JP6339243B2 - ブーストコンバータ段スイッチコントローラ - Google Patents
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Description
Claims (33)
- 電子変圧器の出力電流がインダクタ電流として流れるインダクタと、
前記インダクタ電流を整流することにより整流電流を生成する整流器と、
前記整流器と負荷との間に設けられ、前記整流電流の電流経路を制御するスイッチと、を備える低電圧装置の前記スイッチを制御するスイッチコントローラであって、
前記電子変圧器が出力する変圧器信号を受信する変圧器入力を含む、1つ以上のコントローラ入力のセットと、
前記変圧器信号のエッジ遷移を検出し、前記インダクタ電流が、前記電子変圧器が安定的に動作するのに必要な最小ピークインダクタ電流以上となるように、前記スイッチを閉じるためのスイッチ制御信号のアサーションを前記エッジ遷移に同期させるよう前記スイッチ制御信号を生成するコントローラロジックと、を含み、
前記整流電流は、前記スイッチが閉じられている時、スイッチ電流として前記スイッチを流れて前記電子変圧器に戻り、前記スイッチが開いている時は前記負荷に供給される、
スイッチコントローラ。 - 前記インダクタ電流は、前記スイッチ制御信号のアサーションの後、前記変圧器信号の電圧及び前記インダクタのインダクタンスに従って決定されたレートでほぼ線形に増加する、請求項1に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記スイッチ制御信号のアサーションを前記変圧器信号のエッジ遷移後の遅延間隔だけ遅延させ、前記遅延間隔は、最小ピークインダクタ電流閾値よりも大きく、最大インダクタ電流閾値よりも小さいピークインダクタ電流をもたらす、請求項2に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラ入力は、前記スイッチ電流を示すセンス信号を受信するセンス入力を含み、前記コントローラロジックは、前記センス信号にさらに従って前記スイッチ制御信号を制御する、請求項1に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラ入力は、負荷電圧を示す負荷信号を受信する負荷入力を含み、前記コントローラロジックは、前記負荷信号にさらに従って前記スイッチ制御信号を制御する、請求項4に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記変圧器信号の半周期に1回前記スイッチ制御信号をアサートする、請求項5に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、最小ピークインダクタ電流閾値に従って決定される最小間隔だけ前記変圧器信号の正から負へのエッジ遷移に先立って、前記スイッチ制御信号をアサートする、請求項6に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、最大インダクタ電流閾値に従って決定される最大期間だけ正から負へのエッジ遷移に先立って、前記スイッチ制御信号をアサートする、請求項7に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記変圧器信号の正から負へのエッジ遷移後に前記スイッチを開けるよう前記スイッチ制御信号をデアサートする、請求項6に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記センス信号のトリガリング値に従って前記正から負へのエッジ遷移後に前記スイッチ制御信号をデアサートする、請求項9に記載のスイッチコントローラ。
- 前記センス信号の前記トリガリング値は、ゼロインダクタ電流を示す、請求項10に記載のスイッチコントローラ。
- 前記センス信号の前記トリガリング値は、前記インダクタ電流の正の値に対応し、前記トリガリング値は負荷回路に転送される、請求項10に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記変圧器信号の半周期につき複数回、前記スイッチを閉じるよう前記スイッチ制御信号をアサートする及び前記スイッチを開けるよう前記スイッチ制御信号をデアサートする、請求項5に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記変圧器信号の1つの半周期における前記スイッチ制御信号の複数のアサーションを、規定の閾値を上回る前記センス信号を検出するまで妨げるマルチパルスイネーブル入力を含む、請求項13に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、充電間隔及び散逸間隔を含むマルチパルス間隔だけ正から負へのエッジ遷移に先立って、最初に前記スイッチ制御信号をアサートし、前記充電間隔は、最小ピークインダクタ電流閾値に従って前記インダクタを充電するのに十分であり、前記散逸間隔は、複数の散逸サイクルを包含するのに十分である、請求項13に記載のスイッチコントローラ。
- 前記散逸サイクルのそれぞれは、第1の持続時間の間の前記スイッチ制御信号のデアサーション及び第2の持続時間の間の前記スイッチ制御信号のアサーションを含む、請求項15に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記負荷信号に従って前記マルチパルス間隔の持続時間を決定する、請求項15に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記スイッチ制御信号がアサートされた状態でオン状態に初期化し、前記変圧器の発振を示す発振信号及び前記変圧器信号のエッジ遷移を示すエッジ信号を監視する、請求項5に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記スイッチを開けるよう前記スイッチ制御信号をデアサートし、エッジ状態に遷移し、低閾値を下回る前記センス信号を示すコンペアロー信号を監視することにより、前記オン状態の間に、いずれもアサートされた前記発振信号及び前記エッジ信号を検出したことに応答する、請求項18に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、オフカウンタをクリアし、オフ状態に遷移し、最大閾値を超える前記オフカウンタを示すオフタイムアウト信号を監視することにより、前記エッジ状態の間に、アサートされた前記コンペアロー信号を検出したことに応答する、請求項19に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記スイッチ制御信号をアサートし、前記オン状態に遷移することにより、前記オフ状態の間に、前記オフタイムアウト信号を検出したことに応答する、請求項20に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記スイッチ制御信号をデアサートし、連続電流モードオフカウンタをクリアし、連続電流モードオフ状態に遷移し、前記連続電流モードオフ状態の持続時間を示す前記連続電流モードオフカウンタを監視することにより、前記オフ状態の間に、いずれもアサートされた前記発振信号及びコンペアハイ信号を検出したことに応答する、請求項20に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記スイッチ制御信号をアサートし、連続電流モードオンカウンタをクリアし、連続電流モードオン状態に遷移することにより、前記連続電流モードオフ状態の間に、前記連続電流モードオフカウンタが連続電流モードオフ閾値を超えたことを検出したことに応答する、請求項22に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記スイッチ制御信号をデアサートし、前記連続電流モードオフカウンタをクリアし、前記連続電流モードオフ状態に遷移することにより、前記連続電流モードオン状態の間に、前記コンペアハイ信号を検出したことに応答し、
前記スイッチ制御信号をデアサートし、前記オフカウンタをクリアし、前記オフ状態に遷移することにより、前記連続電流モードオン状態の間に、前記連続電流モードオンカウンタが連続電流モードオン閾値を超えたこと、及びアサートされていない前記コンペアロー信号を検出したことに応答する、請求項23に記載のスイッチコントローラ。 - 前記コントローラロジックは、前記センス信号及び高基準電圧信号に従ってコンペアハイ信号を生成する第1比較器と、前記センス信号及び低基準電圧信号に従ってコンペアロー信号を生成する第2比較器と、を含む、請求項5に記載のスイッチコントローラ。
- 前記コントローラロジックは、前記コンペアロー信号に従って、前記変圧器の発振を示す発振信号を生成する発振検出器を含み、前記発振信号は、真値に初期化し、前記コンペアロー信号が所定の間隔を超える持続時間の間デアサートされない限り真のままである、請求項25に記載のスイッチコントローラ。
- 変圧器出力電流及び変圧器出力電圧を含む変圧器信号を生成する電子変圧器との使用に適した低電圧装置であって、前記低電圧装置は、
前記変圧器出力電流がインダクタ電流として流れるインダクタと、
前記インダクタ電流を整流することにより整流電流を生成する整流器と、
前記整流器と負荷との間に設けられ、前記整流電流の電流経路を制御するスイッチと、
前記スイッチを制御するスイッチ制御信号を生成するコントローラと、
を有するブーストコンバータ段を有し、
前記コントローラは、前記変圧器出力電圧を受ける変圧器入力を含む、少なくとも1つのコントローラ入力と、前記インダクタ電流が、前記電子変圧器が安定的に動作するのに必要な最小ピークインダクタ電流以上となるように、前記スイッチを閉じるためのスイッチ制御信号のアサーションを前記変圧器入力により示される変圧器出力遷移に同期させるよう前記スイッチ制御信号を生成するコントローラロジックとを含み、
前記整流電流は、前記スイッチが閉じられている時、スイッチ電流として前記スイッチを流れて前記電子変圧器に戻り、前記スイッチが開いている時は前記負荷に供給される、
低電圧装置。 - 前記ブーストコンバータ段は、前記ブーストコンバータ段の出力に接続されたコンデンサと、スイッチノードに接続されたアノード及び前記ブーストコンバータ段の出力の第1の端子に接続されたカソードを含むダイオードと、をさらに含み、
前記スイッチは、前記スイッチノードに接続された第1の出力端子を含み、前記スイッチは、前記スイッチノードから前記スイッチ電流を引き出し、前記スイッチ電流は、前記スイッチ制御信号が前記スイッチを閉じるようアサートされている時は前記整流電流に等しく、前記スイッチ制御信号が前記スイッチを開くようデアサートされている時はゼロにほぼ等しい、請求項27に記載の低電圧装置。 - ピークインダクタ電流は、最小ピークインダクタ電流閾値よりも大きく、かつ最大インダクタ電流制限よりも小さい、請求項28に記載の低電圧装置。
- 電子変圧器の出力電流がインダクタ電流として流れるインダクタと、
前記インダクタ電流を整流することにより整流電流を生成する整流器と、
前記整流器と負荷との間に設けられ、前記整流電流の電流経路を制御するスイッチと、を備える低電圧装置の前記スイッチを制御するスイッチ制御方法であって、
前記電子変圧器が出力する変圧器信号を受信することと、
前記変圧器信号のエッジ遷移を検出することと、
前記インダクタ電流が、前記電子変圧器が安定的に動作するのに必要な最小ピークインダクタ電流以上となるように、前記スイッチを閉じるためのスイッチ制御信号のアサーションを前記エッジ遷移に同期させるよう前記スイッチを制御するスイッチ制御信号を生成することと、を含み、
前記整流電流は、前記スイッチが閉じられている時、スイッチ電流として前記スイッチを流れて前記電子変圧器に戻り、前記スイッチが開いている時は前記負荷に供給される、
スイッチ制御方法。 - 前記スイッチ制御信号を生成することは、
前記スイッチ制御信号がアサートされた状態でオフ状態に初期化することと、
前記変圧器の発振を示す発振信号、前記変圧器出力のエッジ遷移を示すエッジ信号、最大インダクタ電流閾値に適合するインダクタ電流を示すコンペアハイ信号、及び最小ピークインダクタ電流閾値に適合するインダクタ電流を示すコンペアロー信号を監視することと、
前記スイッチを開けるよう前記スイッチ制御信号をデアサートし、連続電流モードオフ状態の持続時間を示す連続電流モードオフカウンタをクリアし、前記連続電流モードオフ状態に遷移することにより、前記オフ状態の間に、いずれもアサートされた前記発振信号及び前記コンペアハイ信号を検出したことに応答することとを含む、請求項30に記載のスイッチ制御方法。 - 前記スイッチ制御信号をアサートし、連続電流モードオン状態の持続時間を示す連続電流モードオンカウンタをクリアし、前記連続電流モードオン状態に遷移することにより、前記連続電流モードオフ状態の間に、前記連続電流モードオフカウンタが連続電流モードオフ閾値を超えたことを検出したことに応答することをさらに含む、請求項31に記載のスイッチ制御方法。
- 前記スイッチ制御信号をデアサートし、前記連続電流モードオフカウンタをクリアし、前記連続電流モードオフ状態に遷移することにより、前記連続電流モードオン状態の間に、前記コンペアハイ信号を検出したことに応答することと、
前記オフ状態に遷移することにより、前記連続電流モードオン状態の間に、連続電流モードオン閾値を超える前記連続電流モードオンカウンタ、及びアサートされていない前記コンペアロー信号を検出したことに応答することと、をさらに含む、請求項32に記載のスイッチ制御方法。
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