JP2023521510A

JP2023521510A - 電圧調整装置、チップ、電源及び電子機器

Info

Publication number: JP2023521510A
Application number: JP2022563123A
Authority: JP
Inventors: ニンジン
Original assignee: Chipone Technology Beijing Co Ltd
Current assignee: Chipone Technology Beijing Co Ltd
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2021-04-29
Publication date: 2023-05-24
Also published as: US20230016715A1; WO2021238572A1; CN111596715A; EP4102336A4; EP4102336A1; KR20220079657A; KR102674838B1

Abstract

本開示は、電圧調整装置、チップ、電源及び電子機器に関する。電圧調整装置は、入力電圧を受けるための電圧入力モジュール（１０）と、電圧入力モジュール（１０）に電気的に接続され、入力電圧及び負荷電流に基づいて調整電流を決定するための電流決定モジュール（２０）と、電流決定モジュール（２０）に電気的に接続され、調整電流に基づいて制御信号を出力するための制御モジュール（３０）と、電圧入力モジュール（１０）、電流決定モジュール（２０）及び制御モジュール（３０）に電気的に接続され、制御信号及び入力電圧に基づいて目標電圧を出力するための電圧出力モジュール（４０）と、を含む。電圧調整装置によれば、安定した目標電圧を出力することができ、入力電圧の変化に迅速に応答することができ、信頼的で安定的である特徴があり、且つ高い環境適合性を有し、様々な負荷への応用に適応することができる。
【選択図】図１

Description

本開示は、集積回路の技術分野に関し、特に電圧調整装置、チップ、電源及び電子機器に関する。

ＡＭＯＬＥＤ（Ａｃｔｉｖｅ－ｍａｔｒｉｘｏｒｇａｎｉｃｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇｄｉｏｄｅ、アクティブマトリクス有機発光ダイオード）の電源駆動管理チップでは、以下のようなＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ、時分割多重アクセス）テスト要求がある。すなわち、入力電源は、一定の時間ごとに干渉を受け、上又は下へ１０μＳ以内で５００ｍＶジャンプし、且つ５００ｍＶのジャンプは少なくとも５００μＳの間継続する。このような干渉が発生すると、ＤＣ－ＤＣのＢｏｏｓｔアーキテクチャに対する出力には必ずｏｖｅｒｓｈｏｏｔ（オーバーシュート）やｕｎｄｅｒｓｈｏｏｔ（アンダーシュート）が生じ、このような外乱は、２００ｍＡ以内の負荷の場合には２０ｍＶ未満であり、１Ａ以内の負荷の場合には６０ｍＶ未満であることが求められる。

しかしながら、関連技術では、入力電源に外乱が発生した場合に、その変化に迅速に追従できず、しばしば出力電圧にオーバーシュートやアンダーシュートなどの外乱が生じてしまい、出力電圧が不安定になる。

これに鑑みて、本開示は、
入力電圧を受けるための電圧入力モジュールと、
前記電圧入力モジュールに電気的に接続され、前記入力電圧及び負荷電流に基づいて調整電流を決定するための電流決定モジュールと、
前記電流決定モジュールに電気的に接続され、前記調整電流に基づいて制御信号を出力するための制御モジュールと、
前記電圧入力モジュール、前記電流決定モジュール及び前記制御モジュールに電気的に接続され、前記制御信号及び前記入力電圧に基づいて目標電圧を出力するための電圧出力モジュールと、を含む電圧調整装置を提供する。

可能な一実施形態では、電流決定モジュールは、電流検出手段と、信号変換手段と、電流決定手段とを含み、
前記電流検出手段は、負荷電流を特定し、前記負荷電流に基づいて検出電圧を得るために用いられ、
前記信号変換手段は、前記電流検出手段に電気的に接続され、前記検出電圧をデジタル信号に変換するために用いられ、
前記電流決定手段は、前記信号変換手段に電気的に接続され、前記デジタル信号及び前記入力電圧に基づいて調整電流を決定するために用いられる。

可能な一実施形態では、前記電流決定手段は、第１のオペアンプと、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、複数の第５のトランジスタと、複数のスイッチと、第１の抵抗とを含み、
前記第１のオペアンプのプラス入力端は、前記入力電圧を受けるために用いられ、前記第１のオペアンプのマイナス入力端は、前記第１のトランジスタのソース及び前記第１の抵抗の第１端に電気的に接続され、前記第１のオペアンプの出力端は、前記第１のトランジスタのゲートに電気的に接続され、前記第１の抵抗の第２端は、接地され、
前記第１のトランジスタのドレインは、前記第２のトランジスタのソース、前記第２のトランジスタのゲート及び前記第３のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのドレイン及び前記第３のトランジスタのドレインは、電源電圧を受けるために用いられ、
前記第３のトランジスタのソースは、前記第４のトランジスタのドレイン、前記第４のトランジスタのゲート及び複数の第５のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース及び複数の第５のトランジスタのソースは、接地され、
各第５のトランジスタのドレインは、対応するスイッチの第１端にそれぞれ電気的に接続され、各スイッチの制御端は、前記デジタル信号を受けて、前記デジタル信号に基づいてオン又はオフするために用いられ、
各スイッチの第２端は、電気的に接続され、前記調整電流を出力するために用いられる。

可能な一実施形態では、前記デジタル信号のビット数は、前記スイッチの数と同じであり、前記デジタル信号の各ビットは、対応するスイッチのオン状態を制御するために用いられる。

可能な一実施形態では、前記電流検出手段は、第６のトランジスタと、第７のトランジスタと、第２のオペアンプと、第２の抵抗と、第１のコンデンサとを含み、
前記第６のトランジスタのゲートは、前記制御信号を受けるために用いられ、前記第６のトランジスタのドレインは、前記電圧入力モジュールに電気的に接続され、前記第６のトランジスタのソースは、前記第２のオペアンプのプラス入力端及び前記第７のトランジスタのドレインに電気的に接続され、
前記第２のオペアンプのマイナス入力端は、前記電圧出力モジュールに電気的に接続され、前記第２のオペアンプの出力端は、前記第７のトランジスタのゲートに電気的に接続され、前記第７のトランジスタのソースは、前記第２の抵抗の第１端及び前記第１のコンデンサの第１端に電気的に接続され、
前記第２の抵抗の第２端及び前記第１のコンデンサの第２端は、接地され、
前記第２の抵抗の第１端は、前記検出電圧を出力するために用いられる。

可能な一実施形態では、前記電圧出力モジュールは、第８のトランジスタと、第９のトランジスタと、第１０のトランジスタと、第１１のトランジスタと、第３のオペアンプと、第３の抵抗と、第４の抵抗と、第２のコンデンサとを含み、
前記第８のトランジスタのゲートは、前記第６のトランジスタのゲート、前記第１０のトランジスタのゲート及び前記制御モジュールに電気的に接続され、前記制御信号を受けるために用いられ、
前記第８のトランジスタのドレインは、前記第９のトランジスタのドレイン、前記第６のトランジスタのドレイン、前記第１０のトランジスタのドレイン及び前記電圧入力モジュールに電気的に接続され、
前記第８のトランジスタのソースは、前記第３のオペアンプのマイナス入力端、前記第２のオペアンプのマイナス入力端、前記第３の抵抗の第１端及び前記第２のコンデンサの第１端に電気的に接続され、前記第３の抵抗の第２端は、前記制御モジュール及び前記第４の抵抗の第１端に電気的に接続され、前記第４の抵抗の第２端は、接地され、前記第２のコンデンサの第２端は、接地され、
前記第９のトランジスタのゲートは、前記制御モジュールに電気的に接続され、前記制御信号を受けるために用いられ、前記第９のトランジスタのソースは、接地され、
前記第３のオペアンプのプラス入力端は、前記第１０のトランジスタのソース及び前記第１１のトランジスタのドレインに電気的に接続され、前記第３のオペアンプの出力端は、前記第１１のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第１１のトランジスタのソースは、前記電流決定モジュール及び前記制御モジュールに電気的に接続され、
前記第３の抵抗の第１端は、前記目標電圧を出力するために用いられる。

可能な一実施形態では、前記電圧入力モジュールは、入力コンデンサと、入力インダクタとを含み、
前記入力コンデンサの第１端は、前記入力インダクタの第１端に電気的に接続され、前記入力電圧を受けるために用いられ、前記入力コンデンサの第２端は、接地され、
前記入力インダクタの第２端は、前記第９のトランジスタのドレイン、前記第８のトランジスタのドレイン、前記第６のトランジスタのドレイン及び前記第１０のトランジスタのドレインに電気的に接続される。

本開示の一態様によれば、前記電圧調整装置を含むチップを提供する。

本開示の一態様によれば、前記チップを含む電源を提供する。

本開示の一態様によれば、前記電源を含む前記電子機器を提供する。

可能な一実施形態では、前記電子機器は、ディスプレイ、スマートフォンまたは携帯機器を含む。

以上の装置により、本開示の実施例では、電流決定モジュールにより前記入力電圧及び負荷電流に基づいて調整電流を決定し、入力電圧が変化すれば、電流決定モジュールは、迅速に応答して、負荷電流に合わせて調整電流を発生し、調整電流を制御モジュールに出力して制御信号を発生させることができ、電圧出力モジュールは、制御信号に基づいて安定した目標電圧を出力することができ、過剰なオーバーシュートやアンダーシュート現象が発生することなく、様々な負荷の下で、電圧の安定した出力を実現することができる。本開示による電圧調整装置によれば、安定した目標電圧を出力することができ、入力電圧の変化に迅速に応答することができ、信頼的で安定的である特徴があり、且つ高い環境適合性を有し、様々な負荷への応用に適応することができる。

以下、例示的な実施例について図面を参照しつつ詳細に説明することによって、本開示の他の特徴及び態様は、明らかになるであろう。

明細書に含まれ、明細書の一部となる図面は、明細書と共に、本出願の例示的な実施例、特徴及び態様を示すものであって、本開示の原理を説明するものである。

本開示の一実施形態による電圧調整装置の模式図を示す。本開示の一実施形態による電圧調整装置の模式図を示す。本開示の一実施形態による電流決定手段の模式図を示す。関連技術によるＤＣ－ＤＣアーキテクチャにおける電圧変化の模式図を示す。本開示の一実施形態による電圧調整装置における電圧変化の模式図を示す。負荷電流制御と併用していない場合の電圧調整装置における電圧変化の模式図を示す。負荷電流制御と併用する場合の電圧調整装置における電圧変化の模式図を示す。

以下に、本開示による様々な例示的な実施例、特徴及び態様について図面を参照しつつ詳細に説明する。図面において、同じ符号は、機能が同じまたは類似する要素を示す。図面には実施例の様々な態様が示されているが、特に明記されていない限り、図面は、必ずしも原寸に比例しているとは限らない。

ここでの用語「例示的」とは、「例、実施例として用いられることまたは説明的なもの」を意味する。ここで「例示的」に説明されるいかなる実施例は、必ずしも他の実施例より好ましいまたは優れたものであると解釈されるとは限らない。

また、本開示をより良く説明するために、以下の具体的な実施形態において、多くの具体的な細部が示されている。当業者であれば、何らかの具体的な細部がなくても、本開示は同様に実施できることを理解すべきである。いくつかの実例において、本開示の主旨を強調するために、当業者によく知られている方法、手段、要素、および回路については、詳細に説明されていない。

図１を参照すると、図１には本開示の一実施形態による電圧調整装置の模式図が示されている。

図１に示すように、前記電圧調整装置は、
入力電圧を受けるための電圧入力モジュール１０と、
前記電圧入力モジュール１０に電気的に接続され、前記入力電圧及び負荷電流に基づいて調整電流を決定するための電流決定モジュール２０と、
前記電流決定モジュール２０に電気的に接続され、前記調整電流に基づいて制御信号を出力するための制御モジュール３０と、
前記電圧入力モジュール１０、前記電流決定モジュール２０及び前記制御モジュール３０に電気的に接続され、前記制御信号及び前記入力電圧に基づいて目標電圧を出力するための電圧出力モジュール４０と、を含む。

本開示による電圧調整装置は、ＤＣ－ＤＣ変換回路（直流－直流変換回路）を含んでもよく、入力された直流電圧に基づいて、安定的で確実な目標電圧を出力することができる。

図２を参照すると、図２には本開示の一実施形態による電圧調整装置の模式図が示されている。

可能な一実施形態では、図２に示すように、前記電流決定モジュール２０は、電流検出手段２２０と、信号変換手段２３０と、電流決定手段２１０とを含み、
前記電流検出手段２２０は、負荷電流を特定し、前記負荷電流に基づいて検出電圧を得るために用いられ、
前記信号変換手段２３０は、前記電流検出手段２２０に電気的に接続され、前記検出電圧をデジタル信号に変換するために用いられ、
前記電流決定手段２１０は、前記信号変換手段２３０に電気的に接続され、前記デジタル信号及び前記入力電圧に基づいて前記調整電流Ｉｓｉｎｋを決定するために用いられる。

図３を併せて参照すると、図３には本開示による一実施形態の電流決定手段の模式図が示されている。

可能な一実施形態では、図３に示すように、前記電流決定手段は、第１のオペアンプＯＰ１と、第１のトランジスタＱ１と、第２のトランジスタＱ２と、第３のトランジスタＱ３と、第４のトランジスタＱ４と、複数の第５のトランジスタＱ５と、複数のスイッチＳ１と、第１の抵抗Ｒ１とを含み、
前記第１のオペアンプＯＰ１のプラス入力端は、前記入力電圧Ｖｉｎを受けるために用いられ、前記第１のオペアンプＯＰ１のマイナス入力端は、前記第１のトランジスタＱ１のソース及び前記第１の抵抗の第１端に電気的に接続され、前記第１のオペアンプＯＰ１の出力端は、前記第１のトランジスタＱ１のゲートに電気的に接続され、前記第１の抵抗Ｒ１の第２端は、接地され、
前記第１のトランジスタＱ１のドレインは、前記第２のトランジスタＱ２のソース、前記第２のトランジスタＱ２のゲート及び前記第３のトランジスタＱ３のゲートに電気的に接続され、
前記第２のトランジスタＱ２のドレイン及び前記第３のトランジスタＱ３のドレインは、電源電圧Ｖｄｄを受けるために用いられ、
前記第３のトランジスタＱ３のソースは、前記第４のトランジスタＱ４のドレイン、前記第４のトランジスタＱ４のゲート及び前記複数の第５のトランジスタＱ５のゲートに電気的に接続され、
前記第４のトランジスタＱ４のソース及び前記第５のトランジスタＱ５のソースは、接地され、
各第５のトランジスタＱ５のドレインは、対応するスイッチＳ１の第１端にそれぞれ電気的に接続され、各スイッチＳ１の制御端は、前記デジタル信号を受けて、前記デジタル信号に基づいてオンまたはオフするために用いられ、
各スイッチＳ１の第２端は、電気的に接続され、前記調整電流Ｉｓｉｎｋを出力するために用いられる。

以上の装置により、本開示の実施例では、電流決定手段により入力電圧の変化に応答し、且つ負荷電流により得られるデジタル信号に合わせて調整電流Ｉｓｉｎｋを決定して、入力電圧の変化を補償し、制御信号を発生させることによって、出力電圧を安定化することができ、入力電圧の変化時に、出力電圧の変動性を低減し、且つ装置の環境適合性を向上させることができる。

なお、本開示の実施例では、第５のトランジスタの数及びスイッチの数について限定せず、当業者であれば、必要に応じて設定できる。一例において、第５のトランジスタの数は、スイッチの数と同じであってもよく、各第５のトランジスタのドレインと制御モジュールとの接続関係は、対応するスイッチによって制御される。本開示の実施例では、スイッチのタイプ及び具体的な実施形態について限定せず、一例において、スイッチＳ１は、トランジスタ、単極単投スイッチ等であってもよい。

以上の装置により、本開示の実施例では、入力電圧の変化時に、入力電圧の変化に迅速に応答し、負荷電流に合わせて調整電流を決定して、制御モジュールの入力を補償することによって、出力電圧の変動を低減し、且つ様々な負荷環境に適応し、環境適合性を向上させることができる。

引き続き図２を参照すると、可能な一実施形態では、図２に示すように、前記電流検出手段２２０は、第６のトランジスタＱ６と、第７のトランジスタＱ７と、第２のオペアンプＯＰ２と、第２の抵抗Ｒ２と、第１のコンデンサＣ１とを含んでもよい。

ここで、前記第６のトランジスタＱ６のゲートは、前記制御信号を受けるために用いられ、前記第６のトランジスタＱ６のドレインは、前記電圧入力モジュールに電気的に接続され、前記第６のトランジスタＱ６のソースは、前記第２のオペアンプＯＰ２のプラス入力端及び前記第７のトランジスタＱ７のドレインに電気的に接続され、
前記第２のオペアンプＯＰ２のマイナス入力端は、前記電圧出力モジュールに電気的に接続され、前記第２のオペアンプＯＰ２の出力端は、前記第７のトランジスタＱ７のゲートに電気的に接続され、前記第７のトランジスタＱ７のソースは、前記第２の抵抗Ｒ２の第１端及び前記第１のコンデンサＣ１の第１端に電気的に接続され、
前記第２の抵抗Ｒ２の第２端及び前記第１のコンデンサＣ１の第２端は、接地され、
前記第２の抵抗Ｒ２の第１端は、前記検出電圧Ｖｃｔｒｌを出力するために用いられる。

以上の装置により、本開示の実施例では、電流検出手段により負荷電流の検出を実現することができ、検出された負荷電流に基づいて検出電圧を決定し、検出電圧に基づいて調整電流を決定することによって、負荷端の変化を補償し、様々な負荷の状況に基づく制御信号の制御を実現することができる。

一例において、検出において、電流検出手段は、第８のトランジスタの電流を（１－Ｄ）Ｔ＊ＩＬにて平均化することによって、検出電圧Ｖｔｒｃｌ＝（１－Ｄ）Ｔ＊ＩＬ＊Ｒを得るようにしてもよい。ただし、Ｄはデューティ比を示し、Ｔはクロックサイクルを示し、ＩＬは入力インダクタＬのインダクタンスを示し、Ｒは第２の抵抗Ｒ２の抵抗値を示す。

電流検出手段は、負荷電流の数値を検出電圧Ｖｃｔｒｌ＝α＊Ｉｄに変換するようにしてもよい。ただし、αは予め設定されたパラメータを示し、Ｉｄは負荷電流を示す。

以上の装置により、本開示の実施例では、入力電圧に対する迅速な応答を実現することができ、且つ様々な負荷に対して補償を行うことができるので、この装置は様々な負荷に適応することができ、環境適合性を向上させた。

可能な一実施形態では、信号変換手段２３０は、専用のハードウェア回路により実現されてもよく、従来のハードウェア回路により実現されてもよい。

一例において、信号変換手段は、デジタル回路により実現されてもよく、例えば、信号変換手段２３０は、レジスタ、論理回路を含む状態機械として設けられてもよく、デジタル／アナログコンバータにより実現されてもよく、本開示の実施例では、信号変換手段２３０の具体的な実施形態について限定しない。

可能な一実施形態では、前記デジタル信号のビット数は、前記スイッチの数と同じであり、前記デジタル信号の各ビットは、対応するスイッチのオン状態を制御するために用いられる。負荷電流により得られるデジタル信号は、複数のスイッチの制御信号としてもよく、信号変換手段２３０の出力端が各スイッチの制御端に電気的に接続されることによって、デジタル信号による各スイッチに対する制御を実現することができる。

一例において、信号変換手段２３０は、電流検出手段２２０が出力した検出電圧Ｖｃｔｒｌを受けた場合に、検出電圧Ｖｃｔｒｌをデジタル信号Ｄｃｔｒ１＜Ｘ：０＞に変換するように検出電圧Ｖｃｔｒｌに対して信号変換を行うようにしてもよい。ただし、Ｘは、デジタル信号の最上位ビットを示し、Ｘ＋１は、電流決定手段におけるスイッチの数に等しくてもよい。

一例において、様々な負荷電流に対して異なるデジタル信号を決定するようにしてもよい。このため、電流決定手段におけるスイッチのオン状況が異なることになり、電流決定手段は、負荷電流に基づいて対応する大きさの調整電流を出力することができる。例えば、負荷電流が大きくなると、デジタル信号により制御されるスイッチの数が多くなり、電流決定手段が出力する調整電流も大きくなる。これにより、制御モジュールの入力に対する補償または調整を実現することによって、制御モジュールにより電圧出力モジュールによる出力電圧が安定するように制御することができる。

一例において、スイッチの数に応じて信号変換手段２３０の変換パラメータ（例えば、デジタル信号のビット数）を配置するようにしてもよい。回路の作動時に、信号変換手段２３０は、配置された変換パラメータ及び入力された検出電圧Ｖｃｔｒｌに基づいてデジタル信号を得て、各スイッチのオン状態を制御することができる。

一例において、信号変換手段２３０は、電流決定手段のパラメータ情報（例えば、スイッチの数）を自動的に読み取り、スイッチの数に応じて変換パラメータ（例えば、デジタル信号のビット数）を自主的に配置するように構成されてもよい。検出電圧Ｖｃｔｒｌを受けた時に、変換パラメータ及び入力された検出電圧Ｖｃｔｒｌに基づいてデジタル信号を得て、各スイッチのオン状態を制御することができる。

以上の装置により、本開示の実施例における信号変換手段は、電流検出手段の出力した検出電圧に基づいて調整電流の大きさを決定することができる。これにより、前記装置は、入力電圧の変化に迅速に応答することができるとともに、様々な負荷の状況に適応することができ、様々な負荷の下で、入力電圧の変化時に、出力電圧の変動を低減して、出力電圧を安定化することができる。

可能な一実施形態では、図２に示すように、前記電圧出力モジュール４０は、第８のトランジスタＱ８と、第９のトランジスタＱ９と、第１０のトランジスタＱ１０と、第１１のトランジスタＱ１１と、第３のオペアンプＯＰ３と、第３の抵抗Ｒ３と、第４の抵抗Ｒ４と、第２のコンデンサＣ２とを含んでもよい。

ここで、前記第８のトランジスタＱ８のゲートは、前記第６のトランジスタＱ６のゲート、前記第１０のトランジスタＱ１０のゲート及び前記制御モジュールに電気的に接続され、前記制御信号を受けるために用いられ、
前記第８のトランジスタＱ８のドレインは、前記第９のトランジスタＱ９のドレイン、前記第６のトランジスタＱ６のドレイン、前記第１０のトランジスタＱ１０のドレイン及び前記電圧入力モジュールに電気的に接続され、
前記第８のトランジスタＱ８のソースは、前記第３のオペアンプＯＰ３のマイナス入力端、前記第２のオペアンプＯＰ２のマイナス入力端、前記第３の抵抗Ｒ３の第１端及び前記第２のコンデンサＣ２の第１端に電気的に接続され、前記第３の抵抗Ｒ３の第２端は、前記制御モジュール及び前記第４の抵抗Ｒ４の第１端に電気的に接続され、前記第４の抵抗Ｒ４の第２端は、接地され、前記第２のコンデンサＣ２の第２端は、接地され、
前記第９のトランジスタＱ９のゲートは、前記制御モジュールに電気的に接続され、前記制御信号を受けるために用いられ、前記第９のトランジスタＱ９のソースは、接地され、
前記第３のオペアンプＯＰ３のプラス入力端は、前記第１０のトランジスタＱ１０のソース及び前記第１１のトランジスタＱ１１のドレインに電気的に接続され、前記第３のオペアンプＯＰ３の出力端は、前記第１１のトランジスタＱ１１のゲートに電気的に接続され、
前記第１１のトランジスタＱ１１のソースは、前記電流決定モジュール及び前記制御モジュールに電気的に接続され、
前記第３の抵抗Ｒ３の第１端は、前記目標電圧を出力するために用いられる。

以上の装置により、本開示の実施例の電圧出力モジュールは、安定した目標電圧を出力するように、制御信号及び電圧入力モジュールからの入力電圧に基づいて電圧出力を実現することができる。

可能な一実施形態では、以下の式によって目標電圧を得るようにしてもよい。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ／（１－Ｄ）
ただし、Ｄは、制御信号のデューティ比を示してもよい。

このため、本開示は、制御信号のデューティ比を調整することによって、入力電圧の変化に迅速に応答し、必要な目標出力電圧を出力することができる。

以下、電圧入力モジュール１０の可能な実施形態について説明する。以下の説明は、例示的なものであり、本開示を制限するものではないことは理解すべきである。

可能な一実施形態では、図２に示すように、前記電圧入力モジュール１０は、入力コンデンサＣｉｎと、入力インダクタＬとを含んでもよい。

ここで、前記入力コンデンサＣｉｎの第１端は、前記入力インダクタＬの第１端に電気的に接続され、前記入力電圧を受けるために用いられ、前記入力コンデンサＣｉｎの第２端は、接地され、
前記入力インダクタＬの第２端は、前記第９のトランジスタＱ９のドレイン、前記第８のトランジスタＱ８のドレイン、前記第６のトランジスタＱ６のドレイン、前記第１０のトランジスタＱ１０のドレインに電気的に接続される。

なお、本開示は、入力コンデンサを例として説明したが、本開示は、これに限らないことは理解すべきである。他の実施形態では、入力コンデンサは、複数のコンデンサからなる入力コンデンサネットワークに置き換えられてもよく、入力コンデンサネットワークは、複数のコンデンサを含んでもよく、本開示では、その接続関係及び数について限定しない。

可能な一実施形態では、入力インダクタＬは、複数のインダクタンスとして設けられるか、または複数のインダクタンスに置き換えられてもよい。複数のインダクタンスの接続方式は、直列接続、並列接続またはそれらの組み合わせであってもよい。本開示では、入力インダクタＬに含まれるインダクタンスの数や接続関係について限定しない。

以下、制御モジュール３０の可能な実現形態について説明する。以下の説明は、例示的なものであり、本開示を制限するものではないことは理解すべきである。

可能な一実施形態では、図２に示すように、前記制御モジュール３０は、エラーアンプｇｍと、基準抵抗Ｒｅａと、基準コンデンサＣｅａと、コンパレータＣＭＰと、発振器（Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）と、フリップフロップと、パルス幅変調ＰＷＭコントローラ（ＰＷＭＣｏｎｔｒｏｌＤｒｉｖｅｒ、ＰＷＭコントローラ）と、電流源Ｉｒａｍｐと、リセットスイッチＶｒｅｓｅｔと、コンデンサＣｒａｍｐと、サンプリング抵抗Ｒｒａｍｐとを含んでもよい。

ここで、前記エラーアンプｇｍのプラス端は、前記第３の抵抗と第４の抵抗との間に電気的に接続され、前記電圧出力モジュール４０の帰還電圧信号Ｖｆｂを入力するために用いられ、前記エラーアンプｇｍのマイナス端は、基準電圧Ｖｒｅｆを入力するために用いられ、前記エラーアンプｇｍの出力端は、前記基準抵抗Ｒｅａの第１端及び前記コンパレータＣＭＰのマイナス端に電気的に接続され、
前記基準抵抗Ｒｅａの第２端は、前記基準コンデンサＣｅａの第１端に電気的に接続され、前記基準コンデンサＣｅａの第２端は、接地され、
前記コンパレータＣＭＰのプラス端は、電流源Ｉｒａｍｐ、コンデンサＣｒａｍｐの第１端及びリセットスイッチの第１端に電気的に接続され、比較電圧Ｖｒａｍｐを入力するために用いられ、前記コンパレータＣＭＰの出力端は、前記フリップフロップの第１端Ｒに電気的に接続され、
電流決定モジュールの出力端は、リセットスイッチの第２端、コンデンサＣｒａｍｐの第２端及びサンプリング抵抗Ｒｒａｍｐの第１端に電気的に接続され、調整電流Ｉｓｉｎｋを出力し、サンプリング抵抗Ｒｒａｍｐの第２端は、接地され、
前記フリップフロップの第２端Ｓは、前記発振器の出力端に電気的に接続され、前記発振器の出力したクロック信号ＣＬＫを受けるために用いられ、前記フリップフロップの出力端Ｑは、前記ＰＷＭコントローラの入力端に電気的に接続され、
前記ＰＷＭコントローラの第１の出力端は、第９のトランジスタのゲートに電気的に接続され、前記ＰＷＭコントローラの第２の出力端は、前記第８のトランジスタのゲート、第１０のトランジスタのゲート及び第６のトランジスタのゲートに電気的に接続される。

可能な一実施形態では、前記フリップフロップは、
第１端Ｒの入力がハイレベル（１）になると、出力端Ｑの出力が１になり、
第２端Ｓの入力がハイレベルになると、出力端Ｑの出力が０になるように構成される。

可能な一実施形態では、前記ＰＷＭコントローラは、
入力端の入力が１になると、出力が１になり、
入力端の入力が０になると、出力が０になるように構成される。

以上の装置により、本開示の実施例の制御モジュールは、調整電流に基づいて制御信号を調整することができ、電圧出力モジュールの出力する電圧の変動を低減して、出力電圧の安定化を保持することができる。

本開示の実施例では、電流決定モジュールは、電流決定手段及び／又は第２の決定手段を含んでもよい。

一例では、前記電流決定モジュールは、電流決定手段のみを含むように構成されてもよい。電流決定モジュールが電流決定手段を含む形態において、可能な一実施形態では、入力電圧が大きくなった場合、例えばＶｉｎが△Ｖｉｎ分変化した時、Ｖｉｎが電流決定手段に入力されると、電流決定手段により調整電流Ｉｓｉｎｋの変化を△Ｉｓｉｎｋ＝ｇｍ１＊△Ｖｉｎと決定するようにしてもよい。ただし、ｇｍ１は予め設定された調整パラメータを示し、Ｖｉｎは入力電圧を示し、「＊」は乗算処理を示す。このように、Ｖｒａｍｐの初期レベルは、ｇｍ１＊△Ｖｉｎ＊Ｒｒａｍｐ分変化し、この変化によって、Ｖｅａの出力ができるだけ変化しないように確保する。Ｖｒｅｆが不変である場合、Ｖｆｂの変化量が小さい、即ち△Ｖｏｕｔの変化が小さいことを意味し、これにより、出力電圧の変動を低減する。このようにして、電圧出力モジュール４０は、安定した目標電圧を出力することができる。

このように、調整電流が制御モジュールに入力されると、制御モジュールは、調整電流を用いて入力電圧の変化を補償し、制御信号を発生することによって、出力電圧の大きさを適応的に調整することができるので、出力電圧の変動は小さくなる。

なお、本開示の実施例では、ｇｍ１の具体的な大きさについて限定せず、当業者は、必要に応じてシミュレーションによって決めることができる。

図４を参照すると、図４には関連技術によるＤＣ－ＤＣアーキテクチャにおける電圧変化の模式図が示されている。

図５を参照すると、図５には本開示の一実施形態による電圧調整装置における電圧変化の模式図が示されている。

図４に示すように、関連技術では、入力電圧Ｖｉｎが変化すると、電圧出力Ｖｏｕｔの変化がエラーアンプｇｍに作用してＶｅａに影響を与える。Ｖｅａの変化が大きいほど、ループによる新しいデューティ比Ｄの調整が遅くなるため、入力電圧の上又は下へのジャンプに伴い出力電圧が非常に大きくなり、この場合、出力電圧Ｖｏｕｔのピークピーク値は１３０ｍＶに達しうる。

図５に示すように、電流決定モジュールが電流決定手段を含む場合、本開示の実施例における電流決定手段によって調整電流を決定して、制御モジュールを制御することによって、出力電圧の変動を大幅に低減することができ、出力電圧のピークピーク値は僅か３０ｍＶになる。

この案によれば、入力電圧の変化に良く応答することができ、出力電圧の変化のピークピーク値Ｖｐｐは１３０ｍＶから３０ｍＶに下がることが分かる。

負荷の変化に適応するために、本開示の実施例の電流決定モジュールは、電流検出手段と信号変換手段をさらに含んでもよい。ここで、電流検出手段は、検出された負荷電流を検出電圧に変換し、信号変換手段は、検出電圧をデジタル信号に変換し、デジタル信号を電流決定手段に入力し、電流決定手段は、デジタル信号及び入力電圧に基づいて調整電流を決定して制御モジュールに作用させることができる。これにより、制御モジュールは、入力電圧の変化に迅速に応答することができるとともに、様々な負荷の状況に適応することができる。

図６を参照すると、図６には負荷電流制御と併用していない場合の電圧調整装置における電圧変化の模式図が示されている。

図７を参照すると、図７には負荷電流制御と併用する場合の電圧調整装置における電圧変化の模式図が示されている。

図６に示すように、電流決定手段においてｇｍ１を決定する時に、予め負荷の大きさを設定する必要があるため、バランスポイントは重負荷と軽負荷との間で選択されるが、負荷が軽すぎたり重すぎたりすると、補償が不十分またはオーバーフローすることが多い。このため、図６において第２の決定手段による負荷電流の検出を採用しない場合、電圧調整装置は、負荷の変化に適応することができず、負荷（負荷電流Ｉｄ）が変化した場合に、出力電圧の変化△Ｖｏｕｔのピークピーク値は大きく変動する（Ｖｐｐは２０ｍＶから５０ｍＶまで変動する）。

図７に示すように、負荷電流を検出するように電流検出手段を設け、且つ信号変換手段によってデジタル信号を決定することによって、電流決定手段は、デジタル信号及び入力電圧に基づいて調整電流を決定して制御モジュールの入力を補償する。これにより、電圧調整装置は、入力電圧の変化に迅速に応答することができるだけでなく、様々な負荷に対して補償を行うことができ、様々な負荷の下で、出力電圧Ｖｏｕｔの変動区間のピークピーク値Ｖｐｐは２５ｍＶ以下になる。これにより、装置の環境適合性を向上させ、ＴＤＭＡテストにおける電源のｆａｓｔｌｉｎｅ励起に対する挙動がＳＰＥＣのニーズを満たし、様々な応用環境でのＡＭＯＬＥＤのＴＤＭＡのテスト要件を満たすようになる。

本開示では、制御モジュール３０の各デバイスの選択や基準電圧の選択について限定せず、当業者は、必要に応じて決めることができることは理解すべきである。

以上、本開示の各実施例を記述したが、上記説明は例示的なものに過ぎず、網羅的なものではなく、かつ披露された各実施例に限定されるものでもない。当業者にとって、説明された各実施例の範囲および精神から逸脱することなく、様々な修正および変更が自明である。本明細書に選ばれた用語は、各実施例の原理、実際の応用または既存技術に対する改善を好適に解釈するか、または他の当業者に本明細書に披露された各実施例を理解させるためのものである。

Claims

入力電圧を受けるための電圧入力モジュールと、
前記電圧入力モジュールに電気的に接続され、前記入力電圧及び負荷電流に基づいて調整電流を決定するための電流決定モジュールと、
前記電流決定モジュールに電気的に接続され、前記調整電流に基づいて制御信号を出力するための制御モジュールと、
前記電圧入力モジュール、前記電流決定モジュール及び前記制御モジュールに電気的に接続され、前記制御信号及び前記入力電圧に基づいて目標電圧を出力するための電圧出力モジュールと、を含むことを特徴とする電圧調整装置。
前記電流決定モジュールは、電流検出手段と、信号変換手段と、電流決定手段とを含み、
前記電流検出手段は、負荷電流を特定し、前記負荷電流に基づいて検出電圧を得るために用いられ、
前記信号変換手段は、前記電流検出手段に電気的に接続され、前記検出電圧をデジタル信号に変換するために用いられ、
前記電流決定手段は、前記信号変換手段に電気的に接続され、前記デジタル信号及び前記入力電圧に基づいて前記調整電流を決定するために用いられることを特徴とする請求項１に記載の電圧調整装置。
前記電流決定手段は、第１のオペアンプと、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、複数の第５のトランジスタと、複数のスイッチと、第１の抵抗とを含み、
前記第１のオペアンプのプラス入力端は、前記入力電圧を受けるために用いられ、前記第１のオペアンプのマイナス入力端は、前記第１のトランジスタのソース及び前記第１の抵抗の第１端に電気的に接続され、前記第１のオペアンプの出力端は、前記第１のトランジスタのゲートに電気的に接続され、前記第１の抵抗の第２端は、接地され、
前記第１のトランジスタのドレインは、前記第２のトランジスタのソース、前記第２のトランジスタのゲート及び前記第３のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのドレイン及び前記第３のトランジスタのドレインは、電源電圧を受けるために用いられ、
前記第３のトランジスタのソースは、前記第４のトランジスタのドレイン、前記第４のトランジスタのゲート及び複数の第５のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第４のトランジスタのソース及び複数の第５のトランジスタのソースは、接地され、
各第５のトランジスタのドレインは、対応するスイッチの第１端にそれぞれ電気的に接続され、各スイッチの制御端は、前記デジタル信号を受けて、前記デジタル信号に基づいてオン又はオフするために用いられ、
各スイッチの第２端は、電気的に接続され、前記調整電流を出力するために用いられることを特徴とする請求項２に記載の電圧調整装置。
前記デジタル信号のビット数は、前記スイッチの数と同じであり、前記デジタル信号の各ビットは、前記対応するスイッチのオン状態を制御するために用いられることを特徴とする請求項３に記載の電圧調整装置。
前記電流検出手段は、第６のトランジスタと、第７のトランジスタと、第２のオペアンプと、第２の抵抗と、第１のコンデンサとを含み、
前記第６のトランジスタのゲートは、前記制御信号を受けるために用いられ、前記第６のトランジスタのドレインは、前記電圧入力モジュールに電気的に接続され、前記第６のトランジスタのソースは、前記第２のオペアンプのプラス入力端、前記第７のトランジスタのドレインに電気的に接続され、
前記第２のオペアンプのマイナス入力端は、前記電圧出力モジュールに電気的に接続され、前記第２のオペアンプの出力端は、前記第７のトランジスタのゲートに電気的に接続され、前記第７のトランジスタのソースは、前記第２の抵抗の第１端及び前記第１のコンデンサの第１端に電気的に接続され、
前記第２の抵抗の第２端及び前記第１のコンデンサの第２端は、接地され、
前記第２の抵抗の第１端は、前記検出電圧を出力するために用いられることを特徴とする請求項２に記載の電圧調整装置。
前記電圧出力モジュールは、第８のトランジスタと、第９のトランジスタと、第１０のトランジスタと、第１１のトランジスタと、第３のオペアンプと、第３の抵抗と、第４の抵抗と、第２のコンデンサとを含み、
前記第８のトランジスタのゲートは、前記第６のトランジスタのゲート、前記第１０のトランジスタのゲート及び前記制御モジュールに電気的に接続され、前記制御信号を受けるために用いられ、
前記第８のトランジスタのドレインは、前記第９のトランジスタのドレイン、前記第６のトランジスタのドレイン、前記第１０のトランジスタのドレイン及び前記電圧入力モジュールに電気的に接続され、
前記第８のトランジスタのソースは、前記第３のオペアンプのマイナス入力端、前記第２のオペアンプのマイナス入力端、前記第３の抵抗の第１端及び前記第２のコンデンサの第１端に電気的に接続され、前記第３の抵抗の第２端は、前記制御モジュール及び前記第４の抵抗の第１端に電気的に接続され、前記第４の抵抗の第２端は、接地され、前記第２のコンデンサの第２端は、接地され、
前記第９のトランジスタのゲートは、前記制御モジュールに電気的に接続され、前記制御信号を受けるために用いられ、前記第９のトランジスタのソースは、接地され、
前記第３のオペアンプのプラス入力端は、前記第１０のトランジスタのソース及び前記第１１のトランジスタのドレインに電気的に接続され、前記第３のオペアンプの出力端は、前記第１１のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第１１のトランジスタのソースは、前記電流決定モジュール及び前記制御モジュールに電気的に接続され、
前記第３の抵抗の第１端は、前記目標電圧を出力するために用いられることを特徴とする請求項５に記載の電圧調整装置。
前記電圧入力モジュールは、入力コンデンサと、入力インダクタとを含み、
前記入力コンデンサの第１端は、前記入力インダクタの第１端に電気的に接続され、前記入力電圧を受けるために用いられ、前記入力コンデンサの第２端は、接地され、
前記入力インダクタの第２端は、前記第９のトランジスタのドレイン、前記第８のトランジスタのドレイン、前記第６のトランジスタのドレイン及び前記第１０のトランジスタのドレインに電気的に接続されることを特徴とする請求項６に記載の電圧調整装置。
請求項１～７のいずれか一項に記載の電圧調整装置を含むことを特徴とするチップ。
請求項８に記載のチップを含むことを特徴とする電源。
請求項９に記載の電源を含むことを特徴とする電子機器。
前記電子機器は、ディスプレイ、スマートフォン又は携帯機器を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電子機器。