JP6736344B2 - スルーレート制御装置及びスルーレート制御方法 - Google Patents
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Description
(概要)
図1は、実施の形態に係るスルーレート制御装置により制御されたスルーレートを示すグラフである。縦軸は、DCDCコンバータなどの電源の最終の出力電圧を示し、横軸は、時間(カウンタの値)を示す。
実施の形態に係るスルーレート制御装置20は、スルーレートを制御するスルーレート制御装置であって、スルーレートを決めるために用いられる電圧値を設定する設定部と、設定部により設定された電圧値に基づいて、遷移開始電圧から目標電圧に近づくにつれてスルーレートが遅くなるように制御する制御部と備える。具体的には、DCDCコンバータなどの電源の出力スルーレートをDVSによりデジタル制御する装置であって、図2に示すように、DVSステートトランジション21と、電圧コントローラ22と、タイミングカウンタ23と、キャリーアップデコーダ24と、電圧カウンタ25とを備える。
図3は、図2に示されるスルーレート制御装置20の変形例1を示す。図3に示すように、電圧コントローラ22には、ターゲット電圧コントローラ22Aが含まれていなくてもよい。すなわち、固定の目標電圧(例えば1V)が図示しないメモリに設定されている場合は、その固定の目標電圧を用いてスルーレートを決めることができるため、ターゲット電圧コントローラ22Aは不要である。その他の機能部については図2と同様である。
図4は、図2に示されるスルーレート制御装置20の変形例2を示す。図4に示すように、電圧コントローラ22には、イニシャル電圧コントローラ22Bが含まれていなくてもよい。すなわち、固定の遷移開始電圧(例えば0V)が図示しないメモリに設定されている場合は、その固定の遷移開始電圧を用いてスルーレートを決めることができるため、イニシャル電圧コントローラ22Bは不要である。その他の機能部については図2と同様である。
図5は、比較例に係るスルーレート制御装置のタイミングチャートである。具体的には、電源状態信号(State)、クロック信号(Clock)、電圧制御バス信号(Voltage control bus)、出力電圧信号(Voltage Output)、DVSスピード信号(DVS_SPEED)の遷移を示している。各信号の意味については後述する。
次に、アナログ処理部31について詳細に説明する。
次に、シミュレーション1の結果について説明する。
以下、図7を参照しながら、ラッシュ電流が減少する量について説明する。
また、入力電流Iinは、次式のようになる。
Iin=(Vout×Iout)/Vin
この場合、出力電流Iout=充電電流Ichgであるため、入力電流Iinは、次式のようになる。
比較例によれば、図11に示すように、出力電圧Voutが大きくなるにつれて入力電流Iinも大きくなり、出力電圧Voutが目標電圧の1Vに到達したときに入力電流Iinがピーク値(1.056A)を示している。一方、実施の形態によれば、図12に示すように、出力電圧Voutが目標電圧の1Vに到達する前に入力電流Iinがピーク値(0.792A)を示し、その後は入力電流Iinの上昇が抑制されている。そのため、比較例と比べて、ラッシュ電流の低減を図ることが可能である。
次に、シミュレーション2の結果について説明する。以下、シミュレーション1と異なる点を中心に説明することとし、同様の点については詳しい説明を省略する。
次に、試作品の評価結果について説明する。以下、シミュレーション2と異なる点を中心に説明することとし、同様の点については詳しい説明を省略する。
上記のように、実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
12…I2Cコマンド信号
20…スルーレート制御装置
21…DVSステートトランジション
22…電圧コントローラ
23…タイミングカウンタ
24…キャリーアップデコーダ
25…電圧カウンタ
22A…ターゲット電圧コントローラ
22B…イニシャル電圧コントローラ
31…アナログ処理部
SW1,SW2,SW3…電圧選択フィードバックスイッチ
41…コンパレータ
42…PWM変調器
43…ドライバ
L・Cout…ローパスフィルタ
Vin…入力電圧
Vout…出力電圧
Iin…入力電流
Iout…出力電流
Ichg…充電電流
Claims (20)
- スルーレートを制御するスルーレート制御装置であって、
前記スルーレートを決めるために用いられる電圧値を設定する設定部と、
前記設定部により設定された電圧値に基づいて、遷移開始電圧から目標電圧に近づくにつれて前記スルーレートが遅くなるように制御する制御部と、
前記制御部による制御にしたがって変更された電圧を入力し、入力した前記電圧の傾きを調整するアナログ処理部と
を備え、
前記アナログ処理部は、
複数の電圧選択フィードバックスイッチと、
前記複数の電圧選択フィードバックスイッチに接続され、前記複数の電圧選択フィードバックスイッチの出力と、前記アナログ処理部の出力電圧とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力を入力するPWM変調器と、
前記PWM変調器の出力を駆動するドライバと、
前記ドライバの出力に接続されるローパスフィルタとを備え、
前記制御部内に生成されたカウント値を用いて時間の管理を行い、管理された前記時間の経過に応じて前記複数の電圧選択フィードバックスイッチを切り替えることにより、入力した前記電圧の傾きを前記スルーレートに応じて調整することを特徴とするスルーレート制御装置。 - 前記制御部は、弧を描くように、前記遷移開始電圧に近い領域は前記スルーレートが速くなるように制御し、前記目標電圧に近い領域は前記スルーレートが遅くなるように制御することを特徴とする請求項1に記載のスルーレート制御装置。
- 前記制御部は、DVS電圧遷移を管理するDVSステートトランジションを備えることを特徴とする請求項2に記載のスルーレート制御装置。
- 前記制御部は、前記スルーレートを決める際に用いられるタイミングカウンタを備えることを特徴とする請求項3に記載のスルーレート制御装置。
- 前記制御部は、前記目標電圧と前記遷移開始電圧との差分を少なくとも3つの領域に分割し、電圧変更を行うタイミングを調整するキャリーアップデコーダを備えることを特徴とする請求項4に記載のスルーレート制御装置。
- 前記制御部は、前記キャリーアップデコーダにより調整されたタイミングで電圧変更を行い、前記アナログ処理部へデコード値を出力する電圧カウンタを備えることを特徴とする請求項5に記載のスルーレート制御装置。
- 前記アナログ処理部は、前記時間経過に応じて前記複数の電圧選択フィードバックスイッチのオン状態とオフ状態との組み合わせの切り替えを実施することで前記電圧の傾きを前記スルーレートに応じて調整することを特徴とする請求項6に記載のスルーレート制御装置。
- 前記設定部は、任意の前記目標電圧を設定するターゲット電圧コントローラを備えることを特徴とする請求項1に記載のスルーレート制御装置。
- 前記設定部は、任意の前記遷移開始電圧を設定するイニシャル電圧コントローラを備えることを特徴とする請求項1に記載のスルーレート制御装置。
- DCDCコンバータの出力スルーレートを制御することを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載のスルーレート制御装置。
- スルーレートを制御するスルーレート制御装置によるスルーレート制御方法であって、
前記スルーレートを決めるために用いられる電圧値を設定部が設定する設定ステップと、
前記設定ステップで設定された電圧値に基づいて、遷移開始電圧から目標電圧に近づくにつれて前記スルーレートが遅くなるように制御部が制御する制御ステップと、
前記制御部による制御にしたがって変更された電圧をアナログ処理部が入力し、入力した前記電圧の傾きを前記アナログ処理部が調整するステップと
を有し、
複数の電圧選択フィードバックスイッチと、
前記複数の電圧選択フィードバックスイッチに接続され、前記複数の電圧選択フィードバックスイッチの出力と、前記アナログ処理部の出力電圧とを比較するコンパレータと、
前記コンパレータの出力を入力するPWM変調器と、
前記PWM変調器の出力を駆動するドライバと、
前記ドライバの出力に接続されるローパスフィルタとを備える前記アナログ処理部が、
前記制御部内に生成されたカウント値を用いて時間の管理を行い、管理された前記時間の経過に応じて前記複数の電圧選択フィードバックスイッチを切り替えることにより、入力した前記電圧の傾きを前記スルーレートに応じて調整することを特徴とするスルーレート制御方法。 - 前記制御ステップでは、弧を描くように、前記遷移開始電圧に近い領域は前記スルーレートが速くなるように制御し、前記目標電圧に近い領域は前記スルーレートが遅くなるように制御することを特徴とする請求項11に記載のスルーレート制御方法。
- 前記制御ステップでは、DVSステートトランジションがDVS電圧遷移を管理することを特徴とする請求項12に記載のスルーレート制御方法。
- 前記制御ステップでは、タイミングカウンタを用いて前記スルーレートを決めることを特徴とする請求項13に記載のスルーレート制御方法。
- 前記制御ステップでは、キャリーアップデコーダが、前記目標電圧と前記遷移開始電圧との差分を少なくとも3つの領域に分割し、電圧変更を行うタイミングを調整することを特徴とする請求項14に記載のスルーレート制御方法。
- 前記制御ステップでは、電圧カウンタが、前記キャリーアップデコーダにより調整されたタイミングで電圧変更を行い、前記アナログ処理部へデコード値を出力することを特徴とする請求項15に記載のスルーレート制御方法。
- 前記アナログ処理部は、前記時間経過に応じて前記複数の電圧選択フィードバックスイッチのオン状態とオフ状態との組み合わせの切り替えを実施することで前記電圧の傾きを前記スルーレートに応じて調整することを特徴とする請求項16に記載のスルーレート制御方法。
- 前記設定ステップでは、ターゲット電圧コントローラが任意の前記目標電圧を設定することを特徴とする請求項11に記載のスルーレート制御方法。
- 前記設定ステップでは、イニシャル電圧コントローラが任意の前記遷移開始電圧を設定することを特徴とする請求項11に記載のスルーレート制御方法。
- DCDCコンバータの出力スルーレートを制御することを特徴とする請求項11から19のいずれか1項に記載のスルーレート制御方法。
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