JP2015525058A - 複式電力供給システムおよび方法 - Google Patents

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Abstract

本発明の一態様は、複数の電源を備える電力供給システムを含む。電源の各々は、クロックノードでクロック信号を発生させるように構成された発振器システムを含む。電源の各々は、誤差増幅器出力ノードで誤差電圧を発生させるように構成された誤差増幅器を含む。電源の各々はまた、誤差電圧およびクロック信号に基づいてPWM切替信号を発生させるように構成されたパルス幅変調(PWM)発生器を含む。電源の各々は、PWM切替信号に基づいて出力電圧を発生させるように構成された電力段をさらに含む。

Description

本発明は概して電子回路に関し、具体的には複式電力供給システムおよび方法に関する。
電源変換および調整回路の動作効率の改善に対する要求が高まっている。この種の調整回路の1つは、スイッチングレギュレータまたはスイッチング電源として知られている。スイッチング電源は、負荷に接続された1つまたは複数のトランジスタスイッチの「オン」および「オフ」のデューティ比を制御することによって、負荷への電力量を制御する。1つまたは複数のトランジスタスイッチの「オン」および「オフ」時間を制御するこのような方法の1つは、1つまたは複数のトランジスタスイッチの「オン」および「オフ」時間がPWM信号の相対的パルス幅によって決まるようにパルス幅変調(PWM:pulse−width−modulated)信号を生成することである。スイッチング電源は、調整された出力を供給するための効率的な機構として具体化されてきた。今日、様々な種類のスイッチング電源がある。これに加えて、複数の電源を共に組み込んで、例えば、各種の負荷に対して負荷点(POL:point−of−load)電力を供給するか、または、出力電圧の生成の際に冗長性をもたせることができる。
本発明の1つの態様は、電力供給システムを含む。この電力供給システムは、複数の電源を含む。複数の電源の各々は、クロックノードでクロック信号を発生させるように構成される発振器システムを含む。複数の電源の各々の発振器システムは、クロックノードに電気接続されて、複数の電源の各々に関連付けられたクロック信号を同期させる。電源の各々はまた、誤差電圧とクロック信号に基づいてPWM切替信号を発生させるように構成されるパルス幅変調(PWM)発生器も含む。電源の各々は、PWM切替信号に基づいて出力電圧を発生させるように構成される電力段をさらに含む。
本発明の他の実施形態は、電力供給システムを含む。この電力供給システムは、複数の電源を含む。複数の電源の各々は、誤差増幅器システムを含む。誤差増幅器システムは誤差増幅器を含み、誤差増幅器は、誤差増幅器出力ノードで、電源のうちのそれぞれ1つのフィードバック電圧に基づいて、基準電圧に関する誤差電圧を発生させるように構成される。誤差増幅器システムはまた、複数の電源の各々に電気接続された誤差増幅器出力ノードと比較ノードとを相互接続するダイオードを含む。複数の電源の1つに関連付けられた誤差増幅器システムは、ダイオードを介して比較ノードに誤差電圧を供給する。電源の各々はPWM発生器も含み、PWM発生器は比較ノードに接続され、比較ノードで誤差電圧に基づいてPWM切替信号を発生させるように構成される。電源の各々は、電力段をさらに含み、電力段はPWM切替信号に基づいて出力電圧を発生させるように構成される。
本発明の他の実施形態は、電力供給システムを含む。このシステムは、複数のクロック信号を発生させるように構成される位相シフトコントローラを含む。複数のクロック信号の各々は、相互に位相シフトされる。このシステムは複数の電源も含み、複数の電源は少なくとも1つの出力電圧を発生させるように構成され、実質的に空間的に分散される。複数の電源の各々は電力段を含み、電力段はPWM切替信号に基づいて少なくとも1つのスイッチを制御して、それぞれの少なくとも1つの出力電圧を発生させるように構成される。複数の電源の各々は、複数のクロック信号の1つに応答してPWM切替信号を発生させるように構成されるPWM発生器も含む。
本発明の他の実施形態は、電力供給システムを制御する方法を含む。電力供給システムは、実質的に空間的に分散された複数の電源を含む。この方法は、少なくとも1つのクロック信号に基づいて複数のPWM切替信号を発生させるステップを含む。複数のPWM切替信号の各々は、相互に位相シフトされる。この方法はまた、複数のPWM切替信号を複数の電源のそれぞれに関連付けられた電力段の少なくとも1つのスイッチに供給するステップを含む。この方法はまた、電力段の各々の少なくとも1つのスイッチを、複数の電源の残りのうちの少なくとも1つに関して、複数のPWM切替信号の位相シフトに基づいて交互に作動および作動停止するステップも含む。この方法は、複数の電源の各々に関連付けられた電力段の少なくとも1つのスイッチの作動と作動停止に基づいて少なくとも1つの出力電圧を発生させるステップをさらに含む。
本発明の一態様による電力供給システムの一例を示す。 本発明の一態様による電力供給回路の一例を示す。 本発明の一態様による電力段の一例を示す。 本発明の一態様による電力供給システムの他の例を示す。 本発明の一態様による電力供給システムを制御する方法を示す。
本発明は概して、電子回路に関し、具体的には電力供給システムおよび方法に関する。電力供給システムは複数の電源を含み、これらは集積回路上に配置される。電源の各々は、クロックノードでクロック信号を発生させるように構成された発振器システムと、誤差増幅器出力ノードで誤差電圧を発生させるように構成された誤差増幅個とを含む。電源の各々はまた、誤差電圧とクロック信号に基づいてPWM切替信号を発生させるように構成されたパルス幅変調(PWM)発生器と、PWM切替信号に基づいて出力電圧を発生させるように構成された電力段とを含む。
一例として、電源の各々の発振器システムは、電源の各々の発振器システムの出力に電気接続されたクロックノードでクロック信号を発生させるように構成される。したがって、複数の電源の各々に関連付けられた発振器システムのクロック信号は、電気接続に基づいて同期させることができる。他の例として、電源の各々の誤差増幅器は、誤差増幅器の出力ノードで、電源のそれぞれの1つのフィードバック電圧に基づいて、基準電圧に関する誤差電圧を発生させるように構成される。ダイオードは、誤差増幅器の出力ノードと、複数の電源の各々に電気接続された比較ノードとを相互接続できる。したがって、複数の電源の1つに関連付けられた誤差増幅器は、ダイオードを介して比較ノードに誤差電圧を供給でき、それによって、ある時点である1つの誤差増幅器が全部の電源に誤差電圧を供給できる。
また別の例として、電源はICの付近に実質的に空間的に配置できる。電力供給システムは位相シフトコントローラを含むことができ、位相シフトコントローラは複数のクロック信号を発生させるように構成され、複数のクロック信号の各々は相互に位相シフトされる。複数のクロック信号は、例えば個々の電源の発振器システムの1つまたは全部から生成されるもののような主クロック信号に基づいて発生されうる。電源の各々のPWM発生器は、それゆえ、複数のクロック信号の1つに応答してPWM切替信号を発生でき、それによって、複数のPWM切替信号は各々、相互に同様に位相シフトされる。電源の各々の電力段はそれゆえ、少なくとも1つのスイッチをPWM切替信号に基づいて制御し、少なくとも1つの出力電圧を発生できる。
図1は、本発明の一態様による電力供給システム10の一例を示す。電力供給システム10は様々な用途の何れにおいても具体化でき、例えば携帯型民生機器、工業用、または衛星観測機器または制御システムの部品といった極端な温度での用途に用いられる。例えば、電力供給システム10は、既存のアナログ制御電力供給システムデザインのための後方互換性部品として具体化することができ、例えば1つまたは複数の集積回路(IC)内に実装して、これをオンボードアナログ負荷点(POL)電力供給制御装置と置き換えることができる。電力供給システム10は、複数N個の電源12を含み、Nは1より大きい正の整数である。図の例において、電源12は各々、それぞれの出力電圧VOUTを発生させるように構成され、図1の例では、VOUT_1からVOUT_Nとして示されている。それぞれの分離した出力電圧VOUT_1〜VOUT_Nは各々、略同じ大きさであっても、違っていてもよい。これに加えて、当然のことながら、電力供給システム10は、それぞれの各電源12から別々の出力電圧VOUTを供給することに限定されず、その代わりに、電源12のすべてから1つの出力電圧VOUTを冗長的に供給することもできる。
電源12の各々は、発振器システム14と、誤差増幅器システム16と、パルス幅変調(PWM)発生器18と、電力段20とを含む。発振器システム14はクロック信号CLKを発生させるように構成され、このクロック信号CLKは所定の周波数を有するランプ信号またはデジタルパルスとすることができる。誤差増幅器システム16は、誤差電圧VERRをそれぞれの基準電圧VREFに基づいて発生させるように構成され、基準電圧VREFは図1の例ではそれぞれVREF_1〜VREF_Nとして示されている。一例として、基準電圧VREF_1〜VREF_Nの振幅は、出力電圧VOUT_1〜VOUT_Nのそれぞれの大きさを設定するように個々に調整される。他の例として、基準電圧VREF_1〜VREF_Nは同じ大きさを有して(例えば、共通ノードから供給できる)、出力電圧VOUT_1〜VOUT_Nまたは共通電圧VOUTを実質的に同じ大きさに定めることができる。また別の例として、基準電圧VREFは、デジタル制御システムに基づいて設定可能であり、これは例えば係属中の出願、代理人整理番号第NG(ST)021132 US PRI号に記載されており、その全文を参照によって本願に援用する。誤差増幅器システム16は、基準電圧VREFと、出力電圧VOUTに関連付けられたフィードバック電圧との間の差に基づいて、誤差電圧VERRを発生させるように構成できる。したがって、誤差電圧VERRは、出力電圧VOUTを実質的に一定の大きさに保持するように具体化することができる。
クロック信号CLKと誤差電圧VERRは各々、PWM発生器18に供給される。PWM発生器18はそれゆえ、クロック信号CLKと誤差信号VERRに基づいて切替信号PWMを発生でき、これは図1の例において、それぞれ切替信号PWM_1〜PWM_Nとして示されている。例えば、PWM発生器18は比較器を含み、比較器は誤差電圧VERRを、クロック信号CLKに関連付けられるランプ信号(クロック信号CLKそのものであってもよい)と比較して、誤差電圧VERRの大きさに比例するデューティ比を有する切替信号PWMを発生させるように構成される。切替信号PWMはそれゆえ、電力段20に供給でき、電力段20が切替信号PWMに基づいて1つまたは複数のスイッチを制御し、出力電圧VOUTが発生されるようにする。出力電圧VOUTはそれゆえ、負荷Rに電力を供給でき、これは図1の例においてそれぞれRL_1〜RL_Nとして示されている。
図1の例において、クロック信号CLKは、電源12の各々の発振器システム14の出力から共通クロックノード22に供給され、それによって発振器システム14の出力は相互に電気接続される。その結果、電源12の各々の発振器システム14のクロック信号CLKは、1つのクロック信号CLKと実質的に同期される。一例として、電源12の各々の発振器システム14は実質的に同じに構成でき、それによって、それぞれの電源12の各々のある1つの発振器システム14の回路構成要素は、残りの1つまたは複数の電源12の発振器システム14と実質的に同じ特性(すなわち、抵抗値、キャパシタンス値等)を有することができる。一例として、発振器システム14は共通の工程で製造でき、それによって発振器システム14は実質的に同じ工程で製造できる。発振器システム14の各々は、クロック信号CLKを供給するように様々な方法で構成できる。例えば、電源12の各々の発振器システム14は、本願と同時係属中の出願、代理人整理番号第NG(ST)021132 US PRI号に記載されている発振器システムと実質的に同様に構成できる。その結果、電力供給システム10は、1本の導体(すなわち、共通クロックノード22)を介した発振器システム14の各々の出力との接続に基づく1本のワイヤによる同期を実現できる。
クロックノード22を介して発振器システム14を接続することにより、1つのクロック信号CLKは、発振器システム14に関連付けられた回路構成要素の特性と相対的製造公差とに基づく周波数および信号特性を有することができる。例えば、ある1つの発振器システム14の回路構成要素の特性は、そのそれぞれの発振器システム14から出力されるクロック信号CLKのハイパルス幅とローパルス幅によって決定されうる。しかしながら、ある1つの発振器システム14に関連付けられた回路構成要素の、他の1つまたは複数の発振器システム14に関する製造公差により、その1つの発振器システム14のハイパルス幅とローパルス幅が他の1つまたは複数の発振器システム14からわずかに異なる可能性が生じうる。その結果、発振器システム14の出力を、クロックノード22を介して接続することにより、共通のクロック信号CLKは、そのハイパルス幅がハイパルス幅の最も短い発振器システム14によって決まり、そのローパルス幅がハイパルス幅の最も長い発振器システム14によって決まることになり、これはその中の回路構成要素の相対的製造公差に起因する。さらに、ある1つの発振器システム14の回路構成要素の、1つまたは複数の他の発振器システム14に関するわずかなばらつき(例えば、1つまたは複数の回路構成要素の抵抗およびキャパシタンスのうちの少なくとも一つのばらつき)も同様に、クロックノード22での共通クロック信号CLKとしての発振器システム14の出力が、製造公差のばらつきと同様の方法で同期する原因となりうる。
したがって、クロックノード22を介して発振器システム14の出力を接続することにより、冗長発振器システム14から供給される共通クロック信号CLKは、発振器システム14のそれぞれの出力の電気接続に基づいて同期される。このようにして、発振器システム14の同期は非常に効率的で安価な方法で実現できる。発振器システム14の同期を提供するための発振器システム14のこのような配置はまた、この方法により、発振器システム14間でマスタ/スレーブ関係を指定せずに実現され、これは、クロック信号の周波数と特性がクロックノード22を介した発振器システム14の出力の接続に基づいて自動的に設定されるからである。さらに、発振器システム14の出力の同期に基づき、共通クロック信号CLKは、ある1つの発振器システム14に影響を与えるノイズに対して実質的に反応せず、これは、共通クロック信号CLKの周波数と信号特性が発振器システム14に関連付けられた回路構成要素の特性と相対的製造公差に基づいて自動的に設定されるからである。そのため、共通クロック信号CLKの周波数と信号特性は、ある1つの発振器システム14に影響を与えるノイズを無効にすることができる。
これに加えて、またはその代わり、図1の例において、誤差電圧VERRが各電源12の誤差増幅器システム16の出力から比較ノード24に供給され、それによって誤差増幅器システム16の出力は相互に電気接続される。その結果、誤差電圧VERRとして、誤差増幅器システム16のうちのある1つからの、最大の大きさを有するものを、比較ノード24を介してPWM発生器18の各々に印加できる。一例として、誤差増幅器システム16は実質的に同じに構成でき、それによってそれぞれの電源12の各々のある1つの誤差増幅器システム16の回路構成要素が、残りの1つまたは複数の電源12の誤差増幅器システム16と実質的に同じ特性(すなわち、抵抗値、キャパシタンス値等)を有することができる。例えば、誤差増幅器システム16は共通の工程から製造できるため、誤差増幅器システム16は実質的に同じ工程で製造できる。したがって、電力供給システム10は、1つの導体(すなわち、比較ノード24)を介した誤差増幅器システム16の各々の出力の接続に基づいて、1本のワイヤによる負荷共有を実現でき、これについては本明細書でより詳しく説明する。
図2は、本発明の一態様による電力供給回路50の一例を示す。電力供給回路50は、誤差増幅器システム52とPWM発生器54を含む。電力供給回路50は、ある1つの電源12と関連付けることができ、それによって、図1の例で言えば、誤差増幅器システム52は誤差増幅器システム16に対応し、PWM発生器54はPWM発生器18に対応する。それゆえ、誤差増幅器システム52とPWM発生器54は誤差増幅器システムXとPWM発生器Xとして示され、XはN個の電源12の1つに対応する。したがって、以下の図2の例の説明では、図1の例を参照する。
誤差増幅器システム52は、誤差増幅器56とダイオード58含む。誤差増幅器56は、基準電圧VREF_Xをフィードバック電圧VFB_Xと比較して、基準電圧VREF_Xとフィードバック電圧VFB_Xの差に基づく大きさを有する誤差電圧VERR_Xを供給するように構成される。一例として、フィードバック電圧VFB_Xは、その誤差増幅器システム52を含む電源12のそれぞれの出力電圧VOUT_Xに比例する大きさを持つことができる。誤差電圧VERR_Xはそれゆえ、出力電圧VOUT_Xの大きさを所定の大きさに保つために、基準電圧VREF_Xとフィードバック電圧VFB_Xの差に基づく大きさを有し、これについては本明細書中でより詳しく説明する。これに加えて、誤差増幅器システム52は他の回路構成要素、例えば誤差電圧VERR_Xとフィードバック電圧VFB_Xとを相互接続して、例えば誤差電圧VERR_Xのためのローパスフィルタとして機能する1つまたは複数の補償回路構成要素を含むことができる。
誤差電圧VERR_Xは、ダイオード58の順方向バイアスに基づいて、ダイオード58を通って比較ノード60に誤差電圧VERRとして供給され、PWM発生器54の中の抵抗RERRを通過する。比較ノード60は、図1の例の比較ノード24に対応し、それによって比較ノード60は、他のそれぞれの電源12の別の誤差増幅器システム16および対応する別のPWM発生器18に電気接続可能である。したがって、誤差電圧VERRはそれぞれの電源12の各々のPWM発生器18の各々に供給される誤差電圧VERRに対応する。前述のように、誤差電圧VERR_Xはフィードバック電圧VFB_Xと基準電圧VREF_Xとの差に基づく大きさを有する。しかしながら、一例として、誤差電圧VERR_Xの大きさは、それぞれの他の電源12の誤差増幅器システム16から出力される誤差電圧VERR_Yとは異なる可能性があり、これはそれぞれのフィードバック電圧VFB_Yとそれぞれの基準電圧VREF_Yとの差に基づく。
他の例として、誤差増幅器システム16は各々、実質的に同じ(例えば、誤差増幅器システム52と実質的に同様)に構成でき、それによって、それぞれの電源12の各々のある1つの誤差増幅器システム16の回路構成要素は、残りの1つまたは複数の電源12の誤差増幅器システム16と実質的に同じ特性(すなわち、抵抗値、キャパシタンス値等)を有することができる。例えば、基準電圧VREF_Xおよびフィードバック電圧VFB_Xのうちの少なくとも一つは、誤差増幅器システム16のすべてに供給される共通基準電圧とすることができ、それによって、電源12は、共通出力電圧VOUTを調整するための冗長電源として構成される。しかしながら、誤差増幅器システム16に関連付けられる回路構成要素の相対的製造公差の結果、誤差増幅器システム16の各々が発生させる誤差電圧VERR_Xの大きさはわずかに異なる可能性がある。したがって、比較ノード60(例えば、図1の例の比較ノード24)での誤差電圧VERRは、大きさが最大のそれぞれの誤差増幅器システム52から出力される誤差電圧VERR_Xに基づく大きさを有することができる。例えば、大きさが最大の誤差電圧VERR_Xはダイオード58で順方向にバイアスされるため、誤差電圧VERR_Xは比較ノード60で共通誤差電圧VERRとして供給され、その一方で、他の1つまたは複数の電源12の誤差増幅器システム16のダイオード58は、それぞれの他の誤差電圧VERR_Xの大きさがより小さいことに基づき、逆方向にバイアスされる。したがって、比較ノード60の誤差電圧VERRは自動的に、誤差増幅器システム16のそれぞれ1つから発生される、大きさが最大の誤差電圧VERR_Xと実質的に等しく設定される。
比較ノード60での最大の大きさを有する誤差電圧VERRが誤差増幅器システム16のそれぞれ1つによって自動的に設定される電力供給回路50の構成により、それぞれの電源12の誤差増幅器システム16は、誤差電圧VERRを供給する単独のマスタ誤差増幅器を含む構成と異なり、冗長的に動作する。例えば、比較ノード60で誤差電圧VERRを供給するある1つの誤差増幅器システム16が故障すると、大きさが次に大きい誤差電圧VERR_Xを有する別の電源12の誤差増幅器システム16が自動的に引き継いで比較ノードで誤差電圧VERRを供給する。したがって、誤差電圧VERRは極めて堅牢な方法で供給され、誤差増幅器システム16の回路不良の影響を実質的に緩和する。これに加えて、誤差電圧VERRは、最大の大きさを有する誤差電圧ERR_Xによって自動的に設定されるため、誤差増幅器システム16に厳しい製造公差を求める必要がなく、誤差増幅器システム16を実質的により安価な構成要素を使って製造できる。
図2の例において、PWM発生器54は、誤差電圧VERRとランプ電圧VRMPを比較するように構成された比較器62を含む。ランプ電圧VRMPは、抵抗RRMPを介してクロック信号CLKによって供給されるように示されている。クロック信号CLKは、例えばクロックノード22を介して、発振器システム14のうちの1つまたは複数から供給できる。例えば、クロック信号CLKはランプ信号とすることができ、それによって、ランプ電圧VRMPはクロック信号CLKに関連付けられた電圧である。他の例として、PWM発生器54はクロック信号CLKに応答してランプ信号を発生させるように構成されたランプ発生器(図示せず)を含むことができ、それによって、ランプ電圧VRMPはランプ発生器によって発生可能である。PWM発生器54はそれゆえ、デジタル切替信号PWM_Xを発生でき、そのデューティ比は誤差電圧VERRの大きさに基づく。
図3は、本発明の一態様による電力段100の一例を示す。電力段100は、図1の例の電力段20に対応する。したがって、図3に関する以下の説明では、図1と2の例を参照する。
電力段100は、ゲートドライバ102を含む。ゲートドライバ102は、例えば図2の例ではPWM発生器54によって供給される切替信号PWM_Xに応答して切替信号SWとSWを発生させるように構成される。切替信号SWとSWは、それぞれのトランジスタNとNに供給される。トランジスタNは入力電圧VINと切替ノード104とを相互接続し、トランジスタNは切替ノード104と、図3の例ではアースとして示されている低電圧レールとを相互接続する。電力段100はまた、切替ノード104と、そこで出力電圧VOUT_Xが供給される出力106とを相互接続するインダクタLOUTと、出力106と低電圧レールとを相互接続する出力コンデンサCOUTとを含む。したがって、図3の例の電力段100は、降圧形コンバータとして構成され、これはトランジスタNとNの交互切り替えに基づく出力電圧VOUT_Xを発生させ、インダクタLOUTに電流を発生させる。
一例として、出力電圧VOUT_Xは図1の例の電源12のうちのある1つに対応する出力電圧とすることができる。他の例として、出力電圧VOUT_Xは、図1の例の電力供給システム10の中の電源12の集合的出力電圧に対応でき、それによって出力ノード106は電源12の全部に関連付けられる出力ノードに接続される。これに加えて、電力段100は、1対のフィードバック抵抗RおよびRを含み、これらは出力ノード106と低電圧レールとを相互接続し、フィードバック電圧FB_Xを生成するように構成される。フィードバック電圧FB_Xの大きさはそれゆえ、出力電圧VOUT_Xに比例する。フィードバック電圧VFB_Xはそれゆえ、例えば図1と2の例のそれぞれ誤差増幅器システム16または誤差増幅器システム52のような誤差増幅器システムに供給できる。したがって、フィードバック電圧VFB_Xは、出力電圧VOUT_Xの大きさを保つための切替信号PWM_Xを発生させるように具体化することができる。
当然のことながら、電力段100は図3の例に限定されないものとする。例えば、電力段100は降圧形コンバータとして示されているが、他の種類の電源も電力段に実装でき、例えば昇圧または降圧−昇圧コンバータがある。これに加えて、電力段100は、トランジスタとして2つのN型電界効果トランジスタ(FET:field effect transistor)を実装することに限定されず、その代わりに、1つのスイッチ、P型スイッチ、またはそれらの組み合わせを使用することもできる。さらに、電力段100は別の回路構成要素を含んで、例えば温度補償を提供することもでき、これは例えば本願と同時係属中の出願、代理人番号第NG(ST)021132 US PRI号に記載されている。したがって、電力段100は、様々な方法で構成できる。
図4は、本発明の一態様による電力供給システム150の例を示す。電力供給システム150は、様々な用途の何れにおいても実装でき、例えば携帯型民生機器、工業用、または衛星観測機器や制御システムの部品といった極端な温度での用途に用いられる。電力供給システム150は、複数N個の電源152を含み、Nは1より大きい正の整数である。図4の例では、電源152は集合的出力電圧VOUTを発生させるように構成され、それによって電源152の各々の出力は相互に電気接続される。したがって、電源152は冗長的電源として構成される。これに加えて、他の例として、電源152の各々を電力供給システム150上で実質的に空間的に配置することもできる。例えば、電源152は、ICの周囲の別々の位置に配置でき、例えば、プリント回路基板(PCB:printed circuit board)周辺またはIC内に略対称に分散させてもよい。
電源152の各々は、発振器システム154と、誤差増幅器システム156と、PWM発生器158と、電力段160とを含む。図4の例では、発振器システム154は、例えばクロックノードを介して相互接続され、クロック信号CLKを発生させ、これは所定の周波数のランプ信号またはデジタルパルスとすることができる。したがって、発振器システム154は各々、図1の例の発振器システム14と実質的に同様に構成できる。一例として、発振器システム154は各々、実質的に同じに構成でき、それによって、クロック信号CLKの周波数と信号特性は発振器システム154に関連付けられた回路構成要素の特性と相対的製造公差に基づくものとなりうる。
誤差増幅器システム156は、基準電圧VREF(図示せず)に基づく誤差電圧VERRを発生させるように構成される。一例として、基準電圧VREFは出力電圧VOUTのために望ましい大きさを定めるために所定の大きさを有することができる。例えば、誤差増幅器システム156は、基準電圧VREFと、出力電圧VOUTに関連付けられたフィードバック電圧との差に基づく誤差電圧VERRを生成するように構成して、出力電圧VOUTを実質的に一定の大きさに保つことができる。図4の例において、誤差電圧VERRは、PWM発生器158の各々に接続された共通比較ノードで供給される。したがって、誤差増幅器システム156は、図2の例の誤差増幅器システム52と実質的に同様に構成でき、それによって誤差電圧VERRは、ある時点で誤差増幅器システム156の1つによって、誤差増幅器システム156に関連付けられる回路構成要素の相対的製造誤差に基づいて供給できる。
電力供給システム150はまた、位相シフトコントローラ162を含む。位相シフトコントローラ162は、複数N個の電源152のそれぞれに対応する複数N個のクロック信号CLK_1〜CLK_Nを発生させるように構成される。一例として、複数のクロック信号CLK_1〜CLK_Nは、発振器システム154の各々に接続されたクロックノードでクロック信号CLKに基づいて発生できる。位相シフトコントローラ162はそれゆえ、クロック信号CLK_1〜CLK_Nを、クロック信号CLKの位相シフト形として発生させるように構成できる。例えば、位相シフトコントローラ162は、クロック信号CLK_1〜CLK_Nを、クロック信号CLK_1〜CLK_Nのうちの連続する次の1つに関して略同じ位相シフトを有するように発生させることができる。一例として、N=4の場合、クロック信号CLK_1〜CLK_4は、連続する次のクロック信号CLK_1〜CLK_4から約90°位相シフトさせることができる。
クロック信号CLK_1〜CLK_Nと誤差電圧VERRは各々、PWM発生器158のそれぞれ1つに供給される。PWM発生器158はそれゆえ、それぞれのクロック信号CLK_1〜CLK_Nと誤差電圧VERRに基づいて、切替信号PWM_1〜PWM_Nを発生できる。例えば、PWM発生器158は各々、比較器を含むことができ、比較器は、誤差電圧VERRをそれぞれのクロック信号CLK_1〜CLK_Nに関連付けられるランプ信号と比較して、切替信号PWM_1〜PWM_Nを生成するように構成され、そのデューティ比は誤差電圧VERRの大きさに比例する。切替信号PWM_1〜PWM_Nはそれぞれのクロック信号CLK_1〜CLK_Nを介して発生されるため、切替信号PWM_1〜PWM_Nの連続する1つ1つも同様に、略等しい量だけ位相シフトさせることができる。切替信号PWM_1〜PWM_Nはそれゆえ、それぞれの電力段160に供給することができ、これが1つまたは複数のスイッチを制御して出力電圧VOUTを発生させ、これが出力コンデンサCOUTを通って負荷Rに電力を供給する。一例として、電力段160は各々、図3の例の電力段100と実質的に同様に構成できる。
したがって、それぞれの切替信号PWM_1〜PWM_Nの位相シフトに基づき、電力段160のスイッチの切り替えは、それぞれの電源152の制御において交互に互い違いにして、1つの出力電圧VOUTを生成できる。その結果、電源152が(例えばPCBまたはICにわたって)空間的に分散されているため、電源152は各々、より小型の回路構成要素を実装でき、電力供給システム150は、1つの電源で出力電圧VOUTを発生させる場合よりも良好な熱的分布を示すことができる。したがって、電源152は、出力電圧VOUTを発生させる、小型の共通パッケージ(例えば、2イン1パッケージ)に入った独立型の調整器電源として実装でき、それによって、小型の共通パッケージを個別の電源パッケージより実質的に低コストで製造できる。このような小型の共通パッケージは同様に、質量分布も改善されるため、振動レベルが実質的に低下し、据付が容易となる。これに加えて、各電力段160の中のインダクタ(すなわち、インダクタLOUT)に関連付けられた入力および出力コンデンサへの、出力電圧VOUTの発生中のRMS電流を、個別電源と比較して実質的に削減できる。例えば、RMS電流は、約50%の電力段160のデューティ比で略ゼロとすることができる。これに加えて、出力電圧VOUTの発生において、集合的電源152を切り替えるための有効周波数が高いことから、電力供給システム150は個別電源より過渡応答を改善することができる。さらに、電源152は出力電圧VOUTをまとめて発生させるため、電源152の各々が消費する電力は、1つの電源で出力電圧VOUTを発生させる場合より大幅に少なくすることができる。
当然のことながら、電力供給システム150は図4の例に限定されるものではない。一例として、図4の例では1つの出力電圧VOUTを発生させるように示されているが、電力供給システム150はその代わりに、図1の例において上述したものと同様に、個々の出力電圧VOUT_1〜VOUT_Nを生成することができる。これに加えて、出力電圧VOUTは、例えば電源152のフライバックまたはCuk電力回路接続形態の実装に基づいて、負の出力電圧を発生させることができる。これに加えて、電力供給システム150は、クロックノードを介して同期される発振器システム154を実装する代わりに、クロック信号CLKを発生させるように構成された1つの発振器を実装することもできる。さらに、電力供給システム150は、比較ノードでの1つの誤差電圧VERRを取り入れる必要はなく、その代わりに、それぞれのPWM発生器158に供給される個々の誤差電圧を発生させてもよい。したがって、電力供給システム150は様々な方法で構成できる。
上述の構造的および機能的特徴を鑑み、図5を参照すると特定の方法がよりよく理解できるであろう。当然のことながら、図の動作は、他の実施形態において、異なる順序で、および/または他の動作と同時に実施してもよいことに留意されたい。さらに、図に示されたすべての特徴がある方法の実施に必要であるとはかぎらない。
図5は、本発明のある実施形態による電力供給システムの制御方法200の一例を示す。202で、複数のPWM切替信号が少なくとも1つのクロック信号に基づいて発生され、複数のPWM切替信号の各々は相互に位相シフトされている。PWM切替信号は、同様に位相シフトされたクロック信号から発生でき、位相シフトは連続する各クロック信号について略等しい。204で、複数のPWM切替信号は、それぞれの複数の電源に関連付けられた電力段の中の少なくとも1つのスイッチに供給される。206で、電力段の各々の中の少なくとも1つのスイッチが、複数のPWM切替信号の位相シフトに基づいて、残りの少なくとも1つの複数の電源に関して交互に作動、作動停止される。電源は、例えばPCBまたはIC上等で相互に空間的に分散させることができ、それゆえ、それぞれのスイッチの交互の作動と作動停止に基づいて、よりよい熱制御を示すことができる。208で、少なくとも1つの出力電圧が複数の電源の各々に関連付けられる電力段の中の少なくとも1つのスイッチの作動と作動停止に基づいて発生される。少なくとも1つの電圧は単独の電圧でも、それぞれの電源の各々に関連付けられる出力電圧でもよい。
上述の内容は本発明の例である。もちろん、本発明を説明する目的のために、構成要素または方法のあらゆる考えうる組合せを説明することは不可能であるが、当業者であれば、本発明の他の多くの組合せと順列が可能であることがわかるであろう。したがって、本発明は付属の特許請求の範囲を含めた本願の範囲に含まれるそのような代替形態、改良形態、変更形態のすべてを包含する。

Claims (29)

  1. 複数の電源を備える電力供給システムであって、前記複数の電源の各々が、
    クロックノードでクロック信号を発生させるように構成された発振器システムであって、前記複数の電源の前記発振器システムは、前記クロックノードに電気接続されて、前記複数の電源の各々に関連付けられた前記クロック信号を同期させる、前記発振器システムと、
    差電圧と前記クロック信号に基づいてPWM切替信号を発生させるように構成されたパルス幅変調(PWM)発生器と、
    前記PWM切替信号に基づいて出力電圧を発生させるように構成された電力段とを含む、電力供給システム。
  2. 前記複数の電源の各々に関連付けられた前記発振器システムが実質的に同じに構成され、前記クロック信号の周波数と信号特性が、前記複数の電源の各々に関連付けられた前記発振器システムに関連付けられる回路特性と相対的製造公差に基づく、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記複数の電源の各々が、誤差電圧を発生させるように構成された誤差増幅器システムをさらに含み、前記複数の電源の各々に関連付けられた前記誤差増幅器システムが、
    誤差増幅器出力ノードで、前記電源のそれぞれ1つのフィードバック電圧に基づいて、基準電圧に関する前記誤差電圧を発生させるように構成された誤差増幅器と、
    前記複数の電源の各々に電気接続された前記誤差増幅器出力ノードと比較ノードとを相互接続するダイオードとを含み、前記複数の電源の1つに関連付けられた前記誤差増幅器システムが、前記ダイオードを介して前記誤差電圧を前記比較ノードに供給し、PWM発生器が、前記比較ノードに接続されており、かつ前記比較ノードで前記クロック信号および前記誤差電圧に基づいてPWM切替信号を発生させるように構成される、請求項1に記載のシステム。
  4. 請求項1に記載の電力供給システムを備える集積回路(IC)。
  5. 複数のクロック信号を発生させるように構成された位相シフトコントローラをさらに含み、前記複数のクロック信号の各々が、相互に位相シフトされ、前記複数の電源の各々の前記電力段が、少なくとも1つのスイッチを前記PWM切替信号に基づいて制御して、前記出力電圧を発生させるように構成され、PWM発生器が、前記複数のクロック信号の1つに応答して前記PWM切替信号を発生させるように構成されている、請求項4に記載のIC。
  6. 前記複数の電源の各々がIC上で実質的に空間的に配置される、請求項4に記載のIC。
  7. 複数の電源を備える電力供給システムであって、
    前記複数の電源の各々が、
    誤差増幅器システムであって、
    誤差増幅器出力ノードで、前記複数の電源のうちのそれぞれ1つのフィードバック電圧に基づいて、基準電圧に関する誤差電圧を発生させるように構成された誤差増幅器と、
    前記複数の電源の各々に電気接続された誤差増幅器出力ノードと比較ノードとを相互接続するダイオードであって、前記複数の電源の1つに関連付けられた前記誤差増幅器システムが、前記ダイオードを介して前記比較ノードに前記誤差電圧を供給する、前記ダイオードとを含む前記誤差増幅器システムと、
    前記比較ノードに接続され、前記比較ノードで前記誤差電圧に基づいてPWM切替信号を発生させるように構成されたパルス幅変調(PWM)発生器と、
    前記PWM切替信号に基づいて出力電圧を発生させるように構成された電力段と
    を含む、電力供給システム。
  8. 前記複数の電源の各々に関連付けられた前記誤差増幅器システムが実質的に同じに構成され、前記複数の電源のそれぞれ1つに関連付けられた前記誤差増幅器システムが、前記誤差電圧を前記比較ノードで、前記複数の電源の各々に関連付けられた発振器システムに関連付けられた回路特性と相対的製造公差に基づいて供給する、請求項7に記載のシステム。
  9. 前記複数の電源の残りの少なくとも1つに関連付けられた前記誤差増幅器システムに関連付けられた前記ダイオードが、前記比較ノードで前記誤差電圧を供給する前記複数の電源の前記それぞれ1つに関連付けられた前記誤差増幅器システムに応じて逆方向にバイアスされている、請求項8に記載のシステム。
  10. 前記複数の電源の各々が、クロックノードでクロック信号を発生させるように構成された発振器システムをさらに含み、PWM発生器が、前記クロックノードで前記誤差電圧および前記クロック信号に基づいて前記PWM切替信号を発生させるように構成される、請求項7に記載のシステム。
  11. 前記複数の電源の各々の前記発振器システムが、前記クロックノードで電気接続され、前記複数の電源の各々に関連付けられた前記クロック信号を同期させる、請求項10に記載のシステム。
  12. 請求項7に記載の電力供給システムを備える集積回路(IC)。
  13. 複数のクロック信号を発生させるように構成された位相シフトコントローラをさらに備え、前記複数のクロック信号の各々が相互に位相シフトされており、前記複数の電源の各々の前記電力段が、前記PWM切替信号に基づいて少なくとも1つのスイッチを制御して、前記出力電圧を発生させるように構成され、PWM発生器が、前記複数のクロック信号の1つに応答して前記PWM切替信号を発生させるように構成される、請求項12に記載のIC。
  14. 前記複数の電源の各々がIC上に実質的に空間的に配置されている、請求項12に記載のIC。
  15. 電力供給システムであって、
    複数のクロック信号を発生させるように構成された位相シフトコントローラであって、前記複数のクロック信号の各々が相互に位相シフトされている、前記位相シフトコントローラと、
    少なくとも1つの出力電圧を発生させるように構成され、かつ実質的に空間的に分散されている複数の電源とを備え、前記複数の電源の各々が、
    パルス幅変調(PWM)切替信号に基づいて少なくとも1つのスイッチを制御して、それぞれの少なくとも1つの出力電圧を発生させるように構成された電力段と、
    前記複数のクロック信号の1つに応答してPWM切替信号を発生させるように構成されたPWM発生器とを含む、電力供給システム。
  16. 前記位相シフトコントローラが、発振器システムにより発生された主クロック信号に基づいて前記複数のクロック信号を発生させるように構成される、請求項15に記載のシステム。
  17. 前記発振器システムが、クロックノードで電気接続された前記複数の電源の各々に関連付けられた発振器システムを含み、前記クロックノードで前記複数の電源の各々の前記発振器システムにより主クロック信号が発生される、請求項16に記載のシステム。
  18. 前記複数の電源の各々がそれぞれの出力電圧を発生させるように構成される、請求項15に記載のシステム。
  19. 前記複数の電源の各々が共通出力ノードを含んで、前記複数の電源がまとめて出力電圧を発生させるように構成される、請求項15に記載のシステム。
  20. 前記複数の電源の各々が、誤差電圧を発生させるように構成された誤差増幅器システムをさらに備え、前記複数の電源の各々に関連付けられた前記誤差増幅器器システムが、
    誤差増幅器出力ノードで、前記電源のそれぞれ1つのフィードバック電圧に基づいて、基準電圧に関する前記誤差電圧を発生させるように構成された誤差増幅器と、
    前記複数の電源の各々に電気接続された前記誤差増幅器出力ノードと比較ノードとを相互接続するダイオードとを含み、前記複数の電源の1つに関連付けられた前記誤差増幅器システムが、前記ダイオードを介して前記誤差電圧を前記比較ノードに供給し、前記PWM発生器が、前記比較ノードに接続されており、かつ前記比較ノードで前記複数のクロック信号の前記それぞれ1つと前記誤差電圧に基づいてPWM切替信号を発生させるように構成される、請求項15に記載のシステム。
  21. 前記位相シフトコントローラが、前記複数のクロック信号の各々を、前記複数のクロック信号の連続する各々に関して略等しい位相シフトで発生させるように構成される、請求項15に記載のシステム。
  22. 請求項15に記載の電力供給システムを備える集積回路(IC)。
  23. 実質的に空間的に分散された複数の電源を含む電力供給システムを制御する方法であって、
    少なくとも1つのクロック信号に基づいて複数のパルス幅変調(PWM)切替信号を発生させるステップであって、複数のPWM切替信号の各々が相互に位相シフトされる、前記複数のPWM切替信号を発生させるステップと、
    前記複数のPWM切替信号を前記複数の電源のそれぞれに関連付けられた電力段の少なくとも1つのスイッチに供給するステップと、
    複数の電力段の各々の前記少なくとも1つのスイッチを、前記複数の電源の残りの少なくとも1つに関して、前記複数のPWM切替信号の位相シフトに基づいて交互に作動および作動停止するステップと、
    前記複数の電源の各々に関連付けられた前記電力段の少なくとも1つのスイッチの前記作動と作動停止に基づいて少なくとも1つの出力電圧を発生させるステップと
    を含む方法。
  24. 相互に各々位相シフトされている複数のクロック信号を発生させるステップと、
    前記複数のクロック信号を、前記電力供給システムの前記複数の電源のそれぞれ1つにそれぞれ関連付けられる複数のPWMコントローラに供給するステップとをさらに含み、前記複数のPWM切替信号を発生させるステップがそれぞれの複数のクロック信号に基づいて前記複数のPWM切替信号を発生させるステップを含む、請求項23に記載の方法。
  25. 前記複数のクロック信号を発生させるステップが、主クロック信号に応答して前記複数のクロック信号を発生させるステップを含む、請求項24に記載の方法。
  26. それぞれの複数の電源に関連付けられた複数の発振器システムを介してクロックノードで前記主クロック信号を発生させるステップをさらに含み、前記複数の発振器システムの各々が前記クロックノードに電気接続された出力を有し、前記複数の発振器システムの各々が実質的に同期される、請求項25に記載の方法。
  27. 前記複数の電源の各々に関連付けられたフィードバック電圧に基づいて基準電圧に関する複数の誤差電圧を発生させるステップをさらに含み、前記複数のPWM切替信号を発生させるステップが、それぞれの複数のクロック信号とそれぞれの複数の誤差電圧に基づいて前記複数のPWM切替信号を発生させるステップを含む、請求項23に記載の方法。
  28. 前記複数の誤差電圧を発生させるステップが、それぞれの複数の電源に関連付けられた複数のダイオードの1つを順方向にバイアスして、前記複数の誤差電圧の1つを比較ノードに供給するステップを含み、前記複数のPWM切替信号を発生させるステップが、それぞれの複数のクロック信号と前記複数の誤差電圧のそれぞれ1つに基づいて前記複数のPWM切替信号を発生させるステップを含む、請求項27に記載の方法。
  29. 前記複数のPWM切替信号を発生させるステップが、前記複数のPWM切替信号が前記複数のPWM切替信号の連続する各々に関して略等しい位相シフトを有するように発生させるステップを含む、請求項23に記載の方法。
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TW (1) TWI524617B (ja)
WO (1) WO2014028301A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8937468B2 (en) 2012-08-13 2015-01-20 Northrop Grumman Systems Corporation Power supply systems and methods
US9106136B2 (en) * 2013-02-11 2015-08-11 Microchip Technology Incorporated Pulse width modulation load share bus
US20150070940A1 (en) * 2013-09-09 2015-03-12 Renesas Electronics America Inc. Multi-phase transformer type dc-dc converter
KR20160001093A (ko) * 2014-06-26 2016-01-06 삼성전자주식회사 스위칭 레귤레이터를 제어하는 방법 및 전자 장치
CN107612338B (zh) * 2014-09-09 2020-12-18 嘉兴市纳杰微电子技术有限公司 一种集成dc/dc电源前端控制系统及控制方法
TWI567523B (zh) * 2014-10-23 2017-01-21 臺灣塑膠工業股份有限公司 電源供應器
US11152859B2 (en) * 2017-12-27 2021-10-19 Intel Corporation Synchronous voltage regulators
TWI722518B (zh) * 2019-07-31 2021-03-21 洪祿有限公司 具10MHz時基之開關式交直流電源供應系統

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001178122A (ja) * 1999-12-17 2001-06-29 Cosel Co Ltd 電源装置
JP2007202281A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Ricoh Co Ltd 電源回路
US20100201405A1 (en) * 2009-02-06 2010-08-12 Intersil Americas Inc. Dynamic phase timing control for multiple regulators or phases
US20110025284A1 (en) * 2009-08-03 2011-02-03 Peng Xu Multi-phase dc-to-dc converter with daisy chained pulse width modulation generators
JP2011097755A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Renesas Electronics Corp 半導体装置および電源装置
JP2011147269A (ja) * 2010-01-14 2011-07-28 Renesas Electronics Corp 半導体装置および電源装置
US20120051094A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Mark Steven George Isolated DC-DC Converter Including ZVS Full-Bridge And Current Doubler

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3323579B2 (ja) 1993-04-26 2002-09-09 キヤノン株式会社 電源装置および画像形成装置
US5721483A (en) 1994-09-15 1998-02-24 Maxim Integrated Products Method and apparatus for enabling a step-up or step-down operation using a synchronous rectifier circuit
US5973939A (en) 1996-08-29 1999-10-26 Trw Inc. Double forward converter with soft-PWM switching
EP0954899A2 (en) 1997-01-24 1999-11-10 Fische, LLC High efficiency power converter
JP3802447B2 (ja) * 2002-05-17 2006-07-26 Necエレクトロニクス株式会社 クロックアンドデータリカバリ回路とそのクロック制御方法
US6661211B1 (en) 2002-06-25 2003-12-09 Alcatel Canada Inc. Quick-start DC-DC converter circuit and method
JP3688257B2 (ja) * 2002-09-27 2005-08-24 株式会社リコー 電源装置及び携帯電話器
US7173402B2 (en) 2004-02-25 2007-02-06 O2 Micro, Inc. Low dropout voltage regulator
US20080100393A1 (en) 2004-04-30 2008-05-01 Custom One Design, Inc. Low Power Direct Conversion Rf Transceiver Architecture and Asic and Systems Including Such
JP4464263B2 (ja) 2004-12-08 2010-05-19 富士通テレコムネットワークス株式会社 スイッチング電源装置
US7170269B1 (en) 2005-05-16 2007-01-30 National Semiconductor Corporation Low dropout regulator with control loop for avoiding hard saturation
US7443150B2 (en) 2005-06-30 2008-10-28 Analog Devices, Inc. Switching power supply control with phase shift
KR100765268B1 (ko) * 2005-09-12 2007-10-09 삼성전자주식회사 디스플레이장치 및 그 제어방법
US7492136B2 (en) 2005-09-16 2009-02-17 International Rectifier Corporation Multi-phase converter with improved load step-up transient response
US7368959B1 (en) 2005-09-28 2008-05-06 Intersil Americas Inc. Voltage regulator with synchronized phase shift
US7560916B2 (en) 2006-01-19 2009-07-14 Broadcom Corporation Voltage-locked loop
US7498694B2 (en) * 2006-04-12 2009-03-03 02Micro International Ltd. Power management system with multiple power sources
US7358710B2 (en) 2006-04-18 2008-04-15 Dell Products L.P. Temperature-compensated inductor DCR dynamic current sensing
TW200810335A (en) 2006-06-19 2008-02-16 Int Rectifier Corp Multi-phase converter with frequency and phase timing control
US8259477B2 (en) 2007-05-30 2012-09-04 The Regents Of The University Of California Multiphase resonant converter for DC-DC applications
US20100001699A1 (en) 2008-07-02 2010-01-07 Murata Power Solutions Output voltage control circuit for modular power supplies
US8063621B2 (en) 2008-11-05 2011-11-22 Semiconductor Components Industries Llc Current balancing circuit and method
IT1394909B1 (it) 2009-06-10 2012-07-20 St Microelectronics Srl Metodo di commutazione di un convertitore pwm multi-fase
CN201789416U (zh) 2010-08-27 2011-04-06 中国电子科技集团公司第十四研究所 负载点变换器变频电路

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001178122A (ja) * 1999-12-17 2001-06-29 Cosel Co Ltd 電源装置
JP2007202281A (ja) * 2006-01-25 2007-08-09 Ricoh Co Ltd 電源回路
US20100201405A1 (en) * 2009-02-06 2010-08-12 Intersil Americas Inc. Dynamic phase timing control for multiple regulators or phases
US20110025284A1 (en) * 2009-08-03 2011-02-03 Peng Xu Multi-phase dc-to-dc converter with daisy chained pulse width modulation generators
JP2011097755A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Renesas Electronics Corp 半導体装置および電源装置
JP2011147269A (ja) * 2010-01-14 2011-07-28 Renesas Electronics Corp 半導体装置および電源装置
US20120051094A1 (en) * 2010-08-30 2012-03-01 Mark Steven George Isolated DC-DC Converter Including ZVS Full-Bridge And Current Doubler

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