JP5502970B2 - バックブーストスイッチングレギュレータ - Google Patents
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Description
「能動ダイオード」という発明の名称の米国特許第7,199,636号(2005年3月31日出願)および「ステップダウン電流モードスイッチングレギュレータ用の動作コントローラ」という発明の名称の米国特許出願公開第20060044853号(2005年8月19日出願)が、本文において参照することにより組み込まれている。
で与えられる(なお、I(−)は、相互コンダクタンス増幅器Gm2の負(−)の入力ノードにおける正味電流である)。
ここでVMは、VINに比例する電圧であり、抵抗R1が参照する電圧である。この電圧VMは、比例係数k1でVINに比例する、すなわちVM=k1×VINであることを要件とする。
一例としてクロック波形生成器とコンパレータの共通モード電圧性能を設計する際の便宜上、VVを0.1×VM、VPを0.9×VMとするならば、(VP-VV)=0.8×VMとなる。先程のVVおよびVPの選択により、変換された信号E1およびE2は、係数(R1+R2)/R1だけ増幅され、VVだけレベルシフトアップされ、PWMクロックのピーク・トゥ・ピーク振幅の80%に等しい値(VP−VV)により分離される。
である。積分器のDCゲインは、(少なくとも理想的には)無限であることは公知である。
バックモード:
ブーストモード:
実際のスイッチおよび構成要素においてはロスが生じるので、これらの関係(7)および(8)は正確ではないものの、実施において実用的な洞察を得るには十分に正確である。なお、DBUCKとは、第1スイッチSW1の通電率であり、DBOOSTとは、第2スイッチSW3の通電率である。なお、VEIと変調器クロックを比較した場合、グラフにより表すことができる0と1との間のデューティサイクルが与えられる。VOUTは従属変数であるため、Vrf1およびVINの関数、VEI、ならびにクロックが、DBUCKおよびDBOOSTを生成し、またこれらにより式7および式8において示されるようにVOUTが生成される。
これはバックモードであるが、そうでなければ、システムがブーストモードにあるため、第1スイッチSW1における電流信号ISW1を選択する。
ここでVSENSEは、Gm1の正(+)の入力における電圧である。式10におけるVADJ項の前にあるマイナス(−)記号は、正だけの値にVADJを調整することにより、r1、r2、およびr3を選択することにより決定される範囲内で、VOUTがVSENSEよりも大きいか、小さいか、または等しくすることが可能であることを意味する。
Claims (1)
- 供給電圧を入力する入力端子と、
前記供給電圧に応じた電圧を出力する出力端子と、
共通線と、
前記入力端子に接続される第1端子と、第2端子とを備える第1スイッチと、
前記第1スイッチの前記第2端子にカソードが接続され、前記共通線にアノードが接続される第1ダイオードと、
前記第1スイッチの前記第2端子及び前記第1ダイオードの前記カソードに接続された第1端子と、第2端子とを有するインダクタと、
前記インダクタの前記第2端子に接続された第1端子と、前記共通線に接続された第2端子とを有する第2スイッチと、
前記インダクタの前記第2端子及び前記第2スイッチの前記第1端子に接続されたアノードと、前記出力端子に接続されたカソードとを有する第2ダイオードと、
前記第1スイッチおよび前記第2スイッチを制御するコントローラと、
を有し、
前記コントローラは、
第1の基準電圧と、前記出力電圧を表す比例出力電圧とを受け、前記比例出力電圧を前記第1の基準電圧と比較して第1補償エラー信号を出力する第1補償回路と、
前記インダクタに流れるインダクタ電流を表す前記電流信号と前記第1補償エラー信号との合計と第2の基準電圧とを受け、前記合計を前記第2の基準電圧と比較して第2補償エラー信号を出力する第2補償回路と、
前記供給電圧および前記第2補償エラー信号を受け、前記第1スイッチを制御する第1制御信号及び前記第2スイッチを制御する第2制御信号を出力する変調器回路と、
を含み、
前記変調器回路は、
前記第2補償エラー信号を受けて、前記第2補償エラー信号と線形の関係にあって所定差を有する第1エラー信号と第2エラー信号とに変換するレベルシフト・スケーリング回路と、
クロック信号を生成するクロック生成器と、
前記第1エラー信号と前記クロック信号とを比較して前記第1制御信号を出力し、前記第2エラー信号と前記クロック信号とを比較して前記第2制御信号を生成するコンパレータ回路と、
を備え、
前記レベルシフト・スケーリング回路は、さらに前記供給電圧を受け、前記第1エラー信号および第2エラー信号の差は前記供給電圧に比例し、
前記クロック信号は、ピーク値、谷値、および傾斜を有する三角波信号であり、
前記ピーク値、谷値、および傾斜のうち少なくとも1つは、前記供給電圧に比例する一方、三角波信号の周波数は一定であるスイッチングレギュレータ。
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