JP2022001015A - 遷移事象検出器回路及び方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (20)
- スイッチングコンバータにおける過渡事象を検出するための回路であって、
単安定マルチバイブレータ回路であって、
立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジ、及び、前記スイッチングコンバータの所与のスイッチングサイクルにおける前記スイッチングコンバータのスイッチングデバイスのオン時間を表すデューティサイクルを有する第1の信号を受信するための信号入力、
前記第1の信号の前記立ち上がりエッジ、立ち下がりエッジ、及び、電圧制御パルス期間によりトリガされる立ち上がりエッジを有する出力パルス信号を提供するための出力、及び
前記出力パルス信号の前記パルス期間を制御するための電圧制御信号を受信するための制御入力、
を含む、前記単安定マルチバイブレータ回路、
位相検出器回路であって、
前記出力パルス信号を受信するための前記単安定マルチバイブレータ回路の前記出力と結合される第1の入力と、
前記第1の信号を受信するための前記単安定マルチバイブレータ回路の前記信号入力と結合される第2の入力と、
前記出力パルス信号の前記立ち下がりエッジを遅らせる前記第1の信号の前記立ち下がりエッジに応答して第1の位相検出器出力信号を第1の状態で提供するための第1の出力と、
前記出力パルス信号の前記立ち下がりエッジをリードする(leading)前記第1の信号の前記立ち下がりエッジに応答して第2の位相検出器出力信号を第1の状態で提供するための第2の出力と、
を含む、前記位相検出器回路、
前記単安定マルチバイブレータ回路の前記制御入力に接続されるコンデンサ、
前記第1の位相検出器出力信号が前記第1の状態にあるとき、第1の電流を前記制御入力に選択的にソースし、前記第2の位相検出器出力信号が前記第1の状態にあるとき、前記制御入力から第2の電流を選択的にシンクさせるように構成されるチャージポンプ回路、及び
前記第1及び第2の位相検出器出力信号のいずれも前記第1の状態にないとき、ステータス出力信号を第1の状態で提供するための出力回路であって、前記第1及び第2の位相検出器出力信号の一方が前記第1の状態にあることに応答して前記スイッチングコンバータにおける過渡事象を示す第2の状態で前記ステータス出力信号を提供する、前記出力回路、
を含む、回路。 - 請求項1に記載の回路であって、
前記出力回路が更に、
前記第1の位相検出器出力信号を受信するために前記位相検出器回路と結合される入力と、前記第1の位相検出器出力信号が前記第1の状態にあるとき、第1の状態を有する第1のフィルタされた出力信号を提供するための出力とを含む第1のローパスフィルタ回路、
前記第2の位相検出器出力信号を受信するために前記位相検出器回路と結合される入力と、前記第2の位相検出器出力信号が前記第1の状態にあるとき、第1の状態を有する第2のフィルタされた出力信号を提供するための出力とを含む第2のローパスフィルタ回路、及び
前記第1のローパスフィルタ回路の前記出力と結合される第1の入力と、前記第2のローパスフィルタ回路の前記出力と結合される第2の入力と、前記第1及び第2のフィルタされた出力信号のいずれも前記第1の状態にないとき、前記ステータス出力信号を前記第1の状態で提供するための出力とを備える、NORゲート、
を含み、
前記第1及び第2のフィルタされた出力信号の一方が前記第1の状態にあるとき、前記NORゲートの出力が、前記スイッチングコンバータにおける過渡事象を示す前記第2の状態の前記ステータス出力信号を提供する、回路。 - 請求項2に記載の回路であって、
前記出力回路が、前記スイッチングコンバータの出力電流の増加を生じさせる過渡事象の検出を表すため前記第1の状態の前記第1のフィルタされた出力信号を提供し、前記スイッチングコンバータの前記出力電流における低下を生じさせる過渡事象の検出を表すため前記第1の状態の前記第2のフィルタされた出力信号を提供する、回路。 - 請求項2に記載の回路であって、
前記単安定マルチバイブレータ回路、前記位相検出器回路、及び前記チャージポンプ回路が、前記出力パルス信号の前記立ち下がりエッジを、前記スイッチングコンバータの定常状態オペレーションにおける前記第1の信号の前記立ち下がりエッジと整合させるための遅延ロックループ(DLL)回路を形成し、
前記DLL回路が、前記スイッチングコンバータを動作させる制御回路の帯域幅に等しい帯域幅を有する、回路。 - 請求項1に記載の回路であって、
前記単安定マルチバイブレータ回路、前記位相検出器回路、及び前記チャージポンプ回路が、前記出力パルス信号の前記立ち下がりエッジを、前記スイッチングコンバータの定常状態オペレーションにおける前記第1の信号の前記立ち下がりエッジと整合させるための遅延ロックループ(DLL)回路を形成し、
前記DLL回路が、前記スイッチングコンバータを動作させる制御回路の帯域幅に等しい帯域幅を有する、回路。 - 電力変換システムであって、
スイッチングコンバータであって、
電力入力ノード及びDC出力ノード間に結合されるスイッチング回路であって、前記DC出力ノードにおいて出力電圧信号を提供するために入力電力信号を変換させるため前記スイッチング制御信号に従って作用し得る、前記スイッチング回路と、
前記スイッチングコンバータの前記出力電圧信号をレギュレートするためフィードバック信号に従ってパルス幅変調信号を生成するため、及び、前記パルス幅変調信号に従って前記スイッチング制御信号を生成するための変調器を含む制御回路と、
を含む、前記スイッチングコンバータ、及び
前記パルス幅変調信号のデューティサイクルの変化を検出し、過渡事象が検出されないときステータス出力信号を第1の状態で提供し、前記パルス幅変調信号の前記デューティサイクルにおける検出された変化に応答して前記スイッチングコンバータにおける過渡事象を示す第2の状態の前記ステータス出力信号を提供するための過渡事象検出器回路、
を含む、電力変換システム。 - 請求項6に記載の電力変換システムであって、
前記過渡事象検出器回路が、
前記パルス幅変調信号の第1のエッジによりトリガされる第1のエッジと、第2のエッジとを有するパルス出力信号を提供するための単安定マルチバイブレータ回路であって、制御入力における電圧制御信号に従って前記パルス出力信号のパルス期間を制御する、前記単安定マルチバイブレータ回路、
前記パルス出力信号の前記第2のエッジと前記パルス幅変調信号の第2のエッジとの間
の位相差に従って、第1及び第2の位相検出器出力信号を提供するための位相検出器回路、
前記電圧制御信号を前記単安定マルチバイブレータ回路に提供するため前記制御入力に接続されるコンデンサ、
前記第1の位相検出器出力信号が第1の状態であるとき前記電圧制御信号を増大させるため第1の電流を前記制御入力に選択的にソースし、前記第2の位相検出器出力信号が第1の状態にあるとき前記電圧制御信号を減少させるため、前記制御入力から第2の電流を選択的にシンクさせるように構成される、チャージポンプ回路、及び
前記第1及び第2の位相検出器出力信号のいずれも前記第1の状態にないとき、前記ステータス出力信号を前記第1の状態で提供するための出力回路であって、前記第1及び第2の位相検出器出力信号の一方が前記第1の状態にあることに応答して前記第2の状態の前記ステータス出力信号を提供する、前記出力回路、
を含む、電力変換システム。 - 請求項7に記載の電力変換システムであって、
前記出力回路が、
前記第1の位相検出器出力信号を受信するための前記位相検出器回路と結合される入力と、前記第1の位相検出器出力信号が前記第1の状態にあるとき第1の状態を有する第1のフィルタされた出力信号を提供するための出力とを含む、第1のローパスフィルタ回路、
前記第2の位相検出器出力信号を受信するため前記位相検出器回路と結合される入力と、前記第2の位相検出器出力信号が前記第1の状態にあるとき第1の状態を有する第2のフィルタされた出力信号を提供するための出力とを含む、第2のローパスフィルタ回路、及び
前記第1のローパスフィルタ回路の前記出力と結合される第1の入力と、前記第2のローパスフィルタ回路の前記出力と結合される第2の入力と、前記第1及び第2のフィルタされた出力信号のいずれも前記第1の状態にないとき前記ステータス出力信号を前記第1の状態で提供するための出力とを有するNORゲート、
を含み、
前記NORゲートの出力が、前記第1及び第2のフィルタされた出力信号の一方が前記第1の状態にあるとき前記スイッチングコンバータにおける過渡事象を示す前記第2の状態の前記ステータス出力信号を提供する、電力変換システム。 - 請求項8に記載の電力変換システムであって、
前記出力回路が、前記スイッチングコンバータの出力電流の増加を生じさせる過渡事象の検出を表すため前記第1の状態の前記第1のフィルタされた出力信号を提供し、前記スイッチングコンバータの前記出力電流における低下を生じさせる過渡事象の検出を表すため前記第1の状態の前記第2のフィルタされた出力信号を提供する、電力変換システム。 - 請求項9に記載の電力変換システムであって、
前記単安定マルチバイブレータ回路、前記位相検出器回路、及び前記チャージポンプ回路が、前記出力パルス信号の前記立ち下がりエッジを、前記スイッチングコンバータの定常状態オペレーションにおける前記第1の信号の前記立ち下がりエッジに整合させるため、遅延ロックループ(DLL)回路を形成し、
前記DLL回路が、前記スイッチングコンバータを動作させる制御回路の帯域幅に等しい帯域幅を有する、電力変換システム。 - 請求項7に記載の電力変換システムであって、
前記単安定マルチバイブレータ回路、前記位相検出器回路、及び前記チャージポンプ回
路が、前記出力パルス信号の前記立ち下がりエッジを、前記スイッチングコンバータの定常状態オペレーションにおける前記第1の信号の前記立ち下がりエッジに整合させるため、遅延ロックループ(DLL)回路を形成し、
前記DLL回路が、前記スイッチングコンバータを動作させる制御回路の帯域幅に等しい帯域幅を有する、電力変換システム。 - 請求項6に記載の電力変換システムであって、
前記制御回路及び前記過渡事象検出器回路が単一集積回路に含まれる、電力変換システム。 - 請求項6に記載の電力変換システムであって、更に、
第2のスイッチングコンバータであって、
前記DC出力ノードにおいて前記出力電圧信号を提供するため前記入力電力信号を変換するために前記電力入力ノード及び前記DC出力ノード間に結合される第2のスイッチング回路と、
前記第2のスイッチングコンバータの前記出力電圧信号をレギュレートするため、第2のフィードバック信号に従って第2のパルス幅変調信号を生成するための第2の変調器を含む第2の制御回路と、
を含む、前記第2のスイッチングコンバータ、及び
前記第2の状態の前記ステータス出力信号を受信することに応答して負荷を駆動するための要求される負荷電流を提供するために、前記第2のスイッチングコンバータを選択的にイネーブル又はディセーブルするための制御信号を提供するためのマスターコントローラ、
を含む、電力変換システム。 - 請求項13に記載の電力変換システムであって、
前記出力回路が更に、
前記第1の位相検出器出力信号を受信するため前記位相検出器回路と結合される入力と、前記第1の位相検出器出力信号が前記第1の状態にあるとき、第1の状態を有する第1のフィルタされた出力信号を提供するための出力とを含む、第1のローパスフィルタ回路、
前記第2の位相検出器出力信号を受信するため前記位相検出器回路と結合される入力と、前記第2の位相検出器出力信号が前記第1の状態にあるとき第1の状態を有する第2のフィルタされた出力信号を提供するための出力とを含む、第2のローパスフィルタ回路、及び
前記第1のローパスフィルタ回路の前記出力と結合される第1の入力と、前記第2のローパスフィルタ回路の前記出力と結合される第2の入力と、前記第1及び第2のフィルタされた出力信号のいずれも前記第1の状態にないとき、前記ステータス出力信号を前記第1の状態で提供するための出力とを有するNORゲート、
を含み、
前記NORゲートの出力が、前記第1及び第2のフィルタされた出力信号の一方が前記第1の状態にあるとき前記スイッチングコンバータにおける過渡事象を示す前記第2の状態の前記ステータス出力信号を提供し、
前記出力回路が、前記スイッチングコンバータの出力電流の増加を生じさせる過渡事象の検出を表すため前記第1の状態の前記第1のフィルタされた出力信号を提供し、前記スイッチングコンバータの前記出力電流における低下を生じさせる過渡事象の検出を表すため前記第1の状態の前記第2のフィルタされた出力信号を提供し、
前記マスターコントローラが、前記第1の状態の前記第1のフィルタされた出力信号を受信することに応答して前記第2のスイッチングコンバータをイネーブルするため、及び前記第1の状態の前記第2のフィルタされた出力信号を受信することに応答して前記第2のスイッチングコンバータをディセーブルするための前記制御信号を選択的に提供する、電力変換システム。 - 集積回路(IC)であって、
過渡事象検出器回路を含み、
前記過渡事象検出器回路が、
スイッチングコンバータを動作させるために用いられるパルス幅変調信号を受信するための入力と、
前記パルス幅変調信号のデューティサイクルの変化を検出するための遅延ロックループ(DLL)回路と、
前記パルス幅変調信号デューティサイクルにおける変化が前記DLL回路により検出されないとき、ステータス出力信号を第1の状態で提供するための出力回路と、
を含み、
前記DLL回路が前記パルス幅変調信号デューティサイクルにおける変化を検出することに応答して、前記出力回路が、前記スイッチングコンバータにおける過渡事象を示す第2の状態で前記ステータス出力信号を提供する、IC。 - 請求項15に記載のICであって、更に、
前記スイッチングコンバータを動作させる制御回路を含み、
前記制御回路が、
前記スイッチングコンバータの出力電圧信号をレギュレートするためフィードバック信号に従って前記パルス幅変調信号を生成するための変調器と、
前記パルス幅変調信号に従って前記スイッチングコンバータを動作させるためのスイッチング制御信号を生成するためのドライバ回路と、
を含む、IC。 - 請求項15に記載のICであって、更に、
前記第2の状態の前記ステータス出力信号を受信することに応答して負荷を駆動するため、要求される負荷電流を提供するため第2のスイッチングコンバータを選択的にイネーブル又はディセーブルするための制御信号を提供するためのマスターコントローラを含む、IC。 - 請求項15に記載のICであって、
前記DLL回路が、
前記パルス幅変調信号の第1のエッジによりトリガされる第1のエッジと、第2のエッジとを有するパルス出力信号を提供するための単安定マルチバイブレータ回路であって、制御入力における電圧制御信号に従って前記パルス出力信号のパルス期間を制御する、前記単安定マルチバイブレータ回路、
前記パルス出力信号の前記第2のエッジと前記パルス幅変調信号の第2のエッジとの間の位相差に従って、第1及び第2の位相検出器出力信号を提供するための位相検出器回路、
前記電圧制御信号を前記単安定マルチバイブレータ回路に提供するため前記制御入力に接続されるコンデンサ、及び
前記第1の位相検出器出力信号が第1の状態であるとき前記電圧制御信号を増大させるため第1の電流を前記制御入力に選択的にソースし、前記第2の位相検出器出力信号が第1の状態にあるとき前記電圧制御信号を減少させるため、前記制御入力から第2の電流を選択的にシンクさせるように構成される、チャージポンプ回路、
を含み、
前記第1及び第2の位相検出器出力信号のいずれも前記第1の状態にないとき、出力回路が、前記ステータス出力信号を第1の状態で提供し、前記第1及び第2の位相検出器出力信号の一方が前記第1の状態にあることに応答して前記ステータス出力信号を第2の状態で提供する、IC。 - 請求項18に記載のICであって、
前記出力回路が更に、
前記第1の位相検出器出力信号が前記第1の状態にあるとき、第1の状態を有する第1のフィルタされた出力信号を提供するための出力を含む第1のローパスフィルタ回路、
前記第2の位相検出器出力信号が前記第1の状態にあるとき、第1の状態を有する第2のフィルタされた出力信号を提供するための出力を含む第2のローパスフィルタ回路、及び
前記第1のローパスフィルタ回路の前記出力と結合される第1の入力と、前記第2のローパスフィルタ回路の前記出力と結合される第2の入力と、前記第1及び第2のフィルタされた出力信号のいずれも前記第1の状態にないとき、前記ステータス出力信号を前記第1の状態で提供するための出力とを備える、NORゲート、
を含み、
前記NORゲートの出力が、前記第1及び第2のフィルタされた出力信号の一方が前記第1の状態にあるとき前記スイッチングコンバータにおける過渡事象を示す前記第2の状態の前記ステータス出力信号を提供する、IC。 - 請求項18に記載のICであって、
前記DLL回路が、前記出力パルス信号の前記立ち下がりエッジを、前記スイッチングコンバータの定常状態オペレーションにおける前記第1の信号の前記立ち下がりエッジと整合させ、
前記DLL回路が、前記スイッチングコンバータを動作させる制御回路の帯域幅に等しい帯域幅を有する、IC。
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