JP6239773B2

JP6239773B2 - 電荷共有リニア電圧レギュレータ

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Publication number: JP6239773B2
Application number: JP2016545362A
Authority: JP
Inventors: ロハム、マソウド; ジェン、ウェイ; ダイ、リアン; アラッディ、ディネシュ・ジェイ．; グオ、ユファ
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2015-01-08
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2035-01-08
Also published as: US20150192943A1; CN105900036A; BR112016015943A2; BR112016015943B1; CN105900036B; EP3092539A1; US9645591B2; WO2015105984A1; JP2017502426A; KR20160106133A; KR101793560B1

Description

関連出願

[0001]本願は、その全体において本明細書において参照によって明確に組み込まれている、「電荷共有リニア電圧レギュレータ」と題された、２０１４年１月９日出願の米国特許出願第１４／１５１，７０１号の利益を主要する。

[0002]本発明は、一般的に電子増幅器に関する。さらに詳しくは、発明は、充電共有ループを有する電圧レギュレータに関する実施形態に関連する。

[0003]パワーマネジメントは、現在の電子産業において重要な役割を果たす。バッテリ駆動およびハンドヘルドのデバイスは、バッテリの寿命を延ばすため、およびデバイスの動作と性能とを改善するためにパワーマネジメント技術を必要とする。パワーマネジメントの１つの態様は、動作電圧を制御することを含む。従来の電子システム、とりわけ、システム・オン・チップ（ＳＯＣｓ）は、様々なサブシステムを一般に含む。様々なサブシステムは、サブシステムの特定のニーズに適合された異なる動作電圧の下で動作させられ得る。電圧レギュレータは、様々なサブシステムに指定された電圧を供給ために用いられ得る。電圧レギュレータはまた、サブシステムが互いに絶縁されておくために用いられ得る。

[0004]低ドロップアウト（ＬＤＯ）電圧レギュレータは、低電圧を生成し供給し、および低ノイズ回路を達成するために、一般に使用される。従来のＬＤＯ電圧レギュレータは、しばしば、数マイクロファラドにわたる、大きな外部キャパシタを必要とする。これらの外部キャパシタは、貴重な基板スペースを占め、集積回路（ＩＣ）のピン数を増し、効率的なＳＯＣソリューションを妨げる。

[0005]当業者に理解されるように、電圧レギュレータに結合された負荷は、大きな周期的な電流（すなわち、アクティブ負荷期間のあいだに）を必要とし得、それは、かなりの出力電圧の減少に至り得る。この減少は、負荷の機能性に不利な影響を及ぼし得る。さらに、負荷電流を補うための入力電圧ポート（例えば、集積回路の入力ピン）からの突然の電流の引込みは、入力電圧の大きなリップルを生成し得、ゆえに、入力電圧によって供給される他のブロックに関してノイズを引き起こす。

[0006]改良されたリニア電圧レギュレータに関するニーズが存在する。さらに詳しくは、電荷共有ループを含む電圧レギュレータに関連する実施のニーズが存在する。

[0007]図１は、低ドロップアウト（ＬＤＯ）電圧レギュレータを含むデバイスである。 [0008]図２は、ＬＤＯ電圧レギュレータの負荷電流、出力電圧、入力電圧を図示するプロットである。 [0009]図３は、別のＬＤＯ電圧レギュレータの負荷電流、出力電圧、入力電圧を図示するプロットである。 [0010]図４は、本発明の例示的な実施形態に従う、複数の電圧レギュレータを含むデバイスである。 [0011]図５は、図４のデバイスの負荷電流、補助電圧、出力電圧、および入力電圧を図示するプロットである。 [0012]図６は、本発明の例示的な実施形態に従う、電圧レギュレータを含む別のデバイスを図示する。 [0013]図７は、図６のデバイスの負荷電流、補助電圧、出力電圧、および入力電圧を図示するプロットである。 [0014]図８は、図６のデバイスの実施に関する例示的な回路図を例示する。 [0015]図９は、本発明の例示的な実施形態に従う、方法を図示するフローチャートである。 [0016図１０は、本発明の例示的な実施形態に従う、別の方法を図示するフローチャートである。 [0017]図１１は、本発明の例示的な実施形態による、１つまたは複数の電圧レギュレータを有するパワーマネジメントモジュールを含むデバイスを例示する。

[0018]添付された図面に関連して以下に記載の詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の説明として意図され、本発明が実現されることができる唯一の実施形態を表すよう意図されない。本明細書の全体にわたって使用される「例示的（exemplary）」という用語は、「例、実例、または例示としての役割を果たす」を意味し、他の例示的な実施形態に対して、必ずしも好ましいまたは有利であるように解釈されるべきではない。詳細な説明は、本発明の例示的な実施形態の完全な理解を提供することを目的とした特定の詳細を含む。本発明の例示的な実施形態は、これらの特定の詳細なしで実現されうることが当業者に明らかになるであろう。いくつかの事例において、知られている構造およびデバイスは、本明細書において提示されている例示的な実施形態の新規性を曖昧にすることを避けるためにブロック図形式で示される。

[0019]図１は、入力電圧Ｖｐｉｎ（例えば、集積回路の入力ピンでの電圧）を受け取り、出力電圧Ｖｏｕｔを負荷１０４に伝えるために構成された低ドロップアウト（ＬＤＯ）電圧レギュレータ１０２を含むデバイス１００を例示し、負荷１０４は、図１においてターゲットブロックとして図示されている。電圧レギュレータ１０２は、また、参照電圧Ｖｒｅｆを受け取るように構成され得る。デバイス１００は、電圧源１０６と、キャパシタＣ１−Ｃ４と、およびインダクタＬとをさらに含む。そのうえ、デバイス１００は、入力電圧Ｖｐｉｎを受け取るように構成された１つまたは複数の追加のブロック１１０を含み得る。

[0020]図２は、参照番号１５２で図示される負荷電流と、参照番号１５４で図示される出力電圧と、および参照番号１５６で図示される入力電圧とを含むプロット１５０である。当業者に理解されるように、負荷（例えば、デバイス１００の負荷１０４）は、大きな周期的な電流（例えば、プロット１５０における参照番号１５２で示される）を必要とし得る。プロット１５０の参照番号１５４において示されるように、この電流は、出力電圧においてかなりの減少に至り得、それは、負荷（ターゲットブロック）の機能性に影響を与え得る。

[0021]再び図１を参照して、当業者に理解されるように、キャパシタＣ４のサイズを増加させることは、出力電圧Ｖｏｕｔにおける減少を削減し得る。しかしながら、この解決策は大きなシリコン面積を必要とし、しばしば実際的ではない。さらに、急速な応答ループＬＤＯ電圧レギュレータ、および／または、負荷電流を補うための入力電圧（例えば、入力電圧Ｖｐｉｎ）からの突然の電流の引込みを含むスキームは、入力電圧によって供給される他のブロックに関するノイズを引き起こす、大きなリップルを入力で生成し得る。図３は、参照番号２０２によって図示される負荷電流と、参照番号２０４によって図示される出力電圧と、および参照番号２０６によって図示される入力電圧とを含む別のプロット２００である。図３において例示されるように、入力電圧２０６は、負荷電流を補うための入力電圧からの突然の電流の引込みによる大きなリップルを含む。

[0022]例示的な実施形態は、本明細書で記述されるように、電圧レギュレータに関連する。一つの例示的な実施形態によれば、デバイスは、接地電位と出力とのあいだに結合された第１のエネルギー保存素子を含み得る。デバイスは、接地電位に結合され、出力に選択的に結合するように構成された第２のエネルギー保存素子をさらに含み得る。加えて、デバイスは、入力と第２のエネルギー保存素子との間に結合された電圧レギュレータを含み得る。

[0023]別の例示的な実施形態によれば、デバイスは、入力電圧を受け取り、出力電圧を第１のノードに伝えるように構成された電圧レギュレータを含み得る。デバイスは、また、第１のノードと接地電位との間に結合された第１のエネルギー保存素子と、接地電位と出力ノードとの間に結合された第２のエネルギー保存素子とを含み得る。そのうえ、デバイスは、アクティブな負荷期間のあいだに第１のエネルギー保存素子を出力ノードに結合するように構成されたスイッチを含み得る。

[0024]さらに別の例示的な実施形態によれば、デバイスは、入力と第１の出力ノードとの間に結合された第１の電圧レギュレータを含み得、ここにおいて、第１の出力ノードは、負荷に結合するように構成されている。さらに、デバイスは接地電位と第１の出力ノードとの間に結合された第１のキャパシタを備え得る。加えて、デバイスは、入力と第２の出力ノードとの間に結合された第２の電圧レギュレータと、接地電位と第２の出力ノードとの間に結合された第２のキャパシタとを含み得る。デバイスは、第２の出力ノードを第１の出力ノードに結合するように構成されたスイッチをさらに含み得る。

[0025]別の例示的な実施形態によれば、本発明は、電圧レギュレータの動作に関連する方法を含む。このような方法の様々な実施形態は、電圧レギュレータの出力に結合された第１のエネルギー保存素子を第１の電圧へ充電することと、第２のエネルギー保存素子を第２の電圧へ充電することとを含み得る。方法は、また、アクティブな負荷期間のあいだに第１のエネルギー保存素子を第２のエネルギー保存素子に結合することを含む。別の例示的な実施形態によれば、方法は、接地電位と出力との間に結合された第１のキャパシタに第１の電圧レギュレータから第１の出力電圧を伝えることを含み得る。加えて、方法は、接地電位に結合された第２のキャパシタに第２の電圧レギュレータから第２の出力電圧を伝えることを含み得る。さらに、方法は、アクティブな負荷期間のあいだに出力に第２のキャパシタを選択的に結合することを含み得る。

[0026]本発明の他の観点、ならびに様々な観点の特徴と利点とは、次の説明、添付図面および添付された特許請求の範囲を考慮することを通じて当業者に明らかになるであろう。

[0027]図４は、本発明の例示的な実施形態による、デバイス４００を例示する。デバイス４００は、ＬＤＯ電圧レギュレータ４０２とＬＤＯ電圧レギュレータ４０４とを含む。ＬＤＯ電圧レギュレータ４０２は、また、本明細書では、「メインＬＤＯレギュレータ」のように言及され得る。さらに、ＬＤＯ電圧レギュレータ４０４は、また、本明細書では、「補助ＬＤＯ電圧レギュレータ」のように言及され得る。デバイス４００は、インダクタＬｘ、キャパシタＣｘ、キャパシタＣｉｎ、キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎ、およびキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘをさらに含み得る。キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎは、また、本明細書では、「メインキャパシタ」のように言及され得、キャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘは、また、本明細書では、「補助キャパシタ」のように言及され得る。さらに、キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎおよびキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘの各々は、本明細書では、「エネルギー保存素子」のように言及され得る。図４に例示されるように、キャパシタＣｘは、接地電位とノードＡとの間に結合され得、キャパシタＣｉｎは、接地電位とＬＤＯ電圧レギュレータ４０２の入力との間に結合され得、キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎは、接地電位とＬＤＯ電圧レギュレータ４０２の出力との間に結合され、およびキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘは、接地電位とＬＤＯ電圧レギュレータ４０４の出力との間に結合され得る。

[0028]引き続き図４を参照し、ＬＤＯ電圧レギュレータ４０２の入力は、ノードＡに結合され、入力電圧を受け取るように構成されている。当業者に理解されるように、ノードＡは、例えば、集積回路の入力ピンを備える。したがって、ノードＡは、「入力電圧ピン」のように言及され、電圧レギュレータ４０２および電圧レギュレータ４０４によって受け取られた電圧は、入力電圧Ｖｐｉｎとして言及され得る。さらに、ＬＤＯ電圧レギュレータ４０２の出力は、ターゲットブロック４０６に結合され、ターゲットブロック４０６に出力電圧Ｖｏｕｔを伝えるように構成され、ターゲットブロックは、また、負荷として言及され得る。

[0029]電圧レギュレータ４０４の入力はノードＡに結合され、入力電圧Ｖｐｉｎを受け取るように構成され、および、ＬＤＯ電圧レギュレータ４０４の出力は、ノードＢに結合され、別の出力電圧Ｖａｕｘを伝えるように構成される。ノードＢは、スイッチＳとキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘとの間に結合され、スイッチＳを介してターゲットブロック４０６に切り替え可能に接続され得る。さらに、電圧レギュレータ４０４は、電圧レギュレータ４０２の出力においてフィードバック電圧を受け取るように構成され得る。

[0030]当業者に理解されるように、図１において例示されるデバイス１００に比較して、デバイス４００は、２つの部分（すなわち、キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎとキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘ）に分割されるＬＤＯキャパシタを含む。第１の部分（すなわち、メインキャパシタ）は、目標ＤＣ電圧への決まったＬＤＯフィードバックで充電され得る。第２の部分（すなわち、補助キャパシタ）は、ある電圧へチャージされ、それは、例えば、目標ＤＣ電圧より高電圧であり得る。アクティブな負荷期間のあいだ（例えば、負荷が大きな周期的な電流を必要とするとき）、ブートキャパシタ（すなわち、キャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘ）は、負荷電流を補うために出力へ切り替えられ得る。別の言い方をすれば、アクティブな負荷期間のあいだ、キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎおよびキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘの各々はターゲットブロック４０６に結合され得る。コントローラ（図４に示さず）は、いつアクティブな負荷期間が発生するかを決定するように構成され得、さらに、アクティブな負荷イベントのあいだ、ターゲットブロック４０６にキャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎおよびキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘの各々を結合することに関して信号をスイッチＳに伝え得ることが示される。キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎおよびキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘの両方の電圧は、メインＬＤＯ電圧のリップルをサンプリングする、遅い切り替えられたフィードバックループによって設定され得ることがさらに示される。そのようなスキームにおいて、補助電圧Ｖａｕｘは、負荷期間の開始と終了との出力電圧Ｖｏｕｔの差分、つまり事実上のリップルの値、を、入力誤差信号として、使用するフィードバックループによって制御され得る。

[0031]図５は、負荷電流４５２、補助電圧４５４、出力電圧４５６、および入力電圧４５８を図示するプロット４５０である。負荷電流４５２は、ターゲットブロック４０６（図４参照）に伝えられる電流を表し得、補助電圧４５４は、ノードＢでの電圧（すなわち、Ｖａｕｘ）（図４参照）を表し得、出力電圧４５６は、出力電圧Ｖｏｕｔを表し得、および、入力電圧４５８はＬＤＯ電圧レギュレータ４０２とおよびＬＤＯ電圧レギュレータ４０４との入力（すなわち、入力ピンの電圧Ｖｐｉｎ）に伝えられる電圧を表し得ることが示される。

[0032]従来のデバイスと比較して、デバイス４００の出力電圧のリップルは、著しく削減され得、デバイス４００の全キャパシタのサイズは、削減され得、あるいは両方である。さらに、ノードＡからの突然の電流減少は、削減され得、それゆえに、大きなリップルは、電圧レギュレータ４０２とおよびＬＤＯ電圧レギュレータ４０４とに供給される入力電圧に誘発されないことがあり得る。加えて、第２のフィードバックループ（すなわち、出力電圧ＶｏｕｔからＬＤＯ電圧レギュレータ４０４へのフィードバック）は、補償不足（すなわち、大きな出力リップル）、補償過剰（すなわち、設定より高い電圧への出力電圧のドリフト）、あるいは両方を回避し得る。

[0033]当業者に理解されるように、負荷の非周期的な部分が非常に小さい場合には、メイン電圧レギュレータは全く、あるいはほとんど電流を供給しない。それゆえに、本発明の例示的な実施形態にしたがって、メインＬＤＯ電圧レギュレータは省略され得、ブーストループは、負荷についてすべての電流を供給する。図6は、本発明の例示的な実施形態による、デバイス５００を例示する。デバイス５００はＬＤＯ電圧レギュレータ４０４を含み、それはまた、本明細書では、「補助ＬＤＯレギュレータ」のように言及され得る。デバイス５００は、インダクタＬｘ、キャパシタＣｘ、キャパシタＣｉｎ、キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎ、およびキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘをさらに含む。例示されるように、キャパシタＣｘは、接地電位とノードＡとの間に結合され得、キャパシタＣｉｎは、接地電位とノードＡとの間に結合され得、キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎは、接地電位とデバイス５００の出力とのあいだに結合され、および、キャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘは、接地電位とＬＤＯ電圧レギュレータ４０４の出力との間に結合され得る（すなわち、接地電位とターゲットブロックとの間に結合される）。

[0034]ＬＤＯ電圧レギュレータ４０４の入力はノードＡに結合され、入力電圧Ｖｐｉｎを受け取るように構成され、および、ＬＤＯ電圧レギュレータ４０４の出力はノードＢに結合され、別の出力電圧Ｖａｕｘを伝えるように構成される。ノードＢは、スイッチＳとキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘとの間に結合され、スイッチＳを介してターゲットブロック４０６に切り替え可能に接続され得る。さらに、電圧レギュレータ４０４は、電圧レギュレータ４０２の出力でのフィードバック電圧を受け取るように構成され得る。

[0035]図７は、負荷電流５５２、補助電圧５５４、出力電圧５５６、および入力電圧５５８を図示するプロット５５０である。負荷電流５５２は、デバイス５００のターゲットブロック４０６（図６参照）に伝えられる電流を表し得、補助電圧５５４は、ノードＢでの電圧（すなわち、Ｖａｕｘ）（図６参照）を表し得、出力電圧５５６は、出力電圧Ｖｏｕｔを表し得、および、入力電圧５５８は、ＬＤＯ電圧レギュレータ４０４の入力に伝えられる電圧（すなわち、入力ピンの電圧Ｖｐｉｎ）を表し得ることが示される。従来のデバイスと比較して、入力電圧からの突然の電流低下は削減され得、それゆえに、大きなリップルが、電圧レギュレータ４０４へ供給される入力電圧に誘発されないことがあり得る。

[0036]図８は、図６に例示されたデバイス５００を実装するための例示的な回路図９００である。回路図９００は、複数のトランジスタＭ１−Ｍ５、キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎおよびＣｏｕｔ＿ａｕｘ、スイッチＳ、および電流源Ｉを含む。例示されるように、トランジスタＭ１は、入力電圧ＶｐｉｎとトランジスタＭ４との間に結合され、それはさらに、電流源Ｉに結合されている。さらに詳細には、トランジスタＭ１のソースは入力電圧Ｖｐｉｎに結合され、トランジスタＭ１のドレインは、トランジスタＭ４のドレインに結合され、および、トランジスタＭ４のソースは、電流源Ｉに結合される。さらに、トランジスタＭ２は、入力電圧ＶｐｉｎとトランジスタＭ５との間に結合され、それはさらに、電流源Ｉに結合されている。より詳細には、トランジスタＭ２のソースは、入力電圧Ｖｐｉｎに結合され、トランジスタＭ２のドレインは、トランジスタＭ５のドレインに結合され、および、トランジスタＭ５のソースは、電流源Ｉに結合される。

[0037]加えて、トランジスタＭ１のゲートは、トランジスタＭ２のゲートに結合され得、それは、さらに、トランジスタＭ２のドレインに結合される。トランジスタＭ４のゲートは、参照電圧ＶＲＥＦを受け取るように構成される。トランジスタＭ３は、入力電圧ＶｐｉｎとキャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘとの間に結合され、それは、さらに接地電位に結合される。さらに詳細には、トランジスタＭ３のソースは、入力電圧Ｖｐｉｎに結合され、トランジスタＭ３のドレインはノードＣに結合され、それは、キャパシタＣｏｕｔ＿ａｕｘＹＳ、キャパシタＳを介して接地電位ＧＲＮＤに結合される。そのうえ、トランジスタＭ３のゲートは、トランジスタＭ１のドレインとトランジスタＭ４のドレインとに結合される。さらに、ノードＣは、スイッチＳを介して回路図６００の出力に切り替え可能に接続される。トランジスタＭ５のゲートは、ノードＤに結合され、それは、回路図９００の出力とキャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎとの間に結合される。キャパシタＣｏｕｔ＿ｍａｉｎは、さらに、接地電位ＧＲＮＤに結合される。

[0038]図9は、１つまたは複数の例示的な実施形態にしたがって、方法600を例示するフローチャートである。方法６００は、第１の電圧へ電圧レギュレータの出力に結合された第１のエネルギー保存素子を充電することを含み得る（番号６０２により図示される）。方法６００は、また、第２の電圧へ第２のエネルギー保存素子を充電することを含み得る。加えて、方法６００は、アクティブな負荷期間のあいだに第２のエネルギー保存素子に第１のエネルギー保存素子を結合することを含み得る。

[0039]図10は、１つまたは複数の例示的な実施形態にしたがって、別の方法700を例示するフローチャートである。方法７００は、接地電位と出力との間に結合された第１のキャパシタに第１の電圧レギュレータから第１の出力電圧を伝えることを含み得る（番号７０２により図示される）。加えて、方法７００は、また、接地電位に結合された第２のキャパシタに第２の電圧レギュレータから第２の出力電圧を伝えることを含み得る（番号７０４により図示される）。方法７００は、また、アクティブな負荷期間のあいだに出力電圧へ第２のキャパシタを選択的に結合することを含み得る（番号７０６により図示される）。

[0040]図11は、本発明の例示的な実施形態にしたがって、電子デバイス800のブロック図である。一つの例に従えば、デバイス８００は、携帯電話のようなポータブル電子デバイスを備え得る。デバイス８００は、デジタルモジュール８０２、ＲＦモジュール８０４、およびパワー制御モジュール８０６、のような様々なモジュールを含み得る。デジタルモジュール802は、メモリと１つまたは複数のプロセッサとを備え得る。無線周波数集積回路（ＲＦＩＣ）を備えうるＲＦモジュール804は、送信機と受信機とを含むトランシーバを含み、アンテナ808を介する双方向ワイヤレス通信のために構成され得る。概して、ワイヤレス通信デバイス800は、任意の数のアンテナ、任意の数の周波数帯域、および任意の数の通信システムのために任意の数の送信機と任意の数の受信機とを含み得る。本発明の例示的な実施形態に従えば、パワー制御モジュール８０６は、１つまたは複数の電圧レギュレータ８１０を含み得、それは、１つまたは複数のデバイス４００（図４を参照）、１つまたは複数のデバイス５００（図６を参照）、あるいはそれらの結合を備え得る。

[0041]本発明の例示的な実施形態、電荷共有ループを有する電圧レギュレータは、効率の損失なしに周期的負荷に関する入力／出力電圧リップル、あるいは面積を削減し得る。例示的な実施形態は、リニア電圧レギュレータに適用し得、それは、極めて一般的に様々なアナログ、ミックスシグナル、およびＲＦ製品に組込まれる。本発明は、むしろシンプルでありながら、簡潔な解決策を含み、それは、特定の回路の実装に限定されない。線形ＬＤＯと比較して、効率の有意な損失はない。線形ＬＤＯに関して、全電荷は供給電圧から引き込まれ、ターゲットブロックにわたされ得る。紹介した電荷共有ＬＤＯに関して、同じ電荷は２つのステップで引き込まれ負荷にわたされる。さらに、全電力消費は、実質的に同じであり得、そして、唯一の差異は、線形ＬＤＯの内部の電力消失と比較して、本発明における電力消失は、メインＬＤＯ足す補助ＬＤＯ、およびスイッチの電力消失に分割される。第２のループの電力ニーズによる任意の特別なオーバーヘッドは、実際的なケースにおいて無視され得る。

[0042]当業者は、情報と信号とが、様々で異なる技法と技術のいずれかを用いて表されることを理解するであろう。例えば、上記の説明を通して参照されうるデータ、命令群、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁界あるいは磁気粒子、光学界または光学粒子、あるいはそれら任意の組み合わせによって表わされうる。

[0043]当業者はさらに本明細書に開示された例示的な実施形態に関連して記載された様々な例としての論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組み合わせとして実装され得る。ハードウェアおよびソフトウェアの互換性を明確に例示するために、様々な例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびステップが、概してそれらの機能の観点から上記に説明された。そのような機能性がハードウェアまたはソフトウェアとしてインプリメントされるかどうかは、特定のアプリケーションおよびシステム全体に課せられる設計制約に依存する。当業者は、各特定のアプリケーションについて様々方法で記載された機能を実装し得るが、こういった実装の決定は、本発明の例示的な実施形態の範囲から逸脱させるように解釈されるべきではない。

[0044]本明細書に開示された実施形態に関連して説明された様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェアコンポーネント、あるいは本明細書に説明された機能を実施するようにデザインされるそれらの任意の組み合わせでインプリメントまたは実施され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであっても良いが、代替として、プロセッサは、従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシーンのいずれかであっても良い。プロセッサはまた、計算デバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連携した１つまたは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成としてインプリメントされうる。

[0045]１つまたは複数の例示的な実施形態において、記載された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせに実装され得る。ソフトウェア内においてインプリメントされる場合、機能は、コンピュータ可読媒体上において１つまたは複数の命令またはコードとして記憶あるいは送信されうる。コンピュータ可読媒体は、１つの場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体とコンピュータ記憶媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされることができる任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、あるいは命令もしくはデータ構造の形で所望のプログラムコードを搬送または記憶するために使用されることができ、コンピュータによってアクセスされることができる任意の他の媒体を備えることができる。また、任意の接続は、コンピュータ可読媒体と厳密には称される。例えば、ソフトウェアがウェブサイト、サーバ、または他の遠隔ソースから、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波のようなワイヤレス技法を使用して送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、あるいは赤外線、無線、およびマイクロ波のようなワイヤレス技法は送信媒体の定義に含まれている。ディスク（disk）およびディスク（disc）は、本明細書で使用される場合、コンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク、およびブルーレイディスクを含み、ここにおいて、ディスク（disk）は通常、磁気的にデータを再生するが、その一方でディスク（disc）は、レーザーを用いて光学的にデータを再生する。上記の組み合わせはまた、コンピュータ可読媒体の範囲に含まれるべきである。

[0046]開示された例示的な実施形態の前の説明は、本発明を作成または使用することを当業者に可能にするために提供される。これらの例示的な実施形態に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかとなり、本明細書において定義された包括的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されうる。したがって、本発明は、本明細書において示された例示的な実施形態に限定されるよう意図されず、本明細書において開示された原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲が付与されるべきである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[Ｃ１]
デバイスであって、前記デバイスは下記を備える、
接地電位と出力との間に結合された第１のエネルギー保存素子と、
前記接地電位に結合された、および前記出力に選択的に結合するように構成された第２のエネルギー保存素子と、
入力と前記第２のエネルギー保存素子との間に結合された電圧レギュレータ。
[Ｃ２]
Ｃ１に記載のデバイスであって、前記第１のエネルギー保存素子と前記第２のエネルギー保存素子との各々がキャパシタを備える、前記デバイス。
[Ｃ３]
Ｃ１に記載のデバイスであって、前記デバイスは、前記出力に前記第２のエネルギー保存素子を選択的に結合するように構成されたスイッチをさらに備える。
[Ｃ４]
Ｃ３に記載のデバイスであって、前記デバイスは、前記入力と前記第１のエネルギー保存素子との間に結合された別の電圧レギュレータをさらに備える。
[Ｃ５]
Ｃ１に記載のデバイスであって、前記出力はフィードバック経路を介して前記電圧レギュレータにさらに結合された、前記デバイス。
[Ｃ６]
Ｃ１に記載のデバイスであって、前記電圧レギュレータは、前記出力での電圧リップルに基づいて出力電圧を伝えるように構成された、前記デバイス。
[Ｃ７]
デバイスであって、前記デバイスは下記を備える、
入力電圧を受け取り、第１のノードに出力電圧を伝えるように構成された電圧レギュレータと、
前記第１のノードと接地電位との間に結合された第１のエネルギー保存素子と、
前記接地電位と出力ノードとの間に結合された第２のエネルギー保存素子と、
アクティブな負荷期間のあいだに前記出力ノードに前記第１のエネルギー保存素子を結合するように構成されたスイッチ。
[Ｃ８]
Ｃ７に記載されたデバイスであって、別の電圧レギュレータが、前記入力電圧を受け取り、前記出力ノードに出力電圧を伝えるように構成された、前記デバイス。
[Ｃ９]
Ｃ７に記載されたデバイスであって、前記電圧レギュレータは、前記出力ノードからフィードバック電圧を受け取るように構成された、前記デバイス。
[Ｃ１０]
Ｃ７に記載されたデバイスであって、前記出力ノードの電圧は、前記第１のノードでの電圧より低い、前記デバイス。
[Ｃ１１]
Ｃ７に記載されたデバイスであって、前記第２のエネルギー保存素子は、目標ＤＣ電圧へ充電されるように構成された、前記デバイス。
[Ｃ１２]
Ｃ７に記載されたデバイスであって、前記出力ノードはターゲットブロックに結合されるように構成された、前記デバイス。
[Ｃ１３]
デバイスであって、前記デバイスは下記を備える、
入力と第１の出力ノードとの間に結合された第１の電圧レギュレータ、ここで、前記第１の出力ノードは負荷に結合されるように構成された、と、
接地電位と前記第１の出力ノードとの間に結合された第１のキャパシタと、
前記入力と第２の出力ノードとの間に結合された第２の電圧レギュレータと、
前記接地電位と前記第２の出力ノードとの間に結合された第２のキャパシタと、
前記第１の出力ノードに前記第２の出力ノードを結合するように構成されたスイッチ。
[Ｃ１４]
方法であって、前記方法は下記を備える、
第１の電圧へ電圧レギュレータの出力に結合された第１のエネルギー保存素子を充電することと、
第２の電圧へ第２のエネルギー保存素子を充電することと、
アクティブな負荷期間のあいだに前記第２のエネルギー保存素子に前記第１のエネルギー保存素子を結合すること。
[Ｃ１５]
Ｃ１４に記載された方法であって、第２のエネルギー保存素子は、別の電圧レギュレータの出力に結合された前記第２のエネルギー保存素子を充電することを備える、前記方法。
[Ｃ１６]
Ｃ１５に記載された方法であって、前記方法は、前記別の電圧レギュレータと前記電圧レギュレータとにおける入力電圧を受け取ることをさらに備える。
[Ｃ１７]
Ｃ１４に記載された方法であって、前記方法は、前記電圧レギュレータに前記第２のエネルギー保存素子からフィードバック電圧を伝えることをさらに備える。
[Ｃ１８]
Ｃ１４に記載された方法であって、第２の電圧へ前記第２のエネルギー保存素子を充電することは、前記第１の電圧より低い前記第２の電圧へ前記第２のエネルギー保存素子を充電することを備える、前記方法。
[Ｃ１９]
方法であって、前記方法は下記を備える、
接地電位と出力との間に結合された第１のキャパシタに第１の電圧レギュレータから第１の出力電圧を伝えることと、
前記接地電位に結合された第２のキャパシタに第２の電圧レギュレータから第２の出力電圧を伝えることと、
アクティブな負荷期間のあいだに前記出力に前記第２のキャパシタを選択的に結合すること。
[Ｃ２０]
Ｃ１９に記載された方法であって、第１の出力電圧を伝えることは、目標ＤＣ電圧へ前記第１のキャパシタを充電することを備える、前記方法。
[Ｃ２１]
Ｃ１９に記載された方法であって、前記方法は、前記第２の電圧レギュレータに前記出力からフィードバック電圧を伝えることをさらに備える。
[Ｃ２２]
Ｃ１９に記載された方法であって、第２の出力電圧を伝えることは、前記出力での電圧リップルに基づいて前記第２のキャパシタを充電することを備える、前記方法。
[Ｃ２３]
Ｃ１９に記載された方法であって、前記方法は、前記第２の電圧レギュレータと前記第１の電圧レギュレータとの各々での入力電圧を受け取ることをさらに備える。
[Ｃ２４]
デバイスであって、前記デバイスは下記を備える、
第１の電圧へ電圧レギュレータの出力に結合された第１のエネルギー保存素子を充電するための手段と、
第２の電圧へ第２のエネルギー保存素子を充電するための手段と、
アクティブな負荷期間のあいだに前記第２のエネルギー保存素子に前記第１のエネルギー保存素子を結合するための手段。
[Ｃ２５]
デバイスであって、前記デバイスは下記を備える、
接地電位と出力との間に結合された第１のキャパシタに第１の電圧レギュレータから第１の出力電圧を伝える手段と、
前記接地電位に結合された第２のキャパシタに第２の電圧レギュレータから第２の出力電圧を伝えるための手段と、
アクティブな負荷期間のあいだに前記出力に前記第２のキャパシタを選択的に結合するための手段。

Claims

デバイスであって、前記デバイスは下記を備える、
出力に結合された第１のエネルギー保存素子と、
前記出力に結合された負荷のアクティブな負荷期間に基づいて、前記出力と前記第１のエネルギー保存素子に選択的および周期的に結合するように構成された第２のエネルギー保存素子と、
入力と前記第２のエネルギー保存素子との間に結合された電圧レギュレータ、ここで、前記電圧レギュレータは、前記第１のエネルギー保存素子の電圧である、フィードバック電圧を受け取り、前記フィードバック電圧に基づいて前記第２のエネルギー保存素子を所定の電圧へ充電するように構成される、と、
前記第１のエネルギー保存素子を充電するように構成された前記第１のエネルギー保存素子と前記入力とのあいだに結合された第２の電圧レギュレータ。
請求項１に記載のデバイスであって、前記第１のエネルギー保存素子と前記第２のエネルギー保存素子との各々がキャパシタを備える、前記デバイス。
請求項１に記載のデバイスであって、前記デバイスは、前記出力に前記第２のエネルギー保存素子を選択的に結合するように構成されたスイッチをさらに備える。
請求項１に記載のデバイスであって、前記電圧レギュレータは、前記出力での電圧リップルに基づいて出力電圧を伝えるようにさらに構成された、前記デバイス。
方法であって、前記方法は下記を備える、
第１の電圧へ電圧レギュレータの出力に結合された第１のエネルギー保存素子を充電することと、
第２の電圧へ第２の電圧レギュレータの出力に結合された第２のエネルギー保存素子を充電することと、
前記第２のエネルギー保存素子での負荷電流を補うためにアクティブな負荷期間のあいだに前記第２のエネルギー保存素子に前記第１のエネルギー保存素子を周期的に結合することと、
前記電圧レギュレータに前記第２のエネルギー保存素子からフィードバック電圧を伝えること、ここにおいて、前記フィードバック電圧は、前記第２のエネルギー保存素子の前記第２の電圧であり、前記第１の電圧は、前記フィードバック電圧に基づく。
デバイスであって、前記デバイスは下記を備える、
入力電圧を受け取り、第１のノードに出力電圧を伝えるように構成された電圧レギュレータと、
前記第１のノードに結合された第１のエネルギー保存素子と、
出力ノードに結合された第２のエネルギー保存素子と、
前記出力ノードでのアクティブな負荷期間のあいだに前記出力ノードに前記第１のエネルギー保存素子を周期的に結合するように構成されたスイッチ、ここにおいて、前記電圧レギュレータは、前記出力ノードからフィードバック電圧を受け取るように構成され、前記フィードバック電圧は、前記第２のエネルギー保存素子の電圧であり、前記出力電圧は、前記フィードバック電圧に基づく、と、
前記入力電圧を受け取り、前記出力ノードに出力電圧を伝えるように構成され第２の電圧レギュレータ。
請求項６に記載されたデバイスであって、前記出力ノードでの電圧は、前記第１のノードでの電圧より低い、前記デバイス。
請求項６に記載されたデバイスであって、前記第２のエネルギー保存素子は、目標ＤＣ電圧へ充電されるように構成された、前記デバイス。
請求項６に記載されたデバイスであって、前記出力ノードは、ターゲットブロックに結合するように構成された、前記デバイス。
請求項５に記載された方法であって、前記方法は、前記第２の電圧レギュレータと前記電圧レギュレータとにおける入力電圧を受け取ることをさらに備える。
請求項５に記載された方法であって、第２の電圧へ前記第２のエネルギー保存素子を充電することは、前記第１の電圧より低い前記第２の電圧へ前記第２のエネルギー保存素子を充電することを備える、前記方法。
方法であって、前記方法は下記を備える、
出力に結合された第１のキャパシタに第１の電圧レギュレータから第１の出力電圧を伝えることと、
第２のキャパシタに第２の電圧レギュレータから第２の出力電圧を伝えることと、
前記出力での負荷電流を補うためにアクティブな負荷期間のあいだに前記出力に前記第２のキャパシタを選択的および周期的に結合することと、
前記第２の電圧レギュレータに前記出力からフィードバック電圧を伝えること、ここにおいて、前記フィードバック電圧は、前記第１のキャパシタの電圧であり、前記第２の出力電圧は、前記フィードバック電圧に基づく。
請求項１２に記載された方法であって、第１の出力電圧を伝えることは、目標ＤＣ電圧へ前記第１のキャパシタを充電することを備える、前記方法。
請求項１２に記載された方法であって、第２の出力電圧を伝えることは、前記出力での電圧リップルに基づいて前記第２のキャパシタを充電することを備える、前記方法。
請求項１２に記載された方法であって、前記方法は、前記第２の電圧レギュレータと前記第１の電圧レギュレータとの各々での入力電圧を受け取ることをさらに備える。
デバイスであって、前記デバイスは下記を備える、
第１の電圧へ電圧レギュレータの出力に結合された第１のエネルギー保存素子を充電するための手段と、
第２の電圧へ第２の電圧レギュレータの出力に結合された第２のエネルギー保存素子を充電するための手段と、
前記出力での負荷電流を補うためにアクティブな負荷期間のあいだに前記第２のエネルギー保存素子に前記第１のエネルギー保存素子を周期的に結合するための手段、ここにおいて、前記第２のエネルギー保存素子を充電するための前記手段は、前記出力からフィードバック電圧を受け取り、前記フィードバック電圧は、前記第２のエネルギー保存素子の前記第２の電圧であり、前記第２の電圧は、前記フィードバック電圧に基づく。
デバイスであって、前記デバイスは下記を備える、
出力に結合された第１のキャパシタに第１の電圧レギュレータから第１の出力電圧を伝えるための手段と、
第２のキャパシタに第２の電圧レギュレータから第２の出力電圧を伝えるための手段と、
前記出力での負荷電流を補うためにアクティブな負荷期間のあいだに前記出力に前記第２のキャパシタを選択的および周期的に結合するための手段、ここにおいて、前記第２の電圧レギュレータは、前記出力からフィードバック電圧を受け取り、前記フィードバック電圧は、前記第１のキャパシタの電圧であり、前記第２の出力電圧は、前記フィードバック電圧に基づく。