷電圧に応答
する電流供給源スイッチを作動させることを含んで構成
されることを特徴とする負荷およびそれに接続されたd
c−dcコンバータを含んで成る電子回路における過渡
電流を制御するための方法。 - 【請求項13】 負荷電圧をトラッキングする工程が、
負荷電圧を急速時定数および緩慢時定数の一方において
トラッキングすることを含んで成り、そして更に急速時
定数から第一の、スケールされたトラッキング信号未満
に降下している検知された負荷電圧に応答する緩慢時定
数にスイッチングする工程を含んで成り、また負荷は負
荷電流超過の過渡現象を発生させることが可能であり、
かつ事情が違っていたら起こるであろう負荷電圧のスパ
イクを減少させるように、トラックされた負荷に関して
上昇している検知された負荷電圧に基づく負荷電流超過
の過渡現象の間に有効に電流を減少させる工程を含んで
成る請求項11記載の方法。 - 【請求項14】 電流を減少させる工程が、トラックさ
れた負荷電圧に関して急激に上昇している検知された負
荷電圧に応答する電流減少スイッチを作動させることを
含んで成り、ここにおいて電流減少スイッチを作動させ
る工程が、第二の要因によってトラックされた負荷電圧
に関連する第二の、スケールされたトラッキング信号を
発生すること、および第二のスケールされたトラッキン
グ信号を超えて上昇する検知された負荷電圧に応答する
電流供給源スイッチを作動することを含んで成る請求項
11または12記載の方法。 - 【請求項15】 負荷電圧をトラッキングする工程が、
急速時定数および緩慢時定数の一方によってその負荷電
圧をトラッキングすることを含んで成り、そして更に急
速時定数から第二の、スケールされたトラッキング信号
を超えて上昇している検知された負荷電圧に応答する緩
慢時定数へスイッチングすることを含んで成る請求項1
1、12および13のいずれかに記載の方法。
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