JP5091936B2 - ダイナミック電流供給ポンプ - Google Patents

Description

本発明は電流供給ポンプに関し、特に要求に応じて電流能力（ｃｕｒｒｅｎｔ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）をダイナミックに変更できる電流供給ポンプに関する。

電流供給ポンプは電子分野の標準回路である。電流供給ポンプは、ポンプの機能を有効にしながら発振器でポンプサイクルの周期性を制御することで、出力電圧を供給・制御する。発振器はポンプを制御して所望の周波数でポンプさせ、特定の出力電圧を生成させる。出力電圧が高すぎればポンプの機能は無効にされる。これらの動作はフィードバックメカニズムにより制御される。

図１を参照する。図１は従来のポンプ回路１００を表す説明図である。ポンプ回路１００はリミッタ回路１１０と、発振器１２０と、ポンプ１３０とを含む。ポンプ１３０はリミッタ１１０にフィードバックされる出力電圧を生成する。リミッタ１１０はフィードバック電圧に基づいてポンプイネーブル信号を発振器１２０に選択的に出力する。ポンプ１３０の出力が低すぎれば、リミッタ１１０はポンプ信号を有効にすることで発振器１２０の機能を有効にし、それによりポンプ１３０は出力電圧を高くする。出力電圧が十分に高いと判断すれば、リミッタ１１０は発振器１２０の機能を無効にし、それによりポンプ１３０はポンピングを停止する。発振器１２０はポンプサイクルの期間を設定することで、ポンプ１３０の出力電圧を制御する。

出力電圧の大きさと効率は互いに関係する。電流要求が高い場合、発振器１２０はより高いポンプサイクルの周期性を有することが必要である。これによりポンプ１３０はより多くの電流を生成するが、効率は低下する。発振器１２０がポンプ１３０を制御し、削減されたポンプサイクルでポンプさせれば、効率は向上するが、ポンプ１３０の生成できる電流量は限られる。

本発明の１つの目的は、前記問題を克服できるポンプ回路を提供することにある。

本発明の実施例による電流能力をダイナミックに増加できるポンプシステムは、出力電圧を生成するポンプ回路と、ポンプイネーブル信号に基づいて特定の周波数でポンプさせるようにポンプ回路を駆動する発振器と、発振器とポンプ回路からフィードバックされた出力電圧に結合され、その出力電圧フィードバック信号に基づいてポンプイネーブル信号を発振器に生成するリミッタと、発振器とポンプイネーブル信号に結合され、ポンプイネーブル信号の閾値パラメータに基づいて増加された周波数で動作させるように発振器を駆動するエッジタイマーとを含む。

関連する方法は、出力電圧を生成するポンプ回路を提供する段階と、ポンプイネーブル信号に基づいて特定の周波数でポンプさせるようにポンプ回路を駆動する段階と、出力電圧のフィードバック信号に基づいてポンプイネーブル信号を生成する段階と、ポンプイネーブル信号の閾値パラメータに基づいて増加された周波数でポンプさせるようにポンプ回路を駆動する段階とを含む。

従来のポンプ回路を表す説明図である。 本発明の実施例によるポンプ回路を表す説明図である。 図２に示されたポンプ、リミッタ、発振器、及びエッジタイマーの出力を比較するグラフである。

かかる装置の特徴を詳述するために、具体的な実施例を挙げ、図を参照して以下に説明する。

本発明では、電流対効率の要求に応じて発振器周波数をダイナミックに変更する手段と回路を提供する。したがって、本発明によるポンプ回路は所要の出力電圧を正確に生成できる。

図２を参照する。図２は本発明の実施例によるポンプ回路２００を表す説明図である。図に示すように、ポンプ回路２００は従来のリミッタ２１０と、発振器２２０と、ポンプ２３０のほか、発振器２２０とポンプイネーブル信号に結合されるエッジタイマー（ｅｄｇｅ ｔｉｍｅｒ）２４０をも含む。

エッジタイマー２４０は発振器２２０の周波数を増やすべきかどうかの判断に用いられる。エッジタイマー２４０へのポンプイネーブル信号入力は、ポンプイネーブル信号がハイである時間長をエッジタイマー２４０が決定する事を可能にする。ポンプイネーブル信号が所定時間ハイであれば、すなわちポンプ２３０が未だに最大出力電圧に達していない場合、エッジタイマー２４０は発振器２２０がより高い周期性でポンプすることを可能にする。これは特に短時間で大電流が必要な場合、例えばシステムの起動に役立つ。出力電圧に達すると、リミッタ２１０はポンプイネーブル信号を無効にし（したがって発振器２２０とエッジタイマー２４０も機能を無効にされる）、ポンプ２３０はポンピングを停止する。

効率は低下するものの、電流能力は回路や所要面積を増やすことなく、所要の時間に所要の量まで増加できる。したがって、このようなメカニズムは、効率の代わりに電流容量が求められた場合に適用できる。また、このようなメカニズムも、何らかの安全措置が必要な場合にも適用できる。例えば、ポンプの長時間動作を望まない場合、エッジタイマー２４０はポンプ２３０の機能を有効にし、閾値出力電圧に迅速に到達させてからオフにする。

注意すべきは、本発明の趣旨から逸脱せずに、前記システムには種々の修正を加えることができる。例えば、エッジタイマー２４０の閾値をダイナミックに変更することができる。ある場合にはエッジタイマー２４０の作動するために極めて短い時間が求められ、一方他の場合ではより長い期間が求められる。同様に、供給電流量より効率が求められた場合では、エッジタイマー２４０の機能を無効にしてもよい。この場合、閾値を無限大に設定することができる。それによりエッジタイマー２４０は発振器２２０の周波数を増やすように作動しなくなる。また、エッジタイマー２４０に内蔵の設定遅延時間を持たせ、ポンプイネーブル信号の出力後、一定の期間が経過する前にエッジタイマー２４０をオンにしないこともできる。これによりポンプ回路２００は種々の応用例に幅広く適用できる。

図３を参照する。図３はポンプ回路２００のすべての素子の出力を表す説明図である。図に示すように、時点ｔ_０にはすべての信号がローである。言い換えれば、ポンプはオフにされ、ポンプイネーブル信号は無効であり、発振器は動作しない。時点ｔ_１にはポンプイネーブル信号がリミッタ２１０から出力される。これは発振器２２０を駆動して特定の周波数で動作させ、それによりポンプ２３０はオンにされる。時点ｔ_２には、エッジタイマー２４０がポンプイネーブル信号（リミッタ２１０の出力）が所定期間ハイであることを検出する。したがって、エッジタイマー２４０は発振器２２０を駆動して高い周波数で動作させる事を決定する。そのため、エッジタイマー２４０の出力は高くなり、発振器２２０の周波数とリミッタ２１０の周波数出力は増加する（ポンプ２３０の出力電圧に対応するので出力電圧に伴って増加する）。

以上のように、エッジタイマー２４０は固有の遅延時間を内蔵し、特定遅延時間の後のみにポンプイネーブル信号がハイである時間長を検出する。このことは図３に図示されない。また、エッジタイマー２４０は発振器２２０を段階的に駆動することができる。例えば、ポンプイネーブル信号が所定時間ハイである第一期間において、エッジタイマー２４０は発振器２２０を駆動し、より高い周波数で動作させてからリセットする。ポンプイネーブル信号が引き続き所定時間ハイである第二期間において、エッジタイマー２４０は依然として発振器２２０を駆動してより高い周波数で動作させる。これも本発明の範囲に属する。

まとめて言えば、本発明ではポンプが有効にされる時間長に基づいて、ポンプサイクルの周期性をダイナミックに増加できるポンプシステムを提供し、削減された時間で増大された電流を提供できる。

以上は本発明に好ましい実施例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。

Claims (6)

1. 電流能力をダイナミックに増加できるポンプシステムであって、
   出力電圧を生成するポンプ回路と、
   ポンプイネーブル信号のみに基づいて、特定の周波数でポンプさせるように前記ポンプ回路を駆動し、また、前記ポンプイネーブル信号及びタイマー信号に基づいて、増加された周波数でポンプさせるように前記ポンプ回路を駆動する発振器と、
   前記発振器と、前記ポンプ回路からフィードバックされた前記出力電圧とに結合され、前記出力電圧のフィードバック信号に基づいて、前記ポンプイネーブル信号を前記発振器に選択的に生成するリミッタと、
   前記発振器と、前記ポンプイネーブル信号とに結合され、前記ポンプイネーブル信号の閾値パラメータに基づいて、前記タイマー信号を前記発振器に生成するエッジタイマーと、を含み、
   前記ポンプイネーブル信号の前記閾値パラメータは、前記ポンプイネーブル信号が最初にハイになった後の所定期間に対応する時間パラメータであり、前記エッジタイマーは、前記ポンプイネーブル信号が最初にハイになった後にカウントを始め、当該カウントと前記閾値パラメータとを比較して前記タイマー信号を生成する、ポンプシステム。
2. 前記所定期間は、前記エッジタイマーによりダイナミックに設定できる、請求項１に記載のポンプシステム。
3. 前記エッジタイマーは、前記ポンプイネーブル信号が最初にハイになった時点から動作を開始し、遅延時間を計時した時点から前記カウントを始める、請求項１に記載のポンプシステム。
   
4. ポンプシステムの電流能力をダイナミックに増加する方法であって、
   出力電圧を生成するポンプ回路を提供するステップと、
   ポンプイネーブル信号のみに基づいて、特定の周波数でポンプさせるように前記ポンプ回路を駆動し、また、前記ポンプイネーブル信号及びタイマー信号に基づいて、増加された周波数でポンプさせるように前記ポンプ回路を駆動するステップと、
   前記出力電圧のフィードバック信号に基づいて、前記ポンプイネーブル信号を選択的に生成するステップと、
   前記ポンプイネーブル信号の閾値パラメータに基づいて、前記タイマー信号を生成するステップと、を含み、
   前記ポンプイネーブル信号の前記閾値パラメータは、前記ポンプイネーブル信号が最初にハイになった後の所定期間に対応する時間パラメータであり、
   前記タイマー信号を生成するステップは、前記ポンプイネーブル信号が最初にハイになった後にカウントを始めるステップ、及び、当該カウントと前記閾値パラメータとを比較して前記タイマー信号を生成するステップを含む、方法。
5. 前記所定期間は、ダイナミックに設定できる、請求項４に記載の方法。
6. 前記ポンプイネーブル信号が最初にハイになった後にカウントを始めるステップは、前記ポンプイネーブル信号が最初にハイになった時点を決めるステップ、及び、前記ポンプイネーブル信号が最初にハイになった時点からの遅延時間を計時した時点から前記カウントを始めるステップを含む、請求項４に記載の方法。
   
   

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