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

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JPH1175364A
JPH1175364A JP10178613A JP17861398A JPH1175364A JP H1175364 A JPH1175364 A JP H1175364A JP 10178613 A JP10178613 A JP 10178613A JP 17861398 A JP17861398 A JP 17861398A JP H1175364 A JPH1175364 A JP H1175364A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】負荷に接続されたダイナミック・レギュレータ
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

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエレクトロニクスの分野
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。
【０００２】
【従来の技術】ｄｃ−ｄｃパワ・コンバータは電子装
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。
【０００３】図１を参照すると、従来技術による回路１
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は過渡電
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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の他の目的、効果
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。
【０００６】電圧供給源手段は、好ましくは負荷に対し
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。
【０００７】従って、ダイナミック・レギュレータは、
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。
【０００８】発明の一実施態様において、ｄｃ−ｄｃコ
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。
【０００９】方法の特徴において、有利なのはｄｃ−ｄ
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。
【００１０】本発明は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。
【００１１】本発明はまた、負荷のためのダイナミック
・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。
【００１２】本発明は更に、負荷のためのダイナミック
・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。
【００１３】本発明は適切には、負荷およびそれに接続
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。
【００１４】次に、本発明を添付図面を参照しながら実
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。
【００１５】ダイナミック・レギュレータ３０は、過渡
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。
【００１６】ダイナミック・レギュレータ３０の一つの
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。
【００１７】電流供給源手段は、好ましくは負荷に対し
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。
【００１８】同様な態様において、電流減少手段は負荷
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。
【００１９】勿論、スケーリング値は０．９９および
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。
【００２０】方法の特徴はｄｃ−ｄｃコンバータ２２
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。
【００２１】本発明の他の実施態様において、この方法
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。
【００２２】
【実施例】下記の実施例は単に例示の目的のためにのみ
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。
【００２３】
【発明の効果】ダイナミック・レギュレータ３０および
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。
【００２４】電子回路は負荷に接続されたダイナミック
・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。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術における電子回路であって、負荷電流
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。
【図２】本発明によるダイナミック・レギュレータを使
用する電子回路を示す概略ブロック図である。
【図３】より詳細に示されるダイナミック・レギュレー
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。
【図４】本発明を利用する電圧出力と、実施例中に記載
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。
【符号の説明】
２０ 電子回路 ２１ リチャージャブルバッテリ ２２ ｄｃ−ｄｃコンバータ ２３ マイクロプロセッサ負荷 ２４ 電解コンデンサ ３０ ダイナミック・レギュレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル エム．ウォルターズ アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州 27606、ラレイ、チャペルウッド ウェイ 103 (72)発明者 チャールズ イー．ホークス アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州 27513、カーリー、ドナ プレイス 104 (72)発明者 マシュー ハリス アメリカ合衆国、ノース・カロライナ州 27608、ラレイ、モリスン アヴェニュー 413

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
  9. 【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。
  10. 【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。
  11. 【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。
  12. 【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。
  13. 【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。
  14. 【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。
  15. 【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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