JP5221857B2

JP5221857B2 - 時間計測に基づきパラメータ／モードを選択する方法及び装置

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Publication number: JP5221857B2
Application number: JP2006230382A
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Inventors: ディビッド・マイケル・ヒュー・マシューズ; アレックス・ビイ・ジェンゲリアン; ケント・ウォン; バル・バラクリッシュマン
Original assignee: パワー・インテグレーションズ・インコーポレーテッド
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2013-06-26
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Description

本発明は一般に電子回路に関し、より具体的には、本発明は機能パラメータ及び／又は動作モードが設定される集積回路に関する。

集積回路は、数多くの目的や用途に用いられている。柔軟性を高めるために、回路設計者は、集積回路が様々な異なる動作モードを有し、及び／又は様々な異なる動作パラメータで機能する性能を有するように設計する。異なる機能パラメータ及び／又は動作モードを集積回路に組み込むために、集積回路チップは通常、１つ又はそれよりも多い追加ピンをパッケージに設けるように設計され、かつ製造され、該ピンに追加の回路素子又は信号を結合して集積回路の所望の機能パラメータ及び／又は動作モードを設定又は選択することができるようにしている。代替形態では、集積回路の回路構成に直接設計される各特定の機能パラメータと動作モードを設定するために、別個の製造部品を異なる集積回路で設計又は製造することもできる。

本発明は、添付図において限定ではなく例証として詳細に図示される。
時間計測を使用してパラメータ／モードを設定する集積回路の実施形態が開示される。以下の説明において、幾つかの特定の詳細が本発明を完全に理解するために説明される。しかしながら、本発明を実施するために特定の詳細を用いる必要がない点は当業者には明らかであろう。本発明を曖昧にするのを回避するために実装に関する既知の方法は詳細には説明していない。

本明細書全体を介して「１つの実施形態」又は「ある実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書を介して様々な箇所で出現する語句「１つの実施形態では」又は「ある実施形態において」は、必ずしも全て同じ実施形態に対して言及している訳ではない。更に、以下で説明され及び／又は図面において示される特定の特徴、構造、特性、結合、及び／又は副結合は、本発明の教示に従って１つ又はそれよりも多い実施形態においてあらゆる適切な方法で組み合わせることができる。

以下に説明されるように、本発明の教示による集積回路の実施形態の初期化期間の間のモード選択又は機能パラメータ仕様設定期間中に、機能パラメータ又は動作モードを選択することができる。１つの実施形態では、チップパッケージに専用ピンを追加することに関連するコスト、或いは種々の異なるデバイスの機能パラメータ仕様又は動作モードに対処するためにいくつかの個別の製造部品を有することに関連するコストのいずれかが節約される。例えば、実質的に固定又は既知の所定電流で当該ピン上の電圧を変化させるのに必要な時間を計測することによって、又は一定時間内のある電圧によって当該ピン上の電圧を変化させるのに必要な電流を計測することによって、代わりに、既存のピンを用いてデバイス機能パラメータの仕様が選択される。

従って、複数の機能パラメータ及び／又は動作モードからの選択は、例えば集積回路のピンに結合される多機能キャパシタの容量値を選択することで単一部品に備えることができ、ここで通常動作中、多機能キャパシタは、機能パラメータ、動作モード又は他のデバイス特性以外の何かの通常機能を有する。例えば、通常の集積回路動作中に用いられる同様のＶＣＣピンデカップリングキャパシタ又はフィードバックピンループ補償キャパシタは、本発明の教示による初期化中にもパラメータ／モード選択キャパシタとして利用することができる。

例えば図１は、電源装置に含まれる例示的な集積回路を示しており、ここでは本発明の教示に従って時間計測に基づきパラメータ／モードが設定される。図１に示される電源装置のトポロジはフライバックレギュレータとして知られる。スイッチングレギュレータには多くのトポロジと構成があり、図１に示されるフライバックトポロジは、本発明の実施形態の原理を説明するのに提供され、本発明の教示による他のタイプのトポロジにも同様に適用することができることは理解されるであろう。

図１において、電源装置１０１は、電源装置１０１の入力１０７と出力１０９との間に結合されるエネルギー伝達素子１０５を含む。図示の例のエネルギー伝達素子１０５は、入力に１次巻線１２７を含み、出力に２次巻線１２９を含む２つの巻線を有する変圧器である。他の例において、エネルギー伝達素子１０５は、本発明の教示による異なる数の巻線を含むことができる。図示の例において、入力１０７は、無調整の広帯域高圧（ＨＶ）直流（ＤＣ）入力であり、出力１０９は、負荷１３４に結合されたＤＣ出力である。負荷１３４は、固定負荷とすることができ、又は大きさが変化する負荷であってもよい。

図示のように、集積回路１０３は１次巻線１２７に結合される。１つの実施形態では、集積回路１０３は、集積回路１０３のドレインＤ端子とソースＳ端子との間に結合される内部スイッチを含むスイッチングレギュレータである。内部のコントローラ回路が、スイッチの切替えを制御するために集積回路１０３の例に含まれる。別の例において、内部スイッチはまた、本発明の教示による集積回路１０３から分離された外部スイッチとすることができる点が注目される。

動作中、集積回路１０３内のスイッチが、エネルギー伝達素子１０５を通る入力１０７から出力１０９へのエネルギーの伝達を調整するように切り替えられる。１つの実施形態では、図１の集積回路１０３のスイッチの動作は、出力における整流ダイオード１１７に脈動電流を発生させ、該脈動電流はキャパシタ１１９によってフィルタ処理され、ＤＣ出力１０９にほぼ一定の出力電圧、又は負荷１３４にほぼ一定の出力電流を発生させる。出力１０９にツェナーダイオード１２１と抵抗器１２３を含むフィードバック回路を用いて、光結合素子１１３を介して集積回路１０３にフィードバック信号を供給する。光結合素子１１３は、電源装置１０１の入力１０７と出力１０９との間に絶縁を形成する。図示の例に示されるように、集積回路１０３は、イネーブルＥＮ端子を通る出力１０９からのフィードバック信号を受け取る。ＥＮ端子を介して受け取られるフィードバック信号は、集積回路１０３が本発明の教示による電源装置１０１の出力１０９を調整するのに用いられる。

１つの実施形態では、多機能キャパシタＣ_MF１１１も集積回路１０３のバイパスＢＰ端子に結合される。図示の例において、多機能キャパシタＣ_MF１１１は、通常動作中に集積回路１０３の電源デカップリング機能を提供するのに使用される。例えば、集積回路１０３内の内部回路は、多機能キャパシタＣＭＦ１１１から電力又はバイアス電流を受け取り、出力１０９を調整しながら通常動作中に回路を作動させる。

説明されるように、図１の例における多機能キャパシタＣ_MF１１１の追加機能は、集積回路１０３によって本発明の教示による初期化期間中に集積回路１０３のパラメータ／モードを選択するのにこのキャパシタが使用されることである。この初期化期間中に選択することができる機能パラメータ及び／又は動作モードの例は、ピーク電流制限レベル、動作周波数、最大動作周波数、過熱保護閾値又は同様のものを含む。初期化中にパラメータ／モードが選択された後は、多機能キャパシタＣ_MF１１１は、本発明の教示による集積回路１０３の通常動作中に他の機能のために使用される。

図２は、電源装置に含まれる集積回路の実施形態の別の例示的な概略図であり、本発明の教示による時間計測に基づきパラメータ／モードが設定される。図示のように、図２の電源装置２０１は、図１の電源装置１０１と類似部分を共有している。例えば、電源装置２０１は、電源装置２０１の入力２０７と出力２０９との間に結合されるエネルギー伝達素子２０５を含む。図示の例示的なエネルギー伝達素子２０５は、入力に１次巻線２２７、出力に２次巻線２２９を含み、さらにバイアス巻線２３１を含む３つの巻線を有する変圧器である。図示の例において、整流器２１５は、入力１０７から交流（ＡＣ）信号を受け取って整流し、キャパシタ２２５でフィルタ処理された整流信号を発生して１次巻線２２７に無調整ＨＶＤＣ入力信号を供給するように結合されている。出力２０９は負荷２３４に結合され、該負荷は本発明の教示による固定負荷とすることができ、或いは大きさが変化する負荷であってもよい。

図２に示された例において、集積回路２０３は、該集積回路２０３のドレインＤとソースＳ端子との間に結合された内部スイッチ２３７を含むスイッチングレギュレータである。内部コントローラ回路２３９もまた、例において集積回路２０３に含められスイッチのスイッチングを制御する。別の例において、内部スイッチ２３７は、本発明の教示による集積回路２０３から分離された外部スイッチとすることができる点が注目される。

動作時には、集積回路２０３のスイッチ２３７は、エネルギー伝達素子２０５を介した入力２０７から出力２０９へのエネルギーの伝達を調整するようにスイッチングされる。１つの実施形態では、スイッチ２３７の動作は、出力の整流ダイオード２１７内に脈動電流を生成し、該脈動電流はキャパシタ２１９によってフィルタ処理されて出力２０９でほぼ一定の出力電圧、又は負荷２３４でほぼ一定の出力電流を生成する。出力２０９にツェナーダイオード２２１と抵抗器２２３を含むフィードバック回路を用いて、光結合素子２１３を介して集積回路２０３にフィードバック信号を供給する。バイアス電流は、バイアス巻線２３１から光結合素子２１３に供給される。バイアス電流は、整流ダイオード２３３で整流され、キャパシタ２３５でフィルタ処理される。光結合素子２１３は、電源装置２０１の入力２０７と出力２０９との間に幾らかの絶縁を形成する。図示の例に示されるように、集積回路１０３は、制御Ｃ端子を介して出力２０９からのフィードバック信号を受け取る。制御Ｃ端子を介して受け取られるフィードバック信号は、本発明の教示による電源装置２０１の出力２０９を調整するように集積回路２０３によって用いられる。

１つの実施形態では、多機能キャパシタＣ_MF２１１が集積回路１０３の制御Ｃ端子に結合される。図示の例において、多機能キャパシタＣ_MF２１１は、例えば集積回路２０３のための集積回路電源デカップリング機能や、通常動作中のフィードバックループ補償を提供することを含む複数の目的で使用される。例えば集積回路２０３内の内部回路は、多機能キャパシタＣ_MF２１１から制御Ｃ端子を介して電力又はバイアス電流を受け取り、出力２０９を調整しながら通常動作中に回路を動作する。

説明されるように、図２の例の多機能キャパシタＣ_MF２１１の更に別の追加機能は、本発明の教示による初期化期間中に集積回路２０３のパラメータ／モードを選択するように集積回路２０３によって、該キャパシタが使用されることである。この初期化期間中に選択することができる機能パラメータ及び／又は動作モードの例は、ピーク電流制限レベル、動作周波数、最大動作周波数、過熱保護閾値又は同様のものを含む。初期化中にパラメータ／モードが選択された後、多機能キャパシタＣ_MF２１１は、本発明の教示による集積回路２０３の通常動作中に他の機能のために使用される。

図３は、多機能キャパシタ３１１に結合される集積回路３０３の実施形態の概略図であり、本発明の教示によるパラメータ／モードを選択するために初期化中に多機能キャパシタからの信号が計測される。図３の例に示されるように、集積回路３０３はコントローラ回路３３９に結合されたスイッチ３３７を含み、該スイッチは集積回路３０３のバイパスＢＰ端子３４５を介して多機能キャパシタ３１１に結合される。１つの実施形態では、コントローラ回路３３９は、スイッチ３３７と多機能キャパシタ３１１を除いて図３に示される要素のほぼ全てを含むことができる。１つの実施形態では、集積回路３０３はコントローラ３３９とスイッチ３３７を含む。別の実施形態では、スイッチ３３７は集積回路３０３内に含まれない。１つの実施形態では、スイッチ３３７は、パワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）である。

図３の例示的な集積回路３０３は、本発明の教示による図１の集積回路１０３に相当することができ、同様に図２の集積回路２０３と多くの類似点を共有する。従って、図３に示される例の要素は、本発明の教示による適切な方法で図１及び／又は図２の要素と組み合わせることができる。詳細には１つの実施形態では、ドレインＤ端子３４１は、１次巻線１２７又は２２７などのエネルギー伝達素子に結合され、ソースＳ端子３４３は接地結合され、イネーブル／不足電圧（ＥＮ／ＵＶ）端子３４７は、例えば出力１０９などの電源装置の出力からのフィードバック信号を受け取るように結合される。多機能キャパシタ３１１は、バイパスＢＰ端子３４５とソースＳ端子３４３との間に結合される。

図３に示されるように、集積回路３０３は、集積回路３０３の初期化期間中に多機能キャパシタ３１１からの信号を計測するために結合される閾値検出及びタイミング回路３４９を含む。パラメータ／モード選択回路３５１は、閾値検出及びタイミング回路３４９に結合され、集積回路３０３の初期化期間中に多機能キャパシタからの計測される信号に応答して集積回路３０３のパラメータ／モードを選択する。初期化期間が完了後、多機能キャパシタ３１１は、上記例で上述されたように、例えば集積回路電源デカップリング及び／又はループ補償のような集積回路３０３によって追加機能のために用いられる。

例えば、集積回路３０３の動作の１つの例は以下の通りである。始動時又は初期化期間中、１つの実施形態では電流源を含むレギュレータ３５９は、充電電流Ｉ_CHARGE３６１を発生するように結合される。電荷電力Ｉ_CHARGE３６１は、初期化期間中に多機能キャパシタ３１１を充電するように結合される。多機能キャパシタ３１１が初期化期間中に充電されると、電圧Ｖ_CAP３９３が時間と共に上昇する。

例えば、図３、図４の双方に着目する。詳細には図４は、本発明の教示による集積回路３０３の初期化期間中の経時的な電圧Ｖ_CAP３９３の幾つかの例を示すグラフ４０１である。詳細には、プロット４９３Ａは、第１の容量値を有する多機能キャパシタ３１１の電圧Ｖ_CAP３９３を示し、プロット４９３Ｂは、第２の容量値を有する多機能キャパシタ３１１の電圧Ｖ_CAP３９３を示す。観察することができるように、プロット４９３Ａ及び／又は４９３の上昇時間は、例えば充電電流Ｉ_CHARGE３６１など所与の電流に対して変化する。

１つの実施形態では、電圧Ｖ_CAP３９３が初期化中に時間と共に上昇すると、閾値検出及びタイミング回路３４９は、多機能キャパシタ３１１からバイパスＢＰ端子３４５を介して受け取られる信号を計測する。詳細には、閾値検出及びタイミング回路３４９は、電圧Ｖ_CAP３９３を監視し、電圧Ｖ_CAP３９３が第１の閾値電圧に達したときと電圧Ｖ_CAP３９３が第２の閾値電圧に達したときの間の時間期間を計測する。図４の例で観察することができるように、電圧Ｖ_CAP３９３がプロット４９３Ａにおいて第１の閾値から第２の閾値に上昇する時間計測値はΔｔ１である。対照的に、電圧Ｖ_CAP３９３がプロット４９３Ｂにおいて第１の閾値から第２の閾値に上昇する時間計測値はΔｔ２である。図示のように、計測時間期間Δｔ２は、計測時間期間Δｔ１よりも大きい。これは、プロット４９３Ｂにおける多機能キャパシタ３１１の容量値が、プロット４９３Ａにおける多機能キャパシタ３１１の容量値よりも大きいことに起因する。実際、多機能キャパシタ３１１の容量値は、本発明の教示により説明されるように、時間期間を計測することによって推定することができる。従って、バイパスＢＰ端子３４５に結合される多機能キャパシタ３１１の特定の容量値は、本発明の教示により示されるように時間期間を計測することで閾値検出及びタイミング回路３４９によって推定することができる。この例において、レギュレータ３３９は、通常動作中に電圧Ｖ_CAP３９３を第２の閾値に保持する。

図３に戻り参照すると、パラメータ／モード選択回路３５１が閾値検出及びタイミング回路３４９に結合され、本発明の教示による閾値検出及びタイミング回路３４９によって計測された時間期間又は推定された容量値に応じて集積回路３０３のパラメータ／モード選択信号を発生する。図３に示された例において、パラメータ／モード選択回路３５１は、計測された期間に応じて電流制限調整信号ＩＬＩＭＡＤＪ３５３、過熱保護閾値信号ＴＨＥＲＭＡＬＡＤＪ３５５、周波数調整信号ＦＲＥＱＡＤＪ３５７の特定の設定を選択する。ＩＬＩＭＡＤＪ３５３は電流制限状態機械３６３に結合され、ＴＨＥＲＭＡＬＡＤＪ３５５は過熱保護回路３６５に結合され、ＦＲＥＱＡＤＪ３５７は発振器３６７に結合される。１つの実施形態では、ＩＬＩＭＡＤＪ３５３を用いて、スイッチ３３７を介して電流のピーク電流制限レベルを設定することができる。ＴＨＥＲＭＡＬＡＤＪを用いて、集積回路３０３の過熱保護閾値温度を設定することができる。ＦＲＥＱＡＤＪを用いて、発振器３６７の動作周波数又は最大動作周波数を設定することができる。１つの実施形態では、本発明の教示に従って、発振器３６７の動作周波数は、多機能キャパシタ３１１の１つの容量値に対して固定することができ、発振器３６７の動作周波数は、多機能キャパシタ３１１の別の容量値に対してジッタされることもある。

従って、上述の例は、回路設計者が本発明の教示による多機能キャパシタ３１１の容量値を適切に選択することで、集積回路３０３の実施形態の上記の機能パラメータ及び／又は動作モードの全ての１つ又はそれ以上をどのように設定することができるかを示している。この特徴によってもたらされる１つの例示的な利点は、一群の集積回路において、本発明の実施形態は、回路設計者が設計を変更することなしに前記群の中で例えば次に最も大きい、又は次に最も小さい装置電流制限を選択することを可能にする柔軟性を与えることで説明することができる。例えば通常は固定電流制限を有する一群のデバイスにおいて、回路設計者はここでは多機能キャパシタ３１１の容量値を変更し、一群のチップの次に最も大きい又は次に最も小さい部材の電流制限を選択することを許容する。従って例えば、スイッチ３３７のＲＤＳ値は、本発明の教示による多機能キャパシタ３１１の容量値を適正に選択することで回路設計者によって特定の用途の熱要件に従って改善又は最適化することができる。

本発明の教示による機能パラメータ及び／又は動作モードが選択される初期化期間後、集積回路３０３において通常動作が進み、多機能キャパシタ３１１は本発明の教示による集積回路３０３の他の機能を実行する。例えば、電圧Ｖ_CAP３９３がバイパスピン不足電圧比較器３７１によって決定される十分なレベルまで上昇した後、ＡＮＤゲート３７３が有効にされ駆動信号３９１をスイッチ３３７に出力することができるようになり、これに応じて自動再始動カウンタ３６９がリセットされ、集積回路３０３の通常動作が可能になる。通常動作中、スイッチ３３７は駆動信号３９１に応答して切り替えられる。集積回路３０３内の温度がＴＨＥＲＭＡＬＡＤＪ３５５の設定に応じて超えると、過熱保護回路３６５がＡＮＤゲート３７３を無効にし、同様に駆動信号３９１がスイッチ３３７に出力できないようにし、スイッチ３３７の切り替わりを無効にする。

スイッチ３３７が通常動作中に電源装置出力を調整するように切替えることができるようにされると、電源装置の出力からのフィードバックが、ＥＮＡＢＬＥ信号３８７が生成されるイネーブル／不足電圧ＥＮ／ＵＶ端子３４７を介して受け取られる。図示のように、通常動作中、ＥＮＡＢＬＥ信号３８７は、本発明の教示による電流源を介して多機能キャパシタ３１１から供給されるバイアス電流を用いて発生される。ＥＮＡＢＬＥ信号３８７が、電源装置出力から受け取られるフィードバックに応じて有効になると、ラッチ３７５をＡＮＤゲート３８１とＯＲゲート３８５を介して設定できるようになる。従って、発振器３６７からのＣＬＯＣＫ信号は、ラッチ３７５を設定することが可能であり、ＡＮＤゲート３７３を介してラッチから駆動信号３９１が発生される。ラッチ３７５は、デューティサイクル最大ＤＣＭＡＸ信号３６７が低くなるのに応答して、又はスイッチ３３７を通る電流がＡＮＤゲート３７７とＯＲゲート３８３を通って電流制限比較器３８９によって識別されるピーク電流制限レベルを超えるのに応答してリセットされる。図示の例において、前縁ブランキング回路３７９が、駆動信号３９１の各パルスの前縁中に電流制限信号を一時的に無効にするために結合される。

図示のように、電流制限比較器３８９によって確立されたピーク電流制限レベルは、電流制限状態機械３６３によって出力されるＶＩＬＩＭＩＴの値に応じて設定され、該機械が本発明の教示によるＩＬＩＭＡＤＪ３５３に応じてＶＩＬＩＭＩＴを発生する。

図５は、多機能キャパシタ５１１に結合される集積回路５０３の別の実施形態の概略図であり、初期化中に該多機能キャパシタからの信号が計測され、本発明の教示によるパラメータ／モードを選択する。集積回路５０３は、上記で示された例示的な集積回路３０３と多くの類似点を共有することは理解されるであろう。従って、集積回路３０３は、本発明の教示に従って例示的な図１と図２に好適に組み合わされて示された集積回路５０３と互換的に用いることができる。

実際、集積回路３０３と同様に、多機能キャパシタ５１１はバイパスＢＰ端子５４５を介して集積回路５０３に結合される。集積回路５０３は、コントローラ回路５３９に結合されるスイッチ５３７を含み、該スイッチは、集積回路５０３のバイパスＢＰ端子５４５を介して多機能キャパシタ５１１に結合される。集積回路５０３のコントローラ回路５３９はまた、調整回路５５９、バイパスピン不足電圧比較器５７１、自動再始動カウンタ５６９、電流制限状態機械５６３、電流制限比較器５８９、発振器５６７、過熱保護回路５６５、前縁ブランキング回路５７９、ラッチ５７５、その他の関連回路を含む。集積回路５０３の動作は、初期化後の通常動作中の集積回路３０３の動作と同様である。

集積回路５０３と集積回路３０３との間の１つの相違点は、閾値検出及びタイミング回路５４９が結合され、電圧Ｖ_CAP５９３が時間と共に低下するときに多機能キャパシタからの信号を計測する点である。例えば図５、図６の両方に注目する。詳細には、図６は、本発明の教示による集積回路５０３の初期化期間中の経時的な電圧Ｖ_CAP５９３の幾つかの例を示すグラフ６０１を示している。詳細には、プロット６９３Ａは、第１の容量値を有する多機能キャパシタ５１１の電圧Ｖ_CAP５９３を示し、プロット６９３Ｂは、第２の容量値を有する多機能キャパシタ５１１の電圧Ｖ_CAP５９３を示す。観測できるように、プロット６９３Ａ及び／又は６９３Ｂの上昇と下降時間は所与の電流に対して変化する。図示の例において、電圧Ｖ_CAP５９３は、多機能キャパシタが充電電流Ｉ_CHARGE５６１で充電されるに伴って上昇する一方、多機能キャパシタがスイッチ５９７と電流源５９５を含む放電回路を介して電流ＩＤＥＴＥＣＴで放電されるに伴って下降する。

初期化中の動作において、閾値検出及びタイミング回路５４９は、バイパスＢＰ端子５４５を介して多機能キャパシタ５１１から受け取る信号を計測する。閾値検出及びタイミング回路５４９が、電圧Ｖ_CAP５９３が第２の閾値まで上昇したことを検出すると、閾値検出及びタイミング回路５４９はスイッチ５９７を閉じて、電流源５９５が電流ＩＤＥＴＥＣＴで多機能キャパシタ５１１を放電できるようにする。この時点で、電圧Ｖ_CAP５９３は下降し、閾値検出及びタイミング回路５４９は、電圧Ｖ_CAP５９３が第２の閾値電圧から第１の閾値電圧まで下降するのに要する時間期間を計測する。図６の例で観察することができるように、電圧Ｖ_CAP５９３がプロット６９３Ａにおいて第２の閾値から第１の閾値に下降する時間計測値はΔｔ１である。対照的に、電圧Ｖ_CAP５９３がプロット６９３Ｂにおいて第２の閾値から第１の閾値に下降する時間計測はΔｔ２である。図示のように、計測時間期間Δｔ２は、計測時間期間Δｔ１よりも大きい。これは、プロット６９３Ｂにおける多機能キャパシタ５１１の容量値が、プロット６９３Ａにおける多機能キャパシタ５１１の容量値よりも大きいことに起因する。従って、バイパスＢＰ端子５４５に結合される多機能キャパシタ５１１の特定の容量値は、本発明の教示により示されるように、時間期間を計測することで閾値検出及びタイミング回路５４９によって推定することができる。この例において、レギュレータ５５９は、通常動作中電圧Ｖ_CAP５９３を第２の閾値に保持する。

図５に戻り参照すると、パラメータ／モード選択回路５５１は、閾値検出及びタイミング回路５４９に結合され、本発明の教示による閾値検出及びタイミング回路５４９によって計測された時間期間又は推定された容量値に応じて集積回路５０３のパラメータ／モード選択信号を生成する。図５に示した例において、パラメータ／モード選択回路５５１は、計測された時間期間に応じて電流制限調整信号ＩＬＩＭＡＤＪ５５３、過熱保護閾値信号ＴＨＥＲＭＡＬＡＤＪ５５５、周波数調整信号ＦＲＥＱＡＤＪ５５７の特定の設定を選択する。計測された時間値に応じてパラメータ／モード選択回路５５１によって生成されたこれらのパラメータ／モード選択信号の結合と動作は、本発明の教示による集積回路３０３に関連して説明された対応するパラメータ／モード選択信号と同様である。別の実施形態において、回路５４９への入力５９６は代替として、バイパス不足電圧比較器５７１の出力５９４に直接結合することができる点は理解される。その結果、比較器５７１は閾値検出及びタイミング回路５４９の一部を形成する。この代替の実施形態において、回路５４９への入力５９６は、もはやＢＰ端子５４５に直接結合されていない。

図７は、多機能キャパシタ７１１に結合される集積回路７０３の実施形態の更に別の概略図であり、本発明の教示によるパラメータ／モードを選択するように初期化中に多機能キャパシタから信号が計測される。集積回路７０３は、上述の集積回路５０３、３０３、２０３、１０３と類似点を共有する。従って、集積回路７０３は、本発明の教示に従って、適切な場合に集積回路５０３、３０３、２０３、１０３を備えた素子と互換的に使用し、又は組み合わせることができる。

図７に示される特定の例において、初期化中と起動時に、多機能キャパシタ７１１の両端の電圧Ｖ_CAP７９３は、ほぼゼロボルトで始まる。起動時、多機能キャパシタ７１１は最初に、バイパス端子７４５を介してレギュレータ７５９から受け取られる充電電流で充電される。バイパス端子７４５の電圧Ｖ_CAP７９３が比較器７１０で決定される３．０ボルトを超えるとすぐに、電力アップリセット信号が比較器７１０の出力で除去され、この信号は図７に示されるようにラッチ７１２、７１８、７２６、７３０の全てをリセットするように結合され、これによって本発明の教示による起動シーケンス又は初期化を実施することができる。初期化中、集積回路７０３のパラメータ／モードは、バイパス端子７４５に結合される多機能キャパシタ７１１の容量値ＣＭＦに基づき選択することができる。

継続して初期化では、バイパス端子７４５における電圧Ｖ_CAP７９３が比較器７０８で決定される５．８ボルトを超えると直ちに、５．８ボルト到達信号がラッチ７１２からの出力としてｈｉｇｈになる。非放電信号がｈｉｇｈになると、ＡＮＤゲート７３２が有効にされ、スイッチ７９７が閉じられ、これによって電流源７９５がバイパス端子７４５を介して多機能キャパシタ７１１の放電を始めることができる。この時点で、ＯＲゲート７３６は５．８ボルトレギュレータ７５９を無効にし、カウンタ７２０もカウントし始める。図示の例において、カウンタ７２０は６ビット二進カウンタであり、二進出力Ｑ１−Ｑ６は、電圧Ｖ_CAP７９３が比較器７０６で決定される４．８ボルトまで下降するのに要する時間量に応じて設定され、更に、ラッチ７１６の不足電圧出力に従って設定される。この時点での二進出力Ｑ１−Ｑ６の状態は時間計測を表し、この時間計測から多機能キャパシタ７１１の推定容量値ＣＭＦを本発明の教示により決定することができる。ラッチ７１８が設定され、従って非放電信号は、Ｖ_CAP７９３が４．８ボルトまで低下した後に低くなる。

図示の例に示されるように、二進出力Ｑ１−Ｑ３はＡＮＤゲート７２４に入力され、二進出力Ｑ４−Ｑ６はＡＮＤゲート７２２に入力される。二進出力Ｑ１−Ｑ６の状態に応じて、ラッチ７２６と７３０の出力は、多機能キャパシタ７１１の推定容量値ＣＭＦが本発明の教示による０．３μＦよりも小さいか、又は３μＦよりも大きいかどうかを示す。Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が値１、１、０にそれぞれ達すると、非放電信号が依然としてｈｉｇｈである間は、ラッチ７２６は設定され、すなわちラッチ７２６からの出力信号Ａはｌｏｗになり、ＣＭＦ値が０．３μＦよりも大きいことを示す。Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３が値０、１、０にそれぞれ達すると、非放電信号が依然としてｈｉｇｈである間、ラッチ７３０が設定され、すなわちラッチ７３０からの出力信号Ｂがｈｉｇｈになり、ＣＭＦ値が３μＦよりも大きいことを示す。

図７に図示される特定の例において、ラッチ７２６及び７３０のそれぞれの出力ＡとＢは、集積回路７０３のＩｌｉｍＡｄｊｕｓｔ回路７６３に入力される。図示のように、ＩｌｉｍＡｄｊｕｓｔ回路７６３は、Ｉａｄｊ電流源７０２を調整し、Ｉａｄｊ電流源は抵抗器７０４の両端の電圧低下を調整するのに用いられ、抵抗器は電流制限比較器７８９における比較電圧ＶＩｌｉｍｉｔを設定するのに用いられ、該電流制限比較器は、本発明の教示による電圧低下及びその結果スイッチ７３７を通る電流を検出するために結合される。集積回路７０３の初期化後と通常動作中、多機能キャパシタ７１１は、本発明の教示による上述の他の例と同様に、集積回路電源デカップリング機能を提供する。

上記の詳細な説明において、本発明の方法及び装置をその特定の例示的な実施形態に関して説明してきた。しかしながら、本発明の広範な精神及び範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を本発明の方法及び装置に行うことができることは明らかであろう。従って、本明細書及び図は、限定ではなく例証と見なすべきである。

本発明の教示による時間計測に基づきパラメータ／モードが設定される電源装置に含まれる集積回路の実施形態の概略図である。本発明の教示による時間計測に基づきパラメータ／モードが設定される電源装置に含まれる集積回路の実施形態の別の概略図である。本発明の教示によるパラメータ／モードを選択するために初期化中に信号が計測される多機能キャパシタに結合される集積回路の実施形態の概略図である。本発明の教示による集積回路の実施形態の初期化期間中の時間計測を示すグラフである。本発明の教示によるパラメータ／モードを選択するために初期化中に信号が計測される多機能キャパシタに結合される集積回路の実施形態の別の概略図である。本発明の教示による集積回路の実施形態の初期化期間中の時間計測を示す別のグラフである。本発明の教示によるパラメータ／モードを選択するために初期化中に信号が計測される多機能キャパシタに結合される集積回路の実施形態の更に別の概略図である。

符号の説明

１０１電源装置、１０３集積回路、１０５エネルギー伝達素子、１０７入力、１０９出力、１１１多機能キャパシタ、１１３光結合素子、１１７整流ダイオード、１１９キャパシタ、１２１ツェナーダイオード、１２３抵抗器、１２７１次巻線、１２９２次巻線、１３４負荷

Claims

集積回路の初期化期間中に前記集積回路に結合された多機能キャパシタの容量値を推定するステップと、
推定された前記容量値に応じて前記集積回路のパラメータ／モードを選択するステップと、
前記初期化期間の後に前記多機能キャパシタからバイアス電流を受け取るステップと、
前記集積回路を動作させるための電力を提供するために前記多機能キャパシタから受け取った前記バイアス電流を利用しながら前記集積回路を動作させるステップとを備える、方法。
前記容量値を推定するステップは、
前記集積回路の前記初期化期間中に前記多機能キャパシタを充電するステップと、
前記多機能キャパシタの電圧が第１の値から第２の値に変化する時間期間を計測する
ステップとを備える、請求項１に記載の方法。
前記多機能キャパシタの前記電圧が前記第１の値から前記第２の値に変化する前記時間期間を計測するステップは、前記時間期間中に前記多機能キャパシタの前記電圧を高めるために所定の電流で前記多機能キャパシタを充電するステップを備える、請求項２に記載の方法。
前記多機能キャパシタの前記電圧が前記第１の値から前記第２の値に変化する前記時間期間を計測するステップは、前記時間期間中に前記多機能キャパシタの前記電圧を低くするために所定の電流で前記多機能キャパシタを放電するステップを備える、請求項２に記載の方法。
前記集積回路の前記パラメータ／モードを選択するステップは、前記多機能キャパシタの前記電圧が前記第１の値から前記第２の値に変化する計測された前記時間期間に応じて前記集積回路の前記パラメータ／モードを選択するステップを備える、請求項２に記載の方法。
前記集積回路を動作させるステップは、電源装置の入力から前記電源装置の出力へのエ
ネルギーの伝達を前記集積回路で調整するステップを備える、請求項１に記載の方法。
電源装置であって、
電源装置の入力と出力との間に結合されるエネルギー伝達素子と、
前記エネルギー伝達素子の入力に結合されるスイッチと、
前記スイッチの切替を制御して前記電源装置の前記入力から前記電源装置の前記出力へのエネルギー伝達を調整するように前記スイッチに結合されるコントローラと、
前記コントローラに結合される多機能キャパシタとを備え、
前記コントローラは、前記コントローラの初期化期間中に前記多機能キャパシタの容量値を推定し、推定された前記容量値に応じて前記コントローラのパラメータ／モードを設定し、前記コントローラを動作させるための電力を提供するために前記初期化期間の後に前記多機能キャパシタからバイアス電流を受け取る、電源装置。
前記コントローラは、
前記多機能キャパシタからの信号を計測するように結合される閾値検出及びタイミング回路と、
前記多機能キャパシタからの計測された前記信号に応じて前記コントローラの前記パラメータ／モードを選択するように前記閾値検出及びタイミング回路に結合される選択回路とを備える、請求項７に記載の電源装置。
前記閾値検出及びタイミング回路によって計測された前記信号は、前記多機能キャパシタの両端の電圧が第１の電圧から第２の電圧に変化する時間を備える、請求項８に記載の電源装置。
前記コントローラは、前記時間の計測に応じて前記コントローラの前記パラメータ／モードを設定するように結合される、請求項９に記載の電源装置。
前記第１の電圧は前記第２の電圧よりも大きい、請求項９に記載の電源装置。
電源装置の集積制御回路であって、
電源装置のキャパシタに結合されることになる端子と、
時間期間中に前記キャパシタの容量値を決定するように前記端子に結合される閾値検出及びタイミング回路と、
前記容量値に応じて前記時間期間中に集積回路の複数のパラメータ／モードの１つを決定するように前記閾値検出及びタイミング回路に結合されるパラメータ／モード選択回路とを備え、
前記集積制御回路は、前記時間期間が終了した後に前記集積回路を動作させるための電力を提供するために前記キャパシタから前記端子においてバイアス電流を選択的に受け取る、集積制御回路。
前記キャパシタは、前記集積制御回路の電源デカップリング機能を提供する、請求項１２に記載の集積制御回路。
前記キャパシタは、前記集積制御回路のループ補償機能を提供する、請求項１２に記載の集積制御回路。
前記端子は第１の端子であり、
前記時間期間中に前記パラメータ／モード選択回路によって決定される前記パラメータ／モードは、前記集積回路の第２の端子と第３の端子との間に結合されるスイッチにおいてピーク電流制限レベルを備える、請求項１２に記載の集積制御回路。
前記キャパシタは前記第１の端子と前記第３の端子との間に結合されることになる、請求項１５に記載の集積制御回路。
前記時間期間中に前記パラメータ／モード選択回路によって決定される前記パラメータ／モードは、前記集積回路の動作周波数を備える、請求項１２に記載の集積制御回路。
前記集積制御回路の前記動作周波数は、前記集積回路の最大動作周波数である、請求項１７に記載の集積制御回路。
前記端子に結合され、前記時間期間中に前記端子に結合される前記キャパシタを充電するための調整回路を更に備える、請求項１２に記載の集積制御回路。
前記調整回路は、所定の電流で前記キャパシタを充電するための電流源を備える、請求項１９に記載の集積制御回路。
前記時間期間中に前記キャパシタ内の電荷を低減するように結合される放電回路を更に備える、請求項１９に記載の集積制御回路。
前記閾値検出及びタイミング回路は、前記端子における電圧が第１の電圧から第２の電圧に変化する時間の計測に応じて前記キャパシタの前記容量値を決定する、請求項１２に記載の集積制御回路。
前記第１の電圧は前記第２の電圧よりも小さい、請求項２２に記載の集積制御回路。
電源装置の集積制御回路であって、
電源装置のフィードバックループのキャパシタに結合されることになる端子と、
時間期間中に前記キャパシタの容量値を決定するように前記端子に結合される閾値検出及びタイミング回路と、
前記容量値に応じて前記時間期間中に集積回路の複数のパラメータ／モードの１つを決定するように前記閾値検出及びタイミング回路に結合されるパラメータ／モード選択回路とを備え、
前記集積制御回路は、前記時間期間が終了した後に前記キャパシタから前記端子においてフィードバックループ補償を受け取る、集積制御回路。
前記端子は第１の端子であり、
前記時間期間中に前記パラメータ／モード選択回路によって決定される前記パラメータ／モードは、前記集積回路の第２の端子と第３の端子との間に結合されるスイッチにおいてピーク電流制限レベルを備える、請求項２４に記載の集積制御回路。
前記キャパシタは前記第１の端子と前記第３の端子との間に結合されることになる、請求項２５に記載の集積制御回路。
前記時間期間中に前記パラメータ／モード選択回路によって決定される前記パラメータ／モードは、前記集積回路の動作周波数を備える、請求項２４に記載の集積制御回路。
前記端子に結合され、前記時間期間中に所定の電流で前記キャパシタを充電するための電流源をさらに備える、請求項２４に記載の集積制御回路。
前記時間期間中に前記キャパシタ内の電荷を低減するように結合される放電回路を更に
備える、請求項２８に記載の集積制御回路。
前記閾値検出及びタイミング回路は、前記端子における電圧が第１の電圧から第２の電圧に変化する時間の計測に応じて前記キャパシタの前記容量値を決定する、請求項２４に記載の集積制御回路。