(57)【要約】【課題】入力電圧よりも出力電圧が大きい電源を提供する。【解決手段】電源１００用の例示的なコントローラ１２４は、駆動信号生成器２１４と補償回路２１６とを含む。駆動信号生成器２１４は、検知された出力電圧に応答して、電源１００に含まれるスイッチＳ１  １１０のスイッチングを制御して、電源１００の出力電圧が電源１００の入力電圧よりも大きくなるように電源１００の出力電圧を調整するように結合されるものである。補償回路２１６は、駆動信号生成器２１４に結合され、電源１００の入力電圧に応答して、検知された出力電圧を調節するためのオフセット電流を出力するようにも結合される。【選択図】図２
2011050236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源用コントローラであって、
検知された出力電圧に応答して、駆動信号を与えて前記電源に含まれるスイッチのスイッチングを制御して、前記電源の出力電圧が前記電源の入力電圧よりも大きくなるように前記電源の前記出力電圧を調整するように結合されるべき駆動信号生成器と、
前記駆動信号生成器に結合され、かつ前記電源の前記入力電圧に応答して前記検知された出力電圧を調節するためのオフセット電流を出力するように結合される補償回路とを備える、コントローラ。
【請求項２】
前記補償回路は、前記入力電圧の増大に応答して前記オフセット電流を減少させるように適合される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項３】
前記オフセット電流は、前記入力電圧の増大に応答して線形に減少する、請求項２に記載のコントローラ。
【請求項４】
前記オフセット電流は、前記入力電圧が第１の入力しきい値未満である場合は一定の非ゼロの値であり、前記オフセット電流は、前記入力電圧が前記第１の入力しきい値以上である場合は前記入力電圧の増大に応答して減少する、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項５】
前記オフセット電流は、前記入力電圧が第２の入力しきい値未満である場合は前記入力電圧の増大に応答して減少し、前記オフセット電流は、前記入力電圧が前記第２の入力しきい値以上である場合は実質的に０である、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項６】
前記オフセット電流は、前記入力電圧が第１の入力しきい値に減少するまでは実質的に０であり、前記オフセット電流は、前記入力電圧が第２の入力しきい値に増大するまでは実質的に一定の非ゼロの値であり、前記第２の入力しきい値は前記第１の入力しきい値よりも大きい、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項７】
前記スイッチおよび前記コントローラは単一のモノリシック集積装置に集積される、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項８】
電源用コントローラであって、
駆動信号生成器を備え、前記駆動信号生成器は、
検知された出力電圧を受けるように結合されるべき増幅器と、
前記増幅器に結合され、前記増幅器に応答して駆動信号を与えて前記電源に含まれるスイッチのスイッチングを制御して、前記電源の出力電圧が前記電源の入力電圧よりも大きくなるように前記電源の前記出力電圧を調整するように結合されるべき論理回路とを含み、さらに
前記駆動信号生成器に結合される補償回路を備え、前記補償回路は、前記電源の前記入力電圧に応答して前記検知された出力電圧を調節するためのオフセット電流を出力するように結合されるべき電流源を含む、コントローラ。
【請求項９】
前記補償回路は、前記電流源に結合され、かつ前記電源の前記入力電圧を表わす入力電圧検知信号を受けるように結合されるべきピーク検出器をさらに含む、請求項８に記載のコントローラ。
【請求項１０】
前記ピーク検出器は、前記入力電圧検知信号から前記電源の前記入力電圧のピーク電圧を定めるように適合される、請求項９に記載のコントローラ。
【請求項１１】
前記ピーク検出器は、前記入力電圧検知信号から前記電源の前記入力電圧の平均電圧を定めるように適合される、請求項９に記載のコントローラ。
【請求項１２】
前記入力電圧検知信号は前記電源の前記入力電圧を表わす電流である、請求項９に記載のコントローラ。
【請求項１３】
前記電流源は、前記入力電圧の増大に応答して前記オフセット電流を減少させるように適合される、請求項８に記載のコントローラ。
【請求項１４】
前記オフセット電流は、前記入力電圧の増大に応答して線形に減少する、請求項１３に記載のコントローラ。
【請求項１５】
前記オフセット電流は、前記入力電圧が第１の入力しきい値未満である場合は一定の非ゼロの値であり、前記オフセット電流は、前記入力電圧が前記第１の入力しきい値以上である場合は前記入力電圧の増大に応答して減少する、請求項８に記載のコントローラ。
【請求項１６】
前記オフセット電流は、前記入力電圧が第２の入力しきい値未満である場合は前記入力電圧の増大に応答して減少し、前記オフセット電流は、前記入力電圧が前記第２の入力しきい値以上である場合は実質的に０である、請求項８に記載のコントローラ。
【請求項１７】
前記オフセット電流は、前記入力電圧が第１の入力しきい値に減少するまでは実質的に０であり、前記オフセット電流は、前記入力電圧が第２の入力しきい値に増大するまでは実質的に一定の非ゼロの値であり、前記第２の入力しきい値は前記第１の入力しきい値よりも大きい、請求項８に記載のコントローラ。
【請求項１８】
前記増幅器に結合される参照電圧をさらに備え、前記論理回路は、前記検知された出力電圧が前記参照電圧に実質的に等しくなるように前記出力電圧を調整するように構成される、請求項８に記載のコントローラ。
【請求項１９】
前記増幅器は、前記検知された出力電圧と前記参照電圧との間の差に比例する信号を前記論理回路に与えるように結合される、請求項１８に記載のコントローラ。
【請求項２０】
前記増幅器は比較器であり、前記比較器は、前記検知された出力電圧が前記参照電圧よりも大きいかまたはそれ未満であるかを示す論理信号を前記論理回路に与えるように結合される、請求項１８に記載のコントローラ。
【請求項２１】
前記スイッチおよび前記コントローラは単一のモノリシック集積装置に集積される、請求項８に記載のコントローラ。
【請求項２２】
電源であって、
前記電源の出力電圧を表わす検知された出力電圧を与えるように結合されるフィードバック回路と、
前記フィードバック回路に結合されるコントローラとを備え、前記コントローラは、
前記検知された出力電圧に応答して、前記電源に含まれるスイッチのスイッチングを制御して、前記電源の出力電圧が前記電源の入力電圧よりも大きくなるように、前記電源の前記出力電圧を調整するように結合される駆動信号生成器と、
前記駆動信号生成器に結合され、前記電源の前記入力電圧に応答して前記検知された出力電圧を調節するためのオフセット電流を前記フィードバック回路に出力するように結合される補償回路とを含む、電源。
【請求項２３】
前記フィードバック回路は、
前記コントローラの外部の、前記補償回路に結合されかつ前記駆動信号生成器に結合されるノードと、
前記ノードに結合される第１の抵抗と、
前記ノードに結合される第２の抵抗とをさらに含み、前記検知された出力電圧は、前記電源の入力帰線に対する、前記ノードにおける電圧である、請求項２２に記載の電源。
【請求項２４】
前記補償回路は、前記入力電圧の増大に応答して前記オフセット電流を減少させ、前記入力電圧の減少に応答して前記オフセット電流を増大させるように適合される、請求項２２に記載の電源。
【請求項２５】
前記オフセット電流は、前記入力電圧が第１の入力しきい値未満である場合は一定の非ゼロの値であり、前記オフセット電流は、前記入力電圧が前記第１の入力しきい値以上である場合は前記入力電圧の増大に応答して減少する、請求項２２に記載の電源。
【請求項２６】
前記オフセット電流は、前記入力電圧が第２の入力しきい値未満である場合は前記入力電圧の増大に応答して減少し、前記オフセット電流は、前記入力電圧が前記第２の入力しきい値以上である場合は実質的に０である、請求項２２に記載の電源。
【請求項２７】
前記オフセット電流は、前記入力電圧が第１の入力しきい値に減少するまでは実質的に０であり、前記オフセット電流は、前記入力電圧が第２の入力しきい値に増大するまでは実質的に一定の非ゼロの値であり、前記第２の入力しきい値は前記第１の入力しきい値よりも大きい、請求項２２に記載の電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に電源に関し、より具体的には、出力電圧が入力電圧よりも大きい電源に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景情報
電子機器を設計する際、規制当局は満たすべきいくつかの規格または基準を設定している。電源コンセントは、大きさ、周波数および高調波成分の基準に準拠する波形を有する交流電圧を電気機器に与える。しかしながら、コンセントから取入れられる電流は、交流電圧を受ける電気機器の特性によって決まる。規制当局は、交流電源コンセントから取入れられ得る電流の特定的な特性についての基準を設定している。たとえば、基準は、交流電流の具体的な周波数成分の大きさに対する限定を設定し得る。別の例では、基準は、コンセントが与える電力量に従って電流の実効値を限定し得る。たとえば国際電気標準会議（ＩＥＣ）基準ＩＥＣ６１０００−２−２などの１つの基準は、電子装置について含まれるべき力率改善（ＰＦＣ）に対する限定を課す。力率は電力分配システムに特に重要である。（電源などの）電子機器の力率が力率１未満である場合、電力会社は電気機器に力率１の電気機器よりも多くの電流を与える必要があろう。ＰＦＣを用いることにより、電力会社は電流を送出する余分な容量の必要性を回避し得る。
【０００３】
力率は、二乗平均（ｒｍｓ）電圧とｒｍｓ電流との積に対するあるサイクルにわたる平均電力の比率である。力率は、力率１を理想的な場合として、０から１の間の値を有する。一般的に、ＰＦＣ回路は、力率１を達成しようとして、入力電圧波形にできるだけ近づけて入力電流波形を整形する。
【０００４】
ＰＦＣ回路を利用し得る電気機器の一例は、スイッチモード電源である。典型的なスイッチモード電源において、電源は通常の電源コンセントから入力を受ける。電源のスイッチは制御回路によってスイッチオンおよびオフされて調整された出力を与える。交流電圧を受ける電源によって交流電流の特性が決まるので、電源はしばしばそれらの入力で能動回路を用いて高い力率を維持する。従来の力率改善された電源は二段階で設計され得る。第１の段階は、入力電流波形を整形して力率１を達成しようとするＰＦＣ回路である。第２の段階は、調整された出力を与えるスイッチモード電源である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、昇圧（step-up）コンバータをＰＦＣ回路として利用し得る。特に、ブースト電力変換器をＰＦＣ回路として利用し得る。しかしながら、ブーストコンバータは典型的に、電力会社が送出する電圧の値に関係なく、または換言するとライン入力電圧に関係なく、固定された出力電圧を有する。一般的に、送出される交流電圧量の基準は国によって異なる。交流ライン電圧は８５から２６５Ｖ交流にわたって変化し得、ＰＦＣに利用される典型的な昇圧コンバータは３８０から４００Ｖ直流の出力を有し得る。しかしながら、交流ライン電圧がより低い国については、ＰＦＣ回路が３８０から４００Ｖ直流未満の出力電圧を与えることが望ましいことがある。
【０００６】
発明の非限定的かつ非網羅的な実施例が以下の図を参照して説明される。さまざまな図を通して、特に明記されなければ、同じ参照符号は同じ部分を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例に従う電源を図示する概略図である。
【図２】本発明の実施例に従う図１の電源のコントローラを図示する概略図である。
【図３Ａ】本発明の一実施例に従う図２のコントローラの例示的なオフセット電流の関係を図示するグラフである。
【図３Ｂ】本発明の一実施例に従う図３Ａの例示的なオフセット電流の関係とともに、電源の例示的な入力電圧に対する出力電圧の関係を図示するグラフである。
【図３Ｃ】本発明の一実施例に従う図２のコントローラの別の例示的なオフセット電流の関係を図示するグラフである。
【図３Ｄ】本発明の一実施例に従う図２のコントローラのさらなる例示的なオフセット電流の関係を図示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
以下の説明では、本発明の完全な理解のため、数多くの具体的な詳細を述べる。しかしながら、具体的な詳細を本発明の実践に用いる必要がないことが当業者には明らかであろう。他の例では、本発明を曖昧にすることを回避するため、周知の材料または方法を詳細に説明していない。
【０００９】
この明細書を通じて、「一実施例」、「ある実施例」、「一例」、または「ある例」に対する参照は、実施例または例と関連して説明される特定的な特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する。したがって、「一実施例では」、「ある実施例では」、「一例」、または「ある例」という、この明細書を通じてさまざまな場所に現われる文言は、必ずしも同じ実施例または例をすべて指しているわけではない。さらに、特定的な特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施例または例において任意の好適な組合せおよび／または副次的組合せで組合されてもよい。さらに、ここで与えられる図は当業者への説明目的のためのものであり、図面は必ずしも縮尺通りに描かれているわけではないことが認められる。
【００１０】
一般的に、ブーストコンバータがＰＦＣ回路として利用され得る。しかしながら、本発明の実施例とともに他の昇圧コンバータ形態を利用してもよいことが認められるべきである。特に、入力電圧よりも大きな出力電圧を与える昇圧コンバータ形態を本発明の実施例とともに利用し得る。ブーストコンバータなどの昇圧コンバータは伝統的に、電力分配システムが送出する電圧の値に関係なく、または換言すると交流入力ライン電圧に関係なく、固定された出力電圧を与える。しかしながら、ブーストコンバータの入力電圧とともにその出力電圧が変化するブーストコンバータを利用することによって、低減されたブーストインダクタのサイズおよびより低いスイッチング損失などのいくつかの利点が得られ得る。または、換言すると、ブーストコンバータの出力電圧はピーク交流入力ライン電圧の変化に追従する。そのようなコンバータは一般的にブーストフォロワ（boost follower）として公知である。
【００１１】
ブーストフォロワは典型的に、コントローラによって制御されてオン状態とオフ状態との間で切換わる電力スイッチを含む。一般的に、「オン」と考えられるスイッチは閉じているとしても公知であり、スイッチは電流を導通することができる。「オフ」であるスイッチは開放されているとしても公知であり、実質的に電流を導通することができない。コントローラは、ブーストフォロワによって供給される出力電圧、ブーストフォロワの入力電圧、または出力電圧と入力電圧との間の所望の比率に関する情報などの、ブーストフォロワの状態についてのさまざまな入力を受け得る。ブーストフォロワの典型的なコントローラは、典型的に、上述のさまざまな入力用に別個の端子を含む。具体的に、典型的なコントローラは、出力電圧についてのフィードバック用の１つの端子と、出力電圧と入力電圧との間の所望の比率のための別の別個の端子とを含む。
【００１２】
一般的に、送出される交流電圧の量についての基準は国によって異なる。電力線電圧は８５から２６５Ｖ交流にわたって変化し得る。上述のように、出力電圧が固定されたブーストコンバータよりもむしろ、（本明細書中ではブーストフォロワとも称される）その出力電圧が入力電圧とともに変化するブーストコンバータを利用することによっていくつかの利点が得られ得る。ＰＦＣに利用される典型的なブーストコンバータは、３８０から４００Ｖの間の出力を有し得る。しかしながら、ブーストコンバータは、ブーストコンバータの出力電圧がブーストコンバータの入力電圧の２倍以下である場合はより効率的である。（それぞれ交流入力が１４０ピークＶ交流であり、１６０ピークＶ交流である）日本または米国のような電力要件がより低い国については、出力電圧を３８０から４００Ｖ直流未満にブーストする（または換言すると増大させる）ことが望ましいことがある。一例では、入力電圧のほぼ２倍の出力電圧を与えることが望ましいことがある。電力要件が異なる国についてブーストフォロワをＰＦＣ回路として利用するため、各国毎に別個のＰＦＣ回路が設計されるであろう。なぜなら、出力電圧と入力電圧との間の所望の比率が固定されているからである。しかしながら、要件が異なる各国毎に別個のＰＦＣ回路を設計することは一般的には望ましくない。本発明の実施例は、本明細書中ではそれ以外では昇圧比または入力−出力変換比として論じられる、出力電圧と入力電圧との間の調節可能な所望の比率を有するブーストコンバータ形態を含む。さらに、本発明の実施例に従うブーストコンバータのコントローラはまた、有利には、単一の端子を利用してフィードバックを受けるとともに、出力電圧と入力電圧との間の所望の比率も設定する。
【００１３】
まず図１を参照して、電源１００の概略図が図示される。電源１００は、交流入力電圧ＶAC１０２、ブリッジ整流器１０４、整流された電圧ＶRECT１０６、インダクタＬ１  １０８、スイッチＳ１  １１０、出力ダイオードＤ１  １１２、出力コンデンサＣ１  １１４、出力電圧ＶO１１６、フィードバック回路（すなわち、抵抗器Ｒ１  １１８、ノードＡ  １１９および抵抗器Ｒ２  １２０）、検知された出力電圧ＶOSENSE１２１、入力信号１２２、コントローラ１２４、抵抗器Ｒ３  １２６、ノードＢ  １２７、コンデンサＣ２  １２８、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０、駆動信号１３２、ならびに入力帰線（input return）１３４を含む。図１は、昇圧比が調節可能な電源１００の一例である。図１に図示される例示的な電源１００は、ブーストフォロワ能力を有するブーストコンバータである。しかしながら、本発明の実施例とともに他のコンバータ形態を利用してもよいことが認められるべきである。
【００１４】
電源１００は、未調整入力電圧から出力電圧ＶO１１６を与える。一実施例では、入力電圧は交流入力電圧ＶAC１０２である。別の実施例では、入力電圧は、整流された電圧ＶRECT１０６などの整流された交流入力電圧である。示されるように、ブリッジ整流器１０４は交流入力電圧ＶAC１０２を受け、整流された電圧ＶRECT１０６を発生する。ブリッジ整流器１０４は、インダクタＬ１  １０８、スイッチＳ１  １１０、インダクタＬ１  １０８に結合された出力ダイオード１１２、出力コンデンサＣ１  １１４およびコントローラ１２４などのエネルギ転送素子を含むブーストフォロワにさらに結合する。インダクタＬ１  １０８はブリッジ整流器１０４の出力および出力ダイオードＤ１  １１２に結合する。スイッチＳ１  １１０の一方端もインダクタＬ１  １０８と出力ダイオード１１２との間に結合し、スイッチＳ１  １１０の他方端は入力帰線１３４に結合する。一実施例では、スイッチＳ１  １１０は、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などのトランジスタであり得る。別の例では、コントローラ１２４は、モノリシック集積回路として実現されてもよく、または離散的な電気的構成要素もしくは離散的および集積された構成要素の組合せによって実現されてもよい。コントローラ１２４およびスイッチ１１０は、ハイブリッドまたはモノリシック集積回路のいずれかとして製造される集積回路の一部を形成し得る。
【００１５】
入力帰線１３４は最も低い電位の点、または換言すると、電源１００の入力に対して最も低い電圧の点を設ける。出力ダイオードＤ１  １１２は、出力コンデンサＣ１  １１４および電力変換器の出力にさらに結合する。抵抗器Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０はフィードバック回路を形成し、コンデンサＣ１  １１４の両端および電力変換器の出力に結合される。抵抗器Ｒ１  １１８の一方端は出力ダイオードＤ１  １１２に結合し、抵抗器Ｒ１  １１８の他方端は抵抗器Ｒ２  １２０の一方端に結合する。また抵抗器Ｒ２  １２０の他方端は入力帰線１３４に結合する。抵抗器Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０はともにノードＡ  １１９に結合する。図示される実施例では、ノードＡ  １１９はコントローラ１２４外部のノードである。抵抗器Ｒ２  １２０の両端およびノードＡ  １１９の電圧は検知された出力電圧ＶOSENSE１２１として知られる。
【００１６】
コントローラ１２４は、さまざまな信号を授受するためのいくつかの端子を含む。１つの端子では、コントローラ１２４はノードＡ  １１９で抵抗器Ｒ１  １１８とＲ２  １２０との間に結合され、入力信号１２２を受ける。別の端子では、コントローラ１２４はノードＢ  １２７で抵抗器Ｒ３  １２６とコンデンサＣ２  １２８との間にも結合され、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０を受ける。抵抗器Ｒ３  １２６の一方端はインダクタＬ１  １０８に結合する一方で、抵抗器Ｒ３  １２６の他方端はコンデンサＣ２  １２８の一方端に結合する。またコンデンサＣ２  １２８の他方端は、入力帰線１３４に結合される。コントローラ１２４はさらに、駆動信号１３２をスイッチＳ１  １１０に与えて、スイッチＳ１  １１０のターンオンおよびターンオフを制御する。
【００１７】
動作の際、電源１００は、交流入力電圧ＶAC１０２などの未調整入力電圧から出力電圧ＶO１１６を与える。交流入力電圧ＶAC１０２はブリッジ整流器によって受けられ、整流された電圧ＶRECT１０６を発生する。電源１００は、インダクタＬ１  １０８、スイッチＳ１  １１０、出力ダイオードＤ１  １１２、出力コンデンサＣ１  １１４およびコントローラ１２４を含むエネルギ転送素子を利用して、電源の出力で直流出力電圧ＶO１１６を発生する。抵抗器Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０は、出力電圧ＶO１１６用の分圧器としてともに結合される。出力電圧ＶO１１６は検知され調整される。いくつかの実施例では、入力信号１２２は、出力電圧ＶO１１６を表わすフィードバック信号である。入力信号１２２は電圧信号または電流信号であってもよいことが認められるべきである。抵抗器Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０は出力電圧ＶO１１６の分圧器を形成するので、いくつかの実施例では、入力信号１２２は、分圧値が抵抗器Ｒ１  １１８とＲ２  １２０との間の比率に基づく出力電圧ＶO１１６の分圧値である。コントローラ１２４は、入力信号１２２によって与えられた出力電圧ＶO１１６の分圧値を利用して、出力電圧ＶO１１６を所望の値に調整する。いくつかの実施例では、入力信号１２２は検知された出力電圧ＶOSENSE１２１であり、出力電圧ＶO１１６の分圧値を含む。さらに説明されるように、コントローラ１２４は入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０も利用して、出力電圧ＶO１１６を所望の値に調整する。
【００１８】
さらに、説明されるように、抵抗器Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０の値も利用して、それ以外では電源１００の昇圧比または入力−出力変換比として知られる、電源の入力電圧と出力電圧ＶO１１６との間の比を設定し得る。いくつかの実施例では、抵抗器Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０は、出力電圧ＶOがピーク入力電圧よりも大きくなるように電源のピーク入力電圧と出力電圧ＶO１１６との間の比を設定し得る。他の実施例では、抵抗器Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０は、出力電圧ＶOが平均入力電圧よりも大きくなるように電源の平均入力電圧と出力電圧ＶO１１６との間の比を設定し得る。Ｒ１  １１８とＲ２  １２０との値を変化させることにより、電源１００の昇圧比を調節し得る。さらなる実施例では、ピーク入力電圧は、整流された電圧ＶRECT１０６のピーク値であり得る。コントローラ１２４は、電源１００の入力電圧を表わす入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０も受ける。いくつかの実施例では、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える入力電圧は、整流された電圧ＶRECT１０６のピーク値である。他の実施例では、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える入力電圧は、整流された電圧ＶRECT１０６の平均値である。抵抗器Ｒ３  １２６およびコンデンサＣ２  １２８を利用して、入力電圧を検知し、かつコントローラに入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０を与える。入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０は電圧信号または電流信号であってもよいことが認められるべきである。
【００１９】
上述のように、抵抗器Ｒ３  １２６およびコンデンサＣ２  １２８は入力電圧を検知し、コントローラに入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０を与える。一実施例では、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０は電流信号であり、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０を受けるコントローラ１２４の端子の電圧は固定されている。換言すると、ノードＢ  １２７の電圧は固定されている。このように、抵抗器Ｒ３  １２６を通る電流は整流された電圧ＶRECT１０６に比例し、コンデンサＣ２  １２８はノイズフィルタとして用いられる。
【００２０】
入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０ならびに抵抗器Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０の値を利用して、コントローラ１２４は、出力電圧ＶO１１６を調整すべき所望の値を定める。さらに、コントローラ１２４は、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与えるライン入力電圧の値に応答して、検知された出力電圧ＶOSENSE１２１の電圧を修正し得る。コントローラ１２４は、さまざまなシステム入力に応答して駆動信号１３２を出力してスイッチＳ１  １１０を動作させて、出力電圧ＶO１１６を実質的に調整する。コントローラ１２４とともに抵抗器Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０を用いて、電源１００の出力は閉ループで調整される。本発明の実施例では、抵抗器Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０は、コントローラ１２４とともに、コントローラ１２４が、フィードバックのためおよび所望の昇圧比を設定するための従来のコントローラの２つ以上の別個の端子よりもむしろ単一の端子を利用できるようにする。
【００２１】
次に図２を参照して、電源１００のコントローラ１２４の概略図が図示される。電源１００は、整流された電圧ＶRECT１０６、インダクタＬ１  １０８、スイッチＳ１  １１０、出力ダイオードＤ１  １１２、出力コンデンサＣ１  １１４、出力電圧ＶO１１６、フィードバック回路（すなわち、抵抗器Ｒ１  １１８、ノードＡ  １１９および抵抗器Ｒ２  １２０）、入力信号１２２、コントローラ１２４、抵抗器Ｒ３  １２６、ノードＢ  １２７、コンデンサＣ２  １２８、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０、駆動信号１３２、入力帰線１３４、駆動信号生成器２１４（すなわち、増幅器２０２、参照電圧ＶREF２０４および論理ブロック２１０）、補償回路２１６（すなわち、ピーク検出器２０６、オフセット電流ＩOSを発生する電流源２０８）、ならびにノードＣ  ２１２を含む。
【００２２】
コントローラ１２４、整流された電圧ＶRECT１０６、インダクタＬ１  １０８、スイッチＳ１  １１０、出力ダイオードＤ１  １１２、出力コンデンサＣ１  １１４、出力電圧ＶO１１６、抵抗器Ｒ１  １１８、抵抗器Ｒ２  １２０、入力信号１２２、コントローラ１２４、抵抗器Ｒ３  １２６、コンデンサＣ２  １２８、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０、駆動信号１３２、および入力帰線１３４は、図１に関して以上で論じられたように結合し、機能する。さらに、コントローラ１２４は、増幅器２０２、参照電圧ＶREF２０４、ピーク検出器２０６、（オフセット電流ＩOSを発生する）電流源２０８、および論理ブロック２１０をさらに含む。コントローラ１２４は、上述のように入力信号１２２および入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０を受ける。一実施例では、入力信号１２２は、コントローラ１２４のためのフィードバック信号を与えて、電源１００の出力電圧ＶO１１６を所望の量に調整し得る。しかしながら、コントローラ１２４は、電源１００の出力電流、または出力電流と出力電圧ＶO１１６との両者の組合せも調整してもよいことが認められるべきである。増幅器２０２は、入力信号１２２を受けるコントローラ１２４の端子および参照電圧ＶREF２０４に結合される。一実施例では、増幅器２０２の非反転入力はノードＡ  １１９で結合され、入力電圧信号１２２を受ける。参照電圧ＶREF２０４は増幅器２０２の反転入力に結合される。図示されるように、電流源２０８もノードＣ  ２１２で増幅器２０２に結合する。さらに論じられるように、電流源２０８からのオフセット電流ＩOSは入力信号１２２を修正し得る。次に増幅器２０２は修正された入力信号１２２を受ける。しかしながら、一実施例では、オフセット電流ＩOSは実質的に０に等しいものであり得、修正された入力信号１２２は元の入力信号１２２である。増幅器２０２の出力はさらに論理ブロック２１０に結合する。増幅器２０２の出力およびさまざまな他のパラメータを利用して、論理ブロック２１０はスイッチＳ１  １１０を動作させる駆動信号１３２を出力して、出力電圧ＶO１１６を所望の値に調整する。
【００２３】
ピーク検出器２０６は、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０を受けるコントローラ１２４の端子に結合する。ピーク検出器２０６は入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０を受け、次にオフセット電流ＩOSを有する電流源２０８に結合する。一実施例では、オフセット電流ＩOSの値は入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０によって決まる。入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０は入力電圧を表わすので、オフセット電流ＩOSの値は入力電圧によって決まり得る。すなわち、オフセット電流ＩOSの値は入力電圧の変更に応答して変わり得る。上述のように、いくつかの実施例では、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える入力電圧は、整流された電圧ＶRECT１０６のピーク値である。他の実施例では、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える入力電圧は、整流された電圧ＶRECT１０６の平均値である。さらに、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０は電圧信号または電流信号であり得る。電流源２０８はノードＣ  ２１２で増幅器２０２にさらに結合する。図２の例では、電流源２０８は増幅器２０２の非反転入力に結合する。電流源２０８が発生するオフセット電流ＩOSは、図２に図示されるノードＣ  ２１２からノードＡ  １１９へ流れる。ノードＣ  ２１２は、コントローラ１２４の内部ノードである一方で、ノードＡ  １１９はコントローラ１２４の外部ノードである。一般的に、内部ノードはコントローラ１２４の集積回路（ＩＣ）内にある一方で、外部ノードはコントローラ１２４のＩＣの外部にある。換言すると、電流源２０８が発生するオフセット電流ＩOSはコントローラ１２４の内部のノードからコントローラ１２４の外部のノードへ流れる。図２に示される例では、ノードＢ  １２７はコントローラ１２４の外部ノードである。
【００２４】
コントローラ１２４は、入力信号１２２、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０およびさまざまな他のパラメータを利用して、スイッチＳ１  １１０を動作させる駆動信号１３２を発生する。駆動信号１３２はスイッチＳ１  １１０のターンオンおよびターンオフを制御する。一例では、駆動信号１３２は、論理ハイおよび論理ローの期間の長さが異なる矩形パルス波形であり得る。論理ハイの値が閉じたスイッチに対応し、論理ローが開いたスイッチに対応する。スイッチＳ１  １１０がｎチャネルＭＯＳＦＥＴである場合、駆動信号１３２はトランジスタのゲート信号に類似し得、論理ハイの値は閉じたスイッチに対応し、論理ローの値は開いたスイッチに対応する。一実施例では、スイッチＳ１  １１０は、コントローラ１２４のＩＣ内に含まれ得る。
【００２５】
コントローラ１２４はピーク検出器２０６で入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０を受ける。上述のように、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０は電源１００の入力電圧を表わす。一実施例では、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０は、電源１００の整流された電圧ＶRECT１０６を表わす。ピーク検出器２０６は、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０から電源１００の入力電圧のピーク値を定める。しかしながら、いくつかの実施例では、検出器２０６は、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０から電源１００の入力電圧の平均値を定める。一例では、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０は電流信号である。次に電流源２０８は、ピーク検出器２０６から、定められたピーク入力電圧を受ける。一実施例では、ピーク検出器は、交流入力電圧ＶAC１０２の半サイクル毎に整流された電圧ＶRECT１０６のピーク値をリフレッシュし、これを定める。換言すると、ピーク検出器は、ピーク毎に整流された電圧ＶRECT１０６のピーク値を定める。一実施例では、交流入力電圧ＶAC１０２の半サイクルの長さは８から１０ミリ秒（ｍｓ）の間である。または、換言すると、整流された電圧ＶRECT１０６の各ピーク間の時間は約８から１０ｍｓである。さらに、ピーク検出器は、ピーク値が検出されていなければピーク検出器が強制的にリフレッシュする、プログラムされたリフレッシュ期間を有する。一実施例では、プログラムされたリフレッシュ期間は実質的に１５ｍｓである。
【００２６】
図３Ａ、図３Ｃおよび図３Ｄに図示されるように、電流源２０８は、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０から定められる電源１００のピーク入力電圧の値からオフセット電流ＩOSを発生する。他の実施例では、電流源２０８は、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０から定められる電源１００の入力電圧の平均値の値からオフセット電流ＩOSを発生する。いくつかの実施例では、電流源２０８は、電圧コントローラ電流源または電流コントローラ電流源であり得る。
【００２７】
コントローラ１２４も入力信号１２２を受ける。しかしながら、上述のように、入力信号１２２はオフセット電流ＩOSによって修正され得る。ノードＡの入力信号１２２（オフセット電流ＩOSによって修正される、ただしオフセット電流ＩOSは実質的に０に等しいものであり得る）は、参照電圧ＶREF２０４とともに増幅器２０２によって受けられる。次に増幅器２０２は、ノードＡの入力信号１２２と参照電圧ＶREF２０４との間の差に比例した値を出力する。別の実施例では、比較器で増幅器２０２を置き換えてもよく、ノードＡの入力信号１２２が参照電圧ＶREF２０４よりも大きいか小さいかに依存して、論理ハイの値または論理ローの値を出力する。増幅器２０２の出力は論理ブロック２１０によって利用されてスイッチＳ１  １１０を制御し、電源１００の出力電圧ＶO１１６を調整する。換言すると、コントローラ１２４は、増幅器２０２の出力が実質的に０になって、ノードＡの入力信号１２２が参照電圧ＶREF２０４と実質的に等しいことを示すように、出力電圧ＶO１１６を調整する。
【００２８】
しかしながら、コントローラ１２４は、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０に依存して、出力電圧ＶO１１６が調整されるべき値を調節し得る。上述のように、その出力電圧が入力電圧とともに変化するブーストコンバータを利用することによっていくつかの利点が得られ得る。コントローラ１２４は、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える入力電圧の検知された値に基づいてオフセット電流ＩOSを調節することにより、ＶO１１６が調整されるべき所望の値を調節する。たとえば、ノードＡ  １１９の電圧、または換言すると検知された出力電圧ＶOSENSE１２１は、以下のとおりである。
【００２９】
【数１】
2011050236.tif 000003
【００３０】
しかしながら、一般的に、Ｒ１はＲ２よりもはるかに大きく、式（１）は以下のように近似することができる。
【００３１】
【数２】
2011050236.tif 000004
【００３２】
Ｒ１  １１８とＲ２  １２０との間の比が、どのくらい出力電圧ＶO１１６を分圧すべきかを決める。たとえば、Ｒ１  １１８とＲ２  １２０との間の比が５０である場合（Ｒ１  １１８がＲ２  １２０よりも５０倍大きい）、出力電圧ＶO１１６は、出力電圧ＶO１１６により、検知される出力電圧ＶOSENSE１２１の部分よりも５０倍大きくなるであろう。または、換言すると、出力電圧ＶO１１６は、オフセット電流ＩOSによる修正の前は、入力信号１２２の検知される出力電圧ＶOSENSE１２１よりも５０倍大きい。入力信号１２２もオフセット電流ＩOSによって修正され得る。式（１）および（２）の両者に示されるように、検知された出力電圧ＶOSENSE１２１もオフセット電流ＩOSおよび抵抗器Ｒ２  １２０によって部分的に決まる。オフセット電流ＩOSを利用して、コントローラ１２４は、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える入力電圧の値に依存して、出力電圧ＶO１１６が調整されるべき所望の値を変化させ得る。上述のようにコントローラ１２４は、（検知された出力電圧ＶOSENSE１２１としても知られる）ノードＡの電圧が参照電圧ＶREF２０４と実質的に等しくなるように電源１００を調整する。オフセット電流ＩOSが増大すると、コントローラ１２４は、ノードＡの検知された出力電圧ＶOSENSE１２１が参照電圧ＶREF２０４と実質的に等しくなるまで出力電圧ＶO１１６が減少するように電源を調整する。式（２）から、出力電圧ＶO１１６は以下によって与えられる。
【００３３】
【数３】
2011050236.tif 000005
【００３４】
上述のように、コントローラ１２４は、検知された出力電圧ＶOSENSE１２１が参照電圧ＶREF２０４と実質的に等しくなるように電源１００を調整する。検知された出力電圧ＶOSENSE１２１に参照電圧ＶREF２０４を代入することにより、式（３）を以下のように書換え得る。
【００３５】
【数４】
2011050236.tif 000006
【００３６】
式（３）および（４）に示されるように、オフセット電流ＩOSの増大の結果、出力電圧ＶO１１６が減少する。オフセット電流ＩOSは（図３Ａ、図３Ｃおよび図３Ｄに図示されるような）入力電圧検知信号からの入力電圧によって決まるので、電源１００の出力電圧ＶO１１６は入力電圧とともに変化する。さらに、Ｒ１  １１８およびＲ２  １２０の値は最大出力電圧ＶO１１６を設定する一方で、Ｒ２  １２０の値は入力電圧と出力電圧ＶO１１６との間の比を設定する。一実施例では、入力電圧はピークの整流された電圧ＶRECT１０６である。別の実施例では、入力電圧は平均の整流された電圧ＶRECT１０６である。オフセット電流を利用することにより、コントローラ１２４は単一の端子を利用してフィードバックを受けかつコントローラの昇圧比を設定し得る。
【００３７】
図３Ａを参照して、コントローラ１２４のオフセット電流ＩOSの関係のグラフが図示される。このグラフは、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０、オフセット電流ＩOS、第１の入力しきい値ＵTH1３０２および第２の入力しきい値ＵTH2３０４を含む。
【００３８】
入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える入力電圧の値が低い場合、オフセット電流ＩOSは実質的に非ゼロの値である。オフセット電流ＩOSは、入力電圧の値が第１の入力しきい値ＵTH1３０２に達するまでは実質的に一定の非ゼロの値である。入力電圧の値が一旦第１の入力しきい値ＵTH1３０２に達すると、オフセット電流ＩOSは減少し始める。オフセット電流ＩOSは、入力電圧の値が第２の入力しきい値ＵTH2３０４に達するまで減少する。入力電圧の値が第２の入力しきい値ＵTH2３０４よりも大きくなると、オフセット電流ＩOSは実質的に０である。この例では、第１の入力しきい値ＵTH1３０２は、第２の入力しきい値ＵTH2３０４よりも低い入力電圧の値に対応する。
【００３９】
換言すると、入力電圧の値が第１の入力しきい値ＵTH1３０２と第２の入力しきい値ＵTH2３０４との間にある場合、オフセット電流ＩOSは、入力電圧の値が増大するにつれて減少する。図３Ａに示される例では、オフセット電流ＩOSは、入力電圧の値が増大するとともに実質的に線形に減少する。オフセット電流ＩOSは、入力電圧の値が第２の入力しきい値ＵTH2３０４よりも大きい場合は実質的に０である。オフセット電流ＩOSは、入力電圧の値が第１の入力しきい値ＵTH1３０２未満である場合は実質的に非ゼロの値にある。
【００４０】
次に図３Ｂを参照して、電源の例示的な入力電圧に対する出力電圧の関係を図示するグラフが図示される。このグラフは、出力電圧ＶO１１６、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０、第１の入力しきい値ＵTH1３０２、第２の入力しきい値ＵTH2３０４、第１の出力電圧レベルＶOUT1３０３、および第２の出力電圧レベルＶOUT2３０５を含む。図３Ｂのグラフは、図３Ａのオフセット電流ＩOSの関係を利用した場合の出力電圧ＶO１１６を図示する。
【００４１】
入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える値入力電圧の値が低い場合、オフセット電流ＩOSは、入力電圧の値が第１の入力しきい値ＵTH1３０２に達するまでは実質的に一定の非ゼロの値である。入力電圧の値が第１の入力しきい値ＵTH1３０２未満である間は、出力電圧ＶO１１６も第１の出力電圧レベルＶOUT1３０３の実質的に一定の非ゼロの値である。入力電圧の値が一旦第１の入力しきい値ＵTH1３０２に達すると、オフセット電流ＩOSは、入力電圧の値が第２の入力しきい値ＵTH2３０４に達するまで減少し始める。出力電圧ＶO１１６は、入力電圧が第１の入力しきい値ＵTH1３０２と第２の入力しきい値ＵTH2３０４との間にある場合はオフセット電流ＩOSが減少するにつれて増大する。入力電圧が第２の入力しきい値ＵTH2３０４よりも大きい場合、オフセット電流ＩOSは実質的に０であり、出力電圧ＶO１１６は、第２の出力電圧レベルＶOUT2３０５の実質的に一定の非ゼロの値である。本発明の一実施例では、第１の出力電圧レベルＶOUT1３０３は、第２の出力電圧レベルＶOUT2３０５よりも低い出力電圧ＶO１１６の値に対応する。
【００４２】
以上論じたように、オフセット電流ＩOSと出力電圧ＶO１１６との間の関係が式（１）、（２）、（３）および（４）に示される。図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、オフセットＩOS電流が減少するにつれて出力電圧ＶO１１６は増大する。オフセット電流ＩOSが増大するにつれて、出力電圧ＶO１１６はその後減少する。図３Ａおよび図３Ｂに示される例では、オフセット電流ＩOSは実質的に線形に減少し、出力電圧ＶO１１６は、第１の入力しきい値ＵTH1３０２と第２の入力しきい値ＵTH2３０４との間で入力電圧の値が増大するにつれて実質的に線形に増大する。
【００４３】
次に図３Ｃを参照して、コントローラ１２４のオフセット電流ＩOSの関係の別の例のグラフが図示される。このグラフは、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０、オフセット電流ＩOS、第１の入力しきい値ＵTH1３０２および第２の入力しきい値ＵTH2３０４を含む。図３Ｃのグラフは、ヒステリシスを追加した、オフセット電流ＩOSの関係を図示する。
【００４４】
入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える入力電圧の値が第１の入力しきい値ＵTH1３０２未満である場合、オフセット電流ＩOSは実質的に一定の非ゼロの値である。入力電圧の値が第２の入力しきい値ＵTH2３０４よりも大きい場合、オフセット電流ＩOSは実質的に０である。オフセット電流ＩOSが実質的に非ゼロの値から実質的に０に減少するためには、入力電圧の値は第２の入力しきい値ＵTH2３０４よりも大きいかまたは実質的にこれと等しい。しかしながら、オフセット電流ＩOSが実質的に０の値から実質的に非ゼロに増大するためには、入力電圧の値は第１のしきい値入力ＵTH1３０２未満であるかまたは実質的にこれと等しい。図３Ｃの例では、第１の入力しきい値ＵTH1３０２は、第２の入力しきい値ＵTH2３０４よりも低い入力電圧の値に対応する。オフセット電流ＩOSと入力電圧の値との間の関係にヒステリシスを加えることにより、電源１００は、ノイズなどの他の要因による入力電圧の変動を補う。
【００４５】
図３Ｄは、コントローラ１２４のさらなる例示的なオフセット電流ＩOSの関係のグラフである。このグラフは、入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０、オフセット電流ＩOS、入力しきい値ＵTH1３０２からＵTH2(N-1)３１２、およびオフセット電流レベルＩ1３１４からＩN３２２を含む。図３Ｄは、ヒステリシスおよび複数のオフセット電流レベルとともに、オフセット電流ＩOSの関係を図示する。
【００４６】
以上論じたように、図３Ｃは、一定の非ゼロの値および実質的に０の値の２つのオフセット電流レベルについてヒステリシスを追加した、オフセット電流ＩOSを図示した。図３Ｄは、Ｎ個のオフセット電流レベルＩ1３１４、Ｉ2３１６からＩN-2３１８、ＩN-1３２０、およびＩN３２２についてヒステリシスを追加した、オフセット電流ＩOSの関係をさらに図示する。図３Ｄに示される例では、電流レベルＩ1３１４は、電流レベルＩ2３１６からＩN-2３１８、ＩN-1３２０およびＩN３２２が、次の電流レベルがその前の電流レベルよりも大きい実質的に非ゼロの値である間は実質的に０である。または、換言すると、電流レベルＩN３２２の値は、電流レベルＩ1３１４の実質的に０の値までは電流レベルＩN-2３１８以降の値よりも大きな電流レベルＩN-1３２０の値よりも大きい。Ｎ個のオフセット電流レベルについては、２（Ｎ−１）個の入力しきい値が存在する。これらの入力しきい値は、図３Ｄに、ＵTH1３０２、ＵTH2３０４、ＵTH3３０６、ＵTH4３０８、ＵTH2(N-1)-1３１０およびＵTH2(N-1)３１２として示される。入力しきい値ＵTH1３０２、ＵTH2３０４、ＵTH3３０６、ＵTH4３０８、ＵTH2(N-1)-1３１０、およびＵTH2(N-1)３１２は、次の入力しきい値がその前の入力しきい値よりも大きい実質的に非ゼロの値である。または、換言すると、入力しきい値ＵTH2(N-1)３１２は、第１の入力しきい値ＵTH1３０２までは入力しきい値ＵTH2(N-1)-1３１０などよりも大きい。
【００４７】
入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える入力電圧の値が第１の入力しきい値ＵTH1３０２未満である場合、オフセット電流ＩOSは、電流レベルＩN３２２の実質的に一定の非ゼロの値である。オフセット電流ＩOSは、入力電圧の値が第２の入力しきい値ＵTH2３０４よりも大きくかつ第３の入力電圧値ＵTH3３０６未満である場合は、電流レベルＩN-1３２０の実質的に一定の非ゼロの値である。オフセット電流ＩOSが電流レベルＩN３２２の実質的に非ゼロの値から電流レベルＩN-1３２０の実質的に一定の非ゼロの値に減少するためには、入力電圧の値は第２の入力しきい値ＵTH2３０４よりも大きいかまたはこれと実質的に等しい。しかしながら、オフセット電流ＩOSが電流レベルＩN-1３２０の実質的に一定の非ゼロの値から電流レベルＩN３２２の実質的に非ゼロの値に増大するためには、入力電圧の値は、第１のしきい値入力ＵTH1３０２未満であるかまたはこれと実質的に等しい。電流レベルＩ２３１６の非ゼロの値と電流レベルＩ1３１４の実質的に０の値との間の遷移まで、１つのオフセット電流レベルから別のオフセット電流レベルへの遷移のパターンが繰返される。入力電圧検知信号ＵINSENSE１３０が与える入力電圧の値が入力しきい値ＵTH2(N-1)３１２よりも大きい場合、オフセット電流ＩOSは電流レベルＩ1３１４で実質的に０である。
【００４８】
本明細書中に開示された発明が、その具体的な実施例、例および適用例によって説明されたが、請求項に述べた発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって本発明に対して数多くの修正および変形がなされ得る。
【符号の説明】
【００４９】
１００  電源、１２４  コントローラ、２１４  駆動信号生成器、２１６  補償回路。
【図１】
2011050236.tif 000007
【図２】
2011050236.tif 000008
【図３Ａ】
2011050236.tif 000009
【図３Ｂ】
2011050236.tif 000010
【図３Ｃ】
2011050236.tif 000011
【図３Ｄ】
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