(57)【要約】本発明は、最小限の損失および誤差で誘導子の電流を測定する測定回路を提供する。本発明の一実施の形態によれば、測定回路は、オペアンプ（３２）と、オペアンプのフィードバックループの中に接続されているＲＣネットワーク（３４）と、オペアンプの入力端子の内の１つに直列に接続されるスケーリングレジスタ（４２）とを備えている。ＲＣネットワークのＲＣ定数をその内部抵抗値に対する誘導子の比に等しくなるように設定することによって、交流信号の周波数に関係なく誘導子電流を得ることができる。
2005506622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部抵抗を有すると共に第１の端部および第２の端部を有する誘導子の電流を測定する測定回路であって、
第１および第２の入力端子と出力端子とを有するオペアンプと、前記第２の入力端子は誘導子の第１の端部を接続し、
オペアンプの第１の入力端子と出力端子との間に接続されるＲＣネットワークと、
オペアンプの第１の入力端子に接続される第１の端部および誘導子の第２の端部に接続する第２の端部を有するスケーリングレジスタとを備える、測定回路。
【請求項２】
ＲＣネットワークは互いに並列に接続されたレジスタおよびコンデンサを備えることを特徴とする請求項１に記載の回路。
【請求項３】
オペアンプに動作可能に連結され、オペアンプの出力端子側の電圧と同等である出力電圧に接地基準を供給するバッファ回路をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の回路。
【請求項４】
ＲＣネットワークのレジスタおよびコンデンサの値の積は誘導子の内部抵抗値に対する誘導子の値の比に等しいことを特徴とする請求項２に記載の回路。
【請求項５】
動作の直流および交流モードの両方において、誘導子電流は以下の式から得られる：
ｉＬ＝ＶＳ・Ｒ２／（Ｒ１・ＲＬ）
式中、ｉＬは誘導子電流であり、ＶＳはオペアンプの出力端子側の電圧であり、Ｒ１はＲＣネットワークにおけるレジスタの値であり、Ｒ２はスケーリングレジスタの値であり、ＲＬは誘導子の内部抵抗である、請求項４に記載の回路。
【請求項６】
オペアンプの第１および第２の端子はそれぞれオペアンプの正端子および負端子であることを特徴とする請求項５に記載の回路。
【請求項７】
内部抵抗を有する誘導子の電流を測定する測定回路であって、前記誘導子は第１の端部および第２の端部を有し、
第１および第２の入力端子と出力端子とを有するオペアンプ手段と、前記第２の端子は誘導子の第１の端部を接続し、
オペアンプの第１の入力端子と出力端子との間に接続されるＲＣネットワーク手段と、
オペアンプの第１の入力端子に接続される第１の端部および誘導子の第２の端部に接続する第２の端部を有するスケーリングレジスタ手段とを備えることを特徴とする測定回路。
【請求項８】
ＲＣネットワーク手段は互いに並列に接続されたレジスタおよびコンデンサを備えることを特徴とする請求項７に記載の回路。
【請求項９】
ＲＣネットワーク手段のレジスタおよびコンデンサの値の積は誘導子の内部抵抗値に対する誘導子の値の比に等しいことを特徴とする請求項８に記載の回路。
【請求項１０】
動作の直流および交流モードの両方において、誘導子電流は以下の式から得られる：
ｉＬ＝ＶＳ・Ｒ２／（Ｒ１・ＲＬ）
式中、ｉＬは誘導子電流であり、ＶＳはオペアンプ手段の出力端子側の電圧であり、Ｒ１はＲＣネットワーク手段におけるレジスタの値であり、Ｒ２はスケーリングレジスタ手段の値であり、ＲＬは誘導子の内部抵抗である、請求項９に記載の回路。
【請求項１１】
オペアンプ手段の第１および第２の端子はそれぞれオペアンプ手段の正端子および負端子であることを特徴とする請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
コンバータであって、
入力信号を受信する入力回路と、
内部抵抗を有する誘導子を含む出力回路と、前記誘導子は第１の端部および第２の端部を有し、
誘導子の電流に基づいて入力回路を制御する制御回路と、
誘導子電流を測定する測定回路とを備え、前記測定回路は、
第１および第２の入力端子と出力端子とを有するオペアンプと、前記第２の端子は誘導子の第１の端部を接続し、
オペアンプの第１の入力端子と出力端子との間に接続されるＲＣネットワークと、
オペアンプの第１の入力端子に接続される第１の端部および誘導子の第２の端部に接続する第２の端部を有するスケーリングレジスタとを含む、コンバータ。
【請求項１３】
ＲＣネットワークは互いに並列に接続されたレジスタおよびコンデンサを備えることを特徴とする請求項１２に記載のコンバータ。
【請求項１４】
ＲＣネットワークのレジスタおよびコンデンサの値の積は誘導子の内部抵抗値に対する誘導子の値の比に等しいことを特徴とする請求項１３に記載のコンバータ。
【請求項１５】
動作の直流および交流モードの両方において、誘導子電流は以下の式から得られる：
ｉＬ＝ＶＳ・Ｒ２／（Ｒ１・ＲＬ）
式中、ｉＬは誘導子電流であり、ＶＳはオペアンプの出力端子側の電圧であり、Ｒ１はＲＣネットワークにおけるレジスタの値であり、Ｒ２はスケーリングレジスタの値であり、ＲＬは誘導子の内部抵抗であることを特徴とする請求項１４に記載のコンバータ。
【請求項１６】
測定回路は、オペアンプに動作可能に連結され、オペアンプの出力端子側の電圧と同等である出力電圧に接地基準を供給するバッファ回路をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載のコンバータ。
【請求項１７】
内部抵抗を有する誘導子の電流を測定する方法であって、前記誘導子は第１の端部および第２の端部を有し、
オペアンプの第１の入力端子と出力端子との間にＲＣネットワークを接続し、
オペアンプの出力端子を誘導子の第１の端部に接続し、
スケーリングレジスタの第１の端部をオペアンプの第１の入力端子に接続し、スケーリングレジスタの第２の端部を誘導子の第２の端部に接続する、方法。
【請求項１８】
ＲＣネットワークは互いに並列に接続されたレジスタおよびコンデンサを備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ＲＣネットワークのレジスタおよびコンデンサの値の積は誘導子の内部抵抗値に対する誘導子の値の比に等しいことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
動作の直流および交流モードの両方において、さらに誘導子電流は以下の式から得られる：
ｉＬ＝ＶＳ・Ｒ２／（Ｒ１・ＲＬ）
式中、ｉＬは誘導子電流であり、ＶＳはオペアンプの出力端子側の電圧であり、Ｒ１はＲＣネットワークにおけるレジスタの値であり、Ｒ２はスケーリングレジスタの値であり、ＲＬは誘導子の内部抵抗である、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
コンピュータシステムであって、
メモリと、
前記メモリに接続されたプロセッサと、
前記プロセッサに接続され、第１の電圧レベルを第２の電圧レベルに変換するコンバータとを備え、前記コンバータは、
入力信号を受信する入力回路と、
内部抵抗を有する誘導子を含む出力回路と、前記誘導子は第１の端部および第２の端部を有し、
誘導子の電流に基づいて入力回路を制御する制御回路と、
誘導子の電流を測定する測定回路とを含み、前記測定回路は、
第１および第２の入力端子と出力端子とを有するオペアンプと、前記第２の端子は誘導子の第１の端部を接続し、
オペアンプの第１の入力端子と出力端子との間に接続されるＲＣネットワークと、前記ＲＣネットワークは互いに並列に接続されたレジスタおよびコンデンサを備え、
オペアンプの第１の入力端子に接続される第１の端部および誘導子の第２の端部に接続する第２の端部を有するスケーリングレジスタとを含み、
ＲＣネットワークのレジスタおよびコンデンサの値の積は誘導子の内部抵抗値に対する誘導子の値の比に等しい、コンピュータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に電子回路に関し、さらに詳しくは殆ど損失なく誘導子電流を測定する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レギュレータ、特に多相および他の進歩した電力コンバータを切り替える際、誘導子を流れる電流を正確に測定して、制御回路が機器の動作を制御するための制御信号を適時に供給するようにしなければならない。誘導子電流を測定する典型的な従来の方法が図１に示されている。
【０００３】
図１に示されるように、サンプリングレジスタ１０が誘導子１２およびその内部抵抗１４と直列に接続されている。サンプリングレジスタ１０間の電圧ＶＯはオペアンプ１６によって測定される。この電圧ＶＯおよびサンプリングレジスタ１０の抵抗値Ｒｓから、ＶＯ／Ｒｓとなるように誘導子電流ｉＬを得ることができる。しかしこの方法ではサンプリングレジスタ１０によって付加される消費電力のために大きな損失が生じ、このために回路の性能における効率が悪くなる。
【０００４】
誘導子電流を測定する他の従来の方法が図２に示されている。図２に示されるように、レジスタ２２とコンデンサ２４とで構成されるＲＣネットワーク２０を用いて誘導子電流ｉＬを測定する。この方法において、コンデンサ２４間の電圧Ｖｃが測定される。この電圧Ｖｃは誘導子１２間の電圧として取られ、これより誘導子電流ｉＬが式Ｖｃ／Ｒｓから得られる。しかしこの方法は、負荷抵抗を考慮していないため大きな誤差が生ずる。これでは実用することができない。
【０００５】
従って、最小限の損失および誤差で誘導子電流を測定する改善された方法が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、最小限の損失および誤差で誘導子の電流を測定する改善された測定回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施の形態によれば、測定回路は、第１および第２の入力端子と出力端子とを有するオペアンプと、前記第２の端子は誘導子の第１の端部を接続し、オペアンプの第１の入力端子と出力端子との間に接続されるＲＣネットワークと、オペアンプの第１の入力端子に接続される第１の端部および誘導子の第２の端部に接続する第２の端部を有するスケーリングレジスタとを備えている。具体的な実施の形態において、ＲＣネットワークは互いに並列に接続されたレジスタおよびコンデンサを備える。本発明によれば、ＲＣネットワークのＲＣ定数をその内部抵抗値に対する誘導子の比に等しくなるように設定することによって、交流信号の周波数に関係なく誘導子電流を得ることができる。
【０００８】
他の目的および目標は付随する図面と合わせて以下の説明および請求の範囲を参照することにより明らかとなると共に、本発明をより理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を付随する図面を参照して例を挙げてさらに詳細に説明する。
【００１０】
なお、図面中、同一の参照番号により同様のまたは対応する特徴または機能を示す。
【００１１】
図３は本発明の第１の実施の形態による電流測定回路３０を示している。回路３０は、オペアンプ３２と、レジスタ３６およびコンデンサ３８を備えるＲＣネットワーク３４と、レジスタ４２とを含む。ＲＣネットワーク３４はオペアンプ３２のフィードバックループの中に接続されている。レジスタ４２は回路３０の適切なゲインを選択するために使用されるスケーリングレジスタである。
【００１２】
誘導子電流ｉＬを測定するためには、まず誘導子Ｌ間の誘導子電圧ＶＬおよびその内部抵抗ＲＬを判断する。直流モードにおいて、電圧ＶＬはＶＳ／ＶＬ＝Ｒ１／Ｒ２から得ることができ、ここでＶＬ＝ｉＬ・ＲＬとなる。従って、ｉＬ＝ＶＳ・Ｒ２／（Ｒ１・ＲＬ）。
【００１３】
交流モードにおいては、誘導子電圧はＶＳ／ＶＬ＝Ｚ１／Ｒ２から得ることができ、ここでＺ１＝Ｒ１／（１＋ｊωＲ１・Ｃ１）がＲＣネットワーク３４の全インピーダンスである。式ＶＳ／ＶＬ＝Ｚ１／Ｒ２を書き換えると、以下の式が得られる。
【００１４】
ＶＬ／Ｒ２＝ＶＳ／Ｚ１
ここで、ＶＬ＝ｉＬ（ｊωＬ＋ＲＬ）＝ｉＬ（ｊωＬ＋ＲＬ）・ＲＬ／ＲＬ
＝ｉＬ・ＲＬ（１＋ｊωＬ／Ｒ１）、
従って、
ｉＬ・ＲＬ（１＋ｊωＬ／ＲＬ）／Ｒ２＝ＶＳ／（Ｒ１／（１＋ｊωＲ１・Ｃ１））
または、
ｉＬ・ＲＬ（１＋ｊωＬ／ＲＬ）／Ｒ２＝ＶＳ（１＋ｊωＲ１・Ｃ１）／Ｒ１
上記式において、Ｒ１・Ｃ１が選択されてＬ／ＲＩに等しくなる場合、
ｉＬ・ＲＬ／Ｒ２＝ＶＳ／Ｒ１
または、
ｉＬ＝ＶＳ・Ｒ２／（Ｒ１・ＲＬ）。
【００１５】
この式は直流および交流モードの両方に当てはまる。従って、交流信号の周波数に関係なくこの式でｉＬを得ることができる。本発明によって、付加的なレジスタを誘導子に直列して使用することがないため、最小限の損失で誘導子電流ｉＬを正確に測定することができる。
【００１６】
図４は本発明の第２の実施の形態による電流測定回路５０を示している。この実施の形態はいずれの端子も接地されていない誘導子の電流の測定に最適である。この実施の形態において、ユニティゲインを持つバッファ回路５１が図３の第１の実施の形態に付加されている。バッファ回路５１はオペアンプ５２および同一の抵抗値Ｒ３の４つのレジスタ５４乃至５７を含む。バッファ回路５１は、オペアンプ３２の出力電圧ＶＳと同等である出力電圧ＶＳ’に接地基準を供給する。接地基準は多くの用途で必要とされる。
【００１７】
図５は本発明の第２の実施の形態の電流測定回路５０がバックコンバータ６０に適用されていることを示している。図５に示されるように、コントローラ６２は、測定回路５０によって測定された誘導子の電流の値に基づいて、トランジスタ６２および６４を介して、コンバータ６０の充電および放電相を制御する。本発明はブーストトポロジを持つコンバータに使用することもできる。
【００１８】
本発明を具体的な実施の形態に関連して説明したが、以上の説明を鑑みて、当業者には多くの他の方法、変形および変化が可能であることは明らかである。従って、このような他の方法、変形および変化が添付された請求の範囲の趣旨および範囲内に含まれることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】誘導子電流を測定する典型的な従来の方法を示している。
【図２】誘導子電流を測定する他の従来の方法を示している。
【図３】本発明の第１の実施の形態による測定回路を示している。
【図４】本発明の第２の実施の形態による測定回路を示している。
【図５】本発明の第２の実施の形態がバックコンバータに適用されていることを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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2005506622.tif 000009
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【国際調査報告】
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