JP5508399B2 - 電圧変換回路およびエネルギー保存器へのエネルギーの規則的な供給の方法 - Google Patents
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Description
以下に、本発明による実施形態は、添付図面に関して更に詳細に説明される。
それは、電圧変換回路の始動段階の後、エネルギー保存器へのエネルギー供給の周波数またはデューティサイクルを制御するように実施される固定ループ27を適用する。この目的のために、固定ループ27は、図1および2と関連して記載されている実施形態において、例えば、スイッチ装置15の制御端末100aおよび/またはスイッチ100の制御端末に接続することができる。
Claims (18)
- 電圧変換回路の入力(14)で与えられる入力電圧(VDD)に基づくエネルギー保存器(12)へのエネルギーの規則的な供給のための電圧変換回路(10)であって、
エネルギー保存器(12)、
スイッチ装置(15)を含み、
前記スイッチ装置は、並列に接続される第1のスイッチ(13)および第2のスイッチ(17)を含み、
前記スイッチ装置は前記エネルギー保存器に接続され、
前記第1のスイッチは、数値的に、前記第2のスイッチより小さいターンオン電圧を有し、
前記第1のスイッチが前記エネルギー保存器にエネルギーを供給するために前記電圧変換回路の始動段階において動作中であるように前記第1のスイッチ(13)の制御端末(13a)が配線され、
前記第2のスイッチ(17)が規則的に前記エネルギー保存器(12)にエネルギーを供給するために始動段階の後に動作中であるように前記第2のスイッチの制御端末(17a)が配線され、
前記エネルギー保存器(12)に保存されたエネルギーの変化に対応して、または前記エネルギー保存器に保存されたエネルギー量に応じて、フィードバック信号を提供するためのフィードバック回路(20)を含み、
前記フィードバック回路(20)は、フィードバック信号を前記第2のスイッチの制御端末(17a)に与えるための切り替え可能なカップリング素子(24)を含み、
前記切り替え可能なカップリング素子(24)が、始動段階の後より始動段階においてより強いカップリング効果を提供する、電圧変換回路。 - 前記エネルギー保存器はコイルであり、
前記フィードバック回路は、磁気的に前記コイルに結合された誘導素子(22)を含み、前記コイルに保存されるエネルギーの変化によって、電圧が前記誘導素子に誘導され、
切り替え可能なカップリング素子(24)である前記フィードバック回路(20)は、前記誘導素子に誘導された電圧を前記第2のスイッチの制御端末(17a)に与える切り替え可能な容量素子(24)を含む、請求項1に記載の電圧変換回路(10)。 - 前記切り替え可能な容量素子は、前記切り替え可能な容量素子が始動段階の後よりも始動段階においてより強いカップリング効果を提供するように配線される第3のスイッチ(24b)を含む、請求項2に記載の電圧変換回路(10)。
- 前記第3のスイッチ(24b)は、前記第3のスイッチが始動段階において動作中となることにより始動段階の後より強いカップリングを生じるように、その制御端末(24b´)が前記エネルギー保存器(12)に接続される接合型電界効果トランジスタとして実施される、請求項3に記載の電圧変換回路(10)。
- 前記第2のトランジスタ(17)の制御端末(17a)への前記切り替え可能な容量素子のカップリング効果が始動段階の間に周期的に変化するように前記第3のスイッチ(24b)が配線される、請求項3または請求項4に記載の電圧変換回路(10)。
- さらに、前記エネルギー保存器におけるエネルギーの変化または前記エネルギー保存器におけるエネルギー量に応じて前記第3のスイッチ(24b)をスイッチングオフする方に働く電位を確立する容量素子(26)を含む、請求項3ないし請求項5のいずれかに記載の電圧変換回路(10)。
- 前記第3のスイッチ(24b)は、制御端末からロード・パス端末への整流接合遷移を有し、
前記電圧変換回路は、さらに、前記第3のスイッチ(24b)の接合遷移の整流効果を用いて前記第3のスイッチをスイッチングオフする方に働く電位を確立し、または前記第1のトランジスタの接合遷移の整流効果を用いて前記第3のスイッチ(24b)をスイッチングオフする方に働く電位を確立する容量素子(26)を含む、請求項3ないし請求項6のいずれかに記載の電圧変換回路(10)。 - 前記フィードバック回路は、前記第1のスイッチの制御端末を制御し、
前記フィードバック回路は、始動段階において、エネルギーが前記第1のスイッチを通して前記コイル(12)に供給されるように、前記誘導素子(22)に接続された前記第1のスイッチ(13)の制御端末(13a)を制御し、
前記フィードバック回路は、始動段階の間、前記誘導素子に誘導される電圧によって電位を確立し、前記電位は前記第1のスイッチをスイッチングオフさせる方に働く、請求項2ないし請求項7のいずれかに記載の電圧変換回路(10)。 - 前記コイルに対するエネルギーの供給が前記第1のスイッチによって周期的に中断されるように、前記フィードバック回路は、始動段階において、前記第1のスイッチを制御し、
前記フィードバック回路は、始動段階の間、前記第1のスイッチの周期的なスイッチングオンおよびスイッチングオフが防止されるように、前記第1のスイッチをスイッチングオフする方へ働く電位を確立する、請求項2ないし請求項8のいずれかに記載の電圧変換回路(10)。 - 前記フィードバック回路は、前記誘導素子(22)に接続される容量素子(26)を含み、
始動段階の後、第1のスイッチを用いた前記コイル(12)へのエネルギーの供給を終わらせる電位が前記容量素子(26)に存在するように、電圧変換回路は定常成分まで前記容量素子(26)を荷電する、請求項2ないし請求項9のいずれかに記載の電圧変換回路(10)。 - 前記第1のスイッチは、制御端末からロード・パス端末への整流接合遷移を含み、
前記フィードバック回路は、接合遷移の整流効果を用いて前記第1のスイッチをスイッチングオフする方に働く電位を確立する、請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の電圧変換回路(10)。 - 電圧コンバータの入力(14)で適用される入力電圧(VDD)を電圧コンバータの出力で利用可能な出力電圧にする規則的な変換のための電圧変換回路(10)であって、
前記エネルギー保存器(12)は、コイルの端末が前記電圧コンバータの入力(14)に接続される第1のコイル(12)を含み、
前記電圧変換回路は、前記第1のコイル(12)と直列に接続される制御可能な整流素子(29)を含み、
前記電圧変換回路は、制御可能な整流素子(29)と相互接続されて電荷を保存し、出力コンデンサ(28)において出力電圧(Vout)が利用できるようにする出力コンデンサ(28)を含み、
前記フィードバック回路(20)は、前記第1のコイル(12)に保存されるエネルギーの変化に応じて、または前記第1のコイルに保存されるエネルギー量に応じてフィードバック信号を提供し、
スイッチ装置(15)は、前記第1のコイルにエネルギーを供給するために前記第1のコイルを基準電位(VSS)に接続し、
前記スイッチ装置は、互いに並列に接続される第1のトランジスタ(13)および第2のトランジスタ(17)を含み、
前記第1のトランジスタ(13)は、数値的に、前記第2のトランジスタより小さい閾値電圧を有し、
前記第1のトランジスタが前記電圧コンバータの始動段階において動作中となり、前記第1のコイル(12)が基準電位(VSS)に接続されて前記第1のコイルを通した電流の流れを確立するように、前記第1のトランジスタの制御端末(13a)が配線され、
前記フィードバック回路(20)は、前記フィードバック信号を第2のスイッチ(17)の制御端末(17a)に与える切り替え可能な容量素子を含み、
前記切り替え可能な容量素子は、始動段階の後よりも始動段階においてより強いカップリング効果を提供し、
始動段階の後、前記第2のトランジスタ(17)が基準電位(VSS)への前記第1のコイル(12)の規則的な接続を可能にするように、第2のトランジスタ(17)の制御端末(17a)が配線され、
前記制御された整流素子は、前記スイッチ装置がスイッチオフされたとき、前記第1のコイル(12)から出力コンデンサ(28)に電荷を伝送する、請求項1ないし請求項11のいずれかに記載の電圧変換回路(10)。 - 前記フィードバック回路は、前記第1のコイル(12)に誘導的に結合する第2のコイル(L2)および第3のコイル(L3)を含み、
前記第2のコイルと前記第3のコイルとの間のタップ(22a)は、並列に接続された容量(C3、C4)に接続され、
前記容量のうちの1つは、容量切替え接合型電界効果トランジスタ(JFET)を介して切り替え可能であり、
前記第3のコイルの端末は、前記第1のトランジスタの制御端末、および、前記容量切替え接合型電界効果トランジスタの制御端末に接続され、
前記第2のコイルの端末は、抵抗器および容量素子(C2,R2)を介して基準電位(VSS)に接続され、
並列に接続された前記2つの容量(C3,C4)は、始動段階の後より始動段階において、前記タップと前記第2のトランジスタの制御端末との間のより強いカップリングを生じさせ、前記タップからのフィードバック信号を前記第2のトランジスタ(17)の制御端末(17a)に与える、請求項12に記載の電圧変換回路。 - 電圧変換回路(10)の入力(14)で与えられる入力電圧(VDD)に基づくエネルギー保存器(12)へのエネルギーの規則的な供給のための方法であって、
第1のスイッチを動作させることによって始動段階において前記電圧変換回路の前記エネルギー保存器にエネルギーを供給するステップ(80)、および
第2のスイッチを動作させることによって前記電圧変換回路のエネルギー保存器に規則的にエネルギーを供給するステップ(85)を含み、
始動段階において前記第2のスイッチを動作させるステップは前記第2のスイッチの制御端末にフィードバック信号を与えるステップを含み、
エネルギー保存器へのエネルギーの規則的な供給のための方法は始動段階の後に前記第2のスイッチの制御端末にフィードバック信号を与えるカップリング効果の減少を含み、前記第2のスイッチは前記第1のスイッチと並列に接続され、前記第2のスイッチは数値的に前記第1のスイッチより高いターンオン電圧を有する、方法。 - 電圧変換回路の入力(14)に与えられる入力電圧(VDD)に基づくエネルギー保存器(12)へのエネルギーの規則的な供給のための電圧変換回路(10)であって、
エネルギー保存器(12)、および
制御端末(100a)を有するスイッチ装置(15)を含み、
前記スイッチ装置は、前記制御端末に与えられる制御信号に応じて前記エネルギー保存器に切り替え可能にエネルギーを供給するために前記エネルギー保存器に接続され、
前記エネルギー保存器(12)に保存されるエネルギーの変化に応じて、または前記エネルギー保存器に保存されるエネルギー量に応じてフィードバック信号を提供するフィードバック回路(20)を含み、
前記フィードバック回路(20)は、フィードバック信号を前記制御端末(100a)に与える切り替え可能なカップリング素子(24)を含み、
前記切り替え可能なカップリング素子(24)は、始動段階の後よりも前記電圧変換の始動段階において、より強いカップリング効果を提供し、
前記フィードバック回路(20)は、誘導素子に誘導された電圧を前記スイッチ装置(15)の制御端末(100a)に与える切り替え可能な容量素子を含み、
前記切り替え可能な容量素子は、前記電圧変換回路の始動時において前記容量素子の全容量を増加させることにより、始動段階の後よりも始動段階において、前記誘導素子(22)と前記制御端末(100a)との間により強いカップリング効果を提供する、電圧変換回路(10)。 - 前記切り替え可能なカップリング素子(24)は、並列に接続される2つの容量(24a,24c)を含み、前記容量のうちの1つは、始動支援スイッチ(24b)を介してスイッチオンおよびスイッチオフされる、請求項15に記載の電圧変換回路。
- 前記切り替え可能な容量素子(24)は、前記切り替え可能な容量素子(24)が始動段階の後よりも始動段階においてより強いカップリング効果を提供するように配線される始動支援スイッチ(24b)を含み、
前記電圧変換回路は、前記始動支援スイッチ(24b)をスイッチオフする方に働く電位を確立する整流素子(T1)および容量素子(26)を含む、請求項15または請求項16に記載の電圧変換回路。 - 電圧変換回路(10)の入力(14)で与えられる入力電圧(VDD)に基づくエネルギー保存器(12)へのエネルギーの規則的な供給のための方法であって、
制御信号に応じて前記電圧変換回路の前記エネルギー保存器に切り替え可能にエネルギーを供給するステップ(110)、
前記エネルギー保存器に保存されるエネルギーの変化に応じて、または前記エネルギー保存器に保存されるエネルギー量に応じてフィードバック信号を提供するステップ(120)、および
制御信号を得るために、切り替え可能な容量素子を用いてフィードバック信号を前記電圧変換回路の制御端末に与えるステップ(130)を含み、
始動段階において、前記容量素子の全容量を増加させることにより、始動段階の後よりも始動段階において、フィードバック信号と前記制御端末との間のより強いカップリング効果が提供される、方法。
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