【手続補正書】
【提出日】平成25年11月27日(2013.11.27)
【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】
電圧コンバータにおける電圧変換の方法であって、
複数のモード構成を有するスイッチマトリクスを用いて、モード制御信号に応答してモード構成を選択するステップを備え、各々のモード構成は、複数の出力信号電圧のうちの１つに対応し、
前記選択するステップは、電位と、選択されたモードに対応する構成への出力ノードとの間に互いに接続された容量回路の複数の容量を構成するステップを含み、
前記選択するステップは、さらに、クロック信号に応答して、前記容量回路が充電される、選択されたモード構成のうちの第１のフェーズ構成と、前記容量回路が放電される、前記選択されたモード構成のうちの第２のフェーズ構成とを切換えて、前記選択されたモード構成に対応する出力信号電圧を有する出力ノードにおいて出力信号を生成するステップを含み、
前記出力信号を参照信号と比較して、方向比較信号を生成するステップと、
前記方向比較信号に応答して前記モード制御信号を生成するステップとをさらに備える、方法。
【請求項２】
前記方向比較信号は、前記出力信号と前記参照信号とのうちのどちらが、強度において大きいかを示し、
前記モード制御信号を生成するステップは、
前記参照信号が前記出力信号よりも大きいことを示す前記方向比較信号に応答して、前記参照信号よりも大きい出力信号電圧に対応するモード構成を選択するステップと、
前記出力信号が前記参照信号よりも大きいことを示す前記方向比較信号に応答して、前記参照信号よりも小さい出力信号電圧に対応するモード構成を選択するステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数のモード構成は、
基本参照電圧の１／３の出力信号電圧に対応する第１のモード構成と、
前記参照電圧の１／２の出力信号電圧に対応する第２のモード構成と、
前記参照電圧の２／３の出力信号電圧に対応する第３のモード構成とを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記出力信号を参照信号と比較するステップは、さらに、前記出力信号を、前記基本参照電圧の１／３の電圧を有する第１の参照電圧信号と比較するステップと、前記出力信号電圧が前記基本参照電圧の１／３を上回るかどうかを示す第１の比較信号を生成するステップとを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記出力信号を参照信号と比較するステップは、さらに、前記出力信号を、前記基本参照電圧の１／２の電圧を有する第２の参照電圧信号と比較するステップと、前記出力信号電圧が前記基本参照電圧の１／２を上回るかどうかを示す第２の比較信号を生成するステップとを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
電子的に実現される電圧コンバータの動作の方法であって、前記方法は、
少なくとも１つのモード制御信号に基づいて、第１のモード構成において電圧コンバータのスイッチマトリクスを動作させるステップを備え、前記スイッチマトリクスは、容量回路の複数の容量が電位と出力ノードとの間で異なって接続される、少なくとも３つの異なるモード構成を有し、前記３つの異なるモード構成は、３つの異なる出力信号の電圧レベルに対応し、
前記方法は、
前記出力信号を参照信号と比較するステップと、
前記比較に基づいて前記３つの異なるモード構成のうちの第２のモード構成において、前記電圧コンバータの前記スイッチマトリクスを動作させるステップとをさらに備える、方法。
【請求項７】
前記第１のモード構成は、前記容量回路が充電される第１のフェーズ構成を有し、前記第２のモード構成は、前記容量回路が放電される第２のフェーズ構成を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記３つの異なるモード構成は、
前記出力電圧レベルを前記出力ノードにおけるバッテリ電圧の約１／３にさせる１／３モード構成と、
前記出力電圧レベルを前記出力ノードにおける前記バッテリ電圧の約１／２にさせる１／２モード構成と、
前記出力電圧レベルを前記出力ノードにおける前記バッテリ電圧の約２／３にさせる２／３モード構成とを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも２つの異なる電圧と前記出力電圧との比較に基づいて前記スイッチマトリクスの前記モード構成を変更するステップをさらに備え、前記２つの異なる電圧は、バッテリ電圧に基づいて生成される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記３つの異なるモード構成のうちの第３のモード構成において前記電圧コンバータの前記スイッチマトリクスを動作させるステップをさらに備える、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
電圧コンバータであって、
複数のモード構成を有するスイッチマトリクスを備え、各々のモード構成は、出力信号の複数の電圧レベルのうちの１つに対応し、前記スイッチマトリクスは、モード選択信号に応答して前記複数のモード構成のうちの選択された１つで動作するように構成され、
前記出力信号と参照信号との比較に基づいて方向比較信号を生成するように構成された比較器回路をさらに備え、前記比較器回路は、また、複数の比較器を有し、前記複数の比較器の各々は、前記複数の比較器の他の比較器と異なる電圧を受けるように構成された第１の入力を有し、
前記方向比較信号および前記複数の比較器の１以上の出力に基づいて前記モード選択信号を生成するように構成された制御ロジック回路をさらに備える、電圧コンバータ。
【請求項１２】
前記複数の比較器は、３つの比較器を含む、請求項１１に記載の電圧コンバータ。
【請求項１３】
複数の容量を有する容量回路をさらに備え、
前記スイッチマトリクスは、前記複数のモード構成のうちの異なるモード構成において、電位と、出力ノードとの間で前記複数の容量を、異なるように接続する、請求項１１に記載の電圧コンバータ。
【請求項１４】
前記複数のモード構成の各々は、前記容量回路が充電される第１のフェーズ構成と、前記容量回路が放電される第２のフェーズ構成とを有する、請求項１３に記載の電圧コンバータ。
【請求項１５】
前記比較器回路は、
異なる複数の電圧を生成して、前記異なる複数の電圧を、前記複数の比較器のそれぞれの第１の入力に与えるように構成された電圧レベル発生器を含む、請求項１１に記載の電圧コンバータ。
【請求項１６】
前記電圧レベル発生器は、バッテリによって与えられた基本参照電圧の固定された割合で異なる電圧を生成するように構成される、請求項１５に記載の電圧コンバータ。
【請求項１７】
前記複数の比較器の各々は、第２の入力に出力信号を受けて、前記出力信号の前記電圧レベルが前記第１の入力におけるそれぞれの異なる電圧を上回るかどうかを示す出力を生成するように構成される、請求項１１に記載の電圧コンバータ。
【請求項１８】
前記複数のモード構成は、
基本参照電圧の第１の割合となる出力信号に対応する第１のモード構成と、
前記基本参照電圧の第２の割合となる出力信号に対応する第２のモード構成と、
前記基本参照電圧の第３の割合となる出力信号に対応する第３のモード構成とを含む、請求項１１に記載の電圧コンバータ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
例示的な実施の形態において、比較器ロジック回路は３つの比較器を含む。第１の比較器は、出力信号を基準参照電圧の第１の割合を有する第１の参照電圧信号と比較して第１の比較信号を生成し、第１の比較信号は、出力信号電圧が基準参照電圧の第１の割合を上回るかどうかを示す。第２の比較器は、出力信号を、基準参照電圧の第１の割合よりも大きい、基準参照電圧の第２の割合を有する第２の参照電圧信号と比較して第２の比較信号を生成する。第２の比較信号は、出力信号電圧が基準参照電圧の第２の割合を上回るかどうかを示す。第３の比較器は、出力信号を、基準参照電圧の第２の割合よりも大きい、基準参照電圧の第３の割合を有する第３の参照電圧信号と比較して第３の比較信号を生成する。第３の比較信号は、出力信号電圧が基準参照電圧の第３の割合を上回るかどうかを示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、第３の構成において、スイッチマトリクス１６は、図５Ａに示される第１のフェーズ構成、または図５Ｂに示される第２のフェーズ構成において容量１２および１４を相互接続し得る。この第３の構成は、本明細書において「２／３モード」と呼ばれる。その理由は、このモードにおける動作が、出力ノード２６における出力電圧信号を、公称的に、バッテリ電圧の約２／３の電圧レベルにすることを目的とするためである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
例示的な実施の形態における電圧コンバータ１０の動作の一例が図９に示される。明確さの目的のために示されていないが、出力電圧（Ｖ＿ＯＵＴ）は、０ボルトまたは接地（ＧＮＤ）の初期レベルで始まる。示された例において、参照電圧（Ｖ＿ＲＥＦ）が入力される。最初に、すなわち、時刻９４以前に、Ｖ＿ＲＥＦは、バッテリ電圧の１／２（１／２（Ｖ＿ＢＡＴＴ））と、バッテリ電圧の２／３（２／３（Ｖ＿ＢＡＴＴ））の間のレベルの電圧を有する。最初に、比較信号３０（Ｖ＿ＵＤ，Ｖ＿１３，Ｖ＿１２，Ｖ＿２３）の状態の組合せが１／３モードに対応するが、それは、Ｖ＿ＯＵＴがバッテリ電圧の１／３（１／３（Ｖ＿ＢＡＴＴ））未満であるためである。すなわち、モード選択信号３６（図１）は、次のモードが１／３モードであることを示す。１／３モードにおいて、容量回路の動作により、Ｖ＿ＯＵＴは１／３（Ｖ＿ＢＡＴＴ）のレベルへと立上り始める。なお、図９に示されたクロック信号（ＣＬＯＣＫ）の周波数は、単に例示することを意図しており、他の実施の形態では、それより高くなることもあり得る。図９に示されたクロック信号は、明確さの目的のため、比較的低い周波数を有するものとして示されているが、容量回路の充電および放電に対応するＶ＿ＯＵＴのわずかな変動は、容量回路がクロックサイクルの１／２毎にスイッチマトリクス１６によって切換わるので、図９には明らかにはされていない。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
時刻９４において、Ｖ＿ＯＵＴは１／３（Ｖ＿ＢＡＴＴ）のレベルに達する。応じて、比較信号３０（Ｖ＿ＵＤ，Ｖ＿１３，Ｖ＿１２，Ｖ＿２３）の状態の組合せは変化して、１／２Ａモードに対応するが、その理由は、Ｖ＿ＯＵＴが１／３（Ｖ＿ＢＡＴＴ）を上回るが、１／２（Ｖ＿ＢＡＴＴ）未満となるためである。なお、現在のモード、またはデコーダロジック回路９２の出力（図８）は、他のクロックサイクル毎に変化して次のモードの値をラッチする。１／２Ａモードにおいて、容量回路の動作により、Ｖ＿ＯＵＴが１／２Ｖ＿ＢＡＴＴのレベルへと上昇し続ける。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
この例において、時刻９６において、Ｖ＿ＯＵＴは、１／２（Ｖ＿ＢＡＴＴ）のレベルに達する。応じて、比較信号３０（Ｖ＿ＵＤ，Ｖ＿１３，Ｖ＿１２およびＶ＿２３）の状態の組合せは変化して、２／３モードに対応するが、その理由は、Ｖ＿ＯＵＴが１／２（Ｖ＿ＢＡＴＴ）を上回るが、２／３（Ｖ＿ＢＡＴＴ）未満となるためである。２／３モードにおいて、容量回路の動作により、Ｖ＿ＯＵＴは、２／３Ｖ＿ＢＡＴＴのレベルへと上昇し続ける。しかしながら、時刻９８において、Ｖ＿ＯＵＴはＶ＿ＲＥＦに達する。応じて、比較信号３０（Ｖ＿ＵＤ，Ｖ＿１３，Ｖ＿１２およびＶ＿２３）の状態の組合せは変化して、１／２Ｂモードに対応する。１／２Ｂモードにおいて、容量回路の動作により、Ｖ＿ＯＵＴは、１／２（Ｖ＿ＢＡＴＴ）のレベルへと下がる。しかしながら、時刻１００において、Ｖ＿ＯＵＴはＶ＿ＲＥＦと再び交差する。応じて、比較信号３０（Ｖ＿ＵＤ，Ｖ＿１３，Ｖ＿１２およびＶ＿２３）の状態の組合せは変化して２／３モードに対応し、時刻１０３において、Ｖ＿ＯＵＴは２／３（Ｖ＿ＢＡＴＴ）のレベルへと再び上昇し始める。したがって、Ｖ＿ＯＵＴがＶ＿ＲＥＦに一旦達すると、Ｖ＿ＯＵＴは、それが２／３モード構成へと上昇するときにはＶ＿ＲＥＦと交差し、それが１／２Ｂモード構成へと下がるときには、Ｖ＿ＲＥＦへと交差するように、Ｖ＿ＲＥＦと交互に交差する。時刻９８と時刻１０２との間において、平均的に、Ｖ＿ＯＵＴはＶ＿ＲＥＦにほぼ等しい電圧に維持される。Ｖ＿ＲＥＦからのＶ＿ＯＵＴのばらつきまたは偏差は、容量２８（図１）のような電圧コンバータ１０の出力におけるフィルタ回路を含むことによって最小化され得る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図９に示された例において、時刻１０４において、Ｖ＿ＲＥＦは１／３（Ｖ＿ＢＡＴＴ）と１／２（Ｖ＿ＢＡＴＴ）の間の新しいレベルへと変化する。応じて、比較信号３０（Ｖ＿ＵＤ，Ｖ＿１３，Ｖ＿１２およびＶ＿２３）の状態の組合せは変化して、１／３モードに対応する。１／３モードにおいて、容量回路の動作により、Ｖ＿ＯＵＴが１／３（Ｖ＿ＢＡＴＴ）のレベルへと下がる。しかしながら、時刻１０６において、Ｖ＿ＯＵＴはＶ＿ＲＥＦに達する。応じて、比較信号３０（Ｖ＿ＵＤ，Ｖ＿１３，Ｖ＿１２およびＶ＿２３）の状態の組合せは変化して、１／２Ａモードに対応する。１／２Ａモードにおいて、容量回路の動作により、Ｖ＿ＯＵＴが１／２（Ｖ＿ＢＡＴＴ）のレベルへと上昇させる。しかしながら、時刻１０８において、Ｖ＿ＯＵＴはＶ＿ＲＥＦと再び交差する。応じて、比較信号３０（Ｖ＿ＵＤ，Ｖ＿１３，Ｖ＿１２およびＶ＿２３）の状態の組合せは変化して１／３モードに対応し、Ｖ＿ＯＵＴは１／３（Ｖ＿ＢＡＴＴ）のレベルへと再び低下する。すなわち、Ｖ＿ＯＵＴが新しいＶ＿ＲＥＦレベルに一旦達すると、Ｖ＿ＯＵＴは、交互に、１／２モード構成に向けて上昇するときにＶ＿ＲＥＦと交差し、１／３モード構成へと低下するときにＶ＿ＲＥＦと交差する。ほぼ時刻１０６の後において、平均的に、Ｖ＿ＯＵＴは新しいＶ＿ＲＥＦにほぼ等しい電圧に維持される。