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公開番号2025031621
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2024137632
出願日2024-08-19
発明の名称電力変換器コントローラ
出願人ルネサスエレクトロニクス株式会社
代理人弁理士法人筒井国際特許事務所
主分類H02M 3/155 20060101AFI20250228BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力変換器コントローラと、そのようなコントローラを含む定オン時間(COT)電力変換器が提供される。
【解決手段】
該コントローラは、ランプ信号を生成するためのランプ発生器と、ランプ調整器と、を含む。ランプ調整器は、変換器のフィードバック信号と閾値信号とを比較して比較信号を得て、比較信号に基づいてランプ信号の振幅を調整する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
コントローラであって、
ランプ信号を生成するためのランプ発生器と、
変換器のフィードバック信号と閾値信号とを比較して比較信号を得て、前記比較信号に基づいて前記ランプ信号の振幅を調整するように適合されたランプ調整器と、
を含む、コントローラ。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記比較信号は、論理信号である、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項３】
定常状態の間、前記ランプ信号は、定常状態の振幅を有し、前記ランプ調整器は、前記フィードバック信号が減少して前記閾値信号と等しいかそれより低い値に達したとき、前記ランプ信号の振幅が前記定常状態の振幅未満に減少するように、前記論理信号に状態を変化させるように構成される、請求項２に記載のコントローラ。
【請求項４】
前記ランプ信号と第１の基準電圧とを比較してドライバ制御信号を生成するように適合された比較器を含む、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項５】
第２の基準電圧を生成するように適合された電圧供給部を含み、前記閾値信号は、前記第２の基準電圧に等しく、前記第２の基準電圧は、前記第１の基準信号よりも小さい、請求項４に記載のコントローラ。
【請求項６】
前記ランプ発生器は、複数の抵抗を含む抵抗回路に結合されたキャパシタを含み、前記比較信号は、１つまたは複数の抵抗を活性化または非活性化するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項７】
前記ランプ発生器は、トランスコンダクタンス増幅器に結合されたキャパシタを含み、前記比較信号は、前記トランスコンダクタンス増幅器のトランスコンダクタンス値を調整するように構成される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項８】
前記キャパシタは、可変抵抗を介してグランドに結合される、請求項７に記載のコントローラ。
【請求項９】
電力変換器であって、
電力段に結合された、請求項１に記載のコントローラであって、前記電力段がスイッチングノードにおいてローサイドパワースイッチに結合されたハイサイドパワースイッチを含む、コントローラと、
インダクタと、
前記ハイサイドパワースイッチおよび前記ローサイドパワースイッチを駆動するように構成されたドライバと、
を含む、電力変換器。
【請求項１０】
定オン時間変換器である、請求項９に記載の電力変換器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換器コントローラに関する。より詳細には、本開示は、過渡応答が改善された定オン時間（ＣＯＴ）電力変換器のためのコントローラに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
定オン時間（ＣＯＴ）降圧変換器は、高速な過渡応答と使いやすさを必要とするＤＣ－ＤＣ変換器の用途に広く導入されている。ＣＯＴ制御は、安定動作のために出力キャパシタの高い等価直列抵抗（ＥＳＲ）に依存している。
【０００３】
負荷点（ＰｏＬ）降圧変換器の出力の減結合に使用される広範なセラミックキャパシタは、ＥＳＲが最小であるため、デフォルトのＣＯＴ制御が不安定になる。安定性の問題を回避するために、ＣＯＴ比較器の一端に人工的なランプが追加される。このランプは、動的性能のための低ＥＳＲ出力キャパシタの利点を維持しながら、高ＥＳＲの効果をエミュレートする。
【０００４】
ＣＯＴ変換器の理論的に安定した動作を保証するための最小ランプサイズは、一般的に実用的な理由で使用されるランプサイズよりも小さい。小さなランプ振幅は、しばしば望ましくないと考えられる大きなスイッチング周波数ジッタにつながる。これについては、Dave Bakerによる「Advantages of Constant-On-Time Control in DC/DC converters」（２０１９年１１月、https://www.monolithicpower.com/en/advantages-of-constant-on-time-control-in-dc-dc-converters）、およびChuan NiとTateishi Tetsuoらによる「Adaptive Constant On-Time (D-CAP(登録商標)) Control Study in Notebook Applications」（SLVA281B、２００７年７月、２００７年１２月改訂、https://www.ti.com/lit/an/slva281b/slva281b.pdf）に記載されている。
【０００５】
変換器の過渡応答は、補償ランプの追加によって劣化する。安定動作を保証するためにランプを最小サイズより大きくすると、変換器の過渡応答はさらに減少する。したがって、大きな過渡負荷状態の場合、変換器は不安定になるか、スイッチング周波数のノイズによって制限される可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の目的は、上述した欠点の１つまたは複数に対処することである。
【０００７】
本開示の第１の態様によれば、コントローラが提供される。コントローラは、ランプ信号を生成するためのランプ発生器と、変換器のフィードバック信号と閾値信号とを比較して比較信号を得て、比較信号に基づいてランプ信号の振幅を調整するように適合されたランプ調整器と、を含む。
【０００８】
例えば、ランプ信号は、正の振幅と負の振幅との間で変化する三角信号のような周期信号であってもよい。ランプ信号の振幅は、ランプ信号のピークからピークまでの振幅の半分であってもよい。
【０００９】
任意選択で、比較信号は、論理信号である。例えば、論理信号は、１ビット信号またはマルチビット信号であってもよい。
【００１０】
任意選択で、定常状態の間、ランプ信号は、定常状態の振幅を有し、ランプ調整器は、フィードバック信号が減少して閾値信号と等しいかそれより低い値に達したとき、ランプ信号の振幅が定常状態の振幅未満に減少するように、論理信号に状態を変化させるように構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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