JP2002044939A - スイッチング・レギュレータ軽負荷検出装置及び方法 - Google Patents
スイッチング・レギュレータ軽負荷検出装置及び方法Info
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度部品の追加等せずに軽負荷状態を検出
する。 【解決手段】 スイッチングDC−DCレギュレータが
軽負荷状態にあるときを決定する効率がよい実用的なシ
ステム(100)及び方法。軽負荷状態が、スイッチ・
ノード(108)の電圧を監視して、負荷に依存するゼ
ロ交差電圧を検出することによって決定され、これは平
均出力電流からスイッチ・ノードに於けるスイッチング
電流の半分を差引いた値がゼロより小さいかそれに等し
いときに起こる。
する。 【解決手段】 スイッチングDC−DCレギュレータが
軽負荷状態にあるときを決定する効率がよい実用的なシ
ステム(100)及び方法。軽負荷状態が、スイッチ・
ノード(108)の電圧を監視して、負荷に依存するゼ
ロ交差電圧を検出することによって決定され、これは平
均出力電流からスイッチ・ノードに於けるスイッチング
電流の半分を差引いた値がゼロより小さいかそれに等し
いときに起こる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は全体的にスイッチ
ングDC−DCレギュレータ、更に具体的に言えば、同
期スイッチング・レギュレータの軽出力負荷状態を検出
する方式に関する。
ングDC−DCレギュレータ、更に具体的に言えば、同
期スイッチング・レギュレータの軽出力負荷状態を検出
する方式に関する。
【0002】
【従来の技術及び課題】同期スイッチング・レギュレー
タの軽負荷状態を感知するシステム及び方法は既知であ
る。既知のシステム及び方法は、一般的に、導電路に感
知抵抗を追加することにより、又はレギュレータの出力
の電圧上昇を感知することにより、軽負荷状態を検出す
る。こういう標準的なシステム及び方法の欠点は、軽負
荷を検出する為に、コストのかかる部品を追加する必要
があることである。このような既知の同期スイッチング
・レギュレータ軽負荷検出方式は、同期スイッチング・
レギュレータに既に用いられている資源(asset)が、
軽負荷動作点を検出することにも役立つことが出来ると
いうことを認識していない為に、軽負荷を検出する効率
が悪い。この為、同期スイッチングDC−DCレギュレ
ータの分野では、スイッチング・レギュレータに既に用
いられている資源を使うことによって、軽負荷状態を検
出し、こうして感知抵抗とか、或いはレギュレータの出
力の電圧上昇を監視するのに必要なこの他の部品のよう
な追加の部品を要らなくするシステム及び方法に対する
要求が存在する。
タの軽負荷状態を感知するシステム及び方法は既知であ
る。既知のシステム及び方法は、一般的に、導電路に感
知抵抗を追加することにより、又はレギュレータの出力
の電圧上昇を感知することにより、軽負荷状態を検出す
る。こういう標準的なシステム及び方法の欠点は、軽負
荷を検出する為に、コストのかかる部品を追加する必要
があることである。このような既知の同期スイッチング
・レギュレータ軽負荷検出方式は、同期スイッチング・
レギュレータに既に用いられている資源(asset)が、
軽負荷動作点を検出することにも役立つことが出来ると
いうことを認識していない為に、軽負荷を検出する効率
が悪い。この為、同期スイッチングDC−DCレギュレ
ータの分野では、スイッチング・レギュレータに既に用
いられている資源を使うことによって、軽負荷状態を検
出し、こうして感知抵抗とか、或いはレギュレータの出
力の電圧上昇を監視するのに必要なこの他の部品のよう
な追加の部品を要らなくするシステム及び方法に対する
要求が存在する。
【0003】
【課題を解決する為の手段及び作用】この発明は、精度
の高い部品又は検出システムを追加することを必要とし
ないで全体的な軽負荷状態を判断する機構となる、バッ
ク・アンド・ブースト形同期スイッチングDC−DCレ
ギュレータ軽負荷検出方式を対象とする。この発明の軽
負荷検出装置は、SWノードに接続された比較器と軽負
荷出力信号LOW−Iを発生するパルス検出器とを含
む。軽負荷状態は、切換え損失がDC導電損失に勝る様
な点であることを特長としており、切換え装置の不連続
動作段階の間の正の向きのスイッチ・ノード電圧によっ
て感知される。エネルギが誘導子を介してスイッチ・ノ
ードに供給される。出力負荷電流は単に、一定振幅の三
角形切換え電流波形がのっかっている平均誘導子電流で
ある。この為、出力負荷電流が直接的にこのオフセット
を持つ三角形誘導子電流波形を上下に移動させる。例え
ばスイッチ・ノード電圧が正になると、誘導子は電流が
なく、逆方向に充電される。このクロスオーバ又は不連
続動作点は、前に述べたように負荷に依存し、平均出力
電流からスイッチング電流の半分を差引いた値が負にな
るときに発生する。従って、スイッチング電流の振幅、
即ち、上に述べた三角波形は電源電圧、周波数、デュー
ティ・サイクル及び受動部品の関数であって、殆ど負荷
には無関係であるから、電源電圧に対して特定の引きは
ずし範囲に対処するように誘導子を選ぶことにより、所
望の範囲の軽負荷引きはずし点を実現することが出来
る。既知の方式は、補助の、高い精度の部品並びに/又
はコストの高い検出装置を追加する代わりに、この発明
で言うように既存の資源を用いて、大抵の用途では軽負
荷の検出を達成することが出来ることを認識していない
為に、かなりのコスト及びエネルギ損失を招いている。
の高い部品又は検出システムを追加することを必要とし
ないで全体的な軽負荷状態を判断する機構となる、バッ
ク・アンド・ブースト形同期スイッチングDC−DCレ
ギュレータ軽負荷検出方式を対象とする。この発明の軽
負荷検出装置は、SWノードに接続された比較器と軽負
荷出力信号LOW−Iを発生するパルス検出器とを含
む。軽負荷状態は、切換え損失がDC導電損失に勝る様
な点であることを特長としており、切換え装置の不連続
動作段階の間の正の向きのスイッチ・ノード電圧によっ
て感知される。エネルギが誘導子を介してスイッチ・ノ
ードに供給される。出力負荷電流は単に、一定振幅の三
角形切換え電流波形がのっかっている平均誘導子電流で
ある。この為、出力負荷電流が直接的にこのオフセット
を持つ三角形誘導子電流波形を上下に移動させる。例え
ばスイッチ・ノード電圧が正になると、誘導子は電流が
なく、逆方向に充電される。このクロスオーバ又は不連
続動作点は、前に述べたように負荷に依存し、平均出力
電流からスイッチング電流の半分を差引いた値が負にな
るときに発生する。従って、スイッチング電流の振幅、
即ち、上に述べた三角波形は電源電圧、周波数、デュー
ティ・サイクル及び受動部品の関数であって、殆ど負荷
には無関係であるから、電源電圧に対して特定の引きは
ずし範囲に対処するように誘導子を選ぶことにより、所
望の範囲の軽負荷引きはずし点を実現することが出来
る。既知の方式は、補助の、高い精度の部品並びに/又
はコストの高い検出装置を追加する代わりに、この発明
で言うように既存の資源を用いて、大抵の用途では軽負
荷の検出を達成することが出来ることを認識していない
為に、かなりのコスト及びエネルギ損失を招いている。
【0004】この発明の一面では、切換え装置の不連続
動作段階の間の正の向きのスイッチ・ノード電圧によ
り、バック・アンド・ブースト形同期スイッチングDC
−DCレギュレータの軽負荷状態が感知される。
動作段階の間の正の向きのスイッチ・ノード電圧によ
り、バック・アンド・ブースト形同期スイッチングDC
−DCレギュレータの軽負荷状態が感知される。
【0005】この発明のその他の面及び特長及びそれに
伴うこの発明の多くの利点は、以下図面について詳しく
説明するところを読めば、更によく理解されよう。図面
全体に互り、同様な部分には同じ参照数字を用いてい
る。
伴うこの発明の多くの利点は、以下図面について詳しく
説明するところを読めば、更によく理解されよう。図面
全体に互り、同様な部分には同じ参照数字を用いてい
る。
【0006】図面には幾つかの代わりの実施例が示され
ているが、以下の説明で述べるように、この発明のその
他の実施例も考えられる。あらゆる場合に、この明細書
の開示内容は、この発明の図示する実施例を例として示
すものであって、これに制約するものではない。当業者
であれば、この発明の範囲内に属するこの他の多くの変
形及び実施例が考えられよう。
ているが、以下の説明で述べるように、この発明のその
他の実施例も考えられる。あらゆる場合に、この明細書
の開示内容は、この発明の図示する実施例を例として示
すものであって、これに制約するものではない。当業者
であれば、この発明の範囲内に属するこの他の多くの変
形及び実施例が考えられよう。
【0007】
【実施例】多くの実用的な装置では、例え近似的にで
も、スイッチング・レギュレータにあまり負荷がかかっ
ていないときが判ると非常に役に立つ。このような軽負
荷状態を検出する為、一般的に既知のシステム及び方式
は、抵抗、比較器、精密級op−アンプ、余分のICピ
ン及び電圧基準のような効率が悪くて、高価な電流感知
部品を追加している。これと対照的に、発明者は、この
発明を実施する為に必要な部品が、不連続スイッチング
・モードにあるときの同期FETをターンオフする装置
内に既に存在していることを認識した。このようにし
て、装置に固有の部品を使って、実質的に何ら余分のコ
ストをかけず、又は複雑さを増すことなく、精度は一層
低いが、それでも十分な軽負荷状態情報が得られるの
に、現在のシステムは高精度の軽負荷の検出を行う為
に、かなりのコストをかけ、複雑さを増している。
も、スイッチング・レギュレータにあまり負荷がかかっ
ていないときが判ると非常に役に立つ。このような軽負
荷状態を検出する為、一般的に既知のシステム及び方式
は、抵抗、比較器、精密級op−アンプ、余分のICピ
ン及び電圧基準のような効率が悪くて、高価な電流感知
部品を追加している。これと対照的に、発明者は、この
発明を実施する為に必要な部品が、不連続スイッチング
・モードにあるときの同期FETをターンオフする装置
内に既に存在していることを認識した。このようにし
て、装置に固有の部品を使って、実質的に何ら余分のコ
ストをかけず、又は複雑さを増すことなく、精度は一層
低いが、それでも十分な軽負荷状態情報が得られるの
に、現在のシステムは高精度の軽負荷の検出を行う為
に、かなりのコストをかけ、複雑さを増している。
【0008】図1について説明すると、同期スイッチン
グDC−DCレギュレータ装置100が、スイッチ・ノ
ードに接続された比較器122及びパルス検出器124
を用いて、この発明の好ましい1実施例に従って、LO
W−I 106に対する前駆軽負荷出力信号を発生し
て、スイッチングDC−DCレギュレータが軽負荷状態
にあるときを判断する効率のよい、実用的な方法を提供
する。この軽負荷状態は、切換え損失がDC導電損失に
勝るような点であることを特長とする。しかし、この発
明では、「軽負荷」は、当業者に知られているように、
切換え損失がDC導電損失に勝る理想的な点の近くにあ
るが、必ずしもそれと等しくはない或る範囲の動作点と
して定義する。図1は、軽負荷状態を検出するこの発明
の実際的な1例を示す。RSTB信号110が、RES
ETBが低で始まるとき、初期状態(LOW I 10
6=‘0’)をセットする。スイッチ・ノード108に
正の向きのゼロ交差電圧を検出すると、ノードZERO
CROS 112に短い有効な高バルスが発生され
る。CLK IN 114の相次ぐ2サイクルでゼロ交
差事象がないと、LOW I 106が低にリセットさ
れる。N DRV 120が高にセットされたときに、
N DRV 120が低から高に変化するときのどんな
「キックバック」グリッチも抑圧されるように、立上り
遅延ブロック116及びANDゲート118が用いられ
ている。
グDC−DCレギュレータ装置100が、スイッチ・ノ
ードに接続された比較器122及びパルス検出器124
を用いて、この発明の好ましい1実施例に従って、LO
W−I 106に対する前駆軽負荷出力信号を発生し
て、スイッチングDC−DCレギュレータが軽負荷状態
にあるときを判断する効率のよい、実用的な方法を提供
する。この軽負荷状態は、切換え損失がDC導電損失に
勝るような点であることを特長とする。しかし、この発
明では、「軽負荷」は、当業者に知られているように、
切換え損失がDC導電損失に勝る理想的な点の近くにあ
るが、必ずしもそれと等しくはない或る範囲の動作点と
して定義する。図1は、軽負荷状態を検出するこの発明
の実際的な1例を示す。RSTB信号110が、RES
ETBが低で始まるとき、初期状態(LOW I 10
6=‘0’)をセットする。スイッチ・ノード108に
正の向きのゼロ交差電圧を検出すると、ノードZERO
CROS 112に短い有効な高バルスが発生され
る。CLK IN 114の相次ぐ2サイクルでゼロ交
差事象がないと、LOW I 106が低にリセットさ
れる。N DRV 120が高にセットされたときに、
N DRV 120が低から高に変化するときのどんな
「キックバック」グリッチも抑圧されるように、立上り
遅延ブロック116及びANDゲート118が用いられ
ている。
【0009】重要なこととして、発明者は、オフ時間又
は放電段階の間の正に向かう電圧だけが、容易に検出さ
れる負荷情報を提供することに気付いた。これは、誘導
子130は、エネルギが切れた後、反対方向に充電し始
め、従って不連続モードに入るからである。それ以外の
とき、ノード108は完全にオンであるか、或いはブー
スト・アンド・バックに対するアースの上下にRDS降
下のところにある。標準的な方法は、電流が抵抗に流れ
るときの電圧降下によって、出力負荷状態を測定するの
が普通である。しかし、この発明は、負荷感知の類では
ない間接的な方法を実施する。これは、費用がかかるo
p−アンプ及び非常に小さいI*R降下で精密にトリガ
する装置を必要とする代わりに、ゼロ交差検出によって
或る閾値よりも負荷状態が低いときを誘導子130が表
示する間接的な近似方法である。重要なことは、誘導子
130があるピーク間スイッチング電流を持っていて、
下側ピーク(電流)がゼロより低くなると、スイッチ・
ノード108に正の電圧が発生することである。この事
象は負荷状態に直接的に比例する。負の向きのゼロ交差
SWノード108電圧を測定するには、もっとずっと複
雑で精密なアナログ回路を必要とし、FET 126、
128のRDSonが、この発明の正の向きのゼロ交差
事象が、殆どTに感応しないのと対照的に、温度(T)
と共に大幅に変化する為、あまり信頼性がない。
は放電段階の間の正に向かう電圧だけが、容易に検出さ
れる負荷情報を提供することに気付いた。これは、誘導
子130は、エネルギが切れた後、反対方向に充電し始
め、従って不連続モードに入るからである。それ以外の
とき、ノード108は完全にオンであるか、或いはブー
スト・アンド・バックに対するアースの上下にRDS降
下のところにある。標準的な方法は、電流が抵抗に流れ
るときの電圧降下によって、出力負荷状態を測定するの
が普通である。しかし、この発明は、負荷感知の類では
ない間接的な方法を実施する。これは、費用がかかるo
p−アンプ及び非常に小さいI*R降下で精密にトリガ
する装置を必要とする代わりに、ゼロ交差検出によって
或る閾値よりも負荷状態が低いときを誘導子130が表
示する間接的な近似方法である。重要なことは、誘導子
130があるピーク間スイッチング電流を持っていて、
下側ピーク(電流)がゼロより低くなると、スイッチ・
ノード108に正の電圧が発生することである。この事
象は負荷状態に直接的に比例する。負の向きのゼロ交差
SWノード108電圧を測定するには、もっとずっと複
雑で精密なアナログ回路を必要とし、FET 126、
128のRDSonが、この発明の正の向きのゼロ交差
事象が、殆どTに感応しないのと対照的に、温度(T)
と共に大幅に変化する為、あまり信頼性がない。
【0010】こうすることによって、切換え装置の不連
続動作段階の正の向きのスイッチ・ノード108の電圧
により、軽負荷状態が感知される。トランジスタ12
6、128は、誘導子130のようなエネルギ蓄積素子
が接続された共通スイッチ・ノード108を持つ電荷リ
サイクルのトーテムポール形バイナリ・プッシュプルM
OSFET出力段スイッチを形成するように構成され
る。
続動作段階の正の向きのスイッチ・ノード108の電圧
により、軽負荷状態が感知される。トランジスタ12
6、128は、誘導子130のようなエネルギ蓄積素子
が接続された共通スイッチ・ノード108を持つ電荷リ
サイクルのトーテムポール形バイナリ・プッシュプルM
OSFET出力段スイッチを形成するように構成され
る。
【0011】図2は、完全な2つのスイッチング・サイ
クルに互る同期スイッチングDC−DCレギュレータの
スイッチ・ノードの誘導子電流(Iind)202を示す
波形図200である。図示のように、スイッチング電流
202の平均が、図1に示した装置100に対する出力
電流(I0)204である。エネルギが誘導子130を
介してスイッチ・ノード108に供給され、その結果の
電流波形は図2に示す通りである。出力負荷電流204
は、単に線I0で示す平均誘導子電流である。一定振幅
の三角形電流202の波形は、出力負荷電流I0 20
4と共に直接的に上下に移動する。従って、スイッチ・
ノード108の電圧が例えば正になると、誘導子130
には電流がなく、逆方向に充電する。
クルに互る同期スイッチングDC−DCレギュレータの
スイッチ・ノードの誘導子電流(Iind)202を示す
波形図200である。図示のように、スイッチング電流
202の平均が、図1に示した装置100に対する出力
電流(I0)204である。エネルギが誘導子130を
介してスイッチ・ノード108に供給され、その結果の
電流波形は図2に示す通りである。出力負荷電流204
は、単に線I0で示す平均誘導子電流である。一定振幅
の三角形電流202の波形は、出力負荷電流I0 20
4と共に直接的に上下に移動する。従って、スイッチ・
ノード108の電圧が例えば正になると、誘導子130
には電流がなく、逆方向に充電する。
【0012】このクロスオーバの点又は不連続動作点は
負荷に依存し、平均出力電流I0204からスイッチン
グ電流ISW 202の半分を差引いた値が負になるとき
に起こる。或いは、軽負荷は、I0−0.5*ISW 20
2がゼロより小さいか又はゼロに等しいときである。
負荷に依存し、平均出力電流I0204からスイッチン
グ電流ISW 202の半分を差引いた値が負になるとき
に起こる。或いは、軽負荷は、I0−0.5*ISW 20
2がゼロより小さいか又はゼロに等しいときである。
【0013】図3は、図1及び2について上に説明した
不連続動作モードの開始を示す。スイッチング電流ISW
202は、電源電圧132、周波数、デューティ・サ
イクル及び受動部品の関数であり、殆ど負荷状態に無関
係である。この為、上に述べた理想的な点に近い所望の
範囲の軽負荷引きはずし点は、電源電圧Vdd 132を
超える特定の引きはずし範囲に対処するように誘導子1
30を選ぶことによって、確実に実現することが出来
る。スイッチング・レギュレータの設計の当事者であれ
ば、こういうパラメータを選んで、最悪の場合の動作状
態に対して、装置に必要な仕様が確実に満たされるよう
にすることが出来る。
不連続動作モードの開始を示す。スイッチング電流ISW
202は、電源電圧132、周波数、デューティ・サ
イクル及び受動部品の関数であり、殆ど負荷状態に無関
係である。この為、上に述べた理想的な点に近い所望の
範囲の軽負荷引きはずし点は、電源電圧Vdd 132を
超える特定の引きはずし範囲に対処するように誘導子1
30を選ぶことによって、確実に実現することが出来
る。スイッチング・レギュレータの設計の当事者であれ
ば、こういうパラメータを選んで、最悪の場合の動作状
態に対して、装置に必要な仕様が確実に満たされるよう
にすることが出来る。
【0014】上に述べたことをまとめて言うと、この発
明の同期スイッチングDC−DCレギュレータの軽負荷
検出方式は、普通の同期スイッチングDC−DCレギュ
レータを構成するのに必要なものを越えて追加の部品を
必要とせずに、全体的な軽負荷状態を判断する機構にな
る。既知のスイッチングDC−DCレギュレータの構成
は、補助的な一層高精度でコストが高い検出装置を追加
せずに、この発明で言うように、既存の資源を用いて大
抵の用途での軽負荷の検出を達成することが出来るとい
うことを認識しない為に、かなりのコスト及びエネルギ
損失を招いている。
明の同期スイッチングDC−DCレギュレータの軽負荷
検出方式は、普通の同期スイッチングDC−DCレギュ
レータを構成するのに必要なものを越えて追加の部品を
必要とせずに、全体的な軽負荷状態を判断する機構にな
る。既知のスイッチングDC−DCレギュレータの構成
は、補助的な一層高精度でコストが高い検出装置を追加
せずに、この発明で言うように、既存の資源を用いて大
抵の用途での軽負荷の検出を達成することが出来るとい
うことを認識しない為に、かなりのコスト及びエネルギ
損失を招いている。
【0015】スイッチング・コンバータ及びスイッチン
グ・レギュレータの設計の当業者に、この発明の原理を
利用して、要求される通りにこの特殊な部品を組立て且
つ使うことが出来るようにする為に、この発明をかなり
詳しく説明した。以上の説明から、この発明が従来とは
構成及び作用がかなり異なるものであることが明らかで
あろう。しかし、この発明の特定の実施例を詳しく説明
したが、特許請求の範囲に記載されたこの発明の範囲を
何ら逸脱することなく、ここに記載された実施例に種々
の変更、変形及び置換を加えることが出来ることが理解
されよう。例えば、これまで特定の実施例をエネルギ蓄
積素子として誘導子を使う場合について説明したが、各
々の出力FET 126、128の出力寄生静電容量の
ようなこの他の蓄積素子を利用して、或る動作状態での
必要なエネルギの少なくとも一部分を供給することが出
来る。更にこの発明は、任意の特定のパルス検出器又は
電流モードのようなスイッチング・レギュレータ・アー
キテクチュアを必要とせずに、同じく容易に実施するこ
とが出来る。
グ・レギュレータの設計の当業者に、この発明の原理を
利用して、要求される通りにこの特殊な部品を組立て且
つ使うことが出来るようにする為に、この発明をかなり
詳しく説明した。以上の説明から、この発明が従来とは
構成及び作用がかなり異なるものであることが明らかで
あろう。しかし、この発明の特定の実施例を詳しく説明
したが、特許請求の範囲に記載されたこの発明の範囲を
何ら逸脱することなく、ここに記載された実施例に種々
の変更、変形及び置換を加えることが出来ることが理解
されよう。例えば、これまで特定の実施例をエネルギ蓄
積素子として誘導子を使う場合について説明したが、各
々の出力FET 126、128の出力寄生静電容量の
ようなこの他の蓄積素子を利用して、或る動作状態での
必要なエネルギの少なくとも一部分を供給することが出
来る。更にこの発明は、任意の特定のパルス検出器又は
電流モードのようなスイッチング・レギュレータ・アー
キテクチュアを必要とせずに、同じく容易に実施するこ
とが出来る。
【0016】以上の説明に関し、更に以下の項目を開示
する。 (1) バイナリ・プッシュプル形式に接続された少な
くとも1つのNMOS FET及び少なくとも1つのP
MOS FETを持つと共に、共通スイッチ・ノードを
持つMOSFET同期DC−DCスイッチング・レギュ
レータ装置と、前記共通スイッチ・ノードに接続された
誘導子と、前記共通スイッチ・ノードに接続された正の
向きのゼロ交差検出器とを含むスイッチング・レギュレ
ータ軽負荷検出装置。
する。 (1) バイナリ・プッシュプル形式に接続された少な
くとも1つのNMOS FET及び少なくとも1つのP
MOS FETを持つと共に、共通スイッチ・ノードを
持つMOSFET同期DC−DCスイッチング・レギュ
レータ装置と、前記共通スイッチ・ノードに接続された
誘導子と、前記共通スイッチ・ノードに接続された正の
向きのゼロ交差検出器とを含むスイッチング・レギュレ
ータ軽負荷検出装置。
【0017】(2) 第1項に記載のスイッチング・レ
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、前記正の向きのゼロ
交差検出器が、ゼロ交差電圧を検出して、それから信号
を発生するように構成された電圧比較器で構成されるス
イッチング・レギュレータ軽負荷検出装置。
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、前記正の向きのゼロ
交差検出器が、ゼロ交差電圧を検出して、それから信号
を発生するように構成された電圧比較器で構成されるス
イッチング・レギュレータ軽負荷検出装置。
【0018】(3) 第2項に記載のスイッチング・レ
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、更に、前記電圧比較
器によって発生された信号に応答して、スイッチング・
レギュレータ出力として軽負荷動作点を発生するように
構成された信号検出装置を含むスイッチング・レギュレ
ータ軽負荷検出装置。
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、更に、前記電圧比較
器によって発生された信号に応答して、スイッチング・
レギュレータ出力として軽負荷動作点を発生するように
構成された信号検出装置を含むスイッチング・レギュレ
ータ軽負荷検出装置。
【0019】(4) 第1項に記載のスイッチング・レ
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、更に、スイッチ・ノ
ード電圧に応答して、スイッチング・レギュレータ出力
として、軽負荷動作点表示子を発生するように構成され
た信号検出装置を含むスイッチング・レギュレータ軽負
荷検出装置。
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、更に、スイッチ・ノ
ード電圧に応答して、スイッチング・レギュレータ出力
として、軽負荷動作点表示子を発生するように構成され
た信号検出装置を含むスイッチング・レギュレータ軽負
荷検出装置。
【0020】(5) バイナリ・プッシュプル形式に接
続された少なくとも1つのNMOS FET及び少なく
とも1つのPMOS FETを持つと共に、共通スイッ
チ・ノードを持つMOSFET同期DC−DCスイッチ
ング・レギュレータ装置と、前記共通スイッチ・ノード
に接続されたエネルギ蓄積デバイスと、スイッチ・ノー
ド電圧を検出する手段とを含むスイッチング・レギュレ
ータ軽負荷検出装置。
続された少なくとも1つのNMOS FET及び少なく
とも1つのPMOS FETを持つと共に、共通スイッ
チ・ノードを持つMOSFET同期DC−DCスイッチ
ング・レギュレータ装置と、前記共通スイッチ・ノード
に接続されたエネルギ蓄積デバイスと、スイッチ・ノー
ド電圧を検出する手段とを含むスイッチング・レギュレ
ータ軽負荷検出装置。
【0021】(6) 第5項に記載のスイッチング・レ
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、前記エネルギ蓄積デ
バイスが誘導子であるスイッチング・レギュレータ軽負
荷検出装置。
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、前記エネルギ蓄積デ
バイスが誘導子であるスイッチング・レギュレータ軽負
荷検出装置。
【0022】(7) 第6項に記載のスイッチング・レ
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、更に、スイッチ・ノ
ード電圧に応答して、スイッチング・レギュレータ出力
として軽負荷動作点を発生する信号発生手段を含むスイ
ッチング・レギュレータ軽負荷検出装置。
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、更に、スイッチ・ノ
ード電圧に応答して、スイッチング・レギュレータ出力
として軽負荷動作点を発生する信号発生手段を含むスイ
ッチング・レギュレータ軽負荷検出装置。
【0023】(8) 第7項に記載のスイッチング・レ
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、前記誘導子が、スイ
ッチング・レギュレータ出力としての軽負荷動作点に関
連する予定の電流誘起引きはずし範囲に対処するように
構成されているスイッチング・レギュレータ軽負荷検出
装置。
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、前記誘導子が、スイ
ッチング・レギュレータ出力としての軽負荷動作点に関
連する予定の電流誘起引きはずし範囲に対処するように
構成されているスイッチング・レギュレータ軽負荷検出
装置。
【0024】(9) 第6項に記載のスイッチング・レ
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、スイッチ・ノード電
圧を検出する手段が、ゼロ交差電圧を検出して、それか
ら出力信号を発生する手段を含むスイッチング・レギュ
レータ軽負荷検出装置。
ギュレータ軽負荷検出装置に於て、スイッチ・ノード電
圧を検出する手段が、ゼロ交差電圧を検出して、それか
ら出力信号を発生する手段を含むスイッチング・レギュ
レータ軽負荷検出装置。
【0025】(10) 第9項に記載のスイッチング・
レギュレータ軽負荷検出装置に於て、更に、スイッチ・
ノード電圧を検出する手段によって発生された出力信号
に応答して、スイッチング・レギュレータ出力として軽
負荷動作点表示子を発生するように構成された信号検出
手段を含むスイッチング・レギュレータ軽負荷検出装
置。
レギュレータ軽負荷検出装置に於て、更に、スイッチ・
ノード電圧を検出する手段によって発生された出力信号
に応答して、スイッチング・レギュレータ出力として軽
負荷動作点表示子を発生するように構成された信号検出
手段を含むスイッチング・レギュレータ軽負荷検出装
置。
【0026】(11) 第9項に記載のスイッチング・
レギュレータ軽負荷検出装置に於て、前記誘導子が、ス
イッチング・レギュレータ出力としての軽負荷動作点に
関連する予定の電圧引きはずし範囲に対処するように構
成されているスイッチング・レギュレータ軽負荷検出装
置。
レギュレータ軽負荷検出装置に於て、前記誘導子が、ス
イッチング・レギュレータ出力としての軽負荷動作点に
関連する予定の電圧引きはずし範囲に対処するように構
成されているスイッチング・レギュレータ軽負荷検出装
置。
【0027】(12) スイッチング・レギュレータ軽
負荷状態を検出する方法に於て、 ニ)バイナリ・プッシュプル形式に接続された少なくと
も1つのNMOS FET及び少なくとも1つのPMO
S FETを持つと共に共通スイッチ・ノードを持つM
OSFET同期DC−DCスイッチング・レギュレータ
装置と、前記共通スイッチ・ノードに接続された誘導子
と、前記共通スイッチ・ノードに接続された正の向きの
ゼロ交差電圧検出器と、前記正の向きのゼロ交差電圧検
出器に接続されたパルス検出器とで構成されるスイッチ
ング・レギュレータ軽負荷検出装置を用意し、 ホ)共通スイッチ・ノード電圧の変化を検出し、 ヘ)正の向きのスイッチ・ノード電圧がゼロ・ボルトと
交差するとき、スイッチング・レギュレータ制御出力信
号として軽負荷動作点表示子を発生する 工程を含む方法。
負荷状態を検出する方法に於て、 ニ)バイナリ・プッシュプル形式に接続された少なくと
も1つのNMOS FET及び少なくとも1つのPMO
S FETを持つと共に共通スイッチ・ノードを持つM
OSFET同期DC−DCスイッチング・レギュレータ
装置と、前記共通スイッチ・ノードに接続された誘導子
と、前記共通スイッチ・ノードに接続された正の向きの
ゼロ交差電圧検出器と、前記正の向きのゼロ交差電圧検
出器に接続されたパルス検出器とで構成されるスイッチ
ング・レギュレータ軽負荷検出装置を用意し、 ホ)共通スイッチ・ノード電圧の変化を検出し、 ヘ)正の向きのスイッチ・ノード電圧がゼロ・ボルトと
交差するとき、スイッチング・レギュレータ制御出力信
号として軽負荷動作点表示子を発生する 工程を含む方法。
【0028】(13) スイッチング・レギュレータ軽
負荷状態を検出する方法に於て、 イ)バイナリ・プッシュプル形式に接続された少なくと
も1つのNMOS FET及び少なくとも1つのPMO
S FETを持つと共に共通スイッチ・ノードを持つM
OSFET同期DC−DCスイッチング・レギュレータ
装置と、前記共通スイッチ・ノードに接続された誘導子
と、前記共通スイッチ・ノードに接続されていて、スイ
ッチ・ノード電流を検出するように構成されたパルス検
出器とで構成されたスイッチング・レギュレータ軽負荷
検出装置を用意し、 ロ)スイッチング・レギュレータの動作中の共通スイッ
チ・ノード電流の変化を検出し、 ハ)出力負荷電流からピーク間スイッチング電流に伴う
スイッチング電流の半分を差引いた平均出力電流が、ス
イッチング・レギュレータの不連続動作段階の間、ゼロ
程度になったとき、スイッチング・レギュレータ制御出
力として軽負荷動作点の表示を発生する 工程を含む方法。
負荷状態を検出する方法に於て、 イ)バイナリ・プッシュプル形式に接続された少なくと
も1つのNMOS FET及び少なくとも1つのPMO
S FETを持つと共に共通スイッチ・ノードを持つM
OSFET同期DC−DCスイッチング・レギュレータ
装置と、前記共通スイッチ・ノードに接続された誘導子
と、前記共通スイッチ・ノードに接続されていて、スイ
ッチ・ノード電流を検出するように構成されたパルス検
出器とで構成されたスイッチング・レギュレータ軽負荷
検出装置を用意し、 ロ)スイッチング・レギュレータの動作中の共通スイッ
チ・ノード電流の変化を検出し、 ハ)出力負荷電流からピーク間スイッチング電流に伴う
スイッチング電流の半分を差引いた平均出力電流が、ス
イッチング・レギュレータの不連続動作段階の間、ゼロ
程度になったとき、スイッチング・レギュレータ制御出
力として軽負荷動作点の表示を発生する 工程を含む方法。
【0029】(14) バイナリ・プッシュプル形式に
接続された少なくとも1つのNMOS FET及び少な
くとも1つのPMOS FETを持つと共に共通スイッ
チ・ノードを持つMOSFET同期DC−DCスイッチ
ング・レギュレータ装置と、前記共通スイッチ・ノード
に接続されていて、前記共通スイッチ・ノードのゼロ交
差電圧を検出して、それから信号を発生するように構成
された電圧比較器と、前記電圧比較器によって発生され
た信号に応答して、スイッチング・レギュレータ出力と
して軽負荷動作点表示子を発生するように構成された信
号検出装置と、前記共通スイッチ・ノードに接続されて
いて、スイッチング・レギュレータ出力としての軽負荷
動作点に関連する予定の負荷検出引きはずし範囲に対処
するように構成された誘導子とを含むスイッチング・レ
ギュレータ軽負荷検出装置。
接続された少なくとも1つのNMOS FET及び少な
くとも1つのPMOS FETを持つと共に共通スイッ
チ・ノードを持つMOSFET同期DC−DCスイッチ
ング・レギュレータ装置と、前記共通スイッチ・ノード
に接続されていて、前記共通スイッチ・ノードのゼロ交
差電圧を検出して、それから信号を発生するように構成
された電圧比較器と、前記電圧比較器によって発生され
た信号に応答して、スイッチング・レギュレータ出力と
して軽負荷動作点表示子を発生するように構成された信
号検出装置と、前記共通スイッチ・ノードに接続されて
いて、スイッチング・レギュレータ出力としての軽負荷
動作点に関連する予定の負荷検出引きはずし範囲に対処
するように構成された誘導子とを含むスイッチング・レ
ギュレータ軽負荷検出装置。
【0030】(15) 第14項に記載のスイッチング
・レギュレータ軽負荷検出装置に於て、更に、前記NM
OS FETに接続されていて、前記電圧比較器によっ
て発生される信号に、「キックバック」グリッチが導入
されないように構成された信号遅延装置を含むスイッチ
ング・レギュレータ軽負荷検出装置。
・レギュレータ軽負荷検出装置に於て、更に、前記NM
OS FETに接続されていて、前記電圧比較器によっ
て発生される信号に、「キックバック」グリッチが導入
されないように構成された信号遅延装置を含むスイッチ
ング・レギュレータ軽負荷検出装置。
【0031】(16) スイッチングDC−DCレギュ
レータが軽負荷状態にあるときを決定する効率がよい実
用的なシステム(100)及び方法。軽負荷状態が、ス
イッチ・ノード(108)の電圧を監視して、負荷に依
存するゼロ交差電圧を検出することによって決定され、
これは平均出力電流からスイッチ・ノードに於けるスイ
ッチング電流の半分を差引いた値がゼロより小さいかそ
れに等しいときに起こる。 関連出願 この出願は、アリエルS.ベントリラ及びシーザン・シ
ェンによって2000年6月2日に出願された係属中の
米国特許出願、発明の名称「高効率スイッチングDC−
DCレギュレータ」(出願人控え番号TI−2996
2)及びアリエルS.ベントリラ及びシーザン・シェン
によって2000年6月2日に出願された係属中の米国
特許出願、発明の名称「リサイクル形寄生エネルギを用
いたMOSFETを切換える方法」(出願人控え番号T
I−31022)と関係を有する。
レータが軽負荷状態にあるときを決定する効率がよい実
用的なシステム(100)及び方法。軽負荷状態が、ス
イッチ・ノード(108)の電圧を監視して、負荷に依
存するゼロ交差電圧を検出することによって決定され、
これは平均出力電流からスイッチ・ノードに於けるスイ
ッチング電流の半分を差引いた値がゼロより小さいかそ
れに等しいときに起こる。 関連出願 この出願は、アリエルS.ベントリラ及びシーザン・シ
ェンによって2000年6月2日に出願された係属中の
米国特許出願、発明の名称「高効率スイッチングDC−
DCレギュレータ」(出願人控え番号TI−2996
2)及びアリエルS.ベントリラ及びシーザン・シェン
によって2000年6月2日に出願された係属中の米国
特許出願、発明の名称「リサイクル形寄生エネルギを用
いたMOSFETを切換える方法」(出願人控え番号T
I−31022)と関係を有する。
【図1】この発明の好ましい1実施例に従って軽負荷出
力信号LOW Iを発生する為のSWモードに接続され
たパルス比較器及びパルス検出器を含む装置の回路図。
力信号LOW Iを発生する為のSWモードに接続され
たパルス比較器及びパルス検出器を含む装置の回路図。
【図2】完全な2つのスイッチング・サイクルに互る同
期スイッチングDC−DCレギュレータの誘導子電流
(Iind)を示す波形図であり、図示のように、スイッ
チング電流の平均は、図1に示した装置に対する出力電
流(I0)である。
期スイッチングDC−DCレギュレータの誘導子電流
(Iind)を示す波形図であり、図示のように、スイッ
チング電流の平均は、図1に示した装置に対する出力電
流(I0)である。
【図3】軽負荷状態の開始を示す波形図。
100 スイッチングDC−DCレギュレータ装置 108 スイッチ・ノード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シザン シェン アメリカ合衆国 テキサス、プラノ、 ジ ェンキンス ドライブ 4408 Fターム(参考) 5H730 AA20 BB11 DD04 FD01
Claims (2)
- 【請求項1】 バイナリ・プッシュプル形式に接続され
た少なくとも1つのNMOS FET及び少なくとも1
つのPMOS FETを持つと共に、共通スイッチ・ノ
ードを持つMOSFET同期DC−DCスイッチング・
レギュレータ装置と、 前記共通スイッチ・ノードに接続された誘導子と、 前記共通スイッチ・ノードに接続された正の向きのゼロ
交差検出器とを含むスイッチング・レギュレータ軽負荷
検出装置。 - 【請求項2】 スイッチング・レギュレータ軽負荷状態
を検出する方法に於て、 イ)バイナリ・プッシュプル形式に接続された少なくと
も1つのNMOS FET及び少なくとも1つのPMO
S FETを持つと共に共通スイッチ・ノードを持つM
OSFET同期DC−DCスイッチング・レギュレータ
装置と、前記共通スイッチ・ノードに接続された誘導子
と、前記共通スイッチ・ノードに接続された正の向きの
ゼロ交差電圧検出器と、前記正の向きのゼロ交差電圧検
出器に接続されたパルス検出器とで構成されるスイッチ
ング・レギュレータ軽負荷検出装置を用意し、 ロ)共通スイッチ・ノード電圧の変化を検出し、 ハ)正の向きのスイッチ・ノード電圧がゼロ・ボルトと
交差するとき、スイッチング・レギュレータ制御出力信
号として軽負荷動作点表示子を発生する工程を含む方
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US596605 | 1990-10-17 | ||
US09/596,605 US6310469B1 (en) | 2000-06-19 | 2000-06-19 | System and method to detect synchronous switching regulator light load |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002044939A true JP2002044939A (ja) | 2002-02-08 |
Family
ID=24387955
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001184777A Abandoned JP2002044939A (ja) | 2000-06-19 | 2001-06-19 | スイッチング・レギュレータ軽負荷検出装置及び方法 |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US6310469B1 (ja) |
JP (1) | JP2002044939A (ja) |
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JPWO2004114511A1 (ja) * | 2003-06-05 | 2006-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | モータ駆動装置、それを搭載した自動車および電圧変換の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
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US8624573B2 (en) | 2010-05-26 | 2014-01-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Power converters including zero-current detectors and methods of power conversion |
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US8866467B1 (en) | 2009-10-05 | 2014-10-21 | Adaptive Digital Power, Inc. | Systems and methods to perform integrated power measurement and RDSon measurement |
CN105119493B (zh) * | 2015-09-21 | 2018-02-23 | 西安三馀半导体有限公司 | 一种dc‑dc转换器 |
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US4496897A (en) * | 1981-11-12 | 1985-01-29 | Lima Electric Co., Inc. | Variable voltage control for self-excited self-regulated synchronous alternator |
US5773966A (en) * | 1995-11-06 | 1998-06-30 | General Electric Company | Dual-mode, high-efficiency dc-dc converter useful for portable battery-operated equipment |
-
2000
- 2000-06-19 US US09/596,605 patent/US6310469B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-06-19 JP JP2001184777A patent/JP2002044939A/ja not_active Abandoned
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JPWO2004114511A1 (ja) * | 2003-06-05 | 2006-07-27 | トヨタ自動車株式会社 | モータ駆動装置、それを搭載した自動車および電圧変換の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
JP4622856B2 (ja) * | 2003-06-05 | 2011-02-02 | トヨタ自動車株式会社 | モータ駆動装置、それを搭載した自動車および電圧変換の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 |
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US7633278B2 (en) | 2006-07-10 | 2009-12-15 | Oki Semiconductor Co., Ltd. | Switching regulator |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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---|---|---|---|
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