JP2006254700A - 2モード直流−直流電力変換のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2モード電力節約型の直流−直流変換器に関する。2モード電力節約型の直流−直流変換器は、第1の直流−直流変換器、及び第2の直流−直流変換器を有する。第1の直流−直流変換器は、第1の電流センサに接続され、第2の直流−直流変換器は、第2の電流センサに接続される。2つの電流センサは、第1、及び第2の直流−直流変換器を許可、及び禁止するように動作可能である、制御論理回路に接続される。第1の直流−直流変換器は、第2の直流−直流変換器よりも電力を使用しない。制御論理回路は、低い電流負荷時に、第1の直流−直流変換器を活性化して、高い電流負荷時に、第2の直流−直流変換器を活性化する。他のシステム、及び方法も開示される。
【選択図】図4
Description
電流源438により生成される電流が、スリープ・アウト調整抵抗437により制御されるため、コンデンサ435に加えられる電流Iは、既知であり、また調整抵抗437を介して、抵抗値を変化させることにより、調整可能である。容量Cは、コンデンサ435に対して既知である。電圧の変化dvは、比較器441により決定される。I、C、及びdvが既知であるため、コンデンサ435に対する充電時間dtは、式(1)から決定できる。短いdtは、高電流負荷を表し、その逆もある。Dフリップフロップ443からの出力は、dtが、高電流負荷を表すとみなせるのに、十分短いかどうかを表す。
309 ヒステリシス変換器
402 インバータ
431 スリープ・アウト回路
433 スリープ・イン回路
429 制御論理回路
Claims (30)
- 電力節約型の直流−直流変換器において、
(a)第1の直流−直流変換器と、
(b)第2の直流−直流変換器と、
(c)前記第1の直流−直流変換器に接続される、第1の電流センサと、
(d)前記第2の直流−直流変換器に接続される、第2の電流センサと、
(e)前記第1の直流−直流変換器、及び前記第2の直流−直流変換器に接続されて、前記第1の直流−直流変換器、及び前記第2の直流−直流変換器を許可、及び禁止するように動作可能な制御論理回路と、
からなり、前記第1の直流−直流変換器は、前記第2の直流−直流変換器よりも少ない電力を使用し、前記第1の直流−直流変換器は、低電流負荷時に使用され、前記第2の直流−直流変換器は、高電流負荷時に使用されることを特徴とする、電力節約型の直流−直流変換器。 - 前記第1の直流−直流変換器は、PWM変換器である、請求項1に記載の電力節約型の直流−直流変換器。
- 前記第2の直流−直流変換器は、ヒステリシス変換器である、請求項1に記載の電力節約型の直流−直流変換器。
- 前記第1の直流−直流変換器、及び前記第2の直流−直流変換器に接続される、第1の電力スイッチから更になる、請求項1に記載の電力節約型の直流−直流変換器。
- 前記第1の電力スイッチは、MOSFETである、請求項1に記載の電力節約型の直流−直流変換器。
- 前記第1の直流−直流変換器は、前記第1の電力スイッチを交互にオン、及びオフするように動作可能である、請求項4に記載の電力節約型の直流−直流変換器。
- 前記第1の直流−直流変換器は、第1の状態、及び第2の状態を有する出力信号を交互に生成し、前記第1の電流センサは、
前記第1の直流−直流変換器に接続されて、前記第1の直流−直流変換器により制御される電流源と、
前記電流源に接続され、前記出力信号が、前記第1の状態にある場合の期間に充電されるコンデンサと、
前記コンデンサ、及び前記第1の直流−直流変換器に接続されて、前記出力信号が、前記第1の状態から前記第2の状態に遷移する場合に、前記コンデンサを充電するように動作可能である、トランジスタと、
前記コンデンサに接続されて、基準電圧と、前記コンデンサを横切る電圧を比較するように動作可能である、電圧比較器と、
前記電圧比較器に接続されるデータ入力と、前記第1の直流−直流変換器に接続されるクロック入力を有する、記憶ユニットであって、前記出力信号が、前記第1の状態から前記第2の状態への遷移を有する場合に、前記データ入力における値が、前記記憶ユニット内に刻時される、記憶ユニットと、
からなる、請求項6に記載の電力節約型の直流−直流変換器。 - 前記第1の電流センサは、前記電流源に接続される、スリープ・アウト調整抵抗から更になり、前記電流源により生成される電流が、前記スリープ・アウト調整抵抗により制御される、請求項7に記載の電力節約型の直流−直流変換器。
- 前記第2の直流−直流変換器は、前記第1の電力スイッチを交互にオン、及びオフするように動作可能である、請求項4に記載の電力節約型の直流−直流変換器。
- 前記第2の直流−直流変換器は、
(f)前記第1の電力スイッチに接続されるスイッチコントローラと、
(g)前記スイッチコントローラに接続される第1の出力、及び第2の出力を有する発振器であって、前記第1の出力は、第1の発振器ランプを有し、前記第2の出力は、第2の発振器ランプを有して、前記第2の発振器ランプは、前記第1の発振器ランプの2倍急勾配である、発振器と、
から更になる、請求項9に記載の電力節約型の直流−直流変換器。 - 前記第2の電流センサは、
(h)前記第1の電力スイッチと並列に接続され、前記電力スイッチにより搬送される電流の何分の1かを搬送するように寸法決められる、検知トランジスタから更になる、請求項10に記載の電力節約型の直流−直流変換器。 - 前記第2の電流センサは、
(i)前記検知トランジスタに接続されて、前記検知トランジスタにより搬送される前記電流に匹敵する電流を生成するように動作可能な電流源から更になり、それにより、前記検知トランジスタにより搬送される前記電流、及び前記電流源により生成される前記電流の、相対的な強度を表す電圧が生成される、請求項11に記載の電力節約型の直流−直流変換器。 - 前記第2の電流センサは、
(j)前記電流源に接続される、スリープ・イン調整抵抗から更になり、前記電流源により生成される前記電流は、前記スリープ・イン調整抵抗により制御される、請求項12に記載の電力節約型の直流−直流変換器。 - 前記第2の電流センサは、
(k)前記第1の電力スイッチと前記電流源間の前記接続に接続され、且つ基準電圧に接続される、電圧比較器から更になり、
前記電圧比較器は、前記検知トランジスタにより搬送される前記電流、及び前記電流源により生成される前記電流の、相対的な強度を表す電圧を、前記基準電圧と比較するように動作可能である、請求項11に記載の電力節約型の直流−直流変換器。 - 前記第2の電流センサは、
(l)データ入力、及びクロック入力を有する記憶ユニットから更になり、前記データ入力は、前記電圧比較器に接続される、請求項14に記載の電力節約型の直流−直流変換器。 - (m)前記第1のpwmに接続され、出力電圧を有する誤差増幅器と、
(n)前記発振器の第2の入力、前記第2の電圧比較器、及び前記記憶ユニットの前記クロック入力に接続されて、前記第2の発振器ランプが、前記出力電圧と交差する場合に、前記記憶ユニット内に、前記データ入力における電圧を刻時せしめるように動作可能な第2のpwmと、
から更になる、請求項15に記載の電圧節約型の直流−直流変換器。 - 低電流負荷時に、第1の動作モードを有し、高電流負荷時に、第2の動作モードを有する、バッテリ駆動の装置用の2モード電源において、
(a)ゲート、ドレイン、及びソースを有する第1のパワーMOSFETであって、前記ゲートに印加される電圧が、前記ドレインから前記ソースに電流を通過せしめる、第1のパワーMOSFETと、
(b)前記パワーMOSFETに接続されるインダクタ、及び前記インダクタに接続されるコンデンサを含む、低域通過フィルタと、
(c)前記パワーMOSFETに接続されるpwm直流−直流変換器であって、
前記パワーMOSFETに接続されて、オン状態とオフ状態の間で、前記パワーMOSFETをスイッチングするように動作可能なpwmと、
前記pwmに接続されて、前記低域通過フィルタから出力される電圧を、基準電圧と比較するように動作可能な誤差増幅器であって、前記低域通過フィルタから出力される電圧が、前記基準電圧に実質的に等しくなるように、前記pwmを制御するように動作可能である誤差増幅器と、
を含むpwm直流−直流変換器と、
(d)前記パワーMOSFET、及び前記低域通過フィルタに接続されて、前記低域通過フィルタからの出力電圧が、所定の電圧範囲内にとどまるように、前記パワーMOSFETを制御するよう動作可能なヒステリシス変換器と、
(e)電流負荷が、前記ヒステリシス変換器を非活性にし、且つ前記pwm変換器を再活性化するための、閾値を越えるかどうかを決定するために、前記ヒステリシス変換器に接続される、スリープ・アウト回路と、
(f)電流負荷が、前記pwm変換器を非活性にし、且つ前記ヒステリシス変換器を再活性化するための、閾値より低いかどうかを決定するために、前記pwm変換器に接続される、スリープ・イン回路と、
(g)前記スリープ・アウト回路、前記スリープ・イン回路、前記pwm変換器、及び前記ヒステリシス変換器に接続され、高電流負荷時に、前記pwm変換器をオンにし、低電流負荷時に、前記pwm変換器をオフにするように動作可能であり、また低電流負荷時に、前記ヒステリシス変換器をオンにし、高電流負荷時に、前記ヒステリシス変換器をオフにするように動作可能である、制御論理回路と、
からなるバッテリ駆動の装置用の2モード電源。 - (h) 前記スリープ・アウト回路に接続されて、前記ヒステリシス変換器を非活性にするための、前記閾値を調整するように動作可能なスリープ・アウト調整抵抗から更になる、請求項17に記載のバッテリ駆動の装置用の2モード電源。
- (i) 前記スリープ・イン回路に接続されて、前記pwm変換器を非活性にするための、前記閾値を調整するように動作可能なスリープ・イン調整抵抗から更になる、請求項17に記載のバッテリ駆動の装置用の2モード電源。
- 携帯型バッテリ駆動のシステムにおいて、
(a)処理ユニットと、
(b)バッテリと、
(c)前記バッテリから電力を受け、前記処理ユニットに電力を
供給するように接続される、第1の2モード電源であって、
(c.0)低域通過フィルタに接続されるスイッチと、
(c.1)前記スイッチに接続されて、高電流負荷時に、前記スイッチのスイッチングを制御するよう動作可能な、第1の直流−直流変換器と、
(c.2)前記スイッチに接続されて、低電流負荷時に、前記スイッチのスイッチングを制御するよう動作可能な、第2の直流−直流変換器と、
(c.3)前記第1の直流−直流変換器に接続されて、前記第1の直流−直流変換器が、動作状態にある間、電流負荷を検出するよう動作可能な、第1の電流検知回路と、
(c.4)前記第2の直流−直流変換器に接続されて、前記第2の直流−直流変換器が、動作状態にある間、電流負荷を検出するよう動作可能な、第2の電流検知回路と、
(c.5)前記第1の電流検知回路、前記第2の電流検知回路、前記第1の直流−直流変換器、及び前記第2の直流−直流変換器に接続されて、低電流負荷時に、前記第1の直流−直流変換器を非活性にならしめるよう動作可能で、低電流負荷時に、前記第2の直流−直流変換器を活性にならしめるよう動作可能で、高電流負荷時に、前記第1の直流−直流変換器を活性にならしめるよう動作可能で、低電流負荷時に、前記第2の直流−直流変換器を非活性にならしめるよう動作可能である、制御論理回路と、
を有する第1の2モード電源と、
からなる携帯型バッテリ駆動のシステム。 - 前記スイッチは、パワーMOSFETである、請求項20に記載の携帯型バッテリ駆動のシステム。
- 前記第1の直流−直流変換器は、PWM変換器である、請求項20に記載の携帯型バッテリ駆動のシステム。
- 前記第2の直流−直流変換器は、ヒステリシス変換器である、請求項20に記載の携帯型バッテリ駆動のシステム。
- 前記スイッチは、バイポーラトランジスタである、請求項20に記載の携帯型バッテリ駆動のシステム。
- スイッチと、該スイッチに接続される第1のPWMと、該第1のPWMに接続される誤差増幅器と、前記スイッチに接続されるインダクタ、及び該インダクタに接続されるコンデンサを有する低域通過フィルタとを備える、PWM変換器における、電流負荷を検出するための回路において、
(a)前記スイッチと並列に接続されて、前記スイッチにより搬送される電流の何分の1かを搬送するよう寸法決められる、検知トランジスタと、
(b)前記検知トランジスタに接続されて、前記検知トランジスタにより搬送される電流と匹敵する電流を生成するよう動作可能な、第1の電流源であって、それにより、前記検知トランジスタにより搬送される電流、及び前記第1の電流源により生成される電流の、相対的な強度を表す電圧が生成される、第1の電流源と、
(c)基準電圧に接続され、また前記検知トランジスタと前記第1の電流源間の前記接続上の点に接続されて、前記検知トランジスタにより搬送される前記電流、及び前記第1の電流源により生成される前記電流の、前記相対的な強度を表す前記電圧を比較するよう動作可能な比較器と、
(d)データ入力、及びクロック入力を有する記憶ユニットであって、前記データ入力は、前記比較器に接続される、記憶ユニットと、
(e)前記誤差増幅器に接続され、また前記記憶ユニットの前記クロック入力に接続される、第2のPWMと、
(f)前記第1のPWMに接続される第1の出力、及び前記第2のPWMに接続される第2の出力を有する、発振器であって、前記第2の出力の発振器ランプは、前記第1の出力の発振器ランプの2倍急勾配である、発振器と、
からなり、前記第2のPWMは、前記第2の出力の発振器ランプが、前記誤差増幅器の出力以上である場合に、状態を変化させ、それにより、前記データ入力における値が、前記記憶ユニット内に刻時せしめられることを特徴とする回路。 - (g)前記検知トランジスタと前記第1の電流源間に接続される、バッファトランジスタと、
(h)前記スイッチと前記バッファトランジスタ間に接続される、ダイオードと、
から更になり、前記バッファトランジスタ、及び前記ダイオードは、前記検知トランジスタにより搬送される前記電流、及び前記第1の電流源により生成される電流の、前記相対的な強度を表す前記電圧を実質的に安定化する、請求項25に記載の回路。 - (i)前記ダイオード、及び接地接続に接続される、第2の電流源から更になる、請求項25に記載の回路。
- (j)前記第1の電流源に接続されて、前記第1の電流源により生成される電流量を制御するよう動作可能な、調整抵抗から更になる、請求項25に記載の回路。
- スイッチと、該スイッチに接続されるヒステリシス比較器と、前記スイッチに接続されるインダクタ、及び該インダクタに接続されるコンデンサを有する低域通過フィルタとを備える、ヒステリシス変換器における、電流負荷を検出するための回路において、
(a) 前記ヒステリシス比較器に接続される、第1の電流源と、
(b) 前記第1の電流源に接続される、第2のコンデンサと、
(c) 基準電圧、及び前記コンデンサに接続されて、前記コンデンサを横切る電圧と、前記基準電圧を比較するよう動作可能である、電圧比較器と、
(d) 前記ヒステリシス比較器により制御され、前記第2のコンデンサと並列に接続されて、前記ヒステリシス比較器からの第1の信号の受信に基づいて、前記第2のコンデンサを放電せしめるよう動作可能な、第1のトランジスタと、
(e) 前記電圧比較器に接続されるデータ入力、及び前記ヒステリシス比較器に接続されるクロック入力を有する、記憶ユニットであって、前記ヒステリシス比較器からの第2の信号の受信に基づいて、前記データ入力における値が、前記記憶ユニット内に刻時される、記憶ユニットと、
からなる回路。 - (f)前記ヒステリシス比較器と前記電流源間に接続されて、前記電流源が、前記ヒステリシス変換器からの第2の信号の受信に基づいて、前記第2のコンデンサを充電せしめないよう動作可能な、第2のトランジスタから更になる、請求項29に記載の回路。
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