JP2001314076A - バックブースト切換調整器において高効率を保持する制御回路および方法 - Google Patents

バックブースト切換調整器において高効率を保持する制御回路および方法

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JP2001314076A JP2001090892A JP2001090892A JP2001314076A JP 2001314076 A JP2001314076 A JP 2001314076A JP 2001090892 A JP2001090892 A JP 2001090892A JP 2001090892 A JP2001090892 A JP 2001090892A JP 2001314076 A JP2001314076 A JP 2001314076A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力電圧よりも高いか、低いか、または同じ
である出力電圧を調整することができる高効率のバック
ブースト切換調整器を提供すること。 【解決手段】 バックブースト切換調整器回路を制御し
て、調整された出力電圧を出力ノードに供給する方法で
あって、バックブースト切換調整器は、インダクタと、
第1のスイッチと、第2のスイッチと、第3のスイッチ
と、第4のスイッチとを備え、フィードバック信号を生
成する工程と、第1の駆動信号を用いて第1のスイッチ
のデューティサイクルを制御する工程、と第2の駆動信
号を用いて第2のスイッチのデューティサイクルを制御
する工程と、第3の駆動信号を用いて第3のスイッチの
デューティサイクルを制御する工程と、第4の駆動信号
を用いて第4のスイッチのデューティサイクルを制御す
る工程とを包含する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、切換調整器に関す
る。より詳細には、本発明は、高効率を保持するバック
ブースト切換調整器を制御する制御回路および方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】切換調整器は、調整されていない入力電
圧VINから、調整された出力電圧VOU Tを負荷に提供す
る。同期型切換調整器は、少なくとも2つのスイッチを
有し、これらのスイッチは、互いに脱調状態で(out
of phase witheach other)
オンおよびオフを切り換え、負荷に電流を提供する。制
御回路は、スイッチの切換えを制御する。
【0003】図1A〜1Cを参照して、3種類の従来技
術の同期型切換調整器について説明する。図1Aは、典
型的なバック切換調整器10を示し、この調整器は、入
力電圧VINよりも低い出力電圧VOUTを調整し得るだけ
である。図1Bは、典型的なブースト切換調整器12を
示し、この調整器は、入力電圧VINよりも高い出力電圧
OUTを調整し得るだけである。図1Cは、典型的なバ
ックブースト切換調整器14を示し、この調整器は、入
力電圧VINよりも高いか、低いかあるいは同じ値の出力
電圧VOUTを調整し得る。
【0004】図1Aを参照して、同期型バック切換調整
器10は、2つのスイッチAおよびBを有する。制御回
路(図示せず)は、AおよびBを、互いに脱調状態でオ
ン(閉)およびオフ(開)に切り換え、負荷19に電流
を供給する。切換調整器10は、入力キャパシタ16
と、同期型スイッチAおよびBと、インダクタ17と、
出力キャパシタ18とを含む。入力電圧ソースVINおよ
び入力キャパシタ16は、スイッチAの第1の端子と接
地との間に結合される。スイッチBは、スイッチAの第
2の端子と接地との間に結合される。インダクタ17の
第1の端子は、スイッチAの第2の端子に結合され、出
力キャパシタ18および負荷19は、インダクタ17の
第2の端子と接地との間に結合される。
【0005】図1Bを参照して、同期型ブースト切換調
整器12は、2つのスイッチCおよびDを有する。制御
回路(図示せず)は、CおよびDを、互いに脱調状態で
オン(閉)およびオフ(開)に切り換え、負荷19に電
流を供給する。切換調整器12は、入力キャパシタ16
と、同期型スイッチCおよびDと、インダクタ17と、
出力キャパシタ18とを含む。入力電圧ソースVINおよ
び入力キャパシタ16は、インダクタ17の第1の端子
と接地との間に結合される。スイッチCは、インダクタ
17の第2の端子と接地との間に結合される。スイッチ
Dは、インダクタ17の第2の端子に結合された第1の
端子と、出力キャパシタ18の第1の端子に結合された
第2の端子とを有する。出力キャパシタ18は、接地に
結合された第2の端子を有し、負荷19は、出力キャパ
シタ18の第1の端子と接地との間に結合される。
【0006】図1Cを参照して、同期型バックブースト
切換調整器14は、入力キャパシタ16と、インダクタ
17と、出力キャパシタ18と、スイッチA、B、Cお
よびDとを含む。スイッチA、B、CおよびDは、例え
ば金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFE
T)またはバイポーラ接合型トランジスタ(BJT)で
あり得る。入力電圧VINおよび入力キャパシタ16は、
スイッチAの第1の端子と接地との間に結合される。ス
イッチBは、スイッチAの第2の端子と接地との間に結
合される。インダクタ17は、スイッチAの第2の端子
とスイッチDの第1の端子との間に結合される。スイッ
チCは、スイッチDの第1の端子と接地との間に結合さ
れる。出力キャパシタ18および負荷19は、スイッチ
Dの第2の端子と接地との間に結合される。
【0007】切換調整器14は、4つのスイッチ(A、
B、CおよびD)を含む。制御回路(図示せず)は、
A、B、CおよびDのオンおよびオフを切り換えて、負
荷19に電流を供給する。従来技術の制御回路は典型的
には、スイッチAおよびCを共にオンに切り換え、Bお
よびDを共にオンに切り換える。スイッチBおよびDが
オンになると、スイッチAおよびCはオフになり、スイ
ッチAおよびCがオンになると、スイッチBおよびDは
オフになる。従来技術の制御回路は、以下の切換えシー
ケンスの反復を使用する:すなわち、AおよびCをオン
し、次いでBおよびDをオンし、次いでAおよびCをオ
ンし、次いでBおよびDをオンするといった具合にであ
る。このように、従来技術の制御回路は、調整器14内
の4つのスイッチ全てのオンオフを切り換えて、負荷1
9に電流を供給する。
【0008】図1A〜1Cの調整器と用いられ得る従来
技術の制御回路の一例は、その非反転入力における制御
電圧とその反転入力における対称三角波(または非対称
鋸波)の波形とを比較してデジタルパルス幅変調信号を
発生する1つのコンパレータを有するパルス幅変調器を
含む。制御電圧は、調整器の出力電圧から発生される。
制御電圧が波形信号の下部から上部へと掃引されると、
このパルス幅変調信号のデューティサイクルは、0%か
ら100%に増加する。バックブースト調整器におい
て、パルス幅変調信号はスイッチAおよびCを共に駆動
するために用いられ、反転型(inverse)のパル
ス幅変調信号は、スイッチBおよびDを共に駆動するた
めに用いられる。制御電圧は、パルス幅変調信号のデュ
ーティサイクルを変化させ、そのため調整器の入力−出
力電圧比も変化させる。
【0009】調整器14のような同期型バックブースト
調整器は、多様かつ広範囲にわたる出力−入力電圧要求
に対し、調整された出力電圧を提供するために有利に動
作し得る。しかし、従来技術の同期型バックブースト切
換調整器の制御回路は、不利なことに、出力電流および
出力−入力電圧比に関係なく、各サイクルにおいて4つ
のスイッチ全てを常時駆動してオンオフを切り換えて、
OUTを調整する。スイッチがオンまたはオフのいずれ
かのままでいる場合よりも大きな電力がスイッチのオン
オフを駆動するために消費される。同期型バック調整器
10または同期型ブースト調整器12が消費する電力よ
りも多くの電力が、同期型バックブースト調整器14に
よって消費される。なぜならば、調整器10および12
においてオンオフ駆動する必要があるスイッチは2つだ
けであるからである。従って、従来技術の制御回路用と
用いられる同期型バックブースト切換調整器14は、同
期型バック調整器10または同期型ブースト調整器12
よりも効率が悪い。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来技術の制御回路と
用いられる切換調整器14のさらなる不利点は、平均イ
ンダクタ電流が高いことである。平均インダクタ電流が
高くなると、出力電圧を調整するためにより多くの電力
がインダクタ内で消費されるため、望ましくない。従来
技術の制御回路と用いられる切換調整器14の平均イン
ダクタ電流/IIN D(/は本明細書においてオーバーバ
ーを表す)と、平均出力電流/IOUTとの間の関係は、
以下の式で表される。
【0011】
【数1】 ここで、VOUTは出力電圧であり、VINは切換調整器1
4の入力電圧である。例えば、VIN=VOUTである場
合、平均インダクタ電流は、損失がゼロであると仮定し
たとき、切換調整器14内の平均出力電流の2倍であ
る。
【0012】しかし、入力電圧よりも高いか、低いか、
あるいは同じである出力電圧を調整できる、高効率のバ
ックブースト切換調整器制御回路を提供することが所望
される。また、入力電圧が出力電圧よりも高いかまたは
低い場合に、全スイッチよりも少数のスイッチを駆動す
ることにより電力を節約するバックブースト切換調整器
制御回路を提供することも所望される。また、平均イン
ダクタ電流が低いバックブースト切換調整器を提供する
ことも所望される。
【0013】本発明の目的は、入力電圧よりも高いか、
低いか、または同じである出力電圧を調整することがで
きる高効率のバックブースト切換調整器を提供すること
である。
【0014】本発明のさらなる目的は、入力電圧が出力
電圧よりも高いかまたは低いときに全スイッチよりも少
数のスイッチを駆動することにより電力を節約するバッ
クブースト切換調整器制御回路を提供することである。
【0015】本発明のさらなる目的は、低い平均インダ
クタ電流を有するバックブースト切換調整器を提供する
ことである。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によるバックブー
スト切換調整器回路を制御して、調整された出力電圧を
出力ノードに供給する方法は、該バックブースト切換調
整器が、インダクタと、入力電圧と該インダクタの第1
の端子との間に結合された第1のスイッチと、該インダ
クタの該第1の端子と接地との間に結合された第2のス
イッチと、該インダクタの第2の端子と接地との間に結
合された第3のスイッチと、該インダクタの該第2の端
子と該出力ノードとの間に結合された第4のスイッチと
を備え、該切換調整器の該出力電圧に比例するフィード
バック信号を生成する工程と、該フィードバック信号に
応答して生成される第1の駆動信号を用いて、該第1の
スイッチのデューティサイクルを制御する工程と、該フ
ィードバック信号に応答して生成される第2の駆動信号
を用いて、該第2のスイッチのデューティサイクルを制
御し、これにより、該第1のスイッチがオンのときに該
第2のスイッチはオフとなり、該第2のスイッチがオン
のときに該第1のスイッチはオフとなる、工程と、該フ
ィードバック信号に応答して生成される第3の駆動信号
を用いて、該第3のスイッチのデューティサイクルを制
御し、これにより、該出力ノードにおいて該出力電圧が
調整されている間、該第1のスイッチのデューティサイ
クルは、該第3のスイッチのデューティサイクルと等し
くない工程と、該フィードバック信号に応答して生成さ
れる第4の駆動信号を用いて、該第4のスイッチのデュ
ーティサイクルを制御し、これにより、該第4のスイッ
チがオンのときに該第3のスイッチがオフとなり、該第
3のスイッチがオンのときに該第4のスイッチがオフと
なる工程とを包含し、これにより上記目的を達成する。
【0017】前記フィードバック信号に比例する第1お
よび第2の電圧信号を生成する工程と、第1および第2
の周期的波形信号を提供する工程と、該第1の電圧信号
を該第1の周期的波形信号と比較して第1の制御信号を
生成する工程であって、前記第1および第2の駆動信号
は、該第1の制御信号に応答して生成される、工程と、
該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号と比較して
第2の制御信号を生成する工程であって、前記第3およ
び第4の駆動信号は、該第2の制御信号に応答して生成
される工程とをさらに包含してもよい。
【0018】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、直流のオフセット電圧だけ該第2の
周期的波形信号からオフセットした該第1の周期的波形
号を提供する工程をさらに包含してもよい。
【0019】前記第1および前記第2の電圧信号を生成
する工程は、直流のオフセット電圧だけ該第1の電圧信
号からオフセットした該第2の電圧信号を生成する工程
をさらに包含してもよい。
【0020】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、同じ波形および同じピークツーピー
ク振幅を有する該第1および該第2の周期的波形信号を
提供する工程をさらに包含してもよい。
【0021】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、該第1の周期的波形信号の波形と異
なる波形を有する該第2の周期的波形信号を提供する工
程をさらに包含してもよい。
【0022】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異なるピ
ークツーピーク振幅を有する該第2の周期的波形信号を
提供する工程をさらに包含してもよい。
【0023】前記第1および第2の周期的波形信号は鋸
波形信号であってもよい。
【0024】前記第1および第2の周期的波形信号は三
角波形信号であってもよい。
【0025】前記方法が、前記フィードバック信号に比
例する第1のおよび第2の電圧信号を生成する工程と、
第1のおよび第2の周期的波形信号を提供する工程と、
該第1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較し
て、第1の制御信号を生成する工程と、該第2の電圧信
号と該第2の周期的波形信号と比較して、第2の制御信
号を生成する工程と、該第1および第2の制御信号を選
択して、第1の選択信号を生成する工程であって、該第
1の選択信号は、実質的に一定の伝播遅延を有し、前記
第1および第2の駆動信号は、該第1の選択信号に応答
して生成される、工程と、該第1および第2の制御信号
を選択して第2の選択信号を生成する工程であって、該
第2の選択信号は、実質的に一定の伝播遅延を有し、前
記第3および第4の駆動信号は、該第2の選択信号に応
答して生成される工程とをさらに包含してもよい。
【0026】本発明によるバックブースト切換調整器回
路を制御して、調整された出力電圧を出力ノードに供給
する方法は、該バックブースト切換調整器が、インダク
タと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に結
合された第1のスイッチと、接地に結合されたアノード
および該インダクタの該第1の端子に結合されたカソー
ドを備えた第1のダイオードと、該インダクタの第2の
端子と接地との間に結合された第2のスイッチと、該イ
ンダクタの該第2の端子に結合されたアノードおよび該
出力ノードに結合されたカソードを備えた第2のダイオ
ードとを備え、該切換調整器の該出力電圧に比例するフ
ィードバック信号を生成する工程と、該フィードバック
信号に応答して生成される第1の駆動信号を用いて、該
第1のスイッチのデューティサイクルを制御する工程
と、該フィードバック信号に応答して生成される第2の
駆動信号を用いて、該第2のスイッチのデューティサイ
クルを制御し、これにより、該出力ノードにおいて該出
力電圧が調整されている間、該第1のスイッチのデュー
ティサイクルは、該第2のスイッチのデューティサイク
ルと等しくない工程とを包含し、これにより上記目的を
達成する。
【0027】前記方法が、前記フィードバック信号に比
例する第1および第2の電圧信号を生成する工程と、第
1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、該第
1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較して、第
1の制御信号を生成する工程であって、前記第1の駆動
信号は、該第1の制御信号に応答して生成される、工程
と、該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号と比較
して、第2の制御信号を生成する工程であって、前記第
2の駆動信号は、該第2の制御信号に応答して生成され
る工程とをさらに包含してもよい。
【0028】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、直流電流オフセット電圧だけ該第2
の周期的波形信号からオフセットした該第1の周期的波
形信号を提供する工程をさらに包含してもよい。
【0029】前記第1および前記第2の電圧信号を生成
する工程は、直流オフセット電圧だけ該第1の電圧信号
からオフセットした該第2の電圧信号を生成する工程を
さらに包含してもよい。
【0030】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、同じ波形および同じピークツーピー
ク振幅を有する該第1および該第2の周期的波形信号を
提供する工程をさらに包含してもよい。
【0031】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、該第1の周期的波形信号の波形と異
なる波形を有する該第2の周期的波形信号を提供する工
程をさらに包含してもよい。
【0032】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異なるピ
ークツーピーク振幅を有する該第2の周期的波形信号を
提供する工程をさらに包含してもよい。
【0033】前記第1および前記第2の周期的波形信号
は鋸波形信号であってもよい。
【0034】前記第1および前記第2の周期的波形信号
は三角波形信号であってもよい。
【0035】前記方法が、前記フィードバック信号に比
例する第1および第2の電圧信号を生成する工程と、第
1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、該第
1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較して、第
1の制御信号を生成する工程と、該第2の電圧信号を該
第2の周期的波形信号と比較して、第2の制御信号を生
成する工程と、該第1および第2の制御信号を選択し
て、第1の選択信号を生成する工程であって、該第1の
選択信号は、実質的に一定の伝播遅延を有し、前記第1
の駆動信号は、該第1の選択信号に応答して生成され
る、工程と、該第1および第2の制御信号を選択して、
第2の選択信号を生成する工程であって、該第2の選択
信号は、実質的に一定の伝播遅延を有し、前記第2の駆
動信号は、該第2の選択信号に応答して生成される工程
とをさらに包含してもよい。
【0036】本発明によるバックブースト切換調整器回
路を制御して、調整された出力電圧を出力ノードに供給
する方法は、該バックブースト切換調整器が、インダク
タと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に結
合された第1のスイッチと、該インダクタの該第1の端
子と接地との間に結合された第2のスイッチと、該イン
ダクタの第2の端子と接地との間に結合された第3のス
イッチと、該インダクタの該第2の端子に結合されたア
ノードおよび該出力ノードに結合されたカソードを備え
たダイオードとを備え、該方法は、該切換調整器の該出
力電圧に比例するフィードバック信号を生成する工程
と、該フィードバック信号に応答して生成される第1の
駆動信号を用いて、該第1のスイッチのデューティサイ
クルを制御する工程と、該フィードバック信号に応答し
て生成される第2の駆動信号を用いて、該第2のスイッ
チのデューティサイクルを制御し、これにより、該第1
のスイッチがオンのときに該第2のスイッチがオフとな
り、該第2のスイッチがオンのときに該第1のスイッチ
がオフとなる工程と、該フィードバック信号に応答して
生成される第3の駆動信号を用いて、該第3のスイッチ
のデューティサイクルを制御し、これにより、該出力ノ
ードにおいて該出力電圧が調整されている間、該第1の
スイッチのデューティサイクルは、該第3のスイッチの
デューティサイクルと等しくない工程とを包含し、これ
により上記目的が達成される。
【0037】前記方法が、前記フィードバック信号に比
例する第1および第2の電圧信号を生成する工程と、第
1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、該第
1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較して第1
の制御信号を生成する工程であって、前記第1および第
2の駆動信号は、該第1の制御信号に応答して生成され
る工程と、該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号
と比較して第2の制御信号を生成する工程であって、前
記第3の駆動信号は、該第2の制御信号に応答して生成
される工程とをさらに包含してもよい。
【0038】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、直流のオフセット電圧だけ該第2の
周期的波形信号からオフセットした該第1の周期的波形
信号を提供する工程をさらに包含してもよい。
【0039】前記第1および前記第2の電圧信号を生成
する工程は、直流オフセット電圧だけ該第1の電圧信号
からオフセットした該第2の電圧信号を生成する工程を
さらに包含してもよい。
【0040】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、同じ波形および同じピークツーピー
ク振幅を有する該第1および第2の周期的波形信号を提
供する工程をさらに包含してもよい。
【0041】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異なる波
形を有する該第2の周期的波形信号を提供する工程をさ
らに包含してもよい。
【0042】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異なるピ
ークツーピーク振幅を有する該第2の周期的波形信号を
提供する工程をさらに包含してもよい。
【0043】前記第1および前記第2の周期的波形信号
は鋸波形信号であってもよい。
【0044】前記第1および前記第2の周期的波形信号
は三角波形信号であってもよい。
【0045】前記方法が、前記フィードバック信号に比
例する第1および第2の電圧信号を生成する工程と、第
1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、該第
1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較して、第
1の制御信号を生成する工程と、該第2の電圧信号を該
第2の周期的波形信号と比較して、第2の制御信号を生
成する工程と、該第1および第2の制御信号を選択し
て、第1の選択信号を生成する工程であって、該第1の
選択信号は、実質的に一定の伝播遅延を有し、前記第1
および第2の駆動信号は、該第1の選択信号に応答して
生成される、工程と、該第1および第2の制御信号を選
択して、第2の選択信号を生成する工程であって、該第
2の選択信号は、実質的に一定の伝播遅延を有し、前記
第3の駆動信号は、該第2の選択信号に応答して生成さ
れる工程とをさらに包含してもよい。
【0046】本発明によるバックブースト切換調整器回
路を制御して、調整された出力電圧を出力ノードに供給
する方法は、該バックブースト切換調整器が、インダク
タと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に結
合された第1のスイッチと、接地に結合されたアノード
および該インダクタの該第1の端子に結合されたカソー
ドを備えたダイオードと、該インダクタの第2の端子と
接地との間に結合された第2のスイッチと、該インダク
タの該第2の端子と該出力ノードとの間に結合された第
3のスイッチとを備え、該切換調整器の該出力電圧に比
例するフィードバック信号を生成する工程と、該フィー
ドバック信号に応答して生成される第1の駆動信号を用
いて、該第1のスイッチのデューティサイクルを制御す
る工程と、該フィードバック信号に応答して生成される
第2の駆動信号を用いて、該第2のスイッチのデューテ
ィサイクルを制御し、これにより、該出力ノードにおい
て該出力電圧が調整されている間、該第1のスイッチの
デューティサイクルは、該第2のスイッチのデューティ
サイクルと等しくない工程と、該フィードバック信号に
応答して生成される第3の駆動信号を用いて、該第3の
スイッチのデューティサイクルを制御し、該第3のスイ
ッチがオンのときに該第2のスイッチがオフとなり、該
第2のスイッチがオンのときに該第3のスイッチがオフ
となる工程と、を包含し、これにより上記目的が達成さ
れる。
【0047】前記方法が、前記フィードバック信号に比
例する第1および第2の電圧信号を生成する工程と、第
1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、該第
1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較して、第
1の制御信号を生成する工程であって、前記第1の駆動
信号は、該第1の制御信号に応答して生成される、工程
と、該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号と比較
して、第2の制御信号を生成する工程であって、前記第
2および第3の駆動信号は、該第2の制御信号に応答し
て生成される工程とをさらに包含してもよい。
【0048】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、直流オフセット電圧だけ該第2の周
期的波形信号からオフセットした該第1の周期的波形信
号を提供する工程をさらに包含してもよい。
【0049】前記第1および前記第2の電圧信号を生成
する工程は、直流オフセット電圧だけ該第1の電圧信号
からオフセットした該第2の電圧信号を生成する工程を
さらに包含してもよい。
【0050】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、同じ波形および同じピークツーピー
ク振幅を有する該第1および該第2の周期的波形信号を
提供する工程をさらに包含してもよい。
【0051】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異なる波
形を有する該第2の周期的波形信号を提供する工程をさ
らに包含してもよい。
【0052】前記第1および前記第2の周期的波形信号
を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異なるピ
ークツーピーク振幅を有する該第2の周期的波形信号を
提供する工程をさらに包含してもよい。
【0053】前記第1および第2の周期的波形信号は鋸
波形信号であってもよい。
【0054】前記第1および第2の周期的波形信号は三
角波形信号であってもよい。
【0055】前記方法が、前記フィードバック信号に比
例する第1および第2の電圧信号を生成する工程と、第
1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、該第
1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較して、第
1の制御信号を生成する工程と、該第2の電圧信号を該
第2の周期的波形信号と比較して、第2の制御信号を生
成する工程と、該第1および第2の制御信号を選択し
て、第1の選択信号を生成する工程であって、該第1の
選択信号は、実質的に一定の伝播遅延を有し、前記第1
の駆動信号は、該第1の選択信号に応答して生成される
工程と、該第1および第2の制御信号を選択して、第2
の選択信号を生成する工程であって、該第2の選択信号
は、実質的に一定の伝播遅延を有し、前記第2および第
3の駆動信号は、該第2の選択信号に応答して生成され
る工程とをさらに包含してもよい。
【0056】本発明によるバックブースト切換調整器回
路を制御して、調整された出力電圧を出力ノードに供給
する制御回路は、該バックブースト切換調整器が、イン
ダクタと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間
に結合された第1のスイッチと、該インダクタの該第1
の端子と接地との間に結合された第2のスイッチと、該
インダクタの第2の端子と接地との間に結合された第3
のスイッチと、該インダクタの該第2の端子と該出力ノ
ードとの間に結合された第4のスイッチとを備え、該制
御回路は、該切換調整器回路の該出力ノードに結合され
た入力ノードと、波形出力ノードにおいて周期的波形を
提供する波形発生器と、第1、第2、第3および第4の
出力ノードとを備える信号発生器回路であって、該第1
および第2の出力ノードは該信号発生器回路の該入力ノ
ードに結合され、該第3および第4の出力ノードは該波
形発生器の該波形出力ノードに結合される、信号発生器
回路と、該信号発生器回路の該第1および第3の出力ノ
ードにそれぞれ結合された第1および第2の入力を備え
る第1のコンパレータ回路と、該信号発生器回路の該第
2および第4の出力ノードにそれぞれ結合された第1お
よび第2の入力を備える第2のコンパレータ回路と、論
理ゲートを備える論理回路であって、該論理回路は、該
第1のコンパレータ回路の出力に結合された第1の入力
と、該第2のコンパレータ回路の出力に結合された第2
の入力と、該第1、第2、第3および第4のスイッチに
それぞれ結合された第1、第2、第3および第4の出力
とを備え、該第2のスイッチがオンになると該第1のス
イッチはオフとなり、該第1のスイッチがオンになると
該第2のスイッチはオフとなり、該第4のスイッチがオ
ンになると該第3のスイッチはオフとなり、該第3のス
イッチがオンになると該第4のスイッチはオフとなる論
理回路を備え、これにより上記目的が達成される。
【0057】前記信号発生器回路の前記第3の出力ノー
ドと前記第4の出力ノードとの間に直流オフセットが生
成されてもよい。
【0058】前記信号発生器回路は、前記第3の出力ノ
ードと前記第4の出力ノードとの間に結合された抵抗器
と、該第4の出力ノードと接地との間に結合された電流
ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソース
は、前記直流オフセットを生成してもよい。
【0059】前記信号発生器回路の前記第1の出力ノー
ドと前記第2の出力ノードとの間に直流オフセットが生
成されてもよい。
【0060】前記信号発生器回路は、前記第1の出力ノ
ードと前記第2の出力ノードとの間に結合された抵抗器
と、前記第2の出力ノードと接地との間に結合された電
流ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソース
は前記直流オフセットを生成してもよい。
【0061】前記波形発生器は第1および第2の波形発
生器を備え、該第1の波形発生器は、第1の波形出力ノ
ードにおいて第1の周期的波形を提供し、該第2の周期
的波形発生器は、第2の波形出力ノードにおいて第2の
周期的波形を提供し、前記信号発生器回路の前記第3の
出力ノードは、該第1の波形出力ノードに結合され、該
信号発生器回路の前記第4の出力ノードは、該第2の波
形出力ノードに結合されてもよい。
【0062】前記周期的波形は鋸波形であってもよい。
【0063】前記周期的波形は三角波形であってもよ
い。
【0064】前記制御回路は、第1および第2のマルチ
プレクサ回路をさらに備え、該第1のマルチプレクサ回
路は、前記論理回路の前記第1の入力と前記第1および
第2のコンパレータの各々の前記出力との間に結合さ
れ、該第2のマルチプレクサ回路は、該論理回路の前記
第2の入力と該第1および第2のコンパレータの各々の
該出力との間に結合されてもよい。
【0065】前記制御回路は、第1および第2の入力
と、前記信号発生器回路の前記入力ノードに結合された
出力とを有する増幅器回路と、前記切換調整器回路の前
記出力ノードと該増幅器回路の該第1の入力との間に結
合された第1の抵抗器と、該増幅器回路の該第1の入力
と接地との間に結合された第2の抵抗器とをさらに備え
てもよい。
【0066】本発明によるバックブースト切換調整器回
路を制御して、調整された出力電圧を出力ノードに供給
する制御回路は、該バックブースト切換調整器が、イン
ダクタと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間
に結合された第1のスイッチと、接地に結合されたアノ
ードおよび該インダクタの該第1の端子に結合されたカ
ソードを備えた第1のダイオードと、該インダクタの第
2の端子と接地との間に結合された第2のスイッチと、
該インダクタの該第2の端子に結合されたアノードおよ
び該出力ノードに結合されたカソードを備えた第2のダ
イオードと、を備え、該切換調整器回路の該出力ノード
に結合された入力ノードと、波形出力ノードにおいて周
期的波形を提供する波形発生器と、第1、第2、第3お
よび第4の出力ノードと、を備える信号発生器回路であ
って、該第1および第2の出力ノードは該信号発生器回
路の該入力ノードに結合され、該第3および第4の出力
ノードは該波形発生器の該波形出力ノードに結合され
る、信号発生器回路と、該信号発生器回路の該第1およ
び第3の出力ノードにそれぞれ結合された第1および第
2の入力を備える第1のコンパレータ回路と、該信号発
生器回路の該第2および第4の出力ノードにそれぞれ結
合された第1および第2の入力を備える第2のコンパレ
ータ回路と、論理ゲートを備える論理回路であって、該
論理回路は、該第1のコンパレータ回路の出力に結合さ
れた第1の入力と、該第2のコンパレータ回路の出力に
結合された第2の入力と、該第1および第2のスイッチ
にそれぞれ結合された第1および第2の出力とを備える
論理回路とを備え、これによろい上記目的が達成され
る。
【0067】前記信号発生器回路の前記第3の出力ノー
ドと前記第4の出力ノードとの間に直流オフセットが生
成されてもよい。
【0068】前記信号発生器回路は、前記第3の出力ノ
ードと前記第4の出力ノードとの間に結合された抵抗器
と、前記第4の出力ノードと接地との間に結合された電
流ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソース
は、前記直流オフセットを生成してもよい前記信号発生
器の前記第1の出力ノードと前記第2の出力ノードとの
間に直流オフセットが生成されてもよい。
【0069】前記信号発生器回路は、前記第1の出力ノ
ードと前記第2の出力ノードとの間に結合された抵抗器
と、前記第2の出力ノードと接地との間に結合された電
流ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソース
は、前記直流オフセットを生成してもよい。
【0070】前記波形発生器は、第1および第2の波形
発生器を備え、該第1の波形発生器は、第1の波形出力
ノードにおいて第1の周期的波形を提供し、該第2の周
期的波形発生器は、第2の波形出力ノードにおいて第2
の周期的波形を提供し、該信号発生器回路の前記第3の
出力ノードは該第1の波形出力ノードに結合され、該信
号発生器回路の前記第4の出力ノードは該第2の波形出
力ノードに結合されてもよい。
【0071】前記周期的波形は鋸波形であってもよい。
【0072】前記周期的波形は三角波形であってもよ
い。
【0073】前記制御回路は、第1および第2のマルチ
プレクサ回路をさらに備え、該第1のマルチプレクサ回
路は、前記論理回路の前記第1の入力と前記第1および
第2のコンパレータのそれぞれの前記出力との間に結合
され、該第2のマルチプレクサ回路は、該論理回路の前
記第2の入力と該第1および第2のコンパレータのそれ
ぞれの該出力との間に結合されてもよい。
【0074】前記制御回路は、第1および第2の入力
と、前記信号発生器回路の前記入力ノードに結合された
出力とを有する増幅器回路と、前記切換調整器回路の前
記出力ノードと該増幅器回路の該第1の入力との間に結
合された第1の抵抗器と、該増幅器回路の該第1の入力
と接地との間に結合された第2の抵抗器とをさらに備え
てもよい。
【0075】本発明によるバックブースト切換調整器回
路を制御して、調整された出力電圧を出力ノードに供給
する制御回路は、該バックブースト切換調整器が、イン
ダクタと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間
に結合された第1のスイッチと、該インダクタの該第1
の端子と接地との間に結合された第2のスイッチと、該
インダクタの第2の端子と接地との間に結合された第3
のスイッチと、該インダクタの該第2の端子に結合され
たアノードおよび該出力ノードに結合されたカソードを
備えたダイオードとを備え、該切換調整器回路の該出力
ノードに結合された入力ノードと、波形出力ノードにお
いて周期的波形を提供する波形発生器と、第1、第2、
第3および第4の出力ノードと、を備える信号発生器回
路であって、該第1および第2の出力ノードは該信号発
生器回路の該入力ノードに結合され、該第3および第4
の出力ノードは該波形発生器の該波形出力ノードに結合
される、信号発生器回路と、該信号発生器回路の該第1
および第3の出力ノードにそれぞれ結合された第1およ
び第2の入力を備える第1のコンパレータ回路と、該信
号発生器回路の該第2および第4の出力ノードにそれぞ
れ結合された第1および第2の入力を備える第2のコン
パレータ回路と、論理ゲートを備える論理回路であっ
て、該論理回路は、該第1のコンパレータ回路の出力に
結合された第1の入力と、該第2のコンパレータ回路の
出力に結合された第2の入力と、該第1、第2および第
3のスイッチにそれぞれ結合された第1、第2および第
3の出力と、を備え、該第2のスイッチがオンになると
該第1のスイッチはオフになり、該第1のスイッチがオ
ンになると該第2のスイッチはオフになる論理回路とを
備え、これにより上記目的が達成される。
【0076】前記信号発生器回路の前記第3の出力ノー
ドと前記第4の出力ノードとの間に直流オフセットが生
成されてもよい。
【0077】前記信号発生器回路は、前記第3の出力ノ
ードと前記第4の出力ノードとの間に結合された抵抗器
と、該第4の出力ノードと接地との間に結合された電流
ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソースは
前記直流オフセットを生成してもよい。
【0078】前記信号発生器回路の前記第1の出力ノー
ドと前記第2の出力ノードとの間に直流オフセットが生
成されてもよい。
【0079】前記信号発生器回路は、前記第1の出力ノ
ードと前記第2の出力ノードとの間に結合された抵抗器
と、該第2の出力ノードと接地との間に結合された電流
ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソース
は、前記直流オフセットを生成してもよい。
【0080】前記波形発生器は、第1および第2の波形
発生器を備え、該第1の波形発生器は、第1の波形出力
ノードにおいて第1の周期的波形を提供し、該第2の周
期的波形発生器は、第2の波形出力ノードにおいて第2
の周期的波形を提供し、前記信号発生器回路の前記第3
の出力ノードは、該第1の波形出力ノードに結合され、
該信号発生器回路の前記第4の出力ノードは、該第2の
波形出力ノードに結合されてもよい。
【0081】前記周期的波形は鋸波形であってもよい。
【0082】前記周期的波形は三角波形であってもよ
い。
【0083】前記制御回路は、第1および第2のマルチ
プレクサ回路をさらに備え、該第1のマルチプレクサ回
路は、前記論理回路の前記第1の入力と前記第1および
第2のコンパレータの各々の前記出力との間に結合さ
れ、該第2のマルチプレクサ回路は、該論理回路の前記
第2の入力と該第1および第2のコンパレータの各々の
該出力との間に結合されてもよい。
【0084】前記制御回路は、第1および第2の入力
と、前記信号発生器回路の前記入力ノードに結合された
出力とを有する増幅器回路と、前記切換調整器回路の前
記出力ノードと該増幅器回路の該第1の入力との間に結
合された第1の抵抗器と、該増幅器回路の該第1の入力
と接地との間に結合された第2の抵抗器とをさらに備え
てもよい。
【0085】本発明によるバックブースト切換調整器回
路を制御して、調整された出力電圧を出力ノードに供給
する制御回路は、該バックブースト切換調整器が、イン
ダクタと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間
に結合された第1のスイッチと、接地に結合されたアノ
ードおよび該インダクタの該第1の端子に結合されたカ
ソードを備えたダイオードと、該インダクタの第2の端
子と接地との間に結合された第2のスイッチと、該イン
ダクタの該第2の端子と該出力ノードとの間に結合され
た第3のスイッチとを備え、該切換調整器回路の該出力
ノードに結合された入力ノードと、波形出力ノードにお
いて周期的波形を提供する波形発生器と、第1、第2、
第3および第4の出力ノードと、を備える信号発生器回
路であって、該第1および第2の出力ノードは該信号発
生器回路の該入力ノードに結合され、該第3および第4
の出力ノードは該波形発生器の該波形出力ノードに結合
される、信号発生器回路と、該信号発生器回路の該第1
および第3の出力ノードにそれぞれ結合された第1およ
び第2の入力を備える第1のコンパレータ回路と、該信
号発生器回路の該第2および第4の出力ノードにそれぞ
れ結合された第1および第2の入力を備える第2のコン
パレータ回路と、論理ゲートを備える論理回路であっ
て、該論理回路は、該第1のコンパレータ回路の出力に
結合された第1の入力と、該第2のコンパレータ回路の
出力に結合された第2の入力と、該第1、第2および第
3のスイッチにそれぞれ結合された第1、第2および第
3の出力と、を備え、該第2のスイッチがオンになると
該第3のスイッチはオフになり、該第3のスイッチがオ
ンになると該第2のスイッチはオフになる論理回路とを
備え、これにより上記目的が達成される。
【0086】前記信号発生器回路の前記第3の出力ノー
ドと前記第4の出力ノードとの間に直流オフセットが生
成されてもよい。
【0087】前記信号発生器回路は、前記第3の出力ノ
ードと前記第4の出力ノードとの間に結合された抵抗器
と、該第4の出力ノードと接地との間に結合された電流
ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソース
は、前記直流オフセットを生成してもよい。
【0088】前記信号発生器回路の前記第1の出力ノー
ドと前記第2の出力ノードとの間に直流オフセットが生
成されてもよい。
【0089】前記信号発生器回路は、前記第1の出力ノ
ードと前記第2の出力ノードとの間に結合された抵抗器
と、前記第2の出力ノードと接地との間に結合された電
流ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソース
は、前記直流オフセットを生成してもよい。
【0090】前記波形発生器は、第1および第2の波形
発生器を備え、該第1の波発生器は、第1の波形出力ノ
ードにおいて第1の周期的波形を提供し、該第2の周期
的波形発生器は、第2の波形出力ノードにおいて第2の
周期的波形を提供し、前記信号発生器回路の前記第3の
出力ノードは該第1の波形出力ノードに結合され、該信
号発生器回路の前記第4の出力ノードは該第2の波形出
力ノードに結合されてもよい。
【0091】前記周期的波形は鋸波形であってもよい。
【0092】前記周期的波形は三角波形であってもよ
い。
【0093】前記制御回路は、第1および第2のマルチ
プレクサ回路をさらに備え、該第1のマルチプレクサ回
路は、前記論理回路の前記第1の入力と前記第1および
第2のコンパレータの各々の前記出力との間に結合さ
れ、該第2のマルチプレクサ回路は、該論理回路の前記
第2の入力と該第1のおよび第2のコンパレータの各々
の該出力との間に結合されてもよい。
【0094】前記制御回路は、第1および第2の入力
と、前記信号発生器回路の前記入力ノードに結合された
出力とを有する増幅器回路と、前記切換調整器回路の前
記出力ノードと該増幅器回路の該第1の入力との間に結
合された第1の抵抗器と、該増幅器回路の該第1の入力
と接地との間に結合された第2の抵抗器とをさらに備え
てもよい。
【0095】本発明の上記および他の目的は、高効率の
バックブースト切換調整器を、入力電圧が所望の出力電
圧よりも高いときはバックモードで、入力電圧が所望の
出力電圧よりも低いときはブーストモードで、入力電圧
が所望の出力電圧よりも高いか、低いかまたは同じとき
はバックブーストモードで動作させることができる制御
回路により提供される。本発明はまた、高効率のバック
ブースト切換調整器の出力電圧を、バックモード、ブー
ストモードおよびバックブーストモードで調整する方法
も含む。バックモードおよびブーストモードの間、全ス
イッチよりも少ないスイッチがオンおよびオフに切り換
えられ、これにより負荷に電流が提供される。残りのス
イッチは、バックモード動作またはブーストモード動作
の間、オンまたはオフのままである。バックブーストモ
ードの間、全スイッチがオンまたはオフに切り換えられ
る。この方式は、バックブーストモード時の各サイクル
においてスイッチ全てをオンおよびオフに切換えるわけ
ではないため、電力を節約する。
【0096】本発明の制御回路は、同期型バックブース
ト切換調整器および非同期型バックブースト切換調整器
を制御し得る。本発明の制御回路は、パルス幅調整器回
路および論理回路を含む。このパルス幅調整器回路は、
出力電圧を示す制御電圧をモニタリングして、切換調整
器をバックモード、ブーストモードまたはバックブース
トモードで動作させるタイミングを決定する。パルス幅
調整器回路は、スイッチのオンおよびオフを駆動する論
理回路に結合される。本発明はまた、切換調整器の調整
された電圧出力に比例する第1および第2の電圧信号を
生成し、第1および第2の周期的波形信号を提供し、第
1の電圧信号を第1の周期的波形信号と比較して第1の
制御信号を生成し、第2の電圧信号を第2の周期的波形
信号と比較して第2の制御信号を生成し、第1の制御信
号に比例する第1の駆動信号で第1のスイッチを制御
し、第2の制御信号に比例する第2の駆動信号で第2の
スイッチを制御する方法も含む。
【0097】
【発明の実施の形態】上記の目的および本発明の機能
は、以下の詳細な説明を添付の図面と共に考えれば、よ
り明確に理解され得る。図面中、同じ参照符号は同じ構
成要素を指す。
【0098】図2Aを参照して、本発明による制御回路
について説明する。電源15は、同期型切換調整器14
および制御回路20を含む。同期型切換調整器14は、
入力電圧VINを受け取り、調整された出力電圧VOUT
提供する。入力電圧VINは、出力電圧VOUTよりも高い
か、低いか、あるいは実質的に同じであり得る。制御回
路20は、切換調整器14をバックモード、ブーストモ
ードまたはバックブーストモードで動作させ得る。同期
型切換調整器14は、VINとVOUTとの間に結合された
4つのスイッチを有する。これらのスイッチは、VOUT
にある出力ノードへの電流の供給電圧を制御し、これに
より、出力電圧は調整値で保持され得る。制御回路は、
出力電圧VOUTを受け取り、同期型切換調整器14内の
4つのスイッチ(A、B、CおよびD)の切り換えを制
御する4つの駆動信号(VA、VB、VCおよびVD)を提
供する。
【0099】図2Bを参照して、電源15の例示的模式
図が示される。回路15は、4つのスイッチ(A、B、
CおよびD)ならびに制御回路20を有する同期型切換
調整器14を含む。スイッチA、B、CおよびDはそれ
ぞれ、駆動信号VA、VB、V CおよびVDにより制御され
る。制御回路20は、抵抗器21Aおよび21Bと、誤
り増幅器22と、パルス幅変調器25と、論理回路29
とを含む。パルス幅変調器25は、信号発生器24とコ
ンパレータ27および28とを含む。
【0100】バックモードにおいて、電源15は、入力
電圧VINよりも小さな出力電圧VOU Tを提供し、制御回
路20は、スイッチDをオンにし、スイッチCをオフに
した状態で調整器の切換え周波数fsでスイッチAおよ
びBのオンオフを切り換える。ブーストモードにおい
て、電源15は、入力電圧VINよりも大きな出力電圧V
OUTを提供し、制御回路20は、スイッチAをオンに
し、スイッチBをオフにした状態で、調整器の切換え周
波数fsでスイッチCおよびDをオンおよびオフにす
る。バックブーストモードにおいて、電源15は、入力
電圧VINよりも小さいか、大きいかまたは同じ出力電圧
OUTを提供し、制御回路20は、調整器の切換え周波
数fsで4つのスイッチ全てのオンオフを切り換える。
したがって、電源がバックブーストモードで動作すると
きのみに4つのスイッチ全てのオンオフ切り換えが行わ
れるため、制御回路20は電力を節約する。
【0101】制御回路20は、4つの切換え状態のみを
可能にする:すなわち、AおよびCを共にオンに切り換
え、AおよびDを共にオンに切り換え、BおよびCを共
にオンに切り換え、BおよびDを共にオンに切り換え
る。3つ以上のスイッチが同時にオンになることは無
く、スイッチがオンとして表示されていない場合、その
スイッチはオフである。スイッチAおよびBを共にオン
することは不可能である。なぜならば、このような構成
は、VINを接地に対してショートさせるからである。ス
イッチCおよびDを共にオンすることは不可能である。
なぜならば、このような構成は、VOUTを接地に対して
ショートさせるからである。スイッチAおよびCがオン
になると、電流がインダクタ17を通じてVINと接地と
の間を流れる。スイッチAおよびDがオンになると、電
流がインダクタ17を通ってVINおよびVOUTを流れ
る。スイッチBおよびCがオンになると、インダクタ1
7の両端子が接地に結合される。スイッチBおよびDが
オンになると、電流がインダクタ17を通じてVout
接地との間を流れる。
【0102】本発明による同期型切換調整器の定常状態
動作ポイントは、インダクタ17にかかる平均電圧を考
えることによって容易に得られ、以下の式として表され
得る。
【0103】
【数2】 ここで、/VINDはインダクタ17にかかる平均電圧で
あり、tAC、tAD、tBCおよびtBDはそれぞれ、1回の
切り換えサイクルにおいてスイッチAおよびCと、Aお
よびDと、BおよびCと、BおよびDとを共にオンに切
り換える時間の合計である。VAC、VAD、VBCおよびV
BDはそれぞれ、1回の切り換えサイクルにおける時間t
AC、tAD、tBCおよびtBDの間のインダクタ17にかか
る電圧である。Tは、1回の切り換えサイクルの期間で
ある。
【0104】以下は、起こり得る各切換え状態の間のイ
ンダクタ17にかかる電圧である。
【0105】
【表1】 定常状態において、インダクタ17にかかる平均電圧
は、ゼロ(/VIND=0)である。従って、等式(2)
=ゼロと設定し、上記の表からの値を代入することによ
り、出力電圧−入力電圧の定常状態の比は、以下のよう
に表すことができる。
【0106】
【数3】 ここで、tAは、スイッチAがスイッチCまたはスイッ
チDのいずれかと組み合わされてオンになる1つの期間
Tにおける時間の合計を表す。tDは、スイッチDがス
イッチAまたはスイッチBのいずれかと組み合わされて
オンになる1つの期間Tにおける時間の合計を表す。等
式(3)は、スイッチA〜D、図3Bのダイオード32
および34ならびにインダクタ17などの理想的な構成
要素を仮定しており、本発明の切換調整器が、1回の切
り換えサイクルの間に、tAがtDよりも大きいか、小さ
いかまたは実質的に等しいかに応じて、入力電圧よりも
高いか、低いかまたは実質的に同じ出力電圧を調整する
能力を確認する。
【0107】スイッチAおよびBが切換え周波数fs
オンオフを切り換える場合、スイッチCは、各切換えサ
イクルTの間オフのままであり、スイッチDは、各切換
えサイクルT(tD=T)をの間オンのままであり、電
源15は、バックモードで動作する。スイッチAのデュ
ーティサイクルDAは/tATであり、/tATは、スイ
ッチAは期間Tよりも短い時間オンになるため、1より
も小さい。等式(3)から、出力−入力電圧比は、以下
のように表すことができる。
【0108】
【数4】 Aは1未満であるため、VOUTは、バックモードではV
INよりも小さい。
【0109】スイッチCおよびDが切換え周波数fs
オンオフを切り換える場合、スイッチAは、各切換えサ
イクルT(tA=T)の間オンのままであり、スイッチ
Bは、各切換えサイクルTの間オフのままであり、電源
15は、ブーストモードで動作する。スイッチDのデュ
ーティサイクルDDは/tDTであり、/tDTは、スイ
ッチDは期間Tよりも短い時間オンになるため、1より
も小さい。等式(3)から、出力−入力電圧比は、以下
のように表すことができる。
【0110】
【数5】 Dは1未満であるため、VOUTは、ブーストモードのV
INよりも大きい。
【0111】各切換え周波数サイクルfsの間、スイッ
チA、B、CおよびDが期間Tよりも短い期間にオンに
なる場合、電源15は、バックブーストモードで動作す
る。4つのスイッチの各々のデューティサイクルは、1
より小さく(かつ0より大きい)。なぜならば、これら
のスイッチは、各サイクルにおいて期間Tより短い期間
オンであるからである。バックブーストモードにおい
て、切換調整器14は、各サイクルにおけるスイッチA
およびDの相対オン時間(tAおよびtD)に応じて、等
式(3)に示すような、1より大きいか、より小さい
か、または実質的に1に等しい出力電圧−入力電圧比を
調整し得る。したがって、VOUTは、バックブーストモ
ードではVINよりも大きいか、小さいか、または実質的
に等しくすることができる。
【0112】図2Bを再度参照して、抵抗器21Aおよ
び21Bは、VOUTと接地との間の抵抗分割器を形成す
る。誤り増幅器22は、抵抗器21Aおよび21Bの接
合部に結合された反転入力と、基準電圧VREFに結合さ
れた非反転入力と、信号発生器24に結合された出力端
子とを有する。コンパレータ27は、信号発生器24に
結合された反転入力および非反転入力と、論理回路29
に結合された出力端子とを有する。コンパレータ28
は、信号発生器24に結合された反転入力および非反転
入力と、論理回路29に結合された出力端子とを有す
る。論理回路29は、スイッチA、B、CおよびDを駆
動する4つの論理信号(VA、VB、VCおよびVD)を提
供する。
【0113】抵抗器21Aおよび21Bは、出力電圧V
OUTに比例する電圧フィードバック信号VFBを発生する
分圧器を形成する。誤り増幅器22は、VREFとVFB
の差を増幅して制御電圧VCLを発生する。制御電圧VCL
は、これらの4つのスイッチのデューティサイクルを決
定する。VCLは、VOUTと逆に変化し、負荷電流または
入力電圧の変化と共に変化する。したがって、VCLは、
誤り増幅器22および分圧器を通じて間接的にVOUT
結合される。
【0114】信号発生器24は、同じ周波数および周期
を有する2つの周期的波形VXおよびVYを発生する。信
号発生器24は、コンパレータ27の反転入力に結合さ
れた波形信号VXを発生する。信号発生器24はまた、
コンパレータ28の反転入力に結合された波形信号VY
を発生する。波形VXおよびVYの周期は、切り換えサイ
クルの周期を決定する。これらの周期的波形は、例えば
図6Aに示すような対称な三角波形であり得、または、
例えば図6Bおよび6Cに示すような非対称な鋸波形で
あり得る。信号発生器24はまた、VCLに比例する準静
的信号VUおよびVVを発生する。信号発生器24は、コ
ンパレータ27の反転入力においてVUを発生し、コン
パレータ28の非反転入力においてVVを発生する。
【0115】波形信号VXおよびVYまたは信号VUおよ
びVV(あるいは両方とも)は、直流(DC)オフセッ
ト電圧VDC分だけ差がある。信号VUおよびVVならびに
波形V XおよびVYは、図6A〜6Cについて以下にさら
に詳述するように、切換調整器がバックモード、ブース
トモード、またはバックブーストモードで動作するかど
うかを決定する。図2C、7および8Aに関して、信号
発生器24の実施例を示し、説明する。
【0116】再度図2Bを参照して、コンパレータ27
は、波形信号VXとVUとを比較して制御信号VZ1を発生
し、この制御信号VZ1はスイッチAおよびBの切換えを
制御する。コンパレータ28は、波形信号VYとVVとを
比較して制御信号VZ2を発生し、この制御信号VZ2はス
イッチCおよびDの切換えを制御する。図6Aは、波形
信号VXおよびVYならびに制御電圧VCLの例を示し、V
OUTと共に変化する準静的信号である。図6Aに示すよ
うに、VXは、周期Tを有し、最小値V1および最大値V
3をそれぞれ有する三角波形である。VYは、周期Tを有
し、最小値V2および最大値V4をそれぞれ有する三角波
形である。図6Aに示すように、V1<V2<V3<V4
ある。以下により詳細に説明するように、V1<VCL
2の場合、制御回路20により制御される調整器14
はバックモードで動作し、V2<VCL<V3の場合、制御
回路20により制御される調整器14はバックブースト
モードで動作し、V3≦VCL<V4の場合、制御回路20
により制御される調整器14はブーストモードで動作す
る。VCL≦V1またはVCL≧V4である場合、調整器14
は縮退モードで動作する。図6Aに示すように、波形V
XおよびVYは、同相状態に同期され、(V2−V1)=
(V4−V3)に等しいDCオフセット差VDCを有する。
【0117】論理回路29(図2B)は、駆動信号
A、VB、VCおよびVDを発生する。図6Aは、V2
CL<V3の場合の制御信号VZ1およびVZ2と、駆動信
号VA、VB、VCおよびVDの例を示す。図6A〜6D、
8Bおよび9Cに関して、例示目的のため、スイッチA
は、VAがハイのときにオンになり、VAがローのときに
オフになり、スイッチBは、VBがハイのときにオンに
なり、VBがローのときにオフになり、スイッチCは、
Cがハイのときにオンになり、VCがローのときにオフ
になり、スイッチDは、VDがハイのときにオンにな
り、VDがローのときにオフになる。また、図6A〜6
D、8Bおよび9Cに関して、例示目的のため、VA
Z1、VB=/VZ1、VC=VZ2、VD=/VZ2である。
Z1、VZ2、とVA、V B、VC、VDとの間の他の関係も
可能である。例えば、コンパレータ27の非反転入力が
Xに結合され、コンパレータ27の反転入力がVUに結
合される場合、VA=/VZ1であり、VB=VZ1である。
さらに、コンパレータ28の非反転入力がVYに結合さ
れ、コンパレータ28の反転入力がVVに結合される場
合、VC=VZ2であり、VD=/VZ2である。
【0118】図2Cは、本発明において用いられる信号
変調器24の一例を示す。信号発生器60は、図2B、
3B、4および5において信号発生器24として用いら
れ得る。信号発生器60は、波形発生器61と、抵抗器
62と、定電流源64とを含む。波形発生器61は、コ
ンパレータ28の反転入力に結合される周期的波形V Y
を発生する。制御電圧VCLは、コンパレータ27および
28の非反転入力に結合される。したがって、VUおよ
びVYは、回路60内のVCLに等しい。制御電圧V
CLは、例えば図2Bおよび3Bに示すような、出力電圧
からの電圧フィードバックVFB信号をモニタリングする
誤り増幅器22により発生され得る。コンパレータ28
の反転入力は、抵抗器62の第1の端子に結合されれ
る。
【0119】定電流源64は、抵抗器62の第2の端子
と接地との間に結合され、定電流を流す。コンパレータ
27の反転入力は、抵抗器62の第2の端子に結合され
る。コンパレータ28および27はそれぞれ、出力VZ2
およびVZ1を提供し、これらのVZ2およびVZ1はそれぞ
れ、図2B、3B、4および5の論理回路29、36、
46または56に結合され得る。コンパレータ27は、
スイッチAおよびB(または、非同期型実施形態の場
合、スイッチAのみ)の切換えを制御する制御信号VZ1
を発生する。コンパレータ28は、スイッチCおよびD
(または、非同期型実施形態の場合、スイッチCのみ)
の切換えを制御する制御信号VZ2を発生する。
【0120】図2Cに示すように、コンパレータ27お
よび28の反転入力に流入または流出する電流が実質的
に無いと仮定すると、信号VYは信号VXに等しく、その
上、定電流源64により流される電流に実質的に等しい
一定の負のDCオフセットが、抵抗器62の抵抗を調節
する。図6A〜6Cは、信号発生器60により発生され
る波形信号VYおよびVXの例を示す。しかし、信号発生
器60の信号VXおよびVYは、回路60内の信号VX
よびVYが同一の波形および同一のピークツーピーク振
幅を有するため、図6Dの信号VX′およびVY′と等し
くない場合がある。信号VXおよびVYは、例えば、対称
な三角波形または対称な鋸波形であり得る。以下の図6
A〜6Cに関する議論は、信号発生器60に当てはま
る。
【0121】信号VXおよびVYのオーバーラップ電圧
(V3−V2)は、以下のように表され得る。
【0122】
【数6】 ここで、Vp-pはVYのピークツーピーク振幅であり、I
64は、定電流源64によって流れる電流であり、R
62は、抵抗器62の抵抗である。信号VXは、信号VY
同じピークツーピーク振幅および波形を有する。
【0123】本発明のさらなる実施形態において、図2
Cの定電流源64を抵抗器と取り替えて、信号VXに信
号VYに対して変化する電圧オフセットを持たせること
ができる。この実施形態において、信号VXおよびV
Yは、異なるピークツーピーク振幅を有する。
【0124】再度図2Bを参照して、論理回路29は、
スイッチA、B、CおよびDのオンおよびオフを駆動す
る駆動回路を含む。VZ1がハイになると、論理回路29
は、論理信号VAをハイにし、論理信号VBをローにし、
スイッチAをオンし、スイッチBをオフする。VZ1がロ
ーになると、論理回路29は、論理信号VAをローに
し、論理信号VBをハイにし、スイッチAをオフし、ス
イッチBをオンする。VZ 2がハイになると、論理回路2
9は、論理信号VCをハイにし、論理信号VDをローに
し、スイッチCをオンし、スイッチDをオフする。VZ2
がローになると、論理回路29は、VCをローにし、VD
をハイにし、スイッチCをオフし、スイッチDをオンす
る。
【0125】図2Dは、制御回路20において用いられ
る論理回路29の一例を示す。論理回路29は、NAN
Dゲート150、152、160および162ならびに
インバータ151、153、154、155、161、
163、164および165を含む複数の論理ゲートを
有する。図2Dにおいて、スイッチAおよびDをPチャ
ネルの電界効果トランジスタ(FET)として示し、ス
イッチBおよびCをNチャネルのFETとして示す。図
2Dに関して、スイッチAは、VAがローになるとオン
され、VAがハイになるとオフされる。スイッチBは、
Bがハイになるとオンされ、VBがローになるとオフさ
れる。スイッチCは、VCがハイになるとオンされ、VC
がローになるとオフされる。スイッチDは、VDがロー
になるとオンされ、VDがハイになるとオフされる。本
発明のさらなる実施形態において、スイッチA〜Dは全
て、NチャネルのFETであり得る。
【0126】インバータ153、154および155
は、VINと接地との間に結合されるインバータ163、
164および165は、VOUTと接地との間に結合され
る。インバータ151は、VZ1に結合された入力と、N
ANDゲート152の第1の入力に結合された出力とを
有する。NANDゲート150は、VZ1に結合された第
1の入力と、NANDゲート152の出力に結合された
第2の入力と、インバータ153の入力に結合された出
力とを有する。インバータ153は、インバータ154
の入力に結合された出力を有する。インバータ154
は、NANDゲート152の第2の入力に結合された出
力と、トランジスタAのゲートとを有する。NANDゲ
ート152は、インバータ155の入力に結合された出
力を有する。インバータ155は、トランジスタBのゲ
ートに結合された出力を有する。インバータ161は、
Z2に結合された入力と、NANDゲート162の第1
の入力と、NANDゲート160の第1の入力に結合さ
れた出力とを有する。NANDゲート162は、NAN
Dゲート160の第2の入力に結合された出力と、イン
バータ165の入力とを有する。インバータ165は、
トランジスタCのゲートに結合された出力を有する。N
ANDゲート160は、インバータ163の入力に結合
された出力を有する。インバータ163は、インバータ
164の入力に結合された出力を有する。インバータ1
64は、NANDゲート162の第2の入力に結合され
た出力と、トランジスタDのゲートとを有する。
【0127】図2Dに示す論理回路29は、スイッチA
およびBがオンになる時間とスイッチCおよびDがオン
になる時間との間に短い不感時間を設けることにより、
スイッチAおよびBが同時にオンになることを回避し、
スイッチCおよびDが同時にオンになることを回避す
る。VZ1がローになると、例えば、図6Aにおいて示す
ように、トランジスタAはオフになり、トランジスタB
はオンになる。VZ1がハイになると、インバータ151
の出力はローになり、次いでNANDゲート152の出
力がハイになり、次いでインバータ155の出力がロー
になり、nチャネルのFET Bがオフになる。NAN
Dゲート152の出力がハイになると、NANDゲート
150の出力がローになり、次いでインバータ153の
出力がハイになり、次いでインバータ154の出力がロ
ーになり、pチャネルのFET Aがオンになる。VZ1
の立ち上がりエッジが論理ゲート151、152、15
0、153、次いで154を順番に伝播し、FET A
をオンするのにかかる所要時間は、VZ1の立ち上がりエ
ッジが論理ゲート151、152、次いで155を順番
に伝播し、FET Bをオフする所要時間よりも長い。
なぜならば、前者の場合、信号は、後者の場合よりも2
つ多い論理ゲートを通過しなければならないからであ
る。
【0128】VZ1がローに遷移すると、NANDゲート
150の出力がハイになり、次いでインバータ153の
出力がローになり、次いでインバータ154の出力がハ
イになり、pチャネルのFET Aがオフになる。イン
バータ154の出力がハイになり、インバータ151の
出力がハイになると、NANDゲート152の出力がロ
ーになり、次いでインバータ155の出力がハイにな
り、nチャネルのFETBがオンになる。VZ1の立ち下
がりエッジは、論理ゲート150、153、および15
4を順番に通過してpチャネルのFET Aをオフに
し、論理ゲート150、153、154、152および
155を順番に通過してnチャネルのFET Bをオン
にする。したがって、VZ1の立ち下がりエッジ上におい
て、FETBをオンするための所要時間の方が、FET
Aをオフするための所要時間よりも長い。従って、F
ET AおよびBがオンになる時間の間に短い不感時間
が設けられる。
【0129】論理ゲート160〜165はまた、FET
CおよびDがオンになる時間の間に短い不感時間を生
成して、これらのFETが同時にオンになることを回避
する。VZ2の立ち上がりエッジは、4つの論理ゲートを
(161、160、163および164の順番で)通過
してpチャネルのFET Dをオフし、6つの論理ゲー
トを(161、160、163、164、162および
165の順番で)通過し、nチャネルのFET Cをオ
ンする。VZ2の立ち下がりエッジは、2つの論理ゲート
を(162次いで165の順番で)通過してnチャネル
のFET Cをオフし、4つの論理ゲートを(162、
160、163次いで164を順番に)通過してpチャ
ネルのFET Dをオンする。
【0130】電源15は、4つのスイッチ全てを入力−
出力電圧関係に関わりなく切り換える従来技術のバック
ブースト切り換え調整器よりも、低い平均インダクタ電
流を必要とする。平均インダクタ電流/IINDと電源1
5内の平均出力電流/IOUTの平均との関係は、以下の
ように表され得る。
【0131】
【数7】 例えばVIN=VOUTかつtAD>0の場合、平均インダク
タ電流/IINDは、平均出力電流の半分以下である。時
間tADは、バックモード、ブーストモード、およびバッ
クブーストモードの場合に、波形VYおよびVXの間のD
Cオフセット電圧V DC(すなわち、図6A〜6Dの(V
2−V1))がゼロよりも大きい場合、ゼロよりも大き
い。従って、電源15は、VDC>0の場合の従来技術の
制御回路のバックブースト切換調整器と比較して、低い
平均インダクタ電流を必要とする。VDCおよびゆえにt
ADがゼロに等しい場合、同期型切換調整器14内の平均
インダクタ電流は、等式(1)および等式(7)によっ
て定義される。
【0132】図3Aを参照して、本発明による別の制御
回路について説明する。電源35は、非同期型バックブ
ースト切換調整器30および制御回路38を含む。非同
期型切換調整器30は、入力電圧VINを受け取り、調整
された出力電圧VOUTを生成する。入力電圧VINは、出
力電圧VOUTよりも高いか、低いか、あるいは実質的に
同じであり得る。制御回路38は、切換調整器30をバ
ックモード、ブーストモード、またはバックブーストモ
ードで動作させ得る。非同期型切換調整器30は、出力
電圧を調整された値で保持できるようにVOUTにおける
出力ノードへの供給電流を制御するVINとVOUTとの間
に結合された2つのスイッチを有する。制御回路38
は、出力電圧VOUTを受け取り、非同期型切換調整器3
0内の2つのスイッチの切換えを制御する2つの駆動信
号(VAおよびVC)を提供する。
【0133】図3Bを参照して、本発明の電源回路の3
5の模式図を示す。回路35は、2つのスイッチ(Aお
よびC)を有する非同期型切換調整器30と、制御回路
38とを含む。切換調整器30において、ダイオード3
2および34がそれぞれ、図2Bの同期型スイッチBお
よびDと代わっている。ダイオード32は、スイッチA
の第2の端子に結合されたカソードと、接地に結合され
たアノードとを有する。ダイオード34は、キャパシタ
18に結合されたカソードと、インダクタ17に結合さ
れたアノードとを有する。
【0134】図3Bの制御回路38は、論理回路36が
2つの駆動信号(VAおよびVC)を提供して制御スイッ
チAおよびCをそれぞれ制御する点を除いて図2Bの制
御回路20と同じである。スイッチAがオンになると、
ダイオード32は逆方向バイアスされ、ごくわずかな電
流を流す。スイッチAがオフになると、ダイオード32
は順バイアスされ、インダクタ17を通じて接地から電
流を流す。スイッチCがオンになると、ダイオード34
は逆方向バイアスされ、ごくわずかな電流を流す。スイ
ッチCがオフになると、ダイオード34は順バイアスさ
れ、インダクタ17からVOUTに電流を流す。
【0135】従って、スイッチAおよびCがオンの場
合、ダイオード32および34は逆方向バイアスされ、
電流がインダクタ17を通じてVINと接地との間に流れ
る。スイッチAがオンになり、スイッチCがオフになる
と、ダイオード32は逆方向バイアスされ、ダイオード
34は順方向バイアスされ、インダクタ17を通じて電
流がVINとVOUTとの間に流れる。スイッチAおよびC
がオフになると、ダイオード32および34は順方向バ
イアスされ、インダクタ17を通じて電流が接地とV
OUTとの間に流れる。スイッチAがオフになり、スイッ
チCがオンになると、ダイオード32は順方向バイアス
され、ダイオード34は逆方向バイアスされ、インダク
タ17を通る電流は、両方の端子が接地に結合されてい
るため変化しない。図3Bの制御回路38は、図6A〜
6Dを参照して議論したようなVCLの値に応じて、非同
期型切換調整器30をバックモード、ブーストモード、
またはバックブーストモードで動作させ得る。
【0136】図4を参照して、本発明による別の制御回
路について説明する。電源40は、非同期型スイッチA
と、ダイオード32と、同期型スイッチCおよびDとを
有する切換調整器42を含む。図4の制御回路44は、
論理回路46が3つの駆動信号(VA、VCおよびVD
を出力してスイッチA、CおよびDをそれぞれ制御する
点を除いて図2Bの制御回路20と同じである。制御回
路44において、コンパレータ27はスイッチAの切換
えを制御し、コンパレータ28はスイッチCおよびDの
切換えを制御する。本発明の制御回路44は、VCLの値
に応じて、図6A〜6Dを参照して議論した様式と同じ
様式で、切換調整器42をバックモード、ブーストモー
ド、またはバックブーストモードで動作させ得る。
【0137】図5は、2つの同期型スイッチと、非同期
型スイッチと、ダイオードとを有するバックブースト切
換調整器の別の例を示す。図5の電源50は、切換調整
器52および制御回路54を有する。切換調整器52
は、同期型スイッチAおよびBと、ダイオード34と、
非同期型スイッチCとを有する。制御回路54は、論理
回路56が3つの駆動信号(VA、VBおよびVC)のみ
を出力してスイッチA、BおよびCをそれぞれ制御する
点を除いて図2Bの制御回路20と同じである。制御回
路54において、コンパレータ27は、スイッチAおよ
びBの切換えを制御し、コンパレータ28は、スイッチ
Cの切換えを制御する。本発明の制御回路54は、切換
調整器52を、図6A〜6Dを参照して議論した様式と
同じ様式でバックモード、ブーストモード、またはバッ
クブーストモードで動作させ得る。
【0138】信号発生器24は、制御回路20、38、
44および54に対し、波形信号V XおよびVYと、準静
的信号VUおよびVVとを発生する。図6A〜6Cに示す
波形VXおよびVY(ならびに図6DのVX′および
Y′)は、電源15、35、40および50と共に用
いられ得る。図6A〜6Dは、本発明の切換調整器回路
において用いられ得る、周期Tを有する周期的波形の4
つの例を示す。別の種類の波形(例えば、立ち上がりエ
ッジおよび立ち下がりエッジが緩やかな非対称形の鋸波
形)も用いられ得る。
【0139】図6A〜6Dはまた、3つの動作モード
(バック、ブーストおよびバックブースト)の間の制御
電圧VCLと、制御信号VZ1およびVZ2と、駆動信号
A、VB、VC、およびVDとの例を示す。VCLの値は、
活性定常状態動作モードを決定する。図6A〜6Dを参
照して、VUおよびVVは両方とも、例えば図2Cおよび
7に示すように、各周期Tの間VCLと等しい。または図
6A〜6Dを参照して、VDCは、(V2−V1)=(V4
−V3)と等しい。これらの3つの活性定常状態動作モ
ードを、バック(V1<VCL≦V2)、バックブースト
(V2<VCL<V3)、およびブースト(V3≦VCL
4)と呼ぶ。図6A〜6Dに関する以下の議論を参照
して、調整器30および42内のダイオード32は、ス
イッチBがオンの表示になると順方向バイアスされ、ス
イッチBがオフの表示になると逆方向バイアスされる。
さらに、調整器30および52内のダイオード34は、
スイッチDがオンの表示になると順方向バイアスされ、
スイッチDがオフの表示になると逆方向バイアスされ
る。
【0140】図6Aは、制御電圧VCLの2つの値(V
CL1およびVCL2)に対する例示的波形VYおよびVXなら
びに信号VZ1、VZ2、VA、VB、VC、およびVDを示
す。本発明の切換調整器回路の動作モードは、制御電圧
CLの値と、電圧レベルV1、V2、V3およびV4とによ
って決定される。波形VXおよびVYは、周期Tについて
対称な三角波形である。信号VZ1、VZ2、VA、VB、V
CおよびVDの値は、VCL=VCL1の場合に実線で示し、
CL=VCL2の場合に点線で示す。
【0141】図6Aは、バックブーストモードの場合の
本発明の一例を示す。図6Aに示すように、VXおよび
Yが両方ともVCLを下回る場合、信号VZ1およびVZ2
はハイとなり、信号VAおよびVCはハイ(すなわち、ス
イッチAおよびCがオン)となり、信号VBおよびVD
ロー(すなわち、スイッチBおよびDがオフ)となる。
YがVCLを上回りかつVXがVCLを下回る場合、VZ1
ハイとなり、VZ2はローとなり、VAおよびVDはハイ
(すなわち、スイッチAおよびDがオン)となり、VB
およびVCはロー(すなわち、スイッチBおよびCがオ
フ)となる。VXおよびVYが両方ともVCLを上回る場
合、VZ1およびVZ2はローとなり、VBおよびV Dはハイ
(すなわち、スイッチBおよびDがオン)になり、VA
およびVCはロー(すなわち、スイッチAおよびCがオ
フ)になる。バックブーストモードの場合、各周期Tに
おいて全てのスイッチをオンおよびオフするために、電
力が必要となる。
【0142】調整器回路14、30、42または52の
出力−入力電圧比が変化すると、スイッチA、B、Cお
よびD(ならびに/またはダイオード32および34)
のオン時間もそれに応じて変化する。例えば、図2Bの
電源回路15において、VINがバックブーストモードで
減少すると、出力−入力電圧比が増加する。VINが減少
すると、これらのスイッチの所与のデューティサイクル
について、各周期Tにおける負荷19への電流が減少す
るため、誤り増幅器22がVOUTのわずかな減少を感知
する。VOUTが減少するにつれて、VCLが増加する。図
6Aからわかるように、VCLがVCL2まで増加するにつ
れて、VZ1のオフ時間が減少し、VZ2のオン時間が増加
する。これにより、スイッチAおよびCのオン時間が増
加し、スイッチBおよびDのオン時間が減少する。この
ように、本発明の制御回路は、スイッチのデューティサ
イクルを調節して、VOUTを調整された値で保持する。
このデューティサイクルは、理想的な構成要素を仮定し
た場合、等式(3)における関係を満足する。
【0143】本発明によれば、切換調整器がバックブー
ストモードで動作する出力−入力電圧比の範囲は、波形
XおよびVYの電圧のオーバーラップに依存する。図6
A〜6Dに示すように、VXおよびVYの電圧オーバーラ
ップは、領域(V3−V2)である。電圧オーバーラップ
が増加するにつれて、本発明の制御回路が切換調整器を
バックブーストモードで動作させる出力−入力電圧比の
範囲が増加する。電圧オーバーラップが減少するにつれ
て、本発明の制御回路が切換調整器をバックブーストモ
ードで動作させる出力−入力電圧比の範囲が減少する。
【0144】オーバーラップが最大(すなわち、VDC
0、ゆえにV1=V2およびV3=V4)のとき、制御回路
は、全ての出力−入力電圧比において、切換調整器をバ
ックブーストモードで動作させる。この場合、スイッチ
AおよびDは同時にオンにならず、切換えシーケンス
は、AおよびCがオンになり、BおよびDがオンにな
り、AおよびCがオンになり、BおよびDがオンなると
いった具合である。
【0145】オーバーラップが最大になると、幾つかの
不利点を生む。第1に、等式(7)に示すようにtAD
ゼロに等しくなるため、平均インダクタ電流が、所与の
出力電流および出力−入力電圧比に対して大きくなる。
第2に、各周期Tにおいて、出力−入力電圧比に関係な
く全てのスイッチがオンおよびオフになるため、切換調
整器が無効になる。従って、最大オーバーラップ条件
(VDC>0)よりも小さなオーバーラップが少しでもあ
ると、切換調整器がバック、ブースト、およびバックブ
ーストモードで動作することを可能にし、これにより効
率を上げ、インダクタ電流を低減する。
【0146】VXおよびVYが全くオーバーラップしない
(すなわち、V3≦V2の)場合、切換調整器はバックブ
ーストモードで動作しない。この状況において、VCL
3よりも大きくかつV2よりも小さい場合、スイッチA
およびDは各周期Tを通じてずっとオンであり、入力ノ
ードおよび出力ノードはインダクタ(VIN=VOUT)を
通じて結合されるため、切換えは生じない。この場合、
出力電圧VOUTは、一定の値に調整されない。VCLがこ
れらの波形のいずれかと交差する場合、バックモードお
よびブーストモードはやはり存在する。
【0147】電圧オーバーラップ(V3−V2)は、切換
調整器の所望の挙動を調節するために用いられ得る。最
大の効率を得たい場合、波形のオーバーラップを皆無に
し(これにより、電圧オーバーラップはゼロ以下、すな
わちV3≦V2となる)、バックブーストモードでの動作
を無くすべきである。しかし、この場合、VCLによる出
力−入力電圧比への制御が無効となる動作領域が存在す
る。これは、入力電圧が実質的に出力電圧と等しい場合
に発生する。図2Bのようなシステム構成において波形
がオーバーラップせず(すなわち、V3≦V2)、かつV
OUT≒VINである場合、VCLは、バックモードとブース
トモードとの間を高速でシフトして、スイッチの一定の
デューティサイクルを見つけようとする。1に近い出力
−入力電圧比は、この条件に適応できる1つの制御電圧
レベルをいつも有しているわけではない。したがって、
システムは、バックモードとブーストモードとの間をシ
フトするため、ヒステリシス的に挙動する。この挙動は
通常は望ましくない。
【0148】電圧オーバーラップ(V3−V2)が増加し
てゼロを上回ると、調整器が比較的非効率なバックブー
ストモードで動作する入力電圧範囲が増加するが、上記
にてモードバックモードとブーストモードとの間の遷移
に関して説明したヒステリシス的モードが無くなる。こ
れにより、より大きな出力−入力電圧比範囲が非効率と
なるが、遷移挙動は向上する。さらに、電圧オーバーラ
ップ(V3−V2)がゼロよりも大きくなると、一定のス
イッチのデューティサイクル(一定負荷電流の場合)で
あらゆる出力−入力電圧比を保持できる。
【0149】図6Bは、V3≦VCL<V4であり、ゆえに
調整器がブーストモードで動作する別の波形VXおよび
Yを示す。図6Bにおける波形VXおよびVYは、急な
立ち上がりエッジおよび周期Tを有する鋸波形信号であ
る。VCLがV3を下回らない限り、VCLは、常に波形VX
より高く、VZ1は、各切換えサイクルの全周期Tにわた
ってハイである。したがって、ブーストモードにおい
て、各切換えサイクルの全周期TにわたってVAはハイ
であり、スイッチAはオンであり、VBはローであり、
スイッチBは、オフである。コンパレータ28は、電源
15および40におけるブーストモードのスイッチCお
よびDのオンおよびオフの切換えと、電源35および5
0内のブーストモードのスイッチCのオンおよびオフの
切換えとを制御する。VYがVCLを上回る場合、VZ2
ローとなり、VDはハイとなり、これによりスイッチD
はオンとなり、VCはローとなり、これによりスイッチ
Cはオフとなる。VYがVCLを下回る場合、VZ2はハイ
となり、VCはハイとなり、これによりスイッチCはオ
ンとなり、VDはローとなり、これによりスイッチDは
オフになる。
【0150】図6Aおよび6Bは、ピークツーピーク振
幅が等しい波形VXおよびVYの例を示す。図6Aおよび
6BにおけるVXのピークツーピーク振幅が等しい場
合、図6Aおよび6BのVYのピークツーピーク振幅は
等しくなり、図6Aおよび6Bにおける電圧オーバーラ
ップ(V3−V2)は等しくなり、時間tAD、tBD、およ
びtACは、図6AのVXおよびVYの形状(三角)が図6
BのVXおよびVY(鋸波)と異なっていても、これらの
2つの定常状態条件の実施形態における所与のV CLにお
いて等しくなる。また、この場合、スイッチAおよびD
のオン時間のみが等式(3)に示すような定常状態の出
力−入力電圧比の決定に関連するため、図6Aおよび6
Bの定常状態の出力−入力電圧比は同じである。これら
2つの実施形態のスイッチのオン時間のシーケンスは異
なる。図6Aにおいて、バックブーストモードの場合の
切換え反復シーケンスは、ADをオンし、BDをオン
し、ADをオンし、ACをオンするといった具合であ
る。図6Bにおいて、バックブーストモードの場合の切
換え反復シーケンスは、ADをオンし、ACをオンし、
BDをオンするといった具合である。
【0151】図6Cは、V1<VCL≦V2でありゆえに調
整器はバックモードで動作する、さらなる別の波形VX
およびVYを示す。図6C内の波形VXおよびVYは、急
速な立ち下がりエッジおよび周期Tを有する鋸波形信号
である。VCLがV2を越えない場合、波形VYはいつもV
CLよりも大きく、電源15、35、40、および50内
のVZ2は、各切換えサイクルの全体周期Tの間、ローで
ある。従って、VCはローとなり、これにより、スイッ
チCは、各サイクルの全周期Tにわたってオフとなり、
Dは、ハイとなり、これにより、スイッチDは、各サ
イクルの全周期Tにわたってバックモードでオンとな
る。コンパレータ27は、電源15および50内のバッ
クモードのスイッチAおよびBのオンおよびオフの切換
えを制御し、電源35および40内のバックモードのス
イッチAのオンおよびオフの切換えを制御する。VX
CLを上回る場合、VZ1はローであり、VBはハイであ
り、これにより、スイッチBはオンとなり、VAはロー
となり、これによりスイッチAはオフとなる。VXがV
CLを下回る場合、VZ1はハイとなりVAはハイとなり、
これによりスイッチAはオンとなり、VBはローとな
り、これによりスイッチBはオフとなる。
【0152】図6Dは、本発明の制御回路において用い
られ得る別の波形信号VX′およびVY′の例を示す。信
号発生器24は、波形信号VXおよびVYの代わりに、波
形信号VX′およびVY′をそれぞれ生成し得る。信号発
生器24により生成される波形信号は、同一である必要
はなく、また同じ波形を有さない。図6Dに示すよう
に、VX′は対称な三角波形であり、波形VY′は非対称
な鋸波形である。これらの波形は両方とも、周期Tを有
する。VX′のピークツーピーク振幅(V3−V 1)は、
Y′のピークツーピーク振幅(V4−V2)よりも大き
い。
【0153】本発明の制御回路により図6Dの波形
X′およびVY′で制御されるバックブースト切換調整
器は、図6Aから6Cで上述したように、バックモー
ド、ブーストモード、またはバックブーストモードで動
作し得る。等式(3)はまた、波形およびピークツーピ
ーク振幅が異なる波形VX′およびVY′を有する本発明
の制御回路に当てはまる。好適には、波形VX′および
Y′は、スイッチBおよびCが同時にオンになる(す
なわち、VCL>VY′かつVCL<VX′となる)ことのな
いよう、互いに交差しないように選択される。
【0154】図6A〜6Dを参照して、2つの「縮退」
モードが示されている。縮退モードは、制御電圧VCL
1以下の場合またはVCLがV4以上の場合に発生する。
CLがV1以下の場合、VZ1およびVZ2は両方ともロー
のままであり、スイッチBおよびDは、各サイクルの周
期Tにおいてずっとオンである(VA=VZ1の場合、VB
=/VZ1、VC=VZ2、およびVD=/VZ2)。このモー
ドは、インダクタ17を通じて出力電圧を接地に放電す
る。第2の縮退モードにおいて、VCLはV4以上であ
り、VZ1およびVZ2は両方ともハイのままであり、スイ
ッチAおよびCは、各サイクルの周期Tの間ずっとオン
である(VA=VZ1の場合、VB=/VZ1、VC=VZ2
およびVD=/VZ2)。このモードは、インダクタ17
を通じて入力電圧を接地に対してショートさせるため、
通常は望ましくない。これらの縮退モードは、VOUT
調整には用いられない。これらのモードは両方とも、ス
イッチAおよびCが周期Tの全期間において共にオンに
なった場合またはスイッチBおよびDが周期Tの全期間
において共にオンとなった場合のみに縮退すると考えら
れる。
【0155】図7は、波形およびピークツーピーク振幅
が異なる波形VX′およびVY′の生成が可能な信号発生
器24の一例を示す。信号発生器65は、図2B、3
B、4および5の信号発生器24として用いられ得る。
信号発生器65は、波形発生器66および68ならびに
発振器67を含む。回路65において、信号VUおよび
Vは、コンパレータ27および28の非反転入力にお
いてそれぞれ生成される。信号VUおよびVVは、図7の
CLに等しい。波形発生器66は、コンパレータ27の
反転入力において波形VX′を発生し、波形発生器68
は、コンパレータ28の反転入力において波形VY′を
発生する。波形VX′およびVY′は、例えば図6Dに示
すように、異なる波形および異なるピークツーピーク振
幅を有することができる。発振器67は、ノード69に
おいて、波形発生器66および68により受け取られる
周期的信号を生成する。ノード69における周期的信号
は、波形VX′およびVY′の周期Tを同期化し、これに
より、これらの波形の周期は同時に開始および終了す
る。例えば、波形発生器66および68は、ノード69
におけるデジタル信号の立ち上がりエッジにおいて波形
X′およびVY′の周期をそれぞれ開始し得る。所望な
らば、図7の波形VX′およびVY′は、DCオフセット
電圧がVDC=(V2−V1)=(V4−V3)の場合、同じ
波形および同じピークツーピーク振幅を有し得る。
【0156】図8Aは、本発明による信号発生器のさら
なる実施形態を示す。図8Aの信号発生器を備える制御
回路はまた、同期型バックブースト切換調整器、非同期
型バックブースト切換調整器、および同期型/非同期型
バックブースト切換調整器用の制御信号を生成するため
に用いられ得る。図8Aの信号発生器70は、図2B、
3B、4および5の信号発生器24の代わりに用いられ
得る。信号発生器70は、波形発生器71と、抵抗器7
6と、定電流源78とを含む。波形発生器71は、コン
パレータ27および28の反転入力において周期的波形
Wを生成する。波形VWは、VXおよびVYに等しい。制
御電圧VCLは、例えば図2Bおよび3Bに示すような電
圧フィードバック信号VFBをモニタリングする誤り増幅
器22から生成され得る。VCLは、コンパレータ27の
非反転入力(これにより、VUはVCLと等しい)と、抵
抗器76の第1の端子とに結合される。定電流源78
は、抵抗器76の第2の端子と接地との間に結合され、
定電流を流す。コンパレータ28の非反転入力は、抵抗
器76の第の端子に結合される。コンパレータ27は、
制御信号VZ1を生成し、この制御信号VZ1は、スイッチ
AおよびBの切換えを制御し、または、非同期型の実施
形態の場合、スイッチAのみを制御する。コンパレータ
28は、制御信号VZ2を生成し、この制御信号VZ2は、
スイッチCおよびDの切換えを制御し、または、非同期
型の実施形態の場合、スイッチCのみを制御する。
【0157】信号発生器70は、VCLおよびVUから一
定だけの値だけ負方向にオフセットしたコンパレータ2
8の非反転入力において電圧VVを生成する。コンパレ
ータ27および28の非反転入力における電流の流出お
よび流入が無いと仮定すると、VUとVVとの間の一定の
オフセットは、定電流源78によって流される電流と抵
抗器76の抵抗とを乗算したものと等しい。VVは、以
下のように表され得る。
【0158】
【数8】 ここで、I78は、定電流源78が流す電流であり、R76
は、抵抗器76の抵抗である。したがって、オフセット
電圧VDCは、図8A〜8Bの実施形態に関して、VU
Vに等しい。
【0159】図8Bは、波形発生器71により生成され
る信号VWの一例を示す。信号VWは、最大値V6および
最小値V5を有する。図8Bは、信号VU、VV、VZ1
Z2、VA、VB、VC、およびVDの例も示す。信号発生
器70を備えた制御回路により制御される切換調整器
は、VUおよびVVが両方ともV6未満かつV5を越える場
合、バックブーストモードで動作する。バックブースト
モードにおいて、制御信号VZ1およびVZ2は、各周期T
において、これらのスイッチの各々のオンおよびオフの
切換えを制御する。
【0160】VUがV6以上であり、VVがV6未満である
場合、信号発生器70により制御される切換調整器は、
各サイクルの全期間においてVZ1およびVAはハイであ
り、VBはローであり、スイッチAはオンであり、スイ
ッチBはオフであるめ、ブーストモードで動作する。制
御信号VZ2は、ブーストモードのスイッチCおよびDの
オンおよびオフの切換えを制御する。VVがV5以下であ
り、VUがV5を越える場合、信号発生器70により制御
される切換調整器は、各サイクルの全期間においてVZ2
およびVCはローであり、VDはハイであり、スイッチC
はオフであり、スイッチDはオンであるため、バックモ
ードで動作する。制御信号VZ1は、バックモードのスイ
ッチAおよびBのオンおよびオフの切換えを制御する。
図8Bを参照して、スイッチAは、VWがVU未満の場合
にオンとなり、VWがVUを越える場合にオフとなる。ス
イッチBは、VWがVUを越える場合にオンとなり、VW
がVU未満の場合にオフとなる。スイッチCは、VWがV
V未満の場合にオンとなり、VWがVVを越える場合にオ
フとなる。スイッチDは、VWがVVを越える場合にオン
となり、VWがVV未満の場合にオフとなる。VUおよび
V≧V6であるかまたはVUおよびVV≦V5である場
合、切換調整器は、縮退モードで動作する。
【0161】本発明のさらなる実施形態において、定電
流源78は抵抗器と取り替えられ得、これにより、VV
がVCLおよびVUの一部となるよう、VVが生成される。
この実施形態において、VUとVVとの間のオフセット電
圧は、VCLの増減に従って変化する。
【0162】コンパレータの伝播遅延は、その差動入力
電圧差がゼロを通過してからその出力信号が供給電圧の
半分に到達するためにに必要な時間である。伝播遅延に
は2種類がある:すなわち、tPLHは、コンパレータの
出力がローからハイに遷移する場合の伝播遅延であり、
PHLは、コンパレータ出力がハイからローに遷移する
場合の伝播遅延である。コンパレータの伝播遅延は、オ
ーバードライブ(差動入力電圧差)と、コンパレータの
出力信号における遷移間の時間と共に変化し得る。例え
ば、コンパレータの入力においてオーバードライブが大
きくなると、オーバードライブが小さい場合よりも伝播
遅延が短くなり得る。パルス幅変調器内のコンパレータ
の伝播遅延は、制御電圧入力がコンパレータへの周期的
波形入力の最小電圧および最大電圧に近づいた場合に最
も変化する。コンパレータの出力信号の伝播遅延が変化
すると、パルス幅変調器が切換調整器内のスイッチのデ
ューティサイクルを正確に制御する能力に悪影響を与え
得る。
【0163】図9Aは、本発明のパルス幅変調器のさら
なる実施形態を示す。図9Aのパルス幅変調器80は、
図2B、3B、4および5のパルス幅変調器25の代わ
りに用いられ得る。図9Aのパルス幅変調器回路80
は、スイッチの0%〜100%のデューティサイクルの
制御信号VZ1およびVZ2において、実質的に一定の伝播
遅延を生成する。パルス幅変調器80は、それぞれが周
期的波形信号を生成する2つの波形発生器と、2つのコ
ンパレータと、2つのマルチプレクサとを用いて、信号
Z1およびVZ2を生成する。これらのマルチプレクサの
各々は、一方のコンパレータに結合された波形発生器に
より生成された波形信号がその最小電圧または最大電圧
の1%以内でない場合、これらのコンパレータのうちの
その一方の出力を信号VZ1およびVZ2として選択する。
このパーセントは、選択信号VS1およびVS2によって決
定される。この技術は、制御信号VZ1およびVZ2におけ
る実質的に一定の伝播遅延を確実にするのに有用であ
る。線形パルス幅変調システムのさらなる詳細につい
て、本出願と同時に出願された、同一譲受人に譲渡され
た同時係属中の、Dwelleyらに付与された、米国
特許出願第 号(弁理士受付番号:LT−107)
に記載がある。本明細書中、同出願の開示内容全体を参
考のため援用する。
【0164】パルス幅変調器80は、図2B、3B、4
および5のパルス幅変調器25の代わりに用いられ得
る。パルス幅変調器80は、信号発生器81と、コンパ
レータ84および86と、マルチプレクサ88および9
0とを含む。信号発生器81は、波形信号VMをコンパ
レータ84の反転入力に提供し、波形信号VNをコンパ
レータ86の反転入力に提供する。制御電圧VCLは、入
力信号として信号発生器81に結合される。VCLは、例
えば図2B、3B、4および5に示すような電圧フィー
ドバック信号VFBをモニタリングする誤り増幅器22か
ら生成され得る。信号発生器81はまた、準静的信号V
Jをコンパレータ84の非反転入力に提供し、準静的信
号VKをコンパレータ86の非反転入力に提供する。
【0165】コンパレータ84は、その出力において信
号VRを提供し、コンパレータ86は、その出力におい
て信号VQを提供する。コンパレータ84の出力は、ノ
ード87におけるマルチプレクサ88および90の入力
端子に結合される。コンパレータ86の出力は、ノード
89におけるマルチプレクサ88および90の入力端子
に結合される。選択信号VS1は、マルチプレクサ88の
S入力にに結合され、選択信号VS2は、マルチプレクサ
90のS入力に結合される。マルチプレクサ88の出力
は、制御信号VZ1を提供する。マルチプレクサ90の出
力は、制御信号VZ2を提供する。
【0166】波形信号VMおよびVNは、同じ形状および
同じ周期Tを有するが、周期Tの半分だけ互いに時間遅
延される。図9Cは、信号VMおよびVNの例を示す。信
号発生器81はまた、例えば立ち上がりエッジが急な鋸
波形ならびに立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジ
が急でない鋸波形のような、別の種類の周期的波形を生
成し得る。
【0167】図9Bの信号発生器100は、信号発生器
81の一例である。信号発生器100は、図9Cに示す
ような急な立ち下がりエッジを有する2つの周期的鋸波
形V MおよびVNを生成する。波形VMおよびVNは、図9
Cに示すようにVMAXとVMINとの間で変化する。信号発
生器100はまた、準静的信号VJおよびVKを生成し、
これらの信号はそれぞれ、各周期TにわたってVCLに等
しい。波形発生器100は、クロック信号発生器l04
と、定電流源101および106と、キャパシタl02
および107と、nチャネルのMOS電界効果トランジ
スタ103および108と、ワンショット104および
109とを含む。定電流源101は、供給電圧VCCに結
合された第1の端子と、キャパシタ102の第1の端
子、トランジスタ103のドレインおよびVNに結合さ
れた第2の端子とを有する。キャパシタ102は、接地
に結合された第2の端子を有し、トランジスタ103
は、接地に結合されたソースを有する。定電流源106
は、供給電圧VCCに結合された第1の端子と、キャパシ
タ107の第1の端子、トランジスタ108のドレイン
およびVMに結合された第2の端子とを有する。キャパ
シタ107は、接地に結合された第2の端子を有し、ト
ランジスタ108は、接地に結合されたソースを有す
る。クロック信号発生器104は、ノードll0におい
てワンショット104および109の入力端子に結合さ
れた出力端子を有する。ワンショット104は、トラン
ジスタ103のゲートに結合された出力を有し、ワンシ
ョット109は、トランジスタ108のゲートに結合さ
れた出力を有する。
【0168】クロック信号発生器104は、ノードll
0においてハイとローとの間で変化する、50%のデュ
ーティサイクルを有する方形波のデジタルクロック信号
を生成する。クロック信号の各サイクルの間、定電流源
101は、キャパシタ102をVMINからVMAXまで充電
し、定電流源106は、キャパシタ107をVMINから
MAXまで充電する。クロック信号がハイになると、ワ
ンショット104の出力における信号はローからハイに
なり、これによりトランジスタ103はオンになる。次
いで、キャパシタ102上のVNにおける電圧が、VMAX
からVMINにまで下がる。ワンショット104の出力
は、ごく短時間だけハイである(例えば、ノード110
におけるクロック信号がハイを保つ時間のl%)。ワン
ショット104の出力は、次いで、ローに遷移し、トラ
ンジスタ103はオフになる。次いで、定電流源101
は、キャパシタ102の充電を再度開始する。ワンショ
ット104の出力は、クロック信号の次の立ち上がりエ
ッジまでローのままである。
【0169】クロック信号がローになると、ワンショッ
ト109の出力における信号はローからハイとなり、こ
れによりトランジスタ108はオンとなる。次いで、キ
ャパシタ107のVMにおける電圧は、VMAXからVMIN
まで下がる。ワンショット109の出力は、ごく短時間
だけハイである(例えば、ノード110におけるクロッ
ク信号がローである時間の1%)。ワンショット109
の出力は次いでローに遷移し、トランジスタ108はオ
フになる。定電流源106はここで、キャパシタ107
の充電を再度開始する。ワンショット109の出力は、
クロック信号の次の立ち下がりエッジまでローのままで
ある。
【0170】図9Cはまた、例示的論理信号VR、VQ
Z1、VZ2、VS1およびVS2を示す。信号VZ1は、スイ
ッチAおよびBの切換えを制御し、信号VZ2は、本発明
の上記の実施形態に関して説明したような、スイッチC
およびDの切換えを制御する。コンパレータ84は、V
JとVMとを比較してVRを生成する。VJがVMよりも大
きい場合、VRはハイとなる。VJがVMよりも小さい場
合、VRはローとなる。コンパレータ86は、VKとVN
とを比較して、VQを生成する。VKがVNよりも大きい
場合、VQはハイである。VKがVNよりも小さい場合、
Qはローである。選択信号VS1およびVS2は、信号VR
およびVQのうちどちらをVZ1およびVZ2として、マル
チプレクサ88および90を用いて周期Tの間所定の時
間間隔で通過させるかを選択する。図9Bおよび9Cの
例において、VCLはVJおよびVKに等しい。
【0171】図9Cを参照して、VCLがV4よりも小さ
くかつV3以上である場合、切換調整器はブーストモー
ドで動作する。VCLがV3よりも小さくかつV2よりも大
きい場合、切換調整器はバックブーストモードで動作す
る。VCLがV2以下でありかつV1よりも大きい場合、切
換調整器はバックモードで動作する。以下に説明するよ
うに、V1およびV3の値は、信号VS1の立ち下がりエッ
ジおよび立ち上がりエッジによって決定され、V2およ
びV4の値は、信号VS2の立ち下がりエッジおよび立ち
上がりエッジによって決定される。
【0172】信号VMおよびVNのV4よりも大きい部分
およびV1よりも小さい部分は、制御信号VZ1およびV
Z2を生成するために用いられない。なぜならば、VCL
MおよびVNのピークツーピーク振幅の最大パーセント
(例えば、90%)よりも大きい場合またはVMおよび
Nのピークツーピーク振幅の最小パーセント(例え
ば、l0%)よりも小さい場合、コンパレータ84およ
び86の伝播遅延が変化し得るからである。したがっ
て、信号VS2の選択は、(コンパレータ84および86
の伝播遅延が異なり得る)VMおよびVNのピークツーピ
ーク振幅の最大パーセント(例えば、90%)よりもV
4が小さくなるように行われる。信号VS1の選択は、
(コンパレータ84および86の伝播遅延が異なり得
る)VMおよびVNのピークツーピーク振幅の最小パーセ
ント(例えば、10%)よりもV1が大きくなるように
行われる。
【0173】図9Cを参照して、VCLがV4以上である
場合、切換調整器は、各周期Tの間にインダクタ17を
通じて入力電圧を接地に結合する縮退モードで動作す
る。V CLがV1以下である場合、切換調整器は、各周期
Tの間にインダクタ17を通じて出力電圧を接地に結合
する縮退モードで動作する。
【0174】選択信号VS1およびVS2は、図9Cに示す
ようなデジタル信号であり得る。選択信号VS1は、ノー
ド87および89のうちどちらをマルチプレクサ88の
出力に結合するかを決定する。選択信号VS1は、マルチ
プレクサ88に、波形信号V MがV1とV3との間にある
場合にノード87において信号VRを制御信号VZ1とし
て送り、波形信号VNがV1とV3との間にある場合にノ
ード89において信号VQを制御信号VZ1として送らせ
る。波形信号VMおよびVNがV1とV4との間にある場
合、その波形信号に結合されたコンパレータの伝播遅延
PHLは、VRおよびV Qにおけるハイからローへの遷移
は、VZ1を形成するために用いられるため、互いに対し
て実質的に一定である。コンパレータ84および86の
伝播遅延tPLHは、実質的に一定である必要はない。な
ぜならば、VZ1におけるローからハイへの遷移は、VR
およびVQにおけるローからハイへの遷移ではなくVS1
における遷移によって形成されるからである。しかし、
信号VRおよびVQは、VRおよびVQがVZ1として再度選
択される前にローからハイへと遷移するべきである。
【0175】選択信号VS2は、ノード87および89の
うちどちらをマルチプレクサ90の出力に結合するかを
決定する。選択信号VS2は、マルチプレクサ90に、波
形信号VMがV2とV4との間にある場合にノード87に
おける信号VRを制御信号VZ2として送らせ、波形信号
NがV2とV4との間にある場合、ノード89における
信号VQを制御信号VZ2として送らせる。波形信号VM
よびVNがV1とV4との間にある場合、その波形信号に
結合されたコンパレータの伝播遅延tPHLは、互いに対
して実質的に一定である。なぜならば、VRおよびVQ
おけるハイからローへの遷移はVZ2を形成するために用
いられるからである。コンパレータ84および86の伝
播遅延tPLHは、実質的に一定でなくてよい。なぜなら
ば、VZ2におけるローからハイへの遷移は、VRおよび
Qにおけるローからハイへの遷移ではなく、VS2にお
ける遷移によって形成されるからである。しかし、信号
RおよびVQは、VRおよびVQがVZ2として再度選択さ
れる前に、ローからハイに遷移するべきである。
【0176】VS1がハイの場合、コンパレータ84の出
力は、マルチプレクサ88の出力に結合され、VMは、
図9Cに示すようにV1とV3との間にある。ここで、信
号VZ 1は、信号VRと同じである。VS1がローの場合、
コンパレータ86の出力は、マルチプレクサ88の出力
に結合され、VNは、図9Cに示すようにV1とV3との
間である。ここで、信号VZ1は、信号VQと同じであ
る。VS2がハイの場合、コンパレータ84の出力は、マ
ルチプレクサ90の出力に結合され、VMは、図9Cに
示すようにV2とV4との間である。ここで、信号V
Z2は、信号VRと同じである。VS2がローの場合、コン
パレータ86の出力は、マルチプレクサ90の出力に結
合され、VNは、図9Cに示すようにV2とV4との間で
ある。ここで、信号VZ2は、信号VQと同じである。
【0177】(V3とV2との間の)バックブースト領域
は、VS2の立ち下がりエッジとVS1の次の立ち上がりエ
ッジとの間の遅延(図9CのD)を変更することによ
り、曲げまたは縮小が可能である。バックブースト領域
は、Dが増加するにつれて拡大(V3〜V2が拡大する)
し、バックブーストモードで調整される出力−入力電圧
比の範囲が増加する。バックブースト領域が拡大される
と、平均インダクタ電流が増加し、図6Aを参照して上
述したように調整器の効率が低減するため、バックブー
スト領域は好適には、全出力−入力電圧比に対して存在
するよう、拡大されない。
【0178】バックブースト領域は、VS2の立ち下がり
エッジをVS1の立ち上がりエッジの後に発生するように
して図9CのDをゼロ未満とすることにより、なくすこ
とができる。好適には、バックブースト領域は、全ての
出力−入力電圧比が図6Aを参照して上述したようなス
イッチの一定のデューティサイクルで調整され得るよ
う、なくならない。
【0179】当業者であれば、本発明の回路が、図示お
よび上述した回路構成以外の回路構成を用いて実現され
得ることをさらに認識する。このような改変物は全て、
本明細書中の請求の範囲のみによって限定される本発明
の範囲内である。
【0180】
【発明の効果】従って本発明によればバックブースト切
換調整器を動作させる、高い効率の制御回路が提供され
る。この切換調整器は、出力電圧をハイ、ロー、または
入力電圧と同じに調整することができる。この切換調整
器は、同期型または非同期型であり得る。この制御回路
は、この切換調整器をバックモード、ブーストモード、
またはバックブーストモードで動作させることができ
る。バックモードの場合、この切換調整器は、出力電圧
を入力電圧よりも小さく調整する。ブーストモードの場
合、この切換調整器は、出力電圧を入力電圧よりも大き
く調整する。バックモードおよびブーストモードの場
合、全スイッチよりも少数のスイッチがオンおよびオフ
に切換えられ、これにより、出力電圧を調整し、電力が
節約される。バックブーストモードの場合、全スイッチ
がオンおよびオフに切り換えられ、入力電圧を上回る
か、下回るか、または同等の値に出力電圧を調整する。
【図面の簡単な説明】
【図1A】図1Aは、従来技術の同期型切換調整器の模
式図である。
【図1B】図1Bは、従来技術の同期型切換調整器の模
式図である。
【図1C】図1Cは、従来技術の同期型切換調整器の模
式図である。
【図2A】図2Aは、本発明の制御回路を備える同期型
切換調整器のの例示的実施形態のブロック図である。
【図2B】図2Bは、本発明の制御回路を備える同期型
切換調整器の例示的実施形態の模式図である。
【図2C】図2Cは、本発明の制御回路において用いら
れ得る信号発生器の例示的実施形態のブロック図であ
る。
【図2D】図2Dは、本発明の論理回路の例示的実施形
態の模式図である。
【図3A】図3Aは、本発明の制御回路を備える非同期
型切換調整器の例示的実施形態のブロック図である。
【図3B】図3Bは、本発明の制御回路を備える非同期
型切換調整器の例示的実施形態の模式図である。
【図4】図4は、本発明の制御回路を備える同期型/非
同期型切換調整器の例示的実施形態の模式図である。
【図5】図5は、本発明の制御回路を備える同期型/非
同期型切換調整器の別の例示的実施形態の模式図であ
る。
【図6A】図6Aは、図2B、3B、4および5の回路
の例示的信号のグラフである。
【図6B】図6Bは、図2B、3B、4および5の回路
の例示的信号のグラフである。
【図6C】図6Cは、図2B、3B、4および5の回路
の例示的信号のグラフである。
【図6D】図6Dは、図2B、3B、4および5の回路
の例示的信号のグラフである。
【図7】図7は、本発明の制御回路において用いられ得
る信号発生器の別の例示的実施形態のブロック図であ
る。
【図8A】図8Aは、本発明の制御回路において用いら
れ得る信号発生器の別の例示的実施形態のブロック図で
ある。
【図8B】図8Bは、図8Aの回路を備える本発明の制
御回路の例示的信号のグラフである。
【図9A】図9Aは、本発明の制御回路において用いら
れ得るパルス幅調整器の別の例示的実施形態のブロック
図である。
【図9B】図9Bは、本発明の制御回路において用いら
れ得る信号発生器の別の例示的実施形態のブロック図で
ある。
【図9C】図9Cは、図9Aおよび9Bの回路の例示的
信号のグラフである。
【符号の説明】
14 切換調整器 15 電源 16 入力キャパシタ 17 インダクタ 18 出力キャパシタ 19 負荷 20 制御回路 21 抵抗器 22 誤り増幅器 25 パルス幅変調器 27、28 コンパレータ
フロントページの続き (72)発明者 トレバー ダブリュー. バルセロ アメリカ合衆国 カリフォルニア 94040, マウンテン, ナンバー39, カリフォ ルニア ストリート 2065

Claims (80)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バックブースト切換調整器回路を制御し
    て、調整された出力電圧を出力ノードに供給する方法で
    あって、該バックブースト切換調整器は、インダクタ
    と、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に結合
    された第1のスイッチと、該インダクタの該第1の端子
    と接地との間に結合された第2のスイッチと、該インダ
    クタの第2の端子と接地との間に結合された第3のスイ
    ッチと、該インダクタの該第2の端子と該出力ノードと
    の間に結合された第4のスイッチとを備え、 該切換調整器の該出力電圧に比例するフィードバック信
    号を生成する工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第1の駆動
    信号を用いて、該第1のスイッチのデューティサイクル
    を制御する工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第2の駆動
    信号を用いて、該第2のスイッチのデューティサイクル
    を制御し、これにより、該第1のスイッチがオンのとき
    に該第2のスイッチはオフとなり、該第2のスイッチが
    オンのときに該第1のスイッチはオフとなる、工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第3の駆動
    信号を用いて、該第3のスイッチのデューティサイクル
    を制御し、これにより、該出力ノードにおいて該出力電
    圧が調整されている間、該第1のスイッチのデューティ
    サイクルは、該第3のスイッチのデューティサイクルと
    等しくない、工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第4の駆動
    信号を用いて、該第4のスイッチのデューティサイクル
    を制御し、これにより、該第4のスイッチがオンのとき
    に該第3のスイッチがオフとなり、該第3のスイッチが
    オンのときに該第4のスイッチがオフとなる、工程と、
    を包含する方法。
  2. 【請求項2】 前記フィードバック信号に比例する第1
    および第2の電圧信号を生成する工程と、 第1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、;
    該第1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較して
    第1の制御信号を生成する工程であって、前記第1およ
    び第2の駆動信号は、該第1の制御信号に応答して生成
    される、工程と、 該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号と比較して
    第2の制御信号を生成する工程であって、前記第3およ
    び第4の駆動信号は、該第2の制御信号に応答して生成
    される、工程と、をさらに包含する、請求項1に記載の
    方法。
  3. 【請求項3】 前記第1および前記第2の周期的波形信
    号を提供する工程は、直流のオフセット電圧だけ該第2
    の周期的波形信号からオフセットした該第1の周期的波
    形号を提供する工程をさらに包含する、請求項2に記載
    の方法。
  4. 【請求項4】 前記第1および前記第2の電圧信号を生
    成する工程は、直流のオフセット電圧だけ該第1の電圧
    信号からオフセットした該第2の電圧信号を生成する工
    程をさらに包含する、請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記第1および前記第2の周期的波形信
    号を提供する工程は、同じ波形および同じピークツーピ
    ーク振幅を有する該第1および該第2の周期的波形信号
    を提供する工程をさらに包含する、請求項2に記載の方
    法。
  6. 【請求項6】 前記第1および前記第2の周期的波形信
    号を提供する工程は、該第1の周期的波形信号の波形と
    異なる波形を有する該第2の周期的波形信号を提供する
    工程をさらに包含する、請求項2に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記第1および前記第2の周期的波形信
    号を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異なる
    ピークツーピーク振幅を有する該第2の周期的波形信号
    を提供する工程をさらに包含する、請求項2に記載の方
    法。
  8. 【請求項8】 前記第1および第2の周期的波形信号は
    鋸波形信号である、請求項2に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記第1および第2の周期的波形信号は
    三角波形信号である、請求項2に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記フィードバック信号に比例する第
    1のおよび第2の電圧信号を生成する工程と、 第1のおよび第2の周期的波形信号を提供する工程と、 該第1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較し
    て、第1の制御信号を生成する工程と、 該第2の電圧信号と該第2の周期的波形信号と比較し
    て、第2の制御信号を生成する工程と、 該第1および第2の制御信号を選択して、第1の選択信
    号を生成する工程であって、該第1の選択信号は、実質
    的に一定の伝播遅延を有し、前記第1および第2の駆動
    信号は、該第1の選択信号に応答して生成される、工程
    と、 該第1および第2の制御信号を選択して第2の選択信号
    を生成する工程であって、該第2の選択信号は、実質的
    に一定の伝播遅延を有し、前記第3および第4の駆動信
    号は、該第2の選択信号に応答して生成される、工程
    と、をさらに包含する、請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】 バックブースト切換調整器回路を制御
    して、調整された出力電圧を出力ノードに供給する方法
    であって、該バックブースト切換調整器は、インダクタ
    と、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に結合
    された第1のスイッチと、接地に結合されたアノードお
    よび該インダクタの該第1の端子に結合されたカソード
    を備えた第1のダイオードと、該インダクタの第2の端
    子と接地との間に結合された第2のスイッチと、該イン
    ダクタの該第2の端子に結合されたアノードおよび該出
    力ノードに結合されたカソードを備えた第2のダイオー
    ドとを備え、 該切換調整器の該出力電圧に比例するフィードバック信
    号を生成する工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第1の駆動
    信号を用いて、該第1のスイッチのデューティサイクル
    を制御する工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第2の駆動
    信号を用いて、該第2のスイッチのデューティサイクル
    を制御し、これにより、該出力ノードにおいて該出力電
    圧が調整されている間、該第1のスイッチのデューティ
    サイクルは、該第2のスイッチのデューティサイクルと
    等しくない、工程と、を包含する、方法。
  12. 【請求項12】 前記フィードバック信号に比例する第
    1および第2の電圧信号を生成する工程と、 第1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、 該第1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較し
    て、第1の制御信号を生成する工程であって、前記第1
    の駆動信号は、該第1の制御信号に応答して生成され
    る、工程と、 該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号と比較し
    て、第2の制御信号を生成する工程であって、前記第2
    の駆動信号は、該第2の制御信号に応答して生成され
    る、工程と、をさらに包含する、請求項11に記載の方
    法。
  13. 【請求項13】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、直流電流オフセット電圧だけ該
    第2の周期的波形信号からオフセットした該第1の周期
    的波形信号を提供する工程をさらに包含する、請求項1
    2に記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記第1および前記第2の電圧信号を
    生成する工程は、直流オフセット電圧だけ該第1の電圧
    信号からオフセットした該第2の電圧信号を生成する工
    程をさらに包含する、請求項12に記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、同じ波形および同じピークツー
    ピーク振幅を有する該第1および該第2の周期的波形信
    号を提供する工程をさらに包含する、請求項12に記載
    の方法。
  16. 【請求項16】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、該第1の周期的波形信号の波形
    と異なる波形を有する該第2の周期的波形信号を提供す
    る工程をさらに包含する、請求項12に記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異な
    るピークツーピーク振幅を有する該第2の周期的波形信
    号を提供する工程をさらに包含する、請求項12に記載
    の方法。
  18. 【請求項18】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号は鋸波形信号である、請求項12に記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号は三角波形信号である、請求項12に記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記フィードバック信号に比例する第
    1および第2の電圧信号を生成する工程と、 第1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、 該第1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較し
    て、第1の制御信号を生成する工程と、 該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号と比較し
    て、第2の制御信号を生成する工程と、 該第1および第2の制御信号を選択して、第1の選択信
    号を生成する工程であって、該第1の選択信号は、実質
    的に一定の伝播遅延を有し、前記第1の駆動信号は、該
    第1の選択信号に応答して生成される、工程と、 該第1および第2の制御信号を選択して、第2の選択信
    号を生成する工程であって、該第2の選択信号は、実質
    的に一定の伝播遅延を有し、前記第2の駆動信号は、該
    第2の選択信号に応答して生成される、工程と、をさら
    に包含する、請求項11に記載の方法。
  21. 【請求項21】 バックブースト切換調整器回路を制御
    して、調整された出力電圧を出力ノードに供給する方法
    であって、該バックブースト切換調整器は、インダクタ
    と、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に結合
    された第1のスイッチと、該インダクタの該第1の端子
    と接地との間に結合された第2のスイッチと、該インダ
    クタの第2の端子と接地との間に結合された第3のスイ
    ッチと、該インダクタの該第2の端子に結合されたアノ
    ードおよび該出力ノードに結合されたカソードを備えた
    ダイオードと、を備え、該方法は、 該切換調整器の該出力電圧に比例するフィードバック信
    号を生成する工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第1の駆動
    信号を用いて、該第1のスイッチのデューティサイクル
    を制御する工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第2の駆動
    信号を用いて、該第2のスイッチのデューティサイクル
    を制御し、これにより、該第1のスイッチがオンのとき
    に該第2のスイッチがオフとなり、該第2のスイッチが
    オンのときに該第1のスイッチがオフとなる、工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第3の駆動
    信号を用いて、該第3のスイッチのデューティサイクル
    を制御し、これにより、該出力ノードにおいて該出力電
    圧が調整されている間、該第1のスイッチのデューティ
    サイクルは、該第3のスイッチのデューティサイクルと
    等しくない、工程と、を包含する、方法。
  22. 【請求項22】 前記フィードバック信号に比例する第
    1および第2の電圧信号を生成する工程と、 第1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、 該第1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較して
    第1の制御信号を生成する工程であって、前記第1およ
    び第2の駆動信号は、該第1の制御信号に応答して生成
    される、工程と、 該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号と比較して
    第2の制御信号を生成する工程であって、前記第3の駆
    動信号は、該第2の制御信号に応答して生成される、工
    程と、をさらに包含する、請求項21に記載の方法。
  23. 【請求項23】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、直流のオフセット電圧だけ該第
    2の周期的波形信号からオフセットした該第1の周期的
    波形信号を提供する工程をさらに包含する、請求項22
    に記載の方法。
  24. 【請求項24】 前記第1および前記第2の電圧信号を
    生成する工程は、直流オフセット電圧だけ該第1の電圧
    信号からオフセットした該第2の電圧信号を生成する工
    程をさらに包含する、請求項22に記載の方法。
  25. 【請求項25】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、同じ波形および同じピークツー
    ピーク振幅を有する該第1および第2の周期的波形信号
    を提供する工程をさらに包含する、請求項22に記載の
    方法。
  26. 【請求項26】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異な
    る波形を有する該第2の周期的波形信号を提供する工程
    をさらに包含する、請求項22に記載の方法。
  27. 【請求項27】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異な
    るピークツーピーク振幅を有する該第2の周期的波形信
    号を提供する工程をさらに包含する、請求項22に記載
    の方法。
  28. 【請求項28】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号は鋸波形信号である、請求項22に記載の方法。
  29. 【請求項29】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号は三角波形信号である、請求項22に記載の方法。
  30. 【請求項30】 前記フィードバック信号に比例する第
    1および第2の電圧信号を生成する工程と、 第1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、 該第1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較し
    て、第1の制御信号を生成する工程と、 該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号と比較し
    て、第2の制御信号を生成する工程と、 該第1および第2の制御信号を選択して、第1の選択信
    号を生成する工程であって、該第1の選択信号は、実質
    的に一定の伝播遅延を有し、前記第1および第2の駆動
    信号は、該第1の選択信号に応答して生成される、工程
    と、 該第1および第2の制御信号を選択して、第2の選択信
    号を生成する工程であって、該第2の選択信号は、実質
    的に一定の伝播遅延を有し、前記第3の駆動信号は、該
    第2の選択信号に応答して生成される、工程と、をさら
    に包含する、請求項21に記載の方法。
  31. 【請求項31】 バックブースト切換調整器回路を制御
    して、調整された出力電圧を出力ノードに供給する方法
    であって、該バックブースト切換調整器は、インダクタ
    と、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に結合
    された第1のスイッチと、接地に結合されたアノードお
    よび該インダクタの該第1の端子に結合されたカソード
    を備えたダイオードと、該インダクタの第2の端子と接
    地との間に結合された第2のスイッチと、該インダクタ
    の該第2の端子と該出力ノードとの間に結合された第3
    のスイッチとを備え、 該切換調整器の該出力電圧に比例するフィードバック信
    号を生成する工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第1の駆動
    信号を用いて、該第1のスイッチのデューティサイクル
    を制御する工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第2の駆動
    信号を用いて、該第2のスイッチのデューティサイクル
    を制御し、これにより、該出力ノードにおいて該出力電
    圧が調整されている間、該第1のスイッチのデューティ
    サイクルは、該第2のスイッチのデューティサイクルと
    等しくない、工程と、 該フィードバック信号に応答して生成される第3の駆動
    信号を用いて、該第3のスイッチのデューティサイクル
    を制御し、該第3のスイッチがオンのときに該第2のス
    イッチがオフとなり、該第2のスイッチがオンのときに
    該第3のスイッチがオフとなる、工程と、を包含する、
    方法。
  32. 【請求項32】 前記フィードバック信号に比例する第
    1および第2の電圧信号を生成する工程と、 第1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、 該第1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較し
    て、第1の制御信号を生成する工程であって、前記第1
    の駆動信号は、該第1の制御信号に応答して生成され
    る、工程と、 該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号と比較し
    て、第2の制御信号を生成する工程であって、前記第2
    および第3の駆動信号は、該第2の制御信号に応答して
    生成される、工程と、をさらに包含する、請求項31に
    記載の方法。
  33. 【請求項33】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、直流オフセット電圧だけ該第2
    の周期的波形信号からオフセットした該第1の周期的波
    形信号を提供する工程、をさらに包含する、請求項32
    に記載の方法。
  34. 【請求項34】 前記第1および前記第2の電圧信号を
    生成する工程は、直流オフセット電圧だけ該第1の電圧
    信号からオフセットした該第2の電圧信号を生成する工
    程をさらに包含する、請求項32に記載の方法。
  35. 【請求項35】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、同じ波形および同じピークツー
    ピーク振幅を有する該第1および該第2の周期的波形信
    号を提供する工程をさらに包含する、請求項32に記載
    の方法。
  36. 【請求項36】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異な
    る波形を有する該第2の周期的波形信号を提供する工程
    をさらに包含する請求項32に記載の方法。
  37. 【請求項37】 前記第1および前記第2の周期的波形
    信号を提供する工程は、該第1の周期的波形信号と異な
    るピークツーピーク振幅を有する該第2の周期的波形信
    号を提供する工程をさらに包含する、請求項32に記載
    の方法。
  38. 【請求項38】 前記第1および第2の周期的波形信号
    は鋸波形信号である、請求項32に記載の方法。
  39. 【請求項39】 前記第1および第2の周期的波形信号
    は三角波形信号である、請求項32に記載の方法。
  40. 【請求項40】 前記フィードバック信号に比例する第
    1および第2の電圧信号を生成する工程と、 第1および第2の周期的波形信号を提供する工程と、 該第1の電圧信号を該第1の周期的波形信号と比較し
    て、第1の制御信号を生成する工程と、 該第2の電圧信号を該第2の周期的波形信号と比較し
    て、第2の制御信号を生成する工程と、 該第1および第2の制御信号を選択して、第1の選択信
    号を生成する工程であって、該第1の選択信号は、実質
    的に一定の伝播遅延を有し、前記第1の駆動信号は、該
    第1の選択信号に応答して生成される、工程と、 該第1および第2の制御信号を選択して、第2の選択信
    号を生成する工程であって、該第2の選択信号は、実質
    的に一定の伝播遅延を有し、前記第2および第3の駆動
    信号は、該第2の選択信号に応答して生成される、工程
    と、をさらに包含する、請求項31に記載の方法。
  41. 【請求項41】 バックブースト切換調整器回路を制御
    して、調整された出力電圧を出力ノードに供給する制御
    回路であって、該バックブースト切換調整器は、インダ
    クタと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に
    結合された第1のスイッチと、該インダクタの該第1の
    端子と接地との間に結合された第2のスイッチと、該イ
    ンダクタの第2の端子と接地との間に結合された第3の
    スイッチと、該インダクタの該第2の端子と該出力ノー
    ドとの間に結合された第4のスイッチとを備え、該制御
    回路は、 該切換調整器回路の該出力ノードに結合された入力ノー
    ドと、波形出力ノードにおいて周期的波形を提供する波
    形発生器と、第1、第2、第3および第4の出力ノード
    とを備える信号発生器回路であって、該第1および第2
    の出力ノードは該信号発生器回路の該入力ノードに結合
    され、該第3および第4の出力ノードは該波形発生器の
    該波形出力ノードに結合される、信号発生器回路と、 該信号発生器回路の該第1および第3の出力ノードにそ
    れぞれ結合された第1および第2の入力を備える第1の
    コンパレータ回路と、 該信号発生器回路の該第2および第4の出力ノードにそ
    れぞれ結合された第1および第2の入力を備える第2の
    コンパレータ回路と、 論理ゲートを備える論理回路であって、該論理回路は、
    該第1のコンパレータ回路の出力に結合された第1の入
    力と、該第2のコンパレータ回路の出力に結合された第
    2の入力と、該第1、第2、第3および第4のスイッチ
    にそれぞれ結合された第1、第2、第3および第4の出
    力とを備え、該第2のスイッチがオンになると該第1の
    スイッチはオフとなり、該第1のスイッチがオンになる
    と該第2のスイッチはオフとなり、該第4のスイッチが
    オンになると該第3のスイッチはオフとなり、該第3の
    スイッチがオンになると該第4のスイッチはオフとな
    る、論理回路、を備える、制御回路。
  42. 【請求項42】 前記信号発生器回路の前記第3の出力
    ノードと前記第4の出力ノードとの間に直流オフセット
    が生成される、請求項41に記載の制御回路。
  43. 【請求項43】 前記信号発生器回路は、前記第3の出
    力ノードと前記第4の出力ノードとの間に結合された抵
    抗器と、該第4の出力ノードと接地との間に結合された
    電流ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソー
    スは、前記直流オフセットを生成する、請求項42に記
    載の制御回路。
  44. 【請求項44】 前記信号発生器回路の前記第1の出力
    ノードと前記第2の出力ノードとの間に直流オフセット
    が生成される、請求項41に記載の制御回路。
  45. 【請求項45】 前記信号発生器回路は、前記第1の出
    力ノードと前記第2の出力ノードとの間に結合された抵
    抗器と、前記第2の出力ノードと接地との間に結合され
    た電流ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソ
    ースは前記直流オフセットを生成する、請求項44に記
    載の制御回路。
  46. 【請求項46】 前記波形発生器は第1および第2の波
    形発生器を備え、該第1の波形発生器は、第1の波形出
    力ノードにおいて第1の周期的波形を提供し、該第2の
    周期的波形発生器は、第2の波形出力ノードにおいて第
    2の周期的波形を提供し、前記信号発生器回路の前記第
    3の出力ノードは、該第1の波形出力ノードに結合さ
    れ、該信号発生器回路の前記第4の出力ノードは、該第
    2の波形出力ノードに結合される、請求項41に記載の
    制御回路。
  47. 【請求項47】 前記周期的波形は鋸波形である、請求
    項41に記載の制御回路。
  48. 【請求項48】 前記周期的波形は三角波形である、請
    求項41に記載の制御回路。
  49. 【請求項49】 前記制御回路は、第1および第2のマ
    ルチプレクサ回路をさらに備え、該第1のマルチプレク
    サ回路は、前記論理回路の前記第1の入力と前記第1お
    よび第2のコンパレータの各々の前記出力との間に結合
    され、該第2のマルチプレクサ回路は、該論理回路の前
    記第2の入力と該第1および第2のコンパレータの各々
    の該出力との間に結合される、請求項41に記載の制御
    回路。
  50. 【請求項50】 前記制御回路は、 第1および第2の入力と、前記信号発生器回路の前記入
    力ノードに結合された出力とを有する増幅器回路と、 前記切換調整器回路の前記出力ノードと該増幅器回路の
    該第1の入力との間に結合された第1の抵抗器と、 該増幅器回路の該第1の入力と接地との間に結合された
    第2の抵抗器と、をさらに備える、請求項41に記載の
    制御回路。
  51. 【請求項51】 バックブースト切換調整器回路を制御
    して、調整された出力電圧を出力ノードに供給する制御
    回路であって、該バックブースト切換調整器は、インダ
    クタと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に
    結合された第1のスイッチと、接地に結合されたアノー
    ドおよび該インダクタの該第1の端子に結合されたカソ
    ードを備えた第1のダイオードと、該インダクタの第2
    の端子と接地との間に結合された第2のスイッチと、該
    インダクタの該第2の端子に結合されたアノードおよび
    該出力ノードに結合されたカソードを備えた第2のダイ
    オードと、を備え、該制御回路は、 該切換調整器回路の該出力ノードに結合された入力ノー
    ドと、波形出力ノードにおいて周期的波形を提供する波
    形発生器と、第1、第2、第3および第4の出力ノード
    と、を備える信号発生器回路であって、該第1および第
    2の出力ノードは該信号発生器回路の該入力ノードに結
    合され、該第3および第4の出力ノードは該波形発生器
    の該波形出力ノードに結合される、信号発生器回路と、 該信号発生器回路の該第1および第3の出力ノードにそ
    れぞれ結合された第1および第2の入力を備える第1の
    コンパレータ回路と、 該信号発生器回路の該第2および第4の出力ノードにそ
    れぞれ結合された第1および第2の入力を備える第2の
    コンパレータ回路と、 論理ゲートを備える論理回路であって、該論理回路は、
    該第1のコンパレータ回路の出力に結合された第1の入
    力と、該第2のコンパレータ回路の出力に結合された第
    2の入力と、該第1および第2のスイッチにそれぞれ結
    合された第1および第2の出力とを備える、論理回路
    と、を備える、制御回路。
  52. 【請求項52】 前記信号発生器回路の前記第3の出力
    ノードと前記第4の出力ノードとの間に直流オフセット
    が生成される、請求項51に記載の制御回路。
  53. 【請求項53】 前記信号発生器回路は、前記第3の出
    力ノードと前記第4の出力ノードとの間に結合された抵
    抗器と、前記第4の出力ノードと接地との間に結合され
    た電流ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソ
    ースは、前記直流オフセットを生成する、請求項52に
    記載の制御回路。
  54. 【請求項54】 前記信号発生器の前記第1の出力ノー
    ドと前記第2の出力ノードとの間に直流オフセットが生
    成される、請求項51に記載の制御回路。
  55. 【請求項55】 前記信号発生器回路は、前記第1の出
    力ノードと前記第2の出力ノードとの間に結合された抵
    抗器と、前記第2の出力ノードと接地との間に結合され
    た電流ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソ
    ースは、前記直流オフセットを生成する、請求項54に
    記載の制御回路。
  56. 【請求項56】 前記波形発生器は、第1および第2の
    波形発生器を備え、該第1の波形発生器は、第1の波形
    出力ノードにおいて第1の周期的波形を提供し、該第2
    の周期的波形発生器は、第2の波形出力ノードにおいて
    第2の周期的波形を提供し、該信号発生器回路の前記第
    3の出力ノードは該第1の波形出力ノードに結合され、
    該信号発生器回路の前記第4の出力ノードは該第2の波
    形出力ノードに結合される、請求項51に記載の制御回
    路。
  57. 【請求項57】 前記周期的波形は鋸波形である、請求
    項51に記載の制御回路。
  58. 【請求項58】 前記周期的波形は三角波形である、請
    求項51に記載の制御回路。
  59. 【請求項59】 前記制御回路は、第1および第2のマ
    ルチプレクサ回路をさらに備え、該第1のマルチプレク
    サ回路は、前記論理回路の前記第1の入力と前記第1お
    よび第2のコンパレータのそれぞれの前記出力との間に
    結合され、該第2のマルチプレクサ回路は、該論理回路
    の前記第2の入力と該第1および第2のコンパレータの
    それぞれの該出力との間に結合される、請求項51に記
    載の制御回路。
  60. 【請求項60】 前記制御回路は、 第1および第2の入力と、前記信号発生器回路の前記入
    力ノードに結合された出力とを有する増幅器回路と、 前記切換調整器回路の前記出力ノードと該増幅器回路の
    該第1の入力との間に結合された第1の抵抗器と、 該増幅器回路の該第1の入力と接地との間に結合された
    第2の抵抗器と、をさらに備える、請求項51に記載の
    制御回路。
  61. 【請求項61】 バックブースト切換調整器回路を制御
    して、調整された出力電圧を出力ノードに供給する制御
    回路であって、該バックブースト切換調整器は、インダ
    クタと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に
    結合された第1のスイッチと、該インダクタの該第1の
    端子と接地との間に結合された第2のスイッチと、該イ
    ンダクタの第2の端子と接地との間に結合された第3の
    スイッチと、該インダクタの該第2の端子に結合された
    アノードおよび該出力ノードに結合されたカソードを備
    えたダイオードと、を備え、該制御回路は、 該切換調整器回路の該出力ノードに結合された入力ノー
    ドと、波形出力ノードにおいて周期的波形を提供する波
    形発生器と、第1、第2、第3および第4の出力ノード
    と、を備える信号発生器回路であって、該第1および第
    2の出力ノードは該信号発生器回路の該入力ノードに結
    合され、該第3および第4の出力ノードは該波形発生器
    の該波形出力ノードに結合される、信号発生器回路と、 該信号発生器回路の該第1および第3の出力ノードにそ
    れぞれ結合された第1および第2の入力を備える第1の
    コンパレータ回路と、 該信号発生器回路の該第2および第4の出力ノードにそ
    れぞれ結合された第1および第2の入力を備える第2の
    コンパレータ回路と、 論理ゲートを備える論理回路であって、該論理回路は、
    該第1のコンパレータ回路の出力に結合された第1の入
    力と、該第2のコンパレータ回路の出力に結合された第
    2の入力と、該第1、第2および第3のスイッチにそれ
    ぞれ結合された第1、第2および第3の出力と、を備
    え、該第2のスイッチがオンになると該第1のスイッチ
    はオフになり、該第1のスイッチがオンになると該第2
    のスイッチはオフになる、論理回路と、を備える、制御
    回路。
  62. 【請求項62】 前記信号発生器回路の前記第3の出力
    ノードと前記第4の出力ノードとの間に直流オフセット
    が生成される、請求項61に記載の制御回路。
  63. 【請求項63】 前記信号発生器回路は、前記第3の出
    力ノードと前記第4の出力ノードとの間に結合された抵
    抗器と、該第4の出力ノードと接地との間に結合された
    電流ソースと、をさらに備え、該抵抗器および該電流ソ
    ースは前記直流オフセットを生成する、請求項62に記
    載の制御回路。
  64. 【請求項64】 前記信号発生器回路の前記第1の出力
    ノードと前記第2の出力ノードとの間に直流オフセット
    が生成される、請求項61に記載の制御回路。
  65. 【請求項65】 前記信号発生器回路は、前記第1の出
    力ノードと前記第2の出力ノードとの間に結合された抵
    抗器と、該第2の出力ノードと接地との間に結合された
    電流ソースと、をさらに備え、該抵抗器および該電流ソ
    ースは、前記直流オフセットを生成する、請求項64に
    記載の制御回路。
  66. 【請求項66】 前記波形発生器は、第1および第2の
    波形発生器を備え、該第1の波形発生器は、第1の波形
    出力ノードにおいて第1の周期的波形を提供し、該第2
    の周期的波形発生器は、第2の波形出力ノードにおいて
    第2の周期的波形を提供し、前記信号発生器回路の前記
    第3の出力ノードは、該第1の波形出力ノードに結合さ
    れ、該信号発生器回路の前記第4の出力ノードは、該第
    2の波形出力ノードに結合される、請求項61に記載の
    制御回路。
  67. 【請求項67】 前記周期的波形は鋸波形である、請求
    項61に記載の制御回路。
  68. 【請求項68】 前記周期的波形は三角波形である、請
    求項61に記載の制御回路。
  69. 【請求項69】 前記制御回路は、第1および第2のマ
    ルチプレクサ回路をさらに備え、該第1のマルチプレク
    サ回路は、前記論理回路の前記第1の入力と前記第1お
    よび第2のコンパレータの各々の前記出力との間に結合
    され、該第2のマルチプレクサ回路は、該論理回路の前
    記第2の入力と該第1および第2のコンパレータの各々
    の該出力との間に結合される、請求項61に記載の制御
    回路。
  70. 【請求項70】 前記制御回路は、 第1および第2の入力と、前記信号発生器回路の前記入
    力ノードに結合された出力とを有する増幅器回路と、 前記切換調整器回路の前記出力ノードと該増幅器回路の
    該第1の入力との間に結合された第1の抵抗器と、 該増幅器回路の該第1の入力と接地との間に結合された
    第2の抵抗器と、をさらに備える、請求項61に記載の
    制御回路。
  71. 【請求項71】 バックブースト切換調整器回路を制御
    して、調整された出力電圧を出力ノードに供給する制御
    回路であって、該バックブースト切換調整器は、インダ
    クタと、入力電圧と該インダクタの第1の端子との間に
    結合された第1のスイッチと、接地に結合されたアノー
    ドおよび該インダクタの該第1の端子に結合されたカソ
    ードを備えたダイオードと、該インダクタの第2の端子
    と接地との間に結合された第2のスイッチと、該インダ
    クタの該第2の端子と該出力ノードとの間に結合された
    第3のスイッチとを備え、該制御回路は、 該切換調整器回路の該出力ノードに結合された入力ノー
    ドと、波形出力ノードにおいて周期的波形を提供する波
    形発生器と、第1、第2、第3および第4の出力ノード
    と、を備える信号発生器回路であって、該第1および第
    2の出力ノードは該信号発生器回路の該入力ノードに結
    合され、該第3および第4の出力ノードは該波形発生器
    の該波形出力ノードに結合される、信号発生器回路と、 該信号発生器回路の該第1および第3の出力ノードにそ
    れぞれ結合された第1および第2の入力を備える第1の
    コンパレータ回路と、 該信号発生器回路の該第2および第4の出力ノードにそ
    れぞれ結合された第1および第2の入力を備える第2の
    コンパレータ回路と、 論理ゲートを備える論理回路であって、該論理回路は、
    該第1のコンパレータ回路の出力に結合された第1の入
    力と、該第2のコンパレータ回路の出力に結合された第
    2の入力と、該第1、第2および第3のスイッチにそれ
    ぞれ結合された第1、第2および第3の出力と、を備
    え、該第2のスイッチがオンになると該第3のスイッチ
    はオフになり、該第3のスイッチがオンになると該第2
    のスイッチはオフになる、論理回路と、を備える、制御
    回路。
  72. 【請求項72】 前記信号発生器回路の前記第3の出力
    ノードと前記第4の出力ノードとの間に直流オフセット
    が生成される、請求項71に記載の制御回路。
  73. 【請求項73】 前記信号発生器回路は、前記第3の出
    力ノードと前記第4の出力ノードとの間に結合された抵
    抗器と、該第4の出力ノードと接地との間に結合された
    電流ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソー
    スは、前記直流オフセットを生成する、請求項72に記
    載の制御回路。
  74. 【請求項74】 前記信号発生器回路の前記第1の出力
    ノードと前記第2の出力ノードとの間に直流オフセット
    が生成される、請求項71に記載の制御回路。
  75. 【請求項75】 前記信号発生器回路は、前記第1の出
    力ノードと前記第2の出力ノードとの間に結合された抵
    抗器と、前記第2の出力ノードと接地との間に結合され
    た電流ソースとをさらに備え、該抵抗器および該電流ソ
    ースは、前記直流オフセットを生成する、請求項74に
    記載の制御回路。
  76. 【請求項76】 前記波形発生器は、第1および第2の
    波形発生器を備え、該第1の波発生器は、第1の波形出
    力ノードにおいて第1の周期的波形を提供し、該第2の
    周期的波形発生器は、第2の波形出力ノードにおいて第
    2の周期的波形を提供し、前記信号発生器回路の前記第
    3の出力ノードは該第1の波形出力ノードに結合され、
    該信号発生器回路の前記第4の出力ノードは該第2の波
    形出力ノードに結合される、請求項71に記載の制御回
    路。
  77. 【請求項77】 前記周期的波形は鋸波形である、請求
    項71に記載の制御回路。
  78. 【請求項78】 前記周期的波形は三角波形である、請
    求項71に記載の制御回路。
  79. 【請求項79】 前記制御回路は、第1および第2のマ
    ルチプレクサ回路をさらに備え、該第1のマルチプレク
    サ回路は、前記論理回路の前記第1の入力と前記第1お
    よび第2のコンパレータの各々の前記出力との間に結合
    され、該第2のマルチプレクサ回路は、該論理回路の前
    記第2の入力と該第1のおよび第2のコンパレータの各
    々の該出力との間に結合される、請求項71に記載の制
    御回路。
  80. 【請求項80】 前記制御回路は、 第1および第2の入力と、前記信号発生器回路の前記入
    力ノードに結合された出力とを有する増幅器回路と、 前記切換調整器回路の前記出力ノードと該増幅器回路の
    該第1の入力との間に結合された第1の抵抗器と、 該増幅器回路の該第1の入力と接地との間に結合された
    第2の抵抗器と、をさらに備える、請求項71に記載の
    制御回路。
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