JP2019097378A - 電力コンバータの電力段の適応型制御のためのボディダイオード導通検出器 - Google Patents
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Abstract
Description
VDS_LS=RON_N×ICOIL
VC1=VREF−VDS_LS=VHOLD
換言すれば、コンデンサC1は、第1のフェーズ(Φ1)の終わりにおける電圧(VHOLD)を蓄えるように構成される。蓄えられた電圧(VHOLD)は、入力電圧(VLX)と基準電圧VREFとの和を含む。蓄えられた電圧VHOLDはまた、以下に詳述する追加的な情報を蓄えることもできる。
適応型スキーム276と固定タイムスキーム274と両方の第1の部分281は、LSスイッチのドレイン−ソース抵抗を流れる電流に対応し得る(RON(LS)×I2)。第2の部分282は、LSスイッチのボディダイオードの順方向の電圧降下に対応し得る(VF(LS)×I)。適応型スキーム276では、第2の部分282における時間が、固定タイムスキーム電力曲線274における時間よりも短い。第3の部分283は、HSスイッチのドレイン−ソース抵抗に対応し得る(RON(HS)×I2)。第4の部分284は、HSスイッチのボディダイオードの順方向の電圧降下に対応し得る(VF(HS)×I)。適応型スキーム電力曲線276と固定タイムスキーム電力曲線274との間の電力損失の差が285に示されている。
第1のフェーズの終わりにおける電圧を蓄えるように構成されるコンデンサであって、蓄えられた電圧が、入力電圧と基準電圧との和を含む、コンデンサと、演算増幅器であって、第1のフェーズの間、基準電圧に追従することと、第2のフェーズの間、入力電圧と蓄えられた電圧との和を基準電圧に対して比較することと、入力電圧と蓄えられた電圧との和の大きさが、基準電圧の大きさより大きいことに応答して、第1の論理レベルから第2の論理レベルに演算増幅器の出力信号を切り換えることとを行うように構成される演算増幅器と、を備える、回路。
演算増幅器は、入力電圧と蓄えられた電圧との和が、基準電圧より負の方向に大きいことに応答して、第1の論理レベルから第2の論理レベルに出力信号を切り換えるように構成される、実施例1に記載の回路。
入力電圧が、スイッチモード電源の電力段のスイッチングノード電圧である、実施例1もしくは2に記載の回路、またはこれらの任意の組み合わせの回路。
第2の論理レベルが、電力段の第1のスイッチのボディダイオードの導通を示す、実施例1〜3の任意の組み合わせの回路。
演算増幅器の出力信号が、電力段のデッドタイムを制御する、実施例1〜4の任意の組み合わせの回路。
第1のスイッチをさらに備え、第1のスイッチを閉じることにより、演算増幅器が電圧フォロワとして構成され、第1のスイッチを開くことにより、演算増幅器がコンパレータとして構成される、実施例1〜5の任意の組み合わせの回路。
コンデンサが、第1の端子と第2の端子とを備え、コンデンサの第1の端子が、入力電圧に接続し、コンデンサの第2の端子が、演算増幅器の反転入力に接続し、基準電圧が、演算増幅器の非反転入力に接続する、実施例1〜6の任意の組み合わせの回路。
第2のスイッチをさらに備え、第1のフェーズおよび第2のフェーズの間、第2のスイッチが、コンデンサの第1の端子に入力電圧を接続し、第3のフェーズの間、第2のスイッチが、コンデンサの第1の端子を入力電圧から切り離す、実施例1〜7の任意の組み合わせの回路。
第3のスイッチをさらに備え、第3のフェーズの間、第3のスイッチが、コンデンサの第1の端子をグラウンドに接続し、第1のフェーズおよび第2のフェーズの間、第3のスイッチが、コンデンサの第1の端子をグラウンドから切り離す、実施例1〜8の任意の組み合わせの回路。
オフセット電圧入力をさらに備え、オフセット電圧入力が、プログラム可能な電圧であり、第2のフェーズの間、第1の論理レベルから第2の論理レベルへの出力信号の切り換えを遅延させる、実施例1〜9の任意の組み合わせの回路。
回路の第1の部分を電圧フォロワとして構成するステップであって、回路の第1の部分の出力要素における出力信号が、基準電圧に追従するように構成される、ステップと、回路動作の第1のフェーズの間、基準電圧に追従するステップであって、第1のフェーズが、始まりと終わりとを含む、ステップと、第1のフェーズの終わりにおいて、回路の第2の部分によって、電圧を蓄えるステップであって、蓄えられた電圧が、入力電圧と基準電圧との和を含む、ステップと、回路動作の第2のフェーズの間、回路の第1の部分を電圧コンパレータとして構成するステップであって、回路の第1の部分の出力要素における出力信号が、複数の論理レベルを含む、ステップと、蓄えられた電圧と入力電圧との和を基準電圧に対して比較するステップと、蓄えられた電圧と入力電圧との和が、基準電圧より負の方向に大きいことに応答して、第1の論理レベルから第2の論理レベルに回路の第1の部分の出力信号を切り換えるステップと、を含む、方法。
回路の第1の部分が、演算増幅器を備え、回路の第1の部分を電圧フォロワとして構成するステップが、演算増幅器の反転入力要素に出力要素を接続するスイッチを閉じるステップを含む、実施例11に記載の方法。
回路の第1の部分を電圧コンパレータとして構成するステップが、スイッチを開くステップと、演算増幅器の反転入力要素において、入力電圧と蓄えられた電圧との和を受信するステップと、を含む、実施例11〜12の任意の組み合わせの方法。
入力電圧が、スイッチモード電源の電力段のスイッチングノード電圧である、実施例11〜13の任意の組み合わせの方法。
第2の論理レベルが、電力段の第1のスイッチのボディダイオードの導通を示す、実施例11〜14の任意の組み合わせの方法。
演算増幅器の出力信号が、電力段のデッドタイムを制御する、実施例11〜15の任意の組み合わせの方法。
スイッチモード電源の電力段を駆動するように構成される制御回路を備える、システム。制御回路は、電力段の少なくとも1つのスイッチを駆動するように構成される駆動要素と、第1のフェーズの終わりにおける電圧を蓄えるように構成されるコンデンサを備える、ボディダイオード導通検出(BDCD)回路であって、蓄えられた電圧が、電力段の基準電圧とスイッチングノード電圧との和を含む、BDCD回路と、を備える。制御回路は、演算増幅器であって、第1のフェーズの間、基準電圧に追従することと、第2のフェーズの間、蓄えられた電圧とスイッチングノード電圧との和を基準電圧に対して比較することと、スイッチングノード電圧と蓄えられた電圧との和が、基準電圧より負の方向に大きいことに応答して、第1の論理レベルから第2の論理レベルに演算増幅器の出力信号を切り変えることとを行うように構成される、演算増幅器をさらに備える。
演算増幅器が、所定の正のオフセット電圧を受信することと、スイッチングノード電圧と蓄えられた電圧と所定の正のオフセット電圧との和が、基準電圧より負の方向に大きいことに応答して、第1の論理レベルから第2の論理レベルに演算増幅器の出力信号を切り換えることとを行うようにさらに構成される、実施例17に記載のシステム。
デッドタイム発生器回路をさらに備え、演算増幅器の出力信号が、デッドタイム発生器回路を制御する、実施例17〜18の任意の組み合わせのシステム。
電力段が、第1の集積回路(IC)上に実装され、制御回路が、第1のICとは別個の第2のIC上に実装される、実施例17〜19の任意の組み合わせのシステム。
20、20A 制御回路
24、100、100A ボディダイオード導通検出(BDCD)回路
30 スイッチモード電源
32 スイッチングノード電圧
34 電力段
242、GND グラウンド
250 演算増幅器
252 出力要素
256、326、VOS オフセット電圧入力
C1 コンデンサ
Φ1 第1のフェーズ
Φ2 第2のフェーズ
Φ3 第3のフェーズ
VLX 入力電圧
VREF 基準電圧
VHOLD 蓄えられた電圧
Claims (20)
- 回路であって、
第1のフェーズの終わりにおける電圧を蓄えるように構成されるコンデンサであって、前記蓄えられた電圧が、入力電圧と基準電圧との和を含む、コンデンサと、
演算増幅器であって、
前記第1のフェーズの間、前記基準電圧に追従することと、
第2のフェーズの間、前記入力電圧と前記蓄えられた電圧との和を前記基準電圧に対して比較することと、
前記入力電圧と前記蓄えられた電圧との前記和の大きさが、前記基準電圧の大きさより大きいことに応答して、第1の論理レベルから第2の論理レベルに前記演算増幅器の出力信号を切り換えることと
を行うように構成される、演算増幅器と、
を備える、回路。 - 前記演算増幅器は、前記入力電圧と前記蓄えられた電圧との前記和が、前記基準電圧より負の方向に大きいことに応答して、前記第1の論理レベルから前記第2の論理レベルに前記出力信号を切り換えるように構成される、請求項1に記載の回路。
- 前記入力電圧が、スイッチモード電源の電力段のスイッチングノード電圧である、請求項1に記載の回路。
- 前記第2の論理レベルが、前記電力段の第1のスイッチのボディダイオードの導通を示す、請求項3に記載の回路。
- 前記演算増幅器の前記出力信号が、前記電力段のデッドタイムを制御する、請求項3に記載の回路。
- 第1のスイッチをさらに備え、
前記第1のスイッチを閉じることにより、前記演算増幅器が電圧フォロワとして構成され、
前記第1のスイッチを開くことにより、前記演算増幅器がコンパレータとして構成される、請求項1に記載の回路。 - 前記コンデンサが、第1の端子と第2の端子とを備え、
前記コンデンサの前記第1の端子が、前記入力電圧に接続し、
前記コンデンサの前記第2の端子が、前記演算増幅器の反転入力に接続し、
前記基準電圧が、前記演算増幅器の非反転入力に接続する、請求項1に記載の回路。 - 第2のスイッチをさらに備え、
前記第1のフェーズおよび前記第2のフェーズの間、前記第2のスイッチが、前記コンデンサの前記第1の端子に前記入力電圧を接続し、
第3のフェーズの間、前記第2のスイッチが、前記コンデンサの前記第1の端子を前記入力電圧から切り離す、請求項7に記載の回路。 - 第3のスイッチをさらに備え、
第3のフェーズの間、前記第3のスイッチが、前記コンデンサの前記第1の端子をグラウンドに接続し、
前記第1のフェーズおよび前記第2のフェーズの間、前記第3のスイッチが、前記コンデンサの前記第1の端子をグラウンドから切り離す、請求項7に記載の回路。 - 前記演算増幅器が、オフセット電圧入力を受信するようにさらに構成され、前記オフセット電圧入力が、
プログラム可能な電圧であり、
前記第2のフェーズの間、前記第1の論理レベルから前記第2の論理レベルへの前記出力信号の前記切り換えを遅延させる、請求項1に記載の回路。 - 方法であって、
回路の第1の部分を電圧フォロワとして構成するステップであって、前記回路の前記第1の部分の出力要素における出力信号が、基準電圧に追従するように構成される、ステップと、
回路動作の第1のフェーズの間、前記基準電圧に追従するステップであって、前記第1のフェーズが、始まりと終わりとを含む、ステップと、
前記第1のフェーズの前記終わりにおいて、前記回路の第2の部分によって、電圧を蓄えるステップであって、前記蓄えられた電圧が、入力電圧と前記基準電圧との和を含む、ステップと、
回路動作の第2のフェーズの間、
前記回路の前記第1の部分を電圧コンパレータとして構成するステップであって、前記回路の前記第1の部分の前記出力要素における前記出力信号が、複数の論理レベルを含む、ステップと、
前記蓄えられた電圧と前記入力電圧との和を前記基準電圧に対して比較するステップと、
前記蓄えられた電圧と前記入力電圧との前記和が、前記基準電圧より負の方向に大きいことに応答して、第1の論理レベルから第2の論理レベルに前記回路の前記第1の部分の前記出力信号を切り換えるステップと、
を含む、方法。 - 前記回路の前記第1の部分が、演算増幅器を備え、
前記回路の前記第1の部分を電圧フォロワとして構成するステップが、前記演算増幅器の反転入力要素に前記出力要素を接続するスイッチを閉じるステップを含む、請求項11に記載の方法。 - 前記回路の前記第1の部分を電圧コンパレータとして構成するステップが、
前記スイッチを開くステップと、
前記演算増幅器の前記反転入力要素において、前記入力電圧と前記蓄えられた電圧との前記和を受信するステップと、
を含む、請求項12に記載の方法。 - 前記入力電圧が、スイッチモード電源の電力段のスイッチングノード電圧である、請求項11に記載の方法。
- 前記第2の論理レベルが、前記電力段の第1のスイッチのボディダイオードの導通を示す、請求項14に記載の方法。
- 前記演算増幅器の前記出力信号が、前記電力段のデッドタイムを制御する、請求項14に記載の方法。
- システムであって、
スイッチモード電源の電力段を駆動するように構成される制御回路であって、前記制御回路が、
前記電力段の少なくとも1つのスイッチを駆動するように構成される駆動要素と、
ボディダイオード導通検出(BDCD)回路であって、
第1のフェーズの終わりにおける電圧を蓄えるように構成されるコンデンサであって、前記蓄えられた電圧が、基準電圧と前記電力段のスイッチングノード電圧との和を含む、コンデンサ
を備える、ボディダイオード導通検出(BDCD)回路と、
演算増幅器であって、
前記第1のフェーズの間、前記基準電圧に追従することと、
第2のフェーズの間、
前記蓄えられた電圧と前記スイッチングノード電圧との和を前記基準電圧に対して比較することと、
前記スイッチングノード電圧と前記蓄えられた電圧との前記和が、前記基準電圧より負の方向に大きいことに応答して、第1の論理レベルから第2の論理レベルに前記演算増幅器の出力信号を切り変えることと
を行うように構成される、演算増幅器と、
を備える、制御回路
を備える、システム。 - 前記演算増幅器が、所定の正のオフセット電圧を受信することと、前記スイッチングノード電圧と前記蓄えられた電圧と前記所定の正のオフセット電圧との和が、前記基準電圧より負の方向に大きいことに応答して、第1の論理レベルから第2の論理レベルに前記演算増幅器の出力信号を切り換えることとを行うようにさらに構成される、請求項17に記載のシステム。
- デッドタイム発生器回路をさらに備え、前記演算増幅器の前記出力信号が、前記デッドタイム発生器回路を制御する、請求項17に記載のシステム。
- 前記電力段が、第1の集積回路(IC)上に実装され、前記制御回路が、前記第1のICとは別個の第2のIC上に実装される、請求項17に記載のシステム。
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