【手続補正書】
【提出日】平成22年12月15日(2010.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチド誘導性回路を含む降圧プリレギュレータと、スイッチド容量性回路を含むポストコンバータとを含むＤＣ／ＤＣ電圧コンバータであって、
プリレギュレータの出力端子はポストコンバータの入力端子に結合されており、プリレギュレータの入力端子はＤＣ／ＤＣ電圧コンバータの入力端子を含み、ポストコンバータの出力端子はＤＣ／ＤＣ電圧コンバータの出力端子を含んでいる、ＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ。
【請求項２】
フィードバック経路をさらに含み、フィードバック経路の第１の端子はプリレギュレータの入力端子に結合されている、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ。
【請求項３】
フィードバック経路の第２の端子はポストコンバータの出力端子に結合されている、請求項２に記載のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ。
【請求項４】
フィードバック経路の第２の端子はプリレギュレータの出力端子に結合されている、請求項２に記載のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ。
【請求項５】
プリレギュレータは、低電位側スイッチと直列経路で接続された高電位側スイッチと、高電位側スイッチと低電位側スイッチとの間の直列経路における１点に接続されたインダクタとを含む、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ。
【請求項６】
ポストコンバータはチャージポンプを含む、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ。
【請求項７】
プリレギュレータはバックコンバータを含む、請求項１に記載のＤＣ／ＤＣ電圧コンバータ。
【請求項８】
第１のＤＣ電圧を第２のＤＣ電圧に変換する方法であって、
少なくとも１つのインダクタと少なくとも１つのキャパシタとを設けるステップと、
第１の時間間隔中に、少なくとも１つのインダクタの第１の端子を第１のＤＣ電圧に結合するステップと、
第２の時間間隔中に、少なくとも１つのインダクタの第１の端子を第２の電圧に結合し、それにより、少なくとも１つのインダクタの第２の端子において中間電圧を生成するステップと、
第３の時間間隔中に、少なくとも１つのキャパシタの第１の端子を中間電圧に結合し、少なくとも１つのキャパシタの第２の端子を第３の電圧に結合するステップと、
第４の時間間隔中に、少なくとも１つのキャパシタの第２の端子を中間電圧に結合し、少なくとも１つのキャパシタの第１の端子を出力端子に結合し、それにより、出力端子において第２のＤＣ電圧を供給するステップとを含む、方法。
【請求項９】
第１のＤＣ電圧を第２のＤＣ電圧に変換する方法であって、
少なくとも１つのインダクタと少なくとも１つのキャパシタとを設けるステップと、
第１の時間間隔中に、少なくとも１つのインダクタの第１の端子を第１のＤＣ電圧に結合するステップと、
第２の時間間隔中に、少なくとも１つのインダクタの第１の端子を第２の電圧に結合し、それにより、少なくとも１つのインダクタの第２の端子において中間電圧を生成するステップと、
第３の時間間隔中に、少なくとも１つのキャパシタの第１の端子を中間電圧に結合し、少なくとも１つのキャパシタの第２の端子を第３の電圧に結合するステップと、
第４の時間間隔中に、少なくとも１つのキャパシタの第２の端子を第４の電圧に結合し、少なくとも１つのキャパシタの第１の端子を出力端子に結合し、それにより、出力端子において第２のＤＣ電圧を供給するステップとを含む、方法。
【請求項１０】
第１および第３の時間間隔は重なっている、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
第２および第４の時間間隔は重なっている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１の時間間隔はデューティサイクルを規定し、前記方法はさらに、デューティサイクルを決定するために第２のＤＣ電圧を使用するステップを含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１３】
第１の時間間隔はデューティサイクルを規定し、前記方法はさらに、デューティサイクルを決定するために中間電圧を使用するステップを含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１４】
第１および第２の時間間隔は第１のサイクルを規定し、第３および第４の時間間隔は第２のサイクルを規定し、前記方法は、第１および第２のサイクルを同期クロック制御するステップを含む、請求項８または９に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
の場合に動作することは問題がある。
バック−ブーストスイッチングコンバータ
１の伝達特性の近くでの非絶縁型ＤＣ／ＤＣスイッチングコンバータ動作の問題は、入力電圧が所望の出力電圧より上または下に変動し得る適用例において特に困難である。この状況の例は、ノイズのあるＡＣアダプタの出力、または主電源が故障した非常状況時にバッテリバックアップによって動作しなければならない回路構成を含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
バック−ブーストコンバータは、同期バックコンバータとブーストコンバータとを併合型またはカスケード回路に組合せることによって容易に得ることができる。たとえば図３Ａの概略図では、低電位側ＭＯＳＦＥＴ３１、インダクタ３３、同期整流器ＭＯＳＦＥＴ３２、固有ダイオード３５、およびフィルタキャパシタ３４を備える同期ブーストコンバータ３０を用いて、ＭＯＳＦＥＴ３７、インダクタ３９、同期整流器ＭＯＳＦＥＴ３８、固有ダイオード４２、およびフィルタキャパシタ４０を備える同期バックコンバータに電力を供給し、組合されたカスケードコンバータ３０は負荷４１を総括的に駆動している。この方策では、入力電圧はまず所望の出力よりも高い電圧Ｖyに昇圧され、その後降圧されてＶoutが生成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
図５Ａにおいて、概略図８５はバック−ブーストコンバータ７０のバックコンバータとしての動作を表わしており、ＭＯＳＦＥＴ７１および７２はＰＷＭ制御下で位相がずれて切換えられるのに対して、ＭＯＳＦＥＴ７７はオンであり続け、ＭＯＳＦＥＴ７６はバイアスをかけられない。コンバータ７０の全体損失は、今やＭＯＳＦＥＴ７７の導通損失を含んでいるため同期ブーストコンバータの損失よりも大きく、すなわち
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
オンのＭＯＳＦＥＴ７７に関連付けられる直列抵抗９１のため、バックコンバータモードで動作する図４のバック−ブーストコンバータ７０の効率は、図１Ａに示される単純なバックコンバータ１の効率よりも低い。この特性は、バックのみの効率（曲線１１０）がバック−ブーストコンバータのバックモード効率（曲線１０７）よりも典型的に５％から１５％高い、図７の効率グラフに見ることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
オンのＭＯＳＦＥＴ７２に関連付けられる直列抵抗１０１のため、ブーストコンバータモード９５で動作する図４のバック−ブーストコンバータ７０の効率は、図１Ｂに示される単純なブーストコンバータ１０の効率よりも低い。この特性は、ブーストのみの効率（曲線１１１）がバック−ブーストコンバータのブーストモード効率（曲線１０８）よりも典型的に５％から１５％高い、図７の効率グラフに見ることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
であると必ず発生する。
バック−ブーストモードではすべての４つのトランジスタが切換わっているため、バックのみまたはブーストのみのモードよりも損失が大きい。この特性は、バック−ブーストモードにおけるコンバータ７０の効率（曲線１０６）がバックのみのモード（曲線１０７）およびブーストのみのモード（曲線１０８）で動作するバック−ブーストコンバータ７０の効率よりも低い、図７に示されており、その結果、４スイッチのバック−ブースト動作が開始すると必ず効率が急に低下する。示されるように、コンバータ７０がバック−ブーストモードで動作するのはそうしなければならないときのみであり、すなわち１に近いＶout／Ｖin変換比、たとえば０．９から１．１の間の変換比について行なう。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
しかし、効率が実質的に悪化する状況が依然として存在する。モード遷移は、変換比１において（曲線２４６）、および再び１．５倍の変換比において（曲線２４３）、効率の大幅な変化を呈する。モード遷移はまた、急な電流および電圧不連続性を引き起こし得るか、または不安定性もしくはノイズを生成し得る。どの変換比が必要であるかを判断するため、図１１Ｂのグラフは、それぞれ出力電圧３Ｖ、３．５Ｖおよび４Ｖを生成するために必要な入力電圧範囲と変換比とを関係付ける曲線２７８、２４９、および２５０も含む。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
たとえば、図１２Ａの概略図２６０では、キャパシタ２６３および２６４を有するチャージポンプ２６２がバッテリまたは他の電圧源２６１によって電力を供給されて、貯留キャパシタ２６５両端の電圧ＶCPを生成する。この電圧は、負荷２６７に電力を供給するために必要な所望の出力電圧Ｖoutよりも高いため、低ドロップアウト（ＬＤＯ）線形レギュレータ２６６は電流を通しつつ差ΔＶLDOをサポートしなければならず、それによって熱を消費して効率を低下させる。チャージポンプ２６２およびＬＤＯレギュレータ２６６の内部を接地に向かって流れる静止電流ＩQCPおよびＩQLDOがゼロであったとしても、効率はやはりＶout／ＶCP、すなわちＬＤＯパス素子の出力−入力比の最大値に制限される。チャージポンプの出力ＶCPと所望の調整された負荷電圧Ｖoutとの電圧差が大きいほど（すなわちＬＤＯレギュレータ両端のΔＶが大きいほど）、コンバータの効率は悪化する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
バック−ブーストコンバータは実際は永続的なドロップアウトを呈しないが、コンバータモードがバックモードのバックコンバータからバック−ブーストモードに切換るモード遷移時に必ず、またはバック−ブーストモードからブーストモードに切換るモード遷移時に、電圧グリッチを容易に被り得る。モード遷移は、コンバータが、２つのパワーデバイスが切換わっている回路から４つのデバイスが切換わっている回路に、またはその逆に変化すると必ず発生する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１６】
曲線４５７Ａ〜４５７Ｅはそれぞれ、０．９、０．７、０．５、０．３、および０．１というＶout／Ｖin変換比での全体的効率のデューティファクタ依存性を示している。変換比１での場合と同様に、デューティファクタの増加は効率の低下をもたらし、コンバータの出力が必要以上に高いことを意味する。同様に、曲線４５８Ａ〜４５８Ｅはそれぞれ、１．１、１．３、１．５、１．７、および１．９というＶout／Ｖin変換比での全体的効率を示している。曲線４５８Ｅについては、たった１つの点のみが残っており、そこではプリレギュレータはデューティファクタＤ＝９５％を呈しており、１．９という変換比が結果として生じる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３９】
ポストコンバータ４８０Ｂ内のチャージポンプについては、第３の時間間隔中に、フライングキャパシタ４９０の第１の端子が中間電圧（Ｖy）に結合され、キャパシタ４９０の第２の端子が第３の電圧（接地）に結合される。第３の時間間隔中に、キャパシタ４９０がほぼ中間電圧（Ｖy）に充電される。第４の時間間隔中、キャパシタ４９０の第２の端子が中間電圧（Ｖy）に結合され、キャパシタ４９０の第１の端子がチャージポンプの出力端子に結合される。第３の時間間隔中、キャパシタ４９０が充電され、第４の時間間隔中、キャパシタ４９０が放電されている。通常、第３および第４の時間間隔は、ＢＢＭ間隔によって分けられている。