JP7293445B2 - 低電力から高電力への遷移モードを備える電力供給 - Google Patents
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Description
VPRE_CHARGE=((VOUT+k1×VCSENSE)×VPWM_RAMP)/VIN 式2
に従って、電流ループ増幅器220の出力CEAにおいて印加されるプリチャージ電圧を決定し、ここで、
Ramp Gain=VPWM_RAMP/VIN 式3
であり、ここで、VOUTは、回路200の出力電圧VOUTであり、k1は、プリチャージ電圧生成器238の電流利得であり、VCSENSEは電流感知218により生成される電圧である。VINは、電力段236、プリチャージ電圧生成器238、及びランプ生成器224に印加される共通電圧である。VPWM_RAMPは、ランプ生成器224により生成される、バックランプ電圧(BU_RAMP)又はブーストランプ電圧(BO_RAMP)である。ランプ生成器224のモード(バック又はブースト)に応じて、電力段236が、このようなモードに関連付するPWMコンパレータ226及び228の一方により駆動される。Ramp Gainは、ランプ生成器の複製を用いて生成される固定利得を用いる代わりに、ランプ生成器224のバックレギュレータに対するスイッチングの周波数、抵抗、及び静電容量を追跡する。一例において、k1は、プリチャージ電圧生成器238により生成される電圧が少し高くなるように適切な値に設定され、そのため、デューティサイクルが、電力段236において生じる任意の電圧損失に対してVOUTにおいて補償するために少し高くされる。
VPRE_CHARGE=((VREF×k2+k1×ICSENSE)×(VPWM_RAMP)/VIN 式4
に従って、電流ループ増幅器220の出力CEAにおいて印加されるプリチャージ電圧を決定する。ここで、k2は、抵抗器212及び214により生成されるVOUT対VFB分圧器の比であり、VOUT=VFB×k2=VREF×k2で、高電力モードの間、VOUTを設定する。VREF×k2は、回路200のVOUT、及び、VOUTをセットアップする、フィードバック抵抗器212及び214における任意の変動を追跡する。Rは、アクティブにされるときの電界効果トランジスタ(FET)254の抵抗である。電流感知218により生成される電圧は、VCSENSE=R×ICSENSEに等しく、ICSENSEは、電流感知218により生成される電圧VCSENSEを生成するためのベースとして電流フィードバックループ248から電流感知218により感知される電流である。kl×R×ICSENSEは、回路200に取り付けられる負荷が軽いか重いかに依存して適切なCEA電圧を計算するため、FET266の抵抗RDSONを追跡する。電流感知218の出力は、式4を計算するベースとしてプリチャージ電圧生成器238に結合される。従って、このような結合により、回路は、出力電流が高であるとき、一層低いVOUT電圧になることを実質的に避けることができ、これにより、VPRE_CHARGEを増大させることによりVOUT電圧降下の補償が可能となる。
BUCKモードにおけるVOUTの一例:
VOUT=VPRE_CHARGE/VPWM_RAMP×VIN-VDROP
=((VREF×k2+k1×R×ICSENSE)×(VPWM_RAMP)/VIN
×VIN/VPWM_RAMP-VDROP
=VREF×k2+k1×R×ICSENSE-VDROP
ここで、VREF×k2は、理想的なVOUT目標電圧であり、VDROPは電力段抵抗に起因する電圧損失であり、k1は、k1×R×ICSENSE-VDROP=0であるように選択され、VOUT=VREF×k2である。従って、VOUTは、遷移の間、予期される値にある。
Claims (21)
- 装置であって、
電力段制御入力と電力段出力とを有する電力段と、
電流感知端子に結合される第1の入力と、前記電力段出力に結合される第2の入力と、第1の増幅出力とを有する第1の増幅器と、
前記第1の増幅器出力に結合される第1の制御入力と、前記電力段制御入力に結合される第1の制御信号出力とを有する第1の制御信号生成回路と、
前記第1の増幅器と前記第1の制御信号生成回路とに結合されるモード制御回路であって、
第1のモードにおいて、前記第1の増幅器と前記第1の制御信号生成回路とを活性化し、
第2のモードにおいて、前記第1の増幅器と前記第1の制御信号生成回路とを非活性化し、
前記第2のモードから前記第1のモードへの遷移期間の間に、前記第1の制御信号生成回路の第1の制御入力に第1の信号を提供し、前記第1の制御信号生成回路を活性化する、
ように構成される、前記モード制御回路と、
を含む、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、
前記第1の増幅器が、前記電流感知端子における第3の信号と前記電力段出力における第4の信号とに応答して前記第1の増幅器出力に第2の信号を出力するように構成され、
前記第1の制御信号生成回路が、前記第1の制御入力における前記第1の信号又は前記第2の信号に応答して前記第1の制御信号出力に第1の制御信号を出力するように構成される、装置。 - 請求項2に記載の装置であって、
前記第1の制御信号生成回路が、前記第1の信号又は前記第2の信号に応答して前記第1の制御信号のデューティーサイクルを設定するように更に構成される、装置。 - 請求項2に記載の装置であって、
前記電力段出力に結合される第2の制御入力と、前記電力段制御入力に結合される第2の制御信号出力とを有する第2の制御信号生成回路であって、前記電力段出力における前記第4の信号に応答して前記第2の制御信号出力に第2の制御信号を出力するように構成される、前記第2の制御信号生成回路を更に含み、
前記モード制御回路が、前記第2のモードにおいて前記第2の制御信号生成回路を活性化し、前記第1のモードにおいて前記第2の制御信号生成回路を非活性化するように更に構成される、装置。 - 請求項4に記載の装置であって、
前記第4の信号が前記電力段出力における電流を表わす、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、
前記モード制御回路が、前記第1の増幅器の第1の入力と第2の入力との間に結合されるスイッチを含み、
前記モード制御回路が、
前記第1のモードにおいて前記スイッチを非活性化し、前記遷移期間の間に前記スイッチを活性化し、
前記スイッチを活性化することに応答して前記第1の制御入力に前記第1の信号を提供する、
ように更に構成される、装置。 - 請求項6に記載の装置であって、
前記第1の信号が、シミュレートされた電流誤差信号を表わす、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、
前記モード制御回路が、
プルチャージ出力を有するプリチャージ回路であって、前記プリチャージ出力に前記第1の信号を出力するように構成される、前記プリチャージ回路と、
前記第1の制御入力と前記プリチャージ出力との間に結合されるスイッチと、
を含み、
前記モード制御回路が、前記遷移期間の間に前記スイッチを活性化し、前記第1のモードにおいて前記スイッチを非活性化するように更に構成される、装置。 - 請求項8に記載の装置であって、
前記第1の信号が、前記第1の制御入力におけるシミュレートされた電圧誤差信号を表わす、装置。 - 請求項7に記載の装置であって、
前記モード制御回路が、前記遷移期間の間に前記プリチャージ回路を活性化し、前記第1のモードにおいて前記プリチャージ回路を非活性化するように更に構成される、装置。 - 請求項8に記載の装置であって、
前記プルチャージ回路が、前記電流感知端子に結合されるプリチャージ入力を更に有し、
前記プリチャージ回路が、前記電流感知端子における第2の信号に応答して前記第1の信号を生成するように更に構成される、装置。 - 請求項8に記載の装置であって、
前記プリチャージ回路が、前記電力段出力に結合されるプリチャージ入力を更に有し、
前記プリチャージ回路が、前記電力段出力における第2の信号に応答して前記第1の信号を生成するように更に構成される、装置。 - 請求項8に記載の装置であって、
前記電力段が電力段入力を更に有し、
前記電力段が、前記電力段入力における第3の信号と前記第1の制御入力における第1の制御信号とに応答して前記電力段出力に第2の信号を出力するように構成される、装置。 - 請求項8に記載の装置であって、
前記プリチャージ回路が、前記電力段のスイッチング周波数と前記装置の温度との少なくとも1つに基づいて前記第1の信号を生成するように更に構成される、装置。 - 請求項1に記載の装置であって、
基準端子に結合される第3の入力と、前記電力段出力に結合される第4の入力と、前記第1の増幅器の第1の入力に結合される第2の増幅器出力とを有する第2の増幅器であって、前記基準端子における基準信号と前記電力段出力における第3の信号とに応答して前記第2の増幅器出力に第2の信号を出力するように構成される、前記第2の増幅器を更に含み、
前記第1の増幅器が、前記第2の信号と前記電流感知端子における第5の信号とに応答して前記第1の増幅器出力に第4の信号を出力するように構成され、
前記モード制御回路が、前記第1のモードにおいて前記第2の増幅器を活性化し、前記第2のモードにおいて前記第2の増幅器を非活性化するように更に構成される、装置。 - 請求項15に記載の装置であって、
前記電力段出力に結合される分圧器入力と、前記第2の増幅器の第4の入力に結合される分圧器出力とを有する抵抗分圧器を更に含む、装置。 - 請求項15に記載の装置であって、
前記第2の増幅器の第3の入力と第4の入力との間に結合される第1のスイッチと、
前記第2の増幅器の第4の入力と前記電力段出力との間に結合される第2のスイッチと、
を更に含み、
前記モード制御回路が、
前記第1にモードにおいて前記第1のスイッチを非活性化して前記第2のスイッチを活性化し、
前記遷移期間の間に前記第1のスイッチを活性化して前記第2のスイッチを非活性化する、
ように更に構成される、装置。 - 方法であって、
第1のモードにおいて、
増幅器と第1の制御信号生成器を活性化し、
前記増幅器の第1の入力において電流感知端子から第1の信号を受信し、
前記増幅器の第2の入力において電力段の出力から第2の信号を受信し、
前記第1の信号と前記第2の信号とに応答して前記増幅器によって第2の信号を生成し、
前記第1の制御信号生成器の第1の制御入力に前記第3の信号を提供することによって第1の制御信号を生成し、
前記第1の制御信号を前記電力段に提供することによって前記電力段の出力において前記第2の信号を調整することと、
第2のモードにおいて、前記増幅器と前記第1の制御信号生成器を非活性化することと、
前記第2のモードから前記第1のモードへの遷移期間において、
モード制御器から前記第1の制御信号生成器に第4の信号を提供し、
前記第1の制御信号生成器を活性化することと、
を含む、方法。 - 請求項18に記載の方法であって、
前記第2のモードにおいて、
第2の制御信号生成器を活性化し、
前記第2の制御信号生成器に前記第2の信号を提供することによって第2の制御信号を生成し、
前記第2の制御信号生成器から前記電力段に前記第2の制御信号を提供することによって前記電力段の出力において前記第2の信号を調整すること、
を更に含む、方法。 - 請求項18に記載の方法であって、
前記モード制御器から前記第1の制御信号生成器に前記第4の信号を提供することが、前記増幅器の第1の入力と第2の入力との間に結合されるスイッチを活性化することを含む、方法。 - 請求項18に記載の方法であって、
前記モード制御器から前記第1の制御信号生成器に前記第4の信号を提供することが、
前記第4の信号を生成するためにプリチャージ回路を活性化することと、
前記プリチャージ回路と前記第1の制御入力との間に結合されるスイッチを活性化することによって前記プリチャージ回路から前記第1の制御入力に前記第4の信号を送信することと、
を含む、方法。
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