JP2020017266A - 動的に出力電圧を変更するスイッチングレギュレータ、及び、それを含む電源回路 - Google Patents
動的に出力電圧を変更するスイッチングレギュレータ、及び、それを含む電源回路 Download PDFInfo
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Abstract
Description
入力電圧VINのレベルより高レベルの出力電圧VOUTを生成することができ、インダクタL、スイッチ回路31c、スイッチコントローラ32c及びキャパシタ回路33cを含んでもよい。スイッチコントローラ32cは、出力電圧VOUTのレベルにより、バックブーストコンバータ30cが、図3Aのバックコンバータ30aのように動作するか、あるいは、図3Bのブーストコンバータ30bのように動作するように、スイッチ制御信号C_SWを生成することができる。例えば、出力電圧VOUTのレベルが、入力電圧VINのレベルより低い場合、スイッチコントローラ32cは、スイッチ回路31cに含まれたスイッチにより、バックブーストコンバータ30cが、図3Aのバックコンバータ30aのような構造を有するように、スイッチ制御信号C_SWを生成することができる。他方、出力電圧VOUTのレベルが、入力電圧VINのレベルより高い場合、スイッチコントローラ32cは、スイッチ回路31cに含まれたスイッチにより、バックブーストコンバータ30cが、図3Bのブーストコンバータ30bのような構造を有するように、スイッチ制御信号C_SWを生成することができる。また、スイッチコントローラ32cは、基準電圧VREF及び出力電圧VOUTに基づいて、スイッチ制御信号C_SWを生成することができる。
135から出力される第1供給電圧VDD1ないし第4供給電圧VDD4によって提供される電力に基づいて動作することができる。例えば、第1機能ブロック131ないし第4機能ブロック134のうち少なくとも一つは、アプリケーションプロセッサ(AP:application processor)のように、デジタル信号を処理するデジタル回路でもあり、増幅器のように、アナログ信号を処理するアナログ回路でもある。また、アナログ・デジタルコンバータ(ADC:analog-to-digital converter)のような混合された信号(mixed signal)を処理する回路でもある。たとえ、図13において、システム130が、4個の機能ブロックを含むように図示されているとしても、一部の実施形態において、システム130は、4個未満または5個以上の機能ブロックを含んでもよい。
135は、電圧制御信号C_Vに基づいて、第1供給電圧VDD1のレベルを昇降させることができる。そのように、機能ブロックの供給電圧のレベルを動的に変更する方法は、DVS(dynamic voltage scaling)とも称される。PMIC135は、図面を参照して説明されたスイッチングレギュレータを含み、それにより、第1供給電圧VDD1は、一定レベルを維持するとき、低減されたノイズを有することができ、一方で、第1供給電圧VDD1のレベルが迅速に変更される。一部の実施形態において、第1機能ブロック131は、第1供給電圧VDD1のレベルが変更される間、動作を中止することができ、第1供給電圧VDD1のレベルが変更された後、動作を再開することができる。それにより、第1供給電圧VDD1のレベルが迅速に変更される場合、第1機能ブロック131による動作の遂行時間が短縮され、結果として、システム130は、向上した性能を提供することができる。また、第1電源電圧VDD1の低減されたノイズにより、第1機能ブロック131及びシステム130の動作信頼度が向上される。
11 スイッチ回路
12,32a,32b,32c スイッチコントローラ
30a バックコンバータ
30b ブーストコンバータ
30c バックブーストコンバータ
40 キャパシタ回路
60a,60b,60c 可変キャパシタ
70,80,100,240 電源回路
71,81,110 第1電圧レギュレータ
72,82,120 第2電圧レギュレータ
73 パワーコントローラ
74,140 モードスイッチ
81_1,111 第1スイッチ回路
81_2,112 第1スイッチコントローラ
82_1,121 第2スイッチ回路
82_2,122 第2スイッチコントローラ
82_3,123 増幅器
130 システム
131 第1機能ブロック
132 第2機能ブロック
133 第3機能ブロック
134 第4機能ブロック
135 PMIC
200 無線通信装置
210 送受信器
211 アンテナインターフェース回路
212 入力回路
213 低ノイズ増幅器
214 受信回路
215 送信回路
216 電力増幅器
217 出力回路
220 基底帯域プロセッサ
230 アンテナ
250 バッテリ
Claims (24)
- 入力電圧から出力電圧を生成するスイッチングレギュレータであって、
インダクタと、
前記入力電圧から前記インダクタを通過するインダクタ電流を充電することにより、前記出力電圧を生成するように構成されたキャパシタ回路と、を含み、
前記キャパシタ回路は、第1レベルまたは第2レベルである前記出力電圧に基づいて、第1キャパシタンスを負荷キャパシタンスとして提供し、前記第1レベルと前記第2レベルとの間である前記出力電圧に基づいて、前記第1キャパシタンスより小さい第2キャパシタンスを前記負荷キャパシタンスとして提供する、ように構成されている、
スイッチングレギュレータ。 - 前記キャパシタ回路は、前記第1レベルから前記第2レベルに達する前記出力電圧に基づいた時点から一定区間の間、前記第2キャパシタンスから前記第1キャパシタンスまで漸進的に変更される前記負荷キャパシタンスを提供する、ように構成されている、
請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記キャパシタ回路は、前記一定区間の間、一定サイズの電流によって充放電される、ように構成されている、
請求項2に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記キャパシタ回路は、前記第1レベルから前記第2レベルに向けて変更され始める前記出力電圧に基づいた時点において、前記第1キャパシタンスから前記第2キャパシタンスに急進的に変更される前記負荷キャパシタンスを提供する、ように構成されている、
請求項1乃至3いずれか一項に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記キャパシタ回路は、
接地電圧と前記出力電圧との間で固定されたキャパシタンスを提供するように構成された第1キャパシタと、
前記接地電圧と前記出力電圧との間で、前記第1キャパシタと並列に連結された可変キャパシタと、を含む、
請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記第1キャパシタの前記固定されたキャパシタンスは、前記第2キャパシタンスであり、
前記可変キャパシタは、
前記第1キャパシタンスと前記第2キャパシタンスとの差に対応するキャパシタンスを有する第2キャパシタと、
前記第2キャパシタと直列に連結され、制御信号により、前記第2キャパシタを前記接地電圧と電気的に断線させるように構成されたスイッチと、を含む、
請求項5に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記スイッチは、前記制御信号が印加されるコントロール端子を含み、前記第2キャパシタと前記接地電圧との間に連結されたトランジスタを含む、
請求項6に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記スイッチは、前記制御信号により、前記第2キャパシタから電流を引き出すように構成された電流源を含む、
請求項6に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記スイッチは、前記第2キャパシタと前記接地電圧との間で、前記制御信号によって可変抵抗値を提供する抵抗回路を含む、
請求項6に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記キャパシタ回路は、前記第2レベルから前記第1レベルに変更される前記出力電圧に基づいて、前記第2キャパシタンスを提供する、ように構成されている、
請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記キャパシタ回路は、前記第2レベルから前記第1レベルに達する前記出力電圧に基づいた時点から一定区間の間、前記第2キャパシタンスから前記第1キャパシタンスまで漸進的に変更される負荷キャパシタンスを提供する、ように構成されている、
請求項10に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記キャパシタ回路は、前記第2レベルから前記第1レベルに向けて変更され始める前記出力電圧に基づいた時点において、前記第1キャパシタンスから前記第2キャパシタンスに急進的に変更される負荷キャパシタンスを提供する、ように構成されている、
請求項10に記載のスイッチングレギュレータ。 - 前記スイッチングレギュレータは、さらに、
前記インダクタ電流を前記キャパシタ回路に選択的に提供するように構成されたスイッチ回路と、
基準電圧及び前記出力電圧に基づいて、前記スイッチ回路を制御するように構成されたスイッチコントローラと、を含む、
請求項1に記載のスイッチングレギュレータ。 - 入力電圧から出力電圧を生成するように構成されたスイッチングレギュレータであり、
インダクタと、
前記入力電圧から前記インダクタを通過するインダクタ電流を充電することにより、前記出力電圧を生成するように構成されたキャパシタ回路と、を含み、
前記キャパシタ回路は、制御信号に応答して、第1キャパシタンスから前記第1キャパシタンスより小さい第2キャパシタンスに急進的に変更される負荷キャパシタンスを提供するか、あるいは、前記第2キャパシタンスから前記第1キャパシタンスに漸進的に変更される負荷キャパシタンスを提供する、ように構成されている、
スイッチングレギュレータ。 - 前記キャパシタ回路は、第1レベルまたは第2レベルである前記出力電圧に基づいて、前記第1キャパシタンスを提供し、前記出力電圧が、前記第1レベルから前記第2レベルに変更される間、前記第2キャパシタンスを提供する、ように構成されている、
請求項14に記載のスイッチングレギュレータ。 - 入力電圧から供給電圧を生成する電源回路であって、
基準電圧に基づいて、前記入力電圧から第1出力電圧を生成するように構成された第1電圧レギュレータと、
接地電圧と前記第1出力電圧との間で、制御信号によって負荷キャパシタンスを変更するように構成されたスイッチと、
負荷条件により、前記第1出力電圧が変更されるように前記基準電圧を生成し、前記負荷キャパシタンスが不変な前記第1出力電圧に基づいて、かつ、第1キャパシタンスを維持して変更される前記第1出力電圧に基づいて、前記第1キャパシタンスより小さい第2キャパシタンスを維持するように、前記制御信号を生成する、ように構成されたパワーコントローラと、
を含む、電源回路。 - 前記電源回路は、さらに、
包絡線電圧に基づいて、前記入力電圧から第2出力電圧を生成するように構成された第2電圧レギュレータ、を含み、
前記パワーコントローラは、平均電力追跡モードにおいて、前記第2電圧レギュレータをディセーブルし、包絡線追跡モードにおいて、前記第2電圧レギュレータをイネーブルする、ように構成されている、
請求項16に記載の電源回路。 - 前記電源回路は、さらに、
前記第1電圧レギュレータ及び前記第2電圧レギュレータに連結されたモードスイッチ、を含み、
前記パワーコントローラは、前記平均電力追跡モードにおいて、前記第1出力電圧を前記供給電圧として出力し、かつ、前記包絡線追跡モードにおいて、前記第2出力電圧を前記供給電圧として出力するように、前記モードスイッチを制御する、ように構成されている、
請求項17に記載の電源回路。 - 前記第2電圧レギュレータは、
前記包絡線電圧と前記第2出力電圧との差を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力に連結されたACカップリングキャパシタと、を含み、
前記スイッチは、前記ACカップリングキャパシタの一端に連結され、前記制御信号により、前記ACカップリングキャパシタのキャパシタンスを、前記負荷キャパシタンスに付加するか、あるいは前記負荷キャパシタンスから除去する、ように構成されている、
請求項17に記載の電源回路。 - 前記包絡線追跡モードにおいて、前記増幅器は、前記第1出力電圧から電力を供給される、
請求項19に記載の電源回路。 - 前記スイッチは、前記制御信号に応答して、前記第1キャパシタンスから前記第2キャパシタンスに、前記負荷キャパシタンスを急進的に変更するか、あるいは、前記第2キャパシタンスから前記第1キャパシタンスに、前記負荷キャパシタンスを漸進的に変更する、ように構成されている、
請求項19に記載の電源回路。 - 入力電圧から出力電圧を生成するスイッチングレギュレータの動作方法であって、
第1レベルである前記出力電圧に基づいて、負荷キャパシタンスを第1キャパシタンスに維持する段階と、
前記第1レベルから第2レベルに変更される前記出力電圧に基づいて、前記負荷キャパシタンスを、前記第1キャパシタンスより小さい第2キャパシタンスに維持する段階と、
前記第2レベルである前記出力電圧に基づいて、前記負荷キャパシタンスを、前記第1キャパシタンスに維持する段階と、
を含む、動作方法。 - 前記動作方法は、さらに、
前記第1レベルから前記第2レベルに達する前記出力電圧に基づいた時点から一定区間の間、前記負荷キャパシタンスを、前記第2キャパシタンスから前記第1キャパシタンスまで漸進的に変更する段階、を含む、
請求項22に記載の動作方法。 - 前記動作方法は、さらに、
前記第1レベルから前記第2レベルに向けて変更され始めた前記出力電圧に基づいて、前記負荷キャパシタンスを、前記第1キャパシタンスから前記第2キャパシタンスに急進的に変更する段階、を含む、
請求項22に記載の動作方法。
Applications Claiming Priority (2)
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