JP6212225B2 - 電力コンバータソフトスタート回路 - Google Patents
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Description
Claims (20)
- DC−DCコンバータのパルス幅変調(PWM)制御を提供するための制御回路(100)であって、前記制御回路(100)が、
パルス生成回路、
内部ソフトスタート回路(142)、及び
外部ソフトスタート端子(114)、
を含み、
前記パルス生成回路が、誤差増幅器(140)及び比較器回路(136)を含み、
前記誤差増幅器(140)が、ソフトスタート入力信号(SS)を受信する第1の誤差増幅器入力(143)と、基準電圧信号(VREF)を受信する第2の誤差増幅器入力(144)と、前記DC−DCコンバータの出力条件を表すフィードバック信号(FB)を受信する第3の誤差増幅器入力(146)と、前記フィードバック信号(FB)と前記ソフトスタート信号(SS)及び前記基準電圧信号(VREF)の内の低い方との差を表す誤差増幅器出力信号(141)を提供する出力(141)とを含み、
前記比較器回路(136)が、前記誤差増幅器出力信号(141)を受信する第1の入力(+)と、周期的ランプ信号(135)を受信する第2の入力(−)と、前記誤差増幅器出力信号(141)及び前記周期的ランプ信号(135)に従ってパルス幅変調出力信号(136a)を提供する出力とを含み、
前記内部ソフトスタート回路(142)が、キャパシタ増幅器回路(142a)及び出力回路(142b)を含み、
前記キャパシタ増幅器回路(142a)が第1のキャパシタ(C1)を含み、前記第1のキャパシタ(C1)が、第1の電流源(I1)に接続される第1の端子と、前記制御回路(100)のスタートアップの間、前記第1のキャパシタ(C1)の前記第1の端子において立ち上がり電圧を提供するように第1の電流ミラー回路(M1、M2)に接続される第2の端子とを備え、
前記出力回路(142b)が、前記制御回路(100)のスタートアップの間、前記第1のキャパシタ(C1)を横切る電圧に少なくとも部分的に基づいて、立ち上がり内部ソフトスタート回路出力信号を前記第1の誤差増幅器入力(143)に提供し、
前記外部ソフトスタート端子(114)が、前記制御回路(100)のスタートアップの間、前記第1の誤差増幅器入力(143)における電圧の立ち上がり時間を少なくとも部分的に制御するために、前記第1の誤差増幅器入力(143)と回路接地との間の外部キャパシタ(Cext)の接続を可能にするように前記第1の誤差増幅器入力(143)に直接的に接続される、
制御回路。 - 請求項1に記載の制御回路(100)であって、前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路(142b)が、前記第1のキャパシタ(C1)の前記第1の端子に接続される制御端子(G)と、前記第1の誤差増幅器入力(143)に直接的に接続されるソース端子(S)とを備えるソースフォロワとして構成されるソースフォロワトランジスタ(M4)を含む、制御回路。
- 請求項2に記載の制御回路(100)であって、前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路(142b)が、前記制御回路(100)のスタートアップの間、前記第1のキャパシタ(C1)を横切る前記電圧に従って前記ソースフォロワトランジスタ(M4)のゲート−ソース電圧を少なくとも部分的に制御するように、前記ソースフォロワトランジスタ(M4)の前記ソース端子(S)から電流をシンクする第1のトランジスタ(M5)を含む別の電流ミラー回路(M5、M6)を含む、制御回路。
- 請求項3に記載の制御回路(100)であって、前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路(142b)が、前記第1のトランジスタ(M5)における電流のレベルを、前記第1の電流源(I1)の電流にほぼ等しくなるように制御する第2の電流源(I2)を含む、制御回路。
- 請求項4に記載の制御回路(100)であって、前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路(142b)が、前記外部ソフトスタート端子(114)に接続される前記外部キャパシタ(Cext)の充電電流を制限するように、前記ソースフォロワトランジスタ(M4)のドレイン端子(D)に電流を提供する第3の電流源(I3)を含む、制御回路。
- 請求項5に記載の制御回路(100)であって、
前記誤差増幅器(40)が、第4の電流源(I4)及び差動段を含み、
前記差動段が、
第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第1の誤差増幅器入力(143)を提供するように及び前記ソフトスタート入力信号(SS)を受信するように、前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路に直接的に接続されるゲート端子と、ドレイン端子とを備える、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)、
第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第2の誤差増幅器入力(144)を提供するように及び前記基準電圧信号(VREF)を受信するように接続されるゲート端子と、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)の前記ドレイン端子に接続されるドレイン端子とを備える、前記第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)、及び、
第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第3の誤差増幅器入力(146)を提供するように及び前記フィードバック信号(FB)を受信するように接続されるゲート端子とを備える、前記第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)、
を含む、
制御回路。 - 請求項3に記載の制御回路(100)であって、前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路(142b)が、前記外部ソフトスタート端子(114)に接続される前記外部キャパシタ(Cext)の充電電流を制限するように、前記ソースフォロワトランジスタ(M4)のドレイン端子(D)に電流を提供する第3の電流源(I3)を含む、制御回路。
- 請求項3に記載の制御回路(100)であって、
前記誤差増幅器(40)が、第4の電流源(I4)及び差動段を含み、
前記差動段が、
第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第1の誤差増幅器入力(143)を提供するように及び前記ソフトスタート入力信号(SS)を受信するように前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路に直接的に接続されるゲート端子と、ドレイン端子とを備える、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)、
第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第2の誤差増幅器入力(144)を提供するように及び前記基準電圧信号(VREF)を受信するように接続されるゲート端子と、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)の前記ドレイン端子に接続されるドレイン端子とを備える、前記第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)、及び、
第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第3の誤差増幅器入力(146)を提供するように及び前記フィードバック信号(FB)を受信するように接続されるゲート端子とを備える、前記第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)、
を含む、制御回路。 - 請求項2に記載の制御回路(100)であって、前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路(142b)が、前記外部ソフトスタート端子(114)に接続される前記外部キャパシタ(Cext)の充電電流を制限するように、前記ソースフォロワトランジスタ(M4)のドレイン端子(D)に電流を提供する第3の電流源(I3)を含む、制御回路。
- 請求項9に記載の制御回路(100)であって、前記第3の電流源(I3)が前記外部ソフトスタート端子(114)に直接的に接続されない、制御回路。
- 請求項2に記載の制御回路(100)であって、
前記誤差増幅器(140)が、第4の電流源(I4)及び差動段を含み、
前記差動段が、
第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第1の誤差増幅器入力(143)を提供するように及び前記ソフトスタート入力信号(SS)を受信するように、前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路に直接的に接続されるゲート端子と、ドレイン端子とを備える、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)、
第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第2の誤差増幅器入力(144)を提供するように及び前記基準電圧信号(VREF)を受信するように接続されるゲート端子と、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)の前記ドレイン端子に接続されるドレイン端子とを備える、前記第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)、及び、
第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第3の誤差増幅器入力(146)を提供するように及び前記フィードバック信号(FB)を受信するように接続されるゲート端子とを備える、前記第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)、
を含む、制御回路。 - 請求項1に記載の制御回路(100)であって、
前記誤差増幅器(40)が、第4の電流源(I4)及び差動段を含み、
前記差動段が、
第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第1の誤差増幅器入力(143)を提供するように及び前記ソフトスタート入力信号(SS)を受信するように、前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路に直接的に接続されるゲート端子と、ドレイン端子とを備える、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)、
第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第2の誤差増幅器入力(144)を提供するように及び前記基準電圧信号(VREF)を受信するように接続されるゲート端子と、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)の前記ドレイン端子に接続されるドレイン端子とを備える、前記第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)、及び、
第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第3の誤差増幅器入力(146)を提供するように及び前記フィードバック信号(FB)を受信するように接続されるゲート端子とを備える、前記第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)、
を含む、制御回路。 - 請求項1に記載の制御回路(100)であって、
前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路(142b)が、第2の電流ミラー回路(M3、M4)、第3の電流ミラー回路(M5、M6)、第2の電流源(I2)、及びトランジスタ(M7)を含み、
前記第2の電流ミラー回路(M3、M4)が、前記第1の電流ミラー回路(M1、M2)と前記第1のキャパシタ(C1)の前記第1の端子との間に接続される第1のトランジスタ(M3)、及び前記第1のキャパシタ(C1)の前記第1の端子と前記第1の誤差増幅器入力(143)との間に接続される第2のトランジスタ(M4)を含み、前記第2の電流ミラー回路の前記第1及び第2のトランジスタ(M3、M4)が、前記第1のキャパシタ(C1)の前記第1の端子に接続される制御端子を有し、
前記第3の電流ミラー回路(M5、M6)が、第1のトランジスタ(M6)と、前記第2の電流ミラー回路(M3、M4)の前記第2のトランジスタ(M4)に接続される第2のトランジスタ(M5)とを含み、
前記トランジスタ(M7)が、前記第2の電流源(I2)と前記第3の電流ミラー回路の前記第1のトランジスタ(M6)との間に接続され、前記トランジスタ(M7)が、前記第1のキャパシタ(C1)の前記第1の端子に接続される制御端子を有し、前記制御回路(100)のスタートアップの間、前記第2の電流ミラー回路(M3、M4)の前記第2のトランジスタ(M4)の導電状態を維持するように前記第2の電流源(I2)から前記第3の電流ミラー回路(M5、M6)への電流フローを制御するように動作可能である、
制御回路。 - 請求項13に記載の制御回路(100)であって、
前記第2の電流ミラー回路の前記第2のトランジスタ(M4)が、前記第3の電流ミラー回路の前記第2のトランジスタ(M5)に及び前記第1の誤差増幅器入力(143)に接続されるソース端子を備えるソースフォロワとして構成され、
前記外部ソフトスタート端子(114)に外部キャパシタ(Cext)が接続されていない場合、前記制御回路(100)のスタートアップの間、前記第1のキャパシタ(C1)を横切る前記電圧に概して等しい電圧を有する前記第1の誤差増幅器入力(143)に前記立ち上がり内部ソフトスタート回路出力信号を提供するように、前記第2の電流ミラー回路の前記第2のトランジスタ(M4)がソースフォロワとして動作する、
制御回路。 - 請求項14に記載の制御回路(100)であって、
前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路(142b)が第3の電流源(I3)を含み、前記第3の電流源(I3)が、前記外部キャパシタ(Cext)が前記外部ソフトスタート端子(114)に接続されている場合、前記外部キャパシタ(Cext)の充電電流を制限するように、前記第2の電流ミラー回路の前記第2のトランジスタ(M4)のドレイン端子(D)に電流を提供し、
前記第2の電流ミラー回路の前記第2のトランジスタ(M4)が、前記第1のキャパシタ(C1)を横切る前記電圧及び前記外部キャパシタ(Cext)を横切る電圧の内の低い方に概して等しい電圧を有する前記第1の誤差増幅器入力(143)に、前記ソフトスタート回路出力信号を提供する、
制御回路。 - 請求項15に記載の制御回路(100)であって、
前記誤差増幅器(140)が、第4の電流源(I4)及び差動段を含み、
前記差動段が、
第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第1の誤差増幅器入力(143)を提供するように及び前記ソフトスタート入力信号(SS)を受信するように、前記内部ソフトスタート回路(142)の前記出力回路に直接的に接続されるゲート端子と、ドレイン端子とを備える、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)、
第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第2の誤差増幅器入力(144)を提供するように及び前記基準電圧信号(VREF)を受信するように接続されるゲート端子と、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)の前記ドレイン端子に接続されるドレイン端子とを備える、前記第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)、及び、
第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)であって、前記第4の電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第3の誤差増幅器入力(146)を提供するように及び前記フィードバック信号(FB)を受信するように接続されるゲート端子とを備える、前記第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)、
を含む、制御回路。 - 請求項15に記載の制御回路(100)であって、前記第3の電流源(I3)が前記外部ソフトスタート端子(114)に直接的に接続されていない、制御回路。
- DC−DCコンバータのパルス幅変調(PWM)制御を提供するための制御回路(100)であって、前記制御回路(100)が、
パルス生成回路、及び
ソフトスタート回路(142、114)、
を含み、
前記パルス生成回路が、誤差増幅器(140)及び比較器回路(136)を含み、
前記誤差増幅器(140)が、ソフトスタート入力信号(SS)を受信する第1の誤差増幅器入力(143)と、基準電圧信号(VREF)を受信する第2の誤差増幅器入力(144)と、前記DC−DCコンバータの出力条件を表すフィードバック信号(FB)を受信する第3の誤差増幅器入力(146)と、前記フィードバック信号(FB)と前記ソフトスタート信号(SS)及び前記基準電圧信号(VREF)の内の低い方との差を表す誤差増幅器出力信号(141)を提供する出力(141)とを含み、
前記比較器回路(136)が、前記誤差増幅器出力信号(141)を受信する第1の入力(+)と、周期的ランプ信号(135)を受信する第2の入力(−)と、前記誤差増幅器出力信号(141)及び前記周期的ランプ信号(135)に従ってパルス幅変調出力信号(136a)を提供する出力とを含み、
前記ソフトスタート回路(142、114)が、
前記制御回路(100)のスタートアップの間、固定の変化レートを有する立ち上がり内部ソフトスタート電圧信号を提供する内部ランプ回路(142a)、
前記立ち上がり内部ソフトスタート電圧信号に直接的に接続されるゲート端子と、前記第1の誤差増幅器入力(143)に直接的に接続されるソース端子とを備えるソースフォロワトランジスタ(M4)、及び
前記第1の誤差増幅器入力(143)と回路接地との間の外部キャパシタ(Cext)の接続を可能にするように、前記ソースフォロワトランジスタ(M4)の前記ソース端子に及び前記第1の誤差増幅器入力(143)に直接的に接続される外部ソフトスタート端子(114)、
を含み、
前記外部キャパシタ(Cext)が前記外部ソフトスタート端子(114)に接続される場合、前記ソフトスタート回路(142、114)が、前記第1のキャパシタ(C1)を横切る前記電圧及び前記外部キャパシタ(Cext)を横切る電圧の内の低い方に概して等しい電圧を有する信号を前記第1の誤差増幅器入力(143)に提供する、
制御回路。 - 請求項18に記載の制御回路(100)であって、前記外部キャパシタ(Cext)が前記外部ソフトスタート端子(114)に接続される場合、前記ソフトスタート回路(142、114)が、前記外部キャパシタ(Cext)の充電電流を制限するように前記ソースフォロワトランジスタ(M4)のドレイン端子(D)に電流を提供する電流源(I3)を含む、制御回路。
- 請求項18に記載の制御回路(100)であって、
前記誤差増幅器(140)が、電流源(I4)及び差動段を含み、
前記差動段が、
第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)であって、前記電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記ソフトスタート入力信号(SS)を受信するように前記第1の誤差増幅器入力(143)に直接的に接続されるゲート端子と、ドレイン端子とを備える、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)、
第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)であって、前記電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第2の誤差増幅器入力(144)を提供するように及び前記基準電圧信号(VREF)を受信するように接続されるゲート端子と、前記第1の誤差増幅器トランジスタ(M9)の前記ドレイン端子に接続されるドレイン端子とを備える、前記第2の誤差増幅器トランジスタ(M10)、及び
第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)であって、前記電流源(I4)に接続されるソース端子と、前記第3の誤差増幅器入力(146)を提供するように及び前記フィードバック信号(FB)を受信するように接続されるゲート端子とを備える、前記第3の誤差増幅器トランジスタ(M11)、
を含む、制御回路。
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